JPH09505228A - 殺菌乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製品の殺菌乾燥装置及び方法であって、（i）容器内に飽和水蒸気を圧送して製品の殺菌処理を行い、（ii）容器内に実質的に乾燥、清浄化されたガスを圧送して容器内を加圧した後大気開放するサイクルを反復して製品を乾燥処理する。

Description

【発明の詳細な説明】 殺菌乾燥方法及び装置 発明の背景 本発明は、製品を飽和水蒸気で殺菌処理した後、乾燥処理する装置及び方法に 関し、詳細には、乾燥過程で製品を汚染することなく、経済的かつ効率的に乾燥 できる、製品の殺菌乾燥方法及び装置に関する。 従来技術の説明 従来、容器内で製品を殺菌乾燥処理する工程は、基本的に、製品を高圧の飽和 水蒸気中で処理する工程と、続いて容器内を真空吸引して製品の水分を除去する 工程とからなる。真空吸引は加熱中に１回の操作で行い、その後容器は大気開放 される。 このシステムに潜在する問題は、減圧状態において、何らかの原因で容器に漏 れが生じると、大気中に浮遊する雑菌が簡単に容器内に侵入し、殺菌済みの製品 を再汚染することである。もう一つの問題は、効果的な真空乾燥に必要な減圧を 行うために比較的高価な真空ポンプを必要とすることである。このような真空ポ ンプによると、製品の殺菌乾燥に長い時間がかかる。 上記の最初の問題を解決する一つの提案は、真空度を減らし、フィルタを通し た空気を、望ましくは加熱して、容器内に導入することである。しかし、乾燥効 果が低下し、所定の乾燥をするのに時間がかかり、乾燥効果が著しく低下する。 これは真空ポンプに関する問題ではない。 発明の目的 従って、本発明は、上記の問題を解消又は低減し、効率よく殺菌乾燥できる装 置及び方法を提供することを目的とする。 発明の概要 本発明の一つは、製品の殺菌乾燥装置であり、この装置は： （i）殺菌／乾燥容器 （ii）容器内で製品を殺菌するための、飽和水蒸気の容器内への加圧供給手段、 （iii）容器内で製品を乾燥するための、実質的に乾燥、清浄化されたガスの容 器内への加圧供給手段、 （iv）殺菌乾燥すべき製品の容器内への搬入及び取出し手段、 （v）容器内の飽和水蒸気及び加圧ガスの排出手段、 （vi）容器内製品の殺菌処理用飽和水蒸気、及び、これに続く加圧ガスの容器へ の導入及び排出するサイクルを効率よく制御する制御手段、 とで構成されている。 この装置は、特に、小規模の装置、例えば、医院、歯科医院の殺菌乾燥器とし て適している。しかし、当業者が、発明の技術思想の範囲内でこれを拡大し、産 業用の大規模装置に容易に適用することができる。このような大規模装置として 穀物の連続乾燥装置が挙げられる。 装置の自動化と制御についても、一般知識と、適切なマイクロプロセッサを備 えたハードウェアと特定のパッケージソフトを適用して装置を改良することもで きる。これらは、発明者によって創作され、ここに開示された広範な発明の範囲 内にある。 発明の詳細な説明 製品乾燥用ガスの容器内への加圧供給手段として、通常コンプレッサーが使用 されるが、ガスシリンダ又はガス発生装置を使用することもできる。ガスの圧力 は、通常１〜 100 kPaであるが、80 kPaが好ましい。高い圧力は乾燥サイクルの 数を減らすのに役立つ。これは、製品が多孔質である場合に特に重要である。加 圧減圧のサイクルにおいて、大気開放前に少なくとも部分的に平衡状態に達する よう、圧力を保持する時間を十分に取ることが望ましい。 ガスの加圧段階では、10〜60 秒の短い間隔で加圧を行い、短時間で実質的に 容器内が無圧状態になるよう、急速に減圧することが望ましい。 