JPH0422404A

JPH0422404A - 濾過システム

Info

Publication number: JPH0422404A
Application number: JP2128398A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Mori; 純一郎森; Naoki Inoue; 直樹井上; Yuichiro Sakai; 酒井　雄一郎; Yoshiyuki Kitamura; 北村　良行; Noboru Hibi; 日比　昇; Masamitsu Mizuki; 水木　正光; Atsushi Yoshida; 厚吉田
Original assignee: Nippon Seisen Co Ltd; Kirin Brewery Co Ltd
Current assignee: Nippon Seisen Co Ltd; Kirin Brewery Co Ltd
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-27
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: US5141638A; EP0457611A2; DE69123169T2; EP0457611A3; JPH0763571B2; DE69123169D1; EP0457611B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、流体中に存在する菌等の異物を通常、連続的
に除去する濾過システムであって、さらにインラインで
フィルタ再生を可能にした濾過システムに関する。

〔従来の技術〕

近年、例えば、生ビール製造工程においては、いわゆる
後発酵を終えたビールは濾過して除菌する必要がある。

この場合、珪藻土等の助剤を用いない、いわゆる直接濾
過の濾過媒体として一般に、樹脂性カートリッジフィル
タが用いられることは良く知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、樹脂性カートリッジフィルタは、機械的
強度が低いため、流量／圧力条件が悪いと破損の危険が
あり、フラッシング等の強力な物理洗浄もできない。

材質および構造の特性上、濾材の劣化や薬剤の残留の危
険があり、薬品による化学洗浄は一般に行われていない
。また、一般に濾過抵抗が大きく単位面積当たりの濾過
流量がとれない。高温下の劣化の危険があり、１２０℃
程度以上の蒸気殺菌が望めない。

従って、この樹脂性カートリッジフィルタは、再生する
ことが困難であり、使い捨てで用いるために自動化不能
な交換作業が生じると共に、運転コストが多額になるた
め、これに変わるビール用フィルタの開発が要望されて
いる。この一方で、生ビール製造工程における濾過工程
および濾過媒体の再生工程は、個々の別個のシステムで
行われており、これらが１つのシステム内に組み込まれ
、経済的に稼働しているのは存在していない。そのため
、濾過コストの低減は望めず、しかもスペースの有効利
用も十分ではなかった。このような理由により必要な工
程を予め組み込み一体化させたシステムの早急な開発が
要望されてきている。

このような実情に鑑み、本発明は、■助剤を使用せず、
■濾材の機械強度が大きく、■インライン洗浄再生によ
る繰り返し使用が可能であるフィルタエレメントを備え
、濾過工程および再生工程を１つのシステム内に組み込
み、インライン再生システムを構成することにより濾過
コストを大幅に削減し、しかもコンパクトな濾過システ
ムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、金属繊維を少なくと
も含有する焼結された濾過体を備え、原液の濾過を行う
ためのメインフィルタと、金属繊維を少なくとも含有す
る焼結された濾過体を備え、前記メインフィルタに供給
される洗浄流体を濾過するサブフィルタと、前記メイン
フィルタおよび前記サブフィルタに連結され、これらフ
ィルタの目詰まりを再生させるためにフラッシングさせ
るべく適当量の流体を一旦、貯留させるバッファタンク
とを備え、前記メインフィルタ、前記サブフィルタおよ
び前記バッファタンクとが少なくとも、原液を前記メイ
ンフィルタに通過せしめ、濾液を取り出す稼働、前記バ
ッファタンクに洗浄流体を−Ｕ貯留せしめ、この貯留さ
れた流体のフラッシングにより前記メインフィルタまた
は前記サブフィルタのｌｊ詰まりを再生させる稼働、お
よび前記バッファタンクに洗浄流体を一旦貯留せしめ、
この貯留された流体をバッファタンクと前記メインフィ
ルタとの間で連続循環洗浄させる稼働がそれぞれできる
ように連結して構成した。

または、メインフィルタを少なくとも二以上並列的に設
け、少なくとも一のメインフィルタにより原液の濾過を
行っている間に、他の一のフィルタを洗浄するように配
管系の切替機構を備えるように構成した。

