JP4771498B2 - 液体熱処理システム - Google Patents

Description

本発明は、酒やワインなどのアルコール飲料、あるいはノンアルコール飲料、みりんやポン酢、ドレッシングといった調味料、さらにはドリンク剤などの液状医薬品等の液体を熱処理するための液体熱処理システムに関する。

従来から火入れした酒を熱交換器内を蛇行させながら熱交換することにより所定の温度に急冷する熱処理技術が知られている（特許文献１参照）。この従来技術においては、熱交換器に対して酒を下方から供給して上方から取出すという配管構成を採用していたため、当該熱処理作業が終了した場合に、熱交換器内に残留する酒をそのまま外部へ流下することはできなかった。そこで、この際の従来の対応の仕方は、残留した酒を洗浄液と共に捨てるか、回収して前工程へ戻して再利用するというものであった。そのため、歩留りの低下や残留した酒を回収して前工程へ戻す手間などが問題であった。他方、シェル内にチューブを収容し、そのチューブ内を流通する原料とチューブの外側を流通する熱媒体との間で熱交換を行うように構成し、そのシェルの一側を流入口として原料を集合して各チューブに供給するように構成するとともに、他側を流出口として各チューブから流出される処理後の原料を集合して外部へ送出すように構成したシェルチューブ式熱交換器が従来から知られている（特許文献２参照）。
実公昭４０−３１１１８号公報 特開平３−１２２４９４号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、酒やワインなどのアルコール飲料、あるいはノンアルコール飲料、みりんやポン酢、ドレッシングといった調味料、さらにはドリンク剤などの液状医薬品等の液体を熱処理するための液体熱処理システムを、当該熱処理作業が終了した場合に、配管や熱交換器内に残留する残留液体を簡便に充填タンクに回収できるように改良し、もってその残留液体の回収の手間や歩留りの低下を改善することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明では、内部を液体が流通するチューブと、該チューブを収容し、該チューブの外側に熱媒体が流通するように構成したシェルとを備え、そのシェルの一側を液体の流入口とし、他側を流出口としたシェルチューブ式熱交換器を、液体の貯蔵タンクから容器に液体を充填する充填機への送液経路中に配設した液体熱処理システムにおいて、前記貯蔵タンクから熱交換器へ液体を送液する送液ポンプを備えるとともに、前記熱交換器をその流出口が流入口よりも下方に位置するように傾斜させ、かつ前記流入口を前記貯蔵タンクの排液口よりも下方に位置させるとともに、前記流出口を前記充填機が備える充填タンクの給液口よりも上方に位置させて設け、液体が貯蔵タンクから熱交換器を介して充填タンクへ高低差により流下し得るように構成し、かつ前記熱交換器と充填タンクとの間に絞り弁を設け、定常運転時には、前記送液ポンプにより貯蔵タンクから熱交換器へ液体を送液して前記充填タンクへ送出し、前記送液ポンプを停止して、高低差によって貯蔵タンクからの送液経路中の液体を前記貯蔵タンクへ流下させる場合には、前記絞り弁の開度の調整により、前記熱交換器において伝熱上必要な液体のホールド量を確保するという技術手段を採用した。前記熱交換器を複数用いて直列に連結し、各熱交換器間では、一方の流出口よりも下方に他方の流入口を位置させて、上下に位置を異ならせた状態で折返し管で接続するようにしてもよい（請求項２）。

本発明によれば、液体が貯蔵タンクから熱交換器を介して充填タンクへ高低差により流下し得るように構成したので、当該熱処理作業が終了した場合には、その高低差を利用して配管や熱交換器内に残留する液体を簡便に充填タンクへ回収してそのまま使用することができ、残留液体の回収の手間や歩留りの低下を改善することができる。とりわけ、上述のように高低差によって送液経路中の液体が充填タンクへ流下し得るように構成するとともに、前記熱交換器と充填タンクとの間に絞り弁を設け、送液ポンプを停止して、高低差によって貯蔵タンクからの送液経路中の液体を貯蔵タンクへ流下させる場合には、前記絞り弁の開度の調整により、熱交換器において伝熱上必要な液体のホールド量を確保して伝熱作用を維持するようにしたので、送液経路中の液体を回収して、無駄なく有効に使用できることから、簡単な構成により歩留りの向上を的確に実現することができる。

