KR101562708B1

KR101562708B1 - Mnb의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101562708B1
Application number: KR1020130126296A
Authority: KR
Inventors: 오승환
Original assignee: 오승환
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: KR20130123351A

Abstract

본 발명은 특정 용도로 제조된 벌크상태의 액체에 마이크로나노버블공법으로 처리하고 이를 병입포장한 포장음료를 제조하기 위한 것으로, 벌크상태의 특정액체에 마이크로나노버블를 생성 용해시켜 산화분해력을 활용하는 MNB 전처리단계; 전처리 특정액체를 기체(MNB)의 용해도를 높이기 위해 일정 압력과 온도조건하에서 MNB처리하여 MNB를 생성시키고 나노버블과 용존산소를 고농도로 농축 안정화 잔류시키는 MNB 후처리단계; 후처리 특정액체를 동일한 압력과 온도조건하에서 특정용기에 담고 왕관을 막아 밀봉하는 충진과 타전단계; 특정용기에 담긴 포장음료가 밀폐용기를 개봉할 때 액중에 용해 농축 안정화되어 있는 나노버블을 재기포화하여 형상화되는 단계로 구성되는 포장음료의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 특정액체에 마이크로나노버블의 산화분해력을 활용하여 유해 유기물의 분해와 미생물을 살균 정화하여 안정성을 높이고, 포장음료에 나노버블과 용존산소를 고농도로 농축 안정화 잔류시켜 오랜동안 보존 활성화하기 위한 것이며, 밀폐용기 개봉에 따라 포장음료에 농축 안정화되어 있는 공기가 나노버블 형태로 재기포화 형상화되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명의 핵심인 마이크로나노버블의 물리화학적 특성과 나노버블의 안정화 현상을 활용하여 "식음료의 안정성 향상과 관능상의 상승효과와 그리고 새로운 기능성 확장"을 도모하고 식음료산업으로 활용범위를 넓히고자 하는 것이다.

Description

MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법 및 그 장치{A method for manufacturing Packaged Liquid using the physical and chemical characteristics of micro nano bubble and system therefor}

본 발명은 마이크로나노버블을 발생시키는 기술을 이용한 특정 액체의 마이크로나노버블 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벌크상태의 특정액체에 마이크로나노버블(Micro Nano Bubble; 이후 MNB라 통칭함)처리를 하여 액 중에 생성된 마이크로버블(Micro Bubble: 이후 MB라 통칭함)의 압괴 용해현상에서 발현되는 물리화학적 특성인 살균분해력을 활용하고, 또한 MNB의 압괴과정에서 소멸되지 않고 나노버블로 안정화 잔류되는 현상을 활용하되 특정액체를 특정 온도와 압력조건 하에서 더 많은 마이크로나노버블을 용해 농축시켜 보다 많은 용존산소(Dissolved Oxigen: 이후 DO라 통칭함)와 안정화된 나노버블(Nano Bubble: 이후 NB라 통칭함)을 함유 존속시키고, 이를 병입 포장하여 제조된 포장음료(Packaged Liquid)에 함유된 NB와 DO를 오랜동안 보존 활성화시키고, 특정용기에 담긴 포장음료가 밀폐용기를 개봉할 때 압력변화에 의하여 액 중에 농축 안정화되어 있는 NB가 재기포화하여 무수한 작은 거품으로 형상화하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 발명의 원리를 달성하기 위하여 벌크상태의 특정액체에 NB와 DO농도의 농축과 안정화를 단시간에 최적화하고 이를 포장음료로 제조하기 위해 다음과 같은 기본수단을 사용한다.
첫째, MNB의 생성과 물리화학적 특성의 활용
▷ MNB의 물리적 불안정성과 산화분해력 활용
▷ NB의 안정화 현상과 기능성의 활용
둘째, MNB발생량 극대화와 용해 농축의 효율성 증대
▷ 단위시간당 MNB처리횟수 증대로 MNB발생량 극대화
▷ 기체용해도 증대를 위한 온도와 압력조절로 MNB압괴효율 극대화
셋째, 포장음료 제조시 용해 농축된 NB/DO의 방출 손실 최소화
▷ 역압충진공정(Counter Pressure Filling Process)의 적용
▷ 내압타전공정(Resisting Pressure Sealing Process)의 적용
넷째, 포장음료의 압력변화에 의한 NB 재기포 형상화

이하 본 발명에 적용된 상기 기본수단에 대한 이해를 높이고자 설명한다.

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첫째, MNB의 생성과 물리화학적 특성 활용 - 산화분해력과 안정화

본 발명의 핵심기술로서 MNB의 물리화학적 특성을 크게 2가지로 활용하는데, 하나는 MNB의 산화분해력을 활용하는 공정으로 완성된 벌크상태의 특정액체를 이송하면서 MNB처리를 하여 MNB를 생성시키고 생성된 MNB의 물리적 불안정성에 의한 압괴 소멸현상에서 오는 산화분해력을 활용하는 것이고, 또 다른 하나는 NB의 안정화 현상을 활용하는 공정으로서 상기 전처리된 특정액체를 특정온도와 압력 하에서 MNB처리를 하여 MNB의 용해도를 높이면서 MNB의 압괴과정에서 소멸되지 않고 안정화 잔류되는 나노버블을 용해 농축시켜 보다 많은 DO와 NB를 함유 존속시켜 나노버블과 용존산소를 장기간 보전할 수 있도록 하는 것이다.

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마이크로나노버블이란 말 그대로 미세한 거품을 뜻하는데 마이크로버블(Micro Bubble)은 기포의 직경이 10~수십㎛, 적어도 50㎛ 이하의 미소기포를 말하며, 마이크로나노버블(Micro Nano Bubble)은 수백㎚~10㎛의 미세한 기포를 말하며, 나노버블(Nano Bubble)은 수백㎚ 이하의 초미세기포를 말한다.

MNB의 크기 비교

100㎛	머리카락굵기	마이크로 나노버블의 크기
25㎛	모공의 크기
10㎛	세포의 크기
1㎛	세균 적혈구크기
10nm(0.01㎛)	바이러스크기
1nm(0.001㎛)	단백질분자크기
0.1nm	원자의 크기

마이크로나노버블은 가압 용해한 기체를 재기포화 하거나 기액 2상을 선회시키며 분산시켜 만들어 낼 수 있다. 직경이 50㎛ 이하인 마이크로 버블은 수중에서 축소되어 결국에는 소멸되어 완전 용해하는 특성이 있다. 이 미세기포는 액 중의 축소되는 과정에서 기포내부의 압력을 높이거나 표면에 집적된 이온류를 더욱 응축시키는 효과가 있다. 특히 표면 전하의 농축에 관해서는 소멸시에 프리래디컬을 발생시키는 등 물리화학적 특성을 나타낸다.

