(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体内のバクテリア総数を減少するための殺菌装置であって、
第1の端部、第２の端部、及び中心軸を有する細長い外装と、
前記外装に沿って延びる細長い蛍光管とを備え、
前記外装と前記蛍光管との間には前記液体が流れる隙間があり、
前記外装は、前記蛍光管に面する表面を有し、
前記表面は、使用時に前記液体がその上方を流れることにより前記流れる液体に乱流を与える突出部を含み、
前記蛍光管に面する前記表面は、滑らかに曲がった螺旋状の溝を有し、隣接する前記滑らかに曲がった螺旋状の溝の間に滑らかに曲がった螺旋状のランドを有し、
前記滑らかに曲がった螺旋状の溝及び前記滑らかに曲がった螺旋状のランドは、その上方を前記液体が流れる前記突出部を形成し、
前記殺菌装置は、さらに、
前記細長い外装の前記第1の端部に連結される入口マニホールドを備え、
前記入口マニホールドは、前記液体のための入口ポートを有し、
前記入口ポートは、前記細長い外装の前記中心軸から中心をずらされており、これにより前記液体が前記細長い外装の前記第1の端部に流入するときに前記液体に旋回流を与える、殺菌装置。
【請求項２】
前記外装及び蛍光管は、細長い外側ハウジング内で外側ハウジングに沿って延びる、請求項１に記載の殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線を使用する液体の殺菌に関する。この明細書で使用する用語「殺菌」は、液体内のバクテリア総数を減少することを意味し、バクテリア全部の除去を意味する必要はない。
【０００２】
【発明の背景】
液体を殺菌する目的で紫外線（ＵＶ）光を使用することは、かなり知られている。濁った液体で起こる問題は、光が液体内部にあまり進入しないことであり、従って、ＵＶランプから最も離れた液体は全く殺菌されないか又は適切に殺菌されないかもしれない。
【０００３】
南アフリカの特許明細書９６／８０２９は、蛍光管が中に配置され、同軸上に配置される細長いハウジングを備えた細長い殺菌装置を開示している。殺菌チャンバは、蛍光管とハウジングとの間にある。液体入口と液体出口は、液体を渦巻くようにして言及された困難を克服するために、ハウジングに対して接線方向に配置されている。しかしながら、液体がハウジングに入るときに液体に与えられる渦巻運動は、ハウジングの長さ全体に亘って連続しないことが見出された。
【０００４】
他の構造は例えば米国特許５，６７５，１５３号で示されるように既知であり、螺旋状の羽根が蛍光管とハウジングとの間の隙間にあり、この羽根はハウジングの一端から他端まで延びている。羽根は溝を彫られ、羽根とハウジングの内面との間には隙間がある。このような構造は、ミルクの殺菌には完全に不適当であろう。なぜなら、流れが淀む多くの鋭いコーナーがあり、バクテリアが増加することができるためである。不十分な流速しかない領域において、ミルク中の固形物は流路を画成する表面上に堆積する傾向にあり、そのため、米国特許５，５７５，１５３の構造がミルクの殺菌のために使用されるならば、堆積物に遭遇し、その結果頻繁なクリーニングを必要とするであろう。いずれにしても、この構造は、ミルクを扱うために使用される装置で必要とされる程度に洗浄するのが困難であろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態によれば、液体内のバクテリア総数を減少するための殺菌装置が提供され、殺菌装置は、細長い外装と、この外装に沿って延びる細長い蛍光管とを備え、前記外装と前記蛍光管との間には殺菌される液体が流れる隙間があり、前記外装は、使用時にその上方を流れ、流れる液体に乱流を与える突出部を含む内部形状を有する、殺菌装置である。
【０００６】
１つの形態において、前記外装は、その内面に螺旋状の溝を有し、この溝は隣接する溝間に螺旋状のランドを備え、前記ランドは、その上方を殺菌される液体が流れる前記突出部を形成する。突出部の形状は、好適には、滑らかに曲がった起伏のある形状を外装の内表面に提供する。
【０００７】
好適には、前記外装及び蛍光管は、細長い外側ハウジング内で外側ハウジングに沿って延びる。
【０００８】
本発明の他の実施態様によれば、ミルク内のバクテリア総数を減少する方法が提供され、前記方法は、ミルクが紫外線照射される殺菌装置に搾乳機からのミルクを流すステップを含み、前記ミルクは２８℃以下に冷却される前に紫外線照射される、方法である。
【０００９】
前記方法は、紫外線照射後に貯蔵温度まで冷却されるステップを含んでもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明をより理解し、どのように本発明が実施されるかを示すために、添付図を一例として参照する。
【００１１】
まず、図１〜４を参照すると、設置された殺菌装置１０は、ミルクを殺菌する目的で特に設計されるが、濁った液体だけでなく透明あるいは半透明の液体も殺菌するために使用することができる。殺菌装置は、断面が円形である細長いステンレス鋼製の外側ハウジング１２を含む。取付板１４は、両端間の中央でハウジング１２に鋲で結合されている（図３参照）。他の形態では、外側ハウジング１２はその断面が正方形である。
【００１２】
ハウジング１２の各端部にはマニホールド１６があり、１つのマニホールドは殺菌されるミルクの入口を形成し、他のマニホールドは殺菌されたミルクの出口を形成している。マニホールド１６は、各々ポート１８を有する。ポートは、それぞれ従来の雄型の酪農用取付部品２０であり、これにホースを取り付けることができる。一方のマニホールド１６の取付部品２０は、殺菌装置の垂直中心平面の一方の側部にあり（図３の実線で示す）、他方のマニホールド１６の取付部品２０は、図３の点線で示す中心平面の他方の側部にある。