本発明に係る液体熱処理システムは、酒類などの加熱殺菌手段として好適であるが、他の液体の熱処理手段としても広く適用することが可能である。すなわち、酒やワインなどのアルコール飲料のほか、ノンアルコール飲料、みりんやポン酢、ドレッシングといった調味料、さらにはドリンク剤などの液状医薬品等を含む液体の熱処理手段として広く適用できる。液体を熱処理する熱交換器の設置数は、１台でもよいし、後述の実施例のように複数台を直列に接続したものでもよい。また、熱交換器に設置されるチューブの本数に関しても、適宜の本数の設定が可能である。さらに、熱交換器と充填タンクとの間に絞り弁を設けたものであればよく、経路中に設置される他のセンサや弁装置、その制御手段などに関しては、必要に応じて変更や追加が可能である。

図１は本発明に係る液体熱処理システムの一実施例の要部を示した概略配管系統線図である。図中１は目的の液体が貯蔵された貯蔵タンクで、この貯蔵タンク１内の液体は、送液ポンプ２により液体供給管路３を介して本実施例では３組直列に接続された熱交換器４ａ〜４ｃへ供給される。それぞれの熱交換器４は、図２の縦断面図に示したように、円筒状のシェル５内に所要本数のチューブ６を端板７，８間に液密状態に配設してなり、そのシェル５の一側の端板７に隣接した空間部を流入口９として液体を各チューブ６に供給するように構成するとともに、他側の端板８に隣接した空間部を流出口１０として各チューブ６から流出される熱処理後の液体を集めて下流側へ送出すように構成されている。因みに、図３は同種の熱交換器のチューブの配置に関する一例を示したもので、図示のようにシェル１１の上流側の端板１２に設置されるチューブ１３の配置は、端板１２に隣接する流入口の下部に液体が残留しないように、最下位のチューブ１３をなるべく下方に配設し、そのチューブ１３を介して残留液体が流下し得るように配置することが望ましい。なお、図中１４はシェル１１の締付け軸である。

図１に示したように、液体は熱交換器４のチューブ６内を通過しながら所期の熱処理が施された上、送出管１５を介して充填機１６の充填タンク１７へ送出され、容器に充填されることになる。図中１８はエア抜き手段、１９は流量センサ、２０は温度センサ、２１は絞り弁、２２は液面センサである。次に、前記熱交換器４のチューブ６の外側を流通して内部の液体と熱交換する熱媒体の供給回路に関して説明する。図１に示したように、本実施例では、貯水タンク２３から例えば温水からなる熱媒体が送水ポンプ２４により熱媒体供給管２５を介して熱交換器４へ供給され、下段の熱交換器４ｃ、中段の熱交換器４ｂ、上段の熱交換器４ａの順にそれぞれのチューブ６の外側を流通しながら内部の液体と熱交換した後、戻り管２６を介して貯水タンク２３へ回収され、循環使用されることになる。熱媒体供給管２５の送水ポンプ２４の下流側にはスチーム供給管２７が合流手段２８を介して接続され、そのスチームの供給を温度センサ２９により検出された温度に応じて制御することにより、熱交換器４に供給される熱媒体の温度を制御し得るように構成されている。また、熱媒体の戻り管２６の貯水タンク２３の手前には冷却水供給管３０が合流手段３１を介して接続され、貯水タンク２３へ循環される熱媒体の温度を下げるように構成されている。すなわち、それらのスチームの供給と冷水の供給を制御することにより、熱媒体の温度制御が可能である。なお、図中３２はオーバーフロー管である。

そして、本実施例に係る液体熱処理システムでは、図示のように、３組の熱交換器４ａ〜４ｃが、それらの流出口１０ａ〜１０ｃがそれぞれの流入口９ａ〜９ｃよりも下方に位置するように傾斜させた状態において、折返し管３３を介して直列に接続されている。また、最上段の熱交換器４ａの流入口９ａは貯蔵タンク１の排液口よりも下方に位置するとともに、最下段の熱交換器４ｃの流出口１０ｃは充填機１６の充填タンク１７の給液口よりも上方に位置するように設けられ、液体が貯蔵タンク１から熱交換器４ａ〜４ｃを介して充填タンク１７へ高低差によって流下し得るように構成されている。因みに、本実施例では、図示のように２階に貯蔵タンク１や貯水タンク２３を設置し、熱交換器４や充填機１６を１階に設置することにより、前記残留液体が流下し得る高低差を形成している。

