特許 6095146 乳成分を含む製品の製造設備の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6095146

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】乳成分を含む製品の製造設備の運転方法

(51)【国際特許分類】

   A23C 7/02 20060101AFI20170306BHJP

【ＦＩ】

   A23C7/02

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-116552(P2016-116552)

(22)【出願日】2016年6月10日

【審査請求日】2016年6月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000157946

【氏名又は名称】岩井機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100166914

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】安西 竜也

(72)【発明者】

【氏名】河野 宏

【審査官】 西村 亜希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−０９６７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１２５６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２２４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０３７５４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ２３Ｃ

Ａ０１Ｊ

ＣＡ／ＷＰＩＤＳ／ＦＳＴＡ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱用熱交換器を備え、乳成分を含む製品の製造設備の運転方法であって、
乳成分を含む原料液を加熱用熱交換器で加熱処理する加熱工程と、
所定量の原料液について前記加熱工程を実行した後、次の所定量の原料液について前記加熱工程を実行する前に、前記加熱用熱交換器に仕切り用水を流通させる濯ぎ工程を備え、
前記濯ぎ工程では、前記仕切り用水として硬度５５以下に軟水化した水を前記加熱用熱交換器に流通させる
ことを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法。

【請求項2】

請求項１に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、
前記濯ぎ工程により、前記原料液と前記仕切り用水が混合した状態で加熱されることで前記加熱用熱交換器に形成される堆積物の増加を抑制し、当該堆積物を洗浄するために要する水、洗剤及びエネルギーを削減する
ことを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法。

【請求項3】

請求項１に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、
前記濯ぎ工程により、前記原料液と前記仕切り用水が混合した状態で加熱されることで前記加熱用熱交換器に形成される堆積物による前記加熱用熱交換器の総括伝熱係数の減少を緩和する
ことを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、
前記原料液が供給され、前記原料液を前記加熱用熱交換器へ供給する一次側、及び前記加熱用熱交換器で加熱された前記原料液が供給される二次側を有し、前記二次側に供給された前記原料液を熱源として前記一次側の前記原料液を加熱する熱再生用熱交換器と、
前記熱再生用熱交換器の二次側から供給された原料液を冷却する冷却用熱交換器と、
前記加熱用熱交換器及び前記冷却用熱交換器を制御する制御装置とを備え、
前記加熱工程では、前記制御装置は、前記加熱用熱交換器で加熱された後の原料液の温度を所定温度にし、かつ前記冷却用熱交換器で冷却されたあとの原料液の温度を所定温度にするように前記加熱用熱交換器及び前記冷却用熱交換器を制御し、
前記濯ぎ工程では、前記熱再生用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に前記仕切り用水を流通させる
ことを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、乳成分を含む製品の製造設備の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、乳成分を含む原料液は、熱交換器により加熱処理（殺菌処理）され、所定の工程を経て製品とされる。熱交換器では原料液は例えば１３０℃程度に加熱されるため、主に乳成分が熱交換器の加熱表面に焦げ付いて堆積物となる。堆積物は、原料液の加熱を妨げるため、熱交換器を洗浄して堆積物を除去している（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

単一の製造設備で複数の製品を順次、連続して製造する場合、或る製品の原料液（第１原料液と称する）を熱交換器で加熱した後、次の製品の原料液（第２原料液と称する）を熱交換器で加熱する前に、仕切り用水を熱交換器に供給している。このような仕切り用水を用いることで、第１原料液と第２原料液とが混合してしまうことを防止している。

