JPH11508486A - 前すすぎを組み込んだ加工装置洗浄のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、現場洗浄の概念に従って、飲料または食品加工装置を洗浄するための経済的および環境的に有利な方法であって、前すすぎすることなく洗浄溶液を直接装置に送り込む方法に関する。大量の残留生成物を含む回帰流を再循環タンクに別個に集め、好ましくは膜方法により、不純物を大量に含む濃縮物ならびに活性物質を含む透過物に分離する。残留物を別個に処理し、透過物を洗浄溶液に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】 前すすぎを組み込んだ加工装置洗浄のための方法 本発明は、飲料または食品のための対応する加工プラントにおける加工装置を 洗浄するための新規な一連の方法に関する。このような加工プラントの例は、ミ ルク加工工場、ビール工場、フルーツジュース加工工場ならびに保存および急速 冷凍食品の製造工場を含む。この新規の方法は、組み込んだ再循環工程により経 済的および環境的利点を提供する。 言わゆる現場洗浄（ＣＩＰ）の概念は、上記プラントの洗浄にうまく採用され ている。これは、食品または飲料を収容および加工するために設計した装置に、 自体装着された洗浄系を供することを意味する。一般的には、この洗浄系は、洗 浄溶液、前すすぎ溶液および後すすぎ溶液、ならびに所望により流出汚水のため の幾つかの貯蔵容器から成る。個々の洗浄溶液を、バルブ制御したパイプから洗 浄すべき装置に供給し、所望により洗浄過程の末端までポンプ循環する。洗浄溶 液それ自体は、強酸性または強アルカリ性のどちらであってもよい。すなわち、 例えば約０〜２または約１２〜１４の範囲内のｐＨ値を有していてよい。酸また はアルカリ（例えば水酸化ナトリウム）に加えて、この洗浄溶液は所望により他 の添加剤、例えば界面活性剤、消泡剤、錯化剤および殺菌剤を含む。約４〜９の 範囲内のｐＨ値を持つ「中性」洗浄剤も可能である。 食品または飲料加工工業での加工装置の現場洗浄においては、通常、空の装置 を水で前すすぎして残留生成物を除去する。通常、残留生成物で汚れた水は主排 水中に放出され、それゆえ残りの過程にかけられることはない。すなわち、前す すぎ工程は、水、時間、およびエネルギーを費やす。 通常、前すすぎ工程の後に実際の洗浄段階が続き、ここで洗浄溶液が保持タン クから汲み出され、洗浄すべき装置を通り、保持タンク中に戻される。洗浄溶液 は、所望の洗浄効果が得られるまで循環する。加工装置から除去した汚れにより 、汚染が増加しており、これを短時間の後に廃棄するかまたは処理しなければな ら ない。近年、例えばアルカ・セーブ(Ａlka Ｓave)またはニロ・フィルトレーシ ョン（Ｎiro Ｆiltration）システムのような再生システムが、汚れた洗浄溶液 を処理するために上市されている。これらの再生方法において、汚れ成分を洗浄 溶液から除去することにより、その有効期間が延びる。しかしながら、これは、 前すすぎ、洗浄および後すすぎ工程からなる実際の洗浄過程に影響しない。 実際の洗浄段階に続いて水によるすすぎを行って、加工装置から洗浄溶液の全 痕跡を除去する。蓄積するすすぎ水は、洗浄溶液残留物および汚れ残留物を含み 、水を節約するために、これを上記の前すすぎ溶液として用いてもよい。しかし ながら、この水を再利用する傾向は、幾つかの理由のために減少している。すす ぎ水中に存在する洗浄および殺菌化学物質に適応する微生物の危険性が存在する 。すすぎ溶液中および対応する貯蔵タンク中に存在する微生物が増殖し、汚れ成 分を蓄積する。従って、微生物および汚れが、前すすぎ工程において洗浄すべき 装置中にさらに導入される。これは、殺菌および洗浄のための出発状況に悪影響 を及ぼす。