(57)【要約】【課題】  本発明の方法および装置によれば、妨害物の生産量を減らすことができる。本発明により、生産サイクルを早期に中断しなければならない危険性が著しく減少するからである。このことにより、費用効率のより高い生産が達成される。【解決手段】  方法および装置は、ろ過システムにおけるろ過器に対する洗浄処理の効果のテストを行う。ろ過器の洗浄処理（２１）の後に、ろ過器の微細孔は流体に浸される（２２）。システムは加圧され（２３）、予め定められた時間周期における圧力減少量が測定される（２４）。圧力減少量に基づいて洗浄処理が効果的であったか否かが判断される（２５）。圧力減少量が予め定められた基準値よりも小さい場合には洗浄処理は効果的ではなかったことを示す。
2005510343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過システムにおけるろ過器（１）に対する洗浄処理の効果のテストを行う方法であって、前記ろ過器には微細孔が設けられており、この方法は、
前記ろ過器に対して前記洗浄処理を行う工程（２１）と、
前記ろ過器（１）を湿らせる工程と、
ろ過システムを加圧する工程（２３）と、
予め定められた時間周期における前記のろ過システムの圧力減少量を測定する工程（２４）と、
圧力減少量に基づいて洗浄処理が効果的であったか否かを判断する工程（２５）とを備え、
圧力減少量が予め定められた基準値よりも小さい場合には洗浄処理は効果的ではなかったことを示すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記洗浄処理は前記ろ過システム内の流体の使用を伴うものであり、
前記ろ過器（１）を湿らせる工程は、前記洗浄処理が終了次第、前記ろ過器の微細孔を前記流体に浸したままにしながら、前記ろ過システムから前記流体を排出することにより行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記流体は水を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記洗浄処理（２１）は定置洗浄（ＣＩＰ）処理であることを特徴とする請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
ろ過器（１）は殺菌牛乳、好ましくは脱脂乳の生産システムに用いられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記洗浄処理が効果的ではなかったことが示された際に、前記ろ過器（１）に対する追加の洗浄処理を行う工程（２７）を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ろ過システムに対する洗浄処理の効果のテストを行う装置であって、前記ろ過システムには微細孔を有するろ過器（１）が設けられており、この装置は、
ろ過器加圧手段（７ａ、７ｂ、１４）と、
前記ろ過システム内の圧力を測定するよう設置された圧力センサ（１３）と、
前記ろ過器加圧手段および前記圧力センサに、動作可能なように接続された制御装置（１５）とを備え、
前記制御装置は、前記ろ過システムに対して前記洗浄処理が行われた後に、前記ろ過器の圧力を一定値にするために前記のろ過器加圧手段を駆動し、定められた時間における前記ろ過器の圧力の減少量を測定するために前記圧力センサからの出力を監視し、測定された圧力減少量を予め定められた参考データと比較することにより前記洗浄処理の質的効果の評価を行うようになっていることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記ろ過システムは、前記洗浄処理の間において流体を前記ろ過器（１）に供給するための流体タンク（２）を更に備え、
前記制御装置（１５）は、前記洗浄処理が終了次第、前記ろ過器の微細孔を前記流体に浸したままにしながら、前記流体を前記ろ過器から排水するようになっていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記ろ過器加圧手段（７ａ、７ｂ、１４）は、前記ろ過器（１）に接続されたガス供給装置（１４）と、前記ろ過器の入口側および出口側に各々設置された第１および第２のバルブ（７ａ、７ｂ）とを備えており、