【0004】

第１原料液から仕切り用水に切り替え、その後、仕切り用水から第２原料液に切り替える際に、仕切り用水に乳成分が混合する。本発明者は、原料を殺菌するための温度にまで、乳成分が混合した仕切り用水を加熱すると、熱交換器の加熱表面に堆積物が生じる速度が増大することを見出した。具体的には、仕切り用水の硬度が高いほど、乳成分が混合した仕切り用水を熱交換器に流通させているときに交換器の加熱表面に堆積物が生ずる速度は、操業中に熱交換器の加熱表面に堆積物が生ずる平均的な速度よりも増大する。このような堆積物が原因となり、仕切り用水による処理後に、原料液を加熱するために要するエネルギーは増大してしまうという問題がある。また、堆積物を除去するために、水や洗剤などをより多く用い、洗浄に掛かる時間も増大してしまうという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−３２２４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の製品を製造する際に、熱交換器に生じる堆積物の増加を抑制することができる乳成分を含む製品の製造設備の運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、加熱用熱交換器を備え、乳成分を含む製品の製造設備の運転方法であって、乳成分を含む原料液を加熱用熱交換器で加熱処理する加熱工程と、所定量の原料液について前記加熱工程を実行した後、次の所定量の原料液について前記加熱工程を実行する前に、前記加熱用熱交換器に仕切り用水を流通させる濯ぎ工程を備え、前記濯ぎ工程では、前記仕切り用水として硬度５５以下に軟水化した水を前記加熱用熱交換器に流通させることを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法にある。

【0008】

第１の態様では、熱交換器に生じる堆積物の増加を抑制することができる。このように堆積物の増加が抑制される結果、原料液の加熱と冷却を連続して行う工程において、加熱若しくは冷却、又はその双方に要するエネルギーの増加を低減することができる。また、熱交換器に生じた堆積物を除去するために必要な水や洗剤の量、洗浄に要するエネルギーを削減することができ、また、洗浄に要する時間も節約することができる。さらに、堆積物の増加に伴う原料液の流れの抵抗が増加することを抑制できる。これにより、原料液を加圧及び送液するポンプの動力を削減することができる。

【0009】

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、前記濯ぎ工程により、前記原料液と前記仕切り用水が混合した状態で加熱されることで前記加熱用熱交換器に形成される堆積物の増加を抑制し、当該堆積物を洗浄するために要する水、洗剤及びエネルギーを削減することを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法にある。

【0010】

第２の態様では、熱交換器に生じた堆積物を除去するために必要な水や洗剤の量、洗浄に要するエネルギーを削減することができ、また、洗浄に要する時間も節約することができる。

【0011】

本発明の第３の態様は、第１の態様に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、前記濯ぎ工程により、前記原料液と前記仕切り用水が混合した状態で加熱されることで前記加熱用熱交換器に形成される堆積物による前記加熱用熱交換器の総括伝熱係数の減少を緩和することを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法にある。

【0012】

第３の態様では、熱交換器に生じる堆積物の増加を抑制することができるので、熱交換器の総括伝熱係数の減少を緩和することができる。

【0013】

本発明の第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様に記載する乳成分を含む製品の製造設備の運転方法において、前記原料液が供給され、前記原料液を前記加熱用熱交換器へ供給する一次側、及び前記加熱用熱交換器で加熱された前記原料液が供給される二次側を有し、前記二次側に供給された前記原料液を熱源として前記一次側の前記原料液を加熱する熱再生用熱交換器と、前記熱再生用熱交換器の二次側から供給された原料液を冷却する冷却用熱交換器と、前記加熱用熱交換器及び前記冷却用熱交換器を制御する制御装置とを備え、前記加熱工程では、前記制御装置は、前記加熱用熱交換器で加熱された後の原料液の温度を所定温度にし、かつ前記冷却用熱交換器で冷却されたあとの原料液の温度を所定温度にするように前記加熱用熱交換器及び前記冷却用熱交換器を制御し、前記濯ぎ工程では、前記熱再生用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に前記仕切り用水を流通させることを特徴とする乳成分を含む製品の製造設備の運転方法にある。

