JP2020070067A - 加熱殺菌システムの洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

加熱殺菌システムの洗浄方法および洗浄装置 Download PDF

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Abstract

【課題】不必要にＣＩＰ洗浄を行なうことなく加熱殺菌システム内を洗浄する。【解決手段】加熱殺菌システムの洗浄方法は、加熱殺菌システム内に洗浄液またはリンス液からなる流体を流す工程と、第２段加熱部１３に熱水を供給して第２段加熱部１３を加熱する工程と、流体の第２段加熱部１３の流体入口と流体出口の流体温度を測定するとともに、熱水の第２段加熱部１３の媒体入口と媒体出口の媒体温度を測定する工程とを備える。第２段加熱部１３の流体入口と流体出口の流体温度と、第２段加熱部１３の媒体入口と媒体出口の媒体温度とに基づいて、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの総括伝熱係数（Ｕ値）を求める。【選択図】図３

Description

本開示は、ＰＥＴボトル等の容器に飲料（内容物）を充填する加熱殺菌システムの洗浄方法および洗浄装置に関する。
従来より飲料をボトル等の容器に充填する無菌充填システムが知られている。このような無菌充填システムは飲料を加熱する加熱殺菌装置と、充填機とを備え、この充填機は無菌チャンバを含み、この無菌チャンバ内でボトルに飲料を充填するようになっている。
特開２０１１−２５５９３８号公報 特開２０１５−４４５９３号公報 特許第３４３７９４２号公報
ところで従来より加熱殺菌装置を所定時間使用した後、加熱殺菌装置内に洗浄液およびリンス液を順次供給して内部を洗浄している。
このような加熱殺菌装置の洗浄方法はＣＩＰ洗浄（Cleaning In Place）と呼ばれ、広く用いられている。しかしながら、現時点ではＣＩＰ洗浄をどの程度の時間だけ実行すべきかの技術が確立しておらず、不必要に長時間、ＣＩＰ洗浄を行なっているのが実情である。
本開示はこのような問題点を考慮してなされたものであり、適切な時間だけＣＩＰ洗浄を行なうことで加熱殺菌装置内部を確実に洗浄することができる加熱殺菌システムの洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。
本開示は、流体入口と流体出口を有する加熱配管を有し、内容物を加熱する加熱セクションを備えた加熱殺菌システムの洗浄方法であって、前記加熱殺菌システム内に、少なくとも洗浄液を含む流体を流す工程と、前記加熱セクションの加熱配管を外側から媒体を用いて加熱する工程と、前記加熱配管の流体入口および流体出口における前記流体の流体温度を測定する工程と、前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口における媒体の媒体温度を測定する工程と、前記加熱配管の流体入口および流体出口の流体温度と、前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口の媒体温度とに基づいて、前記加熱配管の総括伝熱係数を求めてモニタリングする工程と、を備えた加熱殺菌システムの洗浄方法である。
本開示は、前記総括伝熱係数が所望値を超えたときに、前記加熱殺菌システム内の洗浄を終了する、加熱殺菌システムの洗浄方法である。
本開示は、前記総括伝熱係数に基づいて、前記加熱殺菌システムの洗浄条件を定める、加熱殺菌システムの洗浄方法である。
本開示は、前記加熱セクションは複数配置され、最下流の加熱セクションの加熱配管における総括伝熱係数をモニタリングする、加熱殺菌システムの洗浄方法である。
本開示は、流体入口と流体出口を有する加熱配管を有し、内容物を加熱する加熱セクションを備えた加熱殺菌システムの洗浄装置において、前記加熱殺菌システム内に、少なくとも洗浄液を含む流体を流して前記加熱殺菌システム内を洗浄する流体供給部と、前記加熱セクションの前記加熱配管を外側から媒体を用いて加熱する加熱部と、前記加熱セクションの流体入口および流体出口における前記流体の流体温度と、前記加熱配管の媒体入口および媒体出口における媒体の媒体温度とを測定する温度計と、制御部を備え、前記制御部は、前記加熱配管の流体入口および流体出口の流体温度と、前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口の媒体温度とに基づいて、前記加熱配管の総括伝熱係数を求めてモニタリングするモニタリング部を有する加熱殺菌システムの洗浄装置である。
