JP6712885B2 - 貯留タンク、脱臭システム及び脱臭方法 - Google Patents
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Description
液体殺菌システムは、液体製品の複数の種類の原料をそれぞれ所望の割合で調合する調合装置と、前記調合装置で調合された液体製品を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクから排出された液体製品を殺菌する殺菌装置と、前記殺菌装置で殺菌された液体製品を、個別の容器に所定の入味量ずつ充填する充填装置等を備えている。各装置は液体供給配管を介して流体的に接続されている。
実行される。
しかし、CIPは容器入りの液体製品の製造を中止して行われる。したがって、CIPの長時間化は製造効率の低下を招くため好ましくない。また、強い薬剤によっても着香を完全に除去できない虞があり、強い薬剤の使用は液体殺菌システムの各所に備えられているゴムパッキンの劣化の原因となる虞もある。また、CIPで使用した薬剤の臭いが残る懸念もあった。
発明者らの鋭意研究の結果、前記貯留タンクの側部の一箇所又は複数個所から蒸気を給気して、前記貯留タンクに供給された前記蒸気を、前記貯留タンクの上部及び下部から排気すると、貯留タンクの内壁を効率的に加熱することができ、貯留タンク内の気体を効率的に追い出すことができる知見が得られた。なお、発明者らは、貯留タンクに給気する気体が蒸気ではなく乾燥空気である場合は、貯留タンクをジャケット加温しても、またジャケット加温に換えて熱水を散布しても、脱臭効果が少ないという知見も得ている。
そこで、貯留タンクの側部に給気口を備え、上部に上側排気口を備え、下部に下側排気口を備えた。
液体製品への移香には、貯留タンク等からの直接的に着香(プロセス着香)する場合と
は別に、当該貯留タンクが設置されている建屋内の雰囲気から間接的に着香(雰囲気着香)する場合がある。
排気機構によって、貯留タンクから排気された蒸気を、当該貯留タンクが設置されている雰囲気外に排気するので、脱臭した香気成分による再度の雰囲気着香の虞が回避できる。
これに対して、蒸気は液体では到達しにくい部分、例えば貯留タンクの天面にも素早く容易に到達するため、貯留タンク内を素早く満遍なく脱臭できる。つまり、蒸気による脱臭は、液体に脱臭よりも脱臭効率が良い。
また、脱臭を無臭の蒸気で行うことで、強い薬剤を含んだ洗浄液によって脱臭を図る場合のような薬剤の臭いによる移香の虞をなくすことができる。
図1は、乳製品や清涼飲料水等の容器入り液体製品9を製造する液体殺菌システム1を示している。
貯留タンク3は、調合装置2で調合された液体製品を貯留するタンクである。
バランスタンク4は、貯留タンク3から排液された液体製品を一旦貯留し後段へ円滑に流すためのタンクである。
殺菌装置5は、バランスタンク4から排液された液体製品を超高温加熱処理法等により殺菌する装置であり、温度域の異なる二液体の間で熱交換するプレート式熱交換器や、シェルアンドチューブ式熱交換器等の熱交換器で構成されている。
サージタンク6は、殺菌装置5で殺菌された液体製品を一旦貯留するタンクである。
ヘッドタンク7は、サージタンク6から排液された液体製品を一旦貯留し後段へ円滑に流すためのタンクである。
充填装置8は、ヘッドタンク7から排液された液体製品を水平面内で回転するホイールの周りに配設された複数の充填ノズルから所定の入味量ずつ個別の容器に充填する装置である。容器はPETボトルや瓶が例示できる。
図2に示すように、貯留タンク3は、上部中央に当該貯留タンク3内に液体製品を給液するための給液口10を備え、下部中央に当該貯留タンク3内に貯留された液体製品を排液するための排液口11を備えている。
給液口10には配管P1が接続され、貯留タンク3は配管P1を介して調合装置2と接続されている。なお、配管P1にはバルブV1が備えられている。
排液口11には配管P2接続され、貯留タンク3は配管P2を介してバランスタンク4と接続されている。なお、配管P2にはバルブV2が備えられている。
給排気口12には配管P3が接続され、貯留タンク3は配管P3を介して給排機構14と接続されている。なお、配管P3にはバルブV3が備えられている。
給気口13には配管P4が接続され、貯留タンク3は配管P4を介して給気機構15と接続されている。なお、配管P4にはバルブV4が備えられている。
