(57)【要約】  膜（３０６；３０８）は：第１側および第２側を備えた主本体であって、主本体は弾性材料から形成された主本体と；主本体の第２側に設けられ、プラスチック材料から形成されたコーティングと；を具備している。膜手段も開示されており、膜手段は：第１膜および第２膜であって、少なくとも１つの膜が前述のように形成された膜である第１膜および第２膜と；両方の膜の間の空間（３１２）内に配置された指標液体と；を具備している。膜手段を具備したピストンポンプ手段（３００）も、開示されている。
2016503852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側および第２側を備えた主本体を具備した膜であって、
前記主本体は弾性材料から形成されており、前記主本体の前記第２側にはコーティングが施され、
該コーティングはプラスチック材料から形成されていることを特徴とする膜。
【請求項２】
前記弾性材料はゴムであることを特徴とする請求項１に記載の膜。
【請求項３】
前記ゴムはエチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）であることを特徴とする請求項２に記載の膜。
【請求項４】
前記プラスチック材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜。
【請求項５】
第１膜と、
第２膜と、を具備した膜手段であって、
前記第１膜および／または前記第２膜は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜であることを特徴とする膜手段。
【請求項６】
前記第１膜と前記第２膜との間に配置された指標液体をさらに具備していることを特徴とする請求項５に記載の膜手段。
【請求項７】
前記指標液体は塩水であることを特徴とする請求項６に記載の膜手段。
【請求項８】
膜内部空間が形成されるように、前記第１膜と前記第２膜とを互いに接続した膜リングをさらに具備し、前記膜内部空間は前記指標液体を保持するように構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の膜手段。
【請求項９】
前記膜リング内にサンプリング開口をさらに具備していることを特徴とする請求項８に記載の膜手段。
【請求項１０】
前記指標液体の少なくとも１つの特性を記録するように構成されたセンサをさらに具備していることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の膜手段。
【請求項１１】
前記センサは、導電性を記録するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の膜手段。
【請求項１２】
前記センサは、前記膜内部空間内に配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の膜手段。
【請求項１３】
少なくとも１つの、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜を具備していることを特徴とするピストンポンプ手段。
【請求項１４】
請求項５〜１２のいずれか一項に記載の膜手段を具備していることを特徴とするピストンポンプ手段。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のピストンポンプ手段を具備していることを特徴とする均質化器。
【請求項１６】
請求項１３または１４に記載のピストンポンプ手段を具備していることを特徴とする加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に加工産業に関する。より具体的には、本発明は、食品加工、化粧品加工、または薬剤加工のような、衛生機器に適したピストンポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、食品加工産業において均質化器を使用することは周知である。例えば酪農業において、重力分離に対して安定な脂肪乳剤を得るために、均質化器は脂肪球を小さく分割する。言い換えると、牛乳を均質化することによって、クリーム状の層が牛乳の上部に形成されることを回避することが可能である。食品を均質化することに関する他の理由は、脂肪の酸化への感度を減少させ、発酵乳製品をより食欲をそそる色とし、よりコクのある香りとし、口当たりを改良して、より良好な安定性とすることである。
【０００３】
