JPH0244591B2 - Sanitariigatadatsukisochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はサニタリー型脱気装置に係り、液体中
の溶存酸素を脱気するための装置に関し、特にサ
ニタリー性の高い構造のサニタリー型脱気装置に
関する。 〔従来技術とその問題点〕 一般にビール、清涼飲料などの飲料の製造に使
用する原料水や製造工程で用いる各種の用水は、
細菌による汚染と酸化による製品の劣化を防止す
るため、無菌のものとし、且つ酸素を充分に除去
したものであることが要求されている。 また、飲料を製造する各種機器、配管類は勿
論、上記のような用水を製造する脱気装置も充分
に洗滌し無菌の状態を維持するために、通称CIP
（cleaning in place）と呼ばれる殺菌洗滌が行な
われる。したがつて、これらの装置は殺菌洗滌に
適したように装置を簡易化し且つ液溜まりなどが
生じない構造すなわサニタリー性の高い構造にす
ることが重要である。 以下に、脱気性能、脱気処理の簡便性及びサニ
タリー性の方向から従来の脱気方法及び装置を検
討する。 先ず、水中の酸素の除去方法として特公昭60−
14633号公報に記載のものが知られている。 この従来の脱気方法は、水中の酸素を除去する
に際し、装置の上部より沸点以上に加熱した被処
理水を噴霧し、一部を気化させると同時に、装置
の下部より二酸化炭素ガス又は二酸化炭素を50％
以上含む窒素ガス等の不活性ガスを吹き込み、両
者を向流接触させるものである。 しかしながら、上記方法においては被処理水を
沸点以上に加熱処理することを必須の要件として
おり、このため100℃以上の高温に加熱する加熱
装置を必要とし、且つ多量に熱エネルギーを必要
とする問題点がある。 一方、通常の飲料においては、加熱処理したま
までは使用することができず、特に炭酸飲料にお
いては高温のままでは炭酸ガスの吹き込みができ
ず、このため冷却工程が必要とされこれに伴い冷
却装置が必要とされる。 また、従来の脱気装置として特公昭60−20052
号公報に記載のものが知られている。上記装置
は、真空処理容器と二酸化炭素吹き込み装置とカ
ーボネータとを備え、真空処理器内である程度脱
気を行ない、その後高圧下で二酸化炭素を吹き込
み、この高圧を維持したままでカーボネータ内で
処理水と二酸化炭素との接触混合を行ない処理水
内に二酸化炭素を過飽和に溶け込ませるものであ
る。 ところで、上記装置においては、真空処理容器
内に処理水冷却用の熱交換器を構成する冷却板が
設置されており、処理水は真空処理容器内で冷却
される。これは、後工程において二酸化炭素の溶
解度を上げることを意図しているためである。し
かしながら、この熱交換器による冷却は、脱気に
は逆効果となり脱気耐能が低下する要因となつて
いる。しかも、上記冷却板は洗滌性を悪化する要
因となりサニタリー性を低下させるという問題点
がある。 また、高圧下で二酸化炭素を吹き込み後、この
高圧を維持したままでカーボネータ内で処理水と
二酸化炭素を接触混合して二酸化炭素の溶解度を
高くしようとしている。このように、高圧下にお
いては二酸化炭素の溶解量は増加するが、同様に
酸素の溶解量も増加する。これは、「液体に吸収
される気体の溶解度は気体の圧力に比例する」と
いうヘンリーの気体溶解法則に基づくものであ
る。即ち、高圧下では溶存酸素の脱気は不充分と
なり、これが脱気性能を低下させるという問題点
がある。一方、通常のカーボネータは、二酸化炭
素の溶解量を増加させるために処理水と接触する
接触面積を大きくするように工夫しており、例え
ばカーボネータ内に充填物を装任したり、多数の
細孔を形成した隔壁を複数段に亘つて設ける等の
複雑な通過流路構造を採用している。この複雑な
流路構造が洗滌性を悪化させ、サニタリー性を低
下させるという問題点がある。 本発明は上述の事情に鑑みて創案されたもの
で、その目的とする処は、飲料の原料水や飲料の
製造工程で使用する各種用水中から溶存酸素を脱
気する脱気能力が高く且つサニタリー性に優れた