〔作用〕

本発明の濾過システムは上記のごとく、フィルタユニッ
トと、液体洗浄等を行うための洗浄ユニットとを一体化
し、しかもこれらのユニットに備えられるフィルタとし
て金属繊維を含有する焼結体を用いている。そのため、
インライン再生システムが極めて容易かつ確実になり、
システムの経済的稼働が可能になり、濾過コストの大幅
な低減化およびスペースの有効利用が図られる。また、
本発明に用いる金属繊維は、精度が高く、濾過抵抗が小
さく、機械的強度が高いことから、再生が極めて容易に
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の濾過システムを第１図を参照して詳細に
説明する。本実施例では、ビール製造工程間中、ビール
酵母の除菌濾過を例にとって説明する。

本発明の濾過システムは第１図に示されるように二点鎖
線で便宜上包囲された右側エリア内のフィルタユニット
Ｆと左側エリア内の洗浄ユニットＣとに大別される。

フィルタユニットＦは、本実施例の場合、主に後発酵を
終えたビール酵母の除菌濾過の役割りを果たしている。

すなわち、図の下方に示されるように原液流入配管工０
には、バルブＶ１、加圧ポンプＰが設けられ、この加圧
ポンプＰを通過した時点で配管は後述するメインフィル
タ３０−１〜Ｎの個数に対応してＮ個に分岐される。分
岐された配管はメインフィルタ３０−１〜Ｎの一方端の
第１接続口側（下方）に、それぞれ、連結される。

そして、連結する手前側にはバルブＶ２−１〜Ｎが、そ
れぞれ設けられる。さらに、メインフィルタ３０−１〜
Ｎの第１接続口側には、ドレン管３１−１〜Ｎ１バルブ
Ｖ３−１〜Ｎがそれぞれ設けられる。

メインフィルタ３０−１は、例えば、第２図の模式図に
示されるように、円筒状のハウジング３０ａと、その中
に配置された複数のフィルタエレメント３０ｂとを有し
ている。フィルタエレメント３０ｂは、焼結された濾過
体から形成される。

濾過体は、金属繊維を少なくとも含む焼結体により構成
されている。ここで、金属繊維とは直径５０μｍ以下の
太さを持ち、その長平方向に沿って同径で所定長さを備
えるものであって、例えば、金属繊維トウをスライバー
状に切断した長繊維や、該トウに結晶粒調整化処理を施
し、これを酸溶液中で、粒界腐食により切断して得たア
スペクト比（長さ／直径の比率）３〜５０程度、より好
ましくは５〜１０程度の短繊維を言う。

なお、このような繊維の材質としては、例えばステンレ
ス、インコネル、ハステロイなど耐熱、耐食性にすぐれ
たものが好適である。

そして、これら金属繊維は用途によりそれぞれ単独で、
あるいはそれら繊維と同種または異種の金属微粉末、例
えば、アトマイズ粉などと混合し、焼結した濾過体が用
いられる。特に、金属短繊維と、金属アトマイズ粉末と
の混合粉末で焼結したものは高い空孔径を維持しながら
圧力損失を低く押さえることができるという長所を有し
、また濾過面に対して大きな濾過圧が掛かるような用途
に対しては、前記金属長繊維を焼結したものが特に好ま
しい。この場合、該長繊維と前記短繊維とを混合させた
ものにおいても同等の効果が達成できる。

なお、上記含有される金属微粉末としては、ステンレス
鋼粉末で１０〜１００μｍのアトマイズ粉等が用いられ
る。金属繊維と金属微粉末との混合は、４：］〜］＝４
が好ましい。このような金属繊維等を含有する濾過体は
、公知の種々の焼結方法によって製造される。焼結され
た濾過体の空隙率は、３０〜５０％、より好ましくは４
５〜５０％である。

このような濾過体は第２図に示されるように有底の筒状
形状（キャントル形状）に形成され、ハウジング内に通
常複数本のものが略均等に配置される。具体的には、φ
７０　ｍｎ　Ｘ　７５０　ｍｍのキャンドル形状の濾過
体をハウジング内に、例えば、１本または３本または７
木製着する。

