Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4399083B2 - Flow method and flow apparatus for mixture - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4399083B2 - Flow method and flow apparatus for mixture - Google Patents

Flow method and flow apparatus for mixture Download PDF

Info

Publication number
JP4399083B2
JP4399083B2 JP2000093521A JP2000093521A JP4399083B2 JP 4399083 B2 JP4399083 B2 JP 4399083B2 JP 2000093521 A JP2000093521 A JP 2000093521A JP 2000093521 A JP2000093521 A JP 2000093521A JP 4399083 B2 JP4399083 B2 JP 4399083B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mixture
tube
flow
heat exchanger
backflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000093521A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001280865A (en
Inventor
浩 青山
正行 佐竹
好人 柴内
浩二 青野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iwai Kikai Kogyo Co Ltd
Snow Brand Milk Products Co Ltd
Original Assignee
Iwai Kikai Kogyo Co Ltd
Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iwai Kikai Kogyo Co Ltd, Snow Brand Milk Products Co Ltd filed Critical Iwai Kikai Kogyo Co Ltd
Priority to JP2000093521A priority Critical patent/JP4399083B2/en
Publication of JP2001280865A publication Critical patent/JP2001280865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4399083B2 publication Critical patent/JP4399083B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,シェルアンドチューブ熱交換器の外胴内において並列に配置されている複数のチューブなどに,例えば果肉入り飲料の如き液体と固形物の混合物を分配して流動させる方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばジュースやスープなどの飲料を工業的に製造する場合,オーミック加熱やマイクロ波を利用した加熱殺菌機などにより飲料を加熱殺菌するのが一般的である。しかしながら,これらの加熱殺菌機はランニングコストが高く殺菌能力を大きくし難い。一方,シェルアンドチューブ熱交換器などと呼ばれる外胴内に複数のチューブを配置した構成の多管式熱交換器は,正確な殺菌温度の制御が容易にでき,また低ランニングコストで連続的に送液しながら殺菌できるので,飲料などの殺菌には多管式熱交換器が広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,例えば果肉入りジュースなどのように液体と固形物の混合物を多管式熱交換器のチューブに分配して流動させる場合,チューブ入口に固形物が滞留して詰まり,チューブ内への流動を妨げたり,あるいは詰まらないまでも流動速度が低下するためチューブ内を流れる時間が長くなって,固形物が焦げる等の熱変性をうけてしまう結果となる。
【0004】
かかる事態を避けるため,搬送パイプにフィンや撹拌プロペラなどを設置し,強制的に送液させることも考えられるが,このようなフィンや撹拌プロペラなどの設置だけでは,チューブ入口での固形物の滞留を完全に防止することは非常に困難である。
【0005】
従って本発明の目的は,シェルアンドチューブ熱交換器の外胴内において並列に配置されている複数のチューブなどに混合物を分配して流動させるに際し,チューブ入口での固形物の滞留を防止できる方法と装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために,請求項1にあっては,並列に配置された複数のチューブに液体と固形物の混合物を分配して流動させる方法であって,前記混合物の逆流を発生させ,逆流した前記混合物を吸収し,その後吸収した前記混合物を徐々に戻すことにより,チュ−ブ入口での固形物の滞留を防止することを特徴としている。
【0007】
この請求項1の流動方法において,請求項2に記載したように,前記チューブは,例えば熱媒を流通可能なシェルアンドチューブ熱交換器の外胴内に配置されている。
【0008】
これら請求項1,2の流動方法において,混合物とは,例えば果肉入りジュースなどのような飲料であり,その他飲料以外の液体(粘性物,ゾル等を含む)と固形物(繊維などを含む)の混合物も含む。これら請求項1,2の流動方法にあっては,混合物の逆流を発生させることにより,チュ−ブ入口に滞留した固形物をチュ−ブ入口から剥離させて液体中に分散させることができる。こうして,固形物を液体中に分散させた状態で流動が再開されることにより,固形物の閉塞などを防止しながらシェルアンドチューブ熱交換器のチューブなどに混合物を円滑に分配して流動させることができるようになる。
【0009】
請求項3にあっては,並列に配置された複数のチューブに液体と固形物の混合物を分配して流動させる装置であって,前記複数のチューブに混合物を流動させる送液手段と,前記複数のチューブの下流において加圧することにより混合物の逆流を発生させる逆流発生手段と,前記複数のチューブの上流において混合物の逆流を吸収するバッファ手段を備えることを特徴としている。
【0010】
この請求項3の流動装置において,請求項4に記載したように,前記チューブは,例えば熱媒を流通可能なシェルアンドチューブ熱交換器の外胴内に配置されている。また請求項5に記載したように,前記シェルアンドチューブ熱交換器が直列に複数配置されていても良い。更に請求項6に記載したように,前記バッファ手段と逆流発生手段の間に1又は2以上のシェルアンドチューブ熱交換器が配置されている。また請求項7に記載したように,前記送液手段は,前記バッファ手段の上流にて一定流量で送液する供給ポンプと,前記逆流発生手段の下流にて一定流量で送液する排出ポンプを備えている。
【0011】