一般的に、均質化器は２つの主部に分割されており、それらは、高圧を生じる高圧ポンプおよび製品が強制的に通過させられるギャップを設けた均質化デバイスである。今日、かなり頻繁に、高圧プンプは３つ〜５つのピストンを備えたピストンポンプである。ピストンが前後に移動した場合に、所望しない微生物が製品に拡散されないことを確実にするために、ピストンシールが使用されている。一般的なアプローチは、互いに離間して配置された少なくとも２つのピストンシールを備え、障壁がいわゆる衛生側に配置された製品と、いわゆる非衛生側に配置された、油圧オイルを使用するクランクケースおよびクランクシャフトのような、均質化器の非衛生部と、の間に形成されるようにしていることである。
【０００４】
例えば、非無菌状態の均質化器、すなわち熱処理ステーションの上流に配置された均質化器において、一般的なアプローチは、二重ピストンシールを備え、シールの間にピストンを潤滑するために水を設けることである。無菌状態の均質化器、すなわち熱処理ステーションの下流に配置された均質化器においては、高温の凝縮液と蒸気との混合物が、再感染防止のためにシールの間に供給され得る。
【０００５】
均質化器および均質化処理は、テトラパック社によって公開された「乳製品加工ハンドブック」にさらに記載されており、ここには参照によって統合されている。
【０００６】
ピストンが前後に移動する場合に、衛生側および非衛生側の分割を維持することは困難であるため、ある食品は、予防策として食品グレードのオイルのみを使用するように決められている。そうすることによって、健康問題の原因となる危険性を減少させるが、オイルが食品に取り込まれた場合、製品特性にはいずれにせよ悪影響となる。
【０００７】
前述の理由のために、今日では、健康問題および製品損失を回避するために、オイルが製品に到達しないことを確実にすることが、食品生産者から要求されている。
【０００８】
さらに、オイルが製品に到達する危険性を減少させることとは別に、技術的解決策が、設備投資の観点および追加性能への支出の両方からのコスト効果であることは、重要である。言い換えると、技術的解決策は合理的な食品投資コストを必要とし、技術的解決策が実行された場合、設備に関する必要性は低レベルを維持し、提供するサービスは顕著に運用コストを増大することなく可能であるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は好適に、先に認識された先行技術の１つ以上の不備および欠点を単独でまたは結合して軽減する、緩和する、または排除すること、ならびに少なくとも前述の問題を解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１態様によれば、第１側および第２側を備えた主本体を具備した膜であって、主本体は弾性材料から形成されており、主本体の第２側にはコーティングが施され、コーティングはプラスチック材料から形成された膜が提供されている。
【００１１】
第２側は、製品チャンバに面するように構成され得る。
【００１２】
弾性材料はゴムとし得る。
【００１３】
ゴムはエチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）とし得る。
【００１４】
プラスチック材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とし得る。
【００１５】
第２態様によれば、第１膜と、第２膜と、を具備した膜手段であって、第１膜および／または第２膜は、第１態様による膜である膜手段が提供されている。
【００１６】
膜手段は、第１膜と第２膜との間に配置された指標液体をさらに具備し得る。
【００１７】
膜手段は２つの個別の膜を具備し得るが、ユニットは膜リングによって接続された２つの膜も具備している。
【００１８】
指標液体は任意の液体、ゲル、または他の材料のように広く解釈されるべきであり、それらはピストンからの圧力を製品チャンバに伝達することが可能であり、油圧オイルまたは製品が指標液体と混合した場合に、１つ以上の特性を変化させる。
【００１９】
指標液体は塩水とし得る。塩分は２％とし得る。
【００２０】
膜手段は、膜内部空間が形成されるように、第１膜と第２膜とを互いに接続した膜リングを具備し、膜内部空間は、指標液体を保持するように構成され得る。
【００２１】
膜モジュールは、膜リング内にサンプリング開口を具備し得る。
【００２２】
膜手段は、指標液体の少なくとも１つの特性を記録するように構成されたセンサを具備し得る。
【００２３】
センサは、導電性を記録するように構成され得る。
【００２４】
センサは、膜内部空間内に配置され得る。
【００２５】
第３態様によれば、少なくとも１つの第１態様による膜を具備したピストンポンプ手段が提供されている。
