JP6579885B2

JP6579885B2 - 加熱殺菌装置

Info

Publication number: JP6579885B2
Application number: JP2015188004A
Authority: JP
Inventors: 西山　将人; 将人西山; 安藤　則俊; 則俊安藤
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017060612A

Description

本発明は、殺菌槽内に収容した被殺菌物に熱水を噴射することで被殺菌物を加熱して殺菌を行い、加熱殺菌後は加熱に使用した噴射用水を冷却しながら被殺菌物に噴射することで加熱した被殺菌物の冷却を行う加熱殺菌装置に関するものである。より詳しくは、前記噴射用水は熱交換器で冷却用水との間で熱交換を行うことで温度を低下させるようにしたものであって、冷却用水は熱交換器とクーリングタワーの間を繋いだ冷却用水循環経路で循環し、クーリングタワーで熱を放出するようにしている加熱殺菌装置に関するものである。

特開２００９−１７８９３号に記載があるように、殺菌槽内に密封包装した被殺菌物を収容しておき、熱水を被殺菌物に噴射することで被殺菌物を加熱して殺菌を行う加熱殺菌装置が広く普及している。この加熱殺菌装置での運転工程には、被殺菌物に高温の噴射用水を噴射して被殺菌物を加熱し殺菌する加熱工程と、加熱工程後に被殺菌物へ被殺菌物より低温の噴射用水を噴射して被殺菌物を冷却する冷却工程とがある。

加熱工程では、殺菌槽内底部にためておいた噴射用水に蒸気を吹き込むことで噴射用水を加熱し、加熱した噴射用水を被殺菌物に噴射することで被殺菌物を加熱する。加熱殺菌装置では、殺菌槽内の上部や左右側部に噴射ノズルを設置しており、殺菌槽内から取り出した循環用水を噴射ノズルに送り、噴射ノズルから噴射用水を噴射する。殺菌槽底部と噴射ノズルの間を繋ぐ噴射用水循環経路を設け、噴射用水循環経路の途中に噴射用水循環ポンプを設けておいて噴射用水を循環する。

冷却工程でも、噴射用水を循環させて被殺菌物へ循環用水を噴射する。噴射用水循環経路には新規の水を供給することができるようにしており、被殺菌物を加熱するために高温としていた噴射用水に給水を混ぜることで噴射用水温度を低下させる。また、噴射用水循環経路の途中に熱交換器を設置しておき、噴射用水の冷却を熱交換器によっても行う。

殺菌槽内の底部から噴射用水循環経路に取り出した噴射用水は、噴射用水循環ポンプと熱交換器を通って殺菌槽内の噴射ノズルへ達し、噴射ノズルから被殺菌物へ噴射するようにしており、噴射用水は殺菌槽と熱交換器の間で循環させる。熱交換器は、冷却工程時に噴射用水循環経路側に流す噴射用水と、冷却用水循環経路側に流す冷却用水の間で熱交換を行うものであり、加熱工程で高温となった噴射用水を冷却用水によって冷却する。噴射用水と冷却用水で熱交換して噴射用水を冷却している冷却工程の場合、冷却用水は噴射用水から熱を吸収することで温度が高くなる。冷却工程開始時点の殺菌槽内温度は１２０℃程度と高いものであり、熱交換器の噴射用水循環経路側を流れる噴射用水もほぼ同じ温度となるため、熱交換器で熱の吸収を行った冷却用水は１００℃を越えることもある。

冷却用水を使い捨てにしたのでは冷却用水の必要量が多くなるため、冷却用水から熱の放出を行うためのクーリングタワーを設けておき、クーリングタワーと熱交換器の間で冷却用水を循環することで温度の上昇した冷却用水の熱を大気中に放出している。しかし、クーリングタワーの耐熱温度は８０℃程度であり、冷却工程初期であって冷却用水が高くなる場合には、クーリングタワーに戻ってくる冷却水の温度がクーリングタワーの耐熱温度より高くなるおそれがある。

そのため、熱交換器とクーリングタワーの間を結び、熱交換器とクーリングタワーの間で冷却用水を循環させる冷却用水循環経路には、熱交換器設置部分よりも上流側と下流側をつないだバイパス配管を設け、冷却用水をバイパス配管に流すことで冷却用水の温度が高くなりすぎることを防止することも行われている。

バイパス配管を通した冷却用水は、熱交換器を通していない温度の低い冷却用水であるため、熱交換器で冷却用水が高温になっていてもバイパス配管を通した低温の冷却用水で冷却できるので、クーリングタワーへ高温の冷却用水が送られることを防止できる。このことにより、クーリングタワーを保護することができるが、熱交換器では冷却用水の流量が減少するため、熱交換器での冷却用水は高温の噴射用水によってより強く加熱されることになり、温度が上昇し続けて熱交換器内で冷却用水が沸騰することで熱交換器を破損する可能性があるという問題があった。

