饮料用水的除菌系统及除菌方法与流程

1.本发明涉及饮料用水的除菌系统及除菌方法。


背景技术：

2.以往，提出有各种用于对水等液体进行除菌或杀菌的方法。例如，专利文献1公开有一种用于对产品液体(例如饮料)进行杀菌并将产品液体填充到塑料容器中的系统。该系统具备：杀菌装置，用于对产品液体进行杀菌；无菌罐，用于暂时储存通过杀菌装置的产品液体；及填充机，用于将产品液体填充到塑料容器中。在杀菌装置中，是通过uht(ultra high temperature超高温)杀菌对产品液体进行杀菌。通常，在uht杀菌时，例如使用120℃以上的超高温。作为涉及饮料用以外的水的制造的文献，专利文献2公开有一种用于医药品等的纯化水的制造方法及制造装置。该制造装置使用了具有反渗透膜(ro膜)及电再生式离子交换装置(edi装置)的去离子装置。在ro膜之前，作为防止ro膜的堵塞的安全过滤器，配置有微滤膜(mf膜)。通过mf膜、ro膜及edi装置后的水被换热器加热到50℃以上。
3.专利文献
4.专利文献1：日本特开2017-214134号公报
5.专利文献2：日本专利第5336926号公报


技术实现要素：

6.在饮料用水的杀菌时，在专利文献1的uht杀菌时，为了将液体加热到超高温而需要使用更多的能量，会导致放出很多二氧化碳。此外，虽然专利文献2涉及纯化水的制造，但可能会不适于饮料用水的制造或过剩。
7.考虑到上述这样的课题，本发明的目的是提供一种能够降低二氧化碳的排放量的饮料用水的除菌系统及除菌方法。
8.本发明的一个形态是用于在无菌填充系统中对饮料用水进行除菌的系统，除菌系统具备：加热装置，用于将水加热到55℃以上且小于100℃的规定温度；及过滤器，用于对被加热装置加热后的水进行除菌。
9.在本发明的一个形态所涉及的除菌系统上，在水的除菌中使用了过滤器。然而，例如在长期使用过滤器时，认为在过滤器上会产生生物膜，过滤器自身会成为污染源，会导致细菌流到下游，或是产生堵塞等这样的不便。根据研究结果，本发明者发现，通过使加热到55℃以上且小于100℃的规定温度以上的水通过过滤器，能够长期抑制过滤器上的生物膜的产生，并能够持续一定期间对水进行除菌。在这种情况下，由于是将水加热到小于100℃，因此与uht杀菌相比，能够降低二氧化碳的排放量。
10.除菌系统还可以具备用于对被过滤器除菌后的水进行规定时间保温的保持单元。此刻，由于在过滤器的下游，水被暂时维持在高温(55℃以上且小于100℃)下，因此能够进一步对处于过滤器的下游的水进行杀菌。
11.本发明的其他形态是用于在无菌填充系统中对饮料用水进行除菌的方法，包含：
将水加热到55℃以上且小于100℃的规定温度；及使加热后的水通过过滤器以对水进行除菌。根据该除菌方法，由于与上述相同的原因，因此能够降低二氧化碳的排放量。
12.除菌方法还可以包含对被过滤器除菌后的水进行规定时间保温。此刻，由于与上述相同的原因，因此能够进一步对处于过滤器的下游的水进行杀菌。
13.根据本发明，可提供一种能够降低二氧化碳的排放量的饮料用水的除菌系统及除菌方法。
附图说明
14.图1是表示一个实施方式所涉及的饮料用水的除菌系统的示意图。
15.图2是表示细菌的培养试验的结果。
16.图3是表示一个实施方式所涉及的饮料用水的除菌方法的流程图。
具体实施方式
17.下面，参照附图对实施方式所涉及的水的除菌系统及除菌方法进行说明。
18.图1是表示一个实施方式所涉及的饮料用水的除菌系统50的示意图。在本实施方式中，除菌系统50被应用于填充到塑料瓶(例如pet瓶)中的水(例如天然水)的无菌填充系统100。另外，本发明的除菌系统可应用于天然水以外的各种各样的饮料用水的除菌(例如清凉饮料用的稀释水等)。此外，需要注意是，塑料瓶是指像聚对苯二甲酸乙酯(pet)、聚丙烯(pp)及聚乙烯(pe)那样的由塑料构成的瓶子，不局限于pet瓶。此外，填充水的容器不局限于塑料瓶，也可以是罐或瓶等其他容器。在无菌填充系统100中，从水源1(例如井)获得的水经过除菌等1个或多个工序，并在填充机12上被填充到pet瓶中。这样的无菌填充系统100具备水源1、原水罐2、预过滤器3、活性炭过滤器4、除菌系统50、填充机12、控制装置13。无菌填充系统100还可以具备其他构成要素。
19.从水源1获得的水(原水)被储存在原水罐2中。来自原水罐2的水通过预过滤器3。预过滤器3例如将杂质从水中去除。另外，无菌填充系统100还可以在其他部分上具备1个或多个预过滤器。水进一步通过活性炭过滤器4。活性炭过滤器4例如可将在预过滤器3中未去除的杂质(例如有机物)从水中去除，及/或对水进行除臭。水经过除菌系统50而被除菌(详细后述)。接下来，在填充机12上将除菌后的水填充到塑料瓶中。