【００２６】
第４態様によれば、第２態様による膜手段具備したピストンポンプ手段が提供されている。
【００２７】
第５態様によれば、第４態様または第５態様によるピストンポンプ手段を具備した均質化器が提供されている。
【００２８】
第６態様によれば、第４態様または第５態様によるピストンポンプ手段を具備した加工システムが提供されている。加工システムは、食品加工システムとし得る。
【００２９】
独立した概念を構成し得る第３態様のピストンポンプ手段は、油圧オイルチャンバから製品チャンバを分離した少なくとも１つの膜と、油圧オイルチャンバに接続された圧力逃がしバルブと、を具備し、外圧差が製品チャンバを介してピストンポンプ手段に到達した場合に、油圧オイルは油圧オイルチャンバから供給停止されることが可能であってよい。
【００３０】
外圧差は、ピストンポンプ手段がその一部である食品加工ライン内の他の場所で形成された突発的な圧力差であり得る。
【００３１】
圧力差は圧力上昇であり得る。
【００３２】
ピストンポンプ手段は、圧力逃がしバルブを介して油圧オイルチャンバに接続された油圧オイルタンクをさらに具備し得る。
【００３３】
油圧オイルタンクは入口バルブを介して油圧オイルチャンバに接続され、油圧オイルは油圧オイルタンクから油圧オイルチャンバに供給され得る。
【００３４】
第１膜および第２膜は、製品チャンバと油圧オイルチャンバとを分離するために設けられてもよく、指標液体は第１膜と第２膜との間に配置されてもよい。
【００３５】
指標液体は任意の液体、ゲル、または他の材料のように広く解釈されるべきであり、それらはピストンからの圧力を製品チャンバに伝達することが可能であり、油圧オイルまたは製品が指標液体と混合した場合に、１つ以上の特性を変化させる。
【００３６】
ピストンポンプ手段は、膜内部空間が形成されるように、第１膜と第２膜とを互いに接続した膜リングをさらに具備し、膜内部空間は指標液体を保持するように構成されている。
【００３７】
指標液体は、塩水のような導電性溶液とし得る。塩水の塩分は、２％とし得る。
【００３８】
第２膜は第１側および第２側を備えた主本体を具備してもよく、主本体は弾性材料から形成され、コーティングが主本体の第２側に施されてもよく、コーティングはプラスチック材料から形成されてもよい。
【００３９】
１つ以上の実施形態において、ピストンポンプ手段は、指標液体の少なくとも１つの特性を記録するように構成されたセンサを具備し得る。センサは、導電性を記録するように構成され得る。センサのための可能な位置は、１つ以上の実施形態において、膜内部空間内であり得る。
【００４０】
ピストンポンプ手段は均質化のために使用されてもよく、したがって均質化器はそのようなピストンポンプ手段を具備している。より一般的には、ピストンポンプ手段は加工システムの一部を形成していてもよい。
【００４１】
１つ以上の実施形態において、そのような加工システムはピストンポンプ手段の下流に配置されたスプレードライヤを具備してもよく、同様のまたは他の実施形態において、加工システムはセパレータを具備していてもよい。
【００４２】
追加の目的と同様に、本発明の前述の特徴および利点は、添付図を参照した、本発明の好適な実施形態の、以下の実例となる且つ非限定的な詳細な記載を通じて、より良好に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】均質化器を概略的に示した図である。
【図２】図１の均質化器のいわゆるウェットエンドを概略的に示した図である。
【図３】均質化器に備わった膜内のウェットエンドを概略的に示した図である。
【図４】膜を複数の異なった視点から示した図である。
【図５ａ】第１モードにおける膜を示した図である。
【図５ｂ】第２モードにおける膜を示した図である。
【図６ａ】膜モジュールを示した図である。
【図６ｂ】膜モジュールを示した図である。
【図６ｃ】膜モジュールを示した図である。
【図７ａ】導電性センサの例を示した図である。
【図７ｂ】導電性センサの例を示した図である。
【図８】導電性と複数の製品および油圧オイルの汚染レベルとの間の関係を現したグラフである。
【図９】サンプリングセンサシステムを概略的に示した図である。
【図１０ａ】サンプリングセンサシステムの構成例を示した図である。
【図１０ｂ】サンプリングセンサシステムの構成例を示した図である。
【図１０ｃ】サンプリングセンサシステムの構成例を示した図である。
