利用微氣泡產生器產生高濃度臭氧水在食品製造領域清洗系統

以食品製造領域的設備市場為目標,利用超微細氣泡高濃度臭氧水,可以期待強勁增長,為飲料廠開發管道固定清洗(CIP)系統。 採用細氣泡混合法生產高濃度臭氧水,通過生成貯存罐和循環,可以大量貯存60ppm的高濃度臭氧水。 這個構建了以 臭氧水為清洗液的飲料生產線的CIP系統,進行了驗證實驗。 因此和傳統的化學溶液與清潔相比,管道清洗時間幾乎減少了一半。 通過這個開發系統,飲料工廠的生產有助於時間的擴大以及藥液·林斯水的使用量的減少。 此外,高濃度臭氧水的強氧化作用,利用細菌效應、低藥劑殘留性等優點,開發除臭系統、固體清洗殺菌系統等。進一步向更廣泛的用途擴展。

  1. 入門

在食品製造領域,全球人口增長和收入水平預計未來十年市場將增長近一倍。並且,相對於銷售額占4%左右的食品相關企業資本支出也有望實現同樣的增長。對於這些食品製造領域,我們在進行包括在內的工廠批量訂貨的同時,投入設備高資本比率飲料領域的CIP(Cleaning In Place,管道固定清洗)系統1)等關鍵技術的開發。

飲料廠的生產線將原料放入罐中進行混合。對產品進行熱滅菌的滅菌步驟,填充容器。由填裝填充工序構成,進而,作為附帶設備製造CIP 線用於清潔生產線(圖 1)。

在生產線的運行計劃中,製造和 CIP 交替在多品種生產線上,每次製造品種切換為了頻繁地實施CIP,縮短CIP的所需時間,提高產出率已成為一個重要問題。

因此,使這樣的CIP工序效率化,工廠的生產率作為有助於提高的新型清洗技術,超微細氣泡CIP系統。此外,超細用細氣泡臭氧水技術,滅菌清洗,工廠排氣除臭等,正在向食品工廠的廣泛用途展開。

  1. 超細氣泡高濃度臭氧水利用CIP系統的開發

在目前的一般CIP中,燒鹼鹼洗滌劑,使用硝酸酸洗滌劑和次氯酸鈉去除無機物,消毒,除香。 但是,需要很長時間才能清洗,並大量使用化學溶液和沖洗水有一個問題。

另一方面,臭氧自古以來就用於殺菌和除臭劑,由於氧化力高,在除去有機物等方面被認為是有效的。他們 此外,臭氧被批准為加劑,由於自分解而難以殘留因此,可以期待使用後的流水的削減。但是,臭氧在水中的溶解度並不高。從自分解性的負側面看,適合清洗用液的高濃度難以產生和儲存大量的水(長時間保持濃度),難以用於清潔長管道的問題,如CIP,這次,我們研究了克服了這種缺點的新的臭氧水生成方式,並開發出使用這種方法的CIP系統工作。

2.1 臭氧水生成方法研究

臭氧水的生成方式有膜溶解方式、直接電解方式、各種氣液混合溶解方法。 該氣液混合熔化在解方式中,近年來備受關注的微細氣泡(微氣泡布爾,納米氣泡)2),3)在利用方式中,各種文獻通過調查各公司的技術資料,實現高濃度化、貯存性能建議能力(表1)。 其中,我們在無添加等狀態下,且在大氣壓下臭氧水生成濃度在5ppm以下的裝置中,最高濃度(60ppm)自然公司,可以生成採用殿下的納米皮科臭氧水生成裝置4)進行了研究。

即使在使用氣泡的方法中,當泡沫直徑為毫米級時氣泡立即浮出水面,氣液接觸不充分。

因此,高濃度是困難的。 氣泡直徑為50μm以下左右當成為微氣泡時,浮起速度小,氣液接觸面積分比也會增加。 此外,表面張力對泡沫的收縮作用促進泡沫中的氣體溶解,同時形成條件在水中長期作為納米氣泡,在幾百nm以下也報告可以持續3)。生成的臭氧水的外觀也見表1。 毫米泡泡是一般可見的白濁氣泡,微氣泡(圖未顯示)中更細的乳白色,但納米氣泡當變得精細到更細時,幾乎沒有氣泡引起的光散射,外觀看起來透明。 這種納米氣泡的狀態可以用光散射法測量。

2.2 高濃度臭氧水的大量生產

超細氣泡臭氧水生成裝置

臭氧水,通過噴射器等將氣體混合到水中。生產裝置主體,由不鏽鋼製成,用於儲存和循環臭氧水由儲液罐、水溫調節機構(冷水機)等構成。 這將水注入儲液罐,將水溫控制在約5°C。水循環生成時,水箱內的臭氧水濃度逐漸增加。在大約一個半小時內產生1m3的60ppm臭氧水。可以(參見圖 2 (1))。

貯存罐內臭氧水濃度水溫越低則濃度越高成為。 就臭氧的溶解度和分解反應而言,溫度條件被認為是有利於高濃度。保持5°C的水箱中的臭氧水濃度半衰期約為13小時在高濃度狀態下可長時間貯存,正常清洗時間(1 小時以內)(參見圖 2 (2))。