前記制御装置（１５）は、前記ろ過器にガスを供給するようガス供給装置を駆動するとともに、前記ろ過器の前記圧力を一定値にするために第１および第２のバルブを閉じるようになっていることを特徴とする請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
前記圧力センサ（１３）は、前記の第１および第２のバルブ（７ａ、７ｂ）の間に設置されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ろ過システムは、殺菌牛乳、好ましくは脱脂乳の生産システムに含まれることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記制御装置（１５）により評価が行われる質的効果は、前記洗浄処理が効果的であったか否かを示すものであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記制御装置（１５）は、評価が行われた質的効果が、前記洗浄処理が効果的ではなかったことを示した際には、前記ろ過システムに対して追加の洗浄処理を指示するようになっていることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記ろ過器において前記ろ過器加圧手段（１４）により一定値とされる圧力は約１６００ミリバールであり、前記の予め定められた時間は１２０秒であり、効果的な洗浄処理が行われた後の前記ろ過器の圧力減少量は、前記の予め定められた参考データによって５０〜６０ミリバールに規定され、効果的な洗浄処理が行われなかった後の前記ろ過器の圧力減少量は、前記の予め定められた参照データによって１０〜３０ミリバールに規定されることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過システムにおけるろ過器に対する洗浄処理の効果のテストを行う方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
殺菌牛乳は、一般的な保存状態において増大する微生物が存在しない牛乳として定義することができる。精密ろ過は、殺菌牛乳の多くの生産方法のうちの一つである。国際公開９８／５７５４９号およびアメリカ特許５，２５６，４３７号には、精密ろ過を用いて殺菌牛乳を生産する方法が記載されている。これらの方法によれば、牛乳が、一定のサイズよりも小さい粒子のみが通過することができるろ過器を通過する。これにより、例えば有害な微生物が除去される。精密ろ過処理に用いられるろ過器は、多くの場合セラミック部材より形成される。
【０００３】
この方法による殺菌牛乳の生産の間において、一定期間の後にはろ過器を洗浄する必要がある。一般に、システムは、生産サイクルの途中で洗浄段階に入ることはなく、ろ過器を通過する流量が一定となるよう維持するために必要とされる圧力が基準値を超えた場合にのみ洗浄段階に入る。この圧力は生産サイクルの間に徐々に増大する。ろ過器の微細孔が次第に汚れる（すなわち、牛乳から除去された粒子によって詰まる）からである。
【０００４】
洗浄処理は、一般に定置洗浄（ＣＩＰ）と呼ばれ、洗浄剤が加えられた水でシステムを洗浄することにより行われる。例えばシステムにおけるあるバルブの開動作が失敗することによって、この洗浄が失敗するという問題が発生することがある。生産サイクルが開始する前にろ過器が完全に洗浄されていない場合には、上記の圧力が急激に上昇することによりこの生産サイクルが短くなってしまう。このため、システムは予想よりも早く洗浄段階に入らなければならなくなるので、生産量が減少する。
【０００５】
