JP4653921B2 - 導管内の清掃と分離 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、流体流通導管、特にパイプとチューブの内部の清掃若しくは清浄化に関するものであり、そして、同じ導管内で他の流体の塊と混合することを回避するように、導管を通過する流体の塊の端部に障壁を提供することをその他の特徴としている。我々は、食品生産や食品成分用の機械処理の流動導管におけるこれらの新しい技術の適用を認識しているが、本発明は、さらに他の分野においても適用されるものである。
【０００２】
（背景）
背景として、”ピッギング”として知られている手順は、オイルとガスを回収しかつ分配する分野において十分に確立されている。これは、圧力を受けてパイプに沿って管路の内側に取り付けた形状をした固形の塊若しくは装置になる”塊（pig）”の駆動を伴う。
塊は、管路の内面(US-A-5457841 と US-A-5903945)から汚染物質を移すためにスクレーパ若しくはブラシを備えてもよい。
【０００３】
加えて若しくは代わりに、吸引又は別の方法でパイプラインから破片を取り出す（US-A-4216026）ように改良してもよい。例えばパイプ表面に堅固接触している間、ダメージなしにパイプラインを溶接接続するように屈曲又は時折でこぼこに通すことができる伸縮自在に変形可能な材料から完全な若しくは部分的なパイプライン塊を成形することが（US-A-4389461 と US-A-5924158に見られるように）知られている。仮にそれが刺さっても自然に崩壊しかつ無害であるので、塊として氷の固形小球を使用することが提案されてきた。例えば、US-A-4898197とUS-A-4724007に見られる。例えば他方から産物を流す分岐した一方にパイプラインに沿って炭化水素をゲル化することにより生成した自立するゲル化した塊を通すこと、又は使用されていないときにパイプの乾燥を維持することもまた提案されてきた。
【０００４】
塊の確立した他の使用は、US-A-4860821に見られるように、加工から若しくは使用中にチューブが内部残留物の蓄積から受ける熱交換チューブの清掃においてである。
【０００５】
多数の配管システムにおいて、しかしながら清掃のために、普通は塊よりも制御が容易で安価である液体を清掃するのに使用する例えばブラッシング及び／又はフラッシングのような直接法を使用する。
また、塊は、流体流通導管が実質的に横断面が変化する又は内部障害物を含むところで使用することはできないが液体は使用することができる。
【０００６】
（本発明）
一つの特徴において我々が提案するものは、流体流通導管の内側を清掃する方法であり、導管の内面を清掃し及び／又は導管に沿って通す流体の塊の端部において障壁を提供するために、導管の内面で接触させて導管に沿って通すことにより湿った液体を用いて可塑性の塊又は本質的に固体粒子群からなる塊を結合することを流体に引き起こすことにより特徴付けた。
湿った液体は非ゲル化しているのが好ましい。
むしろ湿った液体は水性であるのが好ましい。
【０００７】
また、固形粒子群が外面を超えて滑走するように湿った液体が導管内面を濡らすことが好ましい。
また、実行している第一の特徴の好ましい様式を表示している第二の独立した特徴は、流体を通過することであり、可塑性の塊、又は湿った液体と一体の固体粒子の混合物の塊は、固体粒子群の固体から得られる溶解した液体の又はこの溶解した液体から基本的に構成される。そのような混合物は、例えば、固体を細かく砕きかつ融解点付近の温度で使用することにより都合よく用意してもよい。
【０００８】
これらの提案の際立った長所は、湿っており、粘着性があり、流動可能に固まることであり、それらが断絶され又はそれらの効果がなくなる前に一般に簡素な型崩れのみ大目に見るように製造することができる異なる周知の変形可能な又はゲル化した塊が、正確な流体を提供することができ、可塑性と非伸長性の本体はその効果を働かせることができ、鋭く曲げた又は流体流通管の枝管でさえ横断面における形状及び／又は大きさの実質的な変更がある。付与された大きさ又は複雑な導管の形状に対して特に何らかの今の提案の塊類似物を装着することは通常は必要がなく、実質的に導管よりも小さい粒子が提供される。基本的に流体である分割可能な塊は、通過可能な従来の塊がない導管横断面を通過して容易に供給することができる。