比較的大径の排気ポートにより容器を急速に大気開放することができる。一般 に加圧段階よりも排気による減圧段階に時間がかかる。 このような減圧に伴い、容器内に残ったガス／水蒸気の温度が低下するが、外 部熱源、又は製品の余熱を利用した適切な制御により、容器内の結露を防止する ことができる。緩やかな減圧により段階的に除熱することも、ガスの水分搬送効 果を向上させ、ガス中の水分低減に役立つ。 一般に、ガスは、容器に導入する前に、熱交換機又は電気ヒータなどの通常の 加熱装置によって余熱される。容器からの排ガスとの熱交換により導入ガスを加 熱することもできる。 加熱温度の範囲は、通常、110°〜 150℃である。導入ガスのもう一つの前処 理は、例えば冷凍による除湿であり、ガスに同伴する水分を著しく低減すること ができる。こうして、例えば、ガスが蒸発部と凝縮部を備えたヒートポンプ装置 を通過するとき、空気中の水分が蒸発部で凝縮分離され、冷却された空気は凝縮 部で加熱される。 一般に加熱処理は、望ましいが必須でなく、望ましくない場合もある。温度に 敏感な物質、例えばある種の歯科用ハンドピースは、低温で乾燥しなければなら ない。このような低温乾燥は、本発明が開示したパラメータにより、効果的に実 施することができる。 空気中の汚染物質を効果的に除去するため、乾燥ガス中の５μｍまでの微粒子 を除去できるガスフィルタを設けることが望ましい。殺菌乾燥容器に装着するフ ィルタは、市販のフィルタの中からサイズと目的に合ったものを選定すればよい 。 外科医院や歯科医院で使用される小規模装置では、高効率の微粒子除去フィルタ ーが特に望ましい。 制御手段は、殺菌段階での容器内への必要な水蒸気供給と、これに続いて製品 が十分に乾燥するまで繰り返される加圧減圧サイクルを制御できるように設計さ れている。パージガスの加熱及び／除湿以外に、フィルターを制御することも効 果的である。その場合、制御手段が、圧力、温度、湿度などの、変動する物理的 パラメータを検知する検知手段を備え、検知結果に基づいて制御することが望ま しい。例えば、容器から排出されるガスの温度、湿度を検知して、必要回数だけ 処理を繰り返し、加熱装置は、容器内温度又は流入ガス温度が所定温度になるよ うに制御する。 処理システムを加圧するガスには各種のガスが使用できる。このようなガスは 、熱容量が大きく不活性で安価なものが好ましい。空気が好ましいガスであるが 、窒素又は窒素と空気の混合物、その他の不活性ガスも効果的に使用できる。 本発明のもう一つは、製品の殺菌乾燥方法であり、次のステップで構成される 。 （i）製品を殺菌処理するため、閉鎖システム内で十分な時間、製品を飽和水蒸 気と接触させること、 （ii）システムを大気開放すること、 （iii）閉鎖システム内で、製品を実質的に清浄化された加圧ガスと接触させる こと、 （iv）システムを大気開放すること、及び （v）製品が所定の乾燥状態になるまで、上記の（iii）及び（iv）のステップを 繰り返すこと。 好ましい実施形態の説明 本発明の好ましい実施形態が図１に図示されている。この図は、本発明の乾燥 システムを備えた圧力容器10の概略図である。飽和水蒸気の加圧供給手段とその 付属品は、それ自体公知であり、乾燥技術に関する発明思想とは関係がないため 、明瞭化のため図示省略した。 圧力容器は、閉鎖機構付の密封蓋13を有する容器12で構成されており、その内 部で製品の殺菌を行う。 容器内への加圧空気供給手段は、空気導管15を通して空気を吹き込むエアポン プ又はコンプレッサ14で構成されている。