【図１１】圧力逃がしバルブが設けられた均質化器に備わった膜を備えた食品加工システムを概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、全体的に均質化器１００、より具体的にはテトラパック社よりテトラアレックス（登録商標）の名称で販売された均質化器を示している。全体的に、均質化器１００は、２つの主部、高圧ポンプ、および均質化デバイスを具備している。高圧ポンプは高圧を生じ、均質化デバイスは１つまたは複数のギャップを提供し、そのギャップを通じて製品が流され、より小さい脂肪球が形成される効果を生じる。均質化のさらなる効果は、脂肪の酸化への感度を減少させ、発酵乳製品をより食欲をそそる色とし、よりコクのある香りとし、より良好な安定性とすることである。
【００４５】
本実施例においては、高圧ポンプは、ベルトトランスミッション１０２およびギアボックス１０３を介して、クランクケース１０４内に載置されたクランクシャフトに接続された主駆動モータ１０１によって駆動されたポストンポンプである。クランクシャフトを使用することにより、回転運動はポンプピストン１０５を前後に駆動する往復運動に変換される。今日では、３つ〜５つのポンプピストンを備えることが一般的である。
【００４６】
ポンプピストン１０５は、ポンプピストンによって生じた高圧に対抗するように形成されたポンプブロック１０６内に形成されたキャビティ内で稼働する。今日では、圧力は３００ｋＰａ（３ｂａｒ）から約１０〜２５ＭＰａ（１００〜２５０ｂａｒ）に増大されることが一般的であるが、より高い圧力が同様に使用されることが可能である。
【００４７】
ポンプブロック１０６内のキャビティを通じて、製品は第１均質化デバイス１０７に入り、その後、多くの場合には、第２均質化デバイス１０８に入る。前述の通り、製品を１つまたは複数のギャップに通すことで、製品の特性は変化されることが可能である。
【００４８】
ポンプピストン１０５の往復運動は、脈動を生じる。脈動を減少させるために、今日では、均質化器の入り口に入口緩衝器１０９を配置することが、一般的な習慣である。さらに、振動および騒音を減少させるために、出口に出口緩衝器１１０を配置することが、一般的な習慣である。
【００４９】
図２は、均質化器のいわゆるウェットエンドをより詳細に示している。この断面図に見られているように、ピストン１０５は前後に移動しており、高圧がポンプブロック１０６の製品チャンバ２００内に形成されている。１つまたは複数のシール２０２は、ピストン１０５とピストン受容要素２０４との間の密接な嵌合を維持するために使用されている。１つまたは複数のシール２０２は、製品チャンバ２００内の製品を、クランクケースおよび均質化器の他の非衛生部品から離間させてもいる。望まない微生物が製品内に到達しないようにすることを確実にするために、今日では、ピストンシール２０２と組み合わせて蒸気バリアのようなものが使用されることが、一般的なアプローチである。
【００５０】
図３において、均質化器に備わった膜のウェットエンド３００が示されている。図１および図２に示された均質化器のように、均質化器にはピストン３０２、またはより正確には複数のポストンが設けられているが、それらのうちの１つのみがこの断面図に記載されている。さらに、ピストン３０２はポンプブロック３０４内に高圧を形成している。
【００５１】
図１および図２に示された均質化器とは異なって、ウェットエンド３００には第１膜３０６および第２膜３０８が設けられている。第１膜３０６は、油圧オイルチャンバ３１０および膜内部空間３１２、すなわち第１膜３０６と第２膜３０８との間に形成された空間が別々に離されるように、配置されることが可能である。第２膜３０８は、膜内部空間３１２および製品チャンバ３１４が別々に離間されるように、配置されることが可能である。
【００５２】
さらに、高圧安全弁３１６が油圧オイルチャンバ３１０に接続されて、油圧オイルチャンバ内の圧力が、このバルブの開放によって下げられることが可能である。図示されていないが、高圧安全弁３１６が開放された場合、油圧オイルはタンク内に供給され得る。このタンクは、入口バルブを介して油圧オイルチャンバの入口にも接続されてもよく、油圧オイルは後のステージにおいて、油圧オイルチャンバ内に供給されることが可能である。この構成の好ましい効果は、高圧安全弁３１６を通じた油圧オイルが再使用可能なことである。例示的な構成は、図１１に示されている。
【００５３】
油圧オイルを備える理由は、このオイルが、ピストン３０２によって形成された圧力を、第１膜３０６および第２膜３０８を介して製品チャンバ３１４に送達するためであるが、シールを潤滑して、シールの寿命を延ばすためにも使用されるためである。したがって、図２に示されたウェットエンドとは異なり、ピストンは間接的に製品チャンバ３１４内に圧力を生じさせている。
