(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の被処理物を通過させる加熱管路と冷却管路とを連続して具え、この冷却管路の終端側に具えたバルブまたはポンプによってこれら管路の内部圧力を調整することにより、前記加熱管路を通過する際の被処理物の沸騰を防ぎながらこのものを加熱滅菌し、続いて冷却管路を通過させて冷却した後、製品として排出する装置において、前記加熱管路を加熱装置における筐体内に配するとともに、この筐体内に熱風を供給することにより、熱風の熱を加熱管路内を通過する被処理物に伝導するように構成したことを特徴とする熱風伝熱式液体滅菌装置。
【請求項２】
前記加熱管路を構成する管体には複数のフィンを具えたことを特徴とする請求項１記載の熱風伝熱式液体滅菌装置。
【請求項３】
前記加熱管路の屈曲部を筐体外部に位置させたことを特徴とする請求項１または２記載の熱風伝熱式液体滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体食品等の滅菌装置に関するものであり、特に熱媒を空気とした熱風伝熱式液体滅菌装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
従来より、固形物入りの液体、粘度の高い液体である液体食品等の殺菌には、図５（ａ）に示すような装置が供されている。
この装置は、液状の被処理物を通過させる加熱管路１′と冷却管路３′とを連続して具え、この冷却管路３′の終端側に具えたバルブ７′またはポンプによってこれら管路の内部圧力を調整し、前記加熱管路１′を通過する際の被処理物の沸騰を防ぎながらこのものを加熱滅菌し、続いて冷却管路３′を通過させて冷却した後、製品として排出する装置である。
そして前記加熱管路１′を加熱するための構成として、図５（ｂ）に示すような二重管型熱交換器が採用されている。この熱交換器は、管体３０′をジャケット３６′に内包するものであり、これらジャケット３６′と管体３０′との間に熱水を通すことにより、この熱水の熱を管体３０′内を通過する被処理物に伝導するようにしたものである。なお管体３０′内にはスタティックミキサ３３′を具え、管体３０′中を通過する被処理物を乱流状態として熱交換効率の向上を図っている。
【０００３】
ところで前記管体３０′内を通過する被処理物を加熱滅菌（加熱殺菌）するためには、被処理物の温度を１１０〜１３０℃まで高める必要があり、ジャケット３６′内を通過する熱水の温度を１４０℃程度とすることが要求される。このため現状では、被処理物及び熱水の沸騰を防止するために、管体３０′内及びジャケット３６′内を０．３〜０．３５ＭＰａＧに加圧した状態で運用している。
管体３０′内を通過する被処理物の圧力調整は上述したようにバルブ７′またはポンプの開度を調節して行うものであり、一方、ジャケット３６′内を通過する熱水の圧力は、図５（ａ）に示すように熱水循環用ポンプ入口のレリーフ弁を調整することにより行われている。
【０００４】
このような既存の液体滅菌装置は、高粘度の液体や、熱に敏感で焦げつき易い液体あるいは固形物を含む液体を、品質の劣化を最小限に抑えて加熱滅菌することができ、相応の運用実績のある装置である。
しかしながら圧力容器に因む事故等による労働災害を防止する見地からの法制上の制限や、更なるコストダウンを図るといった点においては改良の余地があった。
【０００５】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、装置全体に占める圧力容器に相当する構成部分の割合を縮小することにより、加熱滅菌機能を損なうことなくコストダウンを実現することのできる、新規な熱風伝熱式液体滅菌装置の開発を技術課題とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の熱風伝熱式液体滅菌装置は、液状の被処理物を通過させる加熱管路と冷却管路とを連続して具え、この冷却管路の終端側に具えたバルブまたはポンプによってこれら管路の内部圧力を調整することにより、前記加熱管路を通過する際の被処理物の沸騰を防ぎながらこのものを加熱滅菌し、続いて冷却管路を通過させて冷却した後、製品として排出する装置において、前記加熱管路を加熱装置における筐体内に配するとともに、この筐体内に熱風を供給することにより、熱風の熱を加熱管路内を通過する被処理物に伝導するように構成したことを特徴として成るものである。
この発明によれば、加熱管路を加熱するために圧力容器を用いないため、装置全体に占める圧力容器に相当する構成部分の割合を縮小することができ、加熱滅菌機能を損なうことなくコストダウンを実現することができる。
また圧力容器に因む事故等による労働災害を防止する見地からの法制上の制限の基準となるＰＶ値（容積×圧力）を縮小することができるため、各種手続きを簡素化することが可能となり、延いてはコストダウンを実現することがことができる。
【０００７】
また請求項２記載の熱風伝熱式液体滅菌装置は、前記要件に加え、前記加熱管路を構成する管体には複数のフィンを具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、熱媒体である熱風と、被処理物との間での熱交換を効率的に行うことができる。