本開示は、前記制御部は前記総括伝熱係数が所望値を超えたときに、前記加熱殺菌システムの洗浄を終了する、加熱殺菌システムの洗浄装置である。
本開示は、前記制御部は前記総括伝熱係数に基づいて、前記加熱殺菌システムの洗浄条件を定める洗浄条件決定部を有する、加熱殺菌システムの洗浄装置である。
本開示は、前記加熱セクションは、複数配置され、前記制御部は最下流の加熱セクションの加熱配管における総括伝熱係数をモニタリングする、加熱殺菌システムの洗浄装置である。
本開示によれば、適切な時間だけＣＩＰ洗浄を行なうだけで加熱殺菌システム内部を確実に洗浄することができる。
図１は無菌充填システムの加熱殺菌装置を示す図。 図２は本実施の形態に係る無菌充填システムのブロック図。 図３は第２段加熱部及び第１段冷却部に接続された熱水ラインと冷却水ラインを示す図。 図４は内容物としてミルクコーヒーを用いた実施例における生産中のＵ値を示す図。 図５は内容物としてミルクコーヒーを用いた実施例におけるＣＩＰ洗浄中のＵ値を示す図。 図６は内容物としてブラックコーヒーを用いた実施例における生産中のＵ値を示す図。 図７は、加熱殺菌システムの洗浄方法を示すフローチャート。 図８は、加熱殺菌システムの制御部を示すブロック図。
まず図２を参照して本開示の加熱殺菌システムが組み込まれた、無菌充填システム１Ａ全体について述べる。
図２に示すように、無菌充填システム１Ａは、プラスチック製のボトル（容器ともいう）ｂ内に飲料（内容物ともいう）を無菌状態で充填するものである。
このような無菌充填システム１Ａは、順に配置された調合装置１と、バランスタンク５と、加熱殺菌装置（加熱殺菌システムともいう）（ＵＨＴ）１８と、サージタンク１９と、ヘッドタンク１１と、飲料をボトルｂ内に無菌状態で充填する充填ノズル２ａを含むフィラ―（充填機ともいう）２とを備えている。
このうち調合装置１は、例えばミルクコーヒー、ブラックコーヒー、茶飲料、果実飲料等の飲料を各々作製するため、材料を所望の配合割合で調合するためのものである。
また調合装置１と、バランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、サージタンク１９とフィラー２内の充填ノズル２ａとの間は、いずれも飲料供給系配管７で結ばれている。
また、無菌充填システム１Ａには、ボトルｂをフィラー２へと搬送し、フィラー２によって飲料を充填されたボトルｂを排出するボトル搬送路が設けられる。搬送路は、一般に多数のホイール２０と、各ホイールの回りに配置されたグリッパ２０Ａ等によって構成される。
フィラー２は、飲料を多数のボトルｂに高速で充填する充填機であって、無菌チャンバ３と、無菌チャンバ３内に設けられ、飲料をボトルｂ内に充填する複数の充填ノズル２ａと、無菌チャンバ３内に設けられ、ボトルｂの搬送路の一部を構成するホイール２０とを備える。このホイール２０は無菌充填装置の床面から垂直に起立する支軸２１から延びる旋回軸２１ａに取り付けられる。ホイール２０の回りには、ボトルｂの首部を把持するグリッパ２１Ａが一定ピッチで配置される。グリッパ２１Ａはホイール２０と一体で一方向に旋回運動可能である。また、充填ノズル２ａはホイール２０の回りに、グリッパ２０Ａと同じピッチで取り付けられる。
また支軸２１から上方へ延びる旋回軸２１ａの上端には、ロータリジョイント２１ｂが設けられ、また、旋回軸２１ａ中、ロータリジョイント２１ｂの下方には上マニホルド２２が設けられている。さらに旋回軸２１ａの支軸２１の上部から上マニホルド２２に至る部分は中空であり、ロータリジョイント２１ｂに上記飲料供給系配管７の下流側配管部７ｂが接続されている。また、上マニホルド２２と、各充填ノズル２ａとの間には連結配管部７ｃが延びている。
フィラー２の稼働によってホイール２０が高速で旋回運動し、この運動と同期して搬送路上をグリッパ２０Ａにより把持されたボトルｂが高速で搬送される。ボトルｂが充填ノズル２ａの下端におけるノズル口の直下に来ると、各ボトルｂ内に一定量の飲料が次々と充填されて行く。
また、フィラー２は、無菌処理された飲料を無菌処理されたボトルｂ内に微生物等の異物が入らないように充填するため、上述のように、その全体が無菌チャンバ３内に収納される。無菌チャンバ３には、上記ボトルｂの搬送路の上流側と下流側とで、ボトルｂの入口と出口が設けられる。
次に無菌充填システム１Ａについて更に述べる。飲料供給系配管７は上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂとを含み、調合装置１からサージタンク１９に至る上流側配管部７ａ中に、上流側から下流側へと順に、バランスタンク５と加熱殺菌装置（ＵＨＴ（Ultra High-temperature））１８と、マニホルドバルブ８が配置され、サージタンク１９からフィラー２に至る下流側配管部７ｂ中にヘッドタンク（バッファータンク）１１が配置されている。ヘッドタンク１１は必ずしも配置しなくてもよい。