【０００９】
逆に、従来の清掃液体の使用と対照してみると、実質的に密着した固体粒子から成る記述した種類の流動可能な塊は、導管内で分解することなく又は隣接する液体の中に散乱することなく容易に導管に沿って通過することができるのがわかる。また、固体粒子は、液体では得ることができない導管壁上の摩擦清掃効果を付与することができる。固体粒子は堅固であるのが好ましく、かつ、さらに角張っているのが好ましい。
【００１０】
我々の提案の第三の独立した実施例は、導管に沿って細かく砕いた氷の塊を通過させることにより上述したように掃除、清掃、分離又は障壁機能を提供する。そのような氷塊は多くの利点をもつ。その利点は、導管内部の多くの形状と大きさによって容易に通過するように十分に流動可能であり、可塑性でかつ分割可能であることがわかる。導管内で分解又は散乱せずに、氷が溶解した水のそれ自身の利点により、一般に十分に密着している。
その上、氷は簡単に用意することができ、経済的でかつ安全である。したがって、食品加工機の流通導管において本技術を適用することで実用的になる。
【００１１】
慣習的に、食品加工プラントにおいて材料は、プラントを清掃する必要があるとき毎に及び生産ラインが変更されたときに、導管作業又は配管から移動しなければならない。場合によっては、清潔な流体の中又は後工程の生産ラインの中への食品材料の逆混入又は拡散を防止することは困難であるので、ダクトから食品材料を除去するには費用がかかり、時間がかかりそして通常は不経済である。これらの問題のすべては、結果としてコスト増大につながる。
【００１２】
食品材料が氷と混合されたときはなおさらコントラストにより、しばしば完全に台無しにされることはないが例えば動物のえさとして使用することができる。
我々の作業において、半溶け状態の氷又は細かく砕いた氷は、オリフィスプレートや混合区域のような変化する屈曲部、連結部及び交差区域を包含するパイプを介して通過させるのに適当な形状に容易に準備することができるのが認識される。
【００１３】
水と氷が同時に存在することが最良の結果を与えるため、氷をつくるのに使用される水の凝固点降下を包含するのが好ましい。これは、存続可能な共存する氷と水を超えた温度範囲を増大させる。砂糖や食塩のような簡単な毒性のない化合物が使用可能である。
【００１４】
対応する溶解液により湿った凍結粒子の塊の使用は、凝固点降下を伴う又は伴わない通常の氷に限定されない。例えば、化学的な及び生化学的な加工において、凍結した有機物の溶剤を使用することができる。例は、容易に凍結するペルオキシ酢酸であり、生物汚染物質に抗して高活性でありかつ、従来から使用されている塩素を含む漂白とは違って、所定の時期に無害な化合物を破壊する。
【００１５】
さらに我々の提案の特筆すべき側面は、流体管にある又は流体管に沿って通過する混合物の自然界における加工液及び／又は溶剤の全工程又は状況の前後関係である。
【００１６】
我々は任意の掃除、清掃又は導管においてここで提案したような障壁操作の実施を提案し、流体を代用するものは、自然処理液、粒子の凍結と分解、又は十分になるという意味ではそれを両立しうる、又は処理液の成分ではない完全に自由な成分のいずれでもない凍結材料を塊にする。そのような手順は、導管内で隣接する処理液と一体の塊の本体の任意の溶解又は混合が、著しくそれを汚染しないという点で特に同性質になることができる。
【００１７】
多くの処理液が溶剤からなる又は溶剤を構成した後、凝固点降下機能は、効果的に密着した塊本体を提供するために、そのとき凍結と粉砕に対して本質的に適当な自然材料に固有のものになる。
ここで発表した方法の確実で実際的な側面は、技術背景と技術目的の基礎上における熟練者により容易に決定することができることである。
