JPH0763571B2

JPH0763571B2 - 濾過システム

Info

Publication number: JPH0763571B2
Application number: JP2128398A
Authority: JP
Inventors: 純一郎森; 直樹井上; 雄一郎酒井; 良行北村; 昇日比; 正光水木; 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: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: EP0457611A3; JPH0422404A; DE69123169D1; US5141638A; DE69123169T2; EP0457611A2; EP0457611B1

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
過コストが大幅に削減し、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一旦貯留せしめ、この貯留さ
れた液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10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〜Ｎ、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、その長手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、4:1〜1:4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45〜50％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（キャンドル形状）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
70mm×750mm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本装着する。

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
できる。

ところで、通常、他のメインフィルタ30−２〜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15
bにはそれぞれ、バルブV4−1,V5−１が設けられ、第３
配管16aと第４配管16b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V15,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41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4
7b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47a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V13を介してドレン管5
1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V10,V11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HE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V15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、瀘液を取り出す工程）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ON−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V1,V6を閉じ、バルブV14,V15,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V13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V12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を閉じた後、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
ラッシングを行う。

上記およびを、ｉ＝１からｉ＝Ｎまで繰り返す
（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を開いてバッ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V17,V19,V12を
開けて、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V16,バルブV2−１〜N,
バルブV4−１〜N,バルブV15を開け、加温（保温）が必
要な時は、バルブV10およびバルブV11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V17,V19,V13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で行
う。以下に一例を示す。

＊５％ NaOH,80℃,30分＊２％ NHO₃,80℃,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（NaClO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、20ppm、NaClO、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F₀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P1
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、V86−１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、これらの配管のフィルタ近辺にはバルブV83−1,V84
−1,V85−１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）濾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V85−X,V88
−Ｘを開け、バルブV89,V90開の状態で加圧ポンプP1を
回す。

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V88−
ｉを閉じ、バルブV83−ｉ、バルブV84−ｉ、バルブV86
−ｉを開け、バルブV80、V81、V82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過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）メッシュ＃200 アンダー混合比金属繊維：金属微粉末＝2:3 焼結後の過体空隙率 48％濾材厚み 2mm このような過体を用いてビール酵母液過テストを行
った。結果を下記表１に示す。

（実験例２）ビール酵母液濾過・繰り返し再生テスト第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、940kl/m²（約
67kl/m²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％NaOH）を行ったところ、濾
過差圧は、初期1.0kg/cm²から1.6kg/cm²まで上昇したも
のが、1.2kg/cm²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……
加圧ポンプ、10……原液流入配管、15a……第１配管、1
5b……第２配管、16a……第３配管、16b……第４配管、
30−１〜Ｎ……メインフィルタ、40,60……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、47b……第四
配管、70……バッファタンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所５２０Ｚ５３０Ａ (72)発明者酒井雄一郎東京都渋谷区神宮前６丁目26番１号麒麟麦酒株式会社内 (72)発明者北村良行東京都渋谷区神宮前６丁目26番１号麒麟麦酒株式会社内 (72)発明者日比昇東京都渋谷区神宮前６丁目26番１号麒麟麦酒株式会社内 (72)発明者水木正光大阪府枚方市池之宮４丁目17番１号日本精線株式会社枚方工場内 (72)発明者吉田厚大阪府枚方市池之宮４丁目17番１号日本精線株式会社枚方工場内 (56)参考文献特開昭56−105720（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−185421（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、この貯留された液体の
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。