JP5174332B2

JP5174332B2 - キャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法

Info

Publication number: JP5174332B2
Application number: JP2006192738A
Authority: JP
Inventors: 弘幸小林
Original assignee: Asahi Breweries Ltd
Current assignee: Asahi Breweries Ltd
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2008018349A

Description

本発明は、キャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法に関する。

ビール製造工程において、発酵終了後のビールからビール酵母および過剰のタンパク質を除去するため、ビール濾過が行われるが、珪藻土を濾過助剤とするビール濾過機を用いることが広く行われている。ビール濾過機には様々な種類があるが、現在の大規模なビール工場ではキャンドル式濾過機が一般的である（図１）。前記キャンドル式濾過機は、濾過槽１内に多数のキャンドル２、２・・・が設けられており、濾過したい液体は濾過槽の下部から供給され、キャンドル２、２・・・を通過する時に濾過が行われる（濾過された液体は濾過槽の上部から排出され、配管を通じて濾過した後、ビールタンクへ送られる。）。この各キャンドルは、それぞれ図２に示されるようにネジを切ったように約７０μｍのスリット１３をもつ中空状支持体（以下、これをエレメントと称する。）４の表面に、径の大きい珪藻土粒子の層５と径の小さい珪藻土層６を形成したものであって、この２層の珪藻土層により濾過が行われる。通常の濾過工程において、この濾過機は非特許文献１に記載されているようにしてエレメント表面に珪藻土層を形成しておき、つぎに珪藻土を含有させたビールを該濾過機に流してビール濾過を行い、一定時間、例えば１日濾過を行った後、作業を止め、逆洗によって、すべての珪藻土層をとり除く。次回使用時には前述のように珪藻土層を再度新規に形成した後、濾過作業を再開するものである。これら各層５と６は濾過するビールの質や濾過により除去したい成分あるいは除去比率の程度に応じて適宜選択した粒度の珪藻土を懸濁させた液を所定時間循環させて所望厚の層を形成することができる。この層をビールが通過する際に酵母やタンパク質が層中の空隙に捕捉される。

濾過機の各エレメントは使用中に種々の機械的衝撃がかかること、洗浄殺菌のための種々の薬剤が使用されること、また熱湯殺菌時の温度上昇やその後の温度低下によるひずみが生じることなどにより、種々のダメージを受ける。ダメージが著しい場合は目に見える変形が生じ、これに起因して珪藻土層の形成が均一に行われず、ビール中の酵母やたんぱく質などが正常に取り除かれないなどの濾過能力の低下が生じる。このような場合はエレメントを新しいものに取り替えることにより、濾過能力の回復がなされる。このような、濾過機エレメントの著しい変形は、濾過機のマンホールから内部を観察することにより発見できることもある。必要な場合には、濾過機を分解してエレメントを一本ずつ外して観察することも可能である。しかし、この方法は、濾過能力の大きな濾過機ではたとえば５００本もあるエレメントを取り外して観察し、また取り付ける作業が大変であること、微細な不具合の発見は困難であること、エレメントの取り外しや取り付け作業中にエレメントを破損する可能性もあること、エレメントを設置した状態での不具合を発見することは困難であること、などあまり効果的とはいえない。

実際の濾過中にエレメントの不具合を発見する方法としては、非特許文献１にみられるように濾過機上部蓋を取り外し、そこに円筒状の透明板を設置して濾過後の液体を溜めることができるようにし、ダミーの液体（水など）に珪藻土が懸濁したものを流して濾過を行い、エレメントの出口から出てくる液体が濁っているか否か見る方法（以下、オープンテストという。）が業界では行われている。これらの方法は、いずれも１本１本のエレメントについて検査をしてみようという考え方は全く存在していない。

しかし、オープンテストでは異常が発見できないが、目に見えない程度の小さなダメージがある場合は、濾過能力が極端に低下しない場合が多い。そのため、濾過能力の低下原因について、濾過条件が変わったのではないか、濾過方法が設定通りになされていないのではないか、など他の原因と見誤るといったことが考えられ、真の原因であるエレメントの異常発見が困難になることが多い。
そのため、より簡便でより精度の高いエレメント不具合検出法が望まれている。