これら請求項3〜7の流動装置にあっては,逆流発生手段で加圧することによって混合物の逆流を発生させることができ,この逆流によってチュ−ブ入口に滞留した固形物をチュ−ブ入口から剥離させて液体中に分散させることができる。また一方,このように発生した混合物の逆流をバッファ手段によって吸収することが可能である。こうして,固形物を液体中に分散させた状態で流動が再開されることにより,固形物の閉塞などを防止しながらシェルアンドチューブ熱交換器などのチューブに混合物を円滑に分配して流動させることができるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図1は,本発明の実施の形態にかかる混合物の流動装置1の説明図である。
【0013】
加熱部10と冷却部11が隣接して配置されており,加熱部10には複数の加熱用のシェルアンドチューブ熱交換器12(以下「熱交換器12」という)がパイプ13を介して直列に接続して設けられており,同様に冷却部11には複数の冷却用のシェルアンドチューブ熱交換器15(以下「熱交換器15」という)がパイプ16を介して直列に接続して設けられている。加熱部10と冷却部11はホールドチューブ17で接続されており,加熱部10において熱交換器12とパイプ13を交互に送液された混合物aは,このホールドチューブ17を経て冷却部11に送液され,更に冷却部11において熱交換器15とパイプ16を交互に送液されるようになっている。
【0014】
加熱部10の上流には供給パイプ20を介してタンク21が接続されている。このタンク21内には,例えば果肉入りジュースなどの如き液体と固形物の混合物aが溜められている。供給パイプ20の最上流端はタンク21の下面に接続されており,タンク21内の混合物aが供給パイプ20内に流入するようになっている。供給パイプ20には一定流量で混合物aを送液する供給ポンプ22が介装されており,この供給ポンプ22の稼働により,タンク21内の混合物aは,供給パイプ20内を一定流量で送液されて,加熱部10に向かって送液されるようになっている。
【0015】
供給ポンプ22と加熱部10の間において供給パイプ20から分岐するように設けられた分岐パイプ25には,バッファ手段としてのバッファタンク26が設けられており,このバッファタンク26内の空気は給排気管27を経て給排気制御機構28に吸収されている。後述するように,混合物aの逆流が発生して供給パイプ20内が加圧された場合は,混合物aは供給パイプ20内から分岐パイプ25を経てバッファタンク26内に流れ込むようになっている。
【0016】
冷却部11の下流には排出パイプ30が接続されており,冷却部11を経た混合物aがこの排出パイプ30内に流入して送液されるようになっている。排出パイプ30には,先に説明した供給ポンプ22と等しい一定流量で混合物aを送液する排出ポンプ32が介装されており,この排出ポンプ32の稼働により,冷却部11を経た混合物aは,排出パイプ30内を一定流量で送液されて,適宜次の工程に送液されるようになっている。
【0017】
排出ポンプ32と冷却部11の間において排出パイプ30から分岐するように設けられた分岐パイプ35には,逆流発生手段としての逆流ポンプ36が設けられており,この逆流ポンプ36はアクチュエーター37によって駆動されている。逆流ポンプ36は,例えばピストンやダイアフラムの往復動によって混合物aを加圧し,排出パイプ30内において混合物aの逆流を発生させるプランジャーポンプなどである。アクチュエーター37は油圧装置,空圧装置,送りねじ機構などであり,逆流を発生させるのに必要な駆動を逆流ポンプ36に与えられるものであれば良く,速度調整ができるものであることが好ましい。
【0018】
図2は,加熱部10に設けられている熱交換器12と,冷却部11に設けられている熱交換器15の説明図であり,図3は,熱交換器12と熱交換器15の縦断面図である。なお,熱交換器12と熱交換器15は同様の構造を有しているので,便宜上同一の図面で説明する。
【0019】
熱交換器12,15は,いずれも複数のチューブ40を外胴41内に並列に配置した構成になっている。各チューブ40はヘッダー42,43間を接続するように設けられており,ヘッダー42に流入した混合物aが,各チューブ40内に分配されて図2中の右向きに流れ,ヘッダー43に流入するようになっている。また外胴41の上下面には熱媒の給排口44,45がそれぞれ形成されている。
【0020】
そして加熱部10では,熱交換器12において給排口45から給排口44を通じて高温の熱媒を外胴41内に流通させることにより,外胴41内は常に所望の高温度の熱媒で満たされており,チューブ40の表面には常に高温の熱媒が接触してチューブ40は高温に加熱されている。そして,これにより,加熱部10では,混合物aは各チューブ40内を流れる間に所望の高温度に加熱されて殺菌されるようになっている。
【0021】
一方,冷却部11では,熱交換器15において給排口44から給排口45を通じて低温の熱媒を外胴41内に流通させることにより,外胴41内は常に所望の低温度の熱媒で満たされており,チューブ40の表面には常に低温の熱媒が接触してチューブ40は低温に冷却されている。そして,これにより,冷却部10では,混合物aは各チューブ40内を流れる間に所望の低温度に冷却されるようになっている。
【0022】
さて,以上のように構成された流動装置1において,供給ポンプ22と排出ポンプ32を稼働させる。これにより,タンク21内の混合物aは,供給パイプ20内を一定流量で送液されて,先ず加熱部10において熱交換器12とパイプ13を交互に送液される。そして加熱部10では,混合物aは各熱交換器12のチューブ40内を流れる間に所望の高温度に加熱されて殺菌される。こうして加熱部10において殺菌された混合物aは,ホールドチューブ17を経て,次に冷却部11において熱交換器15とパイプ16を交互に送液される。そして冷却部11では,混合物aは各熱交換器15のチューブ40内を流れる間に所望の低温度に冷却される。こうして殺菌及び冷却が終了した混合物aは,排出パイプ30内を一定流量で送液されて,適宜次の工程に送液されることとなる。
【0023】
ここで,例えば果肉入りジュースなどの如き液体と固形物の混合物aを送液する場合,各熱交換器12,15において,チューブ40の入口に固形物が滞留して詰まり,チューブ40内への混合物aの流動を妨げたり,あるいは詰まらないまでも混合物aの流動速度が低下するためチューブ40内を流れる時間が長くなる心配がある。特に加熱用の熱交換器12の場合,チューブ40内を流れる時間が長くなると,固形物が焦げる等の熱変性をうけてしまう心配がある。
【0024】
そこでこの流動装置1では,逆流ポンプ36の稼働によって混合物aを加圧し,混合物aの逆流を発生させる。すると,冷却部11では,排出パイプ30から混合物aが逆流してくることにより,各交換器15とパイプ16を流れる混合物aに逆流が発生し,同様に加熱部10では,各熱交換器12とパイプ13を流れる混合物aに逆流が発生する。そして,この逆流によって各熱交換器12,15のチューブ40入口に滞留した固形物をチュ−ブ40入口から剥離させてヘッダー42に満たされた混合物a中に分散させることができる。また一方,このように混合物aの逆流が発生した場合は,供給パイプ20内が加圧されて,混合物aは供給パイプ20内から分岐パイプ25を経てバッファタンク26内に流れ込むこととなる。
【0025】
