(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想上の筒体の周囲に回転駆動可能な３本以上のローラー体を適当な隙間を設けて配置することにより、これらのローラー体に囲まれた空間で固液混合物の濾過用通路を形成し、該濾過用通路の一端側に固液混合物の供給部を設けるとともに、他端側に液体分離後の固液混合物または固形物を排出するための排出部を設け、分離された液体が前記ローラー体間の隙間から排出されるように構成したことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
各ローラー体を同一方向に回転駆動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
ローラー体を密閉型のケーシングの内部に配置し、該ケーシングには、濾過用通路の一端側に固液混合物を供給すべき供給部と、濾過用通路の他端側から出た液体分離後の固液混合物または固形物を排出するための排出部と、液体抜き取り部とを設け、前記供給部に接続された固液混合物供給系、前記排出部に接続された固液混合物または固形物排出系及び前記液体抜き取り部に接続された液体排出系のうち、２つ以上の系に定量搬送手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固形物と液体との混合物（以下、固液混合物という）から液体を所望の割合で分離することができ、したがって固液混合物中の固形物比率を任意に調整することができる装置に関するもので、特に、固形物を含有する液体の粘性が高くまた固形物が損傷し易い場合の処理に好適な固液分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品または食品用素材の固液混合物（例えば、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の大きさの果肉を含む果実プレザーブ）をパイプライン等によりインラインで連続的に搬送することが行われており、このような搬送方式では、定量的な処理と搬送中における固形物の保形性のために、またパイプライン内での固形物の詰まりを防止するために、搬送される固液混合物中の液体の粘度を高くし、且つ固液混合物中の固形物の比率を比較的低く抑えている。
【０００３】
ところで、１つの製品中に複数の固形物を含む食品を連続的に製造する場合、製品中に入れる固形物の個数を正確に計数し分配することが品質管理上重要である。ここで、扱われる対象が固液混合物である場合の固形物の定量方法としては、固形物の個数を直接計数する方法と固液混合物の計量値と固液混合物中の固形物比率から個数を推定する方法とがある。
前者の方法は、搬送経路の途中で目視や光センサー等により固液混合物中の固形物の個数を直接計数し、これに基づき各製品に対する所要個数の分配を行うもので、固液混合物中の液体が透明な場合には実施可能である。しかし、食品または食品用素材である固液混合物の液体は不透明であることが多く、このような場合には上記定量方法は適用することができない。
【０００４】
一方、後者の方法では、分配すべき対象が液中に均一な濃度で溶解若しくは分散している場合には、計量精度を高めることにより正確な分配が可能であるが、固液混合物は液体と固形物とからなるため本来的に濃度が不均一であり、特に、搬送のために固形物比率が比較的低く抑えられている固液混合物は固形物が液体中に不均一に分散した状態にあり、このため計量精度を高くしただけでは所要個数の固形物を正確に分配することは困難である。この場合、固液混合物の固形物比率を高くすることにより正確な分配を行えることが分かっており、したがって、固形物の正確な分配を行うためには、搬送されてきた固液混合物を計量前に脱液して固形物比率を高める必要がある。
【０００５】