サニタリー型脱気装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため本発明は、真空源に
連通された真空タンクと、二酸化炭素源に連通さ
れた二酸化炭素注入装置とを備え、上記真空タン
ク内で被処理水を一次脱気を行ない二酸化炭素注
入装置によつて二次脱気を行なう脱気装置におい
て、上記真空タンクの上流側に被処理水を沸点以
下の所定温度に加熱する加熱器と、上記二酸化炭
素注入装置の下流側に被処理水を噴出拡散させる
フラツシユタンクとを設け、被処理水を加熱後上
記真空タンクで一次脱気を行ない、この一次脱気
後の処理水を加圧下で二酸化炭素を注入してフラ
ツシユタンクに導き、このフラツシユタンク内で
急速に減圧して二次脱気を行なうように構成した
ことを特徴とするものである。 〔作 用〕 本発明は前記手段により、加熱器により沸点以
下の所定温度に加熱した後、真空タンクに導き、
この所定真空度に維持された真空タンク内で一次
脱気を行ない、この一次脱気後の処理水を加圧し
た後、二酸化炭素注入装置により二酸化炭素を注
入し、混合撹拌を行なつた後、ほぼ大気圧下のフ
ラツシユタンクに導き、このフラツシユタンク内
で急速に減圧し、溶けきれない二酸化炭素及び酸
素がフラツシユタンクの二酸化炭素雰囲気中で急
激に気化して酸素が除去され二次脱気が行なわれ
る。 〔実施例〕 以下、本発明に係るサニタリー型脱気装置の実
施例を第１図及び第２図を参照して説明する。 第１図はサニタリー型脱気装置の基本構成図を
示すものであり、同図において符号１は熱交換器
であり、この熱交換器１によつて被処理水は加熱
されている脱気水の熱を60〜70％回収して加熱さ
れる。上記熱交換器１の下流には加熱器２が配設
され、この加熱２において被処理水は蒸気によつ
て加熱される。この被処理水の加熱温度は、温度
検出器３の検出値によつて制御される制御弁V₁
とで構成される温度制御系によつて制御される。 また、加熱器２の下流には、真空タンク４が配
設されており、被処理水は全面に多数の細孔を有
したスプレーボール５から真空タンク４内に噴出
される。真空タンク４内は真空ポンプ６によつて
所定の真空度に維持されこのタンク内で被処理水
は脱気されるようになつている。なお、真空タン
ク４内の液面制御は、タンク側壁に設けられたレ
ベルコントローラ７によつて制御弁V₂を制御す
ることで行なわれる。 また、真空タンク４の出口側には加圧ポンプ８
が配設され、この加圧ポンプ８によつて真空タン
ク４内で一次脱気された一次処理水がプレミツク
スタンク９に送られる。なお、プレミツクスタン
ク９内にもスプレーボール１０が配設されてお
り、このスプレーボール１０によつて一次脱気水
はプレミツクスタンク９内に噴出される。そし
て、プレミツクスタンク９内では、後述のフラツ
シユタンク１８で脱気の際に使用した排気二酸化
炭素ガスをタンク底部の注入口９_INより吹込み、
排気口９_OUTより排気することにより二酸化炭素
ガスの消費量を節約している。なお、V₃，V₄は
それぞれ自動弁である。また、プレミツクスタン
ク９内の液面制御は、タンク側壁に設けられたレ
ベルコントローラ１１によつて制御弁V₅を制御
することで行なわれる。 上記プレミツクスタンク９の出口側には加圧ポ
ンプ１３が配設され、この加圧ポンプ１３によつ
て一次処理水は加圧され、この加圧下で注入口１
４から二酸化炭素ガスが吹込まれる。上記注入口
１４の直下流にはベンチユリー１５及びスタテイ
ツクミキサー１６が配設され、一次処理水と二酸
化炭素ガスが混合撹拌された後、処理水は下流側
のスプレーボール１７から勢いよくフラツシユタ
ンク１８内に噴出される。 上記フラツシユタンク１８は、その詳細図が第
２図に示されるように、上部にスプレーボール１
７及びプレミツクスタンク９への二酸化炭素ガス
戻り配管３５、タンク側壁にレベルコントローラ
１９及びサイトグラス３６が設けられている以外
は洗滌性の悪い充填材は一切入つていない。な
お、真空タンク４も、その詳細図は示さないがフ
