JP7362170B2 - 高圧処理袋の破損検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧送可能な物質として知られる物質、特に飲料、化粧品等の流体（ただし、これらに限定されるものではない）に対する、高圧処理の装置および方法の分野に属する。

高圧処理（High-Pressure Processing：ＨＰＰ）は、４，０００ｂａｒを超える圧力を加えることで、処理対象の製品の特性を変質させることなく、微生物量をうまく減少させる技術である。最も普及したＨＰＰ機器の動作は、ボトル等の可撓性包装内にあらかじめ存在する製品を処理することによるものである。古典的な形式の高圧処理は、バッチにて行われる、すなわち、離散的で非連続なプロセスにより行われる。はじめに、可撓性の最終包装内部の製品は、（硬質プラスチック製の）入れ物内に充填され、この入れ物がスチール容器に導入される。次いで、当該スチール容器が水で満たされる。いったん容器が満たされると、当該容器は完全に閉じられ、４，０００～６，０００ｂａｒに達するまで、１または複数の高圧増圧器を通じて、水が高圧にて圧送される。この圧力は、一定時間維持される。当該時間は、一般にレシピ（処方）と称されるものに応じて、数秒から数分まで変化し得る。

高圧を利用して液体を処理する新しい方法は、処理容器の内部に位置する可撓性袋または可撓性膜の内部の液体に圧力を加えることに基づく。袋を充填する工程、および袋を排出する工程は、機械を開けることなく実行される、すなわち、楔またはプラグを動かすことなく実行される。この技術の一例を、出願ＰＣＴ／ＥＳ２０１７／０７０６００に見出すことができる。処理対象の製品は、単一の製品プラグを通して、導入され除去される。このプラグは、１つの製品用入口ダクトと、洗浄剤用のもう１つのダクトと、を有する。当該製品は、金属‐金属シート弁を通って、高圧チャンバまたは高圧容器の内部に配置された可撓性袋または可撓性膜内に入る。容器内に存在する空気は、同様の弁を有するが頂部に位置する通気プラグにより、排気される。いったん袋が充填されると、これらの弁は閉じられ、その他のダクトを通じて、水が高圧にて容器内に圧送され、袋の周りに高圧の水が導入される。最も一般的なレシピは、（処理対象の製品に応じて、）３分間または４分間で６，０００ｂａｒであり、その間に、製品ダクトが洗浄される。

処理の間に、袋または膜が破損してしまう可能性がある。図１を参照すると、大容量ＨＰＰ機器の一連の動作は、以下の工程からなる：
１．プラグ５ａのダクト３３´を通じて、圧送可能な物質で袋６を充填する工程。

２．容器を加圧する工程：ダクト２０を通じて、水を高圧で圧送する。加圧された水は、容器４の内部かつ袋６の外部に残る。

３．容器４内部の圧力を、（レシピ選択時にオペレータが定める）所定の時間、維持する工程。

４．減圧する工程：ダクト２０内に位置する吐出弁を通じてチャンバ内部から外部へと水を放出することにより、圧力を解放する。

５．袋を排出する工程。プラグ５ａ上の同じ充填弁、またはプラグのいずれかにおける作動可能であろう別の弁を通じて、この工程が行われる。

６．以上の工程が、袋を交換するまで一定回数繰り返される。

袋の充填工程中の問題によって、袋の完全性（破損のない状態）に影響が及ぶ可能性がある。導入されるリットル（容積）数が十分に制御されていない場合に、圧送の圧力により袋が破損する（破れる）可能性があるからである。また、破損は、チャンバを減圧する工程の間にも起こり得る。減圧工程の間、（６，０００ｂａｒであり得る）加圧した水は、吐出弁を開くことにより、チャンバ内部から瞬時に放出される。圧力が大気圧と等しくなるためには、圧送工程で導入したのと同量の水が放出されることが必要である。液体には、圧力のより高い領域から圧力のより低い領域へと移動する傾向があるため、水と圧送可能な物質との両方が同じ圧力を有すると仮定すれば、両流体は、弁が開いているときに外に出る傾向がある。その結果、容器外部の方へ移動しようとする際に、圧送可能な物質が、放出経路に沿って袋を引きずり、当該袋を破損させる可能性がある。吸入による損傷を袋が受ける可能性のある別の工程は、袋を排出する工程である。弁の流出経路に向かって袋が引きずられる可能性があるためである。現在の袋の漏れ検知システムは、袋が空になった際に（工程５）、袋の外部に空気または他の任意の気体の圧力を加え、その結果、袋の破損がある場合に、製品流出管路内で圧力が検知されることに基づいている。しかしながら、容器壁に対して及ぼされる圧力により、または袋の折り目により穴がシールされることがあるため、この検知システムの信頼性は十分ではない。加えて、この方法では袋を完全に空にする必要があるので、破損が検知された場合には、製品はすでに容器から排出されているだろうから、排出回路の一部を清浄にする必要があり、結果として、時間的な損失が生じる。最後の容積分は最初の容積分よりも排出速度が遅いため、袋が破損していない場合、袋を完全に空にするために長い時間がかかるという別の欠点がある。そのため、袋に破損がないことを確かめるために製品全体を取り出す必要性により、サイクル時間が長くなる。