ＵＨＴ１８は、その内部に設けられた第１段加熱部（第１段加熱セクション）１２と、第２段加熱部（第２段加熱セクション）１３と、ホールディングチューブ１４と、第１段冷却部（第１段冷却セクション）１５と、第２段冷却部（第２段冷却セクション）１６と、第３段冷却部（第３段冷却セクション）１７を備えている。そしてバランスタンク５から供給される飲料を第１段加熱部１２および第２段加熱部１３へ送り、この第１段加熱部１２および第２段加熱部１３で徐々に加熱し、ホールディングチューブ１４内で目標温度に保持し、その後、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６および第３段冷却部１７へと送って徐々に冷却する。なお第１段および第２段加熱部１２、１３や第１段〜第３段冷却部１５、１６、１７の段数は必要に応じて増減される。
また飲料供給系配管７のうち、バランスタンク５とＵＨＴ１８を経てマニホルドバルブ８に至る上流側配管部７ａに、戻りライン６が設けられている。この戻りライン６は、ＵＨＴ１８をＣＩＰ洗浄（ＣｌｅａｎｉｎｇＩｎＰｌａｃｅ）する際、洗浄液を添加し、バランスタンク５、加熱部１２，１３、冷却部１５，１６，１７を循環させるために設けられている。また、サージタンク１９の液量が上限に達した場合、製品液としての飲料をサージタンク１９に送らずに、かつＵＨＴ１８を停止することなく運転状態のまま、戻りライン６を用いてバランスタンク５に飲料を戻すことも可能である。また、戻りライン６は、Sterilizing in Place(ＳＩＰ)を行うため用いられる。また、製品製造開始後、ホールディングチューブ１４の温度を１００℃以上の高温に保ち続けることができるよう、必要な圧力保持するためサージタンク１９に送液出来ない場合に、この戻りライン６を用いて流体を循環させることができる。
また、飲料供給系配管７のうち上流側配管部７ａには、ＵＨＴの運転上重要な各箇所において複数の温度計１０、１０ａ、１０ｂが配置される。この温度計１０、１０ａ、１０ｂが配置される箇所としては、例えばＵＨＴ１８内の第１段加熱部１２の出口、第２段加熱部１３の出口、ホールディングチューブ１４の出口、第１段冷却部１５の出口、第２段冷却部１６の出口、第３段冷却部１７の出口、およびマニホルドバルブ８の手前の箇所を挙げることができ、これらの箇所に温度計１０、１０ａ、１０ｂが各々配置される。そしてこれらの温度計１０、１０ａ、１０ｂによって各々測定された温度の情報は制御部４０へ送信される。
また、上記飲料供給系配管７のうち、サージタンク１９からヘッドタンク１１を経由してフィラー２内に至る下流側配管部７ｂにも、加熱蒸気等が供給された際に温度が上昇しにくい各箇所を含む各箇所に温度計１０が配置される。この温度計１０が配置される箇所としては、例えばサージタンク１９から充填ノズル２ａに向かう下流側配管部７ｂのうち、サージタンク１９の出口近傍、途中の屈曲部等の位置が低く蒸気が復水してドレンがたまり温度が低くなるような箇所、ヘッドタンク１１の入口近傍と出口近傍を挙げることができる。これらの温度計１０により各々測定された温度の情報は制御部４０へ送信される。
次にＵＨＴ１８について図１および図２により更に述べる。図１および図２に示すように、ＵＨＴ１８は第１段加熱部１２と、第２段加熱部１３と、ホールディングチューブ１４と、第１段冷却部１５と、第２段冷却部１６と、第３段冷却部１７とを有する。このうち第１段加熱部１２は５段に配置された加熱配管１２ａを含み、第２段加熱部１３は５段に配置された加熱配管１３ａを含み、第１段冷却部１５は５段に配置された冷却配管１５ａを含み、第２段冷却部１６は５段に配置された冷却配管１６ａを含み、第３段冷却部１７は３段に配置された冷却部１７ａを含む。
また図３に示すように、加熱部１２、１３のうち最下流に位置する第２段加熱部１３と、冷却部１５、１６、１７のうち最上流に位置する第１段冷却部１５との間に、第１段冷却部１５からの熱水を第２段加熱部１３へ供給する熱水ライン３１が接続されている。さらに第２段加熱部１３からの冷却水を第１段冷却部１５へ供給する冷却水ライン３２が接続されている。
なお、図２および図３において、第１段加熱部１２、第２段加熱部１３、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６、第３段冷却部１７は、便宜上単段構造で示されている。
