JP5643810B2 - Uv液体殺菌装置 - Google Patents
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Description
以下の問題が熱低温殺菌技術に存在する。
(2)飲料の味は元の風味から一般に低下する。
(3)液体を熱低温殺菌するには相当量のエネルギーが必要である。
(4)飲料を低温殺菌するために必要であった熱エネルギーは、多くの場合、瓶詰め操作の前の冷却工程によって取り去られる。これは非常にエネルギー効率が悪く、コストのかかる工程である。
(5)飲料の一部の成分が熱低温殺菌装置の熱交換器の内側表面で熱固化し、それを取り除く必要があるので、熱低温殺菌装置は定期的な掃除が必要である。
(6)飲料メーカーは潜在需要のある飲料を開発しても、結局、ただ、その飲料が熱低温殺菌プロセスで破壊されることを見出すだけで終わる場合が多い。
(7)熱低温殺菌プロセスは、飲料製品中で発生する微生物の全てを殺すとはかぎらない。例えば、リンゴジュースやオレンジジュースに影響する腐敗微生物であるアリサイクロバチルス(alicyclobacillus)の胞子は熱低温殺菌プロセスの影響を受けず、人々の健康に危険と飲料製造業者に対する大きな製品リコールをもたらす可能性がある。
本発明者はそこで熱低温殺菌に依存せず、前記の基準を満たす高UV吸収流体用の殺菌装置を発明した。
流体全体を混合することにより、流体の全体の部分がUV光源に十分に近い範囲内に来ることが確実となる。
好ましくは、UV光源は導管の中心軸に沿って延びており、流路に囲まれている。
好ましくは、UV光源は、好ましくは石英またはUV放射線をよく透過する別の材料で形成された管の内側に配置された細長いランプを含む。
好ましくは、その導管は、万一破損した場合に導管を保全するために配置された材料の被覆がされており、それによって有害となりうる管材料の破片による流体の汚染を防止する。
好ましくは、被覆材料はフッ素化エチレン−プロピレンを含む。
好ましくは、流体が複数回混合されるように、複数の前記装置が導管の長さに沿って備え付けられる。
好ましくは、入口と出口は、導管の両端で各々の連結管と繋がっている。
好ましくは、UV光源は片方または両方の連結管に延びている。
また、本発明に従って、殺菌効果を増強するために直列に、または殺菌済み流体の流量を増加させるために並列に接続した、あるいはその両方で接続した複数の上記の装置を含む流体殺菌システムが提供される。
・可動部分がない殺菌システム−すべての部分が静止しているためシステムの信頼性が高い。
・室温(低温への変化)殺菌システム−このプロセスは実質的に低温プロセスである。
・業界の洗浄圧力に耐えられる−すべての部分は10バール以上の圧力に耐える。
・液体の均一な薄膜を生成する−石英管と導管の内面との間の間隙が、液体の均一な薄膜の厚みを提供する。
・絶えず完全に流体を混合する−混合装置は、上記装置の長さ方向に沿って間隔をおいて配置され、流体の方向と、したがって流速とを強制的に変え、システムを流れる流体を絶えず完全に混合することを確実なものにする。
流体殺菌装置の第1の態様の図1を参照すると、反応室1は端板2および端板3との間に接続されている。反応室は端板に溶接され、溶接部は研磨されることで衛生的な食品等級シールが与えられていることが好ましい。
好ましくは、管状スリーブは石英製である。
好ましくは、石英スリーブは、実質的に殺菌波長を透過する材料が塗布される。
好ましくは、塗布材料は、実質的に本来弾力性があり、石英管が破裂した場合に全ての石英破片を封じ込めることができる。
好ましくは、材料は、テフロン(登録商標)FEPである。
好ましくは、この材料は、シリコーンゴム、バイトン、PTFEまたはテフロン(登録商標)FEPである。
好ましくは、シール13および14は、シール13および14が密閉されたままの状態である間は、反応室1の本体と管状スリーブ11との間のいかなる膨張の差も調整されるように柔軟に設計されている。
好ましくは、混合装置18は、液体を少なくとも一回強制的に180°屈曲させる。
好ましくは、混合装置18は、殺菌放射線に対して実質的に耐性がある材料で作られている。
好ましくは、混合装置18の外側の本体は、食品等級の標準材料で作られている。
好ましくは、混合装置18の外側の本体は、316等級のステンレス鋼で作られている。
好ましくは、混合装置18の内部材料は、PTFEもしくはテフロン(登録商標)FEP、または他の適切な材料で作られている。
図5を参照すると、反応室1の本体に取り付けられた円形のフランジ2および3を含む本装置用混合装置が示されている。
反応室1の中心を通って配置されているのは前述の管状スリーブ11であり、反応室1と共に間隙12を提供する。
