定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置
【課題】食品等の粉粒体を、高圧の過熱水蒸気を使用して連続的に殺菌処理する定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置を提供する。
【解決手段】粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン、及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とすることを特徴とする。
【解決手段】粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン、及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等の粉粒体を、高圧の過熱水蒸気を使用して連続的に殺菌処理する定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置に関する。ここで、食品等の粉粒体には、食品原料のみならず、健康食品、医薬品、化粧品原料、飼料、肥料などが含まれる。
定置洗浄（CIP, Cleaning In Place）とは、機器や部品を分解することなく、設備・装置の構成の中に洗浄機能を組み込んで行う洗浄方法である。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体殺菌装置としては、特許文献１〜３にみられるように、３０年ほど前から過熱水蒸気殺菌装置が実用的に開発されてきた。これらは、気流式殺菌装置と呼ばれ、気流管中を流れる過熱水蒸気に粉粒体食品等を投入し、移送中に瞬間殺菌する連続処理装置である。過熱水蒸気は、熱風に比して熱容量が大きく、殺菌効果が大であるばかりでなく、飽和水蒸気と同じように温度の低い物質に接すると凝縮する性質がある。このため、常温の食品等の粉粒体の水分含有量を適切に保ちながら、変質しないようにして高温で殺菌する場合には、過熱水蒸気殺菌装置は極めて好都合な殺菌装置である。しかしながら、各構成機器の洗浄についてはこれまで開発が遅れており、定置洗浄に配慮したものはこれまで皆無であった。このため、原料切り替え時には装置の分解洗浄を行う必要があり、装置の稼働時間が削られて装置の公称能力が発揮できないことが多かった。
【０００３】
このような過熱水蒸気殺菌装置で高圧過熱水蒸気中に原料を供給する場合には、特許文献４、５にみられるような、高圧ロータリーバルブが用いられる。ロータリーバルブは、圧力差のある機器間を接続し、エアーロックを行いながら粉粒体を移送する場合に必要なものである。
特許文献４のロータリーバルブは、ロータのブレードのパッキン収納室に収納されたパッキンと、該パッキン収納室より該ロータの中心部に貫通して設けられた孔に収納され且つ一端を前記パッキンの底部と連結されたパッキンのせり出し作動体と、該ロータの中心部に設けられた、該作動体を介してパッキンのせり出しを調整する手段とよりなるものである。
【０００４】
このタイプのバルブはブレード型ロータリーバルブと呼ばれるものであり、各ポケットをフラットシール材と円周シール材により囲ってポケット内の圧力を周囲と遮断する構造であり、周囲のケーシングに密着するフラットシール材（テフロン（登録商標）パッキン、ＰＥＥＫパッキン、金属製パッキンなど）を磨耗による減耗に応じて、そのシール材を押し出す機構を有するものである。このロータリーバルブは、ポケット内に入った付着性の強い材料や軽量なフワフワした材料が落下しにくく、ポケット容量を大きくできないばかりでなく、洗浄についても何ら配慮がなされておらず、分解洗浄せざるを得ないものであった。
【０００５】
特許文献５のロータリーバルブも、特許文献４のタイプと同様なものであり、ロータリーバルブに過熱水蒸気導入口が設けられて、ポケット内に過熱水蒸気が導入するものであるが、過熱水蒸気導入口はあくまで原料を加熱殺菌するためのものであって、洗浄を行うものではなかった。その他、高圧過熱水蒸気中に原料を供給する方法として、エクストリューダー方式、ダブルダンパー方式などの方式があるが、どの場合も装置内面と回転部の洗浄において、定置洗浄をしようとしても不十分なものとなっていた。
また、過熱水蒸気と殺菌後の粉粒体を分離するサイクロンや低圧ロータリーバルブにおいても、分解洗浄が行われてきた。
【０００６】
これら従来の気流式殺菌装置では、連続的殺菌は可能であるが、各ゾーンの区切りや各機器の間には、高圧ロータリーバルブや、サイクロン下流のロータリーバルブが使用されており、各機器の間で縁切りされているため、連続的な洗浄は困難であり、洗浄時に装置を分解して分解洗浄する必要があった。
特許文献６のような、過熱水蒸気を用いずに、非圧縮性気体及び水蒸気を含むような加熱加圧混合気体中で粉粒体を加熱処理する装置にあっても、高圧ロータリーバルブや、サイクロン下流のロータリーバルブが使用されており、洗浄時に装置を分解して分解洗浄する必要性が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−５０９８４号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５３６５４号公報
【特許文献３】特公平５−５３号公報
【特許文献４】特開昭５２−６２８５８号公報
【特許文献５】特開平１０−２１１１０３号公報
【特許文献６】特開２０００−２４０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、食品等の粉粒体を、高圧の過熱水蒸気を使用して連続的に殺菌処理する定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置を提供するものである。ここで、本発明における洗浄には、装置の殺菌が含まれるものとする。また、食品等の粉粒体の加熱殺菌処理には、食品等の加熱処理一般まで含めるものとする。食品等の変質などを目的とした加熱処理まで含めて加熱殺菌処理とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする粉粒体殺菌装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記高圧ロータリーバルブは、原料入口と原料出口を有する本体と、２つの側壁とから構成された高圧バルブケーシング、該高圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレードで仕切られた複数のポケットを有するロータ、及び、前記高圧バルブケーシングの内周面と前記ロータブレード間のシール機構を具備し、前記複数のポケットは、それぞれ、前記ロータブレード、２つのサイドウォール、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁に接する側のサイドウォールには、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口が設けられており、前記複数のポケットの全てにおいて、前記原料出口に前記ポケットの１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口と、前記ポケットの１つに設けられた前記開口とが連通するように構成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記固気分離ゾーンには、少なくとも２台のサイクロンが設けられており、該サイクロンの排出口には、それぞれ前記低圧ロータリーバルブが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、低圧ロータリーバルブが、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