20.控制装置13被构成为，与无菌填充系统100的一些构成要素可通信地连接，并控制这些构成要素。控制装置13例如可为pc、笔记本pc、平板型pc等各种计算机。控制装置13例如可包含处理器、存储装置、显示装置、输入装置、接口等构成要素。另外，控制装置13也可以作为除菌系统50的一部分而装入到除菌系统50中。
21.接下来，对除菌系统50进行说明。
22.为了降低因水的杀菌或除菌而排放的二氧化碳的排放量，本发明者曾设想使用过滤器。然而，例如在长期使用过滤器时，可认为在过滤器上会产生生物膜(菌块)，并且会导致细菌流到过滤器的下游。根据研究结果，本发明者发现，通过使加热到比uht杀菌更低一定程度的温度的水通过过滤器，能够长期抑制过滤器上的生物膜的产生，并能够持续一定期间对水进行除菌。
23.图2示出细菌的培养试验的结果。为了抑制过滤器上的生物膜的形成，为了研究需
要将水加热到何种程度的温度，而本发明者进行了实验。具体而言，是将图2所示的菌株a～d添加到试验管中的培养基及水中，并在图2所示的温度下静置培养1周～3周。可知，菌株a～d即使在较高温下也可增殖。另外，虽然水通过除菌系统50而不会滞留在除菌系统50中，但由于是着眼于处在特定位置上的“过滤器”上的生物膜的形成，因此可以使用试验管中的培养基及水来进行评价。培养基是通过将酵母提取物2g、可溶性淀粉10g及离子交换水1000ml混合，使用1n hcl或1n naoh将混合物的ph调整到7.3-7.5，并且对混合物进行高压蒸汽灭菌(121℃下20分钟)而准备。水是使用了可从日本的三得利食品国际株式会社获得的南阿尔卑斯的天然水(注册商标)。针对各菌株，对菌数进行了评价。由于菌株a不能在琼脂培养基上生长，因此对于菌株a，是以外观(浊度)对细菌的增殖进行判定(+表示增殖，-表示没有增殖)。
24.参照菌株a～d的培养基及水中的70℃及80℃的结果，在培养基及水的双方中均未确认出增殖。由于如上所述，已知菌株a～d即使在较高温度下也可增殖，因此认为如果将水加热至70℃，则能够使可在水中增殖的细菌几乎全部灭绝，从而能够切实抑制生物膜的形成。
25.此外，对于菌株a，参照55℃的结果，虽然在促进细菌增殖的培养基上确认出增殖，但另一方面在水中未确认出增殖。因而，可知如果加热至55℃，则能够抑制菌株a在水中增殖。因而，可知如果将水加热至55℃，则能够抑制菌株a的增殖，也能够抑制生物膜的形成。
26.同样，对于菌株b，参照55℃的结果，虽然在促进细菌增殖的培养基上确认出增殖，但另一方面在水中确认出维持菌数或灭绝。另外，只要至少细菌不会“增殖”(即，如果维持菌数)，则能够抑制生物膜的形成，并能够用膜来切实地去除这些细菌。因而，可知如果加热至55℃，则能够抑制菌株b在水中增殖。此外，对于菌株b，参照水中的55℃的结果，虽然菌数维持2周，但另一方面在3周时确认了灭绝。由此可知，55℃附近是能够抑制菌株b在水中增殖的温度。因而，如果将水加热至55℃，则能够抑制菌株b的增殖，也能够抑制生物膜的形成。
27.如图2所示，由于对于菌株c、d而言，菌株c、d的最适生长温度比菌株a、b的最适生长温度更低，因此认为，对于菌株c、d，如果设定到较高的温度，则可以进一步抑制增殖。因而认为，如果将水加热至55℃，则也能够充分抑制菌株c、d的增殖。根据以上情况认为，如果将水加热至55℃，则能够抑制几乎全部可在水中增殖的细菌的增殖，从而能够抑制生物膜的形成。在这种情况下，作为对饮料用水进行除菌的目的，不使用反渗透膜(ro膜)及edi(electro deionization电去离子)装置等过剩的装置，即可通过水的加热及使用过滤器对水充分地进行除菌，所述过滤器具有能够去除细菌的程度的孔径。
28.关于加热温度的上限，如上所述，在70℃及80℃下，对于全部菌株a～d，在培养基及水的双方中均未确认出增殖。此外，如下所示，作为加热装置7，例如使用有锅炉。当使水的加热温度升为100℃以上时，为了生成更高压力的蒸汽，则需要更多的燃料。因而，优选水的加热温度小于100℃。
29.参照图1，基于如上见解的本发明的除菌系统50具有平衡罐5、泵6、加热装置7、过滤器8、保持管单元(htu、保持单元)9、冷却装置10、无菌罐(act)11。除菌系统50还可以具备其他构成要素(例如配置在规定位置(例如加热装置7、过滤器8、htu9及/或它们之间)上的温度传感器等)。