また、第２段加熱部１３と第１段冷却部１５との間に接続された熱水ライン３１と冷却水ライン３２は、密閉された循環ライン３０を構成している。すなわち熱水ライン３１は第２段加熱部１３に接続された後、冷却水ライン３２と合流し、この冷却水ライン３２は第１段冷却部１５に接続された後、熱水ライン３１に接続され、これら熱水ライン３１と冷却水ライン３２は外部から閉ざされた密閉ラインを構成する。
また熱水ライン３１には、この熱水ライン３１中に加熱蒸気を供給する加熱蒸気供給部３３が設けられ、この加熱蒸気供給部３３から供給される加熱蒸気により熱水ライン３１中を流れる熱水を高温まで加熱する。さらに熱水ライン３１には加圧ポンプ３５が設けれている。
また図１に示すように、バランスタンク５とＵＨＴ１８との間には、内容物を加圧する加圧ポンプ４８と流量計９が設置され、さらにＵＨＴ１８の第１段加熱部１２には、第１段加熱部１２を加熱する熱水ライン３７が接続されている。また第２段冷却部１６には、第２段冷却部１６を冷却する冷却水ライン３８が接続され、さらに第３段冷却部１７には第３段冷却部１７を冷却する冷却水ライン３９が接続されている。
ところで、上述のように無菌充填システム１Ａ中に 複数箇所に温度計１０、１０ａ、１０ｂが設置されているが、図３に示すように、第１段加熱部１２および第２段加熱部１３のうち最下流の第２段加熱部１３は加熱配管１３ａを有しており、加熱配管１３ａの入口（流体入口）１３ａ１には温度計１０ａ（第１温度計１０ａともいう）が設置され、加熱配管１３ａの出口（流体出口）１３ａ２には温度計１０ｂ（第２温度計１０ｂともいう）が設置されている。
さらに、熱水ライン３１のうち、第２段加熱部１３の入口（媒体入口）３１ａに第３温度計１０ｃが設置され、冷却水ライン３２のうち第２段加熱部１３の出口（媒体出口）３２ａに第４温度計１０ｄが設置されている。
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、飲料が調合装置１において調合され、バランスタンク５から加熱殺菌装置（ＵＨＴ）１８に送られ、この加熱殺菌装置１８において飲料に対して加熱殺菌処理が施される。
そして加熱殺菌装置１８において加熱殺菌処理された飲料は、その後、サージタンク１９に貯えられた後、ヘッドタンク１１へ送られる。次にヘッドタンク１１内の飲料はフィラー２に供給され、フィラー２内の充填ノズル２ａを通って、ボトルｂ内へ無菌状態で充填される。次に飲料が充填されたボトルｂは、フィラー２から外方へ排出される。
次にＵＨＴ１８における作用について以下詳述する。
まず図２に示すように、バランスタンク５から供給された飲料はＵＨＴ１８の第１段加熱部１２および第２段加熱部１３へ送られ、この第１段加熱部１２および第２段加熱部１３において例えば常温（２０℃）の飲料が例えば１３０℃まで加熱される。このように２０℃から１３０℃まで飲料が加熱される間、この飲料に対する加熱殺菌処理が行なわれる。
次に第１段加熱部１２および第２段加熱部１３において加熱された飲料は、ホールディングチューブ１４内で図示しない加熱機構により目標温度、例えば１３０℃まで保温乃至加熱される。
次にホールディングチューブ１４からの飲料は、第１段冷却部１５において冷却され、その温度は例えば１３０℃から例えば１００℃まで降下する。
更に第１段冷却部１５により冷却された飲料は、第２段冷却部１６および第３段冷却部１７により更に冷却され、その温度は例えば１００℃から例えば３０℃まで降下する。
次に第３段冷却部１７により冷却された飲料は、マニホルドバルブ８を介してサージタンク１９へ送られる。
この間、図３に示すように、第２段加熱部１３内に、熱水ライン３１を流れる高温水（熱水）が供給され、この第２段加熱部１３において飲料を加熱する。第２段加熱部１３において飲料を加熱する熱水は、その後、冷却水となって、冷却水ライン３２を流れる。次に冷却水ライン３２の冷却水は第１段冷却部１５へ供給され、第１段冷却部１５において高温の飲料を冷却する。第１段冷却部１５において冷却水は、その温度が上昇して高温水（熱水）となり、熱水ライン３１内に入る。
次に熱水ライン３１内を流れる熱水に対して加熱蒸気供給部３３から加熱蒸気が供給され、熱水の温度は上昇する。
図３に示す熱水ライン３１と冷却水ライン３２とからなる循環ライン３０は、外部から密閉された密閉ラインとなっているため、循環ライン３０内を流れる熱水及び冷却水は無菌状態に保たれている。
上述のようなボトルｂに対する無菌充填作業が終了した後、ＵＨＴ１８のＣＩＰ洗浄作業を行なう。