洗浄時に水や飽和水蒸気を連続的に供給することで、殺菌ゾーン、固気分離ゾーン、冷却ゾーン、製品回収ゾーンの一部又は全てを連続的に定置洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の殺菌装置を示す概略説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に使用される高圧ロータリーバルブの正面図である。
【図３】（ａ）は、図２の高圧ロータリーバルブの側面図であり、（ｂ）は、図２の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に使用されるノズルの正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に使用される低圧ロータリーバルブの断面図である。
【図６】図５の低圧ロータリーバルブの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態の殺菌装置を示す概略説明図である。原料としての粉粒体は、ホッパーから供給装置を経て、原料投入用のシュートを有する投入装置１から、高圧ロータリーバルブ１００（詳細は後述する）のポケットに投入され、第１ライン１１を経て、電気ヒータにより加熱する加熱管２に移送される。なお、この加熱は電気ヒータに限るものではなく、二重管で高温流体により加熱しても良い。
過熱水蒸気導入ライン２０は、例えば、ボイラで発生した飽和水蒸気を、スーパーヒータ（図示せず）で一定の圧力の下で過熱して、過熱水蒸気を供給するラインである。過熱水蒸気導入ライン２０は、高圧ロータリーバルブ１００の原料出口付近において、ライン２１で連通し、さらに、第１ライン１１とライン２２で連通している。第１ライン１１は気流管を構成し、加熱管２を通過して第２ライン１２に接続する。この間に、気流管中を流れる過熱水蒸気に粉粒体が投入されて移送中に殺菌がなされることになる。
【００１９】
過熱水蒸気導入ライン２０の過熱水蒸気の状態の一例としては、スーパーヒータの出口で、圧力は０．１〜１．０ＭＰａ程度で、好ましくは、０．２〜０．３ＭＰａである。温度は、１５０〜３００℃程度で、好ましくは１７０〜２２０℃である。
殺菌ゾーンの入口は、粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブ１００が設けられており、第２ライン１２の終端に、殺菌ゾーンの圧力を高圧に保つための圧力制御手段としてのノズル３０（詳細は後述する）が設けられている。そして、ノズル３０の手前までが殺菌ゾーンである。
【００２０】
ノズル３０を通過した原料（粉粒体）は、減圧されて気流中に浮遊しながら第３ライン１３に移送され、固気分離ゾーンに入る。固気分離ゾーンでは、殺菌済みの原料を製品として回収するため、過熱水蒸気から分離する。第３ライン１３は第１サイクロン４に連結し、出口には低圧ロータリーバルブ２００（詳細は後述する）が設けられている。低圧ロータリーバルブ２００の送出口にはエジェクタ５が設けられていて、過熱水蒸気の凝縮を防止するため、ブロアから熱風がライン５０により送り込まれている。ライン５０にはフィルターがもうけられて、汚染防止が配慮されていなければならない。第１サイクロン４は、主に原料を過熱水蒸気から分離する機能を有している。
【００２１】
次に、第４ライン１４を通過した原料は、第２サイクロン６、及びエジェクタ７を通過して、第５ライン１５の冷却ゾーンを通過し、製品回収ゾーンに移送される。第２サイクロン６は分離のみならず乾燥といった機能を有している。また、冷却ゾーンである第５ライン１５は、二重管により冷却水で冷却する。なお、冷却は、二重管による場合以外の任意の方法で行うことも可能であり、二重管を省略しても良い。
第５ライン１５出口で製品回収ゾーンに移送された後、サイクロン８、バルブ９を経て、製品として回収される。
【００２２】
ライン２１は、定置洗浄用蒸気が投入される（後述するように、殺菌移送用の過熱水蒸気の投入もなされる）。ライン６０は、投入装置１のシュートに投入される洗浄ラインである。
以上の殺菌ラインは、実施形態としての一例であって、対象とする原料に応じて、様々な変形がなされる。加熱管２を省略したり、固気分離ゾーンにおけるサイクロンの段数は、１段のみならず２段以上の複数段であっても良い。洗浄用に流す流体としては、洗浄部位、ゾーンの対象に応じて、過熱水蒸気、高圧水蒸気、高圧空気、高温熱水、市水、それらの混合気、混合相を適宜用いればよい。付着性の原料の場合、蒸気と、酸又はアルカリの薬剤を水に添加して洗浄するとよい。
【００２３】
次に、粉粒体殺菌装置において、定置洗浄を実現するための高圧ロータリーバルブ１００、ノズル３０、低圧ロータリーバルブについて、詳しく説明する。これらは、いずれも単体としても発明を構成するものである。
【００２４】
（高圧ロータリーバルブ）
図２は、本発明の一実施形態に使用される高圧ロータリーバルブの正面図である。図３（ａ）は、図２の高圧ロータリーバルブの側面図であり、（ｂ）は、図２の断面図である。図２のロータ１０６の線Ａ−Ａの左側断面図は、図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂに関する断面図である。
【００２５】
高圧のロータリーバルブ１００について、以下に説明する。
高圧ロータリーバルブ１００は、原料入口１０２と原料出口１０３を有する本体と、２つの側壁１０４とから構成された高圧バルブケーシング１０１、該高圧バルブケーシング１０１内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレード１０７で仕切られた複数のポケット１３０を有するロータ１０６、及び、前記高圧バルブケーシング１０１の内周面と前記ロータブレード間のシール機構１４０、１２１、１０８を具備し、前記複数のポケット１３０は、それぞれ、前記ロータブレード１０７、２つのサイドウォール１１３（サイドウォール１１３にはサイドシール板１１４、１１０が取り付けられている）、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁１０４に接する側のサイドウォール１１３（含むサイドシール板１１０）には、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口１１２が設けられており、前記複数のポケット１３０の全てにおいて、前記原料出口１０３に前記ポケット１３０の１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口１０５と、前記ポケット１３０の１つに設けられた前記開口１１２とが連通するように構成されたものである。さらに、上記高圧ロータリーバルブ１００において、前記一方の側壁１０４がロータ１０６の軸方向に移動調整可能となっていても良い。
【００２６】
原料としての粉粒体は、投入装置１から原料入口１０２に投入されて、ロータ１０６のポケット１３０に収納される。ポケット１３０は、ロータシャフト１５０を中心に回転して、原料は原料出口１０３において下方に排出され、第１ライン１１に移送される。
高圧バルブケーシング１０１には、上方に原料入口１０２、下方に原料出口１０３、側方に残圧抜き口１６０（図３参照）が設けられている。ロータブレード１０７によりポケット１３０は仕切られており、一方の側壁１０４に接する側のサイドウォール１１３、サイドシール板１１０には、それぞれ、ポケット底面に接した位置に開口１１２が設けられている。
【００２７】
図２の原料出口１０３付近のロータ下部を示す図は、図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂの断面が表示されているので、ややわかりにくい図となっているが、１つのポケット１３０が原料出口１０３に来ると、側壁１０４に設けられた高圧蒸気口１０５と、サイドウォール１１３、サイドシール板１１０を貫通する開口１１２とが、側壁１０４に設けられた連通路１１１を介して連通するようになっている。開口１１２はポケット底面に接した位置に設けられているので、ポケット内面をくまなく洗浄することができる。開口１１２の反対側のサイドウォール１１３は傾斜しており、原料出口に向けて高圧蒸気が噴射されるようになっている。ロータが回転するにつれ、各ポケット１３０が洗浄されてゆく。この際に、上方の原料入口１０２から水を流せば洗浄上さらに良い。