こうして,固形物を混合物a中に分散させた状態で流動が再開されることにより,各熱交換器12,15のチューブ40入口での固形物の閉塞などを防止しながら各熱交換器12,15に混合物aを円滑に流動させることができ,混合物aの殺菌が連続的に行われるようになる。なお,逆流ポンプ36の稼働によって発生した混合物aの逆流は,バッファタンク26によって吸収されるので,供給ポンプ22による送液には影響を及ぼさない。このためタンク21内の混合物aは,供給ポンプ22の稼働により供給パイプ20内に常に一定流量で送液されることとなる。また,各熱交換器12,15にて殺菌及び冷却が終了した混合物aは,排出ポンプ32の稼働により排出パイプ30から常に一定流量で排出されて,適宜次の工程に送液されることとなる。なお,バッファタンク26に吸収した混合物aは,混合物aの流動が再開された際に,給排気制御機構28の気圧を制御して徐々に供給パイプ20内に戻すことにより,流動装置1内の圧力を安定させることが望ましい。このように,図示の流動装置1によれば,逆流によって各熱交換器12,15のチューブ40入口での固形物の閉塞などを防止しつつも,常に一定の流量でタンク21内の混合物aを流動装置1に供給でき,また排出パイプ30から常に一定流量で混合物aを排出させることが可能となる。
【0026】
以上,本発明の好ましい実施の形態を例示したが,本発明はここに説明した形態に限定されない。例えば図4に示す流動装置2のように,各熱交換器12,15の入口に攪拌機構50を設けても良い。この場合,攪拌機構50は,図5に示すように,両端開口の中空円筒形状をなすパイプ本体51の内面に,複数枚(図示の形態では4枚)の螺旋状のフィン52を設けた構成とすると良い。なお,図4に示す流動装置2は,各熱交換器12,15の入口に攪拌機構50を設けた点を除けば,先に図1〜3で説明した流動装置1と同様の構成を有するため,共通の符号を付することにより重複説明を省略する。このような攪拌機構50を用いることにより,パイプ本体51の入口側51aから出口側51bに向かって流れる混合物aに対して旋回流を生じさせることができ,それに伴って混合物aを攪拌して固形物の滞留を少なくし,固形物の滞留を除去するタイミングを延長することが可能となる。これにより,逆流ポンプ36を稼働させる間隔を延ばすことができるようになる。
【0027】
また,図1,4ではいずれも複数の熱交換器12,15を直列に接続した例を示したが,必ずしも複数の熱交換器12,15を備えている必要はなく,例えば図6に示す流動装置3のように,一台の熱交換器12(又は15)のみを備えていても良い。なお,図6に示す流動装置3は,一台の熱交換器12(又は15)のみを備えている点を除けば,先に図1〜3で説明した流動装置1と同様の構成を有するため,共通の符号を付することにより重複説明を省略する。このように一台の熱交換器12(又は15)のみについても同様に,熱交換器12(又は15)のチューブ40入口での固形物の閉塞などを防止しながら熱交換器12(又は15)に混合物aを円滑に流動させることができ,混合物aの加熱(又は冷却)が連続的に行われるようになる。
【0028】
また例えば,図1や図4に示した流動装置1,2において,バッファタンク26に接続している分岐パイプ25を,供給パイプ20ではなくて,ホールドチューブ17の位置に接続することにより,冷却部11だけにおいて混合物aを逆流させても良い。この場合,加熱部10に設けられる熱交換器12は,シェルアンドチューブ熱交換器ではない他の種類の熱交換器を利用しても良い。また例えば,図1や図4に示した流動装置1,2において,逆流ポンプ36に接続している分岐パイプ35を,排出パイプ30ではなくて,ホールドチューブ17の位置に接続することにより,加熱部10だけにおいて混合物aを逆流させても良い。この場合も同様に,冷却部11に設けられる熱交換器15は,シェルアンドチューブ熱交換器ではない他の種類の熱交換器を利用しても良い。
【0029】
なお,流動装置1,2のいずれにおいても,逆流ポンプ36の駆動による逆流は定期的に発生させても良いし,不定期でも良い。また,混合物aは,果肉入りジュースなどの他,任意の液体と固形物を混合させたものであっても良い。
【0030】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
(実施例1)角切りニンジンの連続殺菌
カルボキシメチルセルロース(CMC)の0.5%水溶液に,5mm角のニンジンを10%分散させた混合物を加熱部での圧力0.3MPa,排出量300リットル/hの条件で連続殺菌した。逆流は約20秒毎に発生させた。図1中の(イ),(ロ),(ハ),(ニ)の各位置に配置した観測窓で観察した結果,混合物の逆流が確認された。また,殺菌終了後の装置洗浄時において固形物の流出は確認されず,更に洗浄後の分解でも固形物の残存は確認されなかった。殺菌中の固形物の詰まりは除去されていることを確認した。
【0031】
一方,逆流発生により殺菌時の温度が安定しないことが考えられるので,図1中の(ホ),(ヘ),(ト),(チ)の各位置に配置した温度センサーで混合物の温度を測定した。その結果,図7に示すように,逆流発生の前後での温度変動は小さく,特に重要なホールドチューブ入口での温度は殆ど変動しなかった。なお,図1中の(リ)の位置に配置した圧力センサーで測定した混合物の圧力変化を図7に併せて示した。
【0032】
(実施例2)みかん顆粒の連続殺菌
カルボキシメチルセルロース(CMC)の0.5%水溶液に,みかん顆粒を30%分散させた混合物を,加熱部での圧力0.2MPa,排出量300リットル/hの条件で連続殺菌した。逆流は約20秒毎に発生させた。同様に観測窓で観察した結果,逆流が確認され,また,殺菌終了後の装置洗浄時において固形物の流出,洗浄後の分解における固形物の残存は確認されず,殺菌中の固形物の詰まりは除去されていることを確認した。
【0033】
【発明の効果】
請求項1〜7によれば,混合物の逆流でチュ−ブ入口に滞留した固形物を分散させることができ,固形物の閉塞等を防止しながらシェルアンドチューブ熱交換器のチューブなどに混合物を分配して円滑に流動させることができる。このため,混合物を安定して連続的に殺菌などができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる流動装置の説明図である。
【図2】熱交換器の説明図である。
【図3】熱交換器の縦断面図である。
【図4】各熱交換器の入口に攪拌機構を設けた流動装置の説明図である。
【図5】パイプ本体の内面に螺旋状のフィンを設けた攪拌機構の斜視図である。
【図6】一台の熱交換器のみを備える流動装置の説明図である。
【図7】本発明の実施例における各温度と圧力の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
a 混合物
1,2,3 流動装置
10 加熱部
11 冷却部
12,15 熱交換器
13,16 パイプ
20 供給パイプ
21 タンク
22 供給ポンプ
25 分岐パイプ
26 バッファタンク
27 給排気管
28 給排気制御機構
30 排出パイプ
32 排出ポンプ
35 分岐パイプ
36 逆流ポンプ
37 アクチュエーター
40 チューブ
41 外胴
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for distributing and flowing a mixture of a liquid and a solid substance such as a beverage containing pulp into a plurality of tubes arranged in parallel in an outer shell of a shell and tube heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