まず図１に示すように、ＵＨＴ１８内の内容物を外部へ放出した後、バランスタンク５内に洗浄液およびリンス液を順次供給し、バランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、これらバランスタンク５とＵＨＴ１８とを接続する上流側配管部７ａと、バランスタンク５とＵＨＴ１８とを接続する戻りライン６とからなる流体循環ライン１８Ａを用いてＵＨＴ１８内を洗浄する。
一般にＣＩＰ洗浄は、水に苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、界面活性剤及びキレート剤などを混ぜたアルカリ性薬剤を添加したアルカリ性洗浄液をＵＨＴ１８内に流した後に、図示しない洗浄液供給源から供給される水に硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加した酸性洗浄液をＵＨＴ１８内に流すことによって行われる。なお、ＣＩＰ洗浄においてアルカリ性洗浄液また酸性洗浄液は、上述した順番で流すことに限られず、例えば、酸性洗浄液を流した後にアルカリ性洗浄液を流しても構わないし、酸性洗浄液又はアルカリ性洗浄液のいずれかのみ、または熱水のみを流して洗浄を行っても構わない。この場合、アルカリ洗浄液、酸性洗浄液、および熱水は洗浄液を構成する。
具体的にははじめにバランスタンク５内に苛性ソーダ等のアルカリ性洗浄液を供給し、加圧ポンプ４８を作動させてこのアルカリ性洗浄液をバランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、上流側配管部７ａと、戻りライン６とからなる流体循環ライン１８Ａ中に流す。その後、この流体循環ライン１８Ａからアルカリ洗浄液を放出した後、バランスタンク５内にリンス液（水）を供給し、リンス液をバランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、上流側配管部７ａと、戻りライン６とからなる流体循環ライン１８Ａ中に流す。その後、液体循環ライン１８Ａからリンス液を放出する。
その後、上述と同様にして、上記流体循環ライン１８Ａ中に硝酸やリン酸等の酸性洗浄液を流す。その後、流体循環ライン１８Ａから酸性洗浄液を放出し、流体循環ライン１８Ａ中にリンス液を流し、次に液体循環ライン１８Ａからリンス液を放出する。
このようにしてＵＨＴ１８に対し、ＣＩＰ洗浄を施すことができる。
このように、ＵＨＴ１８のバランスタンク５内に、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、リンス液を順次に供給し、加圧ポンプ４８を作動させることにより、バランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、上流側配管部７ａと、戻りライン６とからなる流体循環ライン１８Ａ中に、これらの流体を供給してＣＩＰ洗浄を行なうことができ、この場合、加圧ポンプ４８は流体供給部として機能する。
この間、ＣＩＰ洗浄は制御部４０により制御される。
すなわち、制御部４０は加圧ポンプ４８を作動して、上述したアルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、リンス液を流体循環ライン１８Ａに順次流して、ＵＨＴ１８内、とりわけＵＨＴ１８のうち内部が汚れ易い第２段加熱部１３の加熱配管１３ａ内を洗浄する。ここで第２段加熱部１３の加熱配管１３ａは内容物を高温で加熱殺菌する部分であり、加熱配管１３ａ内面にこげ付き等の汚れが生じ易い。
本実施の形態においては、後述のように汚れ易い第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの総括伝熱係数をモニタリングし、効率良くＣＩＰ洗浄を行なってＵＨＴ１８内を洗浄する。
次に制御部４０によるＣＩＰ洗浄方法について、以下説明する。
制御部４０は各種データを記憶する記憶部４１と、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの総括伝熱係数を求めるモニタリング部４２と、モニタリング部４２において求めた総括伝熱係数が所望値を越えたか否か判断し、総括伝熱係数が所望値を超えた場合に、ＵＨＴ１８内の洗浄が完了したと判断し、ＵＨＴ１８内の洗浄を終了させる。次に洗浄液の供給工程からリンス液の供給工程または飲料の製造工程に移行するか、或いは加圧ポンプ４８を停止させる（図８参照）。またモニタリング部４２で求められた総括伝熱係数は、記憶部４１に格納される。さらに制御部４０は、記憶部４１内に格納された総括伝熱係数を用いて、ＣＩＰ洗浄時におけるＵＨＴ１８内の最適な洗浄条件を求める洗浄条件決定部４４を含む。ＵＨＴ１８の最適な洗浄条件（ＣＩＰ条件）としては、各種製品液としての飲料や製造時間による焦げ付き等の汚れに対して、アルカリ性洗浄液、リンス液、酸性洗浄液、リンス液の各々の洗浄時間、洗浄液の濃度、洗浄液の種類、洗浄液の流量、供給パターン、供給サイクルの繰り返し回数等を含む最適な洗浄条件が考えられる。
