利用超微气泡高浓度臭氧水在食品制造领域清洗系统

以食品制造领域的设备市场为目标，利用超微细气泡高浓度臭氧水，可以期待强劲增长，为饮料厂开发管道固定清洗（CIP）系统。 采用细气泡混合法生产高浓度臭氧水，通过生成贮存罐和循环，可以大量贮存60ppm的高浓度臭氧水。 这个构建了以 臭氧水为清洗液的饮料生产线的CIP系统，进行了验证实验。 因此和传统的化学溶液与清洁相比，管道清洗时间几乎减少了一半。 通过这个开发系统，饮料工厂的生产有助于时间的扩大以及药液·林斯水的使用量的减少。 此外，高浓度臭氧水的强氧化作用，利用细菌效应、低药剂残留性等优点，开发除臭系统、固体清洗杀菌系统等。进一步向更广泛的用途扩展。

1. 入门

在食品制造领域，全球人口增长和收入水平预计未来十年市场将增长近一倍。并且，相对于销售额占4%左右的食品相关企业资本支出也有望实现同样的增长。对于这些食品制造领域，我们在进行包括在内的工厂批量订货的同时，投入设备高资本比率饮料领域的CIP（Cleaning In Place，管道固定清洗）系统1）等关键技术的开发。

饮料厂的生产线将原料放入罐中进行混合。对产品进行热灭菌的灭菌步骤，填充容器。由填装填充工序构成，进而，作为附带设备制造CIP 线用于清洁生产线（图 1）。

在生产线的运行计划中，制造和 CIP 交替在多品种生产线上，每次制造品种切换为了频繁地实施CIP，缩短CIP的所需时间，提高产出率已成为一个重要问题。

因此，使这样的CIP工序效率化，工厂的生产率作为有助于提高的新型清洗技术，超微细气泡CIP系统。此外，超细用细气泡臭氧水技术，灭菌清洗，工厂排气除臭等，正在向食品工厂的广泛用途展开。

2. 超细气泡高浓度臭氧水利用CIP系统的开发

在目前的一般CIP中，烧碱碱洗涤剂，使用硝酸酸洗涤剂和次氯酸钠去除无机物，消毒，除香。 但是，需要很长时间才能清洗，并大量使用化学溶液和冲洗水有一个问题。

另一方面，臭氧自古以来就用于杀菌和除臭剂，由于氧化力高，在除去有机物等方面被认为是有效的。他们 此外，臭氧被批准为加剂，由于自分解而难以残留因此，可以期待使用后的流水的削减。但是，臭氧在水中的溶解度并不高。从自分解性的负侧面看，适合清洗用液的高浓度难以产生和储存大量的水（长时间保持浓度），难以用于清洁长管道的问题，如CIP，这次，我们研究了克服了这种缺点的新的臭氧水生成方式，并开发出使用这种方法的CIP系统工作。

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、直接电解方式、各种气液混合溶解方法。 该气液混合熔化在解方式中，近年来备受关注的微细气泡（微气泡布尔，纳米气泡）2），3）在利用方式中，各种 献通过调查各公司的技术资料，实现高浓度化、贮存性能建议能力（表1）。 其中，我们在无添加等状态下，且在大气压下臭氧水生成浓度在5ppm以下的装置中，最高浓度（60ppm）自然公司，可以生成采用殿下的纳米皮科臭氧水生成装置4）进行了研究。

即使在使用气泡的方法中，当泡沫直径为毫米级时气泡立即浮出水面，气液接触不充分。

因此，高浓度是困难的。 气泡直径为50μm以下左右当成为微气泡时，浮起速度小，气液接触面积分比也会增加。 此外，表面张力对泡沫的收缩作用促进泡沫中的气体溶解，同时形成条件在水中长期作为纳米气泡，在几百nm以下也 告可以持续3）。生成的臭氧水的外观也见表1。 毫米泡泡是一般可见的白浊气泡，微气泡（图未显示）中更细的乳白色，但纳米气泡当变得精细到更细时，几乎没有气泡引起的光散射，外观看起来透明。 这种纳米气泡的状态可以用光散射法测量。

2.2 高浓度臭氧水的大量生产

超细气泡臭氧水生成装置

臭氧水，通过喷射器等将气体混合到水中。生产装置主体，由不锈钢制成，用于储存和循环臭氧水由储液罐、水温调节机构（冷水机）等构成。 这将水注入储液罐，将水温控制在约5°C。水循环生成时，水箱内的臭氧水浓度逐渐增加。在大约一个半小时内产生1m3的60ppm臭氧水。可以（参见图 2 （1））。

贮存罐内臭氧水浓度水温越低则浓度越高成为。 就臭氧的溶解度和分解反应而言，温度条件被认为是有利于高浓度。保持5°C的水箱中的臭氧水浓度半衰期约为13小时在高浓度状态下可长时间贮存，正常清洗时间（1 小时以内）（参见图 2 （2））。

