(57)【要約】      （修正有）【課題】高温の熱媒体に直接に触れることによる食品ダメージを避けることができ、熱交換に要する時間を短くすることができて食品が高温域に留まる時間も短くすることができ、高温による食品の品質へのダメージ低減できる液体食品用加熱滅菌装置及びその方法を提供する。【解決手段】液体食品用加熱滅菌装置は、濃縮液体食品１を送出する液体食品用ポンプ２と、入口３、出口４、管状交換壁５からなる流路６を備えるコイル型管状加熱用熱交換器７と、入口８、出口９、交換壁１０からなる流路１１を備える冷却用熱交換器１２と、冷却されて還元された液体食品製品１３を一時的に貯留する製品液体食品用貯留槽１４と、滅菌冷却希釈水１５を送出する希釈水用ポンプ１６と、希釈水用ポンプ１６の吐出口２２と第２流路１９の合流点２３とを連通させる第４流路２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元される前の濃縮液体食品を送出する液体食品用ポンプと、入口、出口、該入口及び該出口間を液密的に流す管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器と、入口、出口、該入口及び該出口間を液密的に流す交換壁からなる流路を備える冷却用熱交換器と、冷却されて還元された該液体食品製品を一時的に貯留する製品液体食品用貯留槽と、除菌／滅菌された冷却希釈水を送出する希釈水用ポンプと、該液体食品用ポンプの吐出口と該加熱用熱交換器の入口とを液密的に連通させる第１流路と、該加熱用熱交換器の出口と該冷却用熱交換器の入口とを液密的に連通させる第２流路と、該冷却用熱交換器の出口と該貯留槽の入口とを液密的に連通させる第３流路と、該希釈水用ポンプの吐出口と該第２流路の合流点とを液密的に連通させる第４流路とを備える、
ことを特徴とする液体食品用加熱滅菌装置。
【請求項２】
該冷却用熱交換器が、管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器である、請求項１記載の液体食品用加熱滅菌装置。
【請求項３】
該希釈水用ポンプの吐出口と該第１流路の合流点とを液密的に連通させる第５流路とを備える、請求項１記載の液体食品用加熱滅菌装置。
【請求項４】
次のステップを含むことを特徴とする液体食品用加熱滅菌方法：
還元される前の濃縮液体食品と、除菌／滅菌された冷却希釈水とを準備するステップと、
該濃縮液体食品を液体食品用ポンプに送入して吐出口から送出するステップと、
第１流路を介して、該濃縮液体食品を該液体食品用ポンプの吐出口から加熱用熱交換器の入口に液密的に流すステップと、
該濃縮液体食品を、コイル型管状加熱用熱交換器の入口から送入し、該入口から出口まで管状交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して加熱するステップと、
第２流路を介して、加熱された該濃縮液体食品を該加熱用熱交換器の出口から冷却用熱交換器の入口に液密的に流すステップと、
希釈水用ポンプを介して、除菌／滅菌された冷却希釈水を送出するステップと、
第４流路を介して、該希釈水用ポンプの吐出口から該第２流路の合流点に該冷却希釈水を液密的に流して混合するステップと、
該液体食品を、冷却用熱交換器の入口から送入し、入口から出口まで交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して冷却するステップと、
第３流路を介して、冷却された該液体食品を、該冷却用熱交換器の出口から製品液体食品用貯留槽の入口に液密的に流すステップと、
製品液体食品用貯留槽で、冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留するステップ。
【請求項５】
該冷却用熱交換器が、管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器である、請求項４記載の液体食品用加熱滅菌方法。
【請求項６】