このようなことを回避するために、生産サイクルに入る前に洗浄が成功したか否かをテストするいくつかの方法を有することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述の問題に対する解決法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、ろ過システムにおけるろ過器に対する洗浄処理の効果のテストを行う方法であって、ろ過器には微細孔が設けられており、この方法は、ろ過器に対して洗浄処理を行う工程と、ろ過器を湿らせる工程と、ろ過システムを加圧する工程と、予め定められた時間周期におけるろ過システムの圧力減少量を測定する工程と、圧力減少量に基づいて洗浄処理が効果的であったか否かを判断する工程とを備え、圧力減少量が予め定められた基準値よりも小さい場合には洗浄処理は効果的ではなかったことを示すことを特徴とする方法により達成される。
【０００８】
好ましい実施の形態においては、ろ過器は殺菌牛乳、より好ましくは脱脂乳の生産システムに含まれており、洗浄処理は、ろ過器が流体により洗浄される場所の定置洗浄（ＣＩＰ）処理である。洗浄処理の終わりには、ろ過器の微細孔を流体に浸したままにしながら、ろ過システムから流体が排出される。流体は水であることが好ましいが、これに限定されることはない。
【０００９】
好ましい態様としては、洗浄処理が効果的ではなかったことが発見された場合には、ろ過器に対して追加の洗浄処理が行われる。
【００１０】
上記の目的は、また、微細孔を有するろ過器を備えており、ろ過システムに対する洗浄処理の効果のテストを行う装置によっても達成される。この装置は、ろ過器加圧手段と、ろ過システム内の圧力を測定するよう設置された圧力センサと、ろ過器加圧手段および圧力センサに動作可能なように接続された制御装置とを備えている。ろ過システムに対して洗浄処理が行われた後に、制御装置はろ過器の圧力を一定値にするためにろ過器加圧手段を駆動し、定められた時間におけるろ過器の圧力減少量を測定するために圧力センサからの出力を監視し、測定された圧力減少量を予め定められた参考データと比較することにより洗浄処理の質的効果の評価を行う。
【００１１】
好ましい態様としては、ろ過器加圧手段は、ろ過器に接続されたガス供給装置と、ろ過器の入口側および出口側に各々設置された第１および第２のバルブとを備えており、圧力センサはこれらのバルブ間に設置されており、制御装置は、ろ過器にガスを供給するようガス供給装置を駆動するとともに、ろ過器の圧力を一定値にするために第１および第２のバルブを閉じるようになっている。
【００１２】
さらに、制御装置により評価が行われる質的効果は、洗浄処理が効果的であったか否かを示すものであることが好ましい。後者の場合において、制御装置は、ろ過システムに対して追加の洗浄処理を指示するようになっているものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の方法および装置によれば、妨害物の生産量を減らすことができる。本発明により、生産サイクルを早期に中断しなければならない危険性が著しく減少するからである。このことにより、費用効率のより高い生産が達成される。
【００１４】
本発明の他の目的、特徴および利点は、より好ましい実施形態の以下の詳細の開示、添付の本発明の請求項および添付の図面により明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すろ過システムは、ろ過器１と、タンク２と、供給ポンプ３と、循環ポンプ４とを備えている。ろ過器１に送られる配管５およびろ過器１から送られる配管６には、それぞれのバルブ７ａ、７ｂが設けられている。後に詳しく説明するテスト装置８は、図示のように９ａ、９ｂにおいてろ過システムに接続している。タンク２から送られて配管５を介してろ過器１に流入した流体は、ろ過器を通過する際に、一方がＰに排出され、他方がＲに排出されるよう２つの部分に分割される。システムには２つの圧力センサ１０、１１がろ過器の各々の側に設けられている。
【００１６】
図１に示すろ過システムは、特に脱脂牛乳の処理に適しているが、他の種類の牛乳にも適用することができる。
【００１７】
システムが牛乳の殺菌に用いられる場合には、タンク２は牛乳を貯留し、この牛乳は供給ポンプ３により配管５を介してろ過器１に供給される。ろ過器１を通るのに十分小さい粒子を有するような牛乳の一部分は、更なる処理を可能とするためにＰに排出される。この一部分は、浸透液（パーミエイト）とよばれる。他方の部分はＲに排出され、また、残りは、ろ過器１を通る更なる処理のために、配管６を通って再循環される。Ｒに排出された牛乳の一部分は循環液（レテンテート）とよばれる。循環ポンプ４は、ろ過器１を通る牛乳の再循環を促進する。
