JP5519697B2 - 食品処理で使用するフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、粘ついたポンパブル食品の処理、特に、プロセスチーズ生産で使用するフィルタであって、ろ過するための製品に対する供給口を有する閉鎖したハウジングと、ろ過された製品に対するドレインと、除去された残留物に対する一つの出力部と、製品を半径方向の内側（一次側）から外側（二次側）へ流すための筒状のフィルタを有し、供給口とドレインとの間に配置されたフィルタインサートと、を備えたフィルタに関する。本発明は、このようなフィルタの特別な使用に関する。

このようなフィルタは、処理が異なる現場で使用することができる。一方で、流れている製品のろ過中に、他の処理の前に不純物を取り除くために、フィルタを通して連続して流れが生じる”インライン”フィルタとして使用される。他方、このようなフィルタは、汚れが取り除かれた製品を供給するために、成分、特に、変化した沈殿物又は成分を未処理の製品から取り除く再生フィルタとして機能する。

一般的に、これらの作用に関して、汚れが残留物として残留する一方で、粘着性を有する製品、特に、加熱処理されたチーズがフィルタを通過するように、フィルタのメッシュ幅が設定される。ここで、汚れは重力の影響で下に溜まり、運ばれる。しかしながら、搬送プロセスにおいて、良質の製品のかなり大きい部分が、残留物と共に運ばれる。他の問題は、フィルタ及びハウジングの壁に焼付いた残留物が定着し、製品の変化、例えば変色をもたらすことである。

例を挙げると、プロセスチーズなどの食品は、高粘度のためにろ過について特に敏感である製品を生ずることが知られている。これには、５０〜９０℃の高い処理温度が加えられ、前述した付着物及び製品は、例を挙げると、色などを変化させ、粘性の変化が容易に起こり得る。主に、早い目詰まりのため、周知のフィルタシステムは短いサービス寿命を有している。したがって、フィルタは定期的に交換され、クリーニングされなければならない。中間クリーニングは、適切な洗浄液によるバックフラッシングによって行われる。バックフラッシングと取り外し中に、フィルタは動作せず、全システムは後に再び起動されなければならない。

本発明の目的は、一般的なフィルタをさらに改良し、サービス寿命が長く、ろ過効率が高く、連続的に処理される製品からの残留物が効率的に出来るだけ少ない損失で運ばれると共に、製品の変化を回避することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有するフィルタによって達成される。特別な実施形態の特徴は、従属請求項に記載されている。

本発明によるフィルタの一つの重要な特徴は、フィルタインサート内で同軸で旋回するように配置され装着され、好ましくは駆動部によって駆動される、コア要素の特別な構成である。この場合において、コア要素の構成は、コア要素とコア要素を囲むフィルタ壁との間に形成された還に依存する。この規定された還は、ろ過される製品の性質から生じる特別の要求を満足しなければならない。一方、還は製品の一様な流れを可能し、製品が集まり変化する領域を形成しないようにする。他方、敏感な製品に関して、フィルタを通る流れにおいて、制御可能な圧力勾配が４〜８気圧の値を超えないように、できる限り同じになるようにすることが重要である。

本発明にとって重要な他の特徴は、コア要素の外周にあり、特に、複数の分離したスクレーパブレードを有するスクレーパである。ブレードは、旋回するコアエレメントにより、フィルタ壁の内面から製品を注意深くスクレーピングし、フィルタの一次側に定着した残留物を取り、残留物を出力部へ運ぶ。本発明によるスクレーパは、製品の一様な流れを遅らせないように構成されているということも、重要なことである。この目的のため、コンベヤウォームと同様に、好ましくはコア要素を螺旋状に囲む連続するスクレーパ要素を備えないが、自由な貫通流れ（throughflow）を確保する大きな開口を有する。更に、回転速度は、スクレーパ要素上で、製品の流れにおける圧力のばらつきを出来る限り小さくなるように設定される。

本発明によるフィルタは、ろ過される製品に対する一つの供給口と、ろ過された製品に対するドレインと、ろ過により取り除かれた残留物に対する出力部を有する閉鎖したハウジングを備える。フィルタ機能は筒状のフィルタインサートによる。本発明によると、コア要素はフィルタインサートの中に挿入され、コア要素とフィルタインサートの間で、異なる粘度に拘わらず、規定された還が処理される製品の一様で高速の流れ速度を確保する。プロセスチーズの場合には、５０〜９０℃の温度と対応する粘度を有する。この温度範囲において、粘度は大凡０．２５〜５．０ Pa*Sであり、単位はPa*Sの代わりにcP（”センチポアズ”）が使用される。多くの場合、プロセスチーズの粘度はDIN 53018/53019に従う筒状測定システムを有する回転粘度計で測定される。