【０００８】
更にまた請求項３記載の熱風伝熱式液体滅菌装置は、前記要件に加え、前記加熱管路の屈曲部を筐体外部に位置させたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、管体内部に位置するスタティックミキサのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、パッキン類の劣化を防止することができる。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の熱風伝熱式液体滅菌装置について、図示の実施の形態に基づいて説明する。
図中符号Ｄに示すものが熱風伝熱式液体滅菌装置であり、このものは適宜の機枠に対して加熱管路１、ホールド管路２及び冷却管路３を連続した状態で具えるとともに、前記加熱管路１を加熱装置５内に配して成るものである。そして原料供給装置６により、固形物入りの液体や粘度の高い液体（液体食品等）を被処理物として前記加熱管路１に対して供給し、この被処理物を加熱菅路１を通過させる過程において沸騰を防ぎながら加熱し、ホールド管路２において殺菌・滅菌に必要な所定時間を確保し、その後冷却菅路３を通過させて冷却した後、製品として排出する。
【００１０】
以下これら熱風伝熱式液体滅菌装置Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。まず前記加熱管路１について説明するとこのものは、図２に示すように一例として三本の直管状の管体１０を、コの字型の１８０°ベント管１１を用いてモノチューブ様に接続して成るものであり、これら管体１０と１８０°ベント管１１との間にパッキン１２を設けることにより内部の気密性を保つように構成した。また前記管体１０内にはスタティックミキサ１３を設けることにより、管体１０中を通過する被処理物を攪拌混合するものである。更に前記管体１０の外周部にはフィン１５を複数具えることにより伝熱面積の拡張を図っている。
そして上記モノチューブ様に接続された管体１０の一端を投入口１６とし、逆端を排出口１７とする。更に排出口１７付近には図１に示すように温度センサＴ１を具える。
【００１１】
上述のように構成された加熱管路１は、図１、３に示すように加熱装置５内に配されるものであり、ここで前記加熱装置５について説明する。このものは金属板を適宜箱状に形成するとともに外側に断熱材を張設する等して構成した筐体５１に、導風口５２及び排風口５３を形成し、更に前記導風口５２及び排風口５３に管路５０を接続することにより循環路を形成するとともに、この循環路の途中にヒータ５５、ファン５６及びスチームヒータ５７を具て成るものである。なおスチームヒータ５７によって管路５０中の雰囲気温度を高めるものである。また管路５０における一例として前記ヒータ５５とスチームヒータ５７との間には温度センサＴ５を具える。
なおこの実施の形態では前記１８０°ベント管１１、投入口１６及び排出口１７については加熱装置５における筐体５１の外部に突出した状態とした。因みにこのような加熱管路１の設置態様を採ることにより、熱によるパッキン１２の劣化を防ぐとともに、１８０°ベント管１１を取り外してのスタティックミキサ１３のメンテナンスを容易に行うことが可能と成るものである。
【００１２】
次に前記冷却管路３について説明するとこのものは、図４に示すように一例として三本の直管状の管体３０を、コの字型の１８０°ベント管３１を用いてモノチューブ様に接続して成るものであり、これら管体３０と１８０°ベント管３１との間にパッキン３２を設けることにより内部の気密性を保つように構成した。また前記管体３０内にはスタティックミキサ３３を設けることにより、管体３０中を通過する被処理物を攪拌混合するものである。そして上記モノチューブ様に接続された管体３０の一端を投入口３４とし、逆端を排出口３５とする。
更に前記管体３０の外周部にジャケット３６を具えることにより、冷却管路３を二重菅構造とするものであり、個々のジャケット３６を接続菅３７によってモノチューブ様に接続する。そしてこのようにモノチューブ様に接続されたジャケット３６の一端に入水口３８を形成し、逆端に出水口３９を形成する。
なお、この実施の形態では図示しない適宜のポンプを用いて地下水等を入水口３８に供給するものとした。更にこの実施の形態では、排出口３９から排出される冷却水は廃液として外部に送り出し、入水口３８への際供給は行わないように構成した。もちろん適宜冷却装置を具えて、温度の上昇した冷却水を冷却し、再度入水口３８に供給するように構成してもよい。
【００１３】
次に前記ホールド管路２について説明すると、このものは前記加熱管路１と、冷却管路３との間を管体２０によって接続することによって構成され、加熱管路１から排出された被処理物の高温状態を所定時間維持することを目的として設けられるものである。また管体２０の適宜の個所に圧力センサＰを具える。更にホールド管路２における管体２０内にスタティックミキサを具えるようにしてもよい。
【００１４】