次にこのような構成をもつ制御部４０の作用を述べる。
制御部４０は、図７に示すように、まず上述のように加圧ポンプ４８を作動させて、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液およびリンス液を順次、バランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、上流側配管部７ａと、戻りライン６とからなる流体循環ライン１８Ａ内に供給して循環させる。この間、制御部４０は熱水ライン（加熱部）３１を作動させて、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａを加熱する。同時に制御部４０は冷却水ライン３２を作動させる。
具体的には図３に示すように、第２段加熱部１３が熱水ライン３１により加熱され、さらにこの熱水ライン３１中の熱水が加熱蒸気供給部３３から供給される加熱蒸気により加熱される。
このことにより、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの入口（流体入口）１３ａ１の温度は温度計１０ａで測定されて８９℃となり、加熱配管１３ａの出口（流体出口）１３ａ２の温度は温度計１０ｂで測定される（１２０℃）。同時に第１冷却部１５の冷却配管１５ａの入口１５ａ１の温度は温度計１０で測定され（１１８℃）、冷却配管１５ａの出口１５ａ２の温度は温度計１０で測定される（９７℃）。
他方、熱水ライン３１の第２段加熱部１３入口（媒体入口）３１ａの温度は温度計１０ｃで測定され（１３０℃）、冷却水ライン３２の第２段加熱部１２の出口（媒体出口）３２ａの温度は温度計１０ｄで測定される（９０℃）。
同時に冷却水ライン３２の第１段冷却部１５の入口３２ｂの温度は９０℃、熱水ライン３１の第１段冷却部１５の出口３１ｂの温度は１１８℃となる。
制御部４０は、温度計１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにより測定された各温度計１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの温度から、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの総括伝熱係数（Ｕ値）を求める。
具体的には、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの入口（流体入口）１３ａ１および出口（流体出口）１３ａ２におけるアルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、またはリンス液からなる流体の温度Ｔ１と温度Ｔ２が温度計１０ａ、１０ｂにより求められる。
また第２段加熱部１３の入口（媒体入口）３１ａおよび出口（媒体出口）３２ａにおける熱水（媒体）の温度Ｔ３と温度Ｔ４が温度計１０ｃ、１０ｄにより求められる。
同時にバランスタンク５と、ＵＨＴ１８と、上流側配管部７ａと、戻りライン６からなる流体循環ライン１８Ａを循環する流体の流量Ｒが流量計９により求められる。
制御部４０のモニタリング部４２は上記温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に基づいて、まず第２段加熱部１３における対数平均温度差△Ｔを求める。
具体的には対数平均温度差△Ｔは以下のようにして求められる。
Figure 2020070067
次に温度Ｔ１と、温度Ｔ２と、流量Ｒ(Ｌ/ｈ)とにより、第２段加熱部１３における熱量Ｑが求められる。但し、比熱を１（ｋｃａｌ／ｋｇ・℃）、比重量を１(ｋｇ／Ｌ)とした場合
Ｑ＝ １ × １ × Ｒ × （ Ｔ２− Ｔ１ ） （２式）
また第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの伝熱面積Ａ(ｍ２)は予め定められている。
以上のことからモニタリング部４２は、Ｕ＝Ｑ／（Ａ×△Ｔ） （３式）により第２段加熱部１３の総括伝熱係数（Ｕ値）を求める。
第２段加熱部１３のＵ値は、ＵＨＴ１８を使用して内容物を加熱するにつれて低下していくが、ＵＨＴ１８に対してＣＩＰ洗浄を施すことにより、このＵ値が徐々に上昇する。そしてＵ値が所望の値まで達したところで、ＣＩＰ洗浄を終了することができる。