한편 어느 정도의 전해질이 포함되는 액 중에 있어서 미세한 상태(100nm 이하)로 안정화시키는 효과를 가져다 주어 그 결과 생성된 것이 나노버블이며, 이 나노버블에는 미세한 상태를 장기간에 걸쳐 지속하는 특성이 있어 상기의 마이크로버블과는 다른 작용을 하는 것으로 알려져 왔다.

마이크로버블은 통상의 일반기포인 밀리기포가 물속에서 빠른 속도로 상승해 표면에서 파열하는 것과 달리, 수중에서 압력에 의해 축소되며 다양한 에너지를 발생시키며 소멸하여 완전 용해한다. 또한 나노버블은 통상 마이크로버블의 축소과정에서 생성되는 것으로 물리적으로 지극히 불안전하기 때문에 단시간에 소멸한다. 이는 초미세기포가 수중에서 표면장력의 작용에 의해 급속히 완전 용해되어 버리기 때문이다. 이러한 나노버블이 소멸할 때 다량의 에너지가 생성되고 이 에너지 중의 프리래디컬은 강력한 산화력을 가지고 있다.

이러한 마이크로버블의 탁월한 산화환원작용과 나노버블 소멸 시 생성되는 에너지와 프리래디컬의 강력한 산화력으로 난분해성 유기물을 분해가 가능한 것을 이용하여「살균」「산화분해력」기능에 응용할 수 있다.

바로 이러한 기능을 활용하여 다양한 유해화학물질과 미생물을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 음료수 등의 특정액체의 안전성과 관능적 기능향상에 적용한 것이다.

또한 나노버블이 표면대전에 의한 정전반발력을 받았을 경우에는 나노레벨의 기포도 어느 정도 장시간 존재하는 것이 가능하며 특히 대전효과에 의해 안정화한 나노버블은 기포로서의 특성을 보관유지하고 있어 생물의 세포에 직접적인 적용과 공학적 응용의 가능성이 높아진다.

나노버블의 안정화 매카니즘은 마이크로 압괴과정에서 수중의 음이온이 기포주위에 농축하는 것으로 정전기적인 반발력을 일으키고 기포가 완전하게 소멸하는 것을 억제하게 된다. 이에 따라 나노버블은 물리적으로 불안정하여 단시간에 소멸하는 한편 나노버블의 일부는 소멸되지 않고 잔류하며 특히 전해질이 있는 용액에서는 오랜 시간 유지 보전되는 특성을 가지고 있다. 특히 나노버블을 포함한 물은 물성적으로 통상의 물과 현저한 차이는 없지만, 나노버블화된 기체의 특성을 겸비하는 것이 특징이다.

바로 이러한 기능을 활용하여 특정액체에 NB와 DO의 농도를 높이고 오랜 기간 유지 보전되는 산소나노버블활성액으로 전환시킴으로써 포장음료의 기능성을 확장시키고 관능상의 품격을 제고하려고 한다.

이하 보다 깊은 이해를 위해 마이크로나노버블의 물리화학적 기본특성을 상세하게 설명한다.

마이크로나노버블은 부양속도가 낮아 수면으로 0.1㎝/s의 매우 느린 속도로 상승하며, 수많은 버블들은 수면에 도달하기 전에 압괴 소멸하게 된다. 이때 몇 가지 질적 변화에 의한 작용으로 인하여「기체용해효과」「자기가압효과」「대전효과」등의 물리화학적 특성을 가지게 되어, 첫째, 용존산소를 공유하는 기능, 둘째, 세균

바이러스 등의 미생물 제균기능, 셋째, 생물 등에 생리활성을 촉진하는 기능 등을 갖는다.

[기체용해효과]

마이크로나노버블 기포는 매우 작은 기포로 부피가 작은 만큼 부력을 적게 받아 수면으로의 상승속도가 매우 느리다. 밀리버블과 대비하면 약 1/100배 이하의 속도로 상승하게 된다. 또한 수면으로 느리게 상승하는 동안 많은 수의 마이크로나노버블은 수면에 도달하기 전에 수중에서 압력에 의해 축소되어 소멸되면서 기포상태로 소유하였던 산소입자를 물 속에 넣게 된다. 따라서 산소가 수중에서 용해할 수 있는 시간을 늘려주게 되어 수중 용존산소 농도를 증가시켜 보다 활성화된 "살아있는 물로" 만들어 줌으로써 "깨끗하고 상쾌한 물맛"을 갖게 해준다.

▷ 살균세정을 위한 산소접촉면의 증가: 모든 생명체는 단백질로 구성되어 있다. 미생물 또한 C와 H의 연결로 이루어진 단백질로 구성되어 있다. 이중 세균은 호기성세균과 혐기성세균으로 분류할 수 있는데, 호기성세균(Aerobic bacteria)은 O₂를 받아들여 대사를 일으켜 성장하지만, 혐기성세균(Anaerobic bacteria)은 O₂를 만나 CO₂와 H₂O로 산화가 일어나 사멸하게 된다. 이러한 산화는 살균세정의 기본원리이다. 대부분의 일반세균은 호기성이고, 유해한 세균은 혐기성이며 산소에 의한 산화는 가장 효율적인 살균세정방법이다. 이에 따라 산화를 촉진시키기 위해서는 산소와 박테리아의 접촉면이 많을수록 효과적이다.

▷ 부유물질의 부착부상효과 : 이온화된 이중구조의 마이크로버블은 강한 이온성으로 각종 고형물을 흡착 포집한 상태로 서서히 부상되므로 미세하거나 조대한 고형물을 90%이상 부상분리시켜 후단처리시설의 부하량을 감소 유발시켜 전 시스템상의 처리효율을 극대화하게 하여 준다.

[자기가압효과]

자기가압효과는 구형의 계면을 가지는 기포내부에서 표면장력이 기체를 압축하는 힘으로 인하여 발생한다. 직경이 불과 0.5micron(1만분의 1밀리)의 기포는 1마이크로세컨드(100만분의 1초)의 짧은 순간에 압축

파괴의 연쇄반응하는데 이때에 즉 압괴(버블소멸)시 다양한 에너지가 방출된다.

▷ 5,500℃의 순간고열발생 : 자기가압에 의해 압축파괴될 때 기포내 온도는 태양표면온도에 필적하는 5,500℃까지 순간적으로 상승한다.

▷ 40kHz의 초음파 발생 : 초미세기포가 파열할 때 초음파를 포함한 충격파가 시속 400㎞의 속도로 뛰쳐나온다. 이것은 KTX의 평균속도 300㎞를 훨씬 뛰어 넘는 빠른 속도의 순간진동충격을 준다.