１９９９年１２月２８日、株式会社食品産業新聞社発行、宮地秀夫著、「ビール醸造技術」第３３９〜３４１頁

本発明の目的は、ビール濾過などに用いるキャンドル式濾過機におけるエレメント１本ごとに各エレメントの出口から出てくる液体を１本づつ検査するための、簡便かつ高精度の検査方法を提供する点にある。

従来式オープンテストではエレメント群出口から出てくる液体群全体を目視観察して、その濁りの有無をもってエレメントの異常の有無を検出する方法を採用している。しかし、濾過機上部全体を見渡す必要があるため、濾過機中心部に近いエレメント出口からの濁りは見づらいなど、かなりの濁りが生じないかぎり異常を検出できない。そこで、本発明は、エレメント１本毎に出口から出てくる液体を採取し、採取した液体の検査を行う方法を提供するものである。

すなわち、本発明の第１は、キャンドル式濾過機におけるエレメント一本毎に各エレメント出口から出てくる液体を採取し、それぞれ採取した液体の状態を検査するに当り、キャンドル式濾過機における各エレメント出口部において後段の装置との接続を断ち、臨時に該エレメント出口部にサンプル採取用チューブを接続した後、該濾過機に各エレメント入口側から珪藻土懸濁液を送り込み、各エレメントを経て各サンプル採取用チューブから出てくるそれぞれの液体を各サンプル採取用容器に採取し、それぞれの液体の濁りを濁度計または吸光度計で測定することを特徴とするキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法に関する。
本発明の第２は、キャンドル式濾過機におけるエレメント一本毎に各エレメント出口から出てくる液体をサンプル採取用チューブに採取し、それぞれ採取した液体の状態を検査するに当り、前記各サンプル採取用チューブのそれぞれにフィルターユニットを接続し、各エレメントで濾過された液体を各フィルターユニット内の各メンブランフィルターで濾過し、各メンブランフィルター上に残った珪藻土の有無及びその量を調査することを特徴とするキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法に関する。
なお、前記フィルターユニットとは、フィルターホルダーにメンブランフィルターを載せて一体化したものである。
本発明の第３は、前記各エレメントまたは前記各サンプル採取用チューブのそれぞれに識別記号を付し、前記サンプル採取用容器にも前記各エレメントまたは前記各サンプル採取用チューブのそれぞれの識別記号に対応する識別記号を付するものである請求項１または２記載のキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法に関する。
なお、前記識別記号は、数字でもよいし、イ、ロ、ハ・・・でもよく、要はサンプル採取用容器に採取された液体がどのエレメントから採取された液体であるかが、この識別記号により混乱なく、明確になればよい。３００〜５００本もある各エレメントのうち、どのエレメントから採取した液体であるかを誤りなく、短時間で測定するために識別記号を用いることはたいへん好都合である。また、識別記号は前記エレメントやチューブあるいは前記容器それ自体に付与してもよいが、識別札を用いてもよい。

本発明の方法は、ビールを製造している一連の工程におけるビール濾過機の性能が所望レベルより低下することがないように、濾過機能をチェックするために必要な方法であり、濾過機の性能に問題がなければ、一台のビール濾過機について１年に１回位の割合で実施するものである。本発明の改良オープンテストは、エレメント１本ごとに出口から出てくる液体を採取し、採取した液体の濁りを濁度計あるいは吸光度計で測定するか、あるいはフイルターユニットで濾過してフィルター上に残った珪藻土を目視で確認する方法であるが、この方法を実施するに当っては、系に例えば珪藻土を含有する水を流すことにより実質的なフィルターの役目をしている珪藻土層がエレメントの異常によりどの程度痛みが発生しており、エレメントを通過した水の中に珪藻土がどの程度混入してくるのかを、各エレメント毎にチェックするものである。通常、キャンドルは図３にみられるようにコイル状に開口を有する金属筒よりなるエレメント４の開口部に径の大きい珪藻土層５と径の小さい珪藻土層６を設けたものである。