【００１８】
このように例えば粒子サイズは、塊における通常の臨界ではなく、適切な導管システムを介して全ての道をパスすることができる最大の粒子を提供している。実際には、粉砕した凍結材料を使用しており、粒子サイズの範囲は広くなる。単に図面を手段として、食品加工機械に使用するための適当な圧搾氷において、パイプ寸法範囲が約１００ｍｍから約２５ｍｍ（従来）を通過して小さな枝管においては約１０ｍｍに至るまで小さくなり、約５ｍｍに至る氷粒子が条件を満たしかつ効果的になる。
【００１９】
凝集した塊における固体と液体の比率は、また、適当な状況の下における適当な導管に沿った本体として移動するのに十分に密着した塊を提供する臨界ではない。しかしながら一般に固体の内容は、少なくとも３０重量パーセントになる。
【００２０】
導管を通って駆動される凝集塊の速度は、場所により大部分が様々である。例えば０．０５から５ｍ／ｓに至るものであれば何でも適当にしてもよい。我々の提案の特別の実施例は、流体流通管に沿って（塊にした）流体塊をくみ上げることを含み、
一つ又はそれ以上の
−例えば２０％より大きい交差区域領域に実質的な変化；
−導管空間の中に突出した探り針又はセンサのような内部の障害物；
−導管の分岐部又は合流部；
分岐部の場合、手順は、同時に下流側の異なる枝部に流体塊を分配することを含んでもよい。
【００２１】
特に手順の実施例において、言及した流体塊は任意の一つ又はそれ以上を使用してもよい。
−導管に沿ってその前に流体材料の本体を駆動すること；
−さらに通常は、第一の導管内における流体材料の下流の本体と、第二の異なる流体材料の例えば上流側の本体又は導管の空の区域の間に障壁を形成しており；
−導管の内面を掃除する。
通常、存在する塊は、導管内における長手方向で、本体（Ｂ）が、その幅の２０倍を超えない長さで、局部集中する。
【００２２】
これらの手順は、食品加工プラントにおいて実行することができる。他の工業上の適用は、オイル産業における炭化水素の回収、石油化学製品加工と精製化学製品、例えば染料と医薬を含む。精製化学製品と共に、液体掃除を使用するときよりも小さい掃除材料の塊（例えば、氷又は他の凍結溶剤）と一体の導管をきれいにする能力において有利である。これは、高い価値をもつ残留物の経済的な回収を助ける。一般に導管表面の浄化が、適当な分野である。有害であり又は他の方法では危険な残留物があるところにおいては、さらに比較的低容量を回収する際に好都合である。本発明の適用方法は、今、例により記述する。付随する図面に関連して実用的な手順と試験とを説明した。
【００２３】
氷の注入可能な準備が、凝固点降下としてブレンダ内で氷結しかつ粉砕することにより付随した水に砂糖又は食塩を溶解することによりなされた。
周知のように、凝固点降下の解消が凍結を続行するので溶解中に集中するため、凝固点降下は温度範囲を超えて流動可能な準備として氷と溶解水の共存を安定化させる効果をもつ。したがって、融解生成物の凝固点は周囲の温度の上下変動に対応して上下する傾向がある。たやすく流動可能になるように氷／水の混合物又は半溶け状態を生じ、特に、従来の圧力ポンプを使用することでパイプを介して注入することができることがわかる。
【００２４】
清掃中におけるこの流動可能な氷の効力、食品加工工場のパイプにおける清掃と食品の分離をテストするために、流体の挙動が容易に観察することができるように、透明なパイプを有している実験室試験器具を用意した。
メインテストパイプ５（図１）への入力のために、第一食品生産物１、第二食物生産物２と注入可能な氷Ｂ用の食物入力ライン１１，１２，１３をそれぞれ接続した。
【００２５】
三方弁７は、これら３つの物質のいずれかを時間差で選択することによりテストパイプ５の中に注入されるように入力可能にした。容易な視覚評価のため、”食物”１，２は、異なる色調になった穀紛状の厚みを持つ水のような調合品にした。
【００２６】