ラツシユタンク１８と同様の構造である。また、
フラツシユタンク１８の液面制御は上記レベルコ
ントローラ１９と制御弁V₆によつて行なわれる。 上記フラツシユタンク１８内には、ほぼ大気圧
になつており、加圧ポンプ１８によつて加圧され
た一次処理水はこのフラツシユタンク１８内で急
激に減圧され、溶けきれない酸素と二酸化炭素ガ
スは放出されて二次脱気される。この二次脱気さ
れた二次処理水はフラツシユタンク１８の出口側
に配設された加圧ポンプ２０によつて熱交換器２
１に送水される。この送水管の途中には溶存酸素
メータ（DOメータ）２２が設けられており脱気
水中の溶存酸素値が測定される。そして、熱交換
器２１１内で冷媒と熱交換され冷却され、処理水
出口より次の工程へ送られる。このとき、処理水
の温度は温度検出器２３と制御弁V₇とで構成さ
れる温度制御系によつて制御される。 次に、二酸化炭素注入系及びその他の系統につ
いて説明する。 二酸化炭素ガスは、減圧弁２５、流量計２６及
び自動弁V₈を介して注入口１４より吹き込まれ
る。 また、V₁₀，V₁₁，V₁₂はそれぞれ自動弁であ
り、運転開始時、溶存酸素メータ２２からの信号
にもとずき及び脱気水製造待機時に自動弁V₁₀，
V₁₁が閉り、自動弁V₁₂が開くとにより脱気処理
系がクローズドループを組む際に用いられる。そ
して、その際、二酸化炭素ガスの吹込は注入口１
４からではなく吹込量の小さいフラツシユタンク
１８下部の注入口２８より吹込むことによつて二
酸化炭素を節約することができる。また、フラツ
シユタンク１８への二酸化炭素の注入系（上記注
入口２８）の他に真空タンク４４への二酸化炭素
の注入系３０も設けられており、この注入系３０
は減圧弁３１、自動弁V₁₃等を備えている。そし
て、これら二酸化炭素注入系は、真空タンク４及
びフラツシユタンク１８内の水をブローする際に
開いて二酸化炭素ガスを吹込み、大気がタンク内
に侵入するのを防ぎ、これによりサニタリー性を
高めている。 次に上述のように構成したサニタリー型脱気装
置の作用について説明する。 第１図において、被処理水は被処理水入口より
脱気装置内に導入され、先ず熱交換器１に導かれ
る。ここで、被処理水は脱気水の熱を回収して加
熱される。この熱交換器１によつて加熱器２にお
ける蒸気使用量を節約し、又、熱交換器２１にお
ける冷媒を節約している。 熱交換器１で加熱された被処理水は加熱器２で
所定温度まで加熱される。この加熱器２における
加熱温度は、温度検出器３と制御弁V₁とで蒸気
流量を制御することで調節される。 加熱された被処理水は真空タンク４に導入され
る。この際、タンクの真空度に対する沸点（本装
置では約45℃）より２〜３℃低い温度に被処理水
を維持することによつて真空タンク４内で最も効
率の良い脱気が行なわれる。沸点以上に温度を上
げていくと気化が激しくなり真空ポンプ６の能力
が落ちて却つて逆効果となる。真空タンク４は完
全なサニタリー構造であり、洗滌性の悪い充填材
は一切入つていない。そして、真空タンク４内に
導入される際、被処理水はスプレーボール５によ
つて微細化されて噴出される。これによりタンク
内壁面に衝接した被処理水の一部は衝撃で霧状に
なり脱気され易くなり、またタンク内壁を薄膜状
になつて流れることにより接触面積を稼ぐことが
できる。また、脱気効果を高めるためタンクの気
液接触時間を長く保つように真空タンク４の液面
よりスプレーボール５までの高さを大きくとつて
いる。なお液面制御はレベルコントローラ７によ
つて行なわれる。この真空タンク４における一次
脱気によつて、被処理水中の溶存酸素の90％以上
が取り除かれ、0.7ppm程度の一次処理水が得ら
れる。ただし、加熱器２を設けないで全く加熱し
ないと、溶存酸素の70％程度しか取り除くことが
できない。温度条件に大きく左右され易いので、
被処理水温度を所定値に保つことによつて時間の
経過による被処理水の違いによる影響を防いでい
る。 上記真空タンク４内で一次脱気された一次処理
水は、加圧ポンプ８によつてプレミツクスタンク
９に注ぎ込まれる。プレミツクスタンク９では、