▷ 프리래디칼(Free Radical)의 발생 : 초미세기포가 자기가압효과에 의해 소멸할 때에 매우 강한 에너지를 가진 하이드록시 래디칼(Hydroxy Radical OH^-) 등의 프리래디칼이 발생한다.

이와 같이 마이크로나노버블 압괴시 방출되는 순간고열과 고속충격파와 함께 이 프리래디칼은 수중에 존재하는 여러 가지 유해화학물질이나 호기성과 혐기성세균류등을 포함한 미생물을 분해한다. 그 매커니즘은 우선 마이너스를 띤 마이크로나노버블이 정전기적으로 세균이나 바이러스등을 끌어당기고, 그 버블이 터질 때 생성되는 에너지인 순간고열과 고속충격파와 그리고 프리래디칼이 복합적으로 작용하여 세균이나 바이러스를 파괴하고 유해화학물질들을 분해하게 된다.

[대전효과]

▷ 커지지 않는 독립적 미세기포 : 하나하나의 초미세 기포표면은 마이너스에 대전하고 있다. 마이너스와 마이너스가 서로 반발하여 거품이 밀집된 상태에서도 각각의 독립성을 지키게 되어 결코 결합되지 않아 큰 거품으로 성장하지 않게 된다. 물은 수분자(H₂O)와 이것이 전파해 생긴 몇 안되는 양의 수소원소래디칼(H⁺)와 수산래디칼(OH^-)로 부터 완성된다. 기포가 마이크로기포까지 작아지면 상대적으로 계면에서의 수산래디칼(OH^-)의 양이 많아져 마이너스에 대전한다고 추측된다.

둘째, MNB발생량 극대화와 용해농축의 효율성 증대

나노버블(NB)의 일부는 소멸되지 않고 잔류하며 특히 전해질이 있는 용액에서는 오랜 시간 유지 보전되는 특성을 가지고 있다. 따라서 액 중에 보다 많은 공기를 용해하여 상기의 MNB/NB의 특성을 최대한 활용하고 보다 높은 농도의 DO와 NB를 얻기 위하여 기체의 용해도를 높이는 기능을 부가하였다. 이는 헨리의 법칙에 따른 온도가 낮고 압력은 높을수록 기체의 용해도가 증가한다는 이론을 적용하여, 기체인 MNB을 특정액체에 보다 많이 용해시키기 위하여, 용해탱크 내에 수용된 특정액체의 온도를 가급적 낮은 수준으로 유지하면서 탱크 본체를 밀폐압력탱크로 전환하여 특정압력에서 MNB처리를 함으로써 MNB용해작용과 농축작용이 보다 효율적으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.

MNB처리는 상온과 상압 하에서 실행할 수 있으나 기체의 용해도를 높이기 위해 즉 MNB/NB의 용해효율을 높이기 위해 가급적 낮은 온도(-2~25℃)와 높은 압력(1~3Bar)을 적용하고 공기의 용해량은 액체부피와 비례하여 0.5~3.0볼륨(Volume)으로 적용하도록 한다. 다만 이러한 조건은 제품의 종류와 목적에 따라 선택 적용하도록 한다.

셋째, 포장음료 제조시 용해농축된 NB / DO의 방출 손실 최소화

삭제

처리액을 용기 충진 시 용해 농축 안정화된 NB와 DO의 방출 손실을 최소화하기 위하여 용해탱크 본체와 동일한 압력과 온도조건하에서 특정용기에 담고 왕관을 막아 밀봉하는 역압충진공정(Counter Pressure Filling Process)과 내압타전공정(Resisting Pressure Sealing Process)을 적용하고, 충진과 타전단계에서 일반 용기와 왕관을 사용할 수 있으나 보다 기밀한 상태를 오래 유지하여 용해 농축 안정화된 NB와 DO를 오래 보전하기 위해 내압용 용기와 내압용 왕관을 사용한다.

넷째, 포장음료의 압력변화에 의한 NB 재기포 형상화

특정용기에 담긴 포장음료가 밀폐용기 개봉으로 높은 압력에서 대기압으로 압력변화가 생길 때 액 중에 농축 안정화되어 있는 NB가 재기포화하여 형상화되도록 한다.

삭제

이와 같이 상기 4가지 수단에 의해 보다 높은 농도의 NB와 DO가 함유된 포장음료를 제조하고, 밀폐용기를 개봉할 때 포장음료에 농축 안정화되어 있는 NB이 재기포화 형상화하는 방법을 제공함에 특징이 있다.

2004년 일본에서 세계 최초로 나노버블의 제조와 안정화 기술이 확립되어 나노버블을 공학적 이용가능성을 키우게 되었고, 산소나노버블의 경우 살균력과 산소의 생리활성효과를 이용하여 의료, 식품가공, 농수산업에 활용 가능성이 기대되었다.

그러나 현재 대용량(벌크상태)의 특정액체에 MNB처리를 하여 MNB의 압괴과정에서 발현되는 물리화학적 특성과 용존산소 농도 증가현상 등만을 활용하는데 그치고 있어 환경분야나 농수산업 등 제한된 일부 영역에서만 활용되고 있다. 특히 식음료산업에서는 먹는 샘물에 나노버블처리를 하여 기능성 음료로 판매를 시도하고 있으나 NB의 효능과 특징을 현저하게 부각시키지 못한 결과로 사업화 성공에 어려움이 있는 것을 제외하면 활용한 사례가 거의 없는 실정이다.

이에 따라 특정액체에 MNB처리를 하여 MNB의 불안정성으로 인하여 발생하는 압괴 소멸현상에서 오는 물리화학적 특성발현과 용존산소의 증가현상 그리고 NB의 안정화현상을 활용하여 식음료의 안전성 향상과 관능상의 상승효과와 기능을 개발하여, 이러한 기능을 특히 비탄산 또는 비발포 식음료군인 음료, 먹는 샘물, 주류 등에 적용 활용하도록 하여 하나의 산업기술로써 자리매김을 하고자 하며 식음료산업으로 활용범위를 넓히고자 한다.

본 발명의 목적은 제품화를 위해 완성된 벌크상태의 특정액체 또는 MNB 전처리된 특정액체를 MNB 용해시스템을 통하여 보다 높은 농도의 NB과 DO를 효율적으로 용해 농축시키고 안정화함으로써 특정액체가 나노버블의 산소활성액으로 활성화되게 하고, 활성화된 특정액체에 용해 농축시킨 NB와 DO의 방출 손실을 최소화하면서 제품용기에 담아 NB와 DO가 풍부하게 용해 농축된 포장음료를 제조하고, 밀폐용기를 개봉하여 압력의 변화가 있을 때 NB가 재기포화 형상화하는 포장음료를 제공함에 특징이 있다.