【００５４】
製品チャンバ３１４をピストン３０２、クランクシャフト、クランクケース、および非衛生側に配置された他の部品から離間した膜を備えることの利点は、明確に定義された境界が形成されることである。この効果は、望まない微生物が膜を通過して、製品チャンバ３１４内に入る危険性を顕著に低下させることである。同じ度合いの食品安全性は、例えば蒸気バリアを使用することで達成され得るが、膜による解決策は蒸気バリアを必要としない利点を備えている。したがって、この効果は、均質化器を稼働するための作動コストを顕著に削減している。環境的観点からも、蒸気の使用の削減は顕著に重要である。
【００５５】
均質化器に備わった膜を備えることの危険性は、膜が破損して、油圧オイルが製品チャンバ内に侵入することである。このことは、油圧オイルが使用されることに依存した、食品の安全上の問題となり得るが、製品の損失の結果となる高い可能性もある。この危険性を克服するために、膜内部空間３１２、すなわち第１膜３０６と第２膜３０８との間に形成された空間には、指標液体が存在していてもよい。指標液体の目的は、信頼性高く、素早く、且つコスト効果の高い方法において膜の断裂の検出を可能にすることである。
【００５６】
指標液体は塩水のような液体とすることが可能であるが、圧力を伝達し、且つ油圧オイルまたは製品と混合された場合に伝導性のような特性を変化させることが可能なゲル、または他の任意の材料とすることも可能である。
【００５７】
膜の断裂を検出する１つの方法は、塩水のような導電性溶液を指標液体として備えること、および指標液体の導電性を連続的に計測する導電性センサを備えることである。第１膜３０６が破損した場合、油圧オイルは膜内部空間３１２に侵入し、指標液体と混合して、結果的に導電率が変化するだろう。もちろん油圧オイルは、導電性溶液とは異なった導電率となるように選択されている。一方で、第２膜３０８が破損した場合、製品が膜内部空間３１２内に侵入し、導電性溶液と混合する。導電性溶液と異なった導電率を有する製品を提供することによって、導電率は変化するだろう。これにより、膜内部空間３１２内に導電性溶液を備えることによって、第１膜３０６および第２膜３０８の両方が破損した場合に、検出されることが可能である。
【００５８】
導電性溶液を使用することの代替案として、非導電性溶液が使用可能であり、または、非導電性溶液の使用が困難である場合、少なくとも低導電性溶液の使用が可能である。脱イオン水のような低導電性溶液を使用する場合、第１膜３０６または第２膜３０８が破損すると、導電性が増大する。もちろん、製品および油圧オイルの両方は、非導電性溶液よりも高い導電性を有する。
【００５９】
図３に例示された構成においては、サンプルチャネル３１８が設けられている。サンプルチャネル３１８を備えることによって、膜内部空間３１２からのサンプルが取り出され、膜内部空間３１２の外側に配置された導電性センサによって解析され得る。導電性センサを膜内部空間３１２内に配置しない理由の１つは、高圧である。しかしながら、高圧に耐える導電性センサを使用した場合、導電性センサは膜内部空間内に配置されてもよい。
【００６０】
導電性を測定する代わりに、またはその補完として、他のパラメータ、例えば濁度が使用されてもよい。例えば、油圧オイルおよび製品と異なった濁度を有する指標液体を使用することによって、膜の破損による漏れがある場合、濁度が変化する。この濁度の変化は、濁度センサによって検出可能である。
【００６１】
また別の例は、油圧オイルおよび製品の両方と異なった光伝達特性を有する指標液体を使用することである。減衰された光または反射光が測定可能な光放出デバイスと結合した光記録センサを伴って、いずれかの膜が破損し、油圧オイルまたは製品が膜内部空間に侵入したかどうかを検出することが可能である。
【００６２】
指標液体が２つの膜、第１膜３０６および第２膜３０８の間に保持され得る利点とは別に、２つの膜を備えることは有利であり、それは、両方の膜が同時に破損する危険性が非常に低く、したがって、油圧オイルが製品に侵入する危険性も低いためである。
【００６３】
図４は、図３に記載されたウェットエンド内の第１膜３０６または第２膜３０８として使用されることが可能な、膜４００の複数の異なった斜視図を示している。
【００６４】
膜４００が使い切られていない短時間後のみに、ピストンによって生じた力を受容するために、膜４００には膜の外周４０４と中間セクション４０６との間に配置された隆起部４０２が設けられてもよく、この隆起部は、図５ａに示された第１モードと、図５ｂに示された第２モードと、の間において、膜の材料を使い切ることなく、膜が可撓性となり得ることを確実にしている。さらに、隆起部を備えることの利点は、第１モードと第２モードとの間において、より大きい体積差となり得ることである。
