(57)【要約】【課題】殺菌工程後の冷却工程において、処理槽内の温度を所望に下げることができる殺菌装置を提供する。【解決手段】処理槽３内の被処理物２を加熱後に冷却する殺菌装置１である。冷却工程では、処理槽３内に貯留した水を熱交換器８との間で循環させると共に、その循環水を熱交換器８においてクーリングタワー２８からの冷却水で冷却する。クーリングタワー２８から熱交換器８への冷却水送り路３０と、熱交換器８からクーリングタワー２８への冷却水戻し路３１とは、バイパス路３４で接続される。冷却水送り路３０とバイパス路３４との分岐部に、三方弁３５が設けられる。処理槽３に設けた温度センサ１３の検出温度に基づき、三方弁３５を制御して、熱交換器８への冷却水の通水流量を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の被処理物を加熱後に冷却する殺菌装置であって、
冷却工程では、前記処理槽内に貯留した水を循環路により熱交換器との間で循環させると共に、その循環水を前記熱交換器においてクーリングタワーからの冷却水で冷却し、
前記クーリングタワーから前記熱交換器への冷却水送り路と、前記熱交換器から前記クーリングタワーへの冷却水戻し路とは、バイパス路で接続され、
前記冷却水送り路と前記バイパス路との分岐部に三方弁が設けられ、
前記処理槽内または前記循環路内の温度に基づき、前記三方弁を制御して、前記熱交換器への冷却水の通水流量を調整する
ことを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記処理槽内には、前記被処理物を浸漬しない水位まで水が貯留され、
前記処理槽内の底部からの水を、前記熱交換器を介して前記処理槽内の被処理物へ噴出して戻し、
前記処理槽と前記熱交換器との循環水は、前記熱交換器において、殺菌工程では蒸気により加熱される一方、冷却工程では冷却水により冷却され、
前記冷却水送り路に冷却水送り弁が設けられる一方、前記冷却水戻し路に冷却水戻し弁が設けられ、
前記熱交換器へ蒸気を供給する給蒸路は、前記冷却水送り弁よりも下流の前記冷却水送り路に接続され、
前記熱交換器へ供給された蒸気のドレンを外部へ排出するドレン排出路は、前記冷却水戻し弁よりも上流の前記冷却水戻し路に接続され、
前記冷却水送り弁よりも上流の前記冷却水送り路と、前記冷却水戻し弁よりも下流の前記冷却水戻し路とが、前記パイバス路で接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レトルト食品などの加熱殺菌とその後の冷却に用いられる殺菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、殺菌槽（１）内に被殺菌物（２）を収容すると共に水を貯留し、この貯留水を熱交換器（３）との間で循環させ、この循環水を熱交換器（３）において蒸気により加熱するか、クーリングタワー（８）からの冷却用水で冷却するかを切り替えて、被殺菌物（２）の加熱殺菌とその後の冷却を図る殺菌装置が知られている。
【０００３】
この殺菌装置では、熱交換器（３）とクーリングタワー（８）との間の冷却用水循環経路（９）には、熱交換器（３）の上流側と下流側とをつないでバイパス配管（５）が設けられ、このバイパス配管（５）の途中にバイパス弁（６）が設けられる。冷却工程において、クーリングタワー（８）へ戻される冷却用水の温度がクーリングタワー（８）の耐熱温度以上とならないように、クーリングタワー（８）の入口側に設けた温度センサー（７）の検出温度に基づき、バイパス弁（６）の開度が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２２９４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、冷却工程において、処理槽内の温度を調整することはできない。従って、被処理物に応じた冷却を図りたい場合、つまり処理槽内の温度を時間変化に対して所望に下げたい場合でも、それを実現することはできない。言い換えれば、時間に対する温度の目標カーブに沿うように処理槽内の温度を下げたい場合でも、それを実現することはできない。
【０００６】