果実プレザーブのような固液混合食品から液体を分離して固形物比率を調整するための装置として、特開平６−４７２１２号が提案されている。この装置は２重管構造の内管を多孔管または金網若しくはそれらの組合せで構成し、内管内に固液混合物を通して内管と外管の間に液体を抜き出し、外部に取り出すようにした固液分離装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−４７２１２号に示される装置に代表されるように、従来のこの種の分離装置の多くは、多数の通孔を設けた管体やプレート或いは金網等の濾材を介して圧力差で液体のみを通過させ、固液混合物から液体を分離するものである。しかし、この方式では瀘材の通孔が固形物による目詰まりを起こし、次第に液体の通過面積が狭くなってくるという問題がある。特に、果実プレザーブ等のように固液混合物中の液体の粘度が高い場合には液が固形物にまとわり付き易く、しかも狭い隙間を通過しにくいため、液体の分離効率が極めて悪くなる。また、このような固形物による通孔の目詰まりは装置を分解して手洗いしなければ洗い落すことができないため、洗浄作業に多大な労力と時間を必要とする。このため、処理対象の品種切替えを行うような場合には長時間のライン停止を余儀なくされ、生産性にも悪影響を与える。
【０００７】
また、特開平６−４７２１２号には、内管内にかき取り用の回転ブレードを設け、この回転ブレードを内管の内面に接触させることにより通孔の目詰まりを防止するようにした機構が示されている。しかし、同号の分離装置は圧力差を利用して通孔から液体を透過させるものであり、しかも食品関係の固液混合物中に含まれる固形物の多くは比較的柔軟な固形物（例えば、果肉片）であるため、固形物を通孔の孔径よりも多少大きくしても変形して通孔に入り込んでしまい、このように通孔に入り込んだ固形物は回転ブレードでも除去することができない。また、この装置では固形物が回転ブレードによって損傷を受ける場合もある。
【０００８】
したがって本発明の目的は、処理の対象が粘性の高い液体を含む固液混合物であっても、液体分離機構に固形物による目詰まり等を生じることなく固液混合物から液体を効率的に分離することができること、固液混合物から液体を所望の割合で分離することで固形物比率を自在に調整できること、柔軟な固形物を含む固液混合物を処理する場合でも固形物の損傷が極めて少ないこと、装置内の洗浄が容易であること等の要求を総て満足し得る固液分離装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の固液分離装置の構成は以下の通りである。
【００１０】
【００１１】
（1）仮想上の筒体の周囲に回転駆動可能な３本以上のローラー体を適当な隙間を設けて配置することにより、これらのローラー体に囲まれた空間で固液混合物の濾過用通路を形成し、該濾過用通路の一端側に固液混合物の供給部を設けるとともに、他端側に液体分離後の固液混合物または固形物を排出するための排出部を設け、分離された液体が前記ローラー体間の隙間から排出されるように構成したことを特徴とする固液分離装置。
（2）上記（1）の装置において、各ローラー体を同一方向に回転駆動させるように構成したことを特徴とする固液分離装置。
【００１２】
（3）上記（1）または（2）の装置において、ローラー体を密閉型のケーシングの内部に配置し、該ケーシングには、濾過用通路の一端側に固液混合物を供給すべき供給部と、濾過用通路の他端側から出た液体分離後の固液混合物または固形物を排出するための排出部と、液体抜き取り部とを設け、前記供給部に接続された固液混合物供給系、前記排出部に接続された固液混合物または固形物排出系及び前記液体抜き取り部に接続された液体排出系のうち、２つ以上の系に定量搬送手段を設けたことを特徴とする固液分離装置。
【００１３】
本発明装置において、ローラー体の形状等に特別な制約はなく、したがって、長手方向でストレートなローラー体だけでなく、例えば長手方向で適当なテーパを有するローラー体等、適宜な形状のロールを用いることができる。
また、複数本（３本以上）のローラー体は仮想上の筒体の周囲に適当な隙間を設けて配置されるが、この仮想上の筒体の形状は任意であり、したがって、必ずしもローラー体の軸線どうしが平行であったり、ローラー体の配列が円形に沿ったものである必要はない。また、ローラーの本数も３本以上であれば任意である。
