JP3957334B2

JP3957334B2 - 滅菌処理に使用する高圧発生装置

Info

Publication number: JP3957334B2
Application number: JP14770395A
Authority: JP
Inventors: ヨーゼフ・ヒルタフスキー; ペーター・ケルナーイエルク−; ヘリベルト・デイールケス; ハンス−オットマール・クルツ
Original assignee: ウーデ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: JPH0854001A; DE59506970D1; ATE185250T1; EP0687421A1; DE4421341C1; US5622678A; EP0687421B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、滅菌処理に使用する高圧の発生装置であって、第一の、作業室としての高圧室と、第二の、直径の大きい低圧室とを備え、両圧力室中で面積の異なるタンデムピストンによって圧力を発生させ、ピストン集合体は増圧機として働き、より大きな面に対応して外部に発生する液圧により作動させられ、小さい面は高圧室中に運転作動圧力を形成し、高圧室は前記低圧室上方の重力方向に配設され、上部カバーで密閉される高圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この様式の装置は、たとえばヨーロッパ特許公開第０４８０４２２号明細書に記載されている。
今世紀に入る頃、当時の高圧の利用分野の研究者によって室温では５００〜１００００バールの範囲のアイソスタティックプレスが微生物を殺すことが発見さた。
【０００３】
「食品生産（FOOD MANUFACTURE）誌の１９９２年１１月号でバルト・メルテンス（Bart Mertens）は「圧力下で」と題して、近代では室温で滅菌作用する高圧の作用のこの発見は新しい解釈が行われて食品産業で利用されていることを報告している。
【０００４】
実質的には高圧滅菌果実ヨーグルト、ゼリー、サラダドレッシング、フルーツソースや柑橘類ソースが生産されている。
食品は販売包装に入れて封印されアイソスタティックプレスによる高圧滅菌で処理される。主にそれに適した包装材料は弾性プラスティック及びアルミニウム箔またはそれから製造される組み合わせ半製品等である。これらのものから製造される包装は加圧下に柔軟に変形するか或いは半剛性であり、包装体中の内容物の緊密化に従い、残りの空間には従わない。たとえば内容物のある包装の元の容積は、４０００バールの圧力で全面を流体静力学的に高圧滅菌すると約１２％減少する。
【０００５】
食品産業に使用するための高圧滅菌自動圧力釜は経済的な観点からみて可能な限り短い周期で処理しようとする物を釜に入れて、またそこから出す必要がある。流体静力学的圧力は短期間自動釜中に発生させて設定された水準に保って、その間も包装の緊密化を終了させなければならない。
【０００６】
冒頭に記載した、ヨーロッパ特許公開第０４８０４２２号明細書には、果汁を高圧で保存するための滅菌方法が記載されている。即ち滅菌しようとする果汁を包装しないで或いは封印した包装にして高圧で処理する。処理圧は２０００〜１００００ミリバールに達し、処理時間は５〜１２０分である。処理圧と処理時間は製品の特性に合わせて最適にする。
【０００７】
包装されない果汁は直接高圧室中に入れる。この高圧室の一端は移動ピストンで、他端は蓋で塞ぐ。移動ピストンは液圧シリンダで駆動される。
高圧室中の果汁の高圧処理のために圧力液が作用する液圧シリンダがピストンを蓋の方向へ動かす。
【０００８】
ピストンの運動の各時点で力の均衡が生じ、この均衡が処理圧によって移動するピストンの面に、また他面液圧によって液圧シリンダピストンの面に形成される。液圧が高くなると、ピストンは高圧室の中へ入り、そこで果汁に加わる圧力を高める。
【０００９】
液圧シリンダピストンの面は高圧室中のピストンの面より何倍も大きい。従って比較的低い液圧によって面積の何倍も高い処理圧が高圧室中に生じる。このような構造は高圧工学で増圧機と呼ばれる。
【００１０】
この増圧機の高圧室内で封印された包装の内容物が滅菌されると、包装は伝動液によって全面的に包囲される。
伝動液は高圧室を満たす。伝動液中ではピストンの運動によって高圧室内に処理圧が生じる。伝動液圧は高圧室中の封印された包装の全面に作用する。
【００１１】
Ｔ．まきたは「液相平衡」誌第７６巻（１９９２）８７−９５頁の「高圧と水の熱物理学的特性の微生物工学への適用」（Application of high pressure andthermophysical properties of water to biotechnology)で、水は２０度ｃで８８４０バールの圧力を加えると固体状態（氷ＶＩ）に移行することを示唆している。さて水を伝動液として使用すると、高圧処理室と圧力発生装置とを空間的に相互に離して且つ管によって連結すると高圧を導く配管の狭い横断面に不可逆氷ＶＩが生じることがある。氷ＶＩの生成は高圧室が周期的連続装入、処理、取り出し工程に関わる操作過程を極端に阻害する。
【００１２】
米国ニューヨークにあるマルセル・デッカー（MARCEL DEKKER)出版刊のイアン・Ｌ．スペイン（Ian L.Spain)とジャック・ポーエ（Jac Paauwe) による専門誌「高圧工学第１巻装置構造、材料、特性」（HIGH PRESSURE TECHNOLOGY, VOLUME I, Equipment Design, Mterials and Properties)には１６２〜１６７頁に増圧機について記載があり、段階的な説明がある。これらの増圧機の場合は高圧室の蓋に作用する圧力が高圧室の円筒状壁部によって吸収される。そうして円筒状壁部には軸方向応力も発生する。
【００１３】
この軸方向応力は壁部の材料中に３軸方向の緊張状態を形成する。従って３軸方向に負荷された、高圧室の円筒状壁部は２軸の軸方向応力のない緊張状態で負荷される壁部より比較的厚く作らなければならない。より厚い壁部は費用がかかる。