本発明の目的は、上述した欠点を解決する、高圧処理装置の袋の破損を検知する装置を提供することである。これを達成するために、本発明は、請求項１に記載の装置を有し、当該装置は、袋の周囲の加圧水と内部の製品との間の電気的パラメータ（好ましくは、抵抗、静電容量または電流強度）を測定する手段を備える。袋の外部は処理容器と接触しており、両者の間には少量の水があるため、袋の内部と外部との間に接続点があれば、加圧水と製品との間で測定される電気的パラメータの値は、破損があるかどうかで変化するだろう。したがって、このパラメータを監視することにより、破損の有無を検知することができる。

本発明の特徴をより十分に理解するのを助け、かつ、本明細書を補足するために、例示的だが限定的でない一式の図面が、説明における不可欠な一部として、本明細書に添付されている。
従来技術に係る１つの機器内の圧送可能な物質に対するＨＰＰの工程を示す。 本発明の概略を示す。 本発明の詳細を示す。 既存の袋に対するコネクタを使用して袋内に電極を導入する、本発明の別の変形例を示す。

図２および図３を参照すると、容器と、当該容器を閉じる２つのプラグ（５ａおよび５ｂ）とを備える高圧処理機械において、本発明は、細長い電極１を備える。当該細長い電極１は、基端部分が、プラグ５ａの内部を部分的に通って延び、さらに先端部分が、処理対象の製品を収容する袋に電極が導入されるよう延びている。図面に示す実施形態では、電極は、充填プラグ５ａを通って延びているが、もう一方のプラグを通じて、容器内に導入することもできるだろう。プラグの内部に延びる基端部分において、電気ケーブル１３は、それを電源に接続する。このとき、前記電極はカソードとして働く。プラグおよびその外部を通って袋の領域へと延びる区間において、電極は、絶縁体２（連続コーティングまたはプラスチック部品のセット）によって、電気的に絶縁されている。このように、電極は、プラグと加圧水１０との両方から絶縁されている。電極は、その中間において、プラグとの機械的接触を確実にするための肥厚部を有していてもよい。電極を所定の位置に保持し、かつ上記機械的接触を確実にするために、キャップ７が電極上に配置されている。キャップ７が電極を押すことで、当該電極の雄型円錐形状は、プラグの雌型円錐形状に対してシールを形成する。処理対象の製品を含む袋６は、当該袋へのコネクタ９を有する。このことは好ましいものの、必ずしも必要ではない。電極は、当該袋へのコネクタ９を通じて、導入される（図３）。あるいは、袋から充填プラグへの同じ既存のコネクタ１４により、袋のコネクタ１４に取り付けられた補助コネクタ９´を用いて、電極を導入してもよい（図４）。好ましくは（必須ではないが）、それらの組み立てを容易にする中央継手１５を用いてもよい。袋の内部にある電極の最終区間は、処理対象の製品と接触するため、絶縁材料を有しない。

電極のコネクタ９が袋のコネクタ１４から離隔した第１の実施形態において、コネクタ９とキャップ７とのアセンブリには、任意選択において、フランジ１２が設けられる。フランジ１２は、処理の全工程中において当該アセンブリのシールを確実にするように、全てをまとめて保持する。これにより、製品の汚染を招来するであろう、加圧水１０と袋内部の処理対象の製品との間の連通が防止される。

図４に示す第２の実施形態において、製品プラグ５ａへの袋６のコネクタ１４は、上述のようにコーティングされていない電極の先端部分を導入するための補助コネクタ９´を有する。当該補助コネクタ９´は、中央継手１５内にあることが好ましいが、必須ではない。

袋６、コネクタ９、９´、１４、および中央継手１５は、電気絶縁材料から作製する必要がある。

ケーブル１３と電極１とを接続する電源は、６Ｖ～６０Ｖの直流、好ましくは約２４Ｖの直流である。任意選択において、電極が十分長く作られている場合には電源には電極のみが接続される。電圧がより小さい場合には、システムの正確さはより小さくなる。だが、電圧がより大きい場合には、電極に電位差が加えられたときに、処理対象の製品内に電解現象が起こり得る。電極の断面積は、１ｍｍ^２よりも大きくすべきだろう。システムは、電極の断面積が大きいほど、より正確になる。

アノードは、加圧水と電気的に接触している、第２の電極１３´である。最も一般的な場合には、高圧機械は金属製であるため、単に加圧水と接触している処理容器の外側部分またはプラグ５ａに電極を接続すれば十分である。