【００６５】
中間セクション４０６は、例えば膜内に統合された金属部のような強化部４０８によって強化されており、これは、いわゆる「コイニング」、すなわちコイン形状に中間セクションの小さい部分が膜から破られるような膜の破損を回避するためである。
【００６６】
図５ａにおいて、膜は第１モードにあり、力が膜にかかっておらず、製品チャンバ側（図５ａおよび図５ｂの左側）および油圧オイルチャンバ側（図５ａおよび図５ｂの右側）にも力はかかっていない。
【００６７】
図５ｂにおいて、膜は第２モードにあり、力が油圧オイルチャンバ側にかけられており、膜の中間セクションは製品チャンバ側に向かって押圧されている。
【００６８】
膜が適切に浄化されることを可能とするために、膜の製品チャンバ側には、食品残渣が容易に除去され得る特性が好適に設けられている。さらに、製品チャンバ側は、例えば苛性アルカリ溶液および酸のような、洗浄の場合に使用される化学薬品に対抗することが可能であるべきである。油圧オイルチャンバ側は、一方で、油圧オイルとともに良好に作動することに適した特性を、好適に備えているべきである。全体として、膜は弾性であり、ピストンによって生じた圧力は膜を使い切ることなく製品チャンバに伝達されることが可能であるべきである。さらに、膜は弾性的でもあり、膜は例えば１０〜３０ｃｍの直径の小ささとすることが可能である。小さい膜は、ポンプブロックが小さく形成され得る効果を備え、したがって、例えばステンレス鋼のような材料の必要性を減少することになり、食品製造者のための投資コストに直接影響する。
【００６９】
図５ａおよび図５ｂに戻って、例えばエラストマのようなゴム材料から形成された主本体５０２を具備した膜５００が図示されている。特別な一実施例においては、エチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）製のエラストマが選択されているが、材料の選択は使用される油圧オイルに依存するので、他の材料が同様に選択され得る。エラストマのようなゴム材料を主本体に使用することは、膜のサイズを約１０〜３０ｃｍに小型化するか、またはピストンから満足に圧力を伝達することが可能なように小さくすることが可能である。
【００７０】
製品チャンバ側が適切に浄化されることに寄与するために、コーティング５０４がこの側に設けられている。コーティング５０４はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されてもよいが、食品加工に適切なおよびコートされることが可能な他のプラスチック材料が、同様に使用され得る。さらに、コーティングは、洗浄の際に使用される洗浄剤から、および研磨剤からも、弾性材料を保護することが可能である。
【００７１】
主本体５０２の弾性特性が損なわれないために、コーティング５０４は好適に薄く、例えば０．５ｍｍである。しかしながら、異なった材料は異なった特性を備えているので、コーティングの厚さは異なった材料について異なり得る。
【００７２】
図５ａおよび図５ｂは、主に例示の目的である。実際の機器において、第１モードと第２モードとの間の差異は、あまり顕著とはなり得ない。
【００７３】
図６ａおよび図６ｂは、第１膜６０２、第２膜６０４、膜リング６０６、およびセンサ６０８を具備した膜モジュール６００を、２つの異なった斜視の視点からの分解図において示している。図６ｃは、第１および第２膜が膜リング６０６に取り付けられた場合の膜モジュールを示している。図示されたように、両方の膜は図４、図５ａ、および図５ｂに示された種類のものであり得る。
【００７４】
このようにして第１膜６０２と第２膜６０４とを互いに接続することによって、閉鎖空間が形成され、ここでは膜内部空間として参照している。この閉鎖空間内において指標液体が保持されることが可能であり、それにより１つの膜モジュールを別の膜モジュールに容易に交換することが可能である。
【００７５】
前述のような導電性センサとなり得るセンサ６０８は、膜内部空間内に配置されることが可能である。図示されていないが、センサ接続要素が膜リングの外側に設けられ、センサ６０８によって収集されたデータが獲得され、例えば第１膜が破裂して油圧オイルが膜内部空間に侵入したことによって、指標液体の１つ以上の特性が変化したことを検出するために、データを解析するために構成された制御デバイスまたは同種のものに伝達されることが可能である。
【００７６】
図７ａは、高圧に耐える導電性センサの例を示しており、そのセンサは膜内部空間内に配置可能である。