한편으로는 이 활성액의 특성에 의해 특정액체 자체가 살균

정화력을 갖게 되어 목적하는 특정액체가 효과적으로 유해물질과 미생물로부터 오염이 방지되어 안정화될 뿐만 아니라 MNB처리 용해시스템과 충진공정 전체가 자체 세정되어 세균오염과 증식을 억제하는 청정환경시스템이 구축되는 특징이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 특정 용도로 제조된 벌크상태의 특정액체에 MNB를 생성 용해시켜 MNB의 산화분해력을 활용하는 MNB 전처리단계; 전처리 특정액체에 보다 많은 MNB를 생성시키고 기체(MNB)의 용해도를 높이기 위해 일정 압력과 온도조건하에서 MNB처리하여 NB와 DO를 고농도로 농축 안정화 잔류시키는 MNB 후처리단계; 후처리 특정액체를 동일한 압력과 온도조건하에서 특정용기에 담고 왕관을 막아 밀봉하는 충진과 타전 단계; 특정용기에 담긴 포장음료가 밀폐용기를 개봉할 때 액 중에 용해 농축 안정화되어 있는 나노버블이 재기포화하여 형상화되는 단계로 구성된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1에 도시된 종래 기술에서 벌크상태의 특정액체 충진과정의 한가지 실시 예로 제품화를 위해 완성된 특정액체를 수용한 탱크(10)에서 펌핑 이송하여 병입라인의 충진 및 타전기(110)로 보내어 용기에 충진하고 왕관으로 밀봉 제품화하는 일반적 공정에 MNB처리공법을 부가 결합하여 발전시킨 것이다.

본 발명의 원리에 따라 특정액체를 순환식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성을 도 2에 도시하고 있다. 배치식의 마이크로나노버블 용해시스템(20)은 특정액체를 수용하기 위한 용해탱크 본체(30); 그리고 본체(30)로 부터 특정액체를 받아 MNB 순환처리를 하는 나노버블발생순환시스템으로 구성되어 진다. 상기 나노버블발생순환시스템은 특정액체를 받아 순환시키는 순환관(40); 순환하는 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 온도가 조정된 특정액체를 받아 MNB처리를 하는 MNB발생장치(60,70)로 구성되어 진다.

또한 본 발명의 원리에 따라 특정액체를 인라인 방식(In-line Type)으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 연속식 방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성을 도 3에 도시하고 있다. 연속식의 마이크로나노버블 용해시스템(80)은 인라인 방식으로 특정액체를 수용한 탱크(10)로 부터 특정액체를 받아 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 온도가 조정된 특정액체를 받아 MNB처리를 하는 MNB발생장치(60,70); MNB처리가 되어진 특정액체를 받아 용해 농축하는 압력탱크(90)로 구성되어 진다.

또한 본 발명의 원리에 따라 특정액체를 순환식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법과 인라인 방식의 연속식 방법을 결합한 한 가지 실시 예의 개략적인 구성을 도 4에 도시하고 있다. 결합식의 방법은 상기의 마이크로나노버블 용해시스템(20)과 또다른 마이크로나노버블 용해시스템(80)을 결합 복합화하여 구성되어 진다.

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이하 지금부터는 본 발명의 원리를 벌크상태의 특정액체를 순환식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법을 중심으로 상세하게 설명하고자 한다.

배치식의 MNB 용해시스템(20)은 특정액체를 수용하기 위한 용해탱크 본체(30); 그리고 본체(30)로 부터 특정액체를 받아 MNB 순환처리를 하는 나노버블발생순환시스템으로 구성되어 진다. 상기 나노버블발생순환시스템은 특정액체를 받아 순환시키는 순환관(40); 순환하는 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 온도가 조정된 특정액체를 받아 MNB처리를 하는 MNB발생장치(60,70)로 구성되어 진다.

도 5에 도시된 상기의 MNB 용해탱크(30)의 구성은 , 특정액체를 수용하기 위한 용해탱크 본체(30); 상기 본체의 상부 또는 하부에 설치되어 특정액체를 인입하는 인입밸브와 노즐(31); 본체 상부 경판에 위치하여 특정액체가 인입 또는 인출되거나 MNB처리할 때에 공기를 입출하여 일정 압력을 유지하여 주는 브리셔 노즐(32)과 압력 게이지(33); 본체 상부 경판에 위치하여 CIP를 위한 스프레이볼(34); 본체 하부와 측면에 위치하여 특정액체의 인입 또는 인출 때 수위를 콘트롤하여 주는 레벨트랜스미터(35)와 레벨스위치(36); 본체 측면에 위치하여 본체로 부터 특정액체가 하강 순환되고 다시 본체로 복귀되는 순환관에 설치된 MNB인출밸브(37)와 MNB인입밸브(38); 본체의 하부에 설치되어 특정액체를 인출하는 인출밸브와 노즐(39)로 구성되어, 특정액체를 인입 또는 인출할 때를 제외하고는 밀폐압력탱크로서 기체인 MNB/NB를 용해하여 NB와 DO를 농축하는 기능을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기의 MNB발생순환시스템의 구성은, 순환하는 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 특정액체에 공기 중의 산소를 혼합하여 나노버블을 생성시키는 가압용해식 MNB발생장치(60) 또는 이상류선회식 MNB발생장치(70); 본체(30)로부터 특정액체가 하강 순환되어 온도조절장치(50)로 보내주는 인입순환관(41)과 나노버블 발생장치(60,70)로부터 마이크로나노버블이 생성 용해된 액을 본체(30)로 이동 순환하게 하는 인출순환관(42)으로 연결되는 순환배관시스템(40)으로 구성되어, 특정액체를 순환시키는 순환기능과 공기 중의 산소와 혼합시켜 MNB/NB을 생성하고 용해시키는 마이크로나노버블 생성 용해기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기의 온도조절장치(50)의 구성은, 상세한 설명은 생략하며 순환하는 특정액체의 액온을 특정한 온도로 조절하기 위하여 냉각 또는 가열기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기의 MNB발생장치의 구성과 적용은, 도 6에 도시된 가압용해식 MNB발생장치(60)와 도 7에 도시된 이상류선회식 MNB발생장치(70)가 중심이 된다.