回収容器６は、パイプの下流端部に示されている。パイプに沿って通過する混合物の特定の成分を限定し、流れと特に境界における異なる成分の任意の混合の程度を監視するようにディテクタを使用することが可能である。当面のテストにおいて簡単な視覚評価が十分である。透明なパイプは、内径が２５ｍｍである。
【００２７】
第一テスト（図２）における第一食物１の最初の流れは、その次の第二食物２の流れの前に、緩和する範囲を作るように氷Ｂを注入可能な短時間の流れで追随されている。流動可能な氷栓Ｂがパイプに沿って自由にかつ密着して移動し、十分に湿った状態で内面に接触し、かつ、食品柱１，２と氷栓Ｂの境界において小さな混合があることに留意する。氷栓Ｂの先端は、第二食品２の汚染が認識できないようにほとんど即座にパイプ壁から第一食品１の痕跡を作る。
【００２８】
このような方法で、食品加工工場は、非常に便利でかつ清掃のための中断時間を介入させることなく同じダクトを連続して下る２つの異なる生産物を送ることが可能になることが認識されるであろう。
【００２９】
第二のテストにおいて、内径１０ｍｍのオリフィスプレート５１がテストパイプに置かれる。氷栓Ｂが通過した後、オリフィスプレートの後方に第一食品１の残留物がないので、圧搾された氷栓Ｂがオリフィスを通過して容易に流れ、即座に下流側にダクト横断面上に再占有することがわかる。
【００３０】
図４は、空のパイプに残った氷栓Ｂの清掃動作である第三のテストを示しており、栓Ｂはポンピングされた空気により駆動される。再度、第一食品１が効果的に除去し、かつパイプ壁を清浄状態におく。湿りと一掃する行為の組み合わせにより、パイプ表面を清浄にする栓Ｂに同時に存在する固体と液体の影響は、明らかに協調的である。
【００３１】
図５は、テストパイプ５がＴ字形接合部５２において２つに枝分かれした、より要望の多いテストを示す。第一食品の最初の流れは、２つの反対に方向付けた流れ１’に分岐している。図５ｂに示すように、最初の流動可能な氷栓Ｂは接合部５２で容易に分岐し、接合部の各枝に各々続いている２つの補助栓Ｂ’の中へ単パイプテストにおける場合と同程度に効果的に第一食品１’の各流れを清浄にする。注入可能な氷は、この種の分離の後、十分な大きさの分割した栓Ｂ’を許容するように、初期の栓Ｂの長さに相当する任意の望ましい量に初期のパイプの中に導入することができることが認識される。
【００３２】
図６は、テストパイプに包含し、ミキシングに向かう流体流れの間に隔壁の整列により進行を妨害する平坦な横断面を備えているミキシングモジュール５３を示す。オリフィスプレートと同様に、完全に第一食品の成分を清浄するように、注入可能な氷は、十分な湿りと拭き取りと共にこのシステムの複雑さを容易に追随させることがわかる。
【００３３】
図７は、ジャム４で汚されてテスト区分Ｓを超えて汚染される空ではないテストパイプの内面の清掃テストを示している。
テスト区分を通過してパイプに沿って注入可能な氷調整品Ｂを動かすことにより、付着したジャムがパイプから完全に除去されることがわかり、目に見える残留物はない。
【００３４】
さらに留意すべき良好な特性は、システムにおいて融解点より十分上での氷の使用にもかかわらず、手順の注目すべき温度公差である。暖かいパイプ内でさえ、その技術は有効である。これは、表面の溶解損失にもかかわらず、パイプを充填し続けるポンピング圧力下で、塊の形状の自己調整能力を加えた氷の乏しい熱伝導性に帰するものである。
【００３５】
注入可能な氷が凝固点降下剤として良質の溶質のみを包含している水性試料であるので、それが機械処理をした食品を通過して供給することに健康上／安全上の問題はない。
【００３６】
さらなる例において、パイプ内で製造される食品はフルーツヨーグルトである。技術的なねらいは、最大限可能な範囲でパイプからヨーグルトを回収することである。前述の実験のように、ヨーグルトの小さな一群を凍らせ、かつ、混合器内に生じたフローズンヨーグルトを圧搾する。フローズンヨーグルト粒子の密着した塊が容易に得られ、パイプに沿って注入することができるのがわかり、簡素な氷になるのと同じくらい容易に塊の前に固有の液体ヨーグルトを動かす。ヨーグルトは本質的に水性であるとはいえ溶解した固体と乳化脂肪の実質的な量を包含しているので、固体と任意の溶液が容易に共存するように凝固点降下の影響が自然に出る。半溶け状態のフローズンヨーグルトの注入した栓は、効果的にパイプ外部を清掃する。溶解したときヨーグルトの一部のフローズンがむしろ不十分な質であるが、液体ヨーグルトの円柱の直接隣接部分は完全にその質を維持しており、かつ、使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 試験パイプの中への様々な媒体の導入を示す。