【0014】

第４の態様では、原料液の加熱と冷却を連続して行う工程において、加熱若しくは冷却、又はその双方に要するエネルギーの増加を低減することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、複数の製品を製造する際に、熱交換器に生じる堆積物の増加を抑制することできる。このように堆積物の増加が抑制される結果、原料液の加熱と冷却を連続して行う工程において、加熱若しくは冷却、又はその双方に要するエネルギーの増加を低減することができる。
本発明によれば、熱交換器に生じた堆積物を除去するために必要な水や洗剤の量、洗浄に要するエネルギーを削減することができ、また、洗浄に要する時間も節約することができる。
本発明によれば、堆積物の増加に伴う原料液の流れの抵抗が増加することを抑制できる。これにより、原料液を加圧及び送液するポンプの動力を削減することができる。
本発明によれば、堆積物の増加に伴い剥離した堆積物が原料液に混入するリスクを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態１に係る乳製品製造設備の概略図である。

【図2】実施形態２に係る乳製品製造設備の概略図である。

【図3】熱交換器に生じた堆積物の量を時系列で表示した比較例に係るグラフである。

【図4】熱交換器に生じた堆積物の量を時系列で表示した実施例に係るグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

【0018】

〈実施形態１〉
図１は乳成分を含む製品の製造設備（以下、単に製造設備と称する）の概略図である。同図を用いて、本実施形態の製造設備における運転方法について説明する。製造設備Ｉは、乳成分を含む原料液から製品を製造する設備である。本実施形態では、乳成分を含む製品として牛乳を例にとり説明する。

【0019】

製造設備Ｉは、加熱用熱交換器１０（以後、単に熱交換器１０と称する）と、第１貯槽２１及び第２貯槽２２（これらを貯槽２０とも総称する。）と、硬度調整装置３０とを備えている。

【0020】

第１貯槽２１及び第２貯槽２２は、原料液として生乳を貯留している。第１貯槽２１及び第２貯槽２２は、開閉弁（図示せず）を介して製造ライン１に接続されている。また、製造ライン１には、貯槽２０よりも下流側にポンプ２が設けられ、さらにポンプ２よりも下流側に熱交換器１０が設けられている。ポンプ２は、貯槽２０から生乳を熱交換器１０に圧送する。

【0021】

熱交換器１０は、原料液を熱媒体により間接的に加熱する装置である。熱交換器１０の原料液が流通する部分を一次側１１とし、原料液を加熱するための熱媒が流通する部分を二次側１２とする。熱交換器１０には、所定温度に加熱された熱媒体が熱媒体供給装置３から二次側１２に供給される。一次側１１と二次側１２との間で熱交換され、一次側の原料液が所定温度に加熱される。なお、熱交換器１０の構成は特に限定はなく、プレート式、シェルチューブ式などを用いることができる。

【0022】

製造ライン１の熱交換器１０よりも下流には弁４が設けられ、その下流には次工程を実施する装置群（図示せず）が設けられている。また、製造ライン１は、弁４から分岐して、内部の流体を排出することが可能となっている。

【0023】

また、製造ライン１の貯槽２０よりも上流側には、硬度調整装置３０が設けられている。硬度調整装置３０は、水の硬度を低減化する装置である。例えば、硬度調整装置３０としては、イオン交換樹脂に水を通過させることで軟水化する装置が挙げられる。このような硬度調整装置３０は、硬度を低減化した水を仕切り用水とし、製造ライン１を通じて熱交換器１０に供給することで、一次側１１の内面（以降、加熱表面と称する。）を濯ぐ。

【0024】

特に図示しないが、製造設備Ｉは、制御装置を備えている。貯槽２０の開閉弁、ポンプ２、熱媒体供給装置３、弁４、熱交換器１０、硬度調整装置３０は、制御装置により制御される。例えば、制御装置は、開閉弁を開放し、ポンプ２を作動させることで、貯槽２０から製造ライン１を通じて熱交換器１０に生乳を供給する。また、制御装置は、熱媒体供給装置３により熱媒体の温度または流量を制御して熱交換器１０に供給し、熱交換器１０で生乳を所定の温度に加熱（殺菌）する。また、制御装置は、硬度調整装置３０を作動させ、仕切り用水を熱交換器１０に供給させることで熱交換器１０内を濯ぐ。