【００１８】
Ｐにおける圧力は圧力センサ１０により測定され、Ｒにおける圧力は圧力センサ１１により測定される。ＴＭＰ（トランス膜圧力）といわれるろ過器の圧力は、ＴＭＰモニタ１２によって、これらの２つの圧力の差として算出される。ＴＭＰは、生産サイクルの間において一定の基準値を上回ってはならない。この値を上回ったときには、ろ過器の微細孔が非常に詰まっていることが示されており、生産サイクルがＴＭＰモニタ１２によって中断される。このため、タンク２内の残りの牛乳を今回のサイクルの間に処理することができない。
【００１９】
システムは、ＣＩＰ（定置洗浄）処理により洗浄される。システムが洗浄段階に入ったときには、タンク２は適した洗浄流体で満たされる。洗浄流体は牛乳と同じようにシステム内を通過する。このことにより、システムの洗浄処理が行われ、具体的には、ろ過器の微細孔の汚れが除去される。好ましい実施形態においては、洗浄処理は下記の工程を有している。
【００２０】
最初に、システムは水で洗い流され、残留する牛乳が除去される。
【００２１】
次に、システムは、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの塩基性流体、あるいは追加の界面活性剤により洗浄される。そして、水によりシステムは再び洗浄される。
【００２２】
その後、システムは硝酸などの酸性流体により洗浄される。最後に、システムは水により洗い流される。
【００２３】
しかしながら、このような洗浄処理自体は本発明の本質部分ではなく、上述の方法以外の他の方法が用いられてもよい。
【００２４】
洗浄工程の後に、ろ過器１は、図１に示すテスト装置８によって図２に示す方法に従ってテストされる。テスト装置８は、ろ過器１の濃縮サイドＲに接続されたガス供給器１４を備えている。このガス供給器１４は圧縮空気供給部であることが好ましい。圧力センサ１３は前述の濃縮液側Ｒにおける圧力を測定するよう設置されている。制御装置１５は、圧縮空気供給部１４、圧力センサ１３、ろ過器１の入口側の第１のバルブ７ａおよび濃縮液側の第２のバルブ７ｂに動作可能なように接続されている。制御装置１５は、例えばＣＲＴやＬＣＤモニタ、表示ランプまたはＬＥＤのセット、プリンタ、プロッタ、キーボード、マウス、ジョイスティック等を有するオペレータ・インターフェース１６が任意で設けられている。
【００２５】
制御装置１５は、読み／書きメモリ（ＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）、読み専用メモリ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、永久記憶媒体（磁性または光ディスク等）またはこれらを組み合わせたものからなる記憶部１７を有している。制御装置自体は、記憶部１７の中に格納されたプログラムコードとともに、市販のマイクロプロセッサー（ＣＰＵ）やＦＰＧＡのような他のプログラム化された論理回路によって便利に実行される。他の制御装置１５としては、集積回路、他のアナログおよびデジタル部品に加えられた個別論理ゲート、またはこれらを組み合わせたものとすることができる。
【００２６】
図２に示すように、好ましい実施形態におけるろ過器洗浄テスト方法２０は、ろ過器１を有するろ過システムがタンク２からの流体により洗浄され、最後に水によって洗い流されるような実際の洗浄処理２１から始まる。次の工程２２においては、ろ過器１の微細孔を水に浸したままにしながら、水がろ過システムから排出される。そして、工程２３において、制御装置１５によって圧縮空気供給部１４が配管９ａ、９ｂを介してろ過器１に空気を供給する。さらに、制御措置１５は、システムを閉状態とするために２つのバルブ７ａ、７ｂを駆動し、ろ過器１がシステムの残りの部分から密閉されて加圧される。典型的なろ過器のタイプでは、例えば約１６００ミリバールに加圧されるが、この値は異なる用途や特に異なるろ過器のタイプにおいて大きく変化する。
【００２７】
