JP2016106028A - ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに噴射するための水を連続的に滅菌する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気消費量及び冷却水の消費量の両方を低減することができる、ピストンに噴霧するための水を滅菌する方法及び装置を実現すること。【解決手段】本発明は、ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに噴霧するための水を連続的に滅菌するための方法及び装置に関する。加熱を、第１段では第１熱交換器（３）で、第２段では第２熱交換器（５）で行う。第１熱交換器（３）は、第２熱交換器で蒸気により加熱済の水によって該第１熱交換器（３）に流入する冷水を加熱するように、再生的に動作する。第２熱交換器（５）を通過後、水の温度は少なくとも１２１℃になり、保持セル（８）内でこの温度のまま所定の時間滞留する。水は、第１熱交換器（３）で再生的に冷却された後、７５℃超の温度となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに噴射するための水を連続的に滅菌する方法及び装置に関する。

ピストンポンプが、とりわけホモジナイザーに使用されており、均質化プロセスに必要な膨大な圧力をピストンポンプで発生させる。均質化は、均質化の対象である例えば牛乳等の製品を狭い隙間から高圧で押し出し、この隙間を通過させた後、該製品内に存在する脂肪球を微粒子化することを伴う。

乳製品等の食品に使用されるこれらのホモジナイザーには、ダブルピストンシールが設けられている。これは、製品と周囲空気とが互いに接触しないことを確実にするためのものである。これらのシールを冷却・潤滑するために、これらのシールに対して水又は何らかの他の液体を絶えず噴霧している。これは、この噴霧される液体の消費量が、無視できない極めて大きなものとなることを意味する。

これらの場合、プラントにおけるホモジナイザーを無菌プロセスにおける滅菌器の後に位置付けると、製品の再汚染を避けるために、水等の液体は、さらに滅菌し一定温度以上に保つ必要がある。

今日、市場では、ピストンに噴霧するための滅菌された水又は他の液体を得るための数多くの異なる方法が利用可能である。最も一般的な方法は、蒸気を凝縮することであるが、これは、蒸気消費量が多量であるとともに凝縮のための冷却水の消費量も多量であるということを意味する。このような場合、一般的なやり方は、１１０℃の凝縮液を噴霧することであるが、これは、この温度に耐え得るピストンシールを使用しなければならないということを意味する。このように高温であるため、ピストンシールに使用可能な材料の選択肢が制限されてしまう。

他の方法として、冷却水を用いて、蒸気を４０〜６０℃の温度に冷却するものがある。この方法では、さらに大量の水を消費する。凝縮液を低温にすることによる利点は、ピストンシールに他の材料を使用することが可能なことである。これらの材料は、ピストンシールの耐用年数を延長することができることを意味する。

ピストンポンプ及びホモジナイザー用の水を滅菌する第３の方法が、特許文献１に記載されている。この方法によれば、水を滅菌するために該水をろ過する。この方法では、蒸気及び冷却水の消費量を低減することはできるが、多大な投資コストを必要とする。

欧州特許公報第１ ８７５ ８１８号明細書

本発明の一目的は、蒸気消費量及び冷却水の消費量の両方を低減することができる、ピストンに噴霧するための水を滅菌する方法及び装置を実現することである。

本発明のさらなる目的は、多大な投資コストを必要としない方法及び装置を実現することである。

これらの目的及びその他の目的は、水の加熱を、第１段では再生的に行い、その後、第２段では蒸気を用いて行うことと、水を少なくとも１２１℃で所定の時間保持し、その後、該水を７５℃超の温度に再生的に冷却するという特徴を、導入部で説明した種類の方法に対して付与する本発明によって達成することができる。

これらの目的及びその他の目的はさらに、装置が２つの熱交換器を備え、それらのうちの第１熱交換器が、第１段において流入する水を再生的に加熱するとともに、滅菌水を７５℃超の温度に冷却するために配置され、第２熱交換器が、第２段において水を少なくとも１２１℃の温度に加熱するために配置され、当該装置は、導管、保持セル、及び必須の弁、並びに圧力・温度計をさらに含むという特徴を、導入部で説明した種類の装置に対して付与する本発明によって達成することができる。

本発明の好適な実施例には、添付の副クレームに記載の特徴がさらに付与される。

以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施例の一つをより詳細に説明する。

本方法を実施するための、本発明に係る装置の系統図を示す。

図面は、本発明を理解するために必要な部分及び詳細のみを示し、本発明に係る装置の、例えばホモジナイザーへの接続は省略している。

図１は、本発明に係る方法及び装置の系統図を示す。滅菌する対象である冷水が、導管１を通って装置に流入する。水は、遮断弁２を介して、第１熱交換器３に達する。熱交換器３は、好ましくは平板熱交換器であるが、他の種類の熱交換器であってもよい。

熱交換器３において、冷水の一部が、すでに加熱済の水によって再生的に加熱される。冷水の他の部分は、導管１１を介して、第１熱交換器３を迂回するように導かれる。冷水流が分割されることで、ピストンに噴霧される途中で第１熱交換器３を通過する加熱済みの水に対して過大な再生冷却効果が与えられないようになっている。