【００２８】
側壁１０４に設けられた高圧蒸気口１０５は、洗浄のためばかりでなく、ポケット内に入った付着性の材料や軽量なふわふわした材料の場合などには、高圧蒸気を、通常運転中に開口１１２からポケット底面に向けて噴射すると、原料が良く排出されて原料移送上有利である。従来のポケットは底が極めて浅く、これに対して、本発明に使用される高圧ロータリーバルブでは、開口１１２から高圧蒸気を噴射することから、ポケットの深さを深くしても原料排出上の問題が発生しなくなっている。これにより、ポケットの容積効率を上昇させ、移送効率を高くすることができる。したがって、ロータを低速回転とすることが可能となり、シール材の摩耗を低減でき、シール材の交換周期をのばすことができる。
【００２９】
高圧ロータリーバルブにおける、高圧バルブケーシング１０１の内周面とロータブレード１０７間のシール機構について説明する。これは、基本的には特許文献４と同じものであるが、片持ち支持にした点とサイドシール板が磨耗しても調整できるようにした点で大きく異なっている。ロータ１０６の軸心部は中空になっており、そこに円錐面を有し端部にねじ１４１が切られ、図２上の右端面には正方形の穴が形成されたテーパ体１４０が挿入されている。図２の右側の側壁１０４の中心は孔が存在して、そこから正方形の端面を有する調整シャフトで、テーパ体１４０をロータ軸方向に移動可能とすることができる。調整が終了すればメクラキャップで常時は閉じられている。
【００３０】
ロータシャフト１５０は、図２での右端部にフランジ部１４２が設けられており、ロータ１０６と一体に回転することができるようになっている。左側の側壁１０４にはロータシャフト１５０との間をシールするように、グランドパッキン１１６、パッキン押さえ１１７が設けられている。
【００３１】
図２上で左方向に、テーパ体１４０がねじ１４１で移動すれば、ロータブレード１０７に貫通して設けられたピン１２１が、パッキン１０８を高圧バルブケーシング１０１の内周面にせり出して押圧してシールを行うようになっている。
ロータ１０６は、図２に示されるように、軸受け１１８、１１９により片持ち支持されている。ロータシャフト１５０の左側端部１４３は伝動装置に連結できるようになっている。チェーン伝動の場合にはスプロケット、歯車伝動の場合にはギアーがキー結合している。このようにロータ１０６を片持ちで支持しているので、右側の側壁には、高圧蒸気口１０５や、調整シャフトでテーパ体１４０をロータ軸方向に移動可能するための孔を設けることができる。
【００３２】
さらに、サイドシール板１１４、１１０が磨耗した場合には、右側の側壁１０４をねじ１２０で締め付け調整することで、磨耗に対応してシールを適切に保つことができる。サイドシール板１１４、１１０は円盤状にしても良い。すなわち、高圧ロータリーバルブ１００において、ロータ１０６に取り付けられたサイドシール板が磨耗により厚みが減少したときに、高圧バルブケーシング１０１の一方のサイドの側壁をロータ軸方向に閉めることできるようにすると良い。このように、ロータ１０６に取り付けられたサイドシール板と側壁の間隙を限りなくゼロとすることにより、高圧蒸気のリークを防止し、シール性能を上げることができる。
サイドシール板は、グラス入りテフロン（登録商標）、ＰＥＥＫ、セラミック、金属などを用いることができる。なお、側壁１０４に設けた連通路１１１の代わりに、サイドシール板１１０にＬ字形状の連通路１１１を設けて、高圧蒸気口１０５と開口１１２とを連通させても良い。
【００３３】
（可変ノズル）
図４は、本発明の一実施形態に使用されるノズルの正面図である。このノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする。
図４に示すように、円筒管３６内に絞りの最小流路径が、第１ノズル３３より、第２ノズル３４の方が大きく、第３ノズル３５ではさらに大きく、洗浄用の開放流路となっている。第１〜３ノズルは、図４に示されるようにそれぞれ相互間をＯリングで円筒管３６内においてシールされている。
第１〜３ノズルが一体に形成された設けられた移動体は、ハンドル３８により作動用軸３７（ねじ）を回転させて、閉鎖上蓋３９に設けられたねじ孔と協働してノズル入口３１とノズル出口３２に、第１〜３ノズルのいずれかが位置決めされるようになっている。移動体と作動用軸３７は回転自在に取り付けられている。移動体の移動は手動に限らず流体圧や電動モータを使用しても良い。
洗浄時には、開放流路をもつ第３ノズル３５が選定される。これにより、定置洗浄時には、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンまでが連結されて、一気に洗浄用の蒸気、温水、それら混合相を容易に通過させることができるのである。
【００３４】
（低圧ロータリーバルブ）
図５は、本発明の一実施形態に使用される低圧ロータリーバルブの断面図である。図６は、低圧ロータリーバルブの側面図である。なお、図５は、図６の線Ｃ−Ｃに関する断面図である。
低圧ロータリーバルブ２００は、送入口２０２と送出口２０３を有する本体、側壁２０５、及び、スライドカバー２０６とから構成された低圧バルブケーシング２０１、並びに、該低圧バルブケーシング２０１内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータ２１０を具備し、前記スライドカバー２０６は、前記低圧バルブケーシング２０１の内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバー２０６が前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０が形成される構造を有するものである。これにより、送入口２０２に連通するポケット、図５に示したバイパス流路２４０、及び、送出口２０３に連通するポケットが、連続した流路を形成する（図５において、紙面を平面としてみて、その平面に対して上下方向の各ポケットの左側サイドが、バイパス流路２４０に連通する）。
この低圧ロータリーバルブ２００において、低圧バルブケーシング２０１の内周面とスライドカバー２０６との間にはシールが設けられている。
【００３５】
低圧ロータリーバルブ２００の送入口２０２は、サイクロン４、６の出口に連結しており、送出口２０３は第４ライン１４、又は、第５ライン１５に連結している。低圧バルブケーシング２０１は、送入口２０２と送出口２０３を有する本体、側壁２０５、及び、スライドカバー２０６とから構成されている。ロータ２１０は、低圧バルブケーシング２０１に収納されて回転自在に軸支されて、電動モータに駆動される減速機の駆動軸２３１により駆動される。低圧バルブケーシング２０１にモータを直結して、モータ直結型とすると小型化が図れる。ロータ２１０には、複数のロータブレード２１１が装着されている。各ポケットには、サイドウォールは設けられていない。
【００３６】
ロータ２１０の図５上の左端部にはブッシュ２１２が嵌め込まれており、スライドカバー２０６にねじ込まれた軸２０７を支持している。スライドカバー２０６は、低圧ロータリーバルブを特徴付ける構成であり、低圧バルブケーシング２０１の内周面を、ロータ２１０の軸方向にスライド可能であって、スライドカバー２０６がロータ２１０から軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０が形成される。低圧バルブケーシング２０１の内周面とスライドカバー２０６との間にはＯリングなどでシールされていなければならない。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、スライドカバー２０６がロータ２１０から軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０を形成したが、これに限るものではない。バイパス流路のその他の実施形態としては、一部のロータブレードが、ロータに対して周方向に回転して、ロータに固定された残りのロータブレードとの間に位相差を生じさせて、周方向にジグザクのバイパス通路を形成させても良い。その他様々な実施形態が考えられる。