【００１４】
【作用】
本発明の固液分離装置の原理的な作用を図１および図２に基づいて説明すると、図中、Ａは固液混合物の通路であり、この通路Ａの底部の仕切部材は回転駆動可能なローラー体Ｂで構成され、このローラー体Ｂと通路Ａの内壁との間には液体排出用の隙間Ｃが形成されている。
通路Ａに固液混合物を供給した状態でローラー体Ｂを回転させると、ローラー体Ｂの周面が固液混合物と接触するとともに、隙間Ｃから固液混合物中の液体が液体排出部Ｄ側に排出される。
【００１５】
このような液体分離の過程において、回転するローラー体Ｂの周面が固液混合物中の固形物に接触することで、固形物の回りに付着している液体が固形物から分離され、この分離された液体が前記隙間Ｃを介して排出される。特に、ローラー体Ｂの回転によって固形物も回転するため、ローラー体Ｂの周面と接触した固形物は、その回りに付着した液体がまんべんなく分離除去される。
また、固液混合物中の液体の粘性が比較的高い場合には、液体が回転するローラー体周面に随伴するような形で液体排出部Ｄ側に送り出されるため、粘性の高い液体でも効率的な分離除去がなされる。
【００１６】
したがって、本発明の作用効果が特に顕著に発揮されるのは、固液混合物中の液体の粘性が高い場合である。すなわち、粘性の高い液体は流動性に乏しく固形物の回りにまとわり付き易いため、従来のような濾材を介して圧力差で液体を分離する方式では効率的な液体分離は困難である。これに対して本発明方式では、(1)回転するローラー体が固形物に接触して固形物を回転させながらその回りに付着した粘性の高い液体を分離できること、(2)粘性の高い液体を回転するローラー体の周面に随伴させて液体排出部側に送り出せること、により液体の分離が確実且つ効率的に行われる。
また、本発明の固液分離方式では、回転するローラー体が固液混合物に接触するだけであるため、処理中における固形物の損傷も効果的に抑えられる。さらに、通路内に供給する固液混合物の供給量と分離された液体の抜き出し量のいずれか一方または両方を制御することにより、液体分離処理後の固液混合物中の固形物比率が調整できる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
本発明の固液分離装置では、各ローラー体が回転した状態で、これらのローラー体で囲まれた空間である濾過用通路内に供給部から固液混合物が供給され、排出部方向に移送される。この過程で、上述したようなローラー体の作用により固液混合物から液体が分離され、ローラー体間の隙間から濾過用通路外に排出される。そして、濾過用通路を通過する過程で液体の一部の分離を終えた固液混合物若しくは実質的に液体の全部が分離された固形物は、排出部から装置外に排出される。また、ローラー体間の隙間から排出された液体は、適当な液抜き取り部を介して系外に排出される。
この装置の場合には、濾過用通路の仕切りが複数のローラー体だけで構成されているため、ローラー体間の隙間を通じた液体の排出が円滑に行われ、さらに固液混合物中の固形物が回転するローラー体に接触する機会が多く、それだけ固形物の回りに付着した液体の分離除去が効率的に行われる。
【００２０】
請求項２に記載の発明の装置では、上述した作用に加えて、ローラー体が同一方向に回転するためローラー体間の隙間に固液混合物中の固形物が噛み込まれることがなく、しかも、固形物が濾過用通路内を同じ方向に回転しながら円滑に移送されるため、装置内での固形物の損傷がより効果的に防止される。
請求項３に記載の発明の装置では、上述した作用を簡易な構造により得ることができ、特に、固液混合物供給系の定量搬送手段（例えば、定量ポンプ等）による装置内への固液混合物の供給量と液体排出系の定量搬送手段（例えば、定量ポンプ等）による装置からの液体抜き取り量のいずれか一方、または両方を適宜制御することにより、液体分離後の固液混合物中の固形物比率が容易に調整される。
【００２１】