도 6에 도시된 가압용해식 MNB발생장치(60)는, 특정액체를 일정압력 이상으로 가압 순환시키는 펌프(61): 상기 펌프를 구동시키는 펌프구동용 모터(62): 산소를 함유하는 압축공기를 공급하거나 또는 자흡하는 공기공급유닛(63): 일정압력 이상으로 가압 흐르는 액체 즉 특정액체에 일정압력 이상으로 가압된 공기이거나 자흡된 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 공기 방울을 매우 작은 크기의 기포인 미세기포와 초미세기포를 생성시키는 발생장치(64); 생성된 미세기포와 초미세기포를 가압용해시키는 가압용해탱크(65); 가압용해되어 있는 미세기포와 초미세기포를 발포시키는 MNB인입밸브(38)와 일체화되어 있는 MNB방출노즐(66)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 7에 도시된 이상류선회식 MNB발생장치(70)에는, 특정액체를 일정압력 이상으로 가압 순환시키는 펌프(71): 상기 펌프를 구동시키는 펌프구동용 모터(72): 산소를 함유하는 공기를 자흡하는 공기공급유닛(73): 일정압력 이상으로 가압 흐르는 액체 즉 특정액체에 자흡된 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 기액이상류를 혼합 선회시켜 공기 방울을 매우 작은 크기의 기포인 미세기포와 초미세기포를 생성시키는 발생장치(74)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

MNB발생장치는 마이크로나노버블 또는 나노버블 기술을 응용하여 가능하게 한 것으로, 이 기술은 유체역학을 응용한 심플하고 획기적인 것으로서 물속에 또는 액 중에 공기나 산소가스를 혼합하는 과정에서 기포덩어리를 마이크로 이하 더 나아가서 나노레벨의 크기로 절단과 분쇄하는 방법에 관한 것으로, 「공기전단방식」「가압용해방식」「초음파방식」 등으로 크게 나눌 수 있지만, 각 방식은 그 적용수단에 따라 다양한 형태의 마이크로나노버블 발생장치 또는 나노버블 발생장치가 개발 활용되어 그 응용범위가 광범위하게 넓어지고 있다.

이상과 같이 액체와 공기를 혼합시키는 마이크로나노버블 또는 나노버블 발생장치와 그 시스템은 시스템구성이 간단할 뿐 아니라 동력소모가 적어 운영관리 및 유지보수비가 적은 장점과 액체처리량을 최대로 처리할 수가 있어 생산성이 증대되는 효과가 있으며 또한 과학과 기술의 발전으로 보다 다양한 발생장치와 그 시스템이 개발되고 있어 그 효용성이 확대되어 가고 있다.

이에 따라 상기의 MNB발생장치(60,70)는 특정액체의 응용목적과 활용도에 따라 한 가지 또는 두서너 가지 방식을 조합하거나 기타 다양한 장치를 결합하여 마이크로나노버블 또는 나노버블 처리목적의 효과적 달성과 함께 운영관리가 편리하고, 초기투자비와 유지보수비가 적은 시스템을 채택할 수 있다.

따라서 시스템 구성과 운영은 공장제조환경과 제품특성에 맞추어 효율적이고 경제적인 방법을 선택하면 될 것이다.

본 발명은 벌크상태의 특정액체에 MNB의 산화분해력을 활용하여 유해 유기물의 분해와 미생물을 살균 정화하고, 포장음료에 보다 많은 량의 DO와 NB를 농축 안정화시켜 오랜동안 보존 활성화하기 위한 것이며, 특히 밀폐용기에 담긴 포장음료의 압력변화에 따라 즉 개봉하여 대기압 상태로 압력이 낮아졌을 때 액 중에 용해되어 있는 공기가 나노버블형태로 재기포화되어 형상화되는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하여 얻어지는 효과는,

첫째, 벌크상태의 특정액체에 MNB처리를 하여 MNB의 물리화학적 특성인 산화분해력을 활용함으로써 액 중에 있는 유해 유기물의 분해와 미생물을 살균 정화하여 안정성 향상과 함께 관능적으로 깨끗하고 깔끔하면서도 부드러운 맛을 내는 것에 있다.

둘째, 상기 전처리 특정액체를 최종 제품으로 밀폐용기에 담은 포장음료에 NB의 안정화 현상을 활용하여 NB와 DO를 고농도로 농축 안정화 잔류시키고 보다 오랜동안 보전함으로써 산소나노버블활성이란 기능성을 확장하는 것이다.

셋째, 음용을 위해 밀폐용기 개봉시 포장음료의 압력 변화에 따른 액 중 용해공기가 NB형태로의 재기포화 형상화됨으로써 NB와 DO의 존재감을 인식시킴과 함께 더 나아가 눈에 보이는 NB를 직접 음용케 함으로써 NB의 기능성과 부드럽고 깔끔하다는 관능상의 음용감을 극대화하기 위한 것이다.

넷째, DO와 MNB/NB의 산화분해력에 의한 유해요소와 유해미생물의 억제효과로 인한 자체 정화력으로 제품하조탱크에서 충진기까지의 생산시스템이 최적의 위생상태와 청정환경이 구축되도록 하기 위한 것이다.

이상과 같은 효과를 비탄산 음료, 쥬스류, 먹는샘물, 주류 등의 비탄산 및/또는 비발포음료(Still Liquid)에 적용함으로써 다양한 식음료산업에 MNB처리공법의 활용 가능성을 넓혀줄 수 있다.

도 1은 종래 기술의 Bulk Liquid의 충진과정의 한가지 실시 예의 개략적인 흐름도;

도 2는 본 발명의 원리에 따라 특정액체를 순환식으로 나노버블처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 흐름도;

도 3는 본 발명의 원리에 따라 특정액체를 인라인 방식으로 나노버블처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 연속식 방법을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 흐름도;

도 4는 본 발명의 원리에 따라 특정액체를 나노버블처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법과 연속식 방법을 결합한 한 가지 실시 예의 개략적인 흐름도;

도 5는 본 발명의 원리에 따라 NB와 DO를 용해 농축 안정화시키는 밀폐식 MNB 용해탱크의 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 6은 본 발명의 원리에 따라 나노버블의 산소활성액을 제조하는 가압용해식 MNB발생순환시스템을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 7은 본 발명의 원리에 따라 나노버블의 산소활성액을 제조하는 이상류선회식 MNB발생순환시스템을 나타내는 한 가지 실시 예의 개략적인 구성도;

도 8은 본 발명의 원리에 따라 나노버블의 산소활성액으로 변환된 특정액체를 충진하고 타전하는 한 가지 실시 예의 충진 프로세스와 싸이클을 보여주는 전형적인 압력곡선(Typical Pressure Curve);

본 발명에 따른 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 순환식이고 위생적으로 안전하게 MNB 처리를 하는 용해장치의 작동상태와 원리를 배치식 중심으로 살펴본다.