这样，可以生成、贮存大量高浓度的臭氧水，在需要时，可以用水送到清洁点进行洗涤。

2.3 清洁性能验证

验证超细气泡臭氧水对CIP的清洁效果为了进行图3所示模拟清洗线和试验片的评价。去了。 模拟装置为1S清洁配管（SUS316，表面精加工400#）的清洗液循环管路，在循环管路中途设置明配管，在内部设置模型污垢的试验片。模型污垢钙化是生产饮料之一使用加入合物的牛奶咖啡，SUS316制它用于在测试件上加热和干燥并固定的状态。 洗涤清洁效果是，在一定时间将清洗液通过模拟管路后，通过目视确认试验片残留污垢的状态来评价作为清洗液，以往的酸和碱清洗液（浓度2%硝酸洗涤剂和烧碱洗涤剂）和这种浓度使用60ppm的超微细气泡臭氧水，以0.5m/s的流速通水进行洗涤的实验结果如图4所示。 传统方法进行碱清洗和酸洗时，共计60分钟处理时间残留物仍然很多，100分钟后也不完整。

关于使用微细气泡臭氧水的清洗方法，

在条件下进行最优化研究的结果是，首先选择在按照以往进行碱清洗后应用臭氧水清洗的方式，在总共48分钟内完全去除污垢，添加臭氧水清洗确认。

本开发方式的清洗机制，首先是表层的蛋白质污染。碱水解等去除后，去除用具有强氧化力的臭氧水有效生产固着蛋白认为分解。

这样，在本开发方式中，CIP清洗时间可以减半提高生产线的生产能力，可以减少用水量。 这些综合效果根据我们的估计，高速灌装生产线资本投资回 期为三年或更少。

他们 另外，使用臭氧时，与以往清洗相比，杀菌、也确认除香效果高，比生产线的可以有助于层的效率化、高信赖化。另外，作为臭氧水利用的课题，包装类的腐蚀对有一个策略。 生产线中使用的橡胶材料与水接触而恶化。 事实上，长时间浸入臭氧水中，作为填料材料降解试验行了试验，浸渍180小时后，氟橡胶，EPDM（乙烯丙烯橡胶）明显降解已经。 另一方面，PTFE（聚四氟乙烯）和高关于类氟橡胶没有变化，更长的360小时浸泡后未观察到降解。 在现有生产线上，由于EPDM被大量使用，本开发系统的适用在处理时，将密封件变更为具有耐臭氧性的材料。是必要的。

通过上述验证，饮料工厂的生产效率和可靠性作为有助于提高的CIP技术，超微细气泡高浓度利用水，可以证明本开发方式的有效性。

3. 超细气泡高浓度臭氧水利用系统的应用

臭氧的强氧化作用、杀菌作用、低药剂残留性通过利用这些优势，超细气泡高浓度除CIP外，食品工厂的各种应用。应用部署是可能的。

图5，作为其一个例子，是适用于除臭的系统。

他们 臭氧是一种低脂肪酸，一种引起异味的物质，硫化因为可以分解合物、醛类、氮化合物等，超细气泡高浓度臭氧水在喷雾水中到湿洗涤器已应用。 管道排气，包括来自加工室的气味引入洗涤器，通过喷洒臭氧水的接触材料通过使气味成分分解。 此外，为了处理橡胶排气的未反应臭氧，在后段安装了用于分解的活性炭。 本方式的除臭性能确保其水平与催化剂燃烧方法相当。初始运行成本估算中的资本投资时间。它被认为是一个有利可图的制度。 食品相关工人现场有各种臭气的产生源，工厂附近有住宅特别是当有地面时，需要加强气味控制，这种系统的应用也有望扩大。

此外，臭氧在结构上破坏细菌的细胞壁。因此，在杀菌用途中也得到了广泛的应用。 传统加热杀通过应用超细气泡高浓度臭氧水来取代细菌，在固体洗涤灭菌中清洗时，包括蔬菜清洗缩短和抑制热处理的好处是可以预期的。

另外，在利用高浓度臭氧水时，考虑到安全方面是必不可少的。 工作环境中的臭氧气体允许浓度国家/地区为 0.1 ppm（暴露限制）。 臭氧水在利用系统中，作为高浓度的气化气体等制作臭氧在商业环境中可能泄漏的地方与此相对，需要采取局部排气等安全措施。

4. 结束

本次，面向食品制造领域的超微细气泡高浓度臭氧我们开发出一种利用水的CIP系统。 本技术在向汽车提出建议的同时，系统单元化、通过实现准化，进一步降低成本。 此外，除臭，推进杀菌、排水处理等的应用，使本系统食品制造领域的总和，包括关键技术和工厂建设为公司做出积极贡献。 此外，不仅在食品领域，应用扩展到广泛的领域，如化学品、制药和生物。