【図２】 試験パイプ内での他方から一方への食物の分離を示す。
【図３】 パイプの横断面の変化を示す。
【図４】 パイプの清掃を示す。
【図５】 図５ａ，ｂは、分岐管を通って２つの分岐した流体の流通の局面を示す。
【図６】 ミキサモジュールを通過する流れを示している。
【図７】 図７ａ，ｂは、パイプを清掃する局面を示す。

Claims (15)

1. 導管の内面に沿って進むように、導管の内面にわたる本体（Ｂ）を生じさせることによって、流体流通導管（５）の内部を清掃する又は掃除する方法、又は、流体流通導管（５）に移動可能な栓を設ける方法において、
   本体（Ｂ）が、非ゲル状で湿った液体が配合された凍結した固体粒子、で作られた、密着し、流動可能に凝集した、塊であり、
   非ゲル状で湿った液体が、凍結した固体粒子からの融解生成物からなっており、前記粒子を密着させて、前記本体（Ｂ）を形成させる、
   ことを特徴とする方法。
2. 粒子と湿った液体が、水溶性である、請求項１に記載の方法。
3. 粒子が、氷粒子である、請求項２に記載の方法。
4. 氷粒子が、５ｍｍ以下の粒径である、請求項３に記載の方法。
5. 湿った液体が、凝固点降下剤を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. 凝固点降下剤が、食塩又は砂糖である、請求項５に記載の方法。
7. 粒子が、凍結した有機物の溶剤である、請求項１に記載の方法。
8. 粒子が、凍結した液体食品又はドリンク、又は、食品又はドリンクの凍結した液体成分である、請求項１又は２に記載の方法。
9. 凝集した塊が、前記凍結した固体粒子を、少なくとも３０重量パーセント含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
10. 本体（Ｂ）が、導管（５）中の他の流動可能な材料の本体の一端で、又は、導管（５）中の他の２つの流動可能な材料の間で、障壁として、導管（５）に沿って通過するようにされる請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
11. 本体（Ｂ）が、回収のために導管に沿って流動可能な材料の前記本体を駆動するために使用される、請求項１０に記載の方法。
12. 処理液が導管内に存在しており、
    処理液との接触により、凍結されて伝達される処理液が、導管内の通過のために本体（Ｂ）を形成するための粒子の塊を提供する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
13. 流体流通導管が、次の任意の一つ又はそれ以上の特徴を備えており、
    −交差区分領域における２０％より大きい変化
    −導管スペースの中に突き出た内部の局所的な障害物
    −導管の分岐部又は合流部
    前記本体（Ｂ）が、前記特徴を通過する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
14. 凝集した塊が、導管に沿って、０．０５から５ｍ／ｓで、駆動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
15. 凝集した塊が、その幅の２０倍を超えない長さである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。

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