상기의 용해장치의 작동은, 벌크상태의 특정액체를 수용하는 탱크(10)에서 MNB 용해시스템(20)으로 특정액체를 펌핑 이송하는 단계; 용해시스템(20)에서 특정액체의 MNB/NB 생성 순환하면서 밀폐내압형으로 전환되어 NB/DO의 용해 농축 안정화시키는 단계; NB/DO의 농축 안정화된 특정액체를 펌핑 이송하는 단계; NB/DO의 용해 농축된 특정액체를 충진 및 타전기(110)로 용기에 충진하고 왕관을 밀봉하여 포장음료로 병입하는 단계로 구성된다.

보다 상세하게는, 벌크상태의 특정액체를 수용하는 탱크(10)에서 특정액체가 펌핑되어 용해탱크 본체(30)내에 일정 높이의 2/3수준으로 채워지면 본체 외측에 설치된 나노버블발생순환시스템(NB)이 가동하기 시작하면서 특정액체가 상온이거나 또는 온도조절장치(50)를 거쳐 특정온도로 조절되어 MNB발생장치(60,70)로 보내어져 1차적으로 공기 중의 산소와 함께 MNB처리를 하여 MNB를 생성시키고 용해부에서 혼합 용해하여 다시 본체(30)로 보내주는 순환 처리를 수행하게 한다. 특정액체가 용해탱크 본체(30) 내에 일정 높이만큼 채워지면 인입밸브(31)가 닫히면서 더 이상의 이송은 중단되고 본체(30) 내에 수용되어 있는 특정액체는 특정 목적이 달성될 때까지 반복 순환되면서 MNB를 생성 용해시킨다.
다음으로 용해탱크 본체(30)는 밀폐 내압형으로 전환되고 밀폐 내압형으로 전환된 용해탱크 본체(30)의 특정액체는 계속해서 나노버블발생순환시스템에 의해 순환되면서 마이크로나노버블을 생성시키고 용해부에서 혼합 용해하여 다시 본체(30)로 보내주는 반복 순환처리를 하며 본체(30)내의 특정액체는 MNB/NB가 누적 농축된다.

또한, 본 발명의 핵심인 MNB발생순환시스템은 본체(30)로부터 특정액체가 순환관(41)으로 하강되어 온도조절장치(50)를 거쳐 나노버블 발생장치(60,70)로 특정액체가 가압 공급되고, 산소를 함유하는 압축공기를 공기공급유닛(80)으로부터 공급받거나 또는 자흡하여 나노버블 발생장치(60,70)에서 이를 적절히 혼합하여 나노버블을 생성시키고 용해부에서 용해함으로써 특정액체를 산소나노버블의 활성액으로 활성화하게 만든다. 이 활성화액은 순환관(42)을 통해 다시 본체(30)로 유입되고, 이러한 순환이 연속 또는 단속적으로 반복적으로 이루어지게 한다.
MNB발생순환시스템은, 물과 공기를 혼합시켜 서로 섞이게 하면서 공기 방울을 매우 작은 크기의 기포인 마이크로버블(수십㎛~10㎛) 또는 마이크로나노버블(10 ㎛~수백nm)을 발생시키는 마이크로나노버발생장치(60,70)를 포함하여 구성한 시스템으로, 특정액체를 순환시키는 순환기능과, 공기 중의 산소와 혼합시켜 나노버블을 생성하고 용해시키는 나노버블 생성 용해기능을 동시에 수행한다. 이러한 순환이 연속 또는 단속적으로 반복적으로 이루어지게 되어 특정액체내의 용존산소와 나노버블의 농도가 최적 상태가 되도록 한다. 이와같이 반복 순환되어 MNB/NB가 누적 농축되어진 특정액체가 함유하고 있는 MNB/NB은 대부분이 액 중에서 축소하여 소멸 용해되면서 일정수준 이상으로 용존산소농도가 높아지게 되고, 소멸 시 물리화학적 특성의 발현으로 분해살균기능을 가지는 고농도 나노버블의 산소활성액으로 되게 한다.
한편으로는 MNB/NB의 일부는 소멸되지 않고 잔류하며 특히 전해질이 있는 용액에서는 오랜 시간 유지 보전되는 특성을 가지고 있다.

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따라서 액 중에 보다 많은 공기를 용해하여 상기의 MNB/NB의 특성을 최대한 활용하고 보다 높은 농도의 DO와 NB를 얻기 위하여 기체의 용해도를 높이는 기능을 부가하였다. 이는 헨리의 법칙에 따른 온도가 낮고 압력은 높을수록 기체의 용해도가 증가한다는 이론을 적용하여, 기체인 MNB을 특정액체에 보다 많이 용해시키기 위한 것으로 본체 내의 특정액체의 온도를 가급적 낮은 수준에서 유지하면서 특정압력에서 MNB처리를 하여 더욱 MNB용해작용이 효율적으로 이루어 지기 위한 것이다.

용해탱크 본체(30)가 밀폐 내압형으로 전환된 상태에서 MNB발생순환시스템이 가동되어 특정액체가 반복 순환되면 MNB가 발생되고 누적 농축되어지면서 버블을 함유한 특정액체의 부피가 서서히 팽창하게 되고, 이러한 현상이 지속되고 누적되면 밀폐된 용해탱크내의 압력이 서서히 높아지게 된다. 밀폐 용해탱크내의 압력이 높아지게 되고, 반복 순환되면서 일정 수준 이상으로 가압되면서 본체(30) 헤드스페이스(Head Space)의 특정압력으로 도달할 때까지 순환은 계속된다.

밀폐된 용해탱크 본체(30)내에서 온도조절장치(50)에 의해 특정온도로 조절된 특정액체가 본체(30) 헤드스페이스의 특정압력으로 도달되는 반복 순환과정에서 특정액체 내에 MNB의 생성이 보다 많아지고 기체의 용해도가 높아져, 즉 일정 수준의 낮은 온도와 높은 압력으로 가압된 상태의 순환과정에서 MNB 또는 NB의 압괴/용해현상이 기하급수적으로 가속화되어 DO농도가 급격히 증가되고 동시에 MNB 압괴 시 물리화학적 특성이 보다 강하게 작용하여 난분해성 유해유기물을 분해하고 미생물을 살균하게 되는 분해력이 보다 강력하게 발현된다. 한편으로는 완전히 압괴 소멸되지 않고 남아 있는 안정화된 NB도 누적 농축되어 잔류한다.
본 발명에 따른 MNB/NB 용해방법은 본체(30) 헤드스페이스의 압력과 액체의 온도인 평형조건(Equilibrium Condition)을 정하되, 온도는 -2℃~25℃의 범위 내에서, 압력은 수중분사압(Wetting Pressure) + 액면압(Liquid Head Pressure0 + 평형압(Equilibrium Pressure)을 감안하여 1~3Bar의 범위 내에서 가압용해하고, 기체인 MNB/NB 용해량은 특정액체의 종류와 제조목적에 따라 0.5~3.0Volume 범위안에서 결정한다.
특정액체에 용해되어 있는 MNB 공기량에 대한 개념을 이해하기 위하여, 맥주의 예를 들어 설명하기로 한다. 맥주의 카보네이션량은 Volume으로 측정된다. 대부분의 맥주는 통상적으로 용존CO2가 2.45에서 2.85Volume으로 용해된다고 생각된다. 여기 CO2 Volume은 맥주의 원래 부피(Volume)와 비교하여, 1Bar의 압력과 0℃에서 맥주에서 제거되었을 때 CO2가스가 차지하는 부피를 말한다. 즉 2.5Volume을 가진 맥주 1L에 있는 모든 가스가 제거되었을때, 1Bar 압력과 0℃에서 2.5L의 부피를 가지는 것을 말한다.

