JP2021534957A - バルクｈｐｐ機器におけるバッグを保護しかつ固定するためのシステム、および関連の方法 - Google Patents

Abstract

本発明はバルク高圧加工機器用のバッグを保護しおよび固定するためのシステムに関する。当該システムは、 穴（１０ａ）が設けられた少なくとも１つの管（１０）と、加圧流体を排出し、かつ前記管（単数または複数）（１０）の端部を連結するカバー（１１ａおよび１１ｂ）であって、前記管（単数または複数）は前記カバーに据え付けられる、カバーと、機器の減圧が生じると加工品の出口路を伸長させる前記バッグ用の保護手段（１３）と、 前記バッグにおける生成物が出て行く側面における前記カバー（１１ａ）に前記保護手段を連結するための前記保護手段（１３）用の取り付け具（１４）と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、「圧送可能」として既知の物質、とりわけ、限定はされないが、飲料、化粧品などの流体の高圧加工のための装置および方法の分野に属する。

高圧加工（ＨＰＰ）は、生成物の微生物負荷をこの生成物の特性を改変せずに低減させるために４，０００バールより大きい圧力を使用する技術である。

液体または他の物質を高圧で処理するための既知のＨＰＰ機器は、フレキシブル包装、例えばビンに前もって配置される生成物の加工に基づく。高圧加工の典型的なやり方は、包装品のバッチで、換言すれば、個別の非連続的なプロセスによって行われる。最初に、フレキシブル最終包装内の生成物は、包装間の間隙を空けたままにして、後に加圧流体、一般的には水が充填される鋼製容器に挿入される（硬質プラスチックでできた）入れ物に装填される。容器は、いっぱいになると、完全に密閉され、４，０００〜６，０００バールに達するまで１つまたはいくつかの高圧増幅器を通して高圧で水が圧送され始める。上記の圧力は、数秒から数分まで変化し得る時間で維持される。達した圧力、およびこの圧力が維持される時間は、プロセスの主要なパラメータであり、これらパラメータはいずれの場合にも、（通常は「製法」と呼ばれる）加工される予定の生成物に基づいて定められる。例えば、飲料の場合、この技術は、該飲料の微生物を不活化する効果のために使用され、製法は、達するべき微生物不活化のレベルに基づいて定められる。最後に、圧力は解放され、入れ物は、容器の中から取り出され、加工品は取り除かれる。生成物は消毒されるため、微生物負荷が低減されていることを意味する。

ＨＰＰプロセスでは、圧力は、加圧流体を通して生成物に伝達されるため、圧力は、生成物の点全てに等しく瞬間的に伝達される。生成物は加工されるが既に包装されているとすれば、容器の充填率（加工される生成物体積と容器の有用な体積との間の関係）は低く、包装の幾何学的形状および容器の直径に応じて、４０％〜６０％である。バッチでの加工の主な利点は、始めから最終包装状態であるため、生成物にその後の汚染がないことである。他方では、主な不利点として、達する充填率が低いことで、従来の高圧加工機器の生産性が限定されることがある。バッチ加工の他の不利点は、ガラスなどの材料を使用することができないような、高圧の効果を支援するフレキシブル包装を使用することが必要であること、および、ＨＰＰ機の装填および除去のために該材料を扱うことが必要であることである。

従って、生成物の加工後に汚染が生じないように徹底して、容器の充填率をうまく増大させ、かつこのタイプの包装の制約を回避し、この直前のものは達成するのが最も複雑である、現在のやり方の加工の代替策を探し出すことが必要になる。

経時的に、種々の解決策が提案されており、これらのうちの１つは、容器内に位置しており、かつ可能な限り最大の有用空間を占有するバッグまたは柔軟膜内の液体を加工することから成る。

既に包装された生成物のＨＰＰ加工によって区別するために、バッグまたは膜によるプロセスは、バルクＨＰＰと呼ばれる。簡略化のために、以降、バッグまたは膜を単にバッグと呼ぶことにする。

バルクＨＰＰシステムの例には、特許文献１または特許文献２に説明されるものがあり、ここで、圧送可能物質のバルクＨＰＰ用の異なるシステムが示されている。

バルクＨＰＰ機器の課題のうちの１つは、加圧流体（一般的には水）および圧送可能物質が混合不可能であるように徹底することである。そうするために、バッグの連結が完全に封止されること、および該バッグが破損されないことという２つのことが徹底されなければならない。

図１を参照すると、バルクＨＰＰ機器の一連の動作は、下記のステップから成る：
１．弁５およびプラグ３ａを通した、圧送可能物質によるバッグ２の充填。容器１内を通気するために、アンロード弁６ａおよび６ｂは開放され、空気はダクト８ａおよび８ｂを通して外部へと出て行く、または２つのプラグのいずれかに位置している弁を通しても通気可能である。図５に示されるように反対側のプラグに位置している弁５を通して充填を行うこともできる。
２．ダクト７ａおよび７ｂを通して高圧で水を圧送することによる容器１の加圧。加圧水は、容器１内にかつバッグ２の外部にとどまる。
３．製法を選択する時に操作者によって予め定められる時間での容器１内の圧力のメンテナンス。
４．減圧。圧力は、アンロード弁６ａおよび６ｂならびにダクト８ａおよび８ｂを通して外部の方へチャンバの内部から水を解放することによって除去される。
５．好ましくは無菌で、かつプラグ３ａまたは３ｂのいずれかで有効とされ得るが、常に、保護手段１３が連結されるプラグにあり得る、同じ注入弁５または別の弁を通して、バッグを空にする。

充填ステップには、バッグの完全性に関する問題が存在する可能性があるが、これは、投入されるリットルの量がうまく制御されない場合、ポンプ圧そのものによってバッグを破損させる可能性があるからである。しかしながら、チャンバ減圧ステップにおいても破損が発生する可能性がある。このステップの間、６，０００バールとすることができる加圧水は、アンロード弁６ａおよび６ｂを瞬間的に開放することによって解放される。圧力を大気圧と同じにするために、出て行く水の量を、圧送ステップで投入された量と同じにすることが必要である。液体がより高い圧力のエリアからより低い圧力のエリアに移動する傾向があるとすれば、かつ水および圧送可能物質両方が同じ圧力であるとすれば、両方の流体は、弁６ａおよび６ｂが開放される時に外部に移動する傾向があり、それによって、圧送可能物質は、これを意図して容器の外部に向かって移動し、バッグが破損するまで除去用通路に沿って該バッグを引っ張る。

さらに、他よりも一側面の方に多くのポンプが連結されていること、または、除去の間、弁が全く同時に開放されないことで、１つの側面により多くの水が出てくることになることなど、複数の理由により加圧水を容器の両側面に均一に分配することができない。

容器における水のこの非対称な分配の問題は、減圧が発生する時、一側面の流体が少ないとすれば、バッグがその側面の除去用ダクトによって引っ張られる傾向があることである。さらに、小さな水たまりが、容器１の中央エリアの点に形成される可能性があり、容器１の中身は、減圧ステップ時にアンロード弁への出口路を見出せない。上述されるように、加圧水全てが容器から出て行かない場合、この出て行かない傾向がある加圧水は圧送可能物質となって、バッグを破損させる。

バッグが吸引によって損壊し得る別のステップは、空にするステップにおけるものであるが、これは、弁５の出口路へと引っ張られ得るからである。破損は別として、生成物が妨害されることになる現象は、上記の除去用通路に生じる可能性があり、このように、バッグを空にすることが不可能になる。

米国特許第５９９３１７２号 米国特許第６３０５９１３号

本発明の目的は、容器内の加圧流体の分配の差、除去エリアから離れた水たまりの形成の可能性、および、ＨＰＰ機器の高圧での容器の充填ステップまたは空にするステップの間に生成される過剰圧力が、バッグの完全性に対する問題にならないように、または生成物の除去を妨げないようにするシステムおよび方法を提供することである。

そうするために、本発明のシステムは、バルク高圧加工機器用のバッグ保護および固定システムであって、穴を有する少なくとも１つの管と、排出し、かつ管（単数または複数）の端部を連結するためのカバーであって、該管は、２つ以上ある場合、オプションとして、カバーの中心軸に対して対称的な位置における上記のカバーに据え付けられる、カバーと、機器の減圧が生じると加工品の出口路を伸長させ、ひいては円滑化するように適応されるバッグ用の保護手段と、バッグから、バッグにおける生成物が出て行く側面におけるカバーまでの保護手段用の取り付け具と、を備える、バッグ保護および固定システムを提供する。有利には、管（単数または複数）の穴は容器の内面へと配向される。保護手段は好ましくは、穴を有するらせん状のメッシュストラップまたは円筒形状を有し、バッグ内で該バッグの長さの少なくとも３／４まで伸張する。管（単数または複数）は、円形、長円形、または矩形の断面を有する。管（単数または複数）の穴は好ましくは、２ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有する。排出および連結用のカバーは、オプションとして、加圧流体の出口用の導管を備え、管（単数または複数）は伸縮自在部分を備える。

本発明は、本発明のシステムおよびこの使用のための方法を含む高圧加工機器をさらに含む。

本発明の特性をより良く理解してもらう助けとなるように、かつこの説明を補足するために、実例となりかつ非限定的な性質の下記の図を添付する。

現状技術による可能なバルクＨＰＰシステムの図形である。 本発明を取り入れるＨＰＰシステムの図形である。 本発明によるバッグ保護および固定システムの細部を示す図である。 本発明による、生成物が挿入される側面のカバーを示す図である。 １つは充填用、もう１つは排出用の２つのプラグにバッグが連結される、放出弁と反対側の充填弁の実装形態を示す図である。

図２および図３を参照すると、バッグを保護しかつ固定するためのシステムは、容器１の内側に沿って伸張する有孔管１０（図には３つ示されているが、１つの管から最高２０までの管があり得る）、および、排出し、かつ管（単数または複数）１１ａおよび１１ｂの端部を連結するためのカバーで構成されている。該システムはさらに、加工品の出口路を円滑化することを目的とする、バッグ１３を保護するための手段を備える。処理物の出口路を円滑化することによって、バッグに対する圧力は減少する。従って、該管は、処理物が分配するのに従って表面が増大する任意の伸長手段であり、穴を有するらせん状のメッシュストラップまたは円筒形状を有する。保護手段は、バッグ内で伸張し、かつ該バッグの長さの少なくとも３／４の長さを有する。手段１３は、支持部１２によってプラグ３ａの取り付け具１４に固定される。生成物は取り付け具１４を通過することができる。手段１３は好ましくは、ステンレス鋼から製造され、これによって、手段１３には、バッグの外側に対する圧力により生成物を空にする間に陥没しないようにするのに十分な剛性が与えられ、かつ、種々の生成物が生じさせる可能性がある腐食への耐性が付けられる。支持部１２には穴が設けられている。手段１３および支持部１２は、生成物を空にする間のバッグの完全性を保護し、かつ、バッグが出口回路を通して吸引されないようにするが、これは、手段１３および支持部１２が、生成物用の出口路を伸長させ、かつバッグの出口における狭い直径の１つの点にではなく、増大した表面に急速に焦点を合わせるからである。このように、バッグは、陥没した場合、小エリアではなく保護手段上でそのようになる。

排出し、かつ管（単数または複数）の端部を連結するためのカバー１１ａおよび１１ｂは、ステンレス鋼から製造されることで、一側面で、高圧除去中にもたらされた応力を支持し、かつ加圧流体によって生じる腐食への耐性が付けられるようにする。これらカバーは、上記の流体の出口路における連続性を保証し、かついずれの点でもバッグの吸引の危険性を排除する。流路１６を備えるカバーを通して、除去用通路８ａ、８ｂは、管（単数または複数）１０に連結される。排出しかつ１１ａおよび１１ｂを連結するためのカバーへの管（単数または複数）１０の連結は、動作を円滑化するために、機械手段によって、好ましくは急速連結によって行われる。管１０のそれぞれ１つは、両方のカバーにおいて基準点１５（図４）のハウジングに手動で挿入され、両方のカバーは機械的にロックされる。

生成物が進入するカバー１１ａは取り付け具１４用のハウジングを備える。反対側のカバー１１ｂは、生成物が進入しかつ同じ弁から出て行く場合に流路１６を備えるが取り付け具用のハウジングを備えない。その他の場合、（図５を参照）カバー１１ｂには生成物入口用の取り付け具が設けられることになる。

この組み立ての保護および固定システムは下記の利点をもたらす。
ｉ．バッグの充填中に容器に含有される空気の適した排出用の通路を供給する。
ｉｉ．除去中に加圧水用の急速排出路を供給することによって、バッグが吸引されて、その結果として穴が開かないようにバッグを保護する。
ｉｉｉ．連続するサイクルの間に処理バッグに対する基準点の機能を果たすことで、異なるプロセス段階時に生じ得る運動またはねじれを防止する。

有孔管（単数または複数）１０は、好ましくは、バッグに印をつけることができ、かつこのバッグがいっぱいになる時に損壊させる可能性がある縁部がない部分である。これら管は、円形、正方形、楕円形、または他の形状を有することができる。管の数は可変で、好ましくは３つであり、この寸法は、好ましくは、直径が２０〜４０ｍｍであるが、必然ではない。この管（単数または複数）の長さは、機械のプラグの間の距離に相当する。管の端部のうちの少なくとも１つにおいて、これのカバーへの連結を、バッグ組立段階においてこれらが容器の外部にある時に可能にする伸縮自在部分が予め確認されるが、これは、カバー間の距離がその後の加圧の前のステップにおいて低減されることになるからである。管（単数または複数）は出口／入口穴１０ａを有する。これらの直径は、好ましくは２〜１０ｍｍである。穴はまた、溝穴形状を有するまたは異なる直径を有することができる。これら穴は、管の全長に沿って配置され、管１０によって画定される内空に位置するバッグ２が、複数ある場合に、高圧除去段階時にこれらの穴に達することができないように、容器１の内面へと配向されるため、バッグ２の吸引の可能性およびその結果として生じるこのバッグの破損が防止される。

管（単数または複数）のための可能な材料は、容器との金属間接触の危険性およびその結果として生じる該管の損壊を最小限に抑えるために、３１６ステンレス鋼またはプラスチックである。管（単数または複数）１０の両端では、伸縮式管の運動を可能にしかつ限定し、管（単数または複数）１０と容器１との接触を防止するために、滑りおよび締結ブッシュ１７が配置される。また、ブッシュは、さらに見られるように、使用されることになる全てのサイクル全体を通してバッグを正確な位置に保つためにバッグ用の基準点の機能を有する。ブッシュは、プラスチック材料、好ましくは高密度ＰＥから製造可能である。さらに、好ましくはプラスチック材料でできている管スペーサ１８が配置され、これの主な機能は、管１０を接合されたままにし、かつ便宜的には、容器の方へ穴によって該管を配向することである。管スペーサはまた、上記の管と容器１との接触を防止し、さらに、加工容器の挿入段階および抽出段階時に処理バッグに対する支持点の機能を果たす。１つの管のみがある場合、スペーサ１８は、この管を穴によって容器の方へ配向し続け、また、管と容器との接触を防止し、かつ処理バッグに対する支持点の機能を果たし続けるようになる。スペーサ１８および管（単数または複数）１０の接合は好ましくは、非金属取り付け具によって行われる。

本発明のシステムを取り入れる機器によるバルクＨＰＰ処理のプロセスは以下のようになる。

１．バッグの設置
バッグを準備しかつ装填するためのテーブルは、容器の入口に配置される。管（単数または複数）１０およびスペーサ１８は、このステップでは、バッグをしっかり固定させ、かつその後のバッグを容器１に挿入することを支援するような機能を果たす。

バッグは、行われることになる連続したサイクルでバッグの定位置を維持し、かつ高圧除去などのプロセスの段階時の影響により生じ得る運動またはねじれの可能性を防止するために、弾性バンドによってブッシュ１７に接合される。

その後、保護手段１３および支持部１２はバッグに挿入される。

２．組立品の容器への挿入
ある位置の容器１をバッグを準備するためのテーブルと整列させて、取り入れられた、バッグ２との管（単数または複数）１０およびスペーサ１８の組立品は、容器１に完全に挿入されるまで押される。

３．作動位置への容器の移動
加工位置において、容器はヨークと整列させる。

４．排出および連結カバー１１への管（単数または複数）１０およびスペーサ１８の連結
バッグ２は生成物プラグ１４の取り付け具に連結される。

有孔管（単数または複数）１０は、排出および連結カバー１１ａおよび１１ｂ両方に連結する。連結は手動で行われる。急速締結システムによって据え付けられる。

５．容器の密閉
機械のプラグおよびくさびは密閉される。機械はサイクルの開始の準備ができている。

６．容器の事前充填
覆われていない空間で充填するように作用することになる（バッグの外部で）容器に少量の水が取り入れられる。よって、バッグは生成物充填段階時に保護されるが、これは、水によって逆圧が加えられるからである。このステップはまた、高圧ポンプによって取り入れられる水量を低減させることでサイクルを加速させる目的を有する。

７．バッグの充填
処理される生成物をバッグ２に充填する。保護および固定システムの管（単数または複数）１０は、この段階では、穴１０ａを通して容器の内部から空気を正しく排出する助けとなるように作用する。生成物は、２つのプラグのいずれかにあり得る弁５を通して進入する。

８．加圧、メンテナンス、および除去
高圧サイクルが開始される。加圧水はダクト７ａおよび７ｂを通してカバー１１ａおよび１１ｂから進入し、かつ有孔管（単数または複数）１０を通して分配される。加圧水は管（単数または複数）の周囲にとどまる。製法によって定められた時間の間圧力を維持した後、容器の圧力はダクト８ａおよび８ｂを通して解放される。水は管（単数または複数）１０およびカバー１１ａおよび１１ｂを通して環境への通路を見出す。管（単数または複数）の機能は、この段階時のバッグの吸引を防止することである。

９．バッグを空にする
既に処理された生成物のバッグを空にするために、容器にバッグの外側で加圧流体が取り入れられる。

１０．連続的なサイクル
処理バッグは一連の連続的なサイクルを支持しなければならない。ある特定のタイプの生成物の生産が終了すると、サイクル数に対する推定限度に達し、またはバッグの破損が検出され、バッグがその後変更されて、先のプロセスを点５から逆に繰り返す。

本明細書および図を考慮して、本発明がこの好ましい実施形態に従って説明されているが、特許請求されているように本発明の目的から逸脱せずに上記の好ましい実施形態に複数の変化を加えることができることを、当業者は理解するであろう。

そうするために、本発明のシステムは、バルク高圧加工機器用のバッグ保護および固定システムであって、穴を有する少なくとも１つの管と、排出し、かつ管（単数または複数）の端部を連結するためのカバーであって、該管は、２つ以上ある場合、オプションとして、カバーの中心軸に対して対称的な位置における上記のカバーに据え付けられる、カバーと、機器の減圧が生じると加工品の出口路を伸長させ、ひいては円滑化するように適応されるバッグ用の保護手段と、バッグから、バッグにおける生成物が出て行く側面におけるカバーまでの保護手段用の取り付け具と、を備える、バッグ保護および固定システムを提供する。有利には、管（単数または複数）の穴は容器の内面へと配向される。保護手段は好ましくは、穴を有する、らせん状、メッシュ、ストラップまたは円筒形状を有し、バッグ内で該バッグの長さの少なくとも３／４まで伸張する。管（単数または複数）は、円形、長円形、または矩形の断面を有する。管（単数または複数）の穴は好ましくは、２ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有する。排出および連結用のカバーは、オプションとして、加圧流体の出口用の導管を備え、管（単数または複数）は伸縮自在部分を備える。

図２および図３を参照すると、バッグを保護しかつ固定するためのシステムは、容器１の内側に沿って伸張する有孔管１０（図には３つ示されているが、１つの管から最高２０までの管があり得る）、および、排出し、かつ管（単数または複数）１１ａおよび１１ｂの端部を連結するためのカバーで構成されている。該システムはさらに、加工品の出口路を円滑化することを目的とする、バッグ１３を保護するための手段を備える。処理物の出口路を円滑化することによって、バッグに対する圧力は減少する。従って、該管は、処理物が分配するのに従って表面が増大する任意の伸長手段であり、穴を有する、らせん状、メッシュ、ストラップまたは円筒形状を有する。保護手段は、バッグ内で伸張し、かつ該バッグの長さの少なくとも３／４の長さを有する。手段１３は、支持部１２によってプラグ３ａの取り付け具１４に固定される。生成物は取り付け具１４を通過することができる。手段１３は好ましくは、ステンレス鋼から製造され、これによって、手段１３には、バッグの外側に対する圧力により生成物を空にする間に陥没しないようにするのに十分な剛性が与えられ、かつ、種々の生成物が生じさせる可能性がある腐食への耐性が付けられる。支持部１２には穴が設けられている。手段１３および支持部１２は、生成物を空にする間のバッグの完全性を保護し、かつ、バッグが出口回路を通して吸引されないようにするが、これは、手段１３および支持部１２が、生成物用の出口路を伸長させ、かつバッグの出口における狭い直径の１つの点にではなく、増大した表面に急速に焦点を合わせるからである。このように、バッグは、陥没した場合、小エリアではなく保護手段上でそのようになる。

Claims (10)

1. バルク高圧加工機器用のバッグを保護しおよび固定するためのシステムであって、
   穴（１０ａ）が設けられた少なくとも１つの管（１０）と、
   加圧流体を排出し、かつ前記管（単数または複数）（１０）の端部を連結するカバー（１１ａおよび１１ｂ）であって、前記管（単数または複数）は前記カバーに据え付けられる、カバーと、
   機器の減圧が生じると加工品の出口路を伸長させる前記バッグ用の保護手段（１３）と、
   前記バッグにおける生成物が出て行く側面における前記カバー（１１ａ）に前記保護手段を連結するための前記保護手段（１３）用の取り付け具（１４）と、を含むことを特徴とする、バッグを保護しかつ固定するためのシステム。
2. 前記管（単数または複数）の前記穴は前記容器の内面へと配向される、請求項１に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
3. 前記保護手段（１３）は、穴を有するらせん状のメッシュストラップまたは円筒形状を有し、前記保護手段は前記バッグ内で前記バッグの長さの少なくとも３／４に沿って伸張する、請求項１また２に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
4. 前記管（単数または複数）は、円形、長円形、または正方形の断面を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
5. 前記管（単数または複数）の前記穴（１０ａ）は、２ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
6. 排出および連結用の前記カバー（１１ａ、１１ｂ）は、加圧流体の出口用の導管（１６）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
7. 前記管（単数または複数）（１０）は伸縮自在部分を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッグを保護しかつ固定するためのシステム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の、処理容器（１）、バッグ（２）、および前記バッグ（２）を保護しかつ固定させるためのシステム（１０、１１ａ、１１ｂ、１２、１３）を含む、高圧加工機器のユニット。
9. 第１のステップにおいて、製法の圧力を維持するために必要な流体量より少ない加圧流体の量が、前記容器に取り入れられる、請求項８に記載の機器による高圧処理の方法。
10. 前記バッグは、前記製法の適用後、前記バッグの外側の加圧流体を使用して空にされる、請求項９に記載の方法。

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