このような濾過体を用いることにより、ビール酵母の除
菌濾過が確実に行え、しかも再生使用も容易となる。薬
品を用いた洗浄再生や殺菌も可能になる。なお、濾過体
の形状は上記筒状形状に限定されるものではなく、例え
ば円板状形状（ディスク形状）等でも同等の効果が期待
てきる。

ところで、通常、他のメインフィルタ３ｏ−２〜Ｎの構
成も上記メインフィルタ３０〜１のそれと同様にされる
。

このようなメインフィルタ３０−１の他方端の第２接続
口側（上方）に設けられた配管は、第１配管１５ａと第
２配管１５ｂに分岐され、さらに第１配管１５ａは第３
配管１６ａと第４配管１６ｂとに分岐される。第１配管
１５ａと第２配管１５ｂにはそれぞれ、ハ／ｌ／ブＶ４
−１．Ｖ５１が設けられ、第３配管１６ａと第４配管１
．６　ｂには、それぞれバルブＶ６．Ｖ１５が設けられ
る。

第２配管１５ｂはメイン配管１７に連結され、このメイ
ン配管１７は図示のごとく後述する洗浄ユニットＣ側に
連結される。

第４配管１６ｂは洗浄ユニットＣ側の配管６１に連結さ
れ、バルブＶ１．５．Ｖ９を介してバッファタンク７０
に連結される。

なお、他のメインフィルタ３０−２〜Ｎについてもメイ
ンフィルタ３０〜１と同様に図示のごとく並列配置がと
られる。さらに使用されるメインフィルタの個数は、こ
こでは便宜上Ｎ個としているが特に制限はない。

洗浄ユニットＣは、本実施例の場合、図面の左方にサブ
フィルタとしてのユーティリティフィルタ４０および薬
液フィルタ６０の２つのフィルタを備えており、さらに
図面の右方にバッファタンク７０を備えている。サブフ
ィルタの濾過精度は前記メインフィルタのそれと同等以
上のものが要求される。ユーティリティフィルタ４０お
よび薬液フィルタ６０の基本構成は、前記メインフィル
タ３０−１〜Ｎのそれと同様である。そして、ユーティ
リティフィルタ４０の一方端の第１接続口側（下方）に
は水、湯、蒸気等の洗浄流体を導入する流体導入配管４
１とドレン管４２が設けられ、ユーティリティフィルタ
４０の他方端の第２接続口側（上方）には分岐した第一
配管４５と第二配管４６が設けられ、第一配管４５はさ
らに第三配管４７ａと第四配管４７ｂに分岐され、前記
第二配管４６は、図示のごとく分岐された配管４８を介
してバッファタンク７０の上部に連結され、第三配管４
７ａはバッファタンク７０の下部に連結され、第四配管
４７ｂは前記フィルタユニットの原液流入配管１０に連
結されている。

そして、前記流体導入配管４１とドレン管４２には、そ
れぞれ、バルブＶ１７およびバルブＶ１８が設けられ、
ユーティリティフィルタ４０の上部近辺の第一配管４５
と第二配管４６にはバルブｖ１９．バルブＶ２０がそれ
ぞれ、設けられる。

また、薬液フィルタ６０には、前記ユーティリティフィ
ルタ４０と同様な並列的配管がなされる。

この薬液フィルタ６０には主に薬液等が導入される。

前記バッファタンク７０は、水ないし湯洗浄、フラッシ
ング、薬液洗浄等の際に用いられるタンクであり、この
タンク７０の下部および上部の第三配管４７ａおよび配
管４８にはバルブＶ１２およびバルブＶ７がそれぞれ、
設けられる。さらにタンク７０の下部にはバルブＶ　１
．３を介してドレン管５１が設けられ、タンク７０の上
部にはバルブｖ８を介してエアー導入管５３が設けられ
、タンク７０の胴側部にはバルブｖ９を介して配管６１
が設けられている。この配管６１にはバルブＶ９を挟む
ようにバイパス配管５５がバルブＶＩＯ，Ｖｌｌを介し
て設けられ、このバイパス配管５５の一部には熱交換器
）（Ｅが設置され、適宜、熱交換可能になっている。