【００１３】
各マニホールド１６は、対向する壁部に整列した開口部２２，２４を有する。殺菌装置は、開口部２２に並列しマニホールド１６間でハウジング１２の全長に亘って延びる波形の外装２６を更に含む。
【００１４】
各マニホールド１６は、内側をねじ切られてマニホールドに固定されるソケット２８を有し、ソケット２８は開口部２４に一直線上に並列している。
【００１５】
外側にねじ切られたブッシュ３０は各ソケット２８にねじ込まれており、シーリング環３２が各ブッシュ３０とマニホールドの壁部との間にある。
【００１６】
蛍光管３４（殺菌用ＵＶランプとも呼ばれる）は、ブッシュ３０、ソケット２８、シーリング環３２、マニホールド１６及び外装２６を通り抜け、蛍光管の端部はブッシュ３０から突出する。ブッシュ３０がしっかりと締められるとき、シーリング環３２は圧縮されて蛍光管３４を把持し、これにより、液密なシールが形成される。
【００１７】
外装２６はステンレス鋼製であり、螺旋状に延びる起伏が形成されている。図４を参照すると最もよく分かるように、螺旋状の起伏は、およそ６ｍｍのピッチＰを有し、なめらかに曲がって波打っている表面を蛍光管側に提供する。これは蛍光管を半径方向の断面で見た場合であり、流れの淀みが起こる種々の鋭いコーナー又は不連続な箇所は存在しない。
【００１８】
外装２６は、およそ４０ｍｍの公称外径を有する。ステンレス鋼製であり、外装２６の内部表面は反射する。蛍光管３４と外装２６との半径方向の隙間は、起伏の溝（距離ｄ）における約５ｍｍから起伏の頂部（距離Ｄ）における約７ｍｍの間で変動する。
【００１９】
他の形態において、外装２６はその内面に沿って延びる螺旋状の溝を分離する螺旋状のランドを備える。ランドと蛍光管３４の外面との間の隙間は、およそ５ｍｍである。
【００２０】
殺菌装置１０を通って流れるミルクは、蛍光管３４と波形の外装２６との間における狭い環状の隙間を通り抜ける。ミルクが殺菌装置に流れ込むので、渦巻動作が与えられ、従って、入口取付部品２０の接線の位置によって、乱流が導入される。ミルクはマニホールドに流れ込むので、殺菌装置の長さ全体を通して、起伏はミルクに導入される乱流を維持する。これは、全てのミルクがＵＶ光に曝されることを確実にする。出口取付部品２０の接線方向の配置は、乱流を弱めるバックプレッシャーを引き起こす取付部品なしに、ミルクが殺菌装置から円滑に流れ出ることを確実にする。
【００２１】
入口マニホールド及び取付部品が流入する液体に乱流を与えない場合、外装の表面は流入する液体のなめらかな流れをバラバラにして乱流を導入する。
【００２２】
蛍光管３４及び外装２６の間の隙間を通してのミルクの流速が約３ｍ／秒、好適には３〜３．５ｍ／秒であるとき、最も良好な結果が得られることが分かった。より低い流速では、ミルク全体への適切な照射を確実にするために要求される乱流が減少する。より高い流速では、バターの形成が起こる傾向がある。また、より高い流速では、蛍光管３４が被覆される傾向があり、これによりＵＶ光が遮蔽される。
【００２３】
ここで図５を参照すると、参照番号３は一般に、ミルク殺菌の設備を示している。設備は、酪農場に建設され、上述の図１〜４に記載されたタイプの殺菌装置１０を含む。
【００２４】
設備３６は、ポンプ３８、殺菌装置１０の上流側に接続された第１のフィルター４０、殺菌装置１０の下流側に接続された第２のフィルター４２、及び大型の冷却タンク４４を含む。ポンプ３８は、搾乳機のミルク収集ボウル４６に接続される吸引入口を有し、ミルク収集ボウルからのミルクを第１のフィルター４０、殺菌装置１０及び第２のフィルター４２を通して大型の冷却タンク４４に流す。ミルクの冷却がタンク４４内で行われる。
【００２５】
設備３６は、殺菌装置１０を迂回するバイパスライン４８を含む。バイパス弁５０は、流れを殺菌装置１０からバイパスラインへ迂回させ、殺菌装置を孤立させるために設けられる。所望により、バイパスライン４８は第２の殺菌装置１０によって置換されてもよく、これにより、流れは１つの殺菌装置から他の殺菌装置に転送することができる。
【００２６】
フィルター４０は、ミルク収集ボウルから受け取ったミルクから毛や他のゴミをろ過するために設けられる。第２のフィルター４２は安全機能のために設けられ、破損の場合にタンク４４への途中で蛍光管３４のガラス片や他の部材が見出されるのを防止する。
【００２７】
２つ以上の殺菌装置１０を直列に設けることができる。
【００２８】
ミルクがまだ暖かい間に、ミルクが殺菌装置１０で紫外線照射される点は、本発明の重要な特徴である。温度が２８℃以下に落ちるとき、ミルクの脂肪質成分はミルクの他の成分から分離し始める。これは、「晶出」と呼ばれる。ミルクの温度が２８℃又はそれ以上の間にミルクを殺菌装置に通過させることによって、脂肪質成分が殺菌装置の内面に収集される傾向を最小にすることができる。従って、ミルクが２８℃以下に冷える前に殺菌を行う。
【００２９】
ミルクを照射する殺菌装置１０の使用を上述したが、殺菌装置は他の液体を殺菌するために使用できることを理解されたい。たとえば、ワイン及び石油のような液体を殺菌するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による殺菌装置の側面図である。
【図２】  殺菌装置の一端の拡大縦断面図である。
【図３】  図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。
【図４】  図２の部分詳細図である。
【図５】  図５は本発明によるミルク殺菌装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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