例えば、図３に示すようにエレメント４の出口部に設けたネジ部８にねじ込めるように、対応するネジを切ったサンプル採取用チューブ９をエレメントと同数作成する（通常エレメントは１濾過機当り３００〜５００本ある）。前記チューブの材質は、例えば塩化ビニール系樹脂のようなプラスチックスや各種金属などがあるが、軽量で内部の液体が観察しやすい透明なプラスチックスが好ましい。これら各エレメント出口にとりつけたサンプル採取用チューブ９または各エレメントそれ自体およびサンプル採取用容器１１には、それぞれ識別札１０と１２をとりつけ、各エレメント出口から採取された液体とエレメントが正確に対応するよう充分注意する。これにより、サンプル採取用チューブの液体がどのエレメントから採取されたものであるかが確認できる。

それぞれのエレメント出口から出てくる液の濁り具合を観察するとともに、採取された液の濁度を濁度計または吸光度計により測定する。一定値以上の値を示すエレメントは、何らかの異常があると見なして取り外し、詳細に調査し、修理するなり、新しい正常なエレメントと交換する。

本発明により、従来のオープンテストではせいぜい１００ｐｐｍ以上の濃度の珪藻土洩れしか発見できず、問題があると気付く以前に大きなトラブルに見舞われることがあったが、本発明によれば数ｐｐｍ程度の珪藻土が洩れる程度のエレメントの不備を発見できるので、大きなトラブルが発生する以前に簡単にエレメントの補修、交換ができるという大きなメリットがある。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

実施例１
今まで運転していた図１〜２に示すキャンドル式ビール濾過機の運転を止め、まず、各エレメント４に逆方向から水を流すこと、すなわち逆洗することにより、すべての珪藻土層を完全に除去する。ついで、大きい粒子径をもつ珪藻土の水性懸濁液をスリット１３を有するエレメントに循環、供給し、所望の厚さの珪藻土層５とする。つぎに小さい粒子径をもつ珪藻土の水性懸濁液を同様に循環、供給し、径の大きい珪藻土層の上に所望厚の径の小さい珪藻土層６を形成した。
つぎに、図３に示すように、エレメント４の出口部に設けたネジ部８に、ネジを切った塩化ビニール系樹脂製のサンプル採取用チューブ９を取り付け、このサンプル採取用チューブ９には識別札１０（図３では識別札１０にはＮｏ．１が付されている。これは番号１のエレメントの採取サンプルであることを示すものである。）を採り付けた。この操作はこのビール濾過機のすべてのエレメントに対して行った。このように各エレメントに採り付けたサンプル採取用チューブにはそれぞれ１番から３００番までの識別番号を付与した。一方、サンプル採取用チューブ９から出てくる液体を採取するため、サンプル採取用容器１１を用意し、これにも識別札１２を採り付けた（図３では、識別札１２にはＮｏ．１が付されている）。サンプル採取用容器はサンプル採取用チューブの識別番号に対応した数を用意し、それぞれに対応する識別番号を付した。

この段階で、珪藻土〔昭和科学製商品名ラジオライトファインフローＢ〕の水性懸濁液（濃度２００ｐｐｍ）をエレメント入口側から系に流し、各エレメント出口を経て各サンプル採取用チューブから流出する液体を、それぞれのサンプル採取用チューブの識別番号に対応する識別番号を付したサンプル採取用容器に採取し、それぞれの容器毎に液体の濁度をシグリスト濁度計および吸光度計により測定した。その結果を表１に示す。

一方、検出感度の確認のために同一の珪藻土粒子を用いて、１００ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、１２．５ｐｐｍ、６．２５ｐｐｍ、３．１３ｐｐｍ、１．５６ｐｐｍの各濃度の水性懸濁液をつくり、これらを濾過機を通すことなく、それぞれの濁度および吸光度を測定し、また目視確認も行った。その結果を表２に示す。