這樣,可以生成、貯存大量高濃度的臭氧水,在需要時,可以用水送到清潔點進行洗滌。

2.3 清潔性能驗證

驗證超細氣泡臭氧水對CIP的清潔效果為了進行圖3所示模擬清洗線和試驗片的評價。去了。 模擬裝置為1S清潔配管(SUS316,表面精加工400#)的清洗液循環管路,在循環管路中途設置明配管,在內部設置模型污垢的試驗片。模型污垢鈣化是生產飲料之一使用加入合物的牛奶咖啡,SUS316制它用於在測試件上加熱和乾燥並固定的狀態。 洗滌清潔效果是,在一定時間將清洗液通過模擬管路後,通過目視確認試驗片殘留污垢的狀態來評價作為清洗液,以往的酸和鹼清洗液(濃度2%硝酸洗滌劑和燒鹼洗滌劑)和這種濃度使用60ppm的超微細氣泡臭氧水,以0.5m/s的流速通水進行洗滌的實驗結果如圖4所示。 傳統方法進行鹼清洗和酸洗時,共計60分鐘處理時間殘留物仍然很多,100分鐘後也不完整。

關於使用微細氣泡臭氧水的清洗方法,

在條件下進行最優化研究的結果是,首先選擇在按照以往進行鹼清洗後應用臭氧水清洗的方式,在總共48分鐘內完全去除污垢,添加臭氧水清洗確認。

本開發方式的清洗機制,首先是表層的蛋白質污染。鹼水解等去除後,去除用具有強氧化力的臭氧水有效生產固著蛋白認為分解。

這樣,在本開發方式中,CIP清洗時間可以減半提高生產線的生產能力,可以減少用水量。 這些綜合效果根據我們的估計,高速灌裝生產線資本投資回報期為三年或更少。

他們 另外,使用臭氧時,與以往清洗相比,殺菌、也確認除香效果高,比生產線的可以有助於層的效率化、高信賴化。另外,作為臭氧水利用的課題,包裝類的腐蝕對有一個策略。 生產線中使用的橡膠材料與水接觸而惡化。 事實上,長時間浸入臭氧水中,作為填料材料降解試驗行了試驗,浸漬180小時後,氟橡膠,EPDM(乙烯丙烯橡膠)明顯降解已經。 另一方面,PTFE(聚四氟乙烯)和高關於類氟橡膠沒有變化,更長的360小時浸泡後未觀察到降解。 在現有生產線上,由於EPDM被大量使用,本開發系統的適用在處理時,將密封件變更為具有耐臭氧性的材料。是必要的。

通過上述驗證,飲料工廠的生產效率和可靠性作為有助於提高的CIP技術,超微細氣泡高濃度利用水,可以證明本開發方式的有效性。

  1. 超細氣泡高濃度臭氧水利用系統的應用

臭氧的強氧化作用、殺菌作用、低藥劑殘留性通過利用這些優勢,超細氣泡高濃度除CIP外,食品工廠的各種應用。應用部署是可能的。

圖5,作為其一個例子,是適用於除臭的系統。

他們 臭氧是一種低脂肪酸,一種引起異味的物質,硫化因為可以分解合物、醛類、氮化合物等,超細氣泡高濃度臭氧水在噴霧水中到濕洗滌器已應用。 管道排氣,包括來自加工室的氣味引入洗滌器,通過噴洒臭氧水的接觸材料通過使氣味成分分解。 此外,為了處理橡膠排氣的未反應臭氧,在後段安裝了用於分解的活性炭。 本方式的除臭性能確保其水平與催化劑燃燒方法相當。初始運行成本估算中的資本投資時間。它被認為是一個有利可圖的制度。 食品相關工人現場有各種臭氣的產生源,工廠附近有住宅特別是當有地面時,需要加強氣味控制,這種系統的應用也有望擴大。

此外,臭氧在結構上破壞細菌的細胞壁。因此,在殺菌用途中也得到了廣泛的應用。 傳統加熱殺通過應用超細氣泡高濃度臭氧水來取代細菌,在固體洗滌滅菌中清洗時,包括蔬菜清洗縮短和抑制熱處理的好處是可以預期的。

另外,在利用高濃度臭氧水時,考慮到安全方面是必不可少的。 工作環境中的臭氧氣體允許濃度國家/地區為 0.1 ppm(暴露限制)。 臭氧水在利用系統中,作為高濃度的氣化氣體等製作臭氧在商業環境中可能泄漏的地方與此相對,需要採取局部排氣等安全措施。

  1. 結束

本次,面向食品製造領域的超微細氣泡高濃度臭氧我們開發出一種利用水的CIP系統。 本技術在向汽車提出建議的同時,系統單元化、通過實現准化,進一步降低成本。 此外,除臭,推進殺菌、排水處理等的應用,使本系統食品製造領域的總和,包括關鍵技術和工廠建設為公司做出積極貢獻。 此外,不僅在食品領域,應用擴展到廣泛的領域,如化學品、製藥和生物。

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