【００１４】
スペインとポーエによって伝えられた増圧機は高圧室への到達が制限されている。高圧室の全横断面は蓋を外せば手が届く。しかし蓋は高圧室の円筒状壁部に摩擦・非摩擦係合して、壁部が蓋の力を吸収することができる。
【００１５】
蓋を外すためにはまずこの結合を解かなければならない。即ちフランジのねじ部を外すかねじプラグとしての蓋全体を開口部から外すかしなければならない。このような軸方向応力を発生する蓋を備え、中で封印された包装物を処理する高圧室への周期的装入は経済的な周期内には予め期待することはできない。
【００１６】
増圧機に関しては、ドイツ連邦共和国特許第３０３２４３０号に幾つかの文献が紹介されている。ドイツ連邦共和国特許第３９３３０７６号には、上部ダイスを懸垂し、下部ダイスを支持するための固定枠を有する鍛造プレスについて記載してある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、公知の解決策の利点を失わずに滅菌の処理を簡単に、場合によっては完全自動で行える解決策を示すことにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は本発明により、両圧力室が移動可能な枠によって囲繞されていて、必要とされる作業圧が形成された際に高圧室のカバーと低圧室の底部とが枠の内側面によって支承されるように構成されていること、基礎枠上に低圧室の保持部が弾性的に支承されていること、基礎枠上に移動可能な枠を移動させるためのレールが設けられていること、移動可能な枠が内側に切欠部を有する枠板体から形成されており、この切欠部が本質的に高圧室と低圧室の外側輪郭に相応しており、加圧状態でこれらの室を囲繞するように構成されていること、高圧室の壁部が円筒状の断面を備えており、内側ライナーが多数の環状板によって囲繞されていることにより解決される。
【００１９】
この発明によって、圧力室は比較的簡単な構造にすることができ、圧力室の開閉が急速且つ順調に行なわれ、そして短い作業周期が達成される。
【００２０】
上記のように、装置を装置枠内に弾性的に支承することにより、圧力負荷または圧力除荷の際の短いばねストロークによる荷重の吸収よって、構造寸法の変化がより僅かとなる。
【００２１】
また、枠は走行レール上に支承されている。これにより、装置の半自動的な移動性或いは完全自動的な移動性が実際に、この枠を液圧シリンダを介して走行レール上を移動可能であるように構成することにより可能となる。
【００２２】
この発明の特に好都合な構成は、高圧室の円筒状壁部を多層に形成し、内側被覆と、この内側被覆を囲む多数の環状板を備えるというものである。
この種の帯状体を装備した環状板はそれ自体は、たとえばドイツ連邦共和国特許公開第３８３４９９６号から公知である。公知の環状板は型鍛造具として打ち型に使用される。本発明にあっては、この技術により高圧容器の壁部が形成されている。
【００２３】
【実施例】
装置１は低圧室２を有する。この低圧室は装置枠３に固定されている。この装置枠３は支持板４と５により構成されており、これらの支持板は保持部６の上に設けられており、、この保持部はばね要素７を介して基礎枠８上に固定されている。
【００２４】
低圧室２の低圧ピストン９はタンデムピストンロッド１０によって案内され、高圧ピストン１１に連結されており、この高圧ピストンは高圧室１２に必要な圧力を形成する。
【００２５】
この高圧室１２は、図１に示すように、円筒状断面を備えており、通常食品に適した内側のライナー１３を有し、このライナーを多数の環状板１４が囲繞しており、このライナーと環状板の組合せ体は締付けロッド１５によって締付けられている。
【００２６】
高圧室１２の（重力方向で見て）上端部は密閉蓋１６によって閉鎖され、この密閉蓋は詳細には図示してない自動操作装置を介して載置され、また取外される。
図１と２からわかるように、低圧室２と高圧室１２は本質的に高圧室と低圧室の外側輪郭に一致する内側切欠部のある多数の枠板体１７から成り、移動可能な枠１８によって囲繞されており、圧力室に圧力が形成されかつ膨脹した際、枠１８に沿って設けられている底部圧力板１９が、低圧室１２の底部に当接し、かつ上部蓋板２０が蓋１６に当接する。
【００２７】
すべての上記要素は、枠、即ち枠板体１７によって、底板１９と上部蓋板２０と組合わされてに締めつけられており、その結果軸方向の力はもはや圧力室の壁部によっては吸収されず、大部分は枠板１７によって吸収される。
【００２８】
特に図２と３から伺えるように、移動可能な枠１８は側面の支承体２１とこれに対応するスライド２２とを介して、レール２３上を移動可能に装置１内に設けられている。この移動可能性は図１の上左半分に小さな矢印で図示されている。
【００２９】
図３には、特に枠の移動性と蓋１６の載置と取外しを自動化するためのプログラム化可能な制御装置２４が図示されている。
もちろん、上記の構成は、この発明の思想の枠内で多様変形が可能である。高圧室と低圧室を多数連結して装入容量を増やすために貫通した枠板体を有する周期的に作用する多数の装置を設けることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
この発明により得られる主な効果は、簡単で且つ場合によっては完全自動化した滅菌処理が可能になることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダを有する装置の、一部を閉じた状態の断面で示した側面図である。
【図２】図１の装置を矢印ＩＩの方向から見て、一部を断面で示した図である。
【図３】図１の装置を矢印ＩＩＩの方向から見た図である。
【符号の説明】
１装置
２低圧室
３装置枠
４支持板
５支持板
６保持部
７ばね要素
８基礎枠
９低圧ピストン
１０タンデムピストン棒
１１高圧ピストン
１２高圧室
１３シリンダライナ
１４環状板
１５締付けロッド
１６蓋
１７枠板体
１８移動可能な枠
１９底部圧力板
２０カバー板
２１支承部
２２スライダ
２３レール
２４制御装置