容器12に導入する空気は、導管に組み 込まれた高性能エアフィルターを通過して、粒径約５μｍまでの微粒子が除去さ れる。これにより空気中に浮遊する病原菌が十分に除去され、空気は無菌状態と なる。 フィルタ16を通過した空気は、オプションの熱交換器17を通って加熱され、乾 燥能力を向上させる。制御手段として、逆止弁18が、容器12内への加熱空気の周 期的に圧送を制御し、同時に、排気弁19が、所定の間隔行う排気を制御し、この サイクルを容器内が所定の乾燥状態になるまで反復する。 この装置による殺菌乾燥プロセスの具体な実施例を次に示す。 実施例 約400gのリンネル繊維を容器12内に入れる。容器の容量は約９リットルである 。 容器内で飽和水蒸気を発生させ、容器内圧力を 200 kPa、温度を 134℃に保持し て殺菌処理を４分間行い、容器内が０ kPaになるまで排気した。 その後、熱交換器17で加熱された空気を、コンプレッサー14で容器内に圧送し 、容器内を約 80 kPaまで昇圧した。このプロセスに要した時間は約30秒である 。容器内圧力を０kPaまで降下させた後、直ちに、前記と同様に、容器内を昇圧 した。この昇圧減圧のサイクルプロセスを10分間繰り返し、製品を実質的に乾燥 状態とした。 試験１ 容器12の外面を50℃に保持した。熱交換器17を通して150℃に加熱した空気を 容器内に導入した。容器内圧力が 100 kPaとなるまで加熱空気を導入した後、排 気弁19を開いて急速排気を行った。このプロセスを短時間繰り返した。 このプロセスにより、製品の乾燥と温度上昇が急速に進むことが判明した。 試験２ 高密度のリンネルの包みを圧力容器12内に導入して試験を行った。容器12の容 量は約40リットルである。容器内の加圧用として吐出能力約62リットル／毎分の ダイヤフラム形圧縮ポンプ14を使用した。空気の湿度は82%であった。水蒸気を 容器内で発生させて容器内空気を蒸気で置換した後、排気して乾燥プロセスを開 始した。容器内圧力が 90 kPaになるまで 30秒かけて加熱空気を導入し、90 kPa の圧力を 30秒間保持した。その後排気して容器内圧力を０ kPaにまで減圧した 。この加圧減圧サイクルを15回繰り返した。各サイクルにおける温度低下のモニ ター記録から、各減圧段階で大きな蒸発効果が生じていることがわかる。これに より、製品の乾燥時間の短縮が可能となる。 既存の装置で行う乾燥では、圧力変動周期を短くすることが最も効果的と考え られる。 小容量のコンプレッサーでは所定の圧力まで昇圧するのに時間がかかる。これ は、容器内の空気残留時間が長くなって結露の原因となる可能性がある。大容量 のコンプレッサーは短時間で昇圧できるが高価である。従って、空気中の水分の 結露を防止し得る程度の中容量のコンプレッサーが、効率及び費用の面から望ま しい。 以上に例示した発明の具体例と同一のもの、あるいは、これに基づいて当業者 が容易にできる改良は、すべて本発明の範囲内に属している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．製品の殺菌乾燥装置であって、該装置が： （i）殺菌／乾燥容器 （ii）容器内で製品を殺菌するための、飽和水蒸気の容器内への加圧供給手段 （iii）容器内で製品を乾燥するための、実質的に乾燥、清浄化されたガスの容 器内への加圧供給手段 （iv）殺菌乾燥すべき製品の容器内への搬入及び取出し手段 （v）容器内の飽和水蒸気及び加圧ガスの排気手段、及び （vi）容器内製品の殺菌処理用飽和水蒸気、及びこれに続く加圧ガスの容器内へ の導入及び排出サイクルの反復を効率よく制御する制御手段、 とで構成されたことを特徴とする殺菌乾燥装置。 ２．容器内製品の乾燥用ガスの圧送手段がコンプレッサーである請求項１記載の 殺菌乾燥装置。 ３．容器内に圧送されるガスが、容器に導入される前に熱交換器で加熱される請 求項１又は２に記載の殺菌乾燥装置。 ４．前記のガスが110°〜 150℃に加熱される請求項３記載の殺菌乾燥装置。 ５．容器に導入される前のガスをフィルタによって清浄化する請求項１〜４のい ずれか１項に記載の殺菌乾燥装置。 ６．前記ガスが孔径が５μｍ以下のフィルタによって清浄化される請求項５記載 の殺菌乾燥装置。 ７．容器に導入される前の加圧ガスを除湿する請求項１〜６のいずれか１項に記 載の殺菌乾燥装置。 ８．容器内の製品を乾燥する加圧ガスが空気である請求項１〜７のいずれか１項 に記載の殺菌乾燥装置。 ９．容器内の製品を乾燥する加圧ガスの圧力が１〜 100 kPsである請求項１〜８ のいずれか１項に記載の殺菌乾燥装置。 １０．制御装置が、乾燥用加圧ガスを10〜60秒で容器内に導入し、それに続き急 速排気するサイクルを、容器内の製品が所定の乾燥状態になるまで繰り返す請求 項１〜９のいずれか１項に記載の殺菌乾燥装置。 １１．排気手段が、大気中に開放したポートである請求項１〜１０のいずれか１ 項に記載の殺菌乾燥装置。 １２．製品、排ガス、又は容器内の水分を検知して乾燥状況を把握するための、 検知手段を備えた請求項１〜１１のいずれか１項に記載の殺菌乾燥装置。 １３．製品の殺菌乾燥方法であって、該方法が： （i）製品を殺菌処理するため、製品を、閉鎖システム内で十分な時間、加圧飽 和水蒸気と接触させること、 （ii）システムを大気開放すること、 （iii）閉鎖システム内で、製品を実質的に汚染のない加圧ガスと接触させるこ と、 （iv）システムを大気開放すること、及び （v）製品が所定の乾燥状態になるまで、上記の（iii）及び（iv）のステップを 繰返すこと、 とで構成されることを特徴とする製品の殺菌乾燥方法。 １４．閉鎖システムに導入する前に、実質的に乾燥、清浄化したガスが加熱され ることを特徴とする請求項１３に記載の製品の殺菌乾燥方法。 １５．実質的に乾燥、清浄化したガスが110°〜 150℃に加熱される請求項１３ 又は１４に記載の製品の殺菌乾燥方法。 １６．実質的に乾燥、清浄化したガスを閉鎖システムに導入する前に汚染物質を フィルターで除去する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の製品の殺菌乾燥 方法。 １７．実質的に清浄化された加圧ガスの圧力が１〜 100 kPaである請求項１３〜 １６のいずれか１項に記載の製品の殺菌乾燥方法。 １８．閉鎖システムが少なくとも部分的に平衡状態に達するまで、所定時間だけ 加圧、減圧のサイクルを繰り返した後、排気をおこなう請求項１３〜１７のいず れか１項に記載の製品の殺菌乾燥方法。 １９．（iii）の加圧段階が、10〜 60秒の短周期で行われ、（iv）の排気段階が 急速に、閉鎖システムが実質的に無圧状態となるまで行われる請求項１３〜１８ のいずれか１項に記載の製品の殺菌乾燥方法。 ２０．前記の（iii）及び（iv）のステップが10分以内繰り返される請求項１３ 〜１９のいずれか１項に記載の製品の殺菌乾燥方法。 ２１．外部熱源からの熱伝達、又は製品の余熱による閉鎖システム内での結露防 止の点から、（iv）のシステムの大気開放時期が選定される請求項１３〜２０の いずれか１項に記載の製品の殺菌乾燥方法。 ２２．添付の実施例に基づく製品の殺菌乾燥方法。 ２３．添付の図面に基づく製品の殺菌乾燥方法。