また、従来技術の場合、クーリングタワーから熱交換器への冷却水送り路の内、開閉弁よりも下流側（熱交換器側）と、熱交換器からクーリングタワーへの冷却水戻し路の内、開閉弁よりも上流側（熱交換器側）とを接続するようにバイパス路が設けられ、そのバイパス路にバイパス弁が設けられる。このような構成では、殺菌工程において、バイパス弁が高温の蒸気に晒されることになる。つまり、殺菌工程では、前記各開閉弁を閉じた状態で給蒸弁を開けることになるが、その際、バイパス弁にも高温の蒸気が通されることになる。従って、バイパス弁は、高温耐熱性が要求され、高価となる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、冷却工程において処理槽内の温度を所望に下げることができる殺菌装置を提供することにある。また、好ましくはさらに、熱交換器への冷却水の通水流量を調整する弁が、殺菌工程において高温の蒸気に晒されることを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、処理槽内の被処理物を加熱後に冷却する殺菌装置であって、冷却工程では、前記処理槽内に貯留した水を循環路により熱交換器との間で循環させると共に、その循環水を前記熱交換器においてクーリングタワーからの冷却水で冷却し、前記クーリングタワーから前記熱交換器への冷却水送り路と、前記熱交換器から前記クーリングタワーへの冷却水戻し路とは、バイパス路で接続され、前記冷却水送り路と前記バイパス路との分岐部に三方弁が設けられ、前記処理槽内または前記循環路内の温度に基づき、前記三方弁を制御して、前記熱交換器への冷却水の通水流量を調整することを特徴とする殺菌装置である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、クーリングタワーから熱交換器への冷却水送り路と、熱交換器からクーリングタワーへの冷却水戻し路とをバイパス路で接続し、冷却水送り路とバイパス路との分岐部に設けた三方弁を、処理槽内または循環路内の温度に基づき制御するので、冷却工程において処理槽内の温度を所望に下げることができる。たとえば、時間に対する温度の目標カーブ（直線でもよい）に沿うように処理槽内の温度を下げることができる。
【００１０】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記処理槽内には、前記被処理物を浸漬しない水位まで水が貯留され、前記処理槽内の底部からの水を、前記熱交換器を介して前記処理槽内の被処理物へ噴出して戻し、前記処理槽と前記熱交換器との循環水は、前記熱交換器において、殺菌工程では蒸気により加熱される一方、冷却工程では冷却水により冷却され、前記冷却水送り路に冷却水送り弁が設けられる一方、前記冷却水戻し路に冷却水戻し弁が設けられ、前記熱交換器へ蒸気を供給する給蒸路は、前記冷却水送り弁よりも下流の前記冷却水送り路に接続され、前記熱交換器へ供給された蒸気のドレンを外部へ排出するドレン排出路は、前記冷却水戻し弁よりも上流の前記冷却水戻し路に接続され、前記冷却水送り弁よりも上流の前記冷却水送り路と、前記冷却水戻し弁よりも下流の前記冷却水戻し路とが、前記パイバス路で接続されることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、クーリングタワーから熱交換器への冷却水送り路の内、冷却水送り弁よりも上流側（クーリングタワー側）と、熱交換器からクーリングタワーへの冷却水戻し路の内、冷却水戻し弁よりも下流側（クーリングタワー側）とを接続するようにバイパス路が設けられ、冷却水送り路とバイパス路との分岐部に三方弁が設けられる。従って、冷却水送り弁および冷却水戻し弁を閉じてなされる殺菌工程において、三方弁が高温の蒸気に晒されることがない。これに伴い、三方弁は、高温耐熱性が要求されず、比較的安価なものも利用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱殺菌後の冷却工程において処理槽内の温度を所望に下げることができる。また、熱交換器への冷却水の通水流量を調整する弁が、殺菌工程において高温の蒸気に晒されることを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の殺菌装置の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の殺菌装置１の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。本実施例の殺菌装置１は、被処理物２を加熱殺菌後に冷却する装置である。被処理物２は、特に問わないが、典型的にはレトルト食品または缶詰など、容器に密閉された食材である。
【００１５】
本実施例の殺菌装置１は、被処理物２が収容される処理槽３と、この処理槽３内への給水手段４と、処理槽３外への排水手段５と、処理槽３内の加圧手段６と、処理槽３外への排気手段７と、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる循環手段９と、循環手段９による循環水を加熱するために熱交換器８に蒸気を供給する給蒸手段１０と、循環手段９による循環水を冷却するために熱交換器８に冷却水を供給する冷却手段１１と、給蒸手段１０による蒸気の凝縮水（ドレン）を排出するドレン排出手段１２と、これら各手段を制御する制御手段（図示省略）とを備える。