第５流路を介して、該希釈水用ポンプの吐出口から第１流路の合流点に該冷却希釈水を液密的に流すステップを含む、請求項４記載の液体食品用加熱滅菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃縮還元する飲料及び液体食品を製造するシステムにおける液体食品用加熱滅菌装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工乳製品、果汁／野菜ジュース、ミネラルウォーター及びその他飲料、粘性の高いスープやソース、トマトペースト、カスタード・デザート、フルーツ加工品、野菜ピューレ、ベビーフードなど流動食品、並びに、濃縮還元された飲料は、製造工程中で、熱処理などによって、殺菌若しくは滅菌される。
【０００３】
殺菌／滅菌のための熱処理では、例えば、直接に食品中に高熱のスチーム、火炎などを吹き込んで行う直接滅菌と、熱交換器に食品を装填し器壁を介して食品を熱媒体で加熱する間接滅菌とがある。
間接滅菌に利用される熱交換器には、器壁がプレート状であるプレート式装置（特許文献１参照）や、器壁が管状である管式装置などがあり、それそれの用途に応じて用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直接滅菌では、直接に液体食品中に高熱のスチームなどを吹き込まれるので、高温の熱媒体に触れた食品がダメージを受け、例えばこげ臭がつく恐れがある。これに対して、比較的に広い接触面積を持つ間接滅菌では、上記の直接滅菌の不都合を低減することができる。通常、熱に敏感な液体食品は、間接滅菌で熱処理される。
濃縮還元する飲料及び液体食品を製造するシステムにおいて、濃縮された飲料及び液体食品は、例えば、果汁飲料で、容量５００％の希釈水で所定の濃度まで希釈され、６００％に容量が増加する。還元希釈する前の液体食品と比較して、６倍に容量が増加しているので、間接滅菌により熱交換器で加熱殺菌して熱回収／冷却すると、概算で、６倍の投入エネルギーが必要である。また、容量が６倍になるので、加熱及び冷却の熱交換に要する時間も長時間になり、食品が高温域に留まる時間も長くなる。そのために、高温による食品の品質へのダメージ（製品熱負荷）も大きくなるという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上記の必要性、切望に応えるものであり、高温の熱媒体に直接に触れることによる食品ダメージを避けることができ、熱交換に要する時間を短くすることができて食品が高温域に留まる時間も短くすることができ、高温による食品の品質へのダメージ低減できる液体食品用加熱滅菌装置及びその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】
この課題を解決する本発明の液体食品用加熱滅菌装置は、還元される前の濃縮液体食品を送出する液体食品用ポンプと、入口、出口、この入口及び出口間を液密的に流す管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器と、入口、出口、この入口及び出口間を液密的に流す交換壁からなる流路を備える冷却用熱交換器と、冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留する製品液体食品用貯留槽と、除菌／滅菌された冷却希釈水を送出する希釈水用ポンプと、液体食品用ポンプの吐出口と加熱用熱交換器の入口とを液密的に連通させる第１流路と、加熱用熱交換器の出口と冷却用熱交換器の入口とを液密的に連通させる第２流路と、冷却用熱交換器の出口と貯留槽の入口とを液密的に連通させる第３流路と、希釈水用ポンプの吐出口と第２流路の合流点とを液密的に連通させる第４流路とを備える、
ことを特徴とする。
【０００８】
この発明の好ましい態様にいて、冷却用熱交換器が、管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器である。
【０００９】
この発明の好ましい態様にいて、希釈水用ポンプの吐出口と第１流路の合流点とを液密的に連通させる第５流路とを備える。