液体は混合装置を通すことにより3つの流れの完全反転が完結する。A−間隙12からフランジ2の縦溝方向への90°の変化、B−フランジ2の縦溝からフランジ2の時計周りの弧への90°の変化、C−フランジ2の時計周りの弧からディスク6の孔7への90°の変化、D−ディスク6の孔7からフランジ3の鏡像の弧への90°の変化、E−フランジ3の鏡像の弧からフランジ3の鏡像の縦溝への90°の変化、F−フランジ3の鏡像の縦溝から間隙12への90°の変化を示す。
好ましくは、ディスクは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはテフロン(登録商標)FEPで作られている。
本発明の一般理論の及ぶ混合装置では、多くの異なる迷路のようなパターンによって混合効果を達成できることは当然ながら当業者なら理解できる。
図2を参照すると、前述のように複数の流体殺菌装置を含むが、その吸入連結管5および排出連結管6が流体殺菌装置を直列に繋ぐ導管として機能する混合装置の第2の態様が示されている。
流体は間隙12を通り抜ける時に、UVランプ17から放射されて管状スリーブ11の壁を透過した殺菌波長の照射を受け、流体フィルムは非常に効率よく殺菌される。
これらの流体殺菌装置の配列のいくつかを一緒に並列に接続して、システムの流れの処理能力を高めることできる。
流体殺菌装置の第3の態様を示す図面の第3図を参照すると、複数の流体殺菌装置は、流体殺菌装置が直列に接続されるように構成されている。各流体殺菌装置は、別の流体殺菌装置に流れを供給する。
反応室に隣接して配置されているのは、端板に留め具6によって取り付けられている吸入連結管4および排出連結管5である。吸入連結管4および排出連結管5は、吸入連結管4および排出連結管5と端板2および端板3の間に挟まれ固定されているシール7およびシール8によって防水となっている。
好ましくは、管状スリーブは石英製である。
好ましくは、管状スリーブは片端28で閉じられている。
好ましくは、石英スリーブは、実質的に殺菌波長(220nm〜280nm)を透過する材料が塗布される。
好ましくは、塗布材料は、実質的に本来弾力性があり、石英管が破裂した場合に全ての石英破片を封じ込めることができる。
好ましくは、材料は、テフロン(登録商標)FEPである。
管状スリーブ11と混合スリーブ20の内壁との間の狭い同心円状の間隙12を形成するための手段が提供される。混合スリーブ20の内径よりも僅かに小さくなるように管状スリーブ11の外径の寸法を選択することにより作製された間隙12は、両者の寸法の差となる。
液圧下では、片端を閉じた管状スリーブ11は、管の開端の方向に管状スリーブ11を動かすように働く合力を受ける。圧力下の管状スリーブ11の動きを阻止するために、保持板22が管状スリーブ11を適切な位置に保持して全く動かなくする。
好ましくは、材料は、シリコーンゴム、PTFEもしくはテフロン(登録商標)FEP、または別のUV耐久材料である。
反応室1の中に防水される方法で堅く固定した混合スリーブ20という形で、間隙12中の液体を混合する手段が提供される。好ましくは、混合スリーブは、反応室1に押し付けられるかまたは接着され防水シールを形成する。
好ましくは、ランプは、管状スリーブの内側の長手方向の中心に同心円状に配置され、間隙に安定した均一な照射を行う。
好ましくは、混合装置18は、殺菌放射線に対して実質的に耐久性がある材料で作られている。
好ましくは、混合装置18の外側の本体は、食品等級の標準材料で作られている。
好ましくは、混合装置18の外側の本体は、316等級のステンレス鋼で作られている。
好ましくは、混合装置18の内部材料は、PTFEもしくはテフロン(登録商標)FEP、または他の適切な材料で作られている。
一般的な流体の流れは、矢印A、B、CおよびDで示される。
反応室1の中心を通って配置されているのは前述の管状スリーブ11であり、反応室1と共に間隙12を提供する。
好ましくは、ディスク6は、UV耐久性材料で作られている。
好ましくは、ディスクは、PTFE、またはテフロン(登録商標)FEPの共重合体で作られている。
本発明の一般理論の及ぶ混合装置では、多くの異なる迷路のようなパターンによって混合効果を達成できることは当然ながら当業者なら理解できる。
図6および図7を参照すると、流体処理システムは、筺体105内に並べて搭載された、図1に開示されている種類の流体処理装置99を20個含む。各装置100は、その両端に流体吸入口101および流体排出口102を有する細長い管状導管100と細長い管状導管100の長手方向に延びた細長いUV放射線源104を含む。図4または図5に開示された種類の複数の混合装置103は、導管に沿って流れるすべての流体を装置103の流体混合構造によって方向転換させるため、および混合した流体を導管に戻すために、各導管100の隣接する長手方向の部位の間に配置される。