【００３８】
低圧バルブケーシング２０１の図５上の左端部には、ハンドル固定ステー２２０が固定されている。ハンドル２１４を回転させると、スライドカバー２０６を移動させることができる。２１７は無給油ワッシャ、２１５は、スライドカバー２０６を位置決め固定するための締め付け体である。ガイド２１１は、ガイド板２１９を固定したスライドカバー２０６が、回転せずにスライドできるようにするガイドである。スライドカバー２０６はねじの代わりに流体圧シリンダで移動させても良い。
【００３９】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、原料と高圧の過熱水蒸気を殺菌ゾーンに連続的に供給し、ここで加熱殺菌処理し、殺菌処理後の製品を固気分離ゾーンにて過熱水蒸気から分離し、冷却したのち、製品を回収する。そして、殺菌ゾーン、固気分離ゾーン、冷却ゾーン、製品回収ゾーンにおいて、すべてのゾーン又は一部のゾーンで定置洗浄（CIP: Cleaning in Place）を行うことができる。すなわち、洗浄時に殺菌ゾーンに水と飽和水蒸気などを連続的に供給することで、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンを洗浄することができる。
付着性の原料の場合には、蒸気と、酸又はアルカリの薬剤を水に添加して洗浄するとよく、これらを循環させるためのラインを全体又は一部に設けてもよい。
【００４０】
サイクロンの洗浄においても、本発明の一実施形態の洗浄方法は有効である。サイクロンの排出部に接続した低圧のロータリーバルブを停止すると、上流には水蒸気と温水の混合体が溜まり、サイクロンを洗浄することができる。スライドカバーを移動して、バイパス流路を開放させてドレインに排出した後、再度蒸気や市水などで一気に洗浄することができる。本発明の一実施形態の洗浄方法は、これ以外様々なやり方が考えられる。
【００４１】
本発明の一実施形態の洗浄、装置殺菌の手順の一例としては、次のような手順で行うと良い。
（１）スーパーヒータをＯＦＦにして、飽和水蒸気とする。
（２）ライン５０のブロワーをＯＦＦにする。
（３）ライン６０の洗浄水を投入する。
（４）絞りバルブ３０を図４の３５にする。
（５）低圧ロータリーバルブ２００のバイパス流路を開ける。
（６）適当な洗浄時間が経過後、サイクロン４の低圧ロータリーバルブ２００の回転を止めバイパス流路を閉じ、サイクロン付随の配管（固気分離時に気体が排気される配管等）を洗浄する。
（７）サイクロン４の低圧ロータリーバルブのバイパス流路を再度開ける。
（８）次いでサイクロン６以降についても同様の操作を行う。
（９）すべての低圧ロータリーバルブのバイパス流路が開いている状態で、ロータを回転させ、洗浄水を止めた上で飽和水蒸気により装置の殺菌を行う。
（１０）適当な殺菌時間が経過後、飽和水蒸気を止め、ライン５０のブロアを稼働させ、装置の乾燥を行う。
装置部品の耐熱・耐圧性に問題がない場合には、装置殺菌時に過熱水蒸気を用いることができる。
【００４２】
本発明の一実施形態の粉粒体殺菌装置には、以下のような高圧ロータリーバルブ、ノズル、低圧ロータリーバルブが使用されている。これらは、次のような作用効果を有するものである。高圧の殺菌ゾーンに原料を供給するための、ＣＩＰ洗浄に対応した高圧ロータリーバルブについては、ロータは片持ち式、側面シールはスラスト式、ポケット内にガス（蒸気）可能な構造を有する。ＣＩＰ洗浄に対応した可変ノズルについては、殺菌運転時には背圧を保つために作用する絞り流路、洗浄時には開放流路と切り替え可能である。ＣＩＰ洗浄に対応した低圧ロータリーバルブについては、各ゾーンの区切りなどに使用される低圧ロータリーバルブは、片側の蓋（スライドカバー）がスライド可能な形式で、洗浄時には、バイパス流路が形成される構造を有する。可変ノズルや低圧ロータリーバルブのスライドカバーの駆動を電動モータや流体圧シリンダーで行い、バルブ類を自動弁とすることで、シーケンス制御による全自動殺菌・全自動洗浄が可能である。
これにより、少なくとも固気分離ゾーンはもとより、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンまで圧力を加えて、洗浄することが可能となる。
【００４３】
以上説明した高圧ロータリーバルブ１００、ノズル３０、低圧ロータリーバルブ２００については、いずれも単体としても発明を構成するものである。また、これらの構成要素はいずれも定置洗浄においては、優れた作用効果を示すものであり、過熱水蒸気による粉粒体殺菌装置や、加熱高温単体又は混合ガス、薬剤などによる殺菌装置に限らず、一般的装置・装備、プラントなどにおいて、定置洗浄が必要な場合に単体としても使用することができるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 投入装置
２ 加熱管
４、６ 第１、２サイクロン
５、７ エジェクタ
８ サイクロン
９ ロータリーバルブ
１１〜１５ 第１〜５ライン
３０ ノズル
２０ 過熱水蒸気導入ライン
１００ 高圧ロータリーバルブ
２００ 低圧ロータリーバルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等の粉粒体を、高圧の過熱水蒸気を使用して連続的に殺菌処理する定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置に関する。ここで、食品等の粉粒体には、食品原料のみならず、健康食品、医薬品、化粧品原料、飼料、肥料などが含まれる。
定置洗浄（CIP, Cleaning In Place）とは、機器や部品を分解することなく、設備・装置の構成の中に洗浄機能を組み込んで行う洗浄方法である。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体殺菌装置としては、特許文献１〜３にみられるように、３０年ほど前から過熱水蒸気殺菌装置が実用的に開発されてきた。これらは、気流式殺菌装置と呼ばれ、気流管中を流れる過熱水蒸気に粉粒体食品等を投入し、移送中に瞬間殺菌する連続処理装置である。過熱水蒸気は、熱風に比して熱容量が大きく、殺菌効果が大であるばかりでなく、飽和水蒸気と同じように温度の低い物質に接すると凝縮する性質がある。このため、常温の食品等の粉粒体の水分含有量を適切に保ちながら、変質しないようにして高温で殺菌する場合には、過熱水蒸気殺菌装置は極めて好都合な殺菌装置である。しかしながら、各構成機器の洗浄についてはこれまで開発が遅れており、定置洗浄に配慮したものはこれまで皆無であった。このため、原料切り替え時には装置の分解洗浄を行う必要があり、装置の稼働時間が削られて装置の公称能力が発揮できないことが多かった。
【０００３】
このような過熱水蒸気殺菌装置で高圧過熱水蒸気中に原料を供給する場合には、特許文献４、５にみられるような、高圧ロータリーバルブが用いられる。ロータリーバルブは、圧力差のある機器間を接続し、エアーロックを行いながら粉粒体を移送する場合に必要なものである。
特許文献４のロータリーバルブは、ロータのブレードのパッキン収納室に収納されたパッキンと、該パッキン収納室より該ロータの中心部に貫通して設けられた孔に収納され且つ一端を前記パッキンの底部と連結されたパッキンのせり出し作動体と、該ロータの中心部に設けられた、該作動体を介してパッキンのせり出しを調整する手段とよりなるものである。
【０００４】
このタイプのバルブはブレード型ロータリーバルブと呼ばれるものであり、各ポケットをフラットシール材と円周シール材により囲ってポケット内の圧力を周囲と遮断する構造であり、周囲のケーシングに密着するフラットシール材（テフロン（登録商標）パッキン、ＰＥＥＫパッキン、金属製パッキンなど）を磨耗による減耗に応じて、そのシール材を押し出す機構を有するものである。このロータリーバルブは、ポケット内に入った付着性の強い材料や軽量なフワフワした材料が落下しにくく、ポケット容量を大きくできないばかりでなく、洗浄についても何ら配慮がなされておらず、分解洗浄せざるを得ないものであった。