30.平衡罐5用于储存通过活性炭过滤器4后的水。泵6将希望的量的水从平衡罐5输送到加热装置7。泵6也可以受控制装置13控制。另外，无菌填充系统100也可以在其他部分上再具备1个或多个泵。
31.加热装置7在55℃以上且小于100℃的规定温度(例如60℃以上80℃以下，优选70℃以上80℃以下)下对水进行规定时间加热。加热装置7中的加热温度例如也可以根据加热装置7中的加热时间来确定(或者，加热装置7中的加热时间也可以根据加热装置7中的加热温度来确定)。在加热装置7中的加热时间较长时，加热温度可较低，而在加热时间较短时，则需要加热温度较高。加热装置7中的加热温度例如也可以根据htu9中的保温时间来确定(或者，htu9中的保温时间也可以根据加热装置7中的加热温度来确定)。在htu9中的保温时间较长时，加热装置7中的加热温度可较低，而在htu9中的保温时间较短时或没有htu9时，则需要加热装置7中的加热温度较高。加热装置7中的加热时间例如可为几十毫秒、几百毫秒、几秒钟、十几秒钟、几十秒钟或几分钟。加热装置7例如可为锅炉(例如燃气锅炉)。加热装置7也可以为其他类型的加热装置(例如电加热器、热泵等)。例如，也可以通过控制装置13对加热装置7中的水温进行闭环控制。
32.过滤器8可将细菌从水中去除。过滤器8例如也可以为膜过滤器。为了去除细菌，过滤器8的孔径(过滤精度)需要为0.45μm以下(例如0.1μm以上0.45μm以下)。
33.htu9可在规定温度下对被过滤器8除菌后的水进行规定时间保持。htu9例如可包含蛇形的配管和用于加热该配管的换热器。在存在有比过滤器8的孔径更小的细菌时，可在htu9中对这些细菌进行杀菌。例如，htu9中的加热温度既可以与加热装置7中的加热温度相同，或者也可以不同(例如，55℃以上且小于100℃的规定温度(例如60℃以上80℃以下，优选70℃以上80℃以下))。htu9中的保温时间例如可为几十毫秒、几百毫秒、几秒钟、十几秒钟、几十秒钟、或、几分钟(例如2分钟以内，优选90秒钟以内，进一步优选为60秒钟以内)。例如，也可以通过控制装置13对htu9中的水温进行闭环控制。
34.希望的量的水经过冷却装置10而被输送到无菌罐11。水在冷却装置10中例如被冷却至常温。冷却装置10例如可为换热器，可利用在配管中通过的液体(例如冷水或常温水)对输送到无菌罐11的水进行冷却。
35.接下来，对除菌系统50的动作(除菌方法)进行说明。
36.图3是表示一个实施方式所涉及的饮料用水的除菌方法的流程图。在图3的动作之前，通过原水罐2～活性炭过滤器4的水被储存在平衡罐5中。通过泵6将平衡罐5内的水输送到加热装置7，并通过加热装置7在55℃以上且小于100℃的规定温度下对水进行规定时间加热(步骤s100)。接下来，使加热后的水通过过滤器8(步骤s102)。由此，水被除菌。接下来，在htu9中，在规定温度下对除菌后的水进行规定时间保温(步骤s104)。由此，水被进一步杀菌，并结束一连串的动作。其后，水在冷却装置10中被冷却之后，被暂时储存在act11中，并被填充机12填充到塑料瓶中。被填充机12填充到塑料瓶中的水可以包含原水中包含且未被过滤器8去除的成分(例如矿物质成分等)。
37.在如上的实施方式所涉及的除菌系统50及除菌方法中，在水的除菌上使用有过滤器8。此刻，通过使在加热装置7中加热到55℃以上且小于100℃的规定温度以上的水通过过滤器8，能够长期抑制过滤器8上的生物膜的产生，并能够持续一定期间对水进行除菌。此刻，由于是将水加热到小于100℃，因此与uht杀菌相比，能够降低二氧化碳的排放量。
38.此外，在上述的实施方式中，除菌系统50还具备用于对被过滤器8除菌后的水进行规定时间保温的htu。因而，由于在过滤器8的下游，水被暂时维持在高温(55℃以上且小于100℃)下，因此能够进一步对处于过滤器8的下游的水进行杀菌。
39.虽然对水的除菌系统及除菌方法的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述的实施方式。认为，只要是本领域技术人员，则可对上述的实施方式进行各种变形。
40.例如，在上述的实施方式中，除菌系统50具备htu9。然而，在其他实施方式中，在能够通过加热装置7及过滤器8对水充分除菌的情况下，除菌系统50也可以不具备htu9。
41.符号说明
42.7-加热装置；
43.8-过滤器；
44.9-保持管单元(保持单元)；
45.50-除菌系统。