なお、配管６１はバルブＶ］５を介して前記フィルタユ
ニットＦの第３配管１６ａ、１６ｂに連通している。

上述してきたような濾過システムの運転方法について説
明する。

（１）フィルタユニットＦを用いた濾過工程（原液をメ
インフィルタに通し、濾液を取り出す工程） ■バルブＶ１４．Ｖ１５．Ｖ１６を閉じ、フィルタユニ
ットＦと洗浄ユニットｃとを遮断する。

■バルブｖ２−１〜Ｎ、バルブｖ４−１〜Ｎを開き、加
圧ポンプＰを運転することにより、原液をシステム内に
取り込み、メインフィルタを通過させ、しかる後、濾液
として系外に出す。

バルブｖ１またはバルブｖ６を適宜、開閉することによ
り適正な０Ｎ−ＯＦＦ運転を行うこともできる。さらに
、必要の応じて流量制御を行えばよい。

（２）洗浄工程−１水または湯洗浄、フラッシング、薬液洗浄によりメイン
フィルタ目詰りを再生する工程である。

１）まず、バルブＶｌ、Ｖ６を閉じ、バルブＶ１４．Ｖ
１５．Ｖ１６を開ける。

２）次いで、以下の手順で水または湯洗浄を行う。

■バルブＶ１７．Ｖ１９．バルブＶ２−１〜Ｎ。

バルブＶ４−１〜Ｎを開け、バルブｖ６またはＶ９およ
びＶｌ３を開けて、排出ラインを形成する。

■水または湯を送り込み、加圧ポンプを回して、洗浄水
を系外に排出しながら洗浄（または、循環すすぎ）を行
う。

■配管の各部をブロー洗浄する。

３）フラッシングを行う。手順は以下の通り（ただし、
２）と３）の順序は必要に応じて適宜交換する）。

■バルブＶ１７．Ｖ１９．Ｖ１２を開いてバッファタン
クに適当量の水を張り、バルブＶ　１．２を閉じた後、
バルブＶ８を開いて適当圧力までエアを導入する（エア
のみを導入することもある）。

■バルブＶ８を閉した後、バルブＶ７．バルブＶ１４と
、バルブＶ３−ｉ（ここではｉは、１〜Ｎのうちから選
定した任意の数）およびバルブＶ５−ｉを開けてメイン
フィルタのフラッシング行う。

■上記■および■を、ｉ−１からｉｍＮまて繰り返す（
適当セット数繰り返し）。

■上記■〜■の後、■によって、水およびエアを張り、
バルブＶ１２を閉じた後、バルブＶ７゜Ｖ２２．Ｖ２４
を開けて薬液フィルタのフラッシングを行う（適当セッ
ト数繰り返し）。

■■によって、水およびエアを張り、バルブＶ１２を閉
じた後、バルブＶ７．Ｖ１８．Ｖ２０を開けてユーティ
リティフィルタのフラッシングを行う（適当セット数繰
り返し）。

４）閉塞時または一定期間毎に、必要に応じて以下の手
順で薬液洗浄を行う。

■バルブＶ２１．Ｖ２３．Ｖ１２を開いてノく・ソファ
タンク内に薬液を張る。

■バルブＶ２１．Ｖ２３．Ｖ１２を閉じた後、バルブＶ
１７　　Ｖｌ、９．Ｖｌ２を開ケチ、適正レベルまで水
または湯を導入して、薬液を希釈する。

■バルブＶ１７．Ｖ１９を閉じ、バルブ■１６゜バルブ
Ｖ２−１〜Ｎ、バルブ■４−１〜Ｎ、バルブＶ１５を開
け、加温（保温）が必要な時は、バルブＶＩＯおよびバ
ルブＶｌｌを、それ以外の時はバルブＶ９を開ける。

■加圧ポンプを回し、バッファタンクをバッファとして
所定時間循環する。

■循環を終了した後、加圧ポンプを停止し、全ブローを
行うか、バルブ１２を閉じバルブ■１７゜Ｖ１９Ｖ１．
３を開けて水または湯で押し出し洗浄を行う。

■上記■〜■を所定濃度の所定薬液の組み合わせて行う
。以下に一例を示す。

＊５％　ＮａＯＨ，８０℃、３０分＊２％　ＨＮｏ、８０℃、３０分（３）洗浄工程−２湯、薬液および蒸気により殺菌を行う工程１）湯殺菌を
行う。手順は上記（２）−４）において、薬液を注入し
ない場合に相当する（例えば、湯のみ、８０℃、３０分
）。