【００１０】
この課題を解決する本発明の液体食品用加熱滅菌方法は、次のステップを含むことを特徴とする：
還元される前の濃縮液体食品と、除菌／滅菌された冷却希釈水とを準備するステップと、
濃縮液体食品を液体食品用ポンプに送入して吐出口から送出するステップと、
第１流路を介して、濃縮液体食品を液体食品用ポンプの吐出口から加熱用熱交換器の入口に液密的に流すステップと、
濃縮液体食品を、コイル型管状加熱用熱交換器の入口から送入し、入口から出口まで管状交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して加熱するステップと、
第２流路を介して、加熱された濃縮液体食品を加熱用熱交換器の出口から冷却用熱交換器の入口に液密的に流すステップと、
希釈水用ポンプを介して、除菌／滅菌された冷却希釈水を送出するステップと、
第４流路を介して、希釈水用ポンプの吐出口から第２流路の合流点に冷却希釈水を液密的に流すステップと、
液体食品を、冷却用熱交換器の入口から送入し、入口から出口まで交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して冷却するステップと、
第３流路を介して、冷却された液体食品を、冷却用熱交換器の出口から貯留槽の入口に液密的に流すステップと、
製品液体食品用貯留槽で、冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留するステップ。
【００１１】
この発明の好ましい態様にいて、冷却用熱交換器が、管状交換壁からなる流路を備えるコイル型管状加熱用熱交換器である。
【００１２】
この発明の好ましい態様にいて、第５流路を介して、希釈水用ポンプの吐出口から第１流路の合流点に冷却希釈水を液密的に流すステップを含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成の本発明によれば、以下の作用機能を発揮し、有利な効果が得られる。
本発明の液体食品用加熱滅菌では、まず、還元される前の濃縮液体食品と、除菌／滅菌された冷却希釈水と、を準備する。
液体食品には、加工乳製品、さのう、パルプなどの固形入り果汁／野菜ジュース、ミネラルウォーター、スープ、ソース、トマトペースト、カスタード・デザート、フルーツ加工品、野菜ピューレ、ベビーフードなどがある。
除菌／滅菌された冷却希釈水は、水道水、井戸水、湧き水などを水処理して除菌膜などでロ過除菌して得た水、若しくは、同様に水処理してＵＶなどで殺菌し得た水である。
濃縮液体食品と冷却希釈水とを準備することによって、液体食品用加熱滅菌のステップへ、進めることができる。
【００１４】
本発明の加熱滅菌では、濃縮液体食品を液体食品用ポンプに送入して吐出口から送出する。
液体食品用ポンプが、所定の吐出圧力で、例えば定量的に、濃縮液体食品を加熱滅菌システム系内に送入し、熱処理することができる。
【００１５】
本発明の加熱滅菌では、第１流路を介して、濃縮液体食品を液体食品用ポンプの吐出口から加熱用熱交換器の入口に液密的に流す。
例えば定量的に、濃縮液体食品を、液体食品用ポンプの吐出圧力によって、加熱用熱交換器に液密的に搬送することができる。
【００１６】
本発明の加熱滅菌では、濃縮液体食品を、コイル型管状加熱用熱交換器の入口から送入し、入口から出口まで管状交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して加熱する。
間接加熱の熱交換器では、交換壁を挟んで、熱（冷却）媒体と被熱処理物（液体食品）とが熱エネルギーを授受する。この発明では、螺旋状になった管状交換壁の入口から出口までを、液体食品が移動する間に液体食品を加熱することができる。
間接加熱であるので、高温の熱媒体に直接に触れることによる食品ダメージを避けることができる。
交換壁が螺旋状かつ管状であるので、粘度の高い食品、固形物を含む食品でも、詰まることなく、器壁に付着することなくスムーズに移動して均一に熱処理することができる。