本発明装置における固液混合物の液体抜き取り率、換言すれば液体分離後の固液混合物中の固形物比率は、装置への固液混合物の供給量と装置から抜き取られる液体の量を制御することにより任意に調整できる。例えば、装置に供給される固液混合物の固形物比率をＰ１、その供給量をＱ１、液体分離による装置からの液体抜き取り量をＱ２とした場合、液体分離後の固液混合物の固形物比率Ｐ２は下式で表すことができる。
Ｐ２＝（Ｐ１×Ｑ１）／（Ｑ１−Ｑ２）
但し  （Ｑ１−Ｑ２）／Ｑ１＜Ｐ１
したがって、固液混合物の供給量Ｑ１または液体抜き取り量Ｑ２若しくはその両方を定量ポンプ等により制御することにより、液体分離後の固液混合物の固形物比率Ｐ２を容易に調整することができる。
また、本発明装置は、従来装置のような固形物の目詰りを生じ易い濾材を持たず、従来装置の濾材の役目を果すローラー体を有するだけであるため、洗浄性が極めて良好である。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【実施例】
図３ないし図５は本発明装置の一実施例を示している。
図において、１Ｃは密閉型の筒状ケーシングであり、このケーシング１Ｃは長手方向で略水平に支持される。ケーシング１Ｃの内部には、６本のローラー体２Ｃを、仮想上の円筒体の周囲に等間隔で配列されるような状態に、適当な隙間（例えば、数ｍｍ）を設けて配置してあり、これらのローラー体２Ｃに囲まれた空間で濾過用通路３Ｃを形成している。各ローラー体２Ｃは回転駆動が可能であり、その両端の軸部２０がケーシング１Ｃの両端部の軸受部４ａ，４ｂにそれぞれ回転可能に軸支されている。この軸受部４ａ、４ｂは樹脂製等の適宜な部材により構成できる。
【００２９】
この実施例では、回転するローラー体間に固形物が噛み込まれないようにするため、全部のローラー体２Ｃが同一方向に回転駆動するように構成してあり、このため各ローラー体２Ｃの軸受部４ａから突出した軸部２０に歯車８を設けるとともに、これら歯車８にラック付きベルト９を装着し、１つのローラー体２Ｃの軸部２０ａを図示しない駆動装置側に連結している。通常、駆動装置はモータと減速装置等から構成される。なお、ローラー体２Ｃを回転駆動させるための機構は上記のものに限定されるものではなく、例えば、スプロケットホイールとチェーンを用いる方式、或いは各ローラー体を個別の駆動装置で駆動させる方式等、適宜な方式を採用できる。
【００３０】
前記ケーシング１Ｃの一端には、前記軸受部４ａの中央を貫通するようにして供給部５Ｃを設け、この供給部５Ｃからケーシング１Ｃ内の前記濾過用通路３Ｃの一端側に固液混合物を供給できるようにしてある。また、ケーシング１Ｃの他端側には前記軸受部４ｂの中央を貫通するようにして排出部６Ｃを設け、この排出部６Ｃから液体分離後の固液混合物または固形物を排出できるようにしてある。
さらに、ケーシング１Ｃの中央下部には、ローラー体２Ｃ間の隙間から排出された液体をケーシング外に抜き取るための液抜き取り部７Ｃを設けてある。なお、この液体抜き取り部７Ｃはケーシング１Ｃの任意の箇所に任意の数だけ設けることができ、例えば後に説明する図９及び図１０に示す装置のように、ケーシング１Ｃの両端近傍の２箇所に設けてもよい。
前記供給部５Ｃは、これに接続される供給管１０を介して図示しない固液混合物タンクと通じており、この固液混合物タンクから定量ポンプ１２により供給部５Ｃに固液混合物が供給される。一方、液抜き出し部７Ｃに接続される排出管１１の下流側にも定量ポンプ１３が設けられ、この定量ポンプ１３により液抜き出し部７Ｃから抜き出された液体が系外に排出される。
【００３１】
上記実施例において、各ローラー体２Ｃ間の隙間の大きさＧは、処理の対象となる固液混合物中の固形物の大きさに応じて適宜選択されるが、少なくとも固形物の最小径よりも小さくする必要があり、特に、柔軟で変形し易い固形物を対象とする場合には、固形物の最小径よりも十分に小さくすることが好ましい。複数本のローラー体２Ｃはすべて等間隔で配置することが最も好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、ローラー体２Ｃの形状や表面の性状、材質等にも特別な制約はなく、例えば長手方向でテーパを有するローラー体を使用することもできる。