이와 같은 개념을 활용하여 특정액체에 용존되는 MNB/NB의 량은 온도와 압력에 직접적으로 영향을 받으므로 특정액체의 마이크로나노처리 수준을 탱크조건 설정방식(Tank Condition Method)으로 하기로 결정하고 액체의 실질적인 평형조건 (Equilibrium Condition)을 정확하게 반영하도록 한다.

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그리고, MNB/NB 용해 시 본체(30)로부터 특정액체가 순환관(41)을 통하여 하강하며 온도조절장치(50)와 그리고 MNB발생장치(60,70)를 반복적으로 순환하되, 초기 충진시에 본체(30) 내의 수위가 높아져 수위감지센서를 통하여 최저 기준수위 이상이라고 감지되는 경우에는 수위감지센서의 신호를 받아 MNB발생장치(60,70)가 가동되고, 충진은 계속되어 일정 기준수위까지 채워진다. 본체(30)가 일정 기준수위까지 채워진 후 특정액체에 대한 MNB/NB처리가 완료될 때까지 MNB발생장치(60,70)의 가동은 계속된다. 그리고 최저 기준수위 이하와 이송 시에는 MNB발생장치(60,70)가 정지되도록 연동 제어된다.

이러한 MNB발생순환시스템은 특정액체의 MNB/NB처리시 나노버블과 용존산소의 농도에 따라 또는 특정액체의 용도와 종류에 따라 순환주기를 임의로 조정할 수 있으며, 이는 용해장치 운전방법의 알고리즘에 핵심이 된다.

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이상과 같이 벌크상태의 특정액체에 MNB/NB의 용해 농축이 완료되면 일정 시간 정치하거나 또는 곧 바로 제품 병입공정으로 보내어져 특정용기에 담기고 바로 왕관이 씌어져 밀폐용기에 저장 보관되어 목적하는 포장음료로 완성된다.
이때 용기에 충진 밀봉하는 방법은 용해된 기체의 방출로 인한 손실을 최소화하기 위해 충진 및 타전기(110)에는 역압충진공정(Counter Pressure Filling Process)과 내압타전공정(Resisting Pressure Sealing Process)을 적용하고, 용해된 NB와 DO의 오랜 보전을 위해 기밀성이 좋은 내압용 용기와 내압용 왕관(?)을 사용한다.

상기 충진 및 타전기(110)의 역압충진공정은, 시스템 내의 압력을 유지하기 위하여 압축공기를 소-스로 하여 역압충진기와 연결하고 또한 용해탱크 본체와 연결하여, 압력의 변화로 인한 가스 방출 손실을 최소화하는 역할을 하게 하고, 도 8에 도시된 바와 같이 다음과 같은 충진과정을 갖는다.

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(a)병이 충진헤드 밑에 오고 그 충진헤드가 병으로 내려와 병구 위에 밀봉된다. (b)이때 압축공기가 병속에 충진되어 역압(Counter Pressure)에 도달되도록 한다. 병속이 역압에 도달되면 제품밸브가 열리고 병바닥 근처에 있는 충진 롱-튜브로 제품이 나와 병바닥부터 차올라 매우 부드럽게 담기게 된다. 이는 액의 난류현상(Turblance Agitation)때문에 거품이 생겨 가스가 방출되고 액이 넘치는 것을 최소화하기 위한 것이다. (c)병에 충진이 될 때 액체 위의 공기는 병 상부에 있는 가스방출튜브(Off-gas Tube)로 빠져 나간다. 가스방출튜브는 병의 충진높이기준(Fill Level)을 제공한다. 즉 병에 액체가 차올라 전자센서가 감지하면, 제품밸브가 닫히고, 가스조절밸브가 열려 병속의 압력을 천천히 해소하게 된다. (d)병속의 압력이 정해진 낮은 압력 설정치에 도달할 때까지 해소된다. (e)낮은 압력 설정치에 도달되면 가스조절밸브가 닫히고 액체의 상부에서 가스의 순간분출(Short Burst)이 일어난다. 이와 동시에 충진헤드가 병과 분리되면서 남은 압력이 해소된다. 이러한 방식으로 병이 타전되기 전에 액체의 거품이 일정하게 조절되고 충진이 완료된다.

상기 충진 및 타전기(110)의 내압타전공정(Resisting Pressure Sealing Process)은, 충진이 완료된 용기에 곧 바로 내압용 왕관이 병구에 씌어 지며 타전헤드가 내려와 왕관을 가압하여 타전을 완료한다.

이로써 목적하는 NB와 DO가 용해 농축 안정화된 특정액체가 가스 방출 손실이 최소화된 완제품 포장음료가 된다.

한편으로 본 발명의 원리에 따른 MNB 용해방법은 마이크로나노버블의 물리화학적 특성을 활용하여 분해력을 활용하는 방법으로서, 본체(30)로부터 순환관(40)을 통하여 특정액체가 연속적으로 나노버블발생 순환시스템에 순환됨으로써, 그 순환경로에 설치되어 있는 온도조절장치(50)와 그리고 MNB발생장치(60,70)를 반복적으로 순환되어 산소나노버블에 의한 살균과 산화분해가 반복되는 연속순환 및 지속분해

지속살균 시스템으로 구성됨으로써, 특정액체가 나노버블의 산소활성액으로 활성화되고 이 액 중의 함유되어 있는 용존산소와 산소나노버블의 특성에 의해 유기오염물을 산화 분해하고 세균들을 살균할 뿐만 아니라, 특정액체탱크(10)에서 충진 및 타전기(110)까지의 이송 경로에 있는 MNB용해시스템과의 접촉면이 자정되고 환경이 좋아져 미생물오염 및 증식이 방지될 뿐만 아니라 슬라임이나 스케일 등이 쌓이지 않아 위생적으로 안심할 수 있는 청정환경시스템을 구축하게 되는 특징이 있다.