本実施の形態においては、制御部４０のモニタリング部４２において、第２段加熱部１３のＵ値を求め、かつこのＵ値をモニタリングしている。そしてモニタリング部４２においてモニタリングしているＵ値が所望値に達した場合に、次の工程へ移行するか、又は制御部４０の停止部４３が加圧ポンプ４８を停止させ、制御部４０は、同時に熱水ライン３１および冷却水ライン３２の作動を停止する。
モニタリング部４２においてモニタリングされたＵ値は、記憶部４１に格納される。制御部４０の流体供給パターン決定部４４は、記憶部４１に格納されたＵ値に基づいて、ＣＩＰ洗浄における最適な流体供給パターンを決定する。
本実施の形態において、ＣＩＰ洗浄において、流体循環ライン１８Ａに対して、所定濃度のアルカリ性洗浄液、リンス液、所定濃度の酸性洗浄液、リンス液が各々所定時間供給され、アルカリ性洗浄液、リンス液、酸性洗浄液、リンス液の供給サイクルが繰り返される。
本実施の形態によれば、第２段加熱部１３におけるＵ値をモニタリングすることにより各種製品や製造時間による焦げ付き等の汚れに対して、アルカリ性洗浄液、リンス液、酸性洗浄液、リンス液の各々の洗浄時間、洗浄液の濃度、洗浄液の種類、洗浄液の流量、供給パターン、供給サイクルの繰り返し回数等を含む最適な洗浄条件（ＣＩＰ条件）を決定することができる。
以上のように本実施の形態によれば、ＣＩＰ洗浄中に第２段加熱部１３のＵ値を求め、かつこのＵ値をモニタリングし、Ｕ値が所望値に達したところでＣＩＰ洗浄を停止し、次の工程に移行することができる。このため必要以上にＣＩＰ洗浄を続ける必要はなく、ＣＩＰ洗浄を効率的に実施することができる。
さらにまた、第２段加熱部１３を加熱しながら第２段加熱部１３のＵ値を求めるので、流体入口１３ａ１と流体出口１３ａ２の流体の温度Ｔ１、Ｔ２間に適度な温度差をつけることができ、上式（１）を用いて確実に第２段加熱部１３のＵ値を求めることができる。一般にＣＩＰ洗浄を実行する際、第２段加熱部１３は、特に加熱されることはなく、第１段〜第３段冷却部１５〜１７も特に冷却されることはない。この場合、洗浄液あるいはリンス液は一定の温度を持って、流体循環ライン１８の第１段および第２段加熱部１２．１３および第１段〜第３段冷却部１５〜１７内を流れる。とりわけ第２段加熱部１３の加熱配管１３の入口１３ａ１および出口１３ａ２間で温度差が生じることはないため、上述の手法により第２加熱部１３のＵ値を求めることはできない。これに対して、本実施の形態によれば、上述のように容易かつ確実に第２加熱部１２のＵ値を求めることが可能となる。
以下、本開示の具体的実施例について図４乃至図６により説明する。
まず図４により、無菌充填システムを使用して内容物が充填されたボトルｂを生産する際の第２段加熱部１３におけるＵ値を示す。
図４において、内容物としてミルクコーヒーを用いた場合、第２段加熱部１３におけるＵ値は徐々に降下する。
本実施の形態において、ミルクコーヒーを用いた無菌充填システムの使用後にＵＨＴ１８に対してＣＩＰ洗浄を施す（図５参照）。この場合ＣＩＰ洗浄時にアルカリ性洗浄液の供給、リンス液の供給、酸性洗浄液の供給、リンス液の供給を繰り返す。このことにより、ミルクコーヒーのように加熱時に配管内が焦げ付いて汚れ易いものを内容物として用いた場合でも、ＣＩＰ洗浄を施すことにより、第２段加熱部１３のＵ値が徐々に上昇していくことがわかる。
本実施の形態において、Ｕ値が所望値に達したところでＵＨＴ１８に対するＣＩＰ洗浄を停止する。
図４および図５に示すように、本実施例によれば不必要に長時間に渡ってＣＩＰ洗浄を行なうことなく、適切な時間だけＣＩＰ洗浄を行なって、ＵＨＴ１８内を確実に洗浄することができる。
次に図６により、無菌充填システムを使用して内容物が充填されたボトルｂを生産する際のＵ値を示す。
図６において、内容物としてブラックコーヒーを用いた場合、第２段加熱部１３におけるＵ値は徐々に降下する。
本実施の形態において、ブラックコーヒーを用いた無菌充填システムの使用後に、ＵＨＴ１８に対してＣＩＰ洗浄を施す。この場合、ＣＩＰ洗浄時に、アルカリ性洗浄液の供給、リンス液の供給、酸性洗浄液の供給、リンス液の供給を繰り返す。このことにより、ブラックコーヒーのように加熱時に配管内が焦げ付いて汚れ易いものを内容物として用いた場合でも、ＣＩＰ洗浄を施すことにより、第２段加熱部１３のＵ値を降下前の値まで戻すことができる。
本実施の形態において、Ｕ値が所望値に達したところでＵＨＴ１８に対するＣＩＰ洗浄を停止する。次にＣＩＰ洗浄の後、所定時間をおいて、内容物としてブラックコーヒーを用い、無菌充填システムを使用してブラックコーヒーを無菌状態でボトルｂに充填する。