図8を参照すると、流体処理は、細長い管状導管110の長手方向に延びた細長いUV放射線源111を有する細長い管状導管110を含む。複数の混合装置112は、導管110に沿って流れるすべての流体を装置112の流体混合構造113を通して方向転換させるため、および混合した流体を導管110に戻すために、各導管110の長手方向に隣接する部位の間に密閉状態で取り付け配置される。
図9には、図8の態様に類似しているが、構造がより単純な態様が示されている。
したがって、本発明は、細長い管状の導管と導管の長手方向に延びる細長いUV光源を含む、特に飲料を殺菌するための流体処理装置を提供する。導管の長手方向に隣接する部位の間に配置された混合装置は、装置内の流体混合手段によって導管の第一の部位に沿って流れる流体のすべてを方向転換し、導管の第二の部位に混合した流体を戻す。流体は、導管の長手方向にUV光源の周囲に延びる薄層の環状流路を流れる。得られた薄層の流体の流れの中の微生物は、光源に接近すると殺菌される。混合装置は、流れのすべてを徹底的に混合し、流路に戻す。好ましくは、導管の長さに沿って複数の混合装置を設置することによって、すべての微生物が充分な致死量のUV放射線を受ける可能性を増大することができる。
Claims (18)
- 両端に流体吸入口と流体排出口を有する細長い管状導管と、
前記細長い管状導管の長手方向に延びた細長いUV放射線源と、
前記導管の長手方向に隣接する部位の間に配置される混合装置と、を含み、
前記混合装置は、前記導管の第一の部位に沿って流れる全ての流体を前記混合装置内の流体混合機により画定される曲がりくねった流路によって方向転換し、混合した流体を前記導管の第二の部位に戻す、
流体処理装置。 - 前記曲がりくねった流路が、90°以上の屈曲部を1以上含む、請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記曲がりくねった流路が、前記導管の長手方向に隣接する部位の間で前記流体の向きを180°変える、請求項2に記載の流体処理装置。
- 前記曲がりくねった流路が、前記導管の長手方向に隣接する部位の間で連続的に前記流体の向きを180°変える、請求項3に記載の流体処理装置。
- 前記曲がりくねった流路が、前記流れが向けられる1個または複数個のバッフル壁を含む、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記曲がりくねった流路が、前記UV源が発するUV放射線で照射されるように配置されている、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記導管が、前記UV源の表面から10mm以下の距離のすべての前記流体を包含するように配置された前記流体のための流路を画定する、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記導管が、前記UV源の表面から5mm以下の距離のすべての前記流体を包含するように配置された前記流体のための流路を画定する、請求項7に記載の流体処理装置。
- 前記UV源が、前記導管の中心軸に沿って延び、かつ、前記流路によって囲まれている、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記UV源が、前記導管の内側に配置された細長いランプを含む、請求項1〜請求項9のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記導管が、万一破損した場合に前記導管を保全するために配置された材料で被覆されている、請求項10に記載の流体処理装置。
- 複数の前記装置が、前記導管の長さに沿って設けられている、請求項1〜請求項11のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記吸入口と前記排出口が、前記導管の両端で各々の連結管と繋がっている、請求項1〜請求項12のいずれかに記載の流体処理装置。
- 前記UV源が、片方または両方の連結管の中に延びている、請求項13に記載の流体処理装置。
- 前記連結管の少なくとも一つが、さらに前記流体を混合するための手段を含む、請求項14に記載の流体処理装置。
- 直列に接続された複数の流体処理装置を備えた流体殺菌システムであって、
前記直列に接続された複数の流体処理装置のそれぞれは、請求項1〜請求項15のいずれかに記載の流体処理装置であることを特徴とする流体殺菌システム。 - 並列に接続された複数の流体処理装置を備え、
前記並列に接続された複数の流体処理装置のそれぞれは、請求項1〜請求項15のいずれかに記載の流体処理装置である、請求項17に記載の流体殺菌システム。 - 前記曲がりくねった流路は、迷路状のパターンを形成する、
請求項1に記載の流体処理装置。
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