또한 충진공정 또는 그 후속공정의 문제로 운전 중 정지 시간이 길어지거나 포장라인가동이 장시간 정지되는 경우에는 특정액체탱크(10)에서 충진 및 타전기(110)까지의 이송 경로에 있는 MNB용해시스템 및/또는 순환루프(100) 중에 있는 MNB처리된 특정액체가 지속순환되어 미생물오염 및 증식이 억제되도록 하여 위생적으로 더욱 안심할 수 있는 청정환경시스템을 구축하게 되는 특징이 있다.

이상과 같은 본 발명의 원리를 적용하는 특정액체로는 비탄산 음료, 쥬스류, 먹는 샘물, 희석식소주, 증류식소주, 위스키, 브랜디, 약주, 탁주, 인삼주, 매실주와 같은 비탄산 및/또는 비발포음료가 바람직하다. 그러나 산소의 유해작용으로 즉 산소의 산화작용으로 풍미가 떨어지고 품질에 영향을 미치는 특정액체는 제외할 수 있다.

이상에서와 같은 실시예들은 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 특정액체탱크
20: MNB 용해시스템 - 배치식
30: MNB 용해탱크
31: 특정액체 인입밸브, 32: 공기보급장치(Air Breather Valve),
33: 압력계, 34: CIP 스프레이볼
35: 레벨트랜스미터, 36: 레벨스위치,
37: MNB 순환 인입밸브노즐, 38: MNB 순환 인출밸브노즐,
39: 특정액체 인출밸브,
40: 순환관
41: 인입순환관, 42: 인출순환관
50: 온도조절장치
60: 가압용해식 MNB발생장치
61: 가압펌프, 62: 모터, 63: 공기공급 또는 자흡유니트,
64: MNB 발생장치, 65: 압력용해탱크, 66: 방출노즐
70: 이상류선회식 MNB 발생장치
71: 가압펌프, 72: 모터, 73: 공기자흡유니트,
74: MNB 발생장치
80: MNB 용해시스템 - 연속식
90: MNB 용해탱크
100: 순환루프
110: 충진 및 타전기(Filler & Capper: FI & Cp)

Claims

MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법에 있어서,
마이크로나노버블 용해시스템(20)이 탱크 내에 특정 용도로 제조된 벌크상태의 특정액체를 하나 이상의 본체(30)에 2/3 수준으로 채우고 나노버블발생순환시스템을 가동하여 특정액체를 처리하여 MNB를 생성 용해시켜 MNB의 산화분해력을 활용하는 MNB 전처리단계와 상기 본체(30)들을 밀폐 내압형으로 전환시키고 상기 본체(30)들 내에 전 처리된 모든 특정액체를 기체(MNB)의 용해도를 높이기 위해 일정 압력과 온도조건하에서 나노버블발생순환시스템에서 재순환시켜 MNB를 생성시키고 나노버블과 용존산소를 고농도로 농축 안정화 잔류시키는 MNB 후처리단계로 이루어진 배치식 처리방법을 수행하고,
특정액체를 수용한 탱크로부터 특정액체를 받아 액체의 온도를 조절하고 온도가 조정된 특정액체를 MNB처리를 하고, MNB처리 되어진 특정액체를 압력 탱크에서 용해 농축하는 연속식 처리방법을 수행하며,
상기 배치식 처리방법 및 연속식 처리방법으로 차례로 처리된 특정액체를 동일한 압력과 온도조건하에서 밀폐용기에 충진한 상태에서 개봉할 때 압력 변화에 의해 액 중에 용해 농축 안정화되어 있는 나노버블이 재기포화하여 형상화되도록 특정액체를 밀폐용기에 충진하고 왕관을 막아 밀봉하는 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 MNB 후처리단계에서 마이크로나노버블 용해시스템(20)이 특정액체를 수용하기 위한 용해탱크 본체(30); 그리고 밀폐 내압형으로 전환된 본체(30)로 부터 특정액체를 받아 MNB 순환반복처리를 하는 나노버블발생순환시스템으로 연결되어 지며, 나노버블발생순환시스템은 특정액체를 받아 순환시키는 순환관(40); 순환하는 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 온도가 조정된 특정액체를 받아 MNB처리를 하는 MNB발생장치(60,70)로 구성되게 하여 특정액체를 반복 순환식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축 안정화시키는 배치식 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법
제 1항에 있어서,
상기 연속식 방법을 처리하는 단계에서 마이크로나노버블 용해시스템(80)이 인라인 방식으로 특정액체탱크(10)로 부터 특정액체를 받아 액체의 온도를 조절하는 온도조절장치(50); 온도가 조정된 특정액체를 받아 MNB처리를 하는 MNB발생장치(60,70); MNB처리가 된 특정액체를 받아 용해 농축하는 압력탱크(90)로 구성되어 특정액체를 인라인 방식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 연속식 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 배치식의 마이크로나노버블 용해시스템(20)과 상기 연속식의 마이크로나노버블 용해시스템(80)을 결합 복합화한 구성으로 특정액체를 반복 순환식으로 나노버블 처리하여 NB와 DO를 용해 농축하는 배치식 방법과 연속식 방법을 결합하여 수행하는 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 충진과 타전단계에서 특정액체에 용해 농축된 NB와 DO의 방출 손실을 최소화하기 위해, 충진 및 타전기(110) 시스템 내의 압력을 유지하고 압력의 변화로 인한 가스 방출 손실을 최소화하면서 내압용 용기에 충진을 하는 역압충진공정과 충진이 완료된 용기에 곧 바로 내압용 왕관이 병구에 씌어 지며 타전헤드가 내려와 왕관을 가압하여 타전을 완료하는 내압타전공정을 적용하고, 용해된 NB와 DO의 오랜 보전을 위해 기밀성이 좋은 내압용 용기와 내압용 왕관을 사용하는 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.
제 1항 에 있어서,
특정액체탱크(10)에서 충진 및 타전기(110)까지의 이송경로에 있는 MNB용해시스템(20,80) 및 순환루프(100)가 산소나노버블에 의한 산화분해가 반복되는 연속순환 및 지속분해
살균 시스템으로 구성됨으로써 운전 중 정지 시간이 길어지거나 포장라인가동이 장시간 정지되었을 때 MNB처리된 특정액체가 지속순환되어 미생물오염 및 증식이 억제되어 위생적으로 안심할 수 있는 청정환경시스템을 구축한 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.
제 1항 에 있어서,
특정액체가 비탄산 음료, 쥬스류, 먹는샘물, 희석식소주, 증류식소주, 위스키, 브랜디, 약주, 탁주, 인삼주, 매실주와 같은 비탄산 및 비발포 음료들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MNB의 물리화학적 특성을 활용한 포장음료의 제조방법.