JP3060716B2 - 連続流量可変式液体殺菌装置 - Google Patents

連続流量可変式液体殺菌装置

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JP3060716B2
JP3060716B2 JP4116653A JP11665392A JP3060716B2 JP 3060716 B2 JP3060716 B2 JP 3060716B2 JP 4116653 A JP4116653 A JP 4116653A JP 11665392 A JP11665392 A JP 11665392A JP 3060716 B2 JP3060716 B2 JP 3060716B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各種飲料等の液体を
連続的に流送しながら加熱殺菌する装置の改良に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、流体を連続的に流送しながら加熱
殺菌する装置として、プレート式熱交換器を用いた殺菌
装置が知られており、被処理液体の温度や流量を測定し
加熱媒体の温度制御を行うことも公知である。(例え
ば、実公昭61−50596号,特公昭58−1906
99号,特開平1−199568号,特開平1−247
069号公報等参照)
【0003】その概略を図3により説明すると、加熱殺
菌すべき被処理液体は、原液タンクTから送液ポンプ
1,流量調整弁2を介して加熱プレ−ト4に送られ、ス
チ−ム等を熱源とする加熱媒体と熱交換され、所定の殺
菌温度まで加熱された後、所定時間当該殺菌温度に保持
するため、所定長さのホ−ルディングチュ−ブ5を通過
させ、次いで冷却プレ−ト7に導いて冷却水等の冷却媒
体と熱交換させるようになっている。図中、Aは被処理
液体の通過管路、Bは加熱媒体の循環管路、Cは冷却水
の通過管路である。
【0004】このような液体の殺菌装置の運転は、従来
固定流量で運転するのが一般的であったが、最近では、
殺菌後の瓶詰等に用いられる充填機の能力に応じて、フ
レキシブルに流量変化させることができる装置も開発さ
れている。この流量変化操作は、送液ポンプ1の出力変
化又は流量調整弁2の流量変化によって行われるが、他
は全て固定流量殺菌装置と同様であるため、流量の変化
により殺菌効果が大幅に変化する。
【0005】すなわち、加熱媒体の設定温度の制御巾に
は自ずから限界があり、被処理液体の流量を標準流量よ
り増大させると加熱不足となり殺菌温度に達しないの
で、流量調節は標準流量以下の或る範囲内で行わざるを
得ないが、流量を少なくしたときには、短時間で殺菌温
度に達し、殺菌温度に保持される時間が延びるので、過
剰加熱状態となり品質劣化が激しくなる。したがって、
品質劣化を最小限にするためには、流量変化の巾は自ず
から狭い範囲に制約される。
【0006】一般に、殺菌効果は、加熱温度とその温度
に保持される時間とを積算した数値によって表される
が、実験の結果、被処理液体が標準流量のときの殺菌効
果を1とした場合、流量を標準流量の1/2に減少させ
たときの殺菌効果は4.76、同じく1/3のときは
7.82、また1/5のときは13.70と、被処理液
体の流量を減少させるにしたがって殺菌効果は急上昇す
る。これは、流量が小さくなるのに比例して流速が低下
し、一方、これに反比例して加熱プレート4およびホー
ルディングチューブ5の通過に要する時間が延びるた
め、加熱プレート4内で短時間で設定殺菌温度(あるい
はそれ以上の温度)まで加熱され、該加熱プレート4内
およびホールディングチューブ5内で長時間その温度に
保持されることを意味する。このように流量を小さくす
ると殺菌効果は急上昇するが、それに伴って高温度に保
持される時間が延び、過剰加熱による品質劣化が激しく
なるという問題点がある。
【0007】
【この発明が解決しようとする課題】この発明は、上記
問題点を解決することを課題としてなされたものであっ
て、被処理液体の流量の変化に対応して加熱プレートを
通過する加熱媒体の循環流量を変化させ、加熱装置内に
おける被処理液体の温度上昇を調整し、被処理液体の流
量の変化に拘らず加熱装置の出口において設定温度に到
達することができるようにすると共に、ホールディング
チューブの内容積を可変とし、流量が変化してもホール
ディングチューブの通過時間をほぼ一定とすることがで
きる連続流量可変式液体殺菌装置を提供しようとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】被処理液体を加熱プレー
ト4に導いて加熱媒体との熱交換によって殺菌温度に加
熱した後、ホールディングチューブ5を通過させ、次い
で冷却プレート7に導いて冷却媒体との熱交換によって
冷却するようにした液体の殺菌装置において、加熱プレ
ート4に導入される被処理液体の流量変化に比例して、
該加熱プレート4に導入される加熱媒体の流量を変化さ
せると共に、ホールディングチューブ5の保持容量をも
変化させることを特徴とする連続流量可変式液体殺菌装
置を発明要旨とするものである。
【0009】
【実施例】図1に本発明装置の加熱回路の概要を示す。
図1において、Tは原液タンク,1は送液ポンプ,2は