給気機構15は蒸気源とブロワとを備えた機構であって、貯留タンク3内に蒸気を供給するものである。給気機構15の稼動により、給気口13を介して貯留タンク3内に蒸気が給気される。
これにより貯留タンク3には、調合装置2から液体製品が給液される。そして貯留タンク3からバランスタンク4へと液体製品が排液される。
CIPの終了時には、貯留タンク3内は空になっている。
図3に示すように、貯留タンク3の脱臭時には、前記制御手段はバルブV1、V2及びV3を閉制御し、V4、V5及びV6を開制御する。
前記制御機構は、給気機構15の稼動と並行して、排気機構16a及び16bを稼動し、貯留タンク3に供給された蒸気を、貯留タンク3の上側排気口(給排気口12)及び下側排気口(排液口11)から排気する(排気ステップ)。
例えば、図4に示すように、貯留タンク3の側部の円周方向に対向する二箇所であって、高さ方向の中央位置に給気口13a及び13bを備えてもよい。
給気機構15aは蒸気源とブロワを備えた機構であって、貯留タンク3内に蒸気を供給するものである。給気機構15aの稼動により、給気口13aを介して貯留タンク3内に蒸気が給気される。
給気機構15bは蒸気源とブロワを備えた機構であって、貯留タンク3内に蒸気を供給するものである。給気機構15bの稼動により、給気口13bを介して貯留タンク3内に蒸気が給気される。
また、給気口13aから供給される蒸気の単位時間当たりの流量と、給気口13bから供給される蒸気の単位時間当たりの流量とは同じ流量に設定されていることが好ましい。
図6に示すように、蒸気の給気口と排気口の位置を異ならせたパターン1から6にかかる貯留タンク3に、香気成分を封入し、その後蒸気を給気したときの貯留タンク3の内壁の温度上昇と、香気成分濃度比の減少を確認するシミュレーションを行った。
したがって、各パターンは以下のとおりである。
パターン1は、側部の一箇所から蒸気を給気し、上部の一箇所及び下部の一箇所から蒸気を排気するパターンである。なお、パターン1は、図3に示す貯留タンク3に対応する。
パターン2は、側部の二箇所から蒸気を給気し、上部の一箇所及び下部の一箇所から蒸気を排気するパターンである。なお、パターン2は、図4に示す貯留タンク3に対応する。
パターン3は、側部の二箇所から蒸気を給気し、上部の一箇所及び下部の一箇所から蒸気を排気するパターンである。なお、パターン3は、図5に示す貯留タンク3に対応する。
パターン4は、上部の一箇所から蒸気を給気し、下部の二箇所から蒸気を排気するパターンである。
パターン5は、下部の一箇所から蒸気を給気し、上部の二箇所から蒸気を排気するパターンである。
パターン6は、上部の一箇所及び側部の二箇所から蒸気を給気し、下部の二箇所から蒸気を排気するパターンである。
ANSYS Fluentを用いた。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
貯留タンク3の容量は30tとした。給気口及び排気口の直径は108.3mmとした。
給気する蒸気の圧力は0.0034MPaとした。
給気する蒸気の温度は103.7℃とした。
給気する蒸気の流量1500kg/hとした。なお、給気口が二つの場合は、二つの給気口から給気する蒸気の総流量が1500kg/hである。
香気成分は、リンゴ臭を想定し、2メチル酪酸エチルを用いた。
なお、評価は、所定時間経過後の内壁温度上昇が最も高かったものを1位、最も低かったものを6位とした。また、香気成分濃度減少が最も多かったものを1位、最も少なかったものを6位とした。
パターン1は内壁温度上昇が1位であり、香気成分濃度減少が4位であった。
パターン2は内壁温度上昇が5位であり、香気成分濃度減少が1位であった。
パターン3は内壁温度上昇が2位であり、香気成分濃度減少が2位であった。
パターン4は内壁温度上昇が3位であり、香気成分濃度減少が5位であった。
パターン5は内壁温度上昇が4位であり、香気成分濃度減少が6位であった。
パターン6は内壁温度上昇が6位であり、香気成分濃度減少が3位であった。
のと、香気成分濃度減少が1位及び2位のものを有効であると評価した。
すると、内壁温度上昇の観点からパターン1及び3が有効であると評価された。
また、香気成分濃度減少の観点からパターン2及び3が有効であると評価された。
つまり、貯留タンク3の側部から蒸気を給気し、上下から蒸気を排気することで、効率的な脱臭が達成されることが確認された。