【００１６】
処理槽３は、被処理物２を収容する中空容器である。処理槽３は、その形状を特に問わないが、本実施例では水平に配置された円筒材を備え、この円筒材は、一方の開口部が閉塞されており、他方の開口部が扉で開閉可能とされている。扉を開けることで、処理槽３に対し被処理物２を出し入れすることができ、扉を閉じることで、処理槽３の開口部を気密に閉じることができる。なお、被処理物２は、台車に載せられるなどして、処理槽３内の底面よりも上方に保持される。
【００１７】
処理槽３には、処理槽３内の温度を検出する温度センサ１３が設けられると共に、処理槽３内の水位を検出する水位検出器（図示省略）が設けられる。なお、温度センサ１３は、処理槽３ではなく、場合により、後述する循環路１４（特に熱交換器８より下流側）に設けられてもよい。
【００１８】
給水手段４は、給水路１５を介して処理槽３内へ水を供給する。給水路１５は、処理槽３の底部に接続され、処理槽３へ向けて給水ポンプ１６と給水弁１７とが設けられている。給水ポンプ１６を作動させた状態で給水弁１７を開くことで、給水源からの水を処理槽３内に供給して、処理槽３内に水を貯留することができる。本実施例では、処理槽３内に収容した被処理物２を浸漬しない設定水位まで、処理槽３内に水が貯留される。
【００１９】
排水手段５は、排水路１８を介して処理槽３内から水を排出する。排水路１８は、処理槽３の底部に接続され、排水弁１９が設けられている。排水弁１９を開くことで、処理槽３内の水を外部へ排出することができる。
【００２０】
加圧手段６は、加圧路２０を介して処理槽３内へ圧縮空気を供給する。加圧路２０に設けた加圧弁２１を開くことで、圧縮空気源からの圧縮空気を処理槽３内に供給して、大気圧を超える圧力に処理槽３内を加圧することができる。
【００２１】
排気手段７は、大気圧を超える圧力下の処理槽３内から排気路２２を介して気体を排出する。排気路２２は、処理槽３の上部に接続され、排気弁２３が設けられている。処理槽３内が大気圧を超える圧力にある状態で、排気弁２３を開くと、処理槽３内の気体は排気路２２を介して外部へ排出され、処理槽３内の圧力を下げることができる。
【００２２】
熱交換器８は、処理槽３との間で水が循環され、その循環水と、蒸気または冷却水とを間接熱交換する。つまり、熱交換器８は、循環手段９により処理槽３からの水が通されると共に、この循環水を加熱するために給蒸手段１０から蒸気が通されるか、循環水を冷却するために冷却手段１１から冷却水が通される。
【００２３】
循環手段９は、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環する。循環手段９は、循環路１４と循環ポンプ２４とを備える。循環路１４は、一端部が処理槽３の底部に接続され、処理槽３の底部からの循環路１４は、循環ポンプ２４と熱交換器８とを順に介して、他端部が処理槽３内のノズル２５に接続されている。このノズル２５は、処理槽３内の側部および／または上部に設けられており、循環ポンプ２４からの水を被処理物２へ向けて噴射する。
【００２４】
給蒸手段１０は、熱交換器８に蒸気を供給して、循環手段９による循環水を加熱する。給蒸手段１０は、ボイラからの蒸気を熱交換器８へ供給する給蒸路２６を備え、この給蒸路２６には給蒸弁２７が設けられている。循環手段９による循環中、温度センサ１３の検出温度に基づき、給蒸弁２７の開度を調整して、処理槽３内の温度を所望に調整することができる。
【００２５】
冷却手段１１は、熱交換器８に冷却水を供給して、循環手段９による循環水を冷却する。冷却手段１１は、クーリングタワー２８を備え、クーリングタワー２８にて冷却された水は、送水ポンプ２９により、冷却水送り路３０を介して熱交換器８へ供給され、熱交換器８を通過後の水は冷却水戻し路３１を介してクーリングタワー２８へ戻される。図示例の場合、冷却水送り路３０と給蒸路２６とは、熱交換器８の側で共通の管路とされている。
【００２６】
冷却水送り路３０には冷却水送り弁３２が設けられる一方、冷却水戻し路３１には冷却水戻し弁３３が設けられている。冷却水送り路３０と給蒸路２６との合流部は、冷却水送り弁３２や給蒸弁２７より下流側（熱交換器８側）に配置されている。
【００２７】
冷却水送り弁３２および冷却水戻し弁３３を開いた状態で、送水ポンプ２９を作動させると、クーリングタワー２８と熱交換器８との間で冷却水を循環させることができる。一方、冷却水送り弁３２および冷却水戻し弁３３を閉じれば、熱交換器８への冷却水の通水を停止することができる。
【００２８】
冷却水送り路３０と冷却水戻し路３１とは、バイパス路３４で接続される。そして、冷却水送り路３０とバイパス路３４との接続部には、三方弁３５が設けられる。三方弁３５を制御することにより、送水ポンプ２９からの冷却水を、熱交換器８を介してクーリングタワー２８へ戻すか、熱交換器８を介さずにバイパス路３４を介してクーリングタワー２８へ戻すかの分配割合を調整することができる。つまり、三方弁３５を制御することにより、熱交換器８への冷却水の通水流量を調整することができる。