【0025】

上述した構成の製造設備Ｉでは、所定量の原料液（以降、第１原料液と称する）について熱交換器１０で加熱処理を実行した後、加熱した第１原料液を次工程の装置群に供給して牛乳を製造する。そして、次の所定量の原料液（以降、第２原料液と称する）について同様の工程を実行する前に、濯ぎ工程を実行する。

【0026】

第１貯槽２１に貯留された原料液を第１原料液とし、第２貯槽２２に貯留された原料液を第２原料液とする。まず、第１原料液について、熱交換器１０による加熱工程及びその後の各種工程を実施する。第１原料液の所定量としては、第１貯槽２１の全量とする。

【0027】

次に、第１貯槽２１から第１原料液の全量が熱交換器１０に供給され、その第１原料液から牛乳が製造された後、濯ぎ工程を実行する。具体的には、硬度調整装置３０から仕切り用水を熱交換器１０に流通させる。硬度調整装置３０により、仕切り用水は硬度が低減化されている。具体的には、硬度調整装置３０は、仕切り用水の硬度を６０以下、好ましくは５０以下にする。このような濯ぎ工程により、製造ライン１や熱交換器１０に残留していた第１原料液は、硬度が低減化された仕切り用水とともに熱交換器１０から排出される。また、仕切り用水は弁４から製造ライン１外へ排出される。

【0028】

次に、濯ぎ工程を実施した後、第２原料液について、熱交換器１０による加熱工程及びその後の各種工程を実施する。第２原料液の所定量としては、第２貯槽２２の全量とする。このように、熱交換器１０では、第１原料液が流通したあとに仕切り用水を流通させ、その後に第２原料液を流通させるので、第１原料液と第２原料液とが混合してしまうことが防止されている。

【0029】

ここで、仮に、濯ぎ工程において硬度を低減化した仕切り用水ではなく、硬度を低減化していない仕切り用水（例えば硬度が８０より高い水）で熱交換器１０を濯ぐとする。この場合、第１原料液から仕切り用水に切り替えたとき、及び仕切り用水から第２原料液に切り替えたときに、熱交換器１０の加熱表面に生じる堆積物の堆積速度は、操業時（第１原料液を熱交換器１０に供給しているときや第２原料液を熱交換器１０に供給しているとき）と比べて一時的に増大する。そして、仕切り用水の硬度が高いほど堆積速度は速い。上記した切り替え時は、仕切り用水に乳成分が混合することから、仕切り用水の硬度が堆積物の堆積速度に影響を及ぼしていると考えられる。

【0030】

一方、本実施形態の製造設備Ｉの運転方法によれば、濯ぎ工程においては硬度を低減した仕切り用水を用いる。これにより、第１原料液から仕切り用水に切り替えたとき、及び仕切り用水から第２原料液に切り替えたときに、乳成分が混合した仕切り用水が熱交換器１０で加熱されても、熱交換器１０の加熱表面に生じる堆積物の総量の増大を抑制することができる。これにより、堆積物による総括伝熱係数の減少を抑制できるので、熱交換器１０において効率よく原料液を加熱することができる。

【0031】

また、熱交換器１０に堆積した堆積物を除去するために必要な水や洗剤の量、洗浄に要するエネルギーを削減することができ、さらに、洗浄に要する時間も短縮することができる。そして、堆積物の増加に伴う原料液の流れの抵抗が増加することを抑制できる。これにより、原料液を加圧及び送液するポンプ２の動力を削減することができる。また、堆積物の増加に伴い剥離した堆積物が原料液に混入するリスクを軽減することができる。

【0032】

〈実施形態２〉
図２は乳成分を含む製品の製造設備の概略図である。同図を用いて、本実施形態の製造設備における運転方法について説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0033】