表中のシグリスト（Ｅｂｃ／２５°）は、Ｇｌｏｓｓａｒｙ社のシグリスト濁度計を用いて測定したものであり、２５°は、たとえばサンプル液を入れた円筒形セル（サンプル容器）に入射光をあて、その入射光に対してセルの対向面（正反対側）ではなく、２５°の角度でずらして、出てくる散乱光を測定したものである。ビールや飲料の業界では一般的な測定装置である。

前記測定データである吸光度や濁度から図４を作成した。図４から任意の吸光度や濃度に対する、懸濁液の珪藻土濃度を求めることができる。表２によって吸光度、濁度、目視の各方法における懸濁液の検出限界珪藻土濃度が推定できる。本発明によれば、吸光度であれば約３ｐｐｍ濃度まで測定可能であり、濁度であれば約１．５ｐｐｍ濃度でも測定可能であることが判る。

なお、この実施例により、濁りが観察されたエレメントの一本を外して調査したところ、スリットの間隔が通常より広くなっていた。また、他の一本を同様に調査したところエレメント上部のネジ部との接合部分の間隔が広くなっていた。この２本は異常とみなし新品と交換したところ交換後のサンプルには珪藻土の漏れは見られなかった。

実施例２
孔径（ポアサイズ）０．４５μｍのメンブランフィルター（日本ミリポア社製）を口径１３ｍｍのホルダーにセットし、２ｐｐｍの濃度になるように調製した珪藻土懸濁液の一定量を吸引して珪藻土を補足した。吸引後のメンブランフィルターをホルダーより取り外し、目視観察によって補足された珪藻土の有無が確認できるかどうかを試験した。その結果を下記に示す。

注＊：青色のメンブランフィルター上に補足された白色あるいは乳白色の珪藻土
の存在が目視により明確に判別できるかどうかにより判断した。

表３に示されるように、当該フィルター上に０．４ｍｇ以上の珪藻土が補足された場合に、目視によりフィルターを通過した液体中に珪藻土が存在していると判定することが可能であることが分かる。
本実施例のような試験は、実施例１のようなオーブンテストを行うことができないので試験室で行ったが、表３の結果をオープンテストで行った場合にどの程度の珪藻土濃度であれば、珪藻土の漏れが検出できるかを以下に算出した。
まず、オープンテスト法でのエレメントからの吐出流量を計算する。例えば、濾過量３０キロリットル／時でフイルターエレメントが３９０本の場合、
３００００÷３９０÷６０＝１２００ミリリットル／分
となる。つぎに、フイルターエレメントにメンブランフィルターをセットした場合に、フィルター上に０．４ｍｇの珪藻土が補足されれば検出が可能であるから、どの程度の濃度の珪藻土であれば検出可能かを算出する。
メンブランフィルターをセットしたホルダーを各エレメント出口にねじ込むことにより設置した後、１分間のオープンテストを行った場合、フィルター上に０．４ｍｇの珪藻土が補足されるのは、吐出量が１２００ミリリットルであるから、
最小濃度＝０．４ｍｇ÷１２００ミリリットル≒０．３ｐｐｍ
となり、約０．３ｐｐｍのような低い珪藻土濃度でも漏れの有無が検出できることが分かる。この濃度は吸光度計や濁度計を用いた場合よりもはるかに低い濃度であり、しかもオープンテストで一定時間の通水後にねじ込んだフィルターホルダーを外した後、直ちに目視で漏れの判定が可能であるので、請求項３の方法は、検出感度が高く、かつ簡便で、たいへん優れた方法であることが判る。
なお、市販されているメンブランフィルターは、実施例で用いた青色の他に黒色や濃紺色などのものがあり、これらの暗色系のフィルターを用いれば、白色あるいは乳白色の珪藻土との差が明瞭になるので、さらに検出感度が上昇する。また、ここではオープンテストでの試験液の通水時間を１分間で算出したが、通水時間をさらに延長すれば一層検出感度を向上させることができる。
また、エレメント出口に設置するフィルターホルダーは例えば図５に示すようなもの（図ではフイルターホルダーが透明なものとして画かれており、中央部分に設けられたフィルターを境に左側のホルダーと右側のホルダーは、その結合部分がネジ状になっており、そのネジのかみ合わせにより連結されているものである）であれば使用できる。