For example, when beverages such as juice and soup are produced industrially, it is common to heat sterilize the beverage using ohmic heating or a heat sterilizer using microwaves. However, these heat sterilizers have a high running cost and it is difficult to increase the sterilizing ability. On the other hand, a multi-tube heat exchanger with a structure in which multiple tubes are arranged in a shell called a shell and tube heat exchanger can easily control the sterilization temperature accurately and continuously at a low running cost. Since it can be sterilized while feeding, multi-tube heat exchangers are widely used for sterilizing beverages.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a mixture of liquid and solid material such as juice containing pulp is distributed and flowed into a tube of a multi-tube heat exchanger, the solid material stays at the tube inlet and becomes clogged. Even if it is not blocked or clogged, the flow rate is lowered, so the time for flowing through the tube is increased, resulting in thermal denaturation such as burning of solids.
[0004]
In order to avoid such a situation, it may be possible to install a fin or a stirring propeller on the transfer pipe and force the liquid to flow. However, if only such a fin or a stirring propeller is installed, the solid matter at the tube inlet will not be It is very difficult to completely prevent stagnation.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent solids from staying at the tube inlet when the mixture is distributed and flowed to a plurality of tubes arranged in parallel in the outer shell of the shell and tube heat exchanger. And to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, in claim 1, a method of distributing and flowing a mixture of a liquid and a solid in a plurality of tubes arranged in parallel, wherein a back flow of the mixture is generated , It is characterized by absorbing the mixture flowing back and then gradually returning the absorbed mixture to prevent the solid matter from staying at the tube inlet.
[0007]
In the flow method of claim 1, as described in claim 2, the tube is disposed, for example, in an outer shell of a shell and tube heat exchanger capable of circulating a heat medium.
[0008]
In these flow methods according to claims 1 and 2, the mixture is, for example, a beverage such as fruit juice juice, and other liquids (including viscous materials, sols, etc.) and solids (including fibers) other than beverages. A mixture of In the flow methods according to the first and second aspects, the solid matter staying at the tube inlet can be separated from the tube inlet and dispersed in the liquid by generating a back flow of the mixture. In this way, by resuming the flow with the solids dispersed in the liquid, the mixture can be smoothly distributed and flowed to the tubes of the shell-and-tube heat exchanger while preventing clogging of the solids. Will be able to.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a device for distributing and flowing a mixture of a liquid and a solid material to a plurality of tubes arranged in parallel, and a liquid feeding means for flowing the mixture to the plurality of tubes, and the plurality of the plurality of tubes. And a buffer means for absorbing the backflow of the mixture upstream of the plurality of tubes. The backflow generation means generates a backflow of the mixture by pressurizing downstream of the tubes.