製造設備ＩＩは、実施形態１の製造設備Ｉとは、熱再生用熱交換器１３及び冷却用熱交換器１４を備える点で相違する。具体的には、製造設備ＩＩは、熱交換器１０と、第１貯槽２１及び第２貯槽２２と、硬度調整装置３０とを備え、さらに、熱再生用熱交換器１３と、冷却用熱交換器１４とを備えている。熱再生用熱交換器１３及び冷却用熱交換器１４の構成は特に限定はなく、プレート式やシェルチューブ式の熱交換器を用いることができる。

【0034】

熱再生用熱交換器１３は、熱交換器１０と同様の構成の装置である。熱再生用熱交換器１３の一次側１５には、貯槽２０から原料液、又は硬度調整装置３０から仕切り用水が供給される。一次側１５を流通した原料液又は仕切り用水は、熱交換器１０の一次側に送出される。熱再生用熱交換器１３の二次側１６には、熱交換器１０で加熱された原料液又は仕切り用水が熱媒として供給される。二次側１６を流通した原料液又は仕切り用水は、冷却用熱交換器１４の一次側１７に送出される。

【0035】

熱交換器１０は、熱媒体供給装置３から二次側１２に供給された熱媒体により、熱再生用熱交換器１３で加熱された原料液又は仕切り用水を加熱する。熱交換器１０の一次側１１で加熱された原料液又は仕切り用水は熱再生用熱交換器１３の二次側１６に送出される。

【0036】

冷却用熱交換器１４は、冷媒供給装置５から二次側１８に供給された熱媒体により、熱再生用熱交換器１３から一次側１７に供給された原料液又は仕切り用水を冷却する。冷却用熱交換器１４で冷却された原料液は、製造ライン１を経由して次工程の装置に送られる。また、冷却用熱交換器１４で冷却された仕切り用水は、弁４から製造ライン１外へ排出される。

【0037】

また、熱交換器１０では、一次側１１から送出された原料液の温度が所定温度となるように、制御装置によりフィードバック制御されている。また、冷却用熱交換器１４では、一次側１７から送出された原料液の温度が所定温度となるように、制御装置によりフィードバック制御されている。

【0038】

例えば、熱交換器１０の一次側１１から送出された原料液の温度が１３０℃、冷却用熱交換器１４の一次側１７から送出された原料液の温度が５℃となるように、熱交換器１０及び冷却用熱交換器１４の熱媒の流量や温度を調節している。

【0039】

上述した構成の製造設備ＩＩでは、貯槽２０の原料液は、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０により加熱（殺菌）され、冷却用熱交換器１４において所定温度に冷却され、次工程に送られる。

【0040】

上述した構成の製造設備ＩＩでは、所定量の原料液（以降、第１原料液と称する）について熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０で加熱処理を実行し、さらに冷却用熱交換器１４で冷却処理を実行した後、第１原料液を次工程の装置群に供給して牛乳を製造する。そして、次の所定量の原料液（以降、第２原料液と称する）について同様の工程を実行する前に、濯ぎ工程を実行する。

【0041】

まず、第１原料液について、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０による加熱工程及び冷却用熱交換器１４による冷却工程を実施し、さらにその後の各種工程を実施する。第１原料液の所定量としては、第１貯槽２１の全量とする。

【0042】

次に、第１貯槽２１から第１原料液の全量が熱再生用熱交換器１３、熱交換器１０及び冷却用熱交換器１４に供給され、その第１原料液から牛乳が製造された後、濯ぎ工程を実行する。具体的には、硬度調整装置３０から仕切り用水を熱再生用熱交換器１３、熱交換器１０及び冷却用熱交換器１４に流通させる。実施形態１と同様に、硬度調整装置３０により、仕切り用水は硬度が低減化されている。このような濯ぎ工程により、熱再生用熱交換器１３、熱交換器１０及び冷却用熱交換器１４に残留していた第１原料液は、硬度が低減化された仕切り用水とともに熱交換器１０から排出される。また、仕切り用水は弁４から製造ライン１外へ排出される。