図６に示す実施例においても、不必要に長時間渡ってＣＩＰ洗浄を行なうことなく、適切な時間だけＣＩＰ洗浄を行なって、ＵＨＴ１８内を確実に洗浄することができる。
上記の実施の形態において、第２加熱部１３と第１冷却部１５間における加熱媒体および冷却媒体の流れについて説明したが（図３参照）、第１、２加熱部１２，１３と第１、２、３冷却部１５，１６，１７間において同様に加熱媒体および冷却媒体を流してもよく、また、加熱殺菌装置１８は、シェル＆チューブ式熱交換器を有していてもよく、プレート式熱交換器を有していてもよい。また、フィラー２は、無菌充填機に限ることはなく、ホットパックやチルド飲料なども含め飲料を加熱殺菌ことができるものであれば、どのような構造をもっていてもよい。
１Ａ 無菌充填システム
１ 調合装置
２ フィラー
２ａ 充填ノズル
３ 無菌チャンバ
３ａ 噴霧器
５ バランスタンク
６ 戻りライン
７ 飲料供給系配管
７ａ 上流側配管部
７ｂ 下流側配管部
７ｃ 連結配管部
１０ 温度計
１０ａ 第１温度計
１０ｂ 第２温度計
１０ｃ 第３温度計
１０ｄ 第４温度計
１１ ヘッドタンク
１２ 第１段加熱部
１３ 第２段加熱部
１４ ホールディングチューブ
１５ 第１段冷却部
１６ 第２段冷却部
１７ 第３段冷却部
１８ 加熱殺菌装置（ＵＨＴ）
１８Ａ 流体循環ライン
３０ 循環ライン
３１ 熱水ライン
３２ 冷却水ライン
３３ 加熱蒸気供給部
３５ 加圧ポンプ
３７ 熱水ライン
３８ 冷却水ライン
３９ 冷却水ライン
４０ 制御部
４１ 記憶部
４２ モニタリング部
４３ 停止部
４４ 流体供給パターン決定部
４８ 加圧ポンプ

Claims (8)

  1. 流体入口と流体出口を有する加熱配管を有し、内容物を加熱する加熱セクションを備えた加熱殺菌システムの洗浄方法であって、
    前記加熱殺菌システム内に、少なくとも洗浄液を含む流体を流して前記加熱殺菌システム内を洗浄する工程と、
    前記加熱セクションの加熱配管を外側から媒体を用いて加熱する工程と、
    前記加熱配管の流体入口および流体出口における前記流体の流体温度を測定する工程と、
    前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口における媒体の媒体温度を測定する工程と、
    前記加熱配管の流体入口および流体出口の流体温度と、前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口の媒体温度とに基づいて、前記加熱配管の総括伝熱係数を求めてモニタリングする工程と、を備えた加熱殺菌システムの洗浄方法。
  2. 前記総括伝熱係数が所望値を超えたときに、前記加熱殺菌システム内の洗浄を終了する、請求項１記載の加熱殺菌システムの洗浄方法。
  3. 前記総括伝熱係数に基づいて、前記加熱殺菌システムの洗浄条件を定める、請求項１または２記載の加熱殺菌システムの洗浄方法。
  4. 前記加熱セクションは複数配置され、最下流の加熱セクションの加熱配管における総括伝熱係数をモニタリングする、請求項１乃至３のいずれか記載の加熱殺菌システムの洗浄方法。
  5. 流体入口と流体出口を有する加熱配管を有し、内容物を加熱する加熱セクションを備えた加熱殺菌システムの洗浄装置において、
    前記加熱殺菌システム内に、少なくとも洗浄液を含む流体を流して前記加熱殺菌システム内を洗浄する流体供給部と、
    前記加熱セクションの前記加熱配管を外側から媒体を用いて加熱する加熱部と、
    前記加熱セクションの流体入口および流体出口における前記流体の流体温度と、前記加熱配管の媒体入口および媒体出口における媒体の媒体温度とを測定する温度計と、
    制御部を備え、
    前記制御部は、前記加熱配管の流体入口および流体出口の流体温度と、前記加熱セクションの媒体入口および媒体出口の媒体温度とに基づいて、前記加熱配管の総括伝熱係数を求めてモニタリングするモニタリング部を有する加熱殺菌システムの洗浄装置。
  6. 前記制御部は前記総括伝熱係数が所望値を超えたときに、前記加熱殺菌システム内の洗浄を終了する、請求項５記載の加熱殺菌システムの洗浄装置。
  7. 前記制御部は前記総括伝熱係数に基づいて、前記加熱殺菌システムの洗浄条件を定める洗浄条件決定部を有する、請求項５または６記載の加熱殺菌システムの洗浄装置。
  8. 前記加熱セクションは、複数配置され、前記制御部は最下流の加熱セクションの加熱配管における総括伝熱係数をモニタリングする、請求項５乃至７のいずれか記載の加熱殺菌システムの洗浄装置。
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