しかして、本液体熱処理システムの運転の立上げ時おいては、送液ポンプ２や送水ポンプ２４をインバータ制御等により徐々に流量を増やして定常流量まで上げることにより、同時にシェル５やチューブ６内のエア抜きを行う。定常運転時には、熱交換器４への液体の供給量に応じて熱媒体の温度調節が行われる。すなわち、熱交換器４への液体の供給量が多い場合には、スチーム供給管２７を介して熱媒体中にスチームを供給することにより熱媒体の温度を上げ、逆に熱媒体の供給量が減少した場合には、スチームの供給量を減少させるとともに、熱媒体中に冷却水供給管３０を介して冷水を供給することにより熱媒体の温度を下げるという操作が行われる。なお、液体の供給量の変動は、貯蔵タンク１の液面や充填タンク１７の液面の変化に応じた供給量の増減により生じる。

そして、貯蔵タンク１内の液面レベルが所定の下限レベルを下回った時点で、送液ポンプ２を所定能力まで低下させるとともに絞り弁２１を絞り、その後、貯蔵タンク１が空になり液体の流出量が送液ポンプ２の送液可能流量を下回った場合には送液ポンプ２を停止させることになる。なお、その後も液体供給管路３内を残留液体が高低差により少しずつ流下して熱交換器４内へ流入する。その間、絞り弁２１は閉鎖されず、少量でも液体を充填タンク１７へ送るようにしつつ、チューブ６内では、流入量が少量であっても十分に伝熱されるように、必要な液体のホールド量を確保するように絞り弁２１の開度が調整されることになる。因みに、充填機１６では、定常運転時に充填タンク１７内の液面レベルが下限値を下回った時点で充填を中止させる。そして、貯蔵タンク１が空になり送液ポンプ２を停止させた後の高低差による残留液体の流下時には、必要に応じて液面下限規制を解除した上、容器を供給して充填を再開し、回収した残留液体分をそのまま使用することになる。以上のように、本発明によれば、送液ポンプによる送液が停止された場合には、送液経路中の液体が充填タンク１７へ回収され、無駄なく有効に使用できることから、歩留りの向上が可能である。因みに、従来技術の場合には、送液停止後に処理途中の液体が流下せずに管内や熱交換器内に残留するため、その分歩留りが悪かった。

本発明の実施例の要部を示した概略配管系統線図である。 熱交換器を例示した縦断面図である。 同種の熱交換器のシェルの上流側端板部分を例示したチューブの配置図である。

符号の説明

１…貯蔵タンク、２…送液ポンプ、３…液体供給管路、４…熱交換器、５…シェル、６…チューブ、７，８…端板、９…流入口、１０…流出口、１１…シェル、１２…端板、１３…チューブ、１４…締付け軸、１５…送出管、１６…充填機、１７…充填タンク、１８…エア抜き手段、１９…流量センサ、２０…温度センサ、２１…絞り弁、２２…液面センサ、２３…貯水タンク、２４…送水ポンプ、２５…熱媒体供給管、２６…戻り管、２７…スチーム供給管、２８…合流手段、２９…温度センサ、３０…冷却水供給管、３１…合流手段、３２…オーバーフロー管、３３…折返し管

Claims (2)

1. 内部を液体が流通するチューブと、該チューブを収容し、該チューブの外側に熱媒体が流通するように構成したシェルとを備え、そのシェルの一側を液体の流入口とし、他側を流出口としたシェルチューブ式熱交換器を、液体の貯蔵タンクから容器に液体を充填する充填機への送液経路中に配設した液体熱処理システムにおいて、
   前記貯蔵タンクから熱交換器へ液体を送液する送液ポンプを備えるとともに、前記熱交換器をその流出口が流入口よりも下方に位置するように傾斜させ、かつ前記流入口を前記貯蔵タンクの排液口よりも下方に位置させるとともに、前記流出口を前記充填機が備える充填タンクの給液口よりも上方に位置させて設け、液体が貯蔵タンクから熱交換器を介して充填タンクへ高低差により流下し得るように構成し、かつ前記熱交換器と充填タンクとの間に絞り弁を設け、
   定常運転時には、前記送液ポンプにより貯蔵タンクから熱交換器へ液体を送液して前記充填タンクへ送出し、
   前記送液ポンプを停止して、高低差によって貯蔵タンクからの送液経路中の液体を前記貯蔵タンクへ流下させる場合には、前記絞り弁の開度の調整により、前記熱交換器において伝熱上必要な液体のホールド量を確保するようにしたことを特徴とする液体熱処理システム。
2. 複数の熱交換器を直列に連結して設け、各熱交換器間では、一方の流出口よりも下方に他方の流入口を位置させて、上下に位置を異ならせた状態で折返し管で接続したことを特徴とする請求項１に記載の液体熱処理システム。

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