比較例１
今まで運転していたキャンドル式ビール濾過機の運転を止め、まず各エレメントに逆方向から水を流すこと、すなわち逆洗することにより、珪藻土層を完全に除去する。ついで、大きい粒子径をもつ珪藻土の水性懸濁液をエレメントに循環、供給し、所望の厚さの珪藻土層とする。つぎに小さい粒子径をもつ珪藻土の水性懸濁液を同様に循環、供給し、径の大きい珪藻土層の上に所望厚の径の小さい珪藻土層を形成した。
この段階でオープンテスト方式により、径の小さい珪藻土粒子の水性懸濁液を流し、エレメント出口から肉眼で見て濁った液体がでてくるかどうかを観察した。その結果、特定の数本のエレメントに限って濁った液体が流れていることがわかった。

この結果、肉眼により濁っていると判断できたときの懸濁液の濃度は、本発明の前記実施例１の場合と較べてどの程度のものであるかを以下に調査した。

肉眼で濁っていると判断できた液体がでてきた数本のエレメントに限ってサンプル採取用チューブからサンプル採取用容器を用いて濁った液体を採取し、その濁り度を濁度計または吸光度計で測定した。そしてあらかじめ作成しておいた検量線を用いて濁度計または吸光度計の目盛に対応する珪藻土の濃度を求めたところ、約１００ｐｐｍであった。このことから、オープンテスト法で異常を発見できる珪藻土の濃度は約１００ｐｐｍと考えられる。

実施例および比較例で用いたキャンドル式濾過機の断面図である。図１に示すキャンドルの拡大断面図である。実施例１を実施するときのキャンドルの拡大図である。吸光度と珪藻土濃度の関係を示すグラフおよび濁度と珪藻土濃度の関係を示すグラフである。エレメント出口に設置するフィルターホルダーの１例を示す概略図である。

符号の説明

１ビール濾過槽
２キャンドル
３キャンドル取り付け板
４エレメント
５径の大きい珪藻土層
６径の小さい珪藻土層
７エレメント内流路
８ネジ部
９サンプル採取用チューブ
１０サンプル採取用チューブにとりつけた識別札
１１サンプル採取用容器
１２サンプル採取用容器にとりつけた識別札
１３エレメントのスリット（斜線部）

Claims

キャンドル式濾過機におけるエレメント一本毎に各エレメント出口から出てくる液体を採取し、それぞれ採取した液体の状態を検査するに当り、キャンドル式濾過機における各エレメント出口部において後段の装置との接続を断ち、臨時に該エレメント出口部にサンプル採取用チューブを接続した後、該濾過機に各エレメント入口側から珪藻土懸濁液を送り込み、各エレメントを経て各サンプル採取用チューブから出てくるそれぞれの液体を各サンプル採取用容器に採取し、それぞれの液体の濁りを濁度計または吸光度計で測定することを特徴とするキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法。
キャンドル式濾過機におけるエレメント一本毎に各エレメント出口から出てくる液体をサンプル採取用チューブに採取し、それぞれ採取した液体の状態を検査するに当り、前記各サンプル採取用チューブのそれぞれにフィルターユニットを接続し、各エレメントで濾過された液体を各フィルターユニット内の各メンブランフィルターで濾過し、各メンブランフィルター上に残った珪藻土の有無及びその量を調査することを特徴とするキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法。
前記各エレメントまたは前記各サンプル採取用チューブのそれぞれに識別記号を付し、前記サンプル採取用容器にも前記各エレメントまたは前記各サンプル採取用チューブのそれぞれの識別記号に対応する識別記号を付するものである請求項１または２記載のキャンドル式濾過機におけるエレメントの異常を検出する方法。