特開２００９−１７８９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、殺菌槽内の被殺菌物に高温の噴射用水を噴射することで被殺菌物の加熱殺菌を行い、冷却時にはクーリングタワーと熱交換器の間で循環している冷却用水と噴射用水との間で熱交換を行って噴射用水の冷却を行うようにしている加熱殺菌装置において、冷却工程時に熱交換器内で冷却用水が沸騰することを防止できる加熱殺菌装置を提供することにある。

被殺菌物を収容する殺菌槽、途中に熱交換器を持ち殺菌槽との間で噴射用水を循環させる噴射用水循環経路、殺菌槽内の温度又は噴射用水の温度を計測する温度検出装置、熱交換器との間を冷却用水循環経路で接続しており、前記熱交換器で噴射用水を冷却するため送る冷却用水から熱を放出するクーリングタワーを持ち、殺菌槽内の底部に蒸気を供給して噴射用水の加熱を行い、殺菌槽内の被殺菌物を加熱することで殺菌を行い、その後に被殺菌物の冷却を行うようにしている加熱殺菌装置であって、冷却用水循環経路には熱交換器をバイパスするバイパス配管を設け、バイパス配管に冷却用水を流すことでクーリングタワーに入る冷却用水の温度が高くなりすぎることを防止するようにしている加熱殺菌装置において、冷却用水循環経路のバイパス配管分岐箇所から熱交換器までの間に冷却水弁を設け、冷却用水循環経路の冷却水弁から熱交換器までの部分に給気経路を接続し、給気経路の途中に熱交エアー導入弁を設置するとともに、冷却用水循環経路の熱交換器からバイパス配管合流箇所までの間にドレン排出経路を接続し、ドレン排出経路の途中にドレン排出弁を設置しておき、被殺菌物の冷却時において、前記温度検出装置で計測した温度が設定温度以上の場合には、冷却水弁を閉じ、熱交エアー導入弁とドレン排出弁を開くことで、熱交換器から冷却用水を排出する制御を行う。

本発明を実施することで、冷却工程初期の高温時に、クーリングタワーへ送られる冷却用水温度がクーリングタワーの耐熱温度以上となることを防止しつつ、熱交換器内の冷却用水が沸騰して熱交換器を破損させることも防止することができる。

本発明を実施している加熱殺菌装置のフロー図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している加熱殺菌装置のフロー図である。加熱殺菌装置は、円筒形の殺菌槽１内に被殺菌物２を収容しておき、加熱した噴射用水を被殺菌物２に噴射することで被殺菌物２の加熱殺菌を行うものである。被殺菌物２はトレイに並べておき、殺菌槽１内に被殺菌物２を乗せ置いたトレイを複数段重ねた状態で収容する。殺菌槽１の底部には噴射用水循環経路１１の一端を接続し、噴射用水循環経路１１の他端は殺菌槽１内の側部と上部に設置した噴射ノズル１３に接続しておく。噴射用水循環経路１１の途中には噴射用水循環ポンプ４と熱交換器３を設けておき、殺菌槽１底部から取り出した噴射用水を噴射用水循環ポンプ４で加圧して殺菌槽１内の噴射ノズルから被殺菌物２へ噴射するようにしておく。

熱交換器３は、加熱殺菌装置の冷却工程時に噴射用水から熱を奪うものであり、熱交換器３では噴射用水と冷却用水の間で熱交換を行い、冷却用水は温度が上昇することになる。熱交換器の一方の側は殺菌槽１との間で循環する噴射用水が通り、他方の側は噴射用水から熱を奪うための冷却用水が通る。冷却用水側では温度の上昇した冷却用水から熱を放出するクーリングタワー８を設けておき、熱交換器３とクーリングタワー８の間で冷却用水を循環する冷却用水循環経路９を設ける。冷却用水循環経路９の途中には、冷却用水の循環を行うための冷却用水循環ポンプ１０と、熱交換器３の前後をつなぐバイパス配管５を設置し、バイパス配管５の途中には流量調節の可能な冷却用水量制御弁６を設ける。冷却用水量制御弁６を開くと、クーリングタワー８から熱交換器３へ向かっていた冷却用水がバイパス配管５を流れることになり、バイパス配管５を流れてきた冷却用水は熱交換器３へは行かずにクーリングタワー８へ戻ることになる。

冷却用水循環経路９のバイパス配管分岐箇所から熱交換器３までの間に冷却水弁１８を設け、冷却用水循環経路９の冷却水弁１８から熱交換器３までの部分に給気経路１４を接続しておき、給気経路１４の途中に熱交エアー導入弁１５を設置する。また、冷却用水循環経路９の熱交換器３からバイパス配管合流箇所までの間にドレン排出経路１６を接続し、ドレン排出経路１６の途中にドレン排出弁１７を設置しておく。そして、冷却用水循環経路９のドレン排出経路接続部とバイパス配管合流箇所までの間に逆止弁を設置し、冷却用水排出時にクーリングタワー８側の冷却用水が排出されることを防止するようにしておく。

加熱殺菌装置の運転を制御する運転制御装置１２を設け、運転制御装置１２は加熱殺菌装置の各機器と接続しておく。殺菌槽１には、殺菌槽１内の温度を検出する温度検出装置７を設けておき、運転制御装置１２では、温度検出装置７によって検出した殺菌槽１内の温度に基づいて運転を行う。加熱殺菌装置の運転は、被殺菌物２を加熱して殺菌する加熱工程と、加熱工程終了後に被殺菌物２を冷却する冷却工程がある。被殺菌物２の加熱と冷却は、どちらも噴射用水循環ポンプ４を作動することで噴射用水を殺菌槽１内から取り出し、噴射用水循環経路１１を通して噴射ノズル１３から被殺菌物２へ噴射用水を噴射することで行う。

加熱工程では、噴射用水を加熱して被殺菌物へ噴射する。殺菌槽内の底部には噴射用水をためておき、殺菌槽内の底部に蒸気を供給して噴射用水の加熱を行う。殺菌槽内底部で加熱した噴射用水は、噴射用水循環ポンプ４を作動することで噴射用水循環経路１１を通り、噴射ノズル１３へと送られる。高温の噴射用水を噴射ノズル１３から被殺菌物２に向けて噴射することで、被殺菌物２を加熱する。被殺菌物２を所定の殺菌温度まで加熱し、殺菌温度で所定時間維持することで被殺菌物２を殺菌する。

加熱による殺菌が終了すると、被殺菌物２を冷却する冷却工程に移行する。冷却工程でも、経過時間とその時点での殺菌槽内温度及び圧力を設定しておき、設定値になるように冷却速度の調節を行う。運転制御装置１２では、冷却工程でも噴射用水循環ポンプ４を作動して噴射用水の循環を行い、その際に噴射用水循環経路１１に給水を行うことで、噴射用水の温度を下げる。また、冷却時には冷却用水循環ポンプ１０を作動し、熱交換器３とクーリングタワー８の間で冷却用水を循環する。熱交換器３の噴射用水循環経路１１側に噴射用水を送り、冷却用水循環経路９側に冷却用水を送ると、噴射用水と冷却用水の間で熱交換が起こり、噴射用水の熱が冷却用水に移動する。噴射用水循環経路１１への給水や、熱交換器３での熱交換によって噴射用水の温度を被殺菌物２の温度よりも低くして、噴射ノズル１３から被殺菌物２へ噴射用水の噴射を行うと、被殺菌物２の温度は低下していく。

冷却用水は熱交換器３とクーリングタワー８の間で循環しているため、熱交換器３で噴射用水から奪った熱はクーリングタワー８に移動し、クーリングタワー８を通じて大気中への熱放出が行われる。クーリングタワーで温度を低下させた冷却用水は、再び熱交換器３へ向かう。熱交換器３で温度の低下した噴射用水は、殺菌槽１内の被殺菌物２を冷却することで温度が上昇するため、熱交換器３では温度が上昇した噴射用水と温度が低下した冷却用水の間で再び熱交換し続け、熱が噴射用水から冷却用水へ移動するということを繰り返すことで、被殺菌物２を冷却していく。

熱交換器３へ送る冷却用水の量は、バイパス配管５での冷却用水量制御弁６の開度を制御することによって調節する。冷却用水量制御弁６の開度を大きくすると、バイパス配管５を通る冷却用水量が多くなり、その分だけ熱交換器３を通る冷却用水量が少なくなる。逆に、冷却用水量制御弁６の開度を小さくすると、バイパス配管５を通る冷却用水量が少なくなる。

そして、熱交換器３内を流れる噴射用水の温度によって熱交換器３での熱交換量は変化する。冷却工程初期の場合、噴射用水の温度は１２０℃程度の高温であるため、熱交換器３での熱交換量は多くなり、熱交換器３で熱交換を行った冷却用水は１００℃を越える温度となることがある。この場合、熱交換器３での冷却水温度はクーリングタワー８の耐熱温度（８０℃）を越えることになる。しかし、高温となった冷却用水は、バイパス配管５を通った冷却用水と混合することで、温度は低下する。バイパス配管５を通る冷却用水は、加熱されないために温度は低いままであり、温度の上昇した冷却用水と温度の上昇していない冷却用水を混合することで、クーリングタワー８に入る冷却用水の温度は耐熱温度以下とすることができる。

このようにすることで、クーリングタワー８に入る冷却用水温度が高くなりすぎることを防止できるが、熱交換器３での冷却用水の流量を少なくすると、熱交換器３では冷却用水温度がより高くなる。熱交換器３で冷却用水が沸騰して、熱交換器３内の圧力が上昇することになると、熱交換器３を破損することがある。

そのため、運転制御装置１２では、温度検出装置７で検出した槽内温度の値が設定温度以上の高温であった場合、熱交換器３内からの冷却用水の排出を行う。冷却用水の排出は、冷却水弁１８を閉じ、熱交エアー導入弁１５とドレン排出弁１７を開くことで行える。冷却水弁１８を閉じた状態で熱交エアー導入弁１５とドレン排出弁１７を開くと、給気経路１４を通して熱交換器３内に空気が入り、ドレン排出経路１６を通して熱交換器３内の冷却用水が排出される。

運転制御装置１２では、給水による循環用水温度の低下によって、温度検出装置７で検出している槽内温度が設定温度（例えば１００℃）を上回っている間は、熱交換器３内から冷却用水を排出しておき、槽内温度が設定温度を下回ると、熱交エアー導入弁１５とドレン排出弁１７閉じ、冷却水弁１８を開くことで、冷却用水を熱交換器３へ送る。また、槽内温度低下が更に低下した場合には、冷却用水量制御弁６を閉じて全ての冷却用水を熱交換器３へ送るようにする。冷却用水を熱交換器３とクーリングタワー８の間で循環させることで、熱交換器３に冷却用水を供給する。冷却用水を熱交換器３とクーリングタワー８の間で循環させると、熱交換器３での噴射用水の冷却が促進され、被殺菌物２の冷却が進む。処理槽内温度が冷却終了温度まで低下すると、冷却の工程を終了する。その後、殺菌槽１内からの排水と排気を行った後に、殺菌槽１内から被殺菌物２を取り出して全体の工程を終了する。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。例えば前記実施例では槽内温度に基づいて熱交換器３での排水を行うようにしているが、噴射用水循環経路１１に温度検出装置を設けておき、循環用水の温度に基づいて熱交換器３で冷却用水の排水を行うようにしてもよい。

１殺菌槽
２被殺菌物
３熱交換器
４噴射用水循環ポンプ
５バイパス配管
６冷却用水量制御弁
７温度検出装置
８クーリングタワー
９冷却用水循環経路
１０冷却用水循環ポンプ
１１噴射用水循環経路
１２運転制御装置
１３噴射ノズル
１４給気経路
１５熱交エアー導入弁
１６ドレン排出経路
１７ドレン排出弁
１８冷却水弁

Claims

被殺菌物を収容する殺菌槽、途中に熱交換器を持ち殺菌槽との間で噴射用水を循環させる噴射用水循環経路、殺菌槽内の温度又は噴射用水の温度を計測する温度検出装置、熱交換器との間を冷却用水循環経路で接続しており、前記熱交換器で噴射用水を冷却するため送る冷却用水から熱を放出するクーリングタワーを持ち、殺菌槽内の底部に蒸気を供給して噴射用水の加熱を行い、殺菌槽内の被殺菌物を加熱することで殺菌を行い、その後に被殺菌物の冷却を行うようにしている加熱殺菌装置であって、冷却用水循環経路には熱交換器をバイパスするバイパス配管を設け、バイパス配管に冷却用水を流すことでクーリングタワーに入る冷却用水の温度が高くなりすぎることを防止するようにしている加熱殺菌装置において、
冷却用水循環経路のバイパス配管分岐箇所から熱交換器までの間に冷却水弁を設け、冷却用水循環経路の冷却水弁から熱交換器までの部分に給気経路を接続し、給気経路の途中に熱交エアー導入弁を設置するとともに、冷却用水循環経路の熱交換器からバイパス配管合流箇所までの間にドレン排出経路を接続し、ドレン排出経路の途中にドレン排出弁を設置しておき、被殺菌物の冷却時において、前記温度検出装置で計測した温度が設定温度以上の場合には、冷却水弁を閉じ、熱交エアー導入弁とドレン排出弁を開くことで、熱交換器から冷却用水を排出する制御を行うものであることを特徴とする加熱殺菌装置。