貯留タンク3の容量は600Lとした。給気口及び排気口の直径は47.8mmとした。
給気する蒸気の圧力は0.037kPaとした。
給気する蒸気の温度は103.1℃とした。
給気する蒸気の流量30kg/hとした。なお、給気口が二つの場合は、二つの給気口から給気する蒸気の総流量が30kg/hである。
香気成分は、リンゴ臭を想定し、2メチル酪酸エチルを用いた。
まず、貯留タンク3に着香させるために、給気口及び排気口を閉鎖状態として、50mLの2メチル酪酸エチルを染み込ませた脱脂綿を貯留タンク3の内部に吊るし、1時間放置した。
次に、脱臭前の移香サンプルを得るために、300mLの活性炭濾過水を貯留タンク3の内部に吊るし、30分静置した。
次に、パターン1による脱臭方法を実行した。実行時間は20分に設定した。
次に、脱臭後の移香サンプルを得るために、上記とは別の300mLの活性炭濾過水を貯留タンク3の内部に吊るし、30分静置した。
評価は、複数の試験員による官能試験と、ガスクロマトグラフィーを行った。
パターン1から3についてガスクロマトグラフィーの結果は以下のようになった。
パターン1は86.8%のピーク面積減少率が確認された。
パターン2は85.0%のピーク面積減少率が確認された。
パターン3は48.8%のピーク面積減少率が確認された。
口11の口径や、配管P4、P5及びP6の直径に応じて設定される。
3 :貯留タンク
11 :排液口(下側排気口)
12 :給排気口(上側排気口)
13 :給気口
13a :給気口
13b :給気口
14 :給排機構
15 :給気機構
15a :給気機構
15b :給気機構
16 :排気機構
16a :排気機構
16b :排気機構
Claims (8)
- 容器入りの液体製品を製造する液体殺菌システムに備えられ、前記容器に充填される前記液体製品を貯留しておく貯留タンクであって、
当該貯留タンクの側部の一箇所又は複数個所に、当該貯留タンク内に蒸気を給気するための給気口を備え、
当該貯留タンクの上部に、当該貯留タンクに供給された前記蒸気を排気するための上側排気口を備え、
当該貯留タンクの下部に、当該貯留タンクに供給された前記蒸気を排気するための下側排気口を備えている貯留タンク。 - 前記給気口は、当該貯留タンクの高さ方向の中央位置に備えられている請求項1に記載の貯留タンク。
- 当該貯留タンクの上部に給排気口を備え、
前記給排気口には前記液体製品の貯留時に当該貯留タンク内の気相部の圧力を所定圧に維持するための給排機構が接続されており、
前記給排気口は前記上側排気口としても機能する請求項1又は2に記載の貯留タンク。 - 当該貯留タンクの下部に当該貯留タンク内に貯留された前記液体製品を排液するための排液口を備え、
前記排液口は前記下側排気口としても機能する請求項1から3のいずれか一項に記載の貯留タンク。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の貯留タンクの脱臭システムであって、
前記給気口に蒸気を給気する給気機構と、
前記上側排気口及び前記下側排気口から排気された前記蒸気を、当該貯留タンクが設置されている雰囲気外に排気する排気機構を備えている脱臭システム。 - 容器入りの液体製品を製造する液体殺菌システムに備えられ、前記容器に充填される前記液体製品を貯留しておく貯留タンクの脱臭方法であって、
前記液体製品が排出され空となった前記貯留タンクに対して、前記貯留タンクの側部の一箇所又は複数個所から蒸気を給気する給気ステップと、
前記貯留タンクに供給された前記蒸気を、前記貯留タンクの上部及び下部から排気する排気ステップと、を備え、
前記給気ステップにより給気される前記蒸気の単位時間当たりの流量と、
前記排気ステップにより排気される前記蒸気の単位時間当たりの流量とは等しく設定されるとともに、
前記給気ステップ及び前記排気ステップは並行して実行される脱臭方法。 - 前記給気ステップは、当該貯留タンクの高さ方向の中央位置から前記蒸気を給気する請求項6に記載の脱臭方法。
- 前記液体殺菌システムは、少なくとも、定期メンテナンスの際又は製造される液体製品の種類を切り替える際にCIPを実行するように構成され、
前記CIPの後に実行される請求項6又は7に記載の脱臭方法。
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