【０００５】
特許文献５のロータリーバルブも、特許文献４のタイプと同様なものであり、ロータリーバルブに過熱水蒸気導入口が設けられて、ポケット内に過熱水蒸気が導入するものであるが、過熱水蒸気導入口はあくまで原料を加熱殺菌するためのものであって、洗浄を行うものではなかった。その他、高圧過熱水蒸気中に原料を供給する方法として、エクストリューダー方式、ダブルダンパー方式などの方式があるが、どの場合も装置内面と回転部の洗浄において、定置洗浄をしようとしても不十分なものとなっていた。
また、過熱水蒸気と殺菌後の粉粒体を分離するサイクロンや低圧ロータリーバルブにおいても、分解洗浄が行われてきた。
【０００６】
これら従来の気流式殺菌装置では、連続的殺菌は可能であるが、各ゾーンの区切りや各機器の間には、高圧ロータリーバルブや、サイクロン下流のロータリーバルブが使用されており、各機器の間で縁切りされているため、連続的な洗浄は困難であり、洗浄時に装置を分解して分解洗浄する必要があった。
特許文献６のような、過熱水蒸気を用いずに、非圧縮性気体及び水蒸気を含むような加熱加圧混合気体中で粉粒体を加熱処理する装置にあっても、高圧ロータリーバルブや、サイクロン下流のロータリーバルブが使用されており、洗浄時に装置を分解して分解洗浄する必要性が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−５０９８４号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５３６５４号公報
【特許文献３】特公平５−５３号公報
【特許文献４】特開昭５２−６２８５８号公報
【特許文献５】特開平１０−２１１１０３号公報
【特許文献６】特開２０００−２４０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、食品等の粉粒体を、高圧の過熱水蒸気を使用して連続的に殺菌処理する定置洗浄可能な粉粒体殺菌装置を提供するものである。ここで、本発明における洗浄には、装置の殺菌が含まれるものとする。また、食品等の粉粒体の加熱殺菌処理には、食品等の加熱処理一般まで含めるものとする。食品等の変質などを目的とした加熱処理まで含めて加熱殺菌処理とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする粉粒体殺菌装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記高圧ロータリーバルブは、原料入口と原料出口を有する本体と、２つの側壁とから構成された高圧バルブケーシング、該高圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレードで仕切られた複数のポケットを有するロータ、及び、前記高圧バルブケーシングの内周面と前記ロータブレード間のシール機構を具備し、前記複数のポケットは、それぞれ、前記ロータブレード、２つのサイドウォール、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁に接する側のサイドウォールには、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口が設けられており、前記複数のポケットの全てにおいて、前記原料出口に前記ポケットの１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口と、前記ポケットの１つに設けられた前記開口とが連通するように構成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記固気分離ゾーンには、少なくとも２台のサイクロンが設けられており、該サイクロンの排出口には、それぞれ前記低圧ロータリーバルブが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、低圧ロータリーバルブが、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
洗浄時に水や飽和水蒸気を連続的に供給することで、殺菌ゾーン、固気分離ゾーン、冷却ゾーン、製品回収ゾーンの一部又は全てを連続的に定置洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の殺菌装置を示す概略説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に使用される高圧ロータリーバルブの正面図である。
【図３】（ａ）は、図２の高圧ロータリーバルブの側面図であり、（ｂ）は、図２の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に使用されるノズルの正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に使用される低圧ロータリーバルブの断面図である。
【図６】図５の低圧ロータリーバルブの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態の殺菌装置を示す概略説明図である。原料としての粉粒体は、ホッパーから供給装置を経て、原料投入用のシュートを有する投入装置１から、高圧ロータリーバルブ１００（詳細は後述する）のポケットに投入され、第１ライン１１を経て、電気ヒータにより加熱する加熱管２に移送される。なお、この加熱は電気ヒータに限るものではなく、二重管で高温流体により加熱しても良い。
過熱水蒸気導入ライン２０は、例えば、ボイラで発生した飽和水蒸気を、スーパーヒータ（図示せず）で一定の圧力の下で過熱して、過熱水蒸気を供給するラインである。過熱水蒸気導入ライン２０は、高圧ロータリーバルブ１００の原料出口付近において、ライン２１で連通し、さらに、第１ライン１１とライン２２で連通している。第１ライン１１は気流管を構成し、加熱管２を通過して第２ライン１２に接続する。この間に、気流管中を流れる過熱水蒸気に粉粒体が投入されて移送中に殺菌がなされることになる。
【００１９】
過熱水蒸気導入ライン２０の過熱水蒸気の状態の一例としては、スーパーヒータの出口で、圧力は０．１〜１．０ＭＰａ程度で、好ましくは、０．２〜０．３ＭＰａである。温度は、１５０〜３００℃程度で、好ましくは１７０〜２２０℃である。
殺菌ゾーンの入口は、粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブ１００が設けられており、第２ライン１２の終端に、殺菌ゾーンの圧力を高圧に保つための圧力制御手段としてのノズル３０（詳細は後述する）が設けられている。そして、ノズル３０の手前までが殺菌ゾーンである。
【００２０】
ノズル３０を通過した原料（粉粒体）は、減圧されて気流中に浮遊しながら第３ライン１３に移送され、固気分離ゾーンに入る。固気分離ゾーンでは、殺菌済みの原料を製品として回収するため、過熱水蒸気から分離する。第３ライン１３は第１サイクロン４に連結し、出口には低圧ロータリーバルブ２００（詳細は後述する）が設けられている。低圧ロータリーバルブ２００の送出口にはエジェクタ５が設けられていて、過熱水蒸気の凝縮を防止するため、ブロアから熱風がライン５０により送り込まれている。ライン５０にはフィルターがもうけられて、汚染防止が配慮されていなければならない。第１サイクロン４は、主に原料を過熱水蒸気から分離する機能を有している。
【００２１】
次に、第４ライン１４を通過した原料は、第２サイクロン６、及びエジェクタ７を通過して、第５ライン１５の冷却ゾーンを通過し、製品回収ゾーンに移送される。第２サイクロン６は分離のみならず乾燥といった機能を有している。また、冷却ゾーンである第５ライン１５は、二重管により冷却水で冷却する。なお、冷却は、二重管による場合以外の任意の方法で行うことも可能であり、二重管を省略しても良い。