【００７７】
導電性センサ７００は、図７ｂにさらに示されている。この例においては、本体７０２は、第１電極７０４および第２電極７０６を保持するために配置可能である。空間７０８内には、指標液体が配置可能であり、導電性が第１電極７０４および第２電極７０６を使用して測定可能である。
【００７８】
油圧オイル、製品、または時々定置洗浄（ＣＩＰ）媒体と参照される洗浄剤が、指標液体内において検出され得るかどうか、したがって膜の破裂を検出するために、異なった試験が実施されている。
【００７９】
図８は、これらの試験の１つから、異なった製品、より具体的には牛乳、ジュース、油圧オイル（Klubersynth）、およびケチャップに関する結果を示したグラフであり、指標液体は塩水、より具体的には２％の塩を含んだ塩水である。μβ/ατιにおいて測定された導電性は、汚染のレベル、すなわち塩水内の製品またはオイルのパーセンテージで比較された。
【００８０】
グラフに見られているように、牛乳およびジュースは、導電性と汚染のレベルとの間に多かれ少なかれ線形の関係を示している。さらに、導電性の減少は明確であり、したがって、導電性センサによって検出することが可能であろう。
【００８１】
油圧オイル（本試験ではKlubersynth）も導電性の明確な低下を示しており、それは導電性センサによって油圧オイルを検出することも可能にしている。牛乳またはジュースの塩分よりも多くの塩分を含有したケチャップは、同様の導電性の低下を示しておらず、これにより、高級なセンサを使用した場合に可能であるとしても、導電性センサを使用して検出することがより困難であろう。代替的にまたは組み合わせて、指標液体内の製品の検出能力を改良するために、低塩分の指標液体が、製品と指標液体との間の導電性のより大きい差を導くために使用されてもよく、それにより、製品が指標液体と混合された場合の検出をより容易にしてもよい。同様のアプローチは、スポーツドリンクのような他の高塩分の製品に関して使用され得る。
【００８２】
膜内部空間内に配置されたセンサを備えることへの難問は、高圧である。今日の均質化器においては、圧力を３００ｋＰａ（３０ｂａｒ）より１０〜２５ＭＰａ（１００〜２５０ｂａｒ）に増大することが一般的である。これが克服され得た場合でも、センサに追加のコストが加わり、したがって代替の測定方法に関心が向けられる。
【００８３】
図９は、図７ａおよび図７ｂに示されたインラインセンサに代わって使用され得る、いわゆるサンプリングセンサシステム９００を示している。さらに、指標液体の１つよりも多くの特性を測定する場合、インラインセンサを使用した１つの測定結果と、サンプリングセンサシステムによる別の測定結果と、を検出することが可能である。さらなるオプションは、連続的にデータを記録する第１センサとして膜内部空間内のセンサを使用し、予備センサシステムまたは追加の測定を実行するものとしてサンプリングセンサシステムを使用することである。
【００８４】
サンプリングセンサシステム９００は、低圧サンプリングチャンバ９０４につながったチャネルが設けられた膜モジュール９０２を具備することが可能である。膜モジュール９０２内の高圧が維持され得ることを確実にするために、バルブ９０６がチャネルに設けられている。
【００８５】
低圧サンプリングチャンバ９０４内において、センサ９０８は、チャネルを介して膜モジュール９０２から供給された指標液体の１つ以上の特性を記録するために配置されることが可能である。したがって、センサ９０８は、センサ出力を解析するために、コンピュータのような制御デバイス９１０に接続されていてもよい。
【００８６】
図１０ａ、図１０ｂ、および図１０ｃは、サンプリングセンサシステム１０００の構成例の異なった視点における図を示している。この例示的な構成において、ポンプブロック１００２の上部には、バルブ１００４、導管１００６、および低圧サンプリングチャンバ１００８が設けられている。さらに、アキュムレータ１０１０が指標液体の一部を吸い上げるために使用されることが可能であり、この特別な例においては、ゲルであるように選択されている。測定後、指標液体は再度膜内部空間に押し込まれる。
【００８７】
図１１は、食品加工システム１１００の一部の構成の例を概略的に示している。この例において、セパレータ１１０２はピストンポンプ手段１１０４の上流に配置され、スプレードライヤ１１０６は前述のピストンポンプ手段１１０４の下流に配置されている。随意的に、熱処理ステーション１１０８、脱気器１１１０、または設備の他の一部が、同様にシステムの一部であってよい。
【００８８】