流量調整弁,3は流量計,4は加熱プレート,5は可変
容量のホールディングチューブ,6はホールディングチ
ューブ5の容量を可変とするためのホールディングチュ
ーブコントロール装置である。加熱殺菌すべき被処理液
体は、原液タンクTから前記送液ポンプ1,流量調整弁
2,流量計3を介して加熱プレ−ト4に送られ、スチ−
ムS等を熱源とする加熱媒体と熱交換され、所定の殺菌
温度まで加熱された後、可変容量のホ−ルディングチュ
−ブ5を通過し、次いで冷却プレ−ト7に導かれ冷却水
等の冷却媒体と熱交換される。なお、図中Aは被処理液
体の通過管路、Bは加熱媒体の循環管路、Cは冷却水の
通過管路を示す。
【0010】8は温水チューブ,9は温水ポンプ,10
は温水流量調整弁,11は温水流量計,12は蒸気混合
器であって、加熱媒体となる温水は、温水チューブ8か
ら温水ポンプ9,温水流量調整弁10,温水流量計11
を介して蒸気混合器12に導かれ、該蒸気混合器12で
加熱源であるスチームSと混合されて温度が上昇し、加
熱媒体として前記加熱プレート4に導かれ、被処理液体
と熱交換の後再び温水チューブ8に循環するようになっ
ている。
【0011】13は流量コントロール装置であって、そ
の入力側は、被処理液体の通過管路A中の流量調整弁2
(又は送液ポンプ1)及び流量計3に接続され、出力側
は、加熱媒体である温水の循環管路B中の温水流量調整
弁10(又は温水ポンプ9)及び温水流量計11に接続
されると共に、ホールディングチューブコントロール装
置6に接続されている。
【0012】図2に可変容量のホールディングチューブ
5およびそのコントロール装置6の詳細を示す。aは標
準状態,bは被処理液体の流量が最も減少した状態を示
すものである。
【0013】ホールディングチューブ5は、耐熱性ゴム
チューブまたはテフロンチューブ等の可撓性材料で構成
された不定形なチューブであって、その外周は金属製筒
体等の固定支持手段(図示省略)によって支持され変形
しないが、内周は伸縮自在の可撓性内膜5aとなってお
り、その伸縮によってホールディンチューブ5の内容積
が変化し、後述するように、このホールディングチュー
ブ5が膨張すると、被処理液体の通路A’が狭くなるよ
うになっている。
【0014】コントロール装置6は容積可変のピストン
シリンダで構成され、ピストン6aの上下動によりその
内容積が可変となっている。前記ホールディングチュー
ブ5とコントロール装置6とは保持パイプ14によって
連通され、一定量の沸点の高い作動油(例えば、大豆油
等)15が封入されている。
【0015】いま、図2のaに示す標準状態において、
ホールディングチューブ5に保持される被処理液体の容
積をV1 ,ホールディングチューブ5の内容積をV2
コントロール装置6の内容積をV3 とし、このときのピ
ストン6aのレベルをL1 とすると、図2のbに示すよ
うに、該ピストン6aをレベルL2 まで押し下げること
によって、ホールディングチューブ5を通過する被処理
液体の保持容積をV4に減少させることができる。
【0016】すなわち、ピストン6aをレベルL2 まで
押し下げると、コントロール装置6内の作動油の一部
は、保持パイプ14を通じてホールディングチューブ5
側に流れ、コントロール装置6の内容積はV6 に減少す
る一方、ホールディングチューブ5の内容積はV5 に増
大して該チューブ5を膨張させ、被処理液体の通路A’
は狭くなりその保持容積はV4 に減少する。
【0017】このとき、V1 −V4 =V5 −V2 =V3
−V6 の関係が成り立つとともに、V1 +V2 +V3
4 +V5 +V6 の関係も成り立つから、被処理液体の
ホールディング容量の変化V1 →V4 は、ピストン6a
のレベルL1 →L2 の押し下げによる容積変化量V3
6 に等しい。したがって、ピストン6aを標準状態の
レベルL1 から最低レベルL2 まで順次押し下げること
によって、ホールディングチューブ5における被処理液
体の保持容量を標準容積V1 から最低容積V4まで無段
階に変化させることができる。
【0018】上記実施例においては、ピストン6aを上
下動させることにより作動油15を介して間接的にホー
ルディングチューブ5を膨張・収縮させ、被処理液体の
保持容量を変化させるようにした液封式のコントロール
装置を示したが、適当な機械的手段によって直接ホール
ディングチューブ5を加圧することによりその保持容量
を変化させるようにしても同効である。
【0019】
【作用】流量調整弁2(又は送液ポンプ1)を操作して
加熱プレート4に導入される被処理液体の流量を変化さ
せると、回路2aから該流量調整弁2の操作量が流量コ
ントロール装置13に入力されると共に、流量計3によ
り検出された流量変化が回路3aから同じく流量コント
ロール装置13に入力される。
【0020】流量コントロール装置13は、流量調整弁
2の操作量(又は送液ポンプ1の出力)に比例して温水
流量調整弁10(又は温水ポンプ9)を制御するよう
に、回路10aから温水流量調整弁10に比例制御信号
を送り該温水流量調整弁10を自動制御する。その結果
生じた温水流量の変化は温水流量計11により検出され
回路11aから流量コントロール装置13にフィードバ
ックされる。
【0021】流量コントロール装置13は、回路3aか