やがて、空気がろ過器の微細孔を通って拡散し、このため圧力は低下する。洗浄が不十分であることにより微細孔が詰まっている場合には、ろ過器の微細孔を通る空気の拡散量が減少するので、圧力の低下は非常に小さなものとなる。したがって、このことは、ろ過器が適切に洗浄されていないという目安となる。圧力減少量の測定工程２４は、制御装置１５の内部タイマーをリセットすることにより開始される。初期圧力値は、圧力センサ１３からの瞬間的な出力として得られる。予め定められた時間周期が経過したことをタイマーが示すと、制御装置１５は再び圧力センサ１３からの瞬間的な出力値を読み込む。この予め定められた時間周期は、記憶部１７に都合良く格納されており、例えば１２０秒とされる。圧力減少量は、制御装置１５において、圧力センサ１３からの２つの瞬間的な出力値の差として算出される。
【００２８】
工程２５において、算出された圧力減少量が、記憶部１７に格納されている予め定められた基準値と比較される。算出された圧力減少量が予め定められた基準値よりも大きい（あるいは、理論的に同等である）場合には、制御装置１５は、圧力減少量は正常であり洗浄処理２１が効果的であったことを示していると判断する。バルブ７ａ、７ｂを開くことによって残りの空気がろ過システムから排出され、新たな処理サイクルが開始されるような、最後の工程２８の処理が続行される。一方、測定された圧力減少量が予め定められた基準値よりも小さい場合には、次にステップ２６が起こり、オペレータ・インターフェース１６によって洗浄処理２１が失敗あるいは少なくとも効果的ではなかったことがオペレータに警告される。そして、図２の２７に示すように、オペレータはろ過器１の洗浄を繰り返すことができる。あるいは、追加の洗浄処理２７が自動的に制御装置１５によって開始されるものであってもよい。
【００２９】
追加の洗浄処理２７は異なる方法によって行うこともできる。好ましい実施形態においては、追加の洗浄処理２７は完全に通常の定置洗浄（ＣＩＰ）処理２１を繰り返すことにより行われる。
【００３０】
あるいは、追加の洗浄処理２７は、通常のＣＩＰ処理２１のような同じ工程を含むが期間がより短いまたはより長いものとすることができる。
【００３１】
さらに他の方法としては、ＣＩＰ処理２１の工程の一部のみが追加の洗浄処理２７の間に行われる。
【００３２】
さらに他の方法によれば、酸性の洗浄流体および塩基性の洗浄流体の濃度が、各々、追加の洗浄処理２７の間において通常のＣＩＰ処理２１に比べて高くまたは低くなる。
【００３３】
さらに他の方法としては、追加の洗浄処理２７を行う間に、例えば酵素の洗浄流体を用いるような特別の処理を行う。
【００３４】
好ましい態様として、テスト装置８は、英国のポーツマス  ＰＯ１  ３ＰＤ、Ｈａｖａｎｔストリート、Ｅｕｒｏｐａ  ＨｏｕｓｅにあるＰａｌｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｌｉｍｉｔｅｄ社の「ＰＡＬＬＴＲＯＮＩＣ  ＦＦＥ０４」のような市販のテスト装置がそのままの状態で用いられる。これまでは、このようなそのままの状態のテスト装置は、単にろ過エレメントが無傷であること、すなわち、大きな粒子がろ過器を通過して無菌とすることができないような、傷や他の欠陥がろ過器に生じていないことを確認することのみに用いられてきた。一方、本発明によれば、このような装置の新しい種類の使用によって、ろ過器の完全性ではなく、ろ過器の洗浄効果を有効にテストすることができる。テスト装置８は、上記のそのままの状態のテスト装置ではない他の装置とすることができることが大いに理解できよう。
【００３５】
図３は、このようなろ過システムにおける圧力減少量の変化の一例を示す。各々のテストケース５９−７１において、システムに対して生産サイクルの後に洗浄処理が行われた。そして、システムは約１６００ミリバール（ｍｂａｒ）に加圧され、１２０秒後の圧力減少量が測定された。ほとんどのケースにおいて圧力減少量は５０−６０ミリバールであったが、テストケース６２および６３においては、圧力減少量は大幅に低く、１０−３０ミリバールであった。これらの２つのテストは、効果的ではなかったろ過器の洗浄の後に行われていた。
【００３６】