第５ライン１５出口で製品回収ゾーンに移送された後、サイクロン８、バルブ９を経て、製品として回収される。
【００２２】
ライン２１は、定置洗浄用蒸気が投入される（後述するように、殺菌移送用の過熱水蒸気の投入もなされる）。ライン６０は、投入装置１のシュートに投入される洗浄ラインである。
以上の殺菌ラインは、実施形態としての一例であって、対象とする原料に応じて、様々な変形がなされる。加熱管２を省略したり、固気分離ゾーンにおけるサイクロンの段数は、１段のみならず２段以上の複数段であっても良い。洗浄用に流す流体としては、洗浄部位、ゾーンの対象に応じて、過熱水蒸気、高圧水蒸気、高圧空気、高温熱水、市水、それらの混合気、混合相を適宜用いればよい。付着性の原料の場合、蒸気と、酸又はアルカリの薬剤を水に添加して洗浄するとよい。
【００２３】
次に、粉粒体殺菌装置において、定置洗浄を実現するための高圧ロータリーバルブ１００、ノズル３０、低圧ロータリーバルブについて、詳しく説明する。これらは、いずれも単体としても発明を構成するものである。
【００２４】
（高圧ロータリーバルブ）
図２は、本発明の一実施形態に使用される高圧ロータリーバルブの正面図である。図３（ａ）は、図２の高圧ロータリーバルブの側面図であり、（ｂ）は、図２の断面図である。図２のロータ１０６の線Ａ−Ａの左側断面図は、図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂに関する断面図である。
【００２５】
高圧のロータリーバルブ１００について、以下に説明する。
高圧ロータリーバルブ１００は、原料入口１０２と原料出口１０３を有する本体と、２つの側壁１０４とから構成された高圧バルブケーシング１０１、該高圧バルブケーシング１０１内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレード１０７で仕切られた複数のポケット１３０を有するロータ１０６、及び、前記高圧バルブケーシング１０１の内周面と前記ロータブレード間のシール機構１４０、１２１、１０８を具備し、前記複数のポケット１３０は、それぞれ、前記ロータブレード１０７、２つのサイドウォール１１３（サイドウォール１１３にはサイドシール板１１４、１１０が取り付けられている）、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁１０４に接する側のサイドウォール１１３（含むサイドシール板１１０）には、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口１１２が設けられており、前記複数のポケット１３０の全てにおいて、前記原料出口１０３に前記ポケット１３０の１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口１０５と、前記ポケット１３０の１つに設けられた前記開口１１２とが連通するように構成されたものである。さらに、上記高圧ロータリーバルブ１００において、前記一方の側壁１０４がロータ１０６の軸方向に移動調整可能となっていても良い。
【００２６】
原料としての粉粒体は、投入装置１から原料入口１０２に投入されて、ロータ１０６のポケット１３０に収納される。ポケット１３０は、ロータシャフト１５０を中心に回転して、原料は原料出口１０３において下方に排出され、第１ライン１１に移送される。
高圧バルブケーシング１０１には、上方に原料入口１０２、下方に原料出口１０３、側方に残圧抜き口１６０（図３参照）が設けられている。ロータブレード１０７によりポケット１３０は仕切られており、一方の側壁１０４に接する側のサイドウォール１１３、サイドシール板１１０には、それぞれ、ポケット底面に接した位置に開口１１２が設けられている。
【００２７】
図２の原料出口１０３付近のロータ下部を示す図は、図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂの断面が表示されているので、ややわかりにくい図となっているが、１つのポケット１３０が原料出口１０３に来ると、側壁１０４に設けられた高圧蒸気口１０５と、サイドウォール１１３、サイドシール板１１０を貫通する開口１１２とが、側壁１０４に設けられた連通路１１１を介して連通するようになっている。開口１１２はポケット底面に接した位置に設けられているので、ポケット内面をくまなく洗浄することができる。開口１１２の反対側のサイドウォール１１３は傾斜しており、原料出口に向けて高圧蒸気が噴射されるようになっている。ロータが回転するにつれ、各ポケット１３０が洗浄されてゆく。この際に、上方の原料入口１０２から水を流せば洗浄上さらに良い。
【００２８】
側壁１０４に設けられた高圧蒸気口１０５は、洗浄のためばかりでなく、ポケット内に入った付着性の材料や軽量なふわふわした材料の場合などには、高圧蒸気を、通常運転中に開口１１２からポケット底面に向けて噴射すると、原料が良く排出されて原料移送上有利である。従来のポケットは底が極めて浅く、これに対して、本発明に使用される高圧ロータリーバルブでは、開口１１２から高圧蒸気を噴射することから、ポケットの深さを深くしても原料排出上の問題が発生しなくなっている。これにより、ポケットの容積効率を上昇させ、移送効率を高くすることができる。したがって、ロータを低速回転とすることが可能となり、シール材の摩耗を低減でき、シール材の交換周期をのばすことができる。
【００２９】
高圧ロータリーバルブにおける、高圧バルブケーシング１０１の内周面とロータブレード１０７間のシール機構について説明する。これは、基本的には特許文献４と同じものであるが、片持ち支持にした点とサイドシール板が磨耗しても調整できるようにした点で大きく異なっている。ロータ１０６の軸心部は中空になっており、そこに円錐面を有し端部にねじ１４１が切られ、図２上の右端面には正方形の穴が形成されたテーパ体１４０が挿入されている。図２の右側の側壁１０４の中心は孔が存在して、そこから正方形の端面を有する調整シャフトで、テーパ体１４０をロータ軸方向に移動可能とすることができる。調整が終了すればメクラキャップで常時は閉じられている。
【００３０】
ロータシャフト１５０は、図２での右端部にフランジ部１４２が設けられており、ロータ１０６と一体に回転することができるようになっている。左側の側壁１０４にはロータシャフト１５０との間をシールするように、グランドパッキン１１６、パッキン押さえ１１７が設けられている。
【００３１】
図２上で左方向に、テーパ体１４０がねじ１４１で移動すれば、ロータブレード１０７に貫通して設けられたピン１２１が、パッキン１０８を高圧バルブケーシング１０１の内周面にせり出して押圧してシールを行うようになっている。
ロータ１０６は、図２に示されるように、軸受け１１８、１１９により片持ち支持されている。ロータシャフト１５０の左側端部１４３は伝動装置に連結できるようになっている。チェーン伝動の場合にはスプロケット、歯車伝動の場合にはギアーがキー結合している。このようにロータ１０６を片持ちで支持しているので、右側の側壁には、高圧蒸気口１０５や、調整シャフトでテーパ体１４０をロータ軸方向に移動可能するための孔を設けることができる。
【００３２】
さらに、サイドシール板１１４、１１０が磨耗した場合には、右側の側壁１０４をねじ１２０で締め付け調整することで、磨耗に対応してシールを適切に保つことができる。サイドシール板１１４、１１０は円盤状にしても良い。すなわち、高圧ロータリーバルブ１００において、ロータ１０６に取り付けられたサイドシール板が磨耗により厚みが減少したときに、高圧バルブケーシング１０１の一方のサイドの側壁をロータ軸方向に閉めることできるようにすると良い。このように、ロータ１０６に取り付けられたサイドシール板と側壁の間隙を限りなくゼロとすることにより、高圧蒸気のリークを防止し、シール性能を上げることができる。
サイドシール板は、グラス入りテフロン（登録商標）、ＰＥＥＫ、セラミック、金属などを用いることができる。なお、側壁１０４に設けた連通路１１１の代わりに、サイドシール板１１０にＬ字形状の連通路１１１を設けて、高圧蒸気口１０５と開口１１２とを連通させても良い。