【００２９】
ところで、バイパス路３４は、冷却水送り路３０の内、冷却水送り弁３２よりも上流側（クーリングタワー２８側）と、冷却水戻し路３１の内、冷却水戻し弁３３よりも下流側（クーリングタワー２８側）とを接続するように設けられるのが好ましい。この場合、殺菌工程において冷却水送り弁３２と冷却水戻し弁３３とを閉じておくことで、給蒸手段１０からの高温の蒸気が三方弁３５に供給されるのが防止され、三方弁３５の保護を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施例では、好ましくは、冷却水送り弁３２および冷却水戻し弁３３は、圧縮空気の力で開閉（オンオフ）されるエア駆動弁から構成され、三方弁３５は、電気モータにより開度調整される電動弁から構成される。上述のようにして、殺菌工程において三方弁３５を高温に晒さない構成とすることで、三方弁３５（つまり熱交換器８への通水流量調整用弁）は、高温耐熱性が要求されず、比較的安価なものを利用できる。
【００３１】
ドレン排出手段１２は、給蒸手段１０により熱交換器８に供給された蒸気の凝縮水を外部へ排出する。ドレン排出手段１２は、冷却水戻し路３１の内、冷却水戻し弁３３より上流側（熱交換器８側）に設けられ、冷却水戻し路３１から分岐するドレン排出路３６に、ドレン排出弁３７、スチームトラップ３８および逆止弁３９が順に設けられて構成される。熱交換器８への蒸気供給時、ドレン排出弁３７を開けておくことで、蒸気の凝縮水を外部へ排出することができる。
【００３２】
制御手段は、温度センサ１３および水位検出器の検出信号の他、経過時間などに基づき、前記各手段４〜７，９〜１２を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、給水ポンプ１６、給水弁１７、排水弁１９、加圧弁２１、排気弁２３、循環ポンプ２４、給蒸弁２７、クーリングタワー２８、送水ポンプ２９、冷却水送り弁３２、冷却水戻し弁３３、三方弁３５、ドレン排出弁３７の他、温度センサ１３および水位検出器などは、制御器に接続されている。そして、制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被処理物２の加熱殺菌やその後の冷却を行う。典型的には、給水工程、移行工程、殺菌工程、冷却工程および排水工程を順次に実行する。
【００３３】
以下、各工程について説明する。なお、殺菌装置１の運転に先立ち、処理槽３内には被処理物２が収容され、処理槽３の扉は閉じられる。その状態では、排気弁２３は開かれ、その他の弁１７，１９，２１，２７，３２，３３，３７は閉じられており、各ポンプ１６，２４，２９は停止している。
【００３４】
≪（１）給水工程≫
給水工程では、処理槽３内の被処理物２を浸漬しない設定水位まで、給水手段４により処理槽３内に水を供給して、処理槽３内に水を貯留する。具体的には、給水ポンプ１６を作動させた状態で給水弁１７を開けばよい。処理槽３内に設定水位まで水が貯留されると、給水弁１７を閉じると共に給水ポンプ１６を停止させて、給水工程を終了する。
【００３５】
≪（２）移行工程≫
移行工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器８において給蒸手段１０により加熱して、処理槽３内の温度を殺菌温度まで上昇させる。具体的には、循環ポンプ２４を作動させることで、処理槽３内底部からの水を、熱交換器８を介して、ノズル２５から処理槽３内へ戻すことで、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる。また、この循環中、冷却水送り弁３２および冷却水戻し弁３３を閉じる一方、給蒸弁２７およびドレン排出弁３７を開けて、熱交換器８へ蒸気を供給する。これにより、熱交換器８において循環水と蒸気とを熱交換して、循環水の加熱を図ることができる。ドレン排出弁３７を開けておくことで、蒸気の凝縮水は、スチームトラップ３８を介して排出される。
【００３６】
このようにして、処理槽３内の温度を徐々に上昇させるが、それに伴い被処理物２が加熱により膨張して容器（レトルトパウチなど）が破裂するおそれがある。そこで、これを防止するために、加圧手段６により処理槽３内は徐々に加圧され、大気圧を超える圧力（処理槽内温度相当の飽和蒸気圧力よりも高圧）とされる。具体的には、加圧弁２１と排気弁２３とを制御することにより、処理槽３内の温度に応じた加圧がなされる。
【００３７】