ピストンポンプ手段１１０４には膜１１１２が設けられ、この膜は製品が油圧オイルチャンバ１１１４内に配置された油圧オイルから分離され続けるために設けられている。油圧オイルを備えることによって、１つまたは複数のピストン１１１６からの圧力は、前述の通り膜１１１２に伝達されることが可能である。
【００８９】
例えば、セパレータ１１０２が放出した場合、または閉塞がスプレードライヤ１１０６内に生じた場合のように、突然の圧力上昇がピストンポンプ手段１１０４の製品チャンバに生じた場合、この圧力上昇は膜１１１２を介して油圧オイルチャンバ１１１４に拡散される。圧力逃がしバルブ１１１８を開放することによって、圧力上昇は、油圧オイルチャンバ１１１４から容器１１２０に油圧オイルを放出することで減少される。このようにして、ライン圧力逃がしバルブが使用された場合、すなわち例えばピストンポンプ手段１１０４とスプレードライヤ１１０６との間のパイプに圧力逃がしバルブが配置されている場合、圧力上昇または圧力ピークは製品を損なうことなく排除され得る。
【００９０】
油圧オイルが容器１１２０に供給されるので、油圧オイルは油圧オイルチャンバ１１１４に再供給されてもよく、これにより油圧オイルは再使用されることが可能であり、もちろんこのことは経済および環境の両方の観点から有利である。
【００９１】
少ない製品損失の利点とは別に、前述の圧力逃がしバルブ１１１８を備えることは、食品加工プラント内の安全性も改善するだろう。例えばスプレードライヤ内のノズルの閉塞によって、油圧チャンバ内の圧力が設定されたしきい値よりも高くなるとすぐに、油圧オイルチャンバ内の圧力は減少され、それによりピストンは追加的に圧力を増加させない。
【００９２】
さらなる利点は、ピストンポンプ手段のギアボックスまたは他の部品の摩耗が、圧力逃がしバルブによって減少されることである。
【００９３】
時々、「膜」の代わりに「ダイヤフラム」との用語が使用される。本明細書においては、これらの２つの用語の間に差異はなく、それらは、本明細書において、弾性構造が２つの流体を区別して維持することを可能にするとして理解されるべきである。
【００９４】
本発明は、いくつかの実施形態を参照してこれまでに記載されてきた。しかしながら、前述に開示された以外の他の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定義されたような、本発明の範囲内において等しく実施可能であることは、当業者によって既に理解された。
【符号の説明】
【００９５】
１００  ・・・均質化器
１０１  ・・・主駆動モータ
１０２  ・・・ベルトトランスミッション
１０３  ・・・ギアボックス
１０４  ・・・クランクケース
１０５  ・・・ポンプピストン
１０６、３０４、１００２  ・・・ポンプブロック
１０７  ・・・第１均質化デバイス
１０８  ・・・第２均質化デバイス
２００  ・・・製品チャンバ
２０２  ・・・シール
２０４  ・・・ピストン受容要素
３００  ・・・ウェットエンド
３０２  ・・・ピストン
３０６、６０２  ・・・第１膜
３０８、６０４  ・・・第２膜
３１０  ・・・油圧オイルチャンバ
３１２  ・・・膜内部空間
３１４  ・・・製品チャンバ
３１６  ・・・高圧安全弁
３１８  ・・・サンプルチャネル
４００、５００  ・・・膜
４０２  ・・・隆起部
４０４  ・・・外周
４０６  ・・・中間セクション
５０２  ・・・主本体
５０４  ・・・コーティング
６００、９０２  ・・・膜モジュール
６０６  ・・・膜リング
６０８  ・・・センサ
７００  ・・・導電性センサ
７０２  ・・・本体
７０４  ・・・第１電極
７０６  ・・・第２電極
７０８  ・・・空間
９００  ・・・サンプリングセンサシステム
９０４  ・・・低圧サンプリングチャンバ
９０６  ・・・チャネル
９０８  ・・・センサ
９１０  ・・・制御デバイス
１０００  ・・・サンプリングセンサシステム
１００４  ・・・バルブ
１００６  ・・・導管
１００８  ・・・低圧サンプリングチャンバ
１０１０  ・・・アキュムレータ
１１００  ・・・食品加工システム
１１０２  ・・・セパレータ
１１０４  ・・・ピストンポンプ手段
１１０６  ・・・スプレードライヤ
１１０８  ・・・熱処理ステーション
１１１０  ・・・脱気器
１１１２  ・・・膜
１１１４  ・・・油圧オイルチャンバ
１１１８  ・・・圧力逃がしバルブ
１１２０  ・・・容器
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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