【００３３】
（可変ノズル）
図４は、本発明の一実施形態に使用されるノズルの正面図である。このノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする。
図４に示すように、円筒管３６内に絞りの最小流路径が、第１ノズル３３より、第２ノズル３４の方が大きく、第３ノズル３５ではさらに大きく、洗浄用の開放流路となっている。第１〜３ノズルは、図４に示されるようにそれぞれ相互間をＯリングで円筒管３６内においてシールされている。
第１〜３ノズルが一体に形成された設けられた移動体は、ハンドル３８により作動用軸３７（ねじ）を回転させて、閉鎖上蓋３９に設けられたねじ孔と協働してノズル入口３１とノズル出口３２に、第１〜３ノズルのいずれかが位置決めされるようになっている。移動体と作動用軸３７は回転自在に取り付けられている。移動体の移動は手動に限らず流体圧や電動モータを使用しても良い。
洗浄時には、開放流路をもつ第３ノズル３５が選定される。これにより、定置洗浄時には、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンまでが連結されて、一気に洗浄用の蒸気、温水、それら混合相を容易に通過させることができるのである。
【００３４】
（低圧ロータリーバルブ）
図５は、本発明の一実施形態に使用される低圧ロータリーバルブの断面図である。図６は、低圧ロータリーバルブの側面図である。なお、図５は、図６の線Ｃ−Ｃに関する断面図である。
低圧ロータリーバルブ２００は、送入口２０２と送出口２０３を有する本体、側壁２０５、及び、スライドカバー２０６とから構成された低圧バルブケーシング２０１、並びに、該低圧バルブケーシング２０１内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータ２１０を具備し、前記スライドカバー２０６は、前記低圧バルブケーシング２０１の内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバー２０６が前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０が形成される構造を有するものである。これにより、送入口２０２に連通するポケット、図５に示したバイパス流路２４０、及び、送出口２０３に連通するポケットが、連続した流路を形成する（図５において、紙面を平面としてみて、その平面に対して上下方向の各ポケットの左側サイドが、バイパス流路２４０に連通する）。
この低圧ロータリーバルブ２００において、低圧バルブケーシング２０１の内周面とスライドカバー２０６との間にはシールが設けられている。
【００３５】
低圧ロータリーバルブ２００の送入口２０２は、サイクロン４、６の出口に連結しており、送出口２０３は第４ライン１４、又は、第５ライン１５に連結している。低圧バルブケーシング２０１は、送入口２０２と送出口２０３を有する本体、側壁２０５、及び、スライドカバー２０６とから構成されている。ロータ２１０は、低圧バルブケーシング２０１に収納されて回転自在に軸支されて、電動モータに駆動される減速機の駆動軸２３１により駆動される。低圧バルブケーシング２０１にモータを直結して、モータ直結型とすると小型化が図れる。ロータ２１０には、複数のロータブレード２１１が装着されている。各ポケットには、サイドウォールは設けられていない。
【００３６】
ロータ２１０の図５上の左端部にはブッシュ２１２が嵌め込まれており、スライドカバー２０６にねじ込まれた軸２０７を支持している。スライドカバー２０６は、低圧ロータリーバルブを特徴付ける構成であり、低圧バルブケーシング２０１の内周面を、ロータ２１０の軸方向にスライド可能であって、スライドカバー２０６がロータ２１０から軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０が形成される。低圧バルブケーシング２０１の内周面とスライドカバー２０６との間にはＯリングなどでシールされていなければならない。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、スライドカバー２０６がロータ２１０から軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路２４０を形成したが、これに限るものではない。バイパス流路のその他の実施形態としては、一部のロータブレードが、ロータに対して周方向に回転して、ロータに固定された残りのロータブレードとの間に位相差を生じさせて、周方向にジグザクのバイパス通路を形成させても良い。その他様々な実施形態が考えられる。
【００３８】
低圧バルブケーシング２０１の図５上の左端部には、ハンドル固定ステー２２０が固定されている。ハンドル２１４を回転させると、スライドカバー２０６を移動させることができる。２１７は無給油ワッシャ、２１５は、スライドカバー２０６を位置決め固定するための締め付け体である。ガイド２１１は、ガイド板２１９を固定したスライドカバー２０６が、回転せずにスライドできるようにするガイドである。スライドカバー２０６はねじの代わりに流体圧シリンダで移動させても良い。
【００３９】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、原料と高圧の過熱水蒸気を殺菌ゾーンに連続的に供給し、ここで加熱殺菌処理し、殺菌処理後の製品を固気分離ゾーンにて過熱水蒸気から分離し、冷却したのち、製品を回収する。そして、殺菌ゾーン、固気分離ゾーン、冷却ゾーン、製品回収ゾーンにおいて、すべてのゾーン又は一部のゾーンで定置洗浄（CIP: Cleaning in Place）を行うことができる。すなわち、洗浄時に殺菌ゾーンに水と飽和水蒸気などを連続的に供給することで、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンを洗浄することができる。
付着性の原料の場合には、蒸気と、酸又はアルカリの薬剤を水に添加して洗浄するとよく、これらを循環させるためのラインを全体又は一部に設けてもよい。
【００４０】
サイクロンの洗浄においても、本発明の一実施形態の洗浄方法は有効である。サイクロンの排出部に接続した低圧のロータリーバルブを停止すると、上流には水蒸気と温水の混合体が溜まり、サイクロンを洗浄することができる。スライドカバーを移動して、バイパス流路を開放させてドレインに排出した後、再度蒸気や市水などで一気に洗浄することができる。本発明の一実施形態の洗浄方法は、これ以外様々なやり方が考えられる。
【００４１】
本発明の一実施形態の洗浄、装置殺菌の手順の一例としては、次のような手順で行うと良い。
（１）スーパーヒータをＯＦＦにして、飽和水蒸気とする。
（２）ライン５０のブロワーをＯＦＦにする。
（３）ライン６０の洗浄水を投入する。
（４）絞りバルブ３０を図４の３５にする。
（５）低圧ロータリーバルブ２００のバイパス流路を開ける。
（６）適当な洗浄時間が経過後、サイクロン４の低圧ロータリーバルブ２００の回転を止めバイパス流路を閉じ、サイクロン付随の配管（固気分離時に気体が排気される配管等）を洗浄する。
（７）サイクロン４の低圧ロータリーバルブのバイパス流路を再度開ける。
（８）次いでサイクロン６以降についても同様の操作を行う。
（９）すべての低圧ロータリーバルブのバイパス流路が開いている状態で、ロータを回転させ、洗浄水を止めた上で飽和水蒸気により装置の殺菌を行う。
（１０）適当な殺菌時間が経過後、飽和水蒸気を止め、ライン５０のブロアを稼働させ、装置の乾燥を行う。
装置部品の耐熱・耐圧性に問題がない場合には、装置殺菌時に過熱水蒸気を用いることができる。
【００４２】