【0043】

次に、濯ぎ工程を実施した後、第２原料液について、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０による加熱工程及び冷却用熱交換器１４による冷却工程を実施し、さらにその後の各種工程を実施する。第２原料液の所定量としては、第２貯槽２２の全量とする。このように、熱再生用熱交換器１３、熱交換器１０及び冷却用熱交換器１４では、第１原料液が流通したあとに仕切り用水を流通させ、その後に第２原料液を流通させるので、第１原料液と第２原料液とが混合してしまうことが防止されている。

【0044】

上述したように、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法によれば、濯ぎ工程においては硬度を低減した仕切り用水を用いる。これにより、第１原料液から仕切り用水に切り替えたとき、及び仕切り用水から第２原料液に切り替えたときに、乳成分が混合した仕切り用水が熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０で加熱されても、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０の加熱表面に生じる堆積物の総量の増大を抑制することができる。これにより、堆積物による総括伝熱係数の減少を抑制できるので、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０において効率よく原料液を加熱することができる。

【0045】

また、本実施形態の製造設備ＩＩでは、熱交換器１０の一次側１１の出口において、原料液が所定温度となるようにフィードバック制御されている。熱交換器１０の一次側１１の入口における原料液の温度をＴａ、出口における原料液の温度をＴｃ、これらの温度差をΔＴ１とする。この温度Ｔｃが所定温度となるように熱媒体供給装置３が供給する熱媒の流量及び温度がフィードバック制御される。

【0046】

仮に、硬度を低減した仕切り用水を用いずに濯ぎ工程を実施したあとに、加熱工程を実施した場合における熱交換器１０の一次側１１の入口の温度をＴｂとする。上述したようなフィードバック制御がなされるため、熱交換器１０の一次側１１の出口の温度はＴｃである。この場合、熱再生用熱交換器１３の一次側１５において堆積物の総量が増大し、総括伝熱係数も減少するので、熱再生用熱交換器１３では原料液に熱が伝わりにくくなる。この結果、原料液の温度Ｔｂは、温度Ｔａよりも低くなる。熱交換器１０では、原料液が温度Ｔｃとなるように加熱されるので、原料液は温度Ｔｂから温度Ｔｃまで加熱されることになる。これらの温度差をΔＴ２とする。

【0047】

このように、熱再生用熱交換器１３では、原料液の温度を、熱交換器１０の一次側１１の入口温度として設定していた温度Ｔａとすることができず、それより低い温度Ｔｂで熱交換器１０の一次側１１に供給してしまう。この結果、熱交換器１０では、当初設定していた温度Ｔａより低い温度Ｔｂから温度Ｔｃに原料液を加熱することになる。つまり、熱交換器１０の一次側１１の入口と出口との温度差ΔＴ２が広がってしまうので、原料液を加熱するための熱媒の流量を増加し、又は温度を高めなければならない。

【0048】

【表1】

【0049】

一方、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法では、硬度を低減化した仕切り用水を用いるので、熱再生用熱交換器１３及び熱交換器１０の加熱表面に生じる堆積物の総量の増大を抑制することができる。このため、表１に示すように、熱再生用熱交換器１３では、原料液の温度を、熱交換器１０の一次側１１の入口温度として設定していた温度Ｔａとすることができ、それより低い温度Ｔｂとせずに熱交換器１０に供給できる。

【0050】

この結果、熱交換器１０では、当初設定していた温度Ｔａから温度Ｔｃに原料液を加熱することができる。つまり、熱交換器１０の一次側１１の入口と出口との温度差ΔＴ１は、従来の運転方法での温度差ΔＴ２よりも低いので、従来の運転方法と比較して、原料液を加熱するための熱媒の流量を増大させず、また、温度を高める必要がない。したがって、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法によれば、加熱工程を実施する際に熱交換器１０で加熱するために要するエネルギーを削減することができる。