酸性の洗浄溶液を用いるときには、すすぎ溶液のｐＨ値は、除去すべ きタンパク質性汚れの等電点付近であることが多い。これは洗浄を非常に困難に する。 本発明が指向する課題は、水、時間およびエネルギー要求を低下させ、さらに 、加工装置から除去した汚れを濃縮した形で蓄積し、従って廃棄物としての処理 または処分がより容易であるように現場洗浄方法を改良することであった。 この課題を、以下を特徴とする飲料または食品用の加工装置を洗浄するための 方法により解決した： ａ）洗浄溶液を保持タンクから汲み出し、前すすぎせずに加工装置に通し、 ｂ）加工装置から戻る洗浄溶液の第１部分（＝第１流出物）を再循環タンクに集 め、 ｃ）第１部分の後に戻る洗浄溶液の主要部分を洗浄溶液の保持タンクに戻し、 ｄ）再循環タンク中に集めた第１流出物を分離工程にかけ、汚れの多い濃縮物お よび汚れの少ない再生物に分離し、 ｅ）再生物を洗浄溶液の保持タンクに移し、汚れの多い濃縮物を廃棄物として処 分する。 すなわち、既存の方法とは対照的に、独立した前すすぎが存在せず、洗浄溶液 が、工程ａ）において前すすぎせずに洗浄すべき装置中に汲み出される。事前に 、加工装置を空にするのが望ましい。加工装置から戻る洗浄溶液の第１部分（本 明細書においては第１流出物という）は、なお加工装置からの残留生成物によっ て重度に汚染されている。これは、洗浄溶液が、残留生成物の存在のために大き く増加した化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を有するという事実に反映される。対照 的に、第１流出物の後に戻る洗浄溶液は、大きくＣＯＤが低下している。これは 、洗浄溶液が残留生成物を含まず、分離された汚れのみを含むからである。 第１工程における本発明の核心は、残留生成物により汚染され、高いＣＯＤ値 を有する第１流出物を別個に集め、それを再循環タンクに供することからなる。 循環洗浄溶液の全体量のどの程度が個々の場合の第１流出物を構成するかは、洗 浄すべき加工装置によって定まり、初めにＣＯＤ値の分析により各プラントに対 して実験的に決定しなければならない。工程ｂ）において循環タンクに集めた高 ＣＯＤの第１流出物は、通常、使用する全洗浄溶液の約１〜２５％を構成する。 第１流出物の後に戻る洗浄溶液の主要部分を、洗浄溶液の保持タンクに供し、 所望により必要とする洗浄効果が得られるまで循環する。 工程ｄ）は、本発明に必須である第２の工程である。この工程において、再循 環タンク内に集められた生成物汚染された高ＣＯＤの第１流出物を分離過程に付 す。この分離過程において、第１流出物を、汚れの多い濃縮物ならびに洗浄溶液 の酸またはアルカリ含量がなお大きい汚れの少ない再生物に分離する。用いる分 離方法は、好ましくは膜方法であり、さらに具体的にはミクロ濾過、限外濾過ま たはナノ濾過である。ナノ濾過が特に好ましい。広く用いられているアルカリ性 洗浄溶液の場合、セラミック膜またはアルカリ安定性有機ポリマー膜、例えば、 メンブラン・プロダクツ・キリア・ウェイズマン（Ｍembrane Ｐroducts Ｋyria t Ｗeizmann）[レホボ(Rehovot)、イスラエル]をナノ濾過過程に用いてもよい。 再循環タンクに集めた第１流出物を、このような膜過程により、再使用できる 再生物（透過物）と廃棄物として処分する残留物に分離しうる程度は、食品また は飲料の残留物による汚れの性質および程度に依存するであろう。例えばミルク またはビールのような飲料を用いて人工的に調製した汚染第１流出物を使っての 実験室的試験では、模擬した実際の条件下で、第１流出物の約６０〜９５容量％ が再生物として回収できることがわかった。この方法は、全体としてより環境的 であり、より多量の再生物が得られる。 酸性洗浄溶液の場合には酸を、アルカリ性洗浄溶液の場合にはアルカリをなお 多く含む再生物を、洗浄溶液の保持タンクに移す。