以後、循環手段９による水の循環は、冷却工程の終了まで継続される。また、加圧手段６による処理槽３内の加圧は、処理槽３内が殺菌温度まで上昇した後も、処理槽内温度相当の飽和蒸気圧力よりも高圧に、冷却工程の終了まで継続される。
【００３８】
≪（３）殺菌工程≫
殺菌工程では、処理槽３内の温度を殺菌温度に保持して、被処理物２を加熱して殺菌する。具体的には、処理槽３内の貯留水を循環手段により循環させつつ、温度センサ１３の検出温度を殺菌温度に維持するように、給蒸弁２７の開度を調整する。処理槽３内が殺菌温度以上で殺菌時間経過すると、給蒸弁２７およびドレン排出弁３７を閉じて熱交換器８への給蒸を停止して、殺菌工程を終了する。
【００３９】
≪（４）冷却工程≫
冷却工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器８において冷却手段１１により冷却して、処理槽３内の被処理物２を冷却する。具体的には、循環ポンプ２４を作動させることで、処理槽３内底部からの水を、熱交換器８を介して、ノズル２５から処理槽３内へ戻すことで、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる。また、この循環中、給蒸弁２７およびドレン排出弁３７を閉じる一方、冷却水送り弁３２および冷却水戻し弁３３を開けた状態で、クーリングタワー２８および送水ポンプ２９を作動させて、熱交換器８に冷却水を循環させればよい。
【００４０】
処理槽３内の温度を下げる際、その温度下降速度が設定速度になるように、熱交換器８に通す冷却水の流量を調整することができる。具体的には、温度センサ１３の検出温度を監視しつつ、設定速度で温度が低下するように、三方弁３５の開度を調整すればよい。このように、本実施例の殺菌装置１では、冷却工程において、処理槽３内（または循環路１４内）の温度に基づき三方弁３５を制御することで、熱交換器８への冷却水の通水流量を調整し、処理槽３内の温度を所望に下げることができる。たとえば、時間に対する温度の目標カーブ（直線でもよい）に沿うように処理槽３内の温度を下げることができる。
【００４１】
冷却工程の開始から冷却時間経過するか、処理槽３内の温度が冷却温度よりも下がるか、冷却温度よりも下がってから所定時間経過すると、冷却手段１１による熱交換器８への冷却水供給を停止して、冷却工程を終了する。この際、循環手段９による循環も停止するが、加圧手段６による処理槽３内の加圧は、排水工程における排水完了まで継続してもよい。
【００４２】
≪（５）排水工程≫
排水工程では、排水手段５により処理槽３内から排水する。具体的には、排水弁１９を開くことで、外部へ水を排出する。加圧手段６により処理槽３内を加圧したままで排水手段５により排水すれば、処理槽３内からの排水を迅速に行うことができる。その後、加圧弁２１を閉じる一方、排気弁２３を開いて、処理槽３内を大気圧まで戻した後、処理槽３の扉を開けて、処理槽３内から被処理物２を取り出すことができる。
【００４３】
本発明の殺菌装置１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、本発明は、上述のスプレー式の他、貯湯式や蒸気式の殺菌装置にも同様に適用可能である。貯湯式の殺菌装置の場合、処理槽３内において、被処理物２を熱水に水没させて殺菌を行った後、冷却工程において、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させつつ、熱交換器８に冷却水を通水して冷却を図る際、三方弁３５の開度を調整して熱交換器８への冷却水の通水流量を調整可能とする。また、蒸気式の殺菌装置の場合、処理槽３内に蒸気を供給して殺菌を行った後、冷却工程において、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させつつ、熱交換器８に冷却水を通水して冷却を図る際、三方弁３５の開度を調整して熱交換器８への冷却水の通水流量を調整可能とする。
【００４４】
その他、前記実施例では、給蒸手段１０は、循環路１４に設けた熱交換器８において循環水を間接熱交換により加熱したが、場合により、処理槽３内の貯留水中または循環水中に蒸気を直接に噴き込んで、処理槽３内を加熱するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  殺菌装置
２  被処理物
３  処理槽
４  給水手段
５  排水手段
６  加圧手段
７  排気手段
８  熱交換器
９  循環手段
１０  給蒸手段
１１  冷却手段
１２  ドレン排出手段
１３  温度センサ
１４  循環路
２６  給蒸路
２８  クーリングタワー
３０  冷却水送り路
３１  冷却水戻し路
３２  冷却水送り弁
３３  冷却水戻し弁
３４  バイパス路
３５  三方弁
３６  ドレン排出路
【図１】
2015130824.tif 000003