【００３２】
また、複数本のローラー体２Ｃの配列も任意であり、要はローラー体２Ｃに囲まれる空間で濾過用通路３Ｃが形成されればよい。したがって、必ずしもローラー体の軸線どうしが平行である必要はなく、例えば、複数本のローラー体２Ｃの軸線が排出部６Ｃ方向に向けて求心的に傾斜した構造とすることもできる。また、複数のローラー体２Ｃを、それらが仮想上の非円筒体（例えばだ円筒体）の周囲に配置されるような配列としてもよい。
【００３３】
また、ローラー体２Ｃの本数は３本以上の任意の数とすることができるが、処理すべき固液混合物中に例えば果肉等の損傷を受けやすい柔軟な固形物が含まれている場合には、装置内での固形物の損傷を防止するために濾過用通路３Ｃはなるべく円筒形に近い方が好ましく、この観点からはローラー体２Ｃの本数は少なくとも５本程度とすることが好ましい。また、ローラー体２Ｃ間の隙間の大きさＧは、ロール体２Ｃの径と本数を選択することにより任意に調整することができる。
なお、本発明の固液分離装置は食品または食品用素材たる固液混合物だけでなく、あらゆる種類の固液混合物の液体分離処理に適用できる。
【００３４】
〔試験例１〕
図６及び図７に示す構造の本発明装置と特開平６−４７２１２号に示された従来装置とを用い、これらの装置に一定量の原料苺プレザーブを定量ポンプで供給し、装置に供給された原料苺プレザーブの流量の３５〜６０％程度の量の液体を分離して抜き出し、液分離を終えて排出された苺プレザーブ中の固形物の比率を求めた。固形物の比率は、液分離を終えた苺プレザーブの重量を測定後、これを２０メッシュの網上で十分に水洗して残った固形物の重量を測定し、この固形物重量の水洗前の苺プレザーブに対する比率で求めた。また、その固形物のうち苺の形が良好なものの重量を測定し、水洗前の苺プレザーブに対する比率を求め、これを良形固形物比率とした。なお、処理前の原料苺プレザーブは固形物比率が２９．８５％、良形固形物比率が１９．６２％であった。
【００３５】
この試験結果を表１および図８に示す。これによれば、液体抜き取り率と固形物比率については本発明装置と従来装置はほとんど変りはないが、良形固形物比率に関しては、両装置で液体抜き取り率と固形物比率が略同じ場合（例えば、試験例Ｎｏ．２とＮｏ．６、Ｎｏ．４とＮｏ．７）でも、本発明装置の方が従来装置に較べて１０％程度も高くなっている。これにより、本発明装置では固形物の損傷率が低く抑えられることが確認できた。
【００３６】
【表１】
0003735133.tif 000002
【００３７】
〔試験例２〕
先に述べたように特開平６−４７２１２号に示される従来装置では、装置内の濾材の目詰まりは装置を分解して手洗いしなければ洗い落とすことができなかった。このような従来装置に対する本発明装置の優れた洗浄性を確認するため、以下のような試験を行った。
まず、図６及び図７に示す本発明装置を苺プレザーブの液体分離に一定期間使用した後、洗浄のため各ローラー体２Ｃを回転させながら供給部５Ｃから水を流したところ、ローラー体２Ｃ間の隙間に付着していた果肉の約９０％を洗い落とすことができた。その後さらに、ローラー体２Ｃを回転させながら排出部６Ｃから水を流したところ、ローラー体２Ｃ間に付着していた果肉の約９８％を洗い落とすことができた。
また、図９及び図１０に示すように、洗浄性を考慮してケーシング１Ｃの両端近傍の２箇所に液抜き出し部７ａ、７ｂを設けた本発明装置を用い、同様の洗浄試験を行ったところ、ローラー体２Ｃ間に付着した果肉を略１００％洗い落とすことができた。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた本発明の固液分離装置によれば、液体分離機構に目詰まり等を生じることなく固液混合物から液体を効率的に分離することができるとともに、固液混合物中の固形物比率の調整も容易であり、また、固形物の損傷も低く抑えられるという効果がある。特に、固液混合物中の液体の粘性が高い場合には、回転するローラー体が固形物に接触して固形物を回転させながらその回りに付着した粘性の高い液体を分離でき、しかも、粘性の高い液体を回転するローラー体の周面に随伴させて液体排出部側に送り出すことができることから、効率的な液体分離処理が可能であり、従来の固液分離方式に較べて特に顕著な効果が得られる。