[0010]
In the fluidizing device according to claim 3, as described in claim 4, the tube is disposed, for example, in an outer shell of a shell and tube heat exchanger capable of circulating a heat medium. Moreover, as described in claim 5, a plurality of the shell and tube heat exchangers may be arranged in series. Further, as described in claim 6, one or more shell and tube heat exchangers are arranged between the buffer means and the backflow generating means. According to a seventh aspect of the present invention, the liquid feeding means includes a supply pump that sends a constant flow rate upstream of the buffer means, and a discharge pump that sends a constant flow rate downstream of the backflow generating means. I have.
[0011]
In these flow devices according to claims 3 to 7, a back flow of the mixture can be generated by pressurizing by the back flow generating means, and the solid matter retained at the tube inlet by the back flow is supplied from the tube inlet. It can be peeled and dispersed in a liquid. On the other hand, the back flow of the mixture generated in this way can be absorbed by the buffer means. In this way, by resuming the flow with the solids dispersed in the liquid, the mixture can be smoothly distributed and flowed to a tube such as a shell-and-tube heat exchanger while preventing the clogging of the solids. Will be able to.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a mixture flow device 1 according to an embodiment of the present invention.
[0013]
A heating unit 10 and a cooling unit 11 are disposed adjacent to each other, and a plurality of heating shell-and-tube heat exchangers 12 (hereinafter referred to as “heat exchangers 12”) are connected in series to the heating unit 10 through pipes 13. Similarly, a plurality of cooling shell and tube heat exchangers 15 (hereinafter referred to as “heat exchangers 15”) are connected in series via pipes 16 in the cooling unit 11. It has been. The heating unit 10 and the cooling unit 11 are connected by a hold tube 17, and the mixture a that is alternately sent through the heat exchanger 12 and the pipe 13 in the heating unit 10 is sent to the cooling unit 11 through the hold tube 17. Further, the heat exchanger 15 and the pipe 16 are alternately fed in the cooling unit 11.
[0014]
A tank 21 is connected to the upstream of the heating unit 10 via a supply pipe 20. In the tank 21, a mixture a of a liquid and a solid such as juice containing pulp is stored. The most upstream end of the supply pipe 20 is connected to the lower surface of the tank 21 so that the mixture a in the tank 21 flows into the supply pipe 20. The supply pipe 20 is provided with a supply pump 22 for supplying the mixture a at a constant flow rate. By operation of the supply pump 22, the mixture a in the tank 21 is supplied through the supply pipe 20 at a constant flow rate. Thus, the liquid is fed toward the heating unit 10.
[0015]
A branch pipe 25 provided so as to branch from the supply pipe 20 between the supply pump 22 and the heating unit 10 is provided with a buffer tank 26 as buffer means, and the air in the buffer tank 26 is supplied and exhausted. It is absorbed by the air supply / exhaust control mechanism 28 via the pipe 27. As will be described later, when the back flow of the mixture a occurs and the inside of the supply pipe 20 is pressurized, the mixture a flows from the supply pipe 20 into the buffer tank 26 via the branch pipe 25.
[0016]
A discharge pipe 30 is connected downstream of the cooling unit 11, and the mixture a that has passed through the cooling unit 11 flows into the discharge pipe 30 and is fed. The discharge pipe 30 is provided with a discharge pump 32 for feeding the mixture a at a constant flow rate equal to that of the supply pump 22 described above, and the operation of the discharge pump 32 causes the mixture a that has passed through the cooling unit 11 to pass through. The liquid in the discharge pipe 30 is sent at a constant flow rate and is appropriately sent to the next step.
[0017]
A branch pipe 35 provided so as to branch from the discharge pipe 30 between the discharge pump 32 and the cooling unit 11 is provided with a reverse flow pump 36 as a reverse flow generating means. The reverse flow pump 36 is driven by an actuator 37. Has been. The backflow pump 36 is, for example, a plunger pump that pressurizes the mixture a by a reciprocating motion of a piston or a diaphragm and generates a backflow of the mixture a in the discharge pipe 30. The actuator 37 is a hydraulic device, a pneumatic device, a feed screw mechanism, or the like, and may be any device that can provide the reverse flow pump 36 with the drive necessary to generate the reverse flow, and is preferably capable of adjusting the speed.
[0018]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the heat exchanger 12 provided in the heating unit 10 and the heat exchanger 15 provided in the cooling unit 11, and FIG. 3 illustrates the heat exchanger 12 and the heat exchanger 15. It is a longitudinal cross-sectional view. In addition, since the heat exchanger 12 and the heat exchanger 15 have the same structure, it demonstrates with the same drawing for convenience.
[0019]
Each of the heat exchangers 12 and 15 has a configuration in which a plurality of tubes 40 are arranged in parallel in the outer body 41. Each tube 40 is provided so as to connect between the headers 42 and 43, and the mixture a flowing into the header 42 is distributed in each tube 40 and flows rightward in FIG. 2 and flows into the header 43. It has become. Heat medium supply / discharge ports 44 and 45 are formed on the upper and lower surfaces of the outer cylinder 41, respectively.