２）薬液殺菌（ＮａＣＩＯ等）を行う。手順は上記（２
）　−４）において、薬液として殺菌剤を用いた場合に
相当する（例えば、２０１）Ｉ）ｍ、ＮａＣ１０１常温
、１晩）。必要に応じて循環または張り置きを行う。

３）蒸気殺菌を行う。

以上、第１図に示される濾過システムの構成に基づく、
運転方法を説明してきた。

ところで、本発明の濾過システムの特にフィルタユニッ
トＦは、第３図に示されるような別の態様のフィルタユ
ニットＦ　に置換することもできる。すなわち、第３図
に示されるように、複数（本実施例の場合Ｎ個）のメイ
ンフィルタ３０−１〜Ｎを配管系に対して並列的に備え
ている。

その中で、メインフィルタ３０−１を代表させて以下説
明する。メインフィルタ３０−１の一方端の第１接続口
側（下方側）には、原液を流入するための加圧ポンプＰ
１を備える原液流入配管９１と、洗浄ユニットに連設し
循環ポンプＰ２を備える洗浄配管９２と、ドレン管９３
とが分岐されて設けられている。そして、原液流入配管
９１には図示のごとくバルブＶ９０．Ｖ８８−１が、洗
浄配管９２には、バルブＶ８２、ＶＢ２−１が、ドレン
管９３にはバルブＶ８７−１がそれぞれ設けられている
。

一方、メインフィルタ３０−１の他方端の第２接続口側
（上方）には、その出口から３つの配管第１番配管９５
．第２番配管９６．第３番配管９７がそれぞれ分岐され
ており、こられの配管のフィルタ近辺にはバルブＶ８３
−１．Ｖ８４−ＩＶ８５−１が設けられている。

前記配管９５は、バルブＶ８０を介して、洗浄ユニット
側の配管４６（第１図）に連結され、配管９６は、バル
ブＶ８１を介して、洗浄ユニット側の配管６１　（第１
図）に連結され、配管９７は、バルブＶ８９を介して、
濾液配管に連結される。

このような配管群は、第３図に示されるように他のメイ
ンフィルタ３０−２〜Ｎについても同様に並列的に配管
される。これにより濾過およびフィルタの洗浄を同時に
行うことができる。その運転手順は以下の通りである。

１、）ｆｉ過を行うメインフィルタ（原則として（Ｎ　
−１，）メインフィルタ同時使用）についてはバルブＶ
　８５−　Ｘ　、　　Ｖ　８８−　Ｘ　ヲＭ　Ｉｆ、ハ
ルフＶ８９．Ｖ９０開の状態で加圧ポンプＰ１を回ず。

２）フィルタ洗浄を１）と同時に行う時は、所定のメイ
ンフィルタ（Ｎｏ、ｉ）につき、バルブＶ８５−ｉおよ
びＶＳ２−ｉを閉じ、バルブＶ８３−ｉ、バルブＶ８４
−ｉ、バルブＶ８６−１を開け、バルブＶ８０、ＶＢ２
、ＶＳ２を適宜開閉して上記（２）、（３）の運転を行
う。

次いで、以下に示すような具体的実験例を示し、本発明
の効果をさらに確認した。

（実験例１）ビール酵母液　過テスト週体を以下のように構成し焼結にて作成した〈濾材構成
〉金属繊維繊維径＝　　８μｍアスペクト比：　５〜１０金属微粉末（アトマイズパウダ）メツシュ　＃２００　アンダー混合比金属繊維：金属微粉末＝２：３焼結後の　週休空隙率　　　　４８％濾材厚み　　　　　２− このような　週休を用いてビール酵母液ストを行った。