しかしながら、酸またはアル カリの一部は、残留物中の保持または化学的消費によって消失するため、さらに 、例えば界面活性剤または消泡剤などの添加剤が残留物中に保持されるため、消 費または除去される活性化学物質を定期的に置換しなければならない。これを実 施する最も簡易な方法は、置換の制御パラメーターとして洗浄溶液の導電率を用 い、濃度レベルが予め設定した最小値以下に低下したときに貯蔵容器から活性物 質濃縮物を自動的に導入することである。 約２５〜３５重量％の固体含量を有することもある汚れの多い濃縮物を、例え ば、燃焼によりまたは生物学的分解により、例えば分解塔において別個に処分す るのが好ましい。この濃縮物は、もちろん通常の廃水に加えることもできるが、 これは、環境的理由からあまり好ましくない。 一般的に、再循環用タンク中に集めた汚れを含む洗浄溶液の温度を、分離過程 用に、ある値に調整する必要はない。代わりに、特定の加工装置の洗浄循環にお いて維持する温度を保持してよい。ミルク加工装置の場合、この温度は、通常は 室温より十分に高く、例えば、約５０〜８０℃の範囲であってよく、ミルク加熱 器の洗浄においては９０℃を越えてもよい。対照的に、醸造装置の洗浄において は、室温程度の温度が十分である。追加のエネルギー消費を避ける為に、再循環 タンク内に集めた第１流出物を、それらに特定の温度で分離過程にかける。 上述の方法により洗浄溶液の大部分が再生される場合であっても、非常に少な い容量％は、汚れを含む残留物として排出される。生じる損失を、全体として洗 浄過程の次の工程中に埋め合わせるのが好ましい。実際の洗浄段階および洗浄溶 液の保持タンクへの復帰の後に、この加工装置を新しい水ですすぎ、洗浄溶液の 残留物を洗い流す。加工装置から戻るすすぎ水の最初の部分は、このように加工 装置中に残存する洗浄溶液の主要部分を含む。そこで、戻った最初のすすぎ水の 大部分を洗浄溶液の保持タンクに戻し、汚れの除去により損失した容量比を置換 する。このすすぎ水の最初の部分は、洗浄溶液の活性成分をなお含むため、この 操作は、新しい洗浄溶液で損失容量を置換するよりもさらに経済的である。 従って、本発明の方法は既存の方法を越える以下の利点を有する。 加工装置の別個の前すすぎが必要でないため、廃棄されるすすぎ水が蓄積せず 、加えて、時間およびエネルギーが節約される。 低割合の実際の洗浄溶液（第１流出物）のみを分離過程にかけるので、分離ユ ニットが比較的小さな寸法を持ち、全洗浄溶液を再生するときに比べて低いエネ ルギー消費で操作することができる。洗浄溶液の残留物を含むすすぎ水の最初の 部分を加えるので、活性物質を再利用することができる。すすぎ水の残りはわず かに汚れているだけであり、主排水中に安全に放出することができるか、または 、所望によりさらに処理することができる。 前すすぎ溶液として後に使用するためにすすぎ水を貯蔵する必要がないので、 微生物が蓄積し、活性物質に適応する危険性がない。 排水汚染は、第１流出物の分離による重度に汚染された残留物の直接処分（例 えば、分解塔中の分解または燃焼）により明らかに減少する。 加えて、微生物汚染の危険性が、後すすぎ溶液を次工程の前すすぎに用いる通 常の方法に比べて減少する。加工装置を前すすぎするために新しい水を直接用い る以前の方法と比較すると、本発明の方法は、前すすぎ水の完全な節約を導く。 長い停止期間中（例えば週末）に、全洗浄溶液を分離過程（通常の運転時間中 のその能力は第１流出物を分離するに十分でなければならないのみである）にか けると、洗浄溶液の有効寿命を延ばすことが可能である。 分離工程ｄ）を、以下の例により説明する。 洗浄溶液の模擬第１流出物に対するナノ濾過の効果を実験室試験において調べ た。市販の有機ポリマーに基づくナノ濾過膜［供給元：メンブラン・プロダクツ ・キリア・ウェイズマン、レホボ、イスラエル］をこの目的に使用した。 