第１段で加熱された水は、導管４を通って熱交換器３から離れ、導管１１からの冷水流と合流する。導管４において、水は、第２熱交換器５にさらに導かれる。熱交換器５は、好ましくは平板熱交換器であるが、他の種類の熱交換器であってもよい。

第２熱交換器５において、水は、蒸気により第２段で加熱される。他の加熱形態を利用することも可能である。蒸気は、導管６を介して熱交換器５に流入する。第２熱交換器５において、水は、少なくとも１２１℃に加熱される。水が正確な温度に達したことを、温度計７を用いて監視する。第２熱交換器５に流入する水は、第１熱交換器３における第１段ですでに加熱されているため、第２熱交換器５における蒸気消費量が低減される。

加熱された水は、熱交換器５を通過後すぐに、保持セル８に導かれる。保持セル８は、螺旋状導管として設計されるか、或いは直線状導管部からなるものとすることができる。保持セル８において、該加熱された水を、少なくとも１２１℃の温度で所定の時間滞留させることができる。ある特定の流れにおいて、水の温度が高ければ高いほど、該水を保持セル８に滞留させる必要のある時間は短くなる。

保持セル８から離れる水の温度が少なくとも１２１℃に保たれていることを、温度計９によって監視する。加熱された、そしてこの時点で滅菌されている水は、その後、第１熱交換器３に導かれ、ここで、当該加熱済の滅菌水によって、本装置に流入し第１熱交換器３を通過する冷水の一部を、再生的に加熱する。仮に冷水の全てを第１熱交換器３に通過させると、確かに多大なエネルギーの節約になり得るが、同時に、滅菌水に対して過大な再生冷却効果が与えられてしまうリスクも伴う。

加熱された水が第１熱交換器３を離れた後、該水の温度は、少なくとも７５℃である。この滅菌水が、ピストンポンプ又はホモジナイザーに向けて導管１０内を運ばれ、それによって、ピストンに連続的に噴霧するための水を構成する。導管１０は、ピストンポンプ又はホモジナイザーの直ぐ近傍にあるため、温度が低下するリスク無しに、滅菌水を少なくとも７５℃の温度でピストンに噴霧することができる。

ピストンに噴霧するための水の温度が少なくとも７５℃のため、その温度は殺菌温度を超えており、再汚染のリスクが低減される。同時に、蒸気の凝縮を伴う前述の先行技術の方法において得られる温度よりも低い温度が得られる。このより低い温度の結果、蒸気及び水の消費量を大幅に低減できると同時に、耐用年数が数倍長いピストンシールの材料を使用することが可能である。蒸気を凝縮する方法と比較して、本発明に係る方法に伴う水の消費量は約７５％低く、蒸気消費量は約５０％低い。

生産開始時における設備の他の滅菌に関連して、ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに噴霧するための水を滅菌するための本発明の装置及び方法によって、ピストンシール間のピストン空間を滅菌することも可能になる。そして、遮断弁２を閉弁状態に保つと、導管１に流入する冷水は導管１１を通過する。冷水は、その後導管４内を第２熱交換器５にさらに導かれる。

第２熱交換器５において、水は少なくとも１２１℃まで加熱され、保持セル内でこの温度のまま所定の時間滞留させることができる。そして、熱交換器３内に冷媒が無い状態で、熱水に第１熱交換器３を通過させる。従って、導管１０内をピストン又はホモジナイザーに導かれる時点で、水の温度はなおも少なくとも１２１℃であり、これによって、ピストンシール間の空間を効率的に滅菌することができる。

本発明に係る装置及び方法は、主洗浄中、すなわち、ホモジナイザーがその一部を構成するプラントを洗浄する際に使用してもよい。蒸気を供給するための導管６に設けられた弁１２を閉弁して、蒸気が第２熱交換器５に達しないようにする。導管１からの冷水を、装置全体に亘って通過させる。これにより、蒸気消費量をさらに低減することができ、ピストンシールにかかる熱的負荷を低減することができる。

上述の説明から明らかなように、本発明によって、ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに噴霧するために使用される水を連続的に滅菌する方法及び装置が実現できる。本方法の結果、先行技術の方法と比較して、蒸気及び水の消費量を相当量低減することができる。また、本発明を実施するための装置は、多大な投資コストを必要としない。

Claims (2)

1. ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに連続的に噴霧するための水を滅菌する方法において、
   前記水の加熱を、第１段では再生的に行い、その後、第２段では蒸気を用いて行うことと、前記水を少なくとも１２１℃で所定の時間保持し、その後、該水を７５℃超の温度に再生的に冷却することとを特徴とする方法。
2. ピストンポンプ又はホモジナイザーのピストンに連続的に噴霧するための水を滅菌する装置において、
   前記装置が２つの熱交換器（３，５）を備え、それらのうちの第１熱交換器（３）が、第１段において流入する水を再生的に加熱するとともに、滅菌水を７５℃超の温度に冷却するために配置され、第２熱交換器（５）が、第２段において水を少なくとも１２１℃の温度に加熱するために配置され、
   前記装置は、導管（１，４，６，１１）、保持セル（８）、及び必須の弁（２，１２）、並びに圧力及び温度計（７，９）をさらに含むことを特徴とする装置。