Claims

滅菌処理に使用する高圧の発生装置であって、第一の、作業室としての高圧室と、第二の、直径の大きい低圧室とを備え、両圧力室中で面積の異なるタンデムピストンによって圧力を発生させ、ピストン集合体は増圧機として働き、より大きな面に対応して外部に発生する液圧により作動させられ、小さい面は高圧室中に運転作動圧力を形成し、高圧室は前記低圧室上方の重力方向に配設され、上部カバーで密閉される高圧発生装置において、
両圧力室（２、１２）が移動可能な枠（１８）によって囲繞されていて、必要とされる作業圧が形成された際に高圧室（１２）のカバー（１６）と低圧室（２）の底部とが上記の移動可能な枠（１８）の内側面（１９、２０）によって支承されるように構成されていること、
基礎枠（８）上に低圧室（２）の保持部（６）が弾性的に支承されていること、
基礎枠（８）上に移動可能な枠（１８）を移動させるためのレール（２３）が設けられていること、
移動可能な枠（１８）が内側に切欠部を有する枠板体（１７）から形成されており、この切欠部が本質的に高圧室と低圧室（２、１２）の外側輪郭に相応しており、加圧状態でこれらの室を囲繞するように構成されていること、
高圧室（１２）の壁部が円筒状の断面を備えており、内側のライナー（１３）が多数の環状板（１４）によって囲繞されていること、
を特徴とする装置。
走査工程、枠の移動、カバー作動、作業圧の発生と消滅を制御するプログラム化可能な制御ユニット（２４）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。