【0051】

また、上述したエネルギーの削減効果は、熱再生用熱交換器１３及び冷却用熱交換器１４についても同様である。

【0052】

具体的には、本実施形態の製造設備ＩＩでは、冷却用熱交換器１４の一次側１７の出口において、原料液が所定温度となるようにフィードバック制御されている。冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口における原料液の温度をＴｄ、出口における原料液の温度をＴｆ、これらの温度差をΔＴ３とする。この温度Ｔｆが所定温度となるように冷媒供給装置５が供給する熱媒の流量及び温度がフィードバック制御される。

【0053】

仮に、硬度を低減した仕切り用水を用いずに濯ぎ工程を実施したあとに、加熱工程を実施した場合における冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口の温度をＴｅとする。上述したようなフィードバック制御がなされるため、冷却用熱交換器１４の一次側１７の出口の温度はＴｆである。この場合、熱再生用熱交換器１３の一次側１５において堆積物の総量が増大し、総括伝熱係数も減少するので、熱再生用熱交換器１３では原料液に熱が伝わりにくくなる。この結果、原料液の温度Ｔｅは、温度Ｔｄよりも高くなる。冷却用熱交換器１４では、原料液が温度Ｔｆとなるように冷却されるので、原料液は温度Ｔｅから温度Ｔｆまで冷却されることになる。これらの温度差をΔＴ４とする。

【0054】

このように、熱再生用熱交換器１３では、原料液の温度を、冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口温度として設定していた温度Ｔｄとすることができず、それより高い温度Ｔｅで冷却用熱交換器１４の一次側１７に供給してしまう。この結果、冷却用熱交換器１４では、当初設定していた温度Ｔｄより高い温度Ｔｅから温度Ｔｆに原料液を冷却することになる。つまり、冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口と出口との温度差ΔＴ３からΔＴ４に上がってしまうので、原料液を冷却するための熱媒の流量を増加し、又は温度を低くしなければならない。

【0055】

【表2】

【0056】

一方、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法では、硬度を低減化した仕切り用水を用いるので、熱再生用熱交換器１３の加熱表面に生じる堆積物の総量の増大を抑制することができる。このため、表２に示すように、熱再生用熱交換器１３では、原料液の温度を、冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口温度として設定していた温度Ｔｄとすることができ、それより高い温度Ｔｅとせずに冷却用熱交換器１４に供給できる。

【0057】

この結果、冷却用熱交換器１４では、当初設定していた温度Ｔｄから温度Ｔｆに原料液を冷却することができる。つまり、冷却用熱交換器１４の一次側１７の入口と出口との温度差ΔＴ３は、従来の運転方法での温度差ΔＴ４よりも小さいので、従来の運転方法と比較して、原料液を冷却するための熱媒の流量を増大させず、また、温度を低くする必要がない。したがって、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法によれば、加熱工程を実施する際に冷却用熱交換器１４で冷却するために要するエネルギーを削減することができる。

【0058】

また、本実施形態の製造設備ＩＩの運転方法は、実施形態１の製造設備Ｉの運転方法と同様に、熱交換器１０や熱再生用熱交換器１３に堆積した堆積物を除去するために必要な水や洗剤の量、洗浄に要するエネルギーを削減することができ、また、洗浄に要する時間も短縮することができる。さらに、堆積物の増加に伴う原料液の流れの抵抗が増加することを抑制できる。これにより、原料液を加圧及び送液するポンプ２の動力を削減することができる。また、堆積物の増加に伴い剥離した堆積物が原料液に混入するリスクを軽減することができる。

【0059】

〈実施例〉
ここでは、実際の製造設備において、本発明の運転方法を適用した場合の実施例を示す。実施例として、図１に示したような製造設備Ｉにおいて、第１原料液について加熱工程を含む一連の製造工程を実施した後、硬度を低減化した仕切り用水で濯ぎ工程を実施し、その後、第２原料液について加熱工程を含む一連の製造工程を実施した。これらの工程を実施している期間中、熱交換器に生じた堆積物の量を測定した。また、比較例として、硬度を低減化しない仕切り用水を用いて濯ぎ工程を実施し、それ以外は実施例と同様の工程を実施した。比較例に用いた仕切り用水の硬度は１４５であった。実施例に用いた仕切り用水の硬度は５５であった。