次に前記原料供給装置６について説明するとこのものは、ホッパ６１及びポンプ６２を具えて成るものであり、前記加熱管路１における投入口１６に被処理物を供給するための装置である。また原料供給装置６には流量センサＦを具える。
【００１５】
更に前記冷却管路３における排出口３５に接続される管路には圧力調整バルブ７を具えるものであり、この圧力調整バルブ７の開度を調節することにより、加熱管路１、ホールド管路２及び冷却管路３内の圧力を調整することができる。なお圧力調整バルブ７に代えて背圧用ポンプを用いるようにしてもよい。
本発明の熱風伝熱式液体滅菌装置Ｄは一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
【００１６】
〔起動操作〕
まず加熱装置５におけるファン５６を起動して管路５０及びこの管路５０に接続された筐体５１内の雰囲気を循環させ、ヒータ５５及びスチームヒータ５７を起動してこの雰囲気の温度を上昇させる。
また冷却管路３における入水口３８に対して冷却水を供給する。
【００１７】
〔被処理物の供給〕
そして管路５０及び筐体５１内を循環する雰囲気の温度が所定の値（この実施の形態では一例として１５０℃）となったことを温度センサＴ５が検知した時点で加熱管路１への原材料（被処理物）の供給を開始するものであり、原料供給装置６を起動する。
原料供給装置６では、ホッパ６１に投入された原材料（被処理物）をポンプ６２によって送出するものであり、流量センサＦの検出値に基づいて一定量を送出する。
このとき圧力調整バルブ７の開度を調節することにより、加熱管路１、ホールド管路２及び冷却管路３内の圧力を一例として０．３〜０．３５ＭＰａＧに調整する。
【００１８】
〔滅菌処理〕
そして被処理物は、加熱管路１における管体１０内において、筐体５１内の雰囲気との間で熱交換を行うものであり、高温雰囲気の熱が被処理物に伝導することにより、被処理物を１１０〜１３０℃まで昇温し、加熱殺菌、加熱滅菌が行われる。このとき管体１０内の圧力は０．３〜０．３５ＭＰａＧとなっているため、被処理物は沸騰したり焦げ付いてしまうことなく加熱殺菌、加熱滅菌が行われることとなる。また管体１０は、フィン１５によって放熱面積が拡張されているため、熱媒体である熱風と、被処理物との間での熱交換が効率的に行われる。
なお管体１０内にはスタティックミキサ１３を具えているため、管体１０中を通過する被処理物は攪拌混合されて熱交換効率が向上するものである。
【００１９】
〔ホールド〕
その後、被処理物はホールド管路２に移動するものであり、ここを通過することにより、被処理物の殺菌・滅菌に必要な所定時間が確保される。
【００２０】
〔冷却処理〕
続いて被処理物は冷却管路３に移動するものであり、ジャケット３６内を通過する冷水に対して熱を伝導することにより、この被処理物の温度が常温付近まで低下する。なお管体３０内にはスタティックミキサ３３を具えているため、管体３０中を通過する被処理物は攪拌混合され、熱交換効率が向上するものである。
そして冷却管路３から出た被処理物は熱風伝熱式液体滅菌装置Ｄの外部に送られ、無菌充填等、その後の処理が施されるものである。
【００２１】
本発明の熱風伝熱式液体滅菌装置Ｄは上述したように動作するものであり、前記温度センサＴ１、温度センサＴ５、圧力センサＰ及び流量センサＦの検出値に基づいて、適宜の制御装置によってポンプ６２、スチームヒータ５７、ヒータ５５及び圧力調整バルブ７を操作するものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、液体滅菌装置全体に占める圧力容器に相当する構成部分の割合を縮小することができ、加熱滅菌機能を損なうことなくコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱風伝熱式液体滅菌装置のブロック図である。
【図２】加熱管路を示す側面図及び正面図である。
【図３】加熱装置を示す側面図である。
【図４】冷却装置を示す側面図である。
【図５】既存の液体滅菌装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｄ    熱風伝熱式液体滅菌装置
１    加熱管路
１０  管体
１１  １８０°ベント管
１２  パッキン
１３  スタティックミキサ
１４
１５  フィン
１６  投入口
１７  排出口
２    ホールド管路
２０  管体
３    冷却管路
３０  管体
３１  １８０°ベント管
３２  パッキン
３３  スタティックミキサ
３４  投入口
３５  排出口
３６  ジャケット
３７  接続管
３８  入水口
３９  出水口
５    加熱装置
５０  管路
５１  筐体
５２  導風口
５３  排風口
５５  ヒータ
５６  ファン
５７  スチームヒータ
６    原料供給装置
６１  ホッパ
６２  ポンプ
７    圧力調整バルブ
Ｆ    流量センサ
Ｐ    圧力センサ
Ｔ１  温度センサ
Ｔ５  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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