第１試験において、ミルク加熱器の洗浄からの第１流出物を模擬した。このた めに、全粉乳（乾燥物質中の脂肪２６重量％）１１.６kgおよび５０重量％の水 酸化ナトリウム３kgを水で１００kgに調整した。得られた溶液を６５℃で４時間 の撹拌により鹸化し、次いで水により容量比１：１に希釈した。次に、水酸化物 含量を滴定により測定し、水酸化ナトリウムの添加により１.５重量％の水酸化 ナトリウム含量に調整した。 この溶液を、６０℃の温度でナノ濾過膜により濾過した。最初の２５時間で、 膜流量は２２Ｌ／時・m²から１０Ｌ／時・m²まで低下し、一方、残留物のＣＯＤ は８０,０００から１５０,０００に増加し、透過物は２５時間後に１０,０００ のＣＯＤを有していた。新しい溶液を残留物側に添加して、残留物のＣＯＤを低 下させ、膜流量を増加させた。この試験をさらに１５０時間続け、２５時間の間 隔で４回、残留物側に新しい溶液を添加した。１７５時間の全運転時間の後、残 留物のＣＯＤは３８０,０００に増加していた。透過物のＣＯＤは５０,０００で あった。 第２試験において、水５kgおよび５０重量％の水酸化ナトリウム８４０ｇを全 乳（脂肪含量３.５重量％）２.５kgに添加し、次に８０℃で４時間撹拌した。溶 液を水により４０リットルに調製した。次いで、エチレンジアミン四酢酸塩二ナ トリウム２００ｇを添加した。この溶液は、１０,０００のＣＯＤを有していた 。これを、５０〜６５℃の温度でナノ濾過膜に通した。 濾過工程の開始時の５０℃の温度に対して、膜流量は３０Ｌ／時・m²であり、 透過物は約３００のＣＯＤ値を有していた。最初の１０時間の濾過中に、溶液の 温度を６５℃に上昇させた。膜流量は４０Ｌ／時・m²に増加した。温度を６０℃ まで低下させ、試験の残りはこの水準に維持した。７０時間の全濾過時間で、残 留物のＣＯＤは３０,０００に増加した。透過物のＣＯＤは１,０００であった。 試験の終了時に、膜流量は２５Ｌ／時・m²であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラック，ラルフ ドイツ連邦共和国デー−40237デュッセル ドルフ、フンボルトシュトラーセ86番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．食品または飲料用の加工装置を洗浄するための方法であって、以下を特徴 とする方法： ａ）洗浄溶液を保持タンクから汲み出し、前すすぎせずに加工装置に通し、 ｂ）加工装置から戻る洗浄溶液の第１部分（第１流出物）を再循環タンクに集め 、 ｃ）第１部分の後に戻る洗浄溶液の主要部分を洗浄溶液の保持タンクに戻し、 ｄ）再循環タンク中に集めた第１流出物を分離工程にかけ、汚れの多い濃縮物お よび汚れの少ない再生物に分離し、 ｅ）再生物を洗浄溶液の保持タンクに移し、汚れの多い濃縮物を廃棄物として処 分する。 ２．工程ｂ）で集める第１流出物が、使用する全洗浄溶液の１〜２５％を構成 することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．工程ｄ）における分離方法として膜方法を用いることを特徴とする請求項 １または２に記載の方法。 ４．ミクロ濾過、限外濾過またはナノ濾過を膜方法として用いることを特徴と する請求項３に記載の方法。 ５．第１流出物の６０〜９５容量％が再生物として回収されるまで、工程ｄ） の分離方法を続けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６．洗浄後、加工装置を新しい水ですすぎ、流出すすぎ水の大量の第１部分を 洗浄溶液の保持タンクに供給して、工程ｄ）および工程ｅ）で除去される汚れを 含む濃縮物の容量％を置換することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載 の方法。