フラツシユタンク１８で脱気の際に使用された排
気二酸化炭素ガスを注入口９_INより吹込み、排気
口９_OUTから排気することにより二酸化炭素ガス
の消費量を節約している。このプレミツクスタン
ク９が無い場合に比べて、25％程度二酸化炭素ガ
スを節約できる。 プレミツクスタンク９を出た一次処理水は、加
圧ポンプ１３により加圧され、この加圧下で注入
口１４から二酸化炭素ガスが吹込まれる。加圧す
ることにより二酸化炭素ガスの溶解度を上げ、サ
ニタリー型スタテイツクミキサー１６で良く撹拌
して二酸化炭素ガス雰囲気を高める。そして、二
酸化炭素ガスが充満したほぼ大気圧のフラツシユ
タンク１８内にスプレーボール１７から一気にフ
ラツシユして減圧すると、溶けきれない二酸化炭
素ガス及び酸素が二酸化炭素ガス雰囲気中で急激
に気化して酸素が除去される。上述の方法は、ヘ
ンリーの気体溶解の法則とドルトンの分圧の法則
を利用したもので、さらに急激な減圧により気化
を促し、ガスの置換に要する時間を短縮したもの
である。 フラツシユタンク１８内で所定の溶存酸素値
（0.1ppm以下）に二次脱気された二次処理水は加
圧ポンプ２０によつて熱交換器１を経由して熱交
換器２１に送水され、この送水途中で溶存酸素値
が溶存酸素メータ２２によつて測定される。そし
て、熱交換器２１で冷却されて処理水出口より次
の工程へ送られる。 なお、上記実施例においては、二酸化炭素が注
入された被処理水をフラツシユタンク内に、その
上部から導入したが、フラツシユタンク底部から
液中に噴出させるようにしてもよい。 次に、本装置を用いて脱気を行なつた実験結果
を示しておく。 〔実験結果〕

【表】

〔発明の効果〕

以上、実施例の説明から明らかなように、本発
明によれば飲料の原料水や飲料の製造工程で使用
する各種用水中から0.1ppm以下の溶存酸素値に
脱気することができる。 また、本発明によれば、真空タンクやフラツシ
ユタンクを含めて装置全体をサニタリー構造とし
たため、洗滌性に優れ衛生面に特に優れている。
そして、従来の装置を単にサニタリー構造とした
だけでは高い脱気性能は得られないため、加熱・
真空・ガス置換という３つの脱気条件を組合わせ
ることによりシンプルな構造で脱気性能が高く且
つランニングコストの面でも有利な装置とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサニタリー型脱気装置の
実施例を示す基本構成図、第２図は同脱気装置の
フラツシユタンクの断面図である。 １…熱交換器、２…加熱器、４…真空タンク、
５，１０，１７…スプレーボール、６…真空ポン
プ、８，１３，２０…加圧ポンプ、９…プレミツ
クスタンク、１４，２８…注入口、１５…ベンチ
ユリー、１６…スタテイツクミキサー、１８…フ
ラツシユタンク、２１…熱交換器、２２…溶存酸
素メータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空源に連通された真空タンクと、二酸化炭
   素源に連通された二酸化炭素注入装置とを備え、
   上記真空タンク内で被処理水を一次脱気を行ない
   二酸化炭素注入装置によつて二次脱気を行なう脱
   気装置において、上記真空タンクの上流側に被処
   理水を沸点以下の所定温度に加熱する加熱器と、
   上記二酸化炭素注入装置の下流側に被処理水を噴
   出拡散させるフラツシユタンクとを設け、被処理
   水を加熱後上記真空タンクで一次脱気を行ない、
   この一次脱気後の処理水を加圧下で二酸化炭素を
   注入してフラツシユタンクに導き、このフラツシ
   ユタンク内で急速に減圧して二次脱気を行なうよ
   うに構成したことを特徴とするサニタリー型脱気
   装置。 ２ 上記真空タンクと二酸化炭素注入装置との間
   に、上記フラツシユタンクから排気された二酸化
   炭素を被処理水中に注入するプレミツクスタンク
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のサニタリー型脱気装置。