【0060】

堆積物の量をＦｓとする。このＦｓは次式のとおり定義した。

Ｕ_０は、熱交換器に堆積物が生じていない状態における総括伝熱係数である。Ｕは、熱交換器に堆積物が生じた状態での総括伝熱係数である。Ｕの逆数からＵ_０の逆数を引いた差を堆積物の量Ｆｓとした。総括伝熱係数は、伝熱量、熱交換器の入口及び出口の温度差、熱交換器の伝熱面積を元に、公知の方法により算出できる。

【0061】

図３は、比較例において熱交換器に生じた堆積物の量を時系列で表示したグラフであり、図４は、実施例において、熱交換器に生じた堆積物の量を時系列で表示したグラフである。横軸は時間を表し、縦軸は堆積物の量Ｆｓであり、その単位は（ｍ^２・Ｈｒ・℃）／ｋＪである。なお、堆積物の量Ｆｓは上記式で計算した結果を１０^５倍したものである。比較例及び実施例は、第１原料液の加熱工程を約４．５時間、次に濯ぎ工程を約３０分 、 次に第２原料液の加熱工程を行った。図中の二本の縦線で挟まれた範囲が濯ぎ工程を実施した時間帯を表している。

【0062】

図３に示すように、比較例では、第１原料液の加熱工程では堆積物の量は３以下でほぼ一定であり、第２原料液の加熱工程では堆積物の量が増大している。濯ぎ工程における堆積物の堆積速度は、第１原料液及び第２原料液の加熱工程における堆積物の堆積速度よりも顕著に増大している。

【0063】

一方、図４に示すように、実施例では、第１原料液の加熱工程では堆積物の量は３以下であり、第２原料液の加熱工程では、図３に示した比較例よりも堆積物の堆積速度は低い。そして、濯ぎ工程の実施時において、堆積物の量Ｆｓはほとんど増大していない。

【0064】

このように、本発明の運転方法によれば、濯ぎ工程で用いる仕切り用水の硬度を低減することで、濯ぎ工程における堆積物の堆積速度の増大を抑制することができ、堆積物の総量としても比較例より低減できることが明らかとなった。

【0065】

〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、貯槽２０として２つの第１貯槽２１及び第２貯槽２２を用いたが、これに限定されず、１つ又は３つ以上の貯槽から原料液を熱交換器へ供給するようにしてもよい。また、原料液として生乳を用いたが、乳成分が含まれる流体であれば生乳に限定されない。

【0066】

また、実施形態１及び実施形態２では、第１貯槽２１や第２貯槽２２に貯留された原料の全量を所定量の原料液としたが、このような量に限定されない。例えば、一つの貯槽に貯留された原料液を複数回分に分け、それぞれの分量を所定量の原料液としてもよい。

【0067】

また、実施形態１及び実施形態２では、第１原料液及び第２原料液のそれぞれについて加熱工程を含む一連の工程を実施する例を示したが、このような態様に限定されない。すなわち、加熱工程を一連の工程を３回以上実施してもよい。この場合はその一連の工程の間ごとに、硬度を低減化した仕切り用水を用いて濯ぎ工程を実施すればよい。

【符号の説明】

【0068】

Ｉ、ＩＩ 乳製品製造設備
１０ 熱交換器
１３ 熱再生用熱交換器
１４ 冷却用熱交換器
２０ 貯槽
３０ 洗浄装置

【要約】

【課題】洗浄に要する水や洗剤、エネルギーを削減することができる乳製品製造設備の運転方法を提供する。
【解決手段】乳成分を含む原料液を熱交換器１０で加熱処理する加熱工程と、所定量の原料液について前記加熱工程を実行した後、次の所定量の原料液について前記加熱工程を実行する前に、熱交換器１０に仕切り用水を流通させる濯ぎ工程とを備え、前記濯ぎ工程では、前記仕切り用水として硬度調整装置３０で軟水化した水を前記熱交換器１０に流通させる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】