[0020]
In the heating unit 10, a high-temperature heat medium is circulated into the outer cylinder 41 through the supply / discharge port 45 through the supply / discharge port 44 in the heat exchanger 12. The surface of the tube 40 is always filled with a high-temperature heat medium, and the tube 40 is heated to a high temperature. Thus, in the heating unit 10, the mixture a is heated to a desired high temperature and sterilized while flowing in each tube 40.
[0021]
On the other hand, in the cooling unit 11, a low-temperature heat medium is circulated in the outer cylinder 41 through the supply / exhaust port 45 through the supply / exhaust port 45 in the heat exchanger 15, so that the inside of the outer cylinder 41 is always at a desired low temperature. The surface of the tube 40 is always in contact with a low-temperature heat medium, and the tube 40 is cooled to a low temperature. Thus, in the cooling unit 10, the mixture a is cooled to a desired low temperature while flowing in each tube 40.
[0022]
Now, in the flow apparatus 1 configured as described above, the supply pump 22 and the discharge pump 32 are operated. As a result, the mixture a in the tank 21 is fed at a constant flow rate through the supply pipe 20, and is first fed alternately through the heat exchanger 12 and the pipe 13 in the heating unit 10. In the heating unit 10, the mixture a is sterilized by being heated to a desired high temperature while flowing through the tube 40 of each heat exchanger 12. The mixture a sterilized in the heating unit 10 passes through the hold tube 17 and then is sent to the cooling unit 11 alternately through the heat exchanger 15 and the pipe 16. In the cooling unit 11, the mixture a is cooled to a desired low temperature while flowing in the tube 40 of each heat exchanger 15. The mixture a thus sterilized and cooled is sent at a constant flow rate in the discharge pipe 30 and is appropriately sent to the next step.
[0023]
Here, for example, when a mixture a of a liquid and a solid material such as juice containing pulp is fed, the solid material stays at the inlet of the tube 40 in each heat exchanger 12 and 15 and becomes clogged. Even if the flow of the mixture a is not disturbed or clogged, the flow rate of the mixture a decreases, so that there is a concern that the time for flowing through the tube 40 becomes long. In particular, in the case of the heat exchanger 12 for heating, if the time for flowing through the tube 40 becomes long, there is a concern that the solid material may undergo thermal denaturation such as scorching.
[0024]
Therefore, in the flow device 1, the mixture a is pressurized by the operation of the backflow pump 36, and the backflow of the mixture a is generated. Then, in the cooling unit 11, the mixture a flows backward from the discharge pipe 30, whereby a reverse flow occurs in the mixture a flowing through each exchanger 15 and the pipe 16. Similarly, in the heating unit 10, each heat exchanger 12 And a reverse flow is generated in the mixture a flowing through the pipe 13. Then, the solid matter staying at the inlets of the tubes 40 of the heat exchangers 12 and 15 can be separated from the inlets of the tubes 40 and dispersed in the mixture a filled in the headers 42 by this back flow. On the other hand, when the reverse flow of the mixture a occurs in this way, the inside of the supply pipe 20 is pressurized, and the mixture a flows into the buffer tank 26 from the supply pipe 20 through the branch pipe 25.
[0025]
Thus, by restarting the flow in a state where the solid matter is dispersed in the mixture a, each heat exchanger 12, 15 is prevented from clogging the solid matter at the inlet of the tube 40 of each heat exchanger 12, 15, and so on. 15 can smoothly flow the mixture a, and the mixture a is sterilized continuously. Note that the backflow of the mixture a generated by the operation of the backflow pump 36 is absorbed by the buffer tank 26, and thus does not affect the liquid feeding by the supply pump 22. For this reason, the mixture a in the tank 21 is always fed into the supply pipe 20 at a constant flow rate by the operation of the supply pump 22. In addition, the mixture a that has been sterilized and cooled in each of the heat exchangers 12 and 15 is always discharged from the discharge pipe 30 at a constant flow rate by the operation of the discharge pump 32, and is appropriately sent to the next step. Become. The mixture a absorbed in the buffer tank 26 is gradually returned to the supply pipe 20 by controlling the air pressure of the supply / exhaust control mechanism 28 when the flow of the mixture a is resumed. It is desirable to stabilize the pressure. Thus, according to the illustrated flow apparatus 1, the mixture a in the tank 21 is always kept at a constant flow rate while preventing the solid matter from being blocked at the inlet of the tubes 40 of the heat exchangers 12 and 15 by backflow. Can be supplied to the fluidizer 1 and the mixture a can be discharged from the discharge pipe 30 at a constant flow rate.
[0026]
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was illustrated, this invention is not limited to the form demonstrated here. For example, a stirring mechanism 50 may be provided at the inlet of each of the heat exchangers 12 and 15 as in the flow device 2 shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 5, the stirring mechanism 50 has a configuration in which a plurality of (four in the illustrated form) spiral fins 52 are provided on the inner surface of a pipe body 51 having a hollow cylindrical shape with open ends. And good. The flow device 2 shown in FIG. 4 has the same configuration as the flow device 1 described above with reference to FIGS. 1 to 3 except that a stirring mechanism 50 is provided at the inlets of the heat exchangers 12 and 15. Therefore, redundant description is omitted by assigning common reference numerals. By using such a stirring mechanism 50, it is possible to generate a swirling flow with respect to the mixture a flowing from the inlet side 51a to the outlet side 51b of the pipe main body 51. It is possible to reduce the retention of the product and extend the timing for removing the retention of the solid material. As a result, the interval at which the backflow pump 36 is operated can be extended.