図１乃至３に示される本実施形態の改良について、図４を参照して説明する。図４は、通常状態（すなわち、図２の工程２８に参照されるろ過器の洗浄が効果的であると見なされた場合）のろ過器洗浄テスト処理２０の工程２４の間に測定された圧力減少量の長期にわたる変化を示している。
【００３７】
図４のグラフは、多くの生産／洗浄サイクルの間の図２に示す工程２４における、あるろ過システムで測定された連続する圧力減少量のサンプル値を示す。図４に示すように、システムのろ過器（図１）の設備の下流側における、図２の工程２４において測定された圧力減少量は、最初のいくつかの生産／洗浄サイクルではほとんど一定（約５８ミリバール）である。そして、工程２４において測定された各々の圧力減少量は、生産／洗浄サイクルを通して、徐々にその度合いが減るよう変動しはじめる。結局、多くの生産／洗浄サイクル（例えば、図４のサイクルナンバー７５）の後には、図２の工程２４によって測定される通常の圧力減少量は約４０ミリバールにしかならなくなり、第１のサイクルにおいて測定された、６０ミリバールより若干下回る初期の値よりもかなり低くなる。通常の圧力減少量におけるこの長期にわたる変化は、主に、洗浄処理が実際には完全なものではないことに基づいている（牛乳の残留物のうちわずかな量がろ過器１に残ったままであり、累積して、図２の工程２４において測定される通常の圧力減少量に影響を及ぼしていることを意味している）。
【００３８】
上記の状態に対処して、通常の圧力減少量の長期にわたる減少が、（洗浄処理の失敗例を示す）図３のテストナンバー６２、６３のような異常な圧力減少量と混合されることを避けるために、洗浄テスト制御装置１５は、ろ過器１がろ過システムに最初に導入されるときに一連の圧力減少測定値の補正を行う。通常の圧力減少量に関する参照値は、一連の補正された測定値に基づいて算出され、記憶部１７に格納される。さらに、第２の参照値が第１の参照値より算出され、同様に記憶部１７に格納される。この第２の参照値は、通常の圧力減少値の長期にわたる減少が、異常な圧力減少値と混同する危険があるので許容できないとみなされる限界値を示す。
【００３９】
例えば、図４の例において、第２の参照値が４０ミリバールに設定されているときには、洗浄テスト制御装置１５は、生産／洗浄サイクルナンバー７５において、図２の工程２４において測定される圧力減少量が第２の参照値により定められる許容限界値を下回ることを検出し、対策を指示する。このような対策は、図２の工程２６および２７と同様の、上述の例えば洗浄テスト制御装置１５による追加の洗浄処理の指示である。このような追加の洗浄処理によって、通常の圧力減少量は、第１の参照値（すなわち、補正された計測値から算出された初期の圧力減少量）、あるいは第１の参照値に近い値に戻る。言い換えると、図２の工程２５においてテストされる、通常の圧力減少量に対する参照値は、ろ過システムのろ過器１の導入において決定される基準値にリセットされる。他には、上述の長期間にわたる影響の補正を行うために、追加の洗浄処理に加えて、または代わりに、洗浄テスト制御装置１５が補正された測定値の新しいセットを行ってもよい。
【００４０】
本発明は主に、好ましい実施形態を参照して上述されたものである。しかしながら、上述の開示されたものではない他の実施形態も同様に、本発明の従属請求項により定められるように、発明の範囲内のものとすることができる。特に、ろ過器１の加圧の正確な値、圧力減少量測定時間および圧力減少基準値は、当業者にとって容易に理解されるように、実際の適用環境に合わせられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の装置を有するろ過システムの概略図
【図２】本発明の方法を示すフローチャート
【図３】ろ過システムにおいて本発明を用いる間に得られるテスト結果のグラフ
【図４】ろ過システムにおいて本発明を用いる間に得られるテスト結果のグラフ
【図１】
2005510343.tif 000003
【図２】
2005510343.tif 000004
【図３】
2005510343.tif 000005
【図４】
2005510343.tif 000006
【国際調査報告】
2005510343.tif 000007
2005510343.tif 000008