【００１７】
本発明の加熱滅菌では、第２流路を介して、加熱された濃縮液体食品を加熱用熱交換器の出口から冷却用熱交換器の入口に液密的に流す。
加熱された濃縮液体食品を、液体食品用ポンプの吐出圧力によって、冷却用熱交換器に液密的に搬送することができる。
【００１８】
本発明の加熱滅菌では、希釈水用ポンプを介して、除菌／滅菌された冷却希釈水を送出し、第４流路を介して、希釈水用ポンプの吐出口から第２流路の合流点に冷却希釈水を液密的に流す。
冷却希釈水を、希釈水用ポンプの吐出圧力によって、第４流路を介して、第２流路の合流点に液密的に搬送することができる。第２流路の合流点で、冷却希釈水は、第２流路を介した加熱濃縮液体食品と混合し、この混合によって、直接的に冷却されることができる。
直接冷却によって、熱交換に要する時間を短くすることができ、食品が高温域に留まる時間も短くすることができ、高温による食品の品質へのダメージを低減することができる。
【００１９】
本発明の加熱滅菌では、液体食品を、冷却用熱交換器の入口から送入し、入口から出口まで交換壁からなる流路内を介して、液密的に流して冷却する。
間接冷却の熱交換器では、交換壁を挟んで、冷却媒体と被熱処理物（液体食品）とが熱エネルギーを授受する。この発明の好ましい態様では、螺旋状になった管状交換壁の入口から出口までを、液体食品が移動する間に液体食品を冷却することができる。
前のステップで、冷却希釈水と液体食品とが混合し、この混合によって、概ね冷却するが、冷却用熱交換器では、更に、細かく制御して所定の冷却をおこなうことができる。
好ましい態様において、交換壁が螺旋状かつ管状であるので、粘度の高い食品、固形物を含む食品でも、詰まることなく、器壁に付着することなくスムーズに移動して均一に冷却することができる。
【００２０】
本発明の加熱滅菌では、第３流路を介して、冷却された液体食品を、冷却用熱交換器の出口から貯留槽の入口に液密的に流し、製品液体食品用貯留槽で、冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留する。
所定の温度に冷却され、所定の濃度に還元された製品の液体食品は、製品液体食品用貯留槽（製品タンク）に、一時的に貯留し、容器に充填する準備を整えることができる。
【００２１】
本発明の加熱滅菌の好ましい態様において、第５流路を介して、希釈水用ポンプの吐出口から第１流路の合流点に冷却希釈水を液密的に流す。
本発明の加熱滅菌では、第１流路を介して、濃縮液体食品を、液体食品用ポンプの吐出圧力によって、加熱用熱交換器に液密的に搬送し、その途中で、粘度を低下させるために、部分的希釈することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明による液体食品用加熱滅菌装置を概略的に示す概略図である。
【図２】この発明による一実施例の液体食品用加熱滅菌方法（Ａ）と比較例の方法（Ｂ）との工程を概略的に示す概略プロセス図である。
【図３】この発明による一実施例の液体食品用加熱滅菌方法と、直接加熱滅菌法と、従来の間接加熱滅菌法とによる、製品の熱履歴（時間ー製品温度の関係）を概略的に示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示す態様の液体食品用加熱滅菌装置は、還元される前の濃縮液体食品１を送出する液体食品用ポンプ２と、入口３、出口４、この入口３及び出口４間を液密的に流す管状交換壁５からなる流路６を備えるコイル型管状加熱用熱交換器７と、入口８、出口９、この入口８及び出口９間を液密的に流す交換壁１０からなる流路１１を備える冷却用熱交換器１２と、冷却されて還元された液体食品製品１３を一時的に貯留する製品液体食品用貯留槽１４と、除菌／滅菌された冷却希釈水１５を送出する希釈水用ポンプ１６と、液体食品用ポンプの吐出口１７と加熱用熱交換器７の入口３とを液密的に連通させる第１流路１８と、加熱用熱交換器７の出口４と冷却用熱交換器１２の入口８とを液密的に連通させる第２流路１９と、冷却用熱交換器１２の出口９と貯留槽１４の入口２０とを液密的に連通させる第３流路２１と、希釈水用ポンプ１６の吐出口２２と第２流路１９の合流点２３とを液密的に連通させる第４流路２４とを備える。
【００２４】
図１に示す態様の液体食品用加熱滅菌装置は、以下のように、動作する。
この態様の液体食品用加熱滅菌では、まず、還元される前の濃縮液体食品１と、除菌／滅菌された冷却希釈水１５とを準備する。
この態様の液体食品は、例えば、コーヒ、加工乳製品、さのうやパルプなどの固形入り果汁／野菜ジュース、ミネラルウォーター、スープ、ソース、トマトペースト、カスタード・デザート、フルーツ加工品、野菜ピューレ、ベビーフードなどがある。
この態様の除菌／滅菌された冷却希釈水は、水道水、井戸水、湧き水などを水処理して除菌膜などでロ過除菌して得た水、若しくは、同様に水処理してＵＶなどで殺菌し得た水である。冷却希釈水の温度は、適宜変更できるが、例えば、２〜３℃である。
【００２５】
この態様の加熱滅菌では、濃縮液体食品１を液体食品用ポンプ２に送入して吐出口１７から送出する。
液体食品用アセプテック定量ポンプ２が、所定の吐出圧力で、例えば所定時間に容量１００で、濃縮液体食品を加熱滅菌システム系内に送入し、熱処理に供する。
【００２６】
この態様の加熱滅菌では、第１流路１８を介して、濃縮液体食品１を液体食品用ポンプ２の吐出口１７から加熱用熱交換器７の入口３に液密的に流す。
例えば所定時間に容量１００で、濃縮液体食品１を、液体食品用ポンプ２の吐出圧力によって、加熱用熱交換器７に液密的に搬送する。
【００２７】
この態様の加熱滅菌では、濃縮液体食品１を、コイル型管状加熱用熱交換器７の入口３から送入し、入口３から出口４まで管状交換壁５からなる流路６内を介して、液密的に流して加熱する。
この熱交換器７では、交換壁５を挟んで、熱媒体２６と被熱処理物（液体食品１）とが熱エネルギーを授受する。螺旋状になった管状交換壁５の入口から出口までを、液体食品が移動する間に液体食品を加熱する。この態様では、液体食品１は９５．５℃に加熱される。回収された熱媒体２６は、高温の蒸気２７で再び加熱される。
間接加熱であるので、高温の熱媒体に直接に触れることによる食品ダメージを避ける。また、交換壁５が螺旋状かつ管状であるので、粘度の高い食品、固形物を含む食品でも、詰まることなく、器壁に付着することなくスムーズに移動して均一に熱処理する。
【００２８】
この態様の加熱滅菌では、第２流路１９を介して、加熱された濃縮液体食品１を加熱用熱交換器７の出口４から冷却用熱交換器１２の入口８に液密的に流す。
加熱された濃縮液体食品１を、液体食品用ポンプの吐出圧力によって、冷却用熱交換器１２に液密的に搬送する。
【００２９】
この態様の加熱滅菌では、希釈水用ポンプ１６を介して、除菌／滅菌された冷却希釈水１５を送出し、第４流路２４を介して、希釈水用ポンプ１６の吐出口２２から第２流路１９の合流点２３に冷却希釈水１５を液密的に流す。
冷却希釈水１５を、希釈水用ポンプ１６の吐出圧力によって、第４流路２４を介して、第２流路１９の合流点２３に液密的に搬送する。第２流路の合流点２３で、冷却希釈水１５は、第２流路１９を介した加熱濃縮液体食品１と混合し、この混合によって、直接的に冷却される。
冷却希釈水１５の温度は、この態様では、２〜３℃である。また、液体食品１の温度は９５．５℃である。冷却希釈水１５の容量は、所定時間に容量４００であり、液体食品１の容量は、上述のように、所定時間に容量１００である。従って、混合後の容量は５００（＝１００＋４００）であり、温度は２０℃となる。
この直接冷却によって、熱交換に要する時間を短くすることができ、食品が高温域に留まる時間も短くし、高温による食品の品質へのダメージを低減する。
【００３０】
この態様の加熱滅菌では、液体食品１を、冷却用熱交換器１２の入口８から送入し、入口８から出口９まで交換壁１０からなる流路１１内を介して、液密的に流して冷却する。
この熱交換器１２では、交換壁１０を挟んで、冷却媒体と被熱処理物（液体食品１）とが熱エネルギーを授受する。この態様では、螺旋状になった管状交換壁の入口から出口までを、液体食品が移動する間に液体食品を冷却する。
前のステップの交流点２３で、低温の冷却希釈水１５と高温の液体食品１とが混合し、この混合によって、概ね冷却する。この冷却用熱交換器１２では、更に、細かく制御して所望の冷却をおこなう。
【００３１】
この態様の加熱滅菌では、第３流路２１を介して、冷却された液体食品１を、冷却用熱交換器１２の出口９から貯留槽１４の入口２０に液密的に流し、製品液体食品用貯留槽１４で、冷却されて還元された液体食品製品１を一時的に貯留する。
所定の温度に冷却され、所定の濃度に還元された製品の液体食品は、製品液体食品用貯留槽（製品タンク）に、一時的に貯留し、容器に充填する準備を整える。
【００３２】
この態様の加熱滅菌の態様において、第５流路２８を介して、希釈水用ポンプ１６の吐出口２２から第１流路１８の合流点２９に冷却希釈水を液密的に流す。
この態様の加熱滅菌では、第１流路１８を介して、濃縮液体食品１を、液体食品用ポンプの吐出圧力によって、加熱用熱交換器７に液密的に搬送し、その途中で熱回収後に、粘度を低下させるために、部分的希釈する。
【００３３】
図２に、一実施例の液体食品用加熱滅菌方法（Ａ）と比較例の方法（Ｂ）との工程を概略的なプロセスに示す。
この実施例では、還元される前の濃縮液体食品１００容量と、除菌／滅菌された冷却希釈水４００容量とを準備する。濃縮液体食品１００容量を、コイル型管状加熱用熱交換器で加熱する。濃縮液体食品１００容量を、除菌／滅菌された冷却希釈水４００容量で希釈する。希釈液体食品５００容量を、冷却する。冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留する。
比較例では、還元される前の濃縮液体食品１００容量と、希釈水４００容量で希釈する。希釈液体食品５００容量を、加熱用熱交換器で加熱する。加熱還元液体食品５００容量を、冷却する。冷却されて還元された液体食品製品を一時的に貯留する。
比較例では、大容量（５００）を、加熱し、冷却するので、長時間液体食品が熱にさらされ、熱負荷が高い。熱負荷が高いので品質に悪影響し、例えば、異臭が生じる恐れがある。
実施例では、濃縮液体食品のみを加熱するので、熱負荷が低く、加熱に要するエネルギーの使用量が少ない。急速に加熱し急速に冷却するので、熱負荷が低く、高品質を維持できる。
【００３４】
図３に熱履歴（時間ー製品温度の関係）を概略的に示す。実施例の液体食品用加熱滅菌方法では、図３に示すように、ａ−ｅ−ｆ−ｈ−ｉの熱履歴（時間ー製品温度の関係）を示す。直接加熱滅菌法では、図３に示すように、ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｇ−ｈ−ｉの熱履歴（時間ー製品温度の関係）を示す。従来の間接加熱滅菌法では、図３に示すように、ａ−ｅ−ｆ−ｉの熱履歴（時間ー製品温度の関係）を示す。
直接加熱滅菌方法では、熱履歴が短い。従来の間接加熱滅菌方法では、熱回収/冷却を熱交換器で行なうので、冷却に時間を要し、熱履歴が長い。
この発明による間接加熱滅菌方法では、加熱後に直接に殺菌水で冷却するので、従来の間接加熱滅菌方法に比べて、熱履歴を短縮することができる。
【００３５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明は、液体食品の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  ・・  液体食品
２  ・・  液体食品用ポンプ
３  ・・  入口
４  ・・  出口
５  ・・  管状交換壁
６  ・・  流路
７  ・・  コイル型管状加熱用熱交換器
８  ・・  入口
１２  ・・  冷却用熱交換器
１３  ・・  液体食品製品
１４  ・・  製品液体食品用貯留槽
１５  ・・  冷却希釈水
１６  ・・  希釈水用ポンプ
２３  ・・  合流点
【図１】
2014030360.tif 000003
【図２】
2014030360.tif 000004
【図３】
2014030360.tif 000005