【００３９】
【００４０】
また、本発明装置によれば、濾過用通路の仕切りが複数のローラー体だけで構成されているため、ローラー体間の隙間を通じた液体の排出が円滑に行われ、さらに固液混合物中の固形物が回転するローラー体に接触する機会が多く、それだけ固形物の回りに付着した液体の分離除去を効率的に行うことができる。
さらに、請求項２に記載の発明の装置によれば、上述した効果に加えて、ローラー体が同一方向に回転するためローラー体間の隙間に固液混合物中の固形物が噛み込まれることがなく、しかも、固形物が濾過用通路内を同じ方向に回転しながら円滑に移送されるため、装置内での固形物の損傷をより効果的に防止できる。
【００４１】
また、請求項３の発明に係る装置によれば、上述した効果を簡易な構造により得ることができ、特に、固液混合物供給系の定量搬送手段（例えば、定量ポンプ等）による装置内への固液混合物の供給量と液体排出系の定量搬送手段（例えば、定量ポンプ）による装置からの液体抜き取り量のいずれか一方、または両方を適宜制御することにより、液体分離後の固液混合物中の固形物比率を極めて容易に調整することができる。また、ケーシングが密閉型であるため、固液混合物が食品等である場合の衛生管理面でも有利である。
また、本発明装置は、従来装置のような固形物の目詰りを生じ易い濾材を持たず、従来装置の濾材の役目を果すローラー体を有するだけであるため、洗浄性が極めて良好である。
【００４２】
したがって本発明の装置は、パイプライン等の大気に開放されない衛生的なインライン搬送方式を用いて食品や食品用素材等の固液混合物を連続的に搬送、処理する際、固形物の損傷を抑えつつ固液混合物から液体を高効率且つ適切に分離することができ、また洗浄等も極めて容易であることから処理対象の品種切替えにも迅速に対応でき、このためラインの自動化に適切に対応し、生産性の向上に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の固液分離装置の原理的な作用を示す基本構成図
【図２】  図１に示す装置の横断面図
【図３】  本発明装置の一実施例を示す縦断面図
【図４】 図３のＶＩＩ−ＶＩＩに沿う矢視断面図
【図５】 図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う矢視断面図
【図６】  試験例１および試験例２で用いた本発明装置の模式的な縦断面図
【図７】  試験例１および試験例２で用いた本発明装置の模式的な横断面図
【図８】  試験例１において得られた試験結果を、固液混合物の液体抜き取り率と液体分離後の固形物比率及び良形固形物比率との関係で示すグラフ
【図９】  試験例２で用いた本発明装置の模式的な縦断面図
【図１０】  試験例２で用いた本発明装置の模式的な横断面図
【符号の説明】
１Ｃ…ケーシング、２Ｃ…ローラー体、３Ｃ…濾過用通路、４ａ，４ｂ…軸受部、５Ｃ…供給部、６Ｃ…排出部、７Ｃ，７ａ，７ｂ…液抜き取り部、８…歯車、９…ラック付ベルト、１０…供給管、１１…排出管、１２，１３…定量ポンプ、２０，２０ａ…軸部、Ａ…通路、Ｂ…ローラー体、Ｃ…隙間、Ｄ…液体排出部
【図１】
0003735133.tif 000003
【図２】
0003735133.tif 000004
【図３】
0003735133.tif 000005
【図４】
0003735133.tif 000006
【図５】
0003735133.tif 000007
【図６】
0003735133.tif 000008
【図７】
0003735133.tif 000009
【図８】
0003735133.tif 000010
【図９】
0003735133.tif 000011
【図１０】
0003735133.tif 000012