ら入力される被処理液体の流量変化と、回路11aから
フィードバックされる温水の流量変化とを比較演算し、
両者の比例関係が一定に保たれるように、温水流量調整
弁10(又は温水ポンプ9)に対する前記比例制御信号
の修正を行い、被処理液体の供給流量と加熱媒体である
温水の循環流量とを一定の比例関係に保つよう制御す
る。
【0022】流量コントロール装置13は、上記のよう
に回路10aを通じて温水流量調整弁10に比例制御信
号を発すると同時に、ホールディングチューブ5の通過
容量(ホールディング容量)を被処理液体の流量変化に
比例して変化させるために、回路6bを通じホールディ
ングチューブコントロール装置6に比例制御信号を送
る。
【0023】ホールディングチューブコントロール装置
6は、流量コントロール装置13から送られる比例制御
信号に従ってピストン6aの圧下量を自動制御してホー
ルディングチューブ5を膨張または収縮させ、被処理液
体のホールディング容量を、被処理液体の流量変化に比
例して標準容積V1 から最低容積V4 まで無段階に変化
させることができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、加熱プレート4に導入
される被処理液体の流量変化に比例して、該加熱プレー
ト4に導入される加熱媒体の流量を変化させるようにし
たことにより、被処理液体の流量の変化に対応して加熱
プレートを通過する加熱媒体の循環流量を変化させて加
熱装置内における被処理液体の温度上昇を調整すること
ができ、被処理液体は流量の変化に拘らずほぼ同一の温
度上昇カーブを描き、加熱プレート4を出る時点におい
て設定殺菌温度に達するよう制御することが可能とな
り、加熱装置内における過剰加熱を防止することができ
る。さらに、ホールディングチューブの内容積を可変と
し、被処理液体の流量変化に拘らずホールディングチュ
ーブの通過時間をほぼ一定とすることもできるので、過
熱による品質低下を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図である。
【図2】ホールディングチューブおよびそのコントロー
ル装置の作動説明図である。
【図3】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 送液ポンプ 2 流量調整弁 2a 流量調整弁の信号回路 3 流量計 3a 流量計の信号回路 4 加熱プレート 5 ホールディングチューブ 6 ホールディングチューブコントロール装置 6a ホールディングチューブコントロール装置のピス
トン 6b ホールディングチューブコントロール装置の信号
回路 7 冷却プレート 8 温水チューブ 9 温水ポンプ 10 温水流量調整弁 10a 温水流量調整弁の信号回路 11 温水流量計 11a 温水流量計の信号回路 12 蒸気混合器 13 流量コントロール装置 14 保持パイプ 15 作動油 A 被処理液体の通過管路 B 温水循環管路 C 冷却水通過管路 T 原液タンク

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理液体を加熱プレート(4)に導いて
    加熱媒体との熱交換によって殺菌温度に加熱した後、ホ
    ールディングチューブ(5)を通過させ、次いで冷却プ
    レート(7)に導いて冷却媒体との熱交換によって冷却
    するようにした液体の殺菌装置において、加熱プレート
    (4)に導入される被処理液体の流量変化に比例して、
    該加熱プレート(4)に導入される加熱媒体の流量及び
    ホールディングチューブ(5)の保持容量を変化させる
    ことを特徴とする連続流量可変式液体殺菌装置。
  2. 【請求項2】加熱プレート(4)に導入される被処理液
    体の流量を調整可能な流量調整弁(2)及び加熱媒体の
    流量を調節可能な温水流量調整弁(10)を備え、両流
    量調整弁(2,10)の調整量を比例制御するようにし
    た請求項1記載の連続流量可変式液体殺菌装置。
  3. 【請求項3】加熱プレート(4)に導入される被処理液
    体の流量を検出する流量計(3)及び加熱媒体の流量を
    検出する温水流量計(11)を備え、両流量計(3,1
    1)の検出値が一定の比例関係に保たれるように前記両
    調整弁(2,10)の調整量を修正する請求項2記載の
    連続流量可変式液体殺菌装置。
  4. 【請求項4】加熱プレート(4)に導入される被処理液
    体の流量を調整可能な送液ポンプ(1)及び加熱媒体の
    流量を調節可能な温水ポンプ(9)を備え、両ポンプ
    (1,9)の出力を比例制御するようにした請求項1記
    載の連続流量可変式液体殺菌装置。
  5. 【請求項5】加熱プレート(4)に導入される被処理液
    体の流量を検出する流量計(3)及び加熱媒体の流量を
    検出する温水流量計(11)を備え、両流量計(3,1
    1)の検出値が一定の比例関係に保たれるように前記両
    ポンプ(1,9)の出力を修正する請求項4記載の連続
    流量可変式液体殺菌装置。
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