本発明の一実施形態の粉粒体殺菌装置には、以下のような高圧ロータリーバルブ、ノズル、低圧ロータリーバルブが使用されている。これらは、次のような作用効果を有するものである。高圧の殺菌ゾーンに原料を供給するための、ＣＩＰ洗浄に対応した高圧ロータリーバルブについては、ロータは片持ち式、側面シールはスラスト式、ポケット内にガス（蒸気）可能な構造を有する。ＣＩＰ洗浄に対応した可変ノズルについては、殺菌運転時には背圧を保つために作用する絞り流路、洗浄時には開放流路と切り替え可能である。ＣＩＰ洗浄に対応した低圧ロータリーバルブについては、各ゾーンの区切りなどに使用される低圧ロータリーバルブは、片側の蓋（スライドカバー）がスライド可能な形式で、洗浄時には、バイパス流路が形成される構造を有する。可変ノズルや低圧ロータリーバルブのスライドカバーの駆動を電動モータや流体圧シリンダーで行い、バルブ類を自動弁とすることで、シーケンス制御による全自動殺菌・全自動洗浄が可能である。
これにより、少なくとも固気分離ゾーンはもとより、殺菌ゾーンから製品回収ゾーンまで圧力を加えて、洗浄することが可能となる。
【００４３】
以上説明した高圧ロータリーバルブ１００、ノズル３０、低圧ロータリーバルブ２００については、いずれも単体としても発明を構成するものである。また、これらの構成要素はいずれも定置洗浄においては、優れた作用効果を示すものであり、過熱水蒸気による粉粒体殺菌装置や、加熱高温単体又は混合ガス、薬剤などによる殺菌装置に限らず、一般的装置・装備、プラントなどにおいて、定置洗浄が必要な場合に単体としても使用することができるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 投入装置
２ 加熱管
４、６ 第１、２サイクロン
５、７ エジェクタ
８ サイクロン
９ ロータリーバルブ
１１〜１５ 第１〜５ライン
３０ ノズル
２０ 過熱水蒸気導入ライン
１００ 高圧ロータリーバルブ
２００ 低圧ロータリーバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン、及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、
少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする粉粒体殺菌装置。
【請求項２】
前記低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、
前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項３】
前記ノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項４】
前記高圧ロータリーバルブは、原料入口と原料出口を有する本体と、２つの側壁とから構成された高圧バルブケーシング、該高圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレードで仕切られた複数のポケットを有するロータ、及び、前記高圧バルブケーシングの内周面と前記ロータブレード間のシール機構を具備し、
前記複数のポケットは、それぞれ、前記ロータブレード、２つのサイドウォール、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁に接する側のサイドウォールには、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口が設けられており、
前記複数のポケットの全てにおいて、前記原料出口に前記ポケットの１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口と、前記ポケットの１つに設けられた前記開口とが連通するように構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項５】
前記固気分離ゾーンには、少なくとも２台のサイクロンが設けられており、該サイクロンの排出口には、それぞれ前記低圧ロータリーバルブが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項６】
低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、
前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする低圧ロータリーバルブ。
【請求項１】
粉粒体と過熱水蒸気を連続的に供給して加熱殺菌処理する殺菌ゾーン、前記粉粒体を過熱水蒸気から分離する固気分離ゾーン、前記粉粒体を冷却する冷却ゾーン、及び、前記粉粒体を製品として回収する製品回収ゾーンの４つの区画からなり、前記殺菌ゾーン入口には前記粉粒体を供給するための高圧ロータリーバルブが設けられており、前記殺菌ゾーンと前記固気分離ゾーンとの間には両ゾーンの差圧を調整するためのノズルが設けられており、さらに、前記固気分離ゾーンには低圧ロータリーバルブが設けられた粉粒体殺菌装置において、
少なくとも前記低圧ロータリーバルブは、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする粉粒体殺菌装置。
【請求項２】
前記低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、
前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項３】
前記ノズルは、絞り流路と、洗浄用の開放流路とを切り替え可能な構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項４】
前記高圧ロータリーバルブは、原料入口と原料出口を有する本体と、２つの側壁とから構成された高圧バルブケーシング、該高圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に片持ち軸支された、ロータブレードで仕切られた複数のポケットを有するロータ、及び、前記高圧バルブケーシングの内周面と前記ロータブレード間のシール機構を具備し、
前記複数のポケットは、それぞれ、前記ロータブレード、２つのサイドウォール、及び、ポケット底面により形成され、一方の側壁に接する側のサイドウォールには、それぞれ、前記ポケット底面に接した位置に開口が設けられており、
前記複数のポケットの全てにおいて、前記原料出口に前記ポケットの１つが連通する期間に、前記一方の側壁に設けられた高圧蒸気口と、前記ポケットの１つに設けられた前記開口とが連通するように構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項５】
前記固気分離ゾーンには、少なくとも２台のサイクロンが設けられており、該サイクロンの排出口には、それぞれ前記低圧ロータリーバルブが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粉粒体殺菌装置。
【請求項６】
低圧ロータリーバルブは、送入口と送出口を有する本体、側壁、及び、スライドカバーとから構成された低圧バルブケーシング、並びに、該低圧バルブケーシング内に収納されて回転自在に軸支された、複数のポケットを有するロータを具備し、
前記スライドカバーは、前記低圧バルブケーシングの内周面を前記ロータの軸方向にスライド可能であって、前記スライドカバーが前記ロータから軸方向に離間することにより、洗浄時に限ってバイパス流路が形成される構造を有することを特徴とする低圧ロータリーバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７８４９３（Ｐ２０１１−７８４９３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１５９５（Ｐ２００９−２３１５９５）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（５９１１２７９１７）株式会社セイシン企業 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（５９１１２７９１７）株式会社セイシン企業 (17)
【Ｆターム（参考）】
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