出願ＰＣＴ／ＥＳ２０１７／０７０６００に記載されているタイプの高圧処理機械の場合、機器は、単一の製品充填および排出ダクトと、雄型弁座および雌型弁座が金属製である単一の弁と、を有する。したがって、上記の弁の雄型弁座８内に、袋６に最も近い先端領域内にプラスチック膜３が設けられる。この膜は、電気的接触がないことを確実にするように、絶縁材料で作られたロッドを通じて接続されている。しかしながら、袋の雌型コネクタ１４はプラスチック製である。そのため、当該雌型コネクタは電気絶縁体である。したがって、雄型弁座８が閉じると、その移動によって、膜３が当該雄型弁座８と一体となっているために当該膜３が移動する。そして、膜３は、雄型弁８の袋６から、したがって加圧水１０から、電気的に絶縁されるようになる。膜３と充填／排出弁８との間の圧送可能な物質の体積は、加圧中に減少する。そのため、膜３の両面上の圧力を等しくして圧送可能な物質が袋６の内部から通過するのを可能にし、部品１１または１４、および膜３自体が潰れるのを防ぐことを可能にするシステムを有する必要がある。この機能は、逆止弁５により実行される。当該逆止弁は、膜またはスプリングリターンを有するプラスチックボールであってもよい。逆止弁５は、常に電気絶縁材料で作られている必要がある。当該膜は、逆止弁との組み合わせにおいて、充填弁を通る電流の発生を防止し、電気回路が開いた状態を保つ。電極を絶縁する必要があるのとちょうど同じように、充填弁もまた、膜および逆止弁によって、絶縁する必要がある。

電気的パラメータは、加圧サイクル全体を通してモニタリングされてもよい。最も一般的には、いったん加圧サイクルが完了して、加圧処理を受けた製品が大気圧に至ってから、袋が空になるまでに、当該電気的パラメータはモニタリングされるだろう。この目的のために、電圧が電極１に印加される。容器とプラグとの両方が金属（導電体）でできているので、袋が破損していた場合、袋の内部から、袋の外部へと、そして、加圧水を通って容器／プラグへと、電流が流れ、回路が閉じられるだろう。これにより、強度を測定できる電流が発生する。袋が破損のない状態を維持していれば、電気回路は、絶縁材料から作られているため、開いたままである。そのため、たとえプラグの電極に電圧が印加されても、回路が閉じていないので、電流は同じ経路を通って移動しないだろう。同様に、上記回路の静電容量または抵抗を、電流強度の代わりに測定することができる。

本発明に係る装置は、処理袋が満杯であるときに、当該処理袋の小さな破損を検知することができる。これにより、陽性を検知した場合、タンクおよび処理される製品管路の汚染を回避することが可能になる。この方法は、高速であり、また、従来技術の場合のようにサイクル時間に不利が生じることがない。また、本発明に係る装置は、偽陽性または偽陰性を防止する。最後に、本発明に係る装置は、既存のシステムとの適合性があり、高圧制限に耐え、生産オペレータによる袋を変更する間の取り扱いおよび取り付けが容易である。

本発明を、そのいくつかの好ましい実施形態にしたがって説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の主題を超えることなく、かかる好ましい実施形態内に複数の変形を組み込むことができることを、本明細書および図面に基づいて、当業者ならば理解するだろう。

Claims (8)

1. 袋（６）と、処理容器と、前記処理容器を閉じるための少なくとも１つの充填プラグ（５ａ、５ｂ）と、を有する、高圧処理機械であって、
   前記袋の破損を検知する装置を備え、
   前記装置は、電極（１）の基端部分が、前記少なくとも１つの充填プラグ（５ａ、５ｂ）の内部を部分的に通って延び、かつ、前記電極（１）の先端部分が、処理対象の製品を収容する当該袋（６）内へと延びるように適合された細長い前記電極（１）を備え、
   前記電極（１）は、前記袋（６）内にある、前記製品と接触している部分を除いて、その全長に沿って絶縁体（２）により電気的に絶縁されており、
   前記充填プラグの外へ延びる前記電極（１）の基端部分は、電源、および、回路の電流、抵抗または静電容量を測定する装置に接続されており、
   前記測定する装置は、前記電極と前記処理容器の内部の加圧水との間の前記回路を閉じることによって電気的に接続される、機械。
2. 前記電極（１）は、前記充填プラグ（５ａ）を通って延びている、請求項１に記載の機械。
3. 前記電極（１）は、前記充填プラグに対する前記電極のシールを補助する肥厚部およびキャップ（７）を有する、請求項１または２に記載の機械。
4. 前記電極（１）は、コネクタ（９）を通って前記袋（６）内へと延びている、請求項３に記載の機械。
5. 前記キャップ（７）と前記コネクタ（９）とがフランジ（１２）により接合されている、請求項４に記載の機械。
6. 前記電極（１）は、前記袋（６）の前記充填プラグ（５ａ）との別のコネクタ（１４）を通じて、前記袋（６）内へと延びている、請求項１～３のいずれか一項に記載の機械。
7. 前記電極（１）は、前記別のコネクタ（１４）自体上または中央継手（１５）上に位置する補助コネクタ（９´）によって、前記別のコネクタ（１４）を通じて前記袋（６）内へと延びている、請求項６に記載の機械。
8. 単一の製品充填および排出プラグ（５ａ）と、前記充填および排出のための弁と、を備え、
   前記弁は、その雄型弁座（８）内のプラスチック膜（３）と、絶縁材料で作られた逆止弁（５）と、を備える、請求項６または７に記載の機械。

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