結果を下記表１に示す。

過テテスト第１図に示される本発明の濾過システムを用い、ビール
酵母液濾過・繰り返し再生テストを行った。

また、同テストの結果を従来の樹脂性カートリッジフィ
ルターの使用例と比較した。

この結果、本発明の濾過システムの場合、９４０にΩ／
ｒｒｒ（約６７　　ｋρ／Ｍごとにフラッシングを実施
）濾過後にフラッシング及びアルカリ洗浄（２％Ｎａ０
Ｈ）を行ったところ、濾過差圧は、初期１．０ｋｇ／ｃ
−から１．６ｋｇ／ｃ−まで上＋１したものが、１．２
ｋｇ／ｃ４まで回復した。これに対し、比較例では（本
発明のシステムのような再生が不可能な為）洗浄による
回復はほとんど認められなかった。

ところで、本実施例では、上述のごとくビール製造工程
中のビール酵母の除菌濾過を例にとって説明したが、こ
れに限定されることなく、種々の液体の濾過に応用され
得る事はいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の濾過システムは上記のごとく、フィルタユニッ
トと、液体洗浄等を行うための洗浄ユニットとを一体化
し、しかもこれらのユニットに備えられるフィルタとし
て金属繊維を含有する焼結体を用いている。そのため、
インライン再生システムが極めて容易かつ確実になり、
システムの経済的稼働が可能になり、濾過コストの低減
化およびスペースの有効利用が図られる。また、薬液洗
浄および熱殺菌が可能である。

さらに、濾過およびフィルタの洗浄を同時に行うことも
できる。また、本発明に用いる金属繊維は、精度が高く
、濾過抵抗が小さく、機械的強度が高いことから、再生
が極めて容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濾過システムの概略フローを示す図、
第２図は本発明に用いるメインフィルタ縦断面模式図、
第３図は本発明の濾過システムに含まれる別の態様のフ
ィルタユニットの概略フローを示す図である。Ｆ・・・フィルタユニット、Ｃ・・・洗浄ユニット、Ｐ
ｌｌ、加圧ポンプ、１０・・・原液流入配管、１５ａ・
・・第１配管、１５ｂ・・第２配管、１６ａ・・・第３
配管、１、６　ｂ・・第４配管、３０−１〜Ｎ・・・メ
インフィルタ、４０６０・・・サブフィルタ、４１・・
・流体導入配管、４２・・・ドレン管、４５・・・第一
配管、４６・・・第二配管、４７ａ・・・第３配管、４
７ｂ・・・第四配管、７０・・・バッファタンク。

Claims

【特許請求の範囲】１、金属繊維を少なくとも含有する焼結された濾過体を
備え、原液の濾過を行うためのメインフィルタと、金属繊維を少なくとも含有する焼結された濾過体を備え
、前記メインフィルタに供給される洗浄流体を濾過する
サブフィルタと、前記メインフィルタおよび前記サブフィルタに連結され
、これらフィルタの目詰まりを再生させるためにフラッ
シングさせるべく適当量の流体を一旦、貯留させるバッ
ファタンクとを備え、前記メインフィルタ、前記サブフ
ィルタおよび前記バッファタンクとが少なくとも、原液
を前記メインフィルタに通過せしめ、濾液を取り出す稼
働、前記バッファタンクに洗浄流体を一旦貯留せしめ、
この貯留された流体のフラッシングにより前記メインフ
ィルタまたは前記サブフィルタの目詰まりを再生させる
稼働、および前記バッファタンクに洗浄流体を一旦貯留
せしめ、この貯留された流体をバッファタンクと前記メ
インフィルタとの間で連続循環洗浄させる稼働がそれぞ
れできるように連結されていることを特徴とする濾過シ
ステム。２、請求項１記載のメインフィルタを少なくとも二以上
並列的に設け、少なくとも一のメインフィルタにより原
液の濾過を行っている間に、他の一のフィルタを洗浄す
るように配管系の切替機構を備えることを特徴とする請
求項１記載の濾過システム。３、前記メインフィルタおよびサブフィルタに備えられ
る濾過体に含有される金属繊維は、直径が２〜２０μｍ
、アスペクト比が３〜５０であることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の濾過システム。４、前記金属繊維を含有し焼結された濾過体の空隙率は
、３０〜５０％であることを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の濾過システム。