高速の流れの結果として、排出物は出力部の排出弁の方に運ばれる。既に述べたように、静かな流れの領域が形成されず、製品の変化が回避されるように、還は作られる。１時間当たり５００ｋｇ以上で４０００ｋｇまで処理可能である低速度において、良好な分離結果が達成され、ろ過により取り除かれる残留物に対するドレインの近くで、残留物が高濃度で集まる。このようにして、ろ過により取り出された残留物がドレインから放出されたとき、良好な製品の損失が減少される。

本発明の重要な一態様は構成にあり、特にフィルタインサート、特に作用するフィルタ壁にある。製品及び適用の領域に依存して、後者は１０〜４００μｍのメッシュ幅を有するフィルタ開口を有する。また、重要な一態様は、開口によって形成され、フィルタを通る製品の均一な流れに寄与する全領域である。この一態様において、開口によって形成された全領域が、供給口の断面積の１．５〜２．５倍、特には大凡２倍に対応するとき、特に有効な結果が得られることが証明されている。このようにして作られたフィルタインサートは、全ての適用可能な開口を通る製品の一様な通過によって、したがって、良好なスクリーニング作用によって特徴付けられている。

特に、発明の重要な特徴はシームレスのフィルタ壁にある。このようなフィルタは、予め筒状に曲げられた孔の開いたシート又は網のように形成されている。しかしながら、このようなシリンダは隆起したジョイント部を有し、ジョイント部で縁が互いに出会うようになっている。ジョイント部は、内面をクリーニングすることを妨げ、スクレーパを摩耗させる。本発明によると、フィルタ壁の内面は、金属切削方法により加工される。特に、筒状のフィルタ壁は、固体材料に穴明けされた、例を挙げれば、厚壁を有するシリンダである。フィルタの外側面は、好ましくは同じように加工される。フィルタ面を形成するスクリーン（ふるい）は、１ｍｍより小さい厚み、特に、０．５〜１．５ｍｍの厚みを有する。ボーリング加工又は旋削加工により加工されたこのような面は、滑らかであり、スクレーパで容易にクリーニングされる。

開口は、穴明け加工、特に、ドリルやレーザビームによってフィルタ壁に作られる。この場合、レーザビームにより高孔密度が達成される。ここで、孔は製品の流れ方向に円錐状に広がった流路を形成することが好ましい。

フィルタ面の領域においてフィルタ要素を補強するために、外周面が間隔を開けたサポートリングで囲まれることが好ましい。後者は加工プロセスで固体材料から作られる。溶接又はろう付けによってサポートリングを取り付けることもできる。

筒状のフィルタインサート内の好ましくはプラスチックのコア要素は、駆動部で回転するよう設けられ、コア要素が間欠的に前後に、１〜３０ｒｐｍの回転速度で駆動される。回転速度は、圧力差、特に供給口とドレイン間の圧力差に依存して調整され、又は自己調整される。より高い圧力差、より大きい回転速度。

本発明の好ましい構成において、回転するコア要素は、プラスチックで作られたシリンダ、例えば、トンネル、樽又は円錐の形態で形成されることが好ましく、フィルタインサートの内壁に沿って外側エッジがスクレーピングするスクレーパブレードがある。フィルタ面からスクレーピングする結果として、低い圧力差がフィルタを通る通路で達成される。フィルタ面が連続してクリーニングされるため、小さな圧力差のばらつきが生じ、フィルタの内面に沿う製品の良好な移送が確実に行われる。個々のスクレーパブレードは、回転中にフィルタインサートの全内壁面が擦られるように、互いに対してオフセットして配置される。