[0027]
1 and 4 show an example in which a plurality of heat exchangers 12 and 15 are connected in series. However, it is not always necessary to have a plurality of heat exchangers 12 and 15, for example, as shown in FIG. As with the flow device 3, only one heat exchanger 12 (or 15) may be provided. The flow device 3 shown in FIG. 6 has the same configuration as the flow device 1 described above with reference to FIGS. 1 to 3 except that it includes only one heat exchanger 12 (or 15). Therefore, redundant description is omitted by assigning common reference numerals. As described above, similarly to only one heat exchanger 12 (or 15), the heat exchanger 12 (or 15) is prevented while blocking the solid matter at the inlet of the tube 40 of the heat exchanger 12 (or 15). ) Can smoothly flow the mixture a, and the mixture a is heated (or cooled) continuously.
[0028]
Further, for example, in the flow devices 1 and 2 shown in FIG. 1 and FIG. 4, the branch pipe 25 connected to the buffer tank 26 is connected to the position of the hold tube 17 instead of the supply pipe 20, thereby cooling. The mixture a may be made to flow backward only in the portion 11. In this case, the heat exchanger 12 provided in the heating unit 10 may use another type of heat exchanger that is not a shell-and-tube heat exchanger. Further, for example, in the flow devices 1 and 2 shown in FIGS. 1 and 4, the branch pipe 35 connected to the backflow pump 36 is connected to the position of the hold tube 17 instead of the discharge pipe 30, thereby heating. The mixture a may be made to flow backward only in the portion 10. Similarly, in this case, the heat exchanger 15 provided in the cooling unit 11 may use another type of heat exchanger that is not a shell-and-tube heat exchanger.
[0029]
In any of the flow devices 1 and 2, the backflow by driving the backflow pump 36 may be generated periodically or irregularly. Further, the mixture a may be a mixture of an arbitrary liquid and a solid, in addition to juice containing pulp.
[0030]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
(Example 1) Continuously sterilized carrot of chopped carrot A mixture of 10% 5 mm square carrot dispersed in a 0.5% aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) has a pressure of 0.3 MPa at the heating section and a discharge amount of 300 l / Sterilized continuously under the conditions of h. Back flow was generated about every 20 seconds. As a result of observation through observation windows arranged at positions (a), (b), (c), and (d) in FIG. 1, a backflow of the mixture was confirmed. In addition, the outflow of solid matter was not confirmed at the time of washing the apparatus after completion of sterilization, and the remaining solid matter was not confirmed even after decomposition after washing. It was confirmed that clogging of solid matter during sterilization was removed.
[0031]
On the other hand, the temperature at the time of sterilization may not be stable due to the occurrence of backflow, so the temperature of the mixture is controlled by the temperature sensors placed at the positions (e), (f), (g) and (h) in FIG. It was measured. As a result, as shown in FIG. 7, the temperature fluctuation before and after the occurrence of the backflow was small, and the temperature at the particularly important hold tube inlet hardly changed. In addition, the pressure change of the mixture measured with the pressure sensor arrange | positioned in the position of (ri) in FIG. 1 was combined with FIG. 7, and was shown.
[0032]
(Example 2) Continuous sterilization of mandarin orange granules A mixture of 30% mandarin orange granules dispersed in a 0.5% aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) was heated at a pressure of 0.2 MPa and discharged at 300 liters / h. Sterilized continuously under conditions. Back flow was generated about every 20 seconds. Similarly, as a result of observation through the observation window, a backflow was confirmed, and no solid spilled out during the cleaning of the device after the sterilization, and no solids remained in the decomposition after the cleaning. Confirmed that it was removed.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first to seventh aspects, the solid matter staying at the tube inlet can be dispersed by the back flow of the mixture, and the mixture is transferred to the tube of the shell and tube heat exchanger while preventing the solid matter from being blocked. Distribute and flow smoothly. For this reason, the mixture can be sterilized stably and continuously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a flow device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat exchanger.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a heat exchanger.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a flow device provided with a stirring mechanism at the inlet of each heat exchanger.
FIG. 5 is a perspective view of a stirring mechanism in which spiral fins are provided on the inner surface of a pipe body.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a flow device including only one heat exchanger.
FIG. 7 is a graph showing changes in temperature and pressure over time in an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
a Mixture 1, 2, 3 Fluidizer 10 Heating unit 11 Cooling unit 12, 15 Heat exchanger 13, 16 Pipe 20 Supply pipe 21 Tank 22 Supply pump 25 Branch pipe 26 Buffer tank 27 Supply / exhaust pipe 28 Supply / exhaust control mechanism 30 Discharge Pipe 32 Discharge pump 35 Branch pipe 36 Backflow pump 37 Actuator 40 Tube 41 Outer trunk

Claims (7)

並列に配置された複数のチューブに液体と固形物の混合物を分配して流動させる方法であって,
前記混合物の逆流を発生させ,逆流した前記混合物を吸収し,その後吸収した前記混合物を徐々に戻すことにより,チュ−ブ入口での固形物の滞留を防止することを特徴とする,混合物の流動方法。
A method of distributing and flowing a mixture of a liquid and a solid in a plurality of tubes arranged in parallel,
Flow of the mixture, characterized by generating a backflow of the mixture, absorbing the backflowed mixture, and then gradually returning the absorbed mixture to prevent solids from staying at the tube inlet. Method.