特別な一実施形態において、スクレーパブレードは、壁の外周方向に対して一定の角度に保持され、製品が流れている回転中に動く。プラスチック、特にＰＶＤＦのコア要素中のスクレーパブレードの取り付けでは、スクレーパブレードがそれらの軸に沿って僅かに動くように、浮上装着される。材料の組み合わせでは、後者がスムーズに支持するように注意されなければならない。浮上装着は、平らなプラスチックから作られたスクレーパブレードが少なくとも一つの凸状の湾曲を有し、スクレーパブレードがスロット内で短い距離を前後にスライドできるように、対応する凹状のスロットに挿入されることが好ましい。スクレーパブレードの他のエッジ（”スクレーパエッジ”）は、同様にして、凸状の湾曲を有しており、その湾曲はスクレーパブレードの角度の付いた挿入を考慮してフィルタ壁の内面の湾曲に一致する。二つの凸状の湾曲は同じであり、容易な挿入を可能にする。スクレーパエッジは、浮上装着のため、任意的に、フィルタ壁の内面に隣接する。

好ましい一実施形態において、コア要素には、噴射流体を送るための噴射流路が中央に設けてある。後者は、スクレーパブレードが挿入されるスロットに排出する分岐流出流路を有している。流れは、多かれ少なかれ後方からスクレーパブレードを打つ。流出流路の断面を大きくし、噴射性能を高めるために、流出流路が長方形の断面を有し、その幅がスロットの幅に一致することが好ましい。流出流路は、流れ方向に幅が広がった円錐形状とすることができる。噴射液体が流出流路を通って還に流れる間に、クリーニングのため、コア要素は回転し、短い距離前後に再び動く。このようにして、不純物はフィルタ壁の同時にスクレーピングされた一次側から除去される。制御によって、後方噴射プロセスが所定時間に亘って実施されることが好ましい。流出流路によって、還及びブレードスクレーパを塞ぐことが回避される。

最後に、ろ過により取り出された残留物に対するドレインにおいて、制御可能な閉鎖要素によって、ろ過により取り出された残留物が制御された方法で押し出されることが好ましい。

本発明の他の特徴、詳細、利点は、図面に示された実施形態から明らかになる。

本発明によるフィルタの断面図である。 スクレーパブレードに対する断面図である。

図１はフィルタ１０の長手方向の断面図であり、フィルタはプロセスチーズで使用され、閉鎖ハウジング１２内で取り外し可能なフィルタインサート１４を有する。供給口１６（矢印Ａ）はハウジング１２に入り、ここでは詳細に説明しないが、供給口を介して、高粘性の製品が管路をによって供給される。製品は、フィルタ１０の内側に送られ、筒状のフィルタインサート１４の開口を有するフィルタ壁を半径方向の内側から外側へ通過する。フィルタインサート１４と閉鎖したハウジング１２との間に、ろ過された製品が圧力差によってドレイン２０の方の上方に運ばれるジャケットスペース１８がある。ドレイン２０は、ここでは詳細に説明されないが管路に隣接し、管路を介してろ過された製品は別の処理（矢印Ｂ）のために供給される。

ろ過によって、沈殿物の形態で取り出された残留物及び異物は、小さいギャップ又はメッシュ幅によりフィルタインサートのフィルタ壁に機械的に保持され、ジャケットスペース１８に移動しない。この残留物は、スクレーパブレード３８によって収集領域２２の方向の上方に運ばれる。対応する出力部２４を介して、収集された残留物は、制御要素２６を所定の時間開放することによって排出される。

フィルタインサート１４において、旋回可能なプラスチックコア要素３０は、同軸に配置され、モータ３２とギアトレイン３４を介して回転する。回転するコア要素３０とフィルタインサート１４との間に、還３６が作られる。プラスチックのスクレーパブレード３８は回転するコア要素３０に保持され、スクレーパブレード３８はフィルタ壁に隣接し、還に橋渡しするように寸法が決まる。コア要素が３０で回転するとき、スクレーパブレード３８はフィルタ壁の内面上の残留物をスクレーピングし（こすり取り）、収集領域２２にそれを送る。コア要素３０は、還３６が製品の一定の流れを可能とするように寸法決めされる。

スクレーパブレード３８を有するコア要素３０は、フィルタ要素１４の一次側に規定された接触圧力を適用する。コア要素３０の回転方向及び回転数は、ここでは詳細に説明しないが制御により調整可能であり、製造条件、特にインプット１６及び出力部２４の間の上昇する圧力差に依存し、適切なプログラムにより自動的に設定される。

図２は、挿入されたフィルタインサート１４を有するフィルタ１０を示し、フィルタインサート１４は水平方向に動作する。薄いフィルタ壁は、外周を包むサポートリング１によって安定化するということを認識すべである。フィルタインサート１４は旋回し、開口を備えている。図２は、コア要素３０が無垢のプラスチックシリンダであり、スロット２は大凡４５゜の外周角度で傾向いている。スクレーパブレード３８は、フィルタインサート１４の内壁で機能する外側のエッジを有し、スロット２に浮上方式で挿入される。スクレーパブレード３８は、個々のスロット２の中を前後に動くように形成されている。

噴射流体を流すための噴射流路３がコア要素３０にある。流出流路４は噴射流路３から半径方向に分岐し、スロット２に入る。流出流路４は、スロット２の幅に対応する幅の長方形断面を有する。クリーニングの際、フィルタを通って流れる製品は停止し、噴射流体が管路を介してスロットに送られる。コア要素３０の前後動作中に、浮上方式で挿入されたスクレーパブレードは解放され、フィルタ壁がスクレーピングによってクリーニングされる。残留物に負荷を与える噴射流体は、流出流路を介して除去される。

要するに、製造時の製品は、管路を介して機械からフィルタまで溶けた物を吸い上げ、供給口を介してハウジングに流れる。製品は、スクレーパコアとフィルタ要素（一次側）との間の還に流れ、一次側からジャケットスペース（２次側）へフィルタ要素を通って流れる。そうして、沈殿物及び異物はフィルタ要素によって一次側に保持される。ろ過された製品は排出口から排出される。

フィルタ要素の洗浄に関して、制御要素は所定時間開放される。残留物と共に高い負荷を受けた製品は、一次側と大気との間の圧力差の結果として洗浄口を介して流出する。

フィルタ及び動作中のクリーニングにより、洗浄中における良質の製品の損失が最小になる。製造中のサービス寿命がクリーニングにより大幅に延び、外部クリーニングのために、フィルタ要素を取り外した後で、フィルタ要素を取り寄せる前までに、長いサービス寿命を得ることができる。

Claims (9)

1. 粘性を有する食品の処理において使用するフィルタであって、
   ろ過される製品の供給口を有する閉鎖したハウジング（１２）と、
   ろ過された製品のドレイン（２０）と、
   ろ過により取り出された残留物を排出する出力部と、
   半径方向の内側から外側へ流れる製品を通す筒状フィルタ壁を有し、供給口（１６）及とドレイン（２０）との間に配置されたフィルタインサート（１４）と、備えたフィルタにおいて、
   旋回可能なコア要素（３０）がフィルタインサート（１４）に同軸に配置され、コア要素（３０）とフィルタ壁との間で間隙が形成され、コア要素（３０）は間隙（３６）が製品の一定の流れを可能にするように寸法決めされ、コア要素（３０）が残留物を取り除くために回転するときにフィルタ壁の内周面をスクレーピングする少なくとも一つのスクレーパ（３８）がコア要素（３０）の外周にあり、
   前記スクレーパは複数の分離したスクレーパブレードを備え、隣接するスクレーパブレードの間で開口を有して前記製品の流れを確保する、ことを特徴とするフィルタ。
2. フィルタインサート（１４）は１０〜４００μｍのメッシュ幅の開口を有し、開口により形成された全面積は供給口の１．５〜２．５倍に対応する、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. フィルタ壁の内面は金属切削加工で加工され、かつ、シームレスであり、開口が穴明け加工によってフィルタ壁に形成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
4. コア要素（３０）が、前後方向にコア要素を回転させることができる駆動部を備え、回転数は、供給口（１６）とドレイン（２０）間の圧力差に応じて調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
5. コア要素がプラスチックシリンダで形成され、プラスチックシリンダの壁がスクレーパブレード（３８）を支持し、スクレーパブレード（３８）が内側の壁で作用してスクレーピングする外周エッジを有する、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィルタ。
6. スクレーパブレード（３８）が壁の外周方向に対して所定の角度に保持され、スクレーパブレード（３８）が壁に形成されたスロット（２）に装着されている、ことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ。
7. 噴射液を流すための噴射流路（３）がコア要素（３０）に備わり、噴射流路（３）がスロットに排出する分岐した流出流路（４）を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のフィルタ。
8. 流出流路（４）が長方形断面を有し、流出流路（４）の幅がスロット（２）の幅に対応する、ことを特徴とする請求項７に記載のフィルタ。
9. 沈殿物の形態で取り出される残留物を保持し、リサイクル可能なろ過された製品を作るフィルタとしての請求項１〜８の何れか１項に記載のフィルタの使用。

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