前記チューブは,熱媒を流通可能なシェルアンドチューブ熱交換器の外胴内に配置されていることを特徴とする,請求項1の混合物の流動方法。  2. The method of flowing a mixture according to claim 1, wherein the tube is disposed in an outer shell of a shell and tube heat exchanger capable of circulating a heat medium. 並列に配置された複数のチューブに液体と固形物の混合物を分配して流動させる装置であって,
前記複数のチューブに混合物を流動させる送液手段と,前記複数のチューブの下流において加圧することにより混合物の逆流を発生させる逆流発生手段と,前記複数のチューブの上流において混合物の逆流を吸収するバッファ手段を備えることを特徴とする,混合物の流動装置。
A device for distributing and flowing a mixture of liquid and solid material in a plurality of tubes arranged in parallel,
Liquid feeding means for causing the mixture to flow in the plurality of tubes, backflow generating means for generating a backflow of the mixture by pressurization downstream of the plurality of tubes, and a buffer for absorbing the backflow of the mixture upstream of the plurality of tubes A flow apparatus for the mixture, characterized in that it comprises means.
前記チューブは,熱媒を流通可能なシェルアンドチューブ熱交換器の外胴内に配置されていることを特徴とする,請求項3の混合物の流動装置。  4. The apparatus according to claim 3, wherein the tube is disposed in an outer shell of a shell and tube heat exchanger capable of circulating a heat medium. 前記シェルアンドチューブ熱交換器が直列に複数配置されていることを特徴とする,請求項4の混合物の流動装置。  The flow apparatus of the mixture according to claim 4, wherein a plurality of the shell and tube heat exchangers are arranged in series. 前記バッファ手段と逆流発生手段の間に1又は2以上のシェルアンドチューブ熱交換器が配置されていることを特徴とする,請求項4又は5の混合物の流動装置。  6. The mixture flow apparatus according to claim 4, wherein one or more shell and tube heat exchangers are arranged between the buffer means and the backflow generating means. 前記送液手段は,前記バッファ手段の上流にて一定流量で送液する供給ポンプと,前記逆流発生手段の下流にて一定流量で送液する排出ポンプを備えることを特徴とする,請求項3,4,5又は6のいずれかの混合物の流動装置。  4. The liquid feeding means comprises a supply pump for feeding at a constant flow rate upstream of the buffer means, and a discharge pump for feeding at a constant flow rate downstream of the backflow generating means. , 4, 5 or 6 mixture flow device.
JP2000093521A 2000-03-30 2000-03-30 Flow method and flow apparatus for mixture Expired - Fee Related JP4399083B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000093521A JP4399083B2 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Flow method and flow apparatus for mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000093521A JP4399083B2 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Flow method and flow apparatus for mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001280865A JP2001280865A (en) 2001-10-10
JP4399083B2 true JP4399083B2 (en) 2010-01-13

Family

ID=18608698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000093521A Expired - Fee Related JP4399083B2 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Flow method and flow apparatus for mixture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4399083B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006088060A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Susumu Takayama Agitator
JP6155125B2 (en) * 2013-07-23 2017-06-28 トーホーテック株式会社 Multi-tube heat exchanger
KR102886651B1 (en) * 2020-02-27 2025-11-17 존슨 컨트롤즈 타이코 아이피 홀딩스 엘엘피 Water Box Mixing Manifold

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001280865A (en) 2001-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8261656B2 (en) Apparatus for preparing a beverage from water-cooled sterilized water and an instant product
JP5939785B2 (en) Apparatus and method for heat sterilization for liquid food
JP2010516262A5 (en)
AU2551388A (en) Device for tempering and homogenizing a viscous mass e.g. putty
JPS59132875A (en) Liquid product heat treatment equipment and its usage
JP4399083B2 (en) Flow method and flow apparatus for mixture
AU2004320467B2 (en) Apparatus producing superheated water and/or steam for weed killing and other applications
US20200017349A1 (en) Flow-type carbonization device with improved disinfection properties and beverage dispenser having such device
US4559963A (en) System for feeding liquid substances
GB2137865A (en) Sterilization apparatus
WO1992017269A1 (en) Apparatus and method for aseptically reconstituting beverages
CA3030984C (en) Method for heating a concentrate in an installation for spray drying and installation for performing the method
CN103765154B (en) Method, removable heat exchange cartridge and heat exchange system for heat exchange between heat exchange fluid and perishable product fluid
JP2010260033A (en) Gas-liquid separation liquid cyclone and gas-liquid separation system
JP4388194B2 (en) Method and apparatus for dispensing mixture
CN117859928B (en) A UHT sterilization system
JP2799341B2 (en) Back pressure applying structure in heat sterilizer for solid-containing liquid
US20250176575A1 (en) Method And System For A UHT Processing Of A Drinkable Plant-Based Food Product Under Sterile Conditions
JP6097561B2 (en) Food heat treatment apparatus and food heat treatment method
JPH01199568A (en) Plate style sterilizing apparatus
JP2004180623A (en) Method for continuous sterilization of fluid food containing solid material
RU2060016C1 (en) Liquid food product sterilizer
JP6397796B2 (en) Food liquid heat sterilization method and apparatus
JP2002013898A (en) Multi-tubular heat exchanger
NL8802698A (en) Temperature retaining appts. e.g. for food use - includes pump, heat exchangers, vessel and tube with helical partitions

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090707

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091020

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091026

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131030

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees