(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芽胞の殺菌に必要な所定の圧力および温度に制御された水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる雰囲気中で粉粒体を攪拌し移送しながら殺菌する加熱殺菌処理装置と、加熱殺菌処理した粉粒体を加圧下に移送する間に水蒸気を分離する水蒸気分離装置と、水蒸気を分離した粉粒体を非凝縮性気体の加圧雰囲気中で攪拌し移送しながら冷却した後、外部へ排出する冷却装置とを順次直結して備え、少なくとも１つの駆動手段により各装置を駆動する粉粒体の連続攪拌殺菌装置において、
前記水蒸気分離装置がロータリバルブ構造を有する水蒸気分離装置であって、前記加熱殺菌処理装置から移送される加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体の入口となる第１切り欠き部を設けた第１隔壁と、第１隔壁と平行に設置され、かつ回転軸を中心として第１切り欠き部に対してほぼ１８０°離れた位置に粉粒体を含む混合気体の出口となる第２切り欠き部を設けた第２隔壁と、第１隔壁と第２隔壁との間に設置されてガスシール性を維持しながら回転する複数の羽を備えたロータと、第２切り欠き部から冷却装置側に排出される粉粒体を含む混合気体から水蒸気を分離する水蒸気分離手段とを備えたことを特徴とする連続攪拌殺菌装置。
【請求項２】
前記加熱殺菌処理装置、水蒸気分離装置および冷却装置に備えられた複数の攪拌翼あるいは羽を備えた回転軸がそれぞれ１つの円筒状耐圧容器内に軸芯方向に直列に配置されていることを特徴とする請求項１記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項３】
前記加熱殺菌処理装置が第１駆動手段により駆動され、前記水蒸気分離装置および冷却装置が第２駆動手段により駆動されることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項４】
ロータの相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、少なくともある空間と回転軸を中心として前記空間に対してほぼ１８０°離れた位置にある空間からなる２つの空間がガスシールされた密閉空間を形成するように羽の数と、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさを決めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項５】
羽の数が８枚であり、第１切り欠き部と第２切り欠き部が回転軸を中心として扇状に９０°切り欠いた大きさの切り欠き部であることを特徴とする請求項４記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項６】
ロータの相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、第２切り欠き部に通じる空間に外部から非凝縮性気体を送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置側に排出する排出装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項７】
前記水蒸気分離装置と冷却装置の間に粉粒体の移送手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置。
【請求項８】
羽の先端部や側面先端部などの摺動部にシール部材を設け、このシール部材が対応する装置の内面に接してロータが回転するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体の連続攪拌殺菌装置に関するものであり、更に詳述すると、食品、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料などの粉粒体が本来有する香味、風味、分散性、形状、外観、色相などの品質を損なわずに連続的に攪拌しながら効率よく殺菌、冷却して低菌数の粉粒体を提供できるようにした粉粒体の連続攪拌殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉粒体、例えば香辛料などはそれぞれ風味、香りに特徴を持ち、その風味及び香りの良さは味と共に品質を左右するものである。この場合、特に香辛料などにおいてはそのほとんどが植物の種子、果実、根茎、葉、樹皮、蕾、花などを利用するものであり、通常これらの表面は微生物で汚染されているため、その用途に応じて殺菌処理が必要となる。
【０００３】
従来、粉粒体食品の殺菌方法としては加熱殺菌法が一般的に行われている。しかし加熱殺菌法では、成分、香り、味、色などの変質、有効成分の逸散などを伴い、食品そのものの品質を低下させる問題があった。放射線殺菌、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのガス殺菌法が提案されているが、いずれも食品衛生法上許可されておらず、食品の殺菌法として適用されるに至っていない。
【０００４】
粉粒体食品を過熱水蒸気の高速気流に分散して移動させて数秒で殺菌する方法（特公昭６３−５０９８４号公報）や粉粒体食品を過熱水蒸気などを用い、間接加熱された旋回流発生加熱管中で加熱処理する方法（特公平５−５３号公報）が提案されているが、下記１）〜７）の欠点がある。
１）水蒸気１００％の気体中での殺菌であるので、処理物への水蒸気水分の浸透量が多い。
２）飽和水蒸気圧曲線の飽和温度付近では特に処理物への蒸気の凝縮量が多くなるので、それを避けるために過熱水蒸気にして殺菌温度を数度から数十度高く設定せざるを得ない。
３）水分、加熱によって粘着性の出る原料（例えば、オニオン、ガーリックなど）などは、装置内部、特に高圧ロータリバルブなどに付着、固化などを起こして、装置の連続運転が不可能となり、水分浸透に弱い粉粒体（パン粉、デンプン粉、野菜片、茶葉、抹茶など）などは品質劣化など、品質ダメージが大きい問題がある。
４）殺菌後高圧から低圧に瞬間的に戻す時に香りが飛散し、品質が劣化する。
５）高温の粉粒体を冷却することなく空気輸送することにより香りが飛散し、品質が劣化する。
６）乾燥工程において気流中で乾燥するので香りが気流中に飛散し、品質が劣化する。
７）冷却工程に移送されるまでに時間がかかり、その間に香りが飛散し、品質が劣化する。
【０００５】
高速あるいは低速攪拌羽根付き耐圧混合機を用いて粉粒体を加圧水蒸気により殺菌する方法が提案されている（特開昭５８−１２１９５４号公報、特開平２−９２２５３号公報、特開平３−８３５６７号公報、特開平７−２７４９１６号公報、特開平８−２４２８０７号公報、特開平８−３１８１４７号公報など）が、やはり処理物への水蒸気の過度の浸透、それに伴う処理物の成分の変質、また比較的長時間加熱となるための品質劣化など大きい問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、より低い温度で殺菌効果のでる殺菌処理を行い、かつ、処理物への水蒸気凝縮量を最小限にして、食品、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料などの粉粒体、特に、水分、加熱によって粘着性の出る粉粒体（例えば、オニオン、ガーリックなど）や水分浸透に弱い粉粒体（パン粉、デンプン粉、野菜片、茶葉、抹茶など）などについても、それらが本来有する香味、風味、薬効、性能、分散性、色相などの品質を損なわずに連続的に容易に効率よく殺菌、冷却して低菌数で高品質の粉粒体を供給できる粉粒体の連続攪拌殺菌装置を提供することである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するため請求項１の発明は、芽胞の殺菌に必要な所定の圧力および温度に制御された水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる雰囲気中で粉粒体を攪拌し移送しながら殺菌する加熱殺菌処理装置と、加熱殺菌処理した粉粒体を加圧下に移送する間に水蒸気を分離する水蒸気分離装置と、水蒸気を分離した粉粒体を非凝縮性気体の加圧雰囲気中で攪拌し移送しながら冷却した後、外部へ排出する冷却装置とを順次直結して備え、少なくとも１つの駆動手段により各装置を駆動する粉粒体の連続攪拌殺菌装置において、
前記水蒸気分離装置がロータリバルブ構造を有する水蒸気分離装置であって、前記加熱殺菌処理装置から移送される加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体の入口となる第１切り欠き部を設けた第１隔壁と、第１隔壁と平行に設置され、かつ回転軸を中心として第１切り欠き部に対してほぼ１８０°離れた位置に粉粒体を含む混合気体の出口となる第２切り欠き部を設けた第２隔壁と、第１隔壁と第２隔壁との間に設置されてガスシール性を維持しながら回転する複数の羽を備えたロータと、第２切り欠き部から冷却装置側に排出される粉粒体を含む混合気体から水蒸気を分離する水蒸気分離手段とを備えたことを特徴とする連続攪拌殺菌装置である。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の連続攪拌殺菌装置において、前記加熱殺菌処理装置、水蒸気分離装置および冷却装置に備えられた複数の攪拌翼あるいは羽を備えた回転軸がそれぞれ１つの円筒状耐圧容器内に軸芯方向に直列に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２記載の連続攪拌殺菌装置において、前記加熱殺菌処理装置が第１駆動手段により駆動され、前記水蒸気分離装置および冷却装置が第２駆動手段により駆動されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置において、ロータの相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、少なくともある空間と回転軸を中心として前記空間に対してほぼ１８０°離れた位置にある空間からなる２つの空間がガスシールされた密閉空間を形成するように羽の数と、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさを決めることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５の発明は、請求項４記載の連続攪拌殺菌装置において、羽の数が８枚であり、第１切り欠き部と第２切り欠き部が回転軸を中心として扇状に９０°切り欠いた大きさの切り欠き部であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置において、ロータの相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、第２切り欠き部に通じる空間に外部から非凝縮性気体を送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置側に排出する排出装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置において、前記水蒸気分離装置と冷却装置の間に粉粒体の移送手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の連続攪拌殺菌装置において、羽の先端部や側面先端部などの摺動部にシール部材を設け、このシール部材が対応する装置の内面に接してロータが回転するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる粉粒体は、食品、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料（魚粉、ヌカなど）、肥料などである。
本発明で用いる粉粒体食品の原料の具体例としては、ブラックペパー、ホワイトペパー、ジンジャー、ナツメグ、メース、シナモン、コリアンダー、クミン、カルダモン、レッドペパー、マスタード、オールスパイス、クローブ、バジル、タイム、マジョラム、セージ、ターメリック、フェンネル、キャラウェイ、デイル、ガーリック、オニオン、サフラン、カレーパウダー、チリパウダーなどの香辛料が挙げられ、その他、かつお節、昆布粉、茶葉、抹茶、乾燥野菜類、穀類（原形粒および粉末を含む）、大豆粉末、コンニャク粉末など又はこれらの混合物が挙げられる。
【００１８】
その他、本発明で用いる粉粒体として、医薬品、化粧品の原料としての漢薬系植物原料、具体的には例えばセンナ、センブリ、オウレン、オウバク、ゲンチアナ、ショウキョウ、ダイオウ、マオウ、シャクヤクなど、またオガクズ、フスマなどの混合培地からなるキノコ培地などの栽培原料などを挙げることができる。この場合、粉粒体食品などは原形（ホール）のまま使用することも、これらの原料の粒度を例えば５００μｍ未満にして用いることもできる。例えば１５０〜４２０μｍであることが好ましい場合がある。なお、このような粒度の粉粒体を得るための方法としては、特に制限されず、公知の粉砕方法から適宜選択することができる。例えば、スタンプミル、ピンミル、振動ミル、ロールミル粉砕法、凍結後粉砕法などが挙げられる。
【００１９】
食品、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料などの粉粒体原料には、総じて芽胞が付着、存在しているので、用途に応じて芽胞を殺菌する必要がある。芽胞は加熱に対して抵抗性が高く、例えば南方の香辛料などの中には大気圧下で１００℃付近で数時間加熱しても死滅しない芽胞が多数存在する。粉粒体を大気圧下で１２０℃程度まで加熱すると、粉粒体に含まれる水分がほとんど蒸発してしまうので、このような条件下では、１２０℃以上に加熱しても短時間では芽胞はほとんど死滅しない。したがって、このような芽胞を効率的に加熱殺菌するには湿熱状態で１２０℃程度以上に加熱する必要がある。
しかし多量の水蒸気を用いて加圧下に湿熱状態で１２０℃程度以上に加熱する従来の殺菌方法は前記のように、水蒸気の粉粒体への浸透などによる品質の変化や劣化が起きるので、本発明においては、例えば空気、窒素、炭酸ガスあるいはこれらの２種以上の混合物などの安全性の高い非凝縮性気体および水蒸気を含む加熱加圧混合気体を用いて芽胞の殺菌に必要な所定の圧力に加圧して湿熱状態で例えば１２０℃程度あるいはそれ以上の温度に加熱する（以下、所定温度・圧力と称す）。このようにすることにより、粉粒体原料中の水分を失うことなく、その他の品質を損なうことなく、耐熱芽胞を死滅させることができる。
【００２０】
前記のように、粉粒体食品を過熱水蒸気の高速気流に分散して移動させて数秒で殺菌する方法（特公昭６３−５０９８４号公報）や粉粒体食品を過熱水蒸気などを用い、間接加熱された旋回流発生加熱管中で加熱処理する方法（特公平５−５３号公報）は、飽和水蒸気圧曲線の飽和温度付近で運転すると、加熱処理物への水分凝縮量が多くなり、ぬれてしまい、品質的にダメージが大きくなってしまう。そこで品質を保つ為に、過熱度を飽和温度より十数度以上高く設定せざるを得ない。
しかし、本発明においては前記のように水蒸気１００％ではなく、非凝縮性の気体と蒸気の混合気体であるため、この気体の水蒸気分圧の飽和温度近辺においても、水分凝縮量が比較的少ないので、それ程ぬらさず、水分浸透を適度に抑えて加熱殺菌処理できる。したがって、本発明においては上記方法と比較して、過熱度の分だけ混合気体の温度を下げることができるので、その結果、より品質を損なわずに粉粒体を加熱殺菌処理することが可能となる。
【００２１】
本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置は、加熱殺菌処理装置、水蒸気分離装置および冷却装置がこの順序で順次直結されて構成されている。加熱殺菌処理装置中で所定温度・圧力に制御された水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる雰囲気中で攪拌し移送（以下、攪拌・移送と称す）されながら加熱殺菌処理された粉粒体は、加圧下にすぐに次の水蒸気分離装置に移送され、加圧下で水蒸気が分離される。水蒸気が分離された粉粒体はすぐに次の冷却装置に移送されて加圧下に冷却されて、製品は外部に排出される。
このように加圧下で加熱殺菌処理後、加圧下で水蒸気分離を行えば粉粒体がダマになるのを防止しながら粉粒体に過多に付着する水分を除去できる。したがって、加熱殺菌処理した粉粒体をあらためて「乾燥処理」を行うことが不必要となり、装置を小型化、簡便化でき、イニシャルコストもランニングコストも低減でき経済的になる。
本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置は、従来の殺菌処理のように殺菌後、高圧から低圧に瞬間的に戻したり、空気輸送したり、気流中で乾燥したり、冷却工程に移送されるまでに時間がかからないので、香りが飛散し、品質が劣化することがない。
したがって、水分、加熱によって粘着性の出る原料（例えば、オニオン、ガーリックなど）などや、水分浸透に弱い粉粒体（パン粉、デンプン粉、野菜片、茶葉、抹茶など）などであっても粉粒体への水蒸気水分の浸透量が少なくなり、より低温で品質を損なわずに容易に効率よく殺菌処理を行うことができ、装置内部、特に高圧ロータリバルブなどに付着、固化などを起こすことなく連続加熱殺菌処理が可能となる。
【００２２】
本発明における加熱殺菌処理の具体例を次に示す。
例えば、温度約８０〜２００℃、圧力常圧〜１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度に制御された非凝縮性気体および水蒸気を含む加熱加圧混合気体中で粉粒体を攪拌・移送しながら加熱殺菌処理する。
水蒸気の潜熱を利用して加熱殺菌処理を行うとともに加熱殺菌処理装置側からの顕熱も利用して加熱殺菌処理を行うために、加熱殺菌処理装置は電気ヒータやスチームなどを利用した間接加熱により約８０〜３００℃程度に加熱することが好ましい。
水蒸気／非凝縮性気体の重量比は、約２０／１〜２／１が好ましく、約９／１程度がさらに好ましい。
温度約８０〜２００℃、圧力常圧〜１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度に制御された混合気体中で、滞留時間約３ｓｅｃ．〜６０ｓｅｃ．程度となるように攪拌羽付回転軸の回転数を決め、装置内における粉粒体の充填率を適正にして、混合気体との接触効率を高め、均一、迅速に加熱殺菌処理するのが好ましい。
【００２３】
本発明において用いる非凝縮性気体は空気などでもよく特に限定されないが、非凝縮性気体として酸素を含まない気体、例えば窒素、炭酸ガスなどの不活性ガスを用いることにより、処理物の酸化を防ぐことができる。
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置の一実施形態を示す説明図である。図１において、本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置１は、加熱殺菌処理装置２、ロータリバルブ構造を有する水蒸気分離装置３および冷却装置４がこの順序で順次直結されて構成されている。各装置２、３、４の主要部は１つの円筒状耐圧容器５内に耐圧容器５の軸芯方向に直列に直結されて配置されている。黒矢印は各装置２、３、４内における粉粒体の概略的流れを示す。加熱殺菌処理装置２の多数の攪拌翼２０１を備えた第１回転軸２０２は第１駆動手段６により駆動され、水蒸気分離装置３および冷却装置４に共通の第２回転軸２０３は第２駆動手段７により駆動されるようになっている。
【００２５】
加熱殺菌処理装置２には、粉粒体供給装置２０４および混合気体供給装置２０５が設置されている。
粉粒体供給装置２０４は粉粒体ホッパー２０６、粉粒体ホッパー２０６内に設置され粉粒体を移送するスクリュウ２０７、粉粒体を加熱殺菌処理装置２内に供給する第１高圧ロータリバルブ２０８、粉粒体ホッパー２０６−第１高圧ロータリバルブ２０８−加熱殺菌処理装置２を連結する管路２０９などから構成されている。２１０は粉粒体を予熱するためのジャケット、２１１は排気管である。
【００２６】
混合気体供給装置２０５は、流量調節弁２１２、流量計２１３を経て供給される加圧水蒸気と、流量調節弁２１４、流量計２１５を経て供給される非凝縮性気体とを混合して加熱するスーパーヒータ２１６と、加熱された混合気体を保温されたヘッダ２１７を通し、流量調節弁２１８、流量計２１９を経て加熱殺菌処理装置２内に供給する混合気体注入路２２０とを備えている。２２１はヘッダ２１７に設置された圧力センサである。圧力センサ２２１でヘッダ２１７内の圧力を検知し、その値が設定値を越える場合は図示しない制御装置に信号を送り、制御装置からの信号に基づいて流量調節弁２２２を開け、流量計２２３を経て過剰分の混合気体を外部に排出する。
【００２７】
２２４は加熱殺菌処理装置２に設置された圧力センサである。圧力センサ２２４で加熱殺菌処理装置２内の圧力を検知して図示しない制御装置に信号を送り、制御装置からの信号に基づいて流量調節弁２１８を制御する。２２５は圧力計である。
２２６は円筒状耐圧容器５の外周に設置された電気ヒータであり、加熱殺菌処理装置２内に供給された粉粒体を間接加熱する。
【００２８】
粉粒体ホッパー２０６内の粉粒体はスクリュウ２０７により移送されて、ジャケット２１０で加熱された管路中で予熱されて第１高圧ロータリバルブ２０８を経て管路２０９を通って加熱殺菌処理装置２内に供給される。一方、混合気体供給装置２０５により水蒸気と非凝縮性気体とを所定の混合比で混合して、温度、圧力を制御された混合気体がスーパーヒータ２１６、ヘッダ２１７、流量調節弁２１８、流量計２１９、気体注入路２２０などを経て加熱殺菌処理装置２内に供給される。
【００２９】
加熱殺菌処理装置２内に供給された粉粒体は、第１駆動手段６により駆動される第１回転軸２０２に設置された多数の攪拌翼２０１により、攪拌され、移送される間に、所定温度・圧力に制御された水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる雰囲気中で加熱殺菌処理される。加熱殺菌処理装置２の長さ、攪拌翼２０１の形状や配置など、第１回転軸２０２の回転数、耐圧容器５中への粉粒体の充填率などを適宜選定し、殺菌に必要な滞留時間だけ滞留させて粉粒体と混合気体を十分に接触させて殺菌する。
【００３０】
加熱殺菌処理装置２中の粉粒体および混合気体の速度をそれぞれＲ１、Ｒ２とした時、Ｒ＝｜Ｒ１−Ｒ２｜で表される相対速度Ｒを所定の範囲に制御して加熱殺菌処理することが好ましい。Ｒが所定の範囲未満であると粉粒体に凝縮水が浸透する量が多くなり、Ｒが所定の範囲を越えると香りの飛散が多くなるので好ましくない。
【００３１】
加熱殺菌処理装置２中で加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体は、ロータリバルブ構造を有する水蒸気分離装置３に移送されて水蒸気および余分の非凝縮性気体が分離される。
図２は水蒸気分離装置３の概略説明図であり、図３は図２に示した水蒸気分離装置３の第１隔壁３０２、第２隔壁３０４、第２回転軸２０３の配置を説明する説明図である。
図２、図３に示したように、水蒸気分離装置３は、加熱殺菌処理装置２から移送される加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体を矢印ａで示したように内部に導入する入口となる第１切り欠き部３０１を設けた第１隔壁３０２と、第１隔壁３０２と平行に設置され、かつ第２回転軸２０３を中心として第１切り欠き部３０１に対してほぼ１８０°離れた位置に粉粒体を含む混合気体の出口となる第２切り欠き部３０３を設けた第２隔壁３０４とを備えている。粉粒体を含む混合気体は矢印ｂで示したように冷却装置４側に排出される。
【００３２】
そして、第１隔壁３０２と第２隔壁３０４との間には、等間隔で配置された８枚の羽３０５を備えたロータ３０６が装着されている。第１隔壁３０２と第２隔壁３０４との中心の位置に第２回転軸２０３が装着されている。第１隔壁３０２と第２隔壁３０４は円筒状耐圧容器５内に固定されて設置されており、ロータ３０６は第２回転軸２０３の回転により駆動されて、羽３０５の先端部および側面先端部などの摺動面に設置したシール部材３２０が円筒状耐圧容器５の対応する内面や、第１隔壁３０２と第２隔壁３０４の対応する内面に接してガスシール性を維持しながら回転する。
第１切り欠き部３０１と第２切り欠き部３０３は第２回転軸２０３を中心として扇状に９０°切り欠いて作られている。
【００３３】
水蒸気分離装置３には、ロータ３０６に設けた相隣なる２枚の羽によって囲まれる空間の内、第２切り欠き部３０３に通じる空間に空気などの非凝縮性気体を外部から送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置４側に排出するための排出装置３０７と、水蒸気と余分の非凝縮性気体を排気するための水蒸気分離手段３０８が設けられている。
また、水蒸気分離装置３と冷却装置４の間には、冷却装置４側に排出された粉粒体を冷却装置４に確実に効率よく移送するための移送手段３０９が設けられている。
【００３４】
排出装置３０７は、非凝縮性気体中のゴミなどを分離するフィルタ３１０、流量計３１１、流量調節弁３１２、予熱するためのヒータ３１３などを備えており前記空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置４側に排出するために必要な量の必要な温度に予熱された非凝縮性気体を前記空間に送入する。
水蒸気分離手段３０８は、微粉体を分離するためのサイクロン３１４、水蒸気などを排気するリリーフ弁３１５、流量計３１６、冷却装置４内の圧力を検知して図示しない制御装置に信号を送り、制御装置からの信号に基づいて前記リリーフ弁３１５を制御する圧力センサ３１７などを備えている。３１８は圧力計である。
【００３５】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は水蒸気分離装置３内の粉粒体の状態を説明する断面説明図である。
図４において、Ｏは第２回転軸２０３の中心を示し、直線Ａ−Ｏ−Ｃは回転軸２０３の中心Ｏを通って引いた鉛直線であり、直線Ｂ−Ｏ−Ｄは回転軸２０３の中心Ｏを通って直線Ａ−Ｏ−Ｃに直角に引いた線である。Ａ−Ｏ−Ｂで囲まれる箇所に対応するところに第１隔壁３０２の第１切り欠き部３０１があり、Ｃ−Ｏ−Ｄで囲まれる箇所に対応するところに第２隔壁３０４の第２切り欠き部３０３がくるようになっている。
【００３６】
加熱殺菌処理装置２から移送される加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体は、上記のように加熱殺菌処理装置２内の圧力と同じ圧力を維持しながら第１隔壁３０２の第１切り欠き部３０１から内部に入る。
図４（ａ）は、粉粒体を含む混合気体がロータ３０６の相隣なる２枚の羽３２１と３２２によって囲まれる空間内部に入った状態を示す説明図である。羽３２１と３２２はロータ３０６の回転とともに矢印の方向に移動する。
【００３７】
図４（ｂ）に示したように、粉粒体を含む混合気体を内部に入れた羽３２１と３２２によって囲まれる空間が回転してＢ−Ｏ−Ｃで囲まれた箇所にくると、この空間およびこの空間に対して第２回転軸２０３を中心としてほぼ１８０°離れた位置にある（すなわちＡ−Ｏ−Ｄで囲まれた箇所にある）空間Ｅの２つの空間が、第１切り欠き部３０１および第２切り欠き部３０３と隔離された状態になり気密性を有する密閉空間となる。
【００３８】
図４（ｃ）に示したように、粉粒体を含む混合気体を内部に入れた羽３２１と３２２によって囲まれる空間がさらに回転して第２切り欠き部３０３に通じているＣ−Ｏ−Ｄで囲まれた箇所にきた時、排出装置３０７から温度、流量などを制御した非凝縮性気体をこの空間に送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を第２切り欠き部３０３を経て冷却装置４側に排出する。粉粒体の排出は連続して行われる。
上記のようにＢ−Ｏ−Ｃで囲まれた箇所およびＡ−Ｏ−Ｄで囲まれた箇所にある少なくとも２つの空間が密閉空間を形成するようにすればガスシール性が向上し、加熱殺菌処理装置２内の水蒸気が冷却装置４側に多量に漏洩して製品の品質が劣化するのを抑制、防止できる。
【００３９】
８枚の羽３０５の先端部および側面先端部などの摺動部には合成ゴム、テフロンなどのシール部材３２０が設けてあり、先端部に設けたシール部材３２０は円筒状耐圧容器５の内面に接して、そして側面先端部に設けたシール部材３２０はそれぞれ第１隔壁３０２、第２隔壁３０４の内面に接して、ロータ３０６が回転するようになっているので、ガスシール性が一層向上する。
【００４０】
冷却装置４側に排出された粉粒体を含む混合気体中の水蒸気と余分の非凝縮性気体は水蒸気分離手段３０８を経て外部に排出される。
この際、微粉体はサイクロン３１４で捕集され外部には排出されない。水蒸気を分離された粉粒体は複数の翼を備えた移送手段３０９により移送されて冷却装置４へ供給される。３１９は水蒸気分離装置３および移送手段３０９の円筒状耐圧容器５の外周に設置され、水蒸気分離装置３および移送手段３０９の円筒状耐圧容器５を所定の温度に保温するための保温ジャケットである。
【００４１】
以上の説明ではロータ３０６の相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、２つの空間がガスシールされた密閉空間を形成するように羽の数を８枚、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさをそれぞれ９０°とした例を示したが、羽の数や第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさはこれに限定されるものではない。
本発明においてガスシールが必要とされる場合は、ロータ３０６の相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、ある空間とロータ３０６を駆動する回転軸を中心として前記空間に対してほぼ１８０°離れた位置にある空間からなる少なくとも２つの空間が密閉空間を形成するように羽の数と、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさを決めることが好ましい。
２つの空間が密閉空間を形成するように羽の数や第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさを決めた他の具体例を次に挙げる。例えば、羽の数を７枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは７７°、同様に羽の数を６枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは６０°、同様に羽の数を５枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは３６°、同様に羽の数を９枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは１００°、同様に羽の数を１０枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは１０８°、同様に羽の数を１１枚とした時は、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは１１４°などの例を挙げることができる。
しかし、第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさは実用的には３０°〜９０°、好ましくは６０°〜９０°であり、それに合わせて羽の数を決めるのが好ましい。
【００４２】
そして水蒸気や余分の非凝縮性気体を分離された粉粒体は、冷却装置４へ移送される。
冷却装置４は、ドラム４０２、冷却装置４内の圧力を所定の圧力に制御して、維持するために非凝縮性気体を供給するための供給装置４０３、冷却した粉粒体を外部に排出する第２高圧ロータリバルブ４０４などを備えている。
上記ドラム４０２は、その内部に水、熱媒体などの冷却用媒体が循環して供給されて冷却されており、かつ多数の小攪拌翼４０１を表面に備え、第２回転軸２０３の回転によって駆動される二重円筒構造を有するドラムである。
供給装置４０３は非凝縮性気体中のゴミなどを分離するフィルタ４０５、流量計４０６、流量調節弁４０７、予熱するためのヒータ４０８、冷却装置４内の圧力を検知して図示しない制御装置に信号を送り、制御装置からの信号に基づいて上記流量調節弁４０７を制御する圧力センサ４０９などを備えている。４１０は圧力計である。
４１１は冷却装置４の円筒状耐圧容器５の外周に設置されその内部に水、熱媒体などの冷却用媒体を供給して円筒状耐圧容器５を所定の温度に冷却するための冷却ジャケットである。
【００４３】
水蒸気を分離した粉粒体は、上記のように構成された冷却装置４へ移送され、冷却装置４中で所定の圧力に制御された非凝縮性気体の加圧雰囲気中で攪拌・移送されながら冷却されて、例えば、約５０°Ｃ程度に冷却された後、第２高圧ロータリバルブ４０４を経て冷却装置４の外部へ排出される。水蒸気を分離した粉粒体は非凝縮性気体の加圧雰囲気中で冷却されるので香りの飛散などがなく、品質が維持される。冷却された粉粒体は水分が十分に分離されているので、乾燥する必要がない。
【００４４】
冷却された粉粒体は、空気などの非凝縮性気体からなる移送用気体をブロア５０１、クーラ５０２、ヒータ５０３、フィルタ５０４などを通して所定の温度に制御し、ゴミなどを除去した後、管路５０５を経て第２高圧ロータリバルブ４０４に送って粉粒体を排出する。このようにして排出された粉粒体は管路５０６を経て移送され、サイクロン５０７で移送用気体は管路５０８から分離され、分離された粉粒体はサイクロン５０７の下部に設置された（常圧）ロータリバルブ５０９を経て製品貯蔵装置５１０に蓄えられる。
上記のように移送用気体を用いて粉粒体を移送しても粉粒体が冷却されているので香りなどが飛散することはなく、品質が維持される。
【００４５】
上記の構成の本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置１の運転を開始すると、粉粒体ホッパー２０６内の粉粒体はスクリュウ２０７により移送されて、ジャケット２１０で加熱された管路中で予熱されて第１高圧ロータリバルブ２０８を経て管路２０９を通って加熱殺菌処理装置２内に供給される。一方、混合気体供給装置２０５により水蒸気と非凝縮性気体とを所定の混合比で混合して、温度、圧力を制御された混合気体がスーパーヒータ２１６、ヘッダ２１７、流量調節弁２１８、流量計２１９、気体注入路２２０などを経て加熱殺菌処理装置２内に供給される。
加熱殺菌処理装置２内に供給された粉粒体は、第１駆動手段６により駆動される第１回転軸２０２に設置された多数の攪拌翼２０１により、攪拌され、移送される間に、所定温度・圧力に制御された水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる雰囲気中で加熱殺菌処理される。
【００４６】
加熱殺菌処理装置２から移送される加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体は加熱殺菌処理装置２内の圧力と同じ圧力を維持しながら水蒸気分離装置３の第１隔壁３０２の第１切り欠き部３０１から内部に入り、ロータ３０６の回転とともに第２隔壁３０４の第２切り欠き部３０３の方向に移動する。ロータ３０６の密閉空間が第２切り欠き部３０３に通じた時、排出装置３０７から温度、圧力、流量を制御した非凝縮性気体をこの空間に送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置４側に排出する。
冷却装置４側に排出された粉粒体を含む混合気体中の水蒸気と余分の非凝縮性気体は水蒸気分離手段３０８を経て外部に排出される。この際、微粉体はサイクロン３１４で捕集され外部には排出されない。水蒸気を分離された粉粒体は複数の翼を備えた移送手段３０９により移送されて冷却装置４へ供給される。
【００４７】
水蒸気を分離した粉粒体は冷却装置４へ移送され、冷却装置４中で、供給装置４０３から所定の圧力、温度に制御されて供給される非凝縮性気体の加圧雰囲気中で攪拌・移送されながら冷却された後、第２高圧ロータリバルブ４０４を経て冷却装置４の外部へ排出される。
【００４８】
排出された粉粒体は、空気などの移送用気体により管路５０６を経て移送され、サイクロン５０７で移送用気体は管路５０８から分離され、分離された粉粒体はサイクロン５０７の（常圧）ロータリバルブ５０９を経て製品貯蔵装置５１０に蓄えられる。
【００４９】
以上のようにして、粉粒体が本来有する香味、風味、薬効、性能、分散性、色相などの品質を損なわず殺菌や熱変性などの加熱処理を連続的に容易に効率よく行って低菌数の粉粒体を製造することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
例えば上記の説明においては横置きタイプの連続攪拌殺菌装置について説明したが、本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置は横置きタイプに限定されず、斜めに配置することもできる。斜め置きタイプの例としては直結した加熱殺菌処理装置−水蒸気分離装置−冷却装置の回転軸が水平面に対して０以上９０°未満下方に斜めに配置する例を挙げることができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置は、水蒸気と非凝縮性気体の混合気体からなる加圧雰囲気中で殺菌するので、処理物の昇温時間を短縮できるとともに、処理物への水蒸気水分の浸透量が少なく、より低い温度で殺菌効果のでる殺菌処理を行える。
また、従来の殺菌処理のように殺菌後、高圧から低圧に瞬間的に戻したり、空気輸送したり、気流中で乾燥したり、冷却工程に移送されるまでに時間がかかったりしないので、香りが飛散し、品質が劣化することがない。したがって、水分、加熱によって粘着性の出る原料（例えば、オニオン、ガーリックなど）などや、水分浸透に弱い粉粒体（パン粉、デンプン粉、野菜片、茶葉、抹茶など）などであっても装置内部、特に高圧ロータリバルブなどに付着、固化などを起こすことなく、品質を維持しながら連続運転が可能となる。
加熱殺菌処理した粉粒体を含む非凝縮性気体を加熱殺菌処理装置から移送して加圧下に水蒸気分離するので、粉粒体がダマになるのを防止しながら粉粒体に過多に付着する水分を除去できる。したがって、あらためて「乾燥処理」を行うことが不必要となり、装置を小型化、簡便化でき、イニシャルコストもランニングコストも低減でき経済的になる。
本発明において用いる非凝縮性気体は空気などでもよいが、非凝縮性気体として酸素を含まない気体、例えば窒素、炭酸ガスなどの不活性ガスを用いることにより、処理物の酸化を防ぐことができる。
【００５２】
各装置の主要部を１つの円筒状耐圧容器内に軸芯方向に直列に配置すれば、より効率よく加圧下に加熱殺菌処理して、加圧下に水蒸気を分離し、加圧下に冷却できる上、装置を一層小型化、簡便化できる。
【００５３】
本発明の連続攪拌殺菌装置の駆動手段は１つでもよく、あるいは２つ以上でもよい。しかし加熱殺菌処理装置を第１駆動手段により駆動し、水蒸気分離装置および冷却装置を第２駆動手段により駆動するようにすれば、加熱殺菌処理装置における滞留時間などの処理条件を自由に適宜に選択し、また別に水蒸気分離装置および冷却装置における処理条件を自由に適宜に選択することができ、処理する粉粒体に適した適切な条件を容易に設定できる。
【００５４】
水蒸気分離装置として、ガスシール性を有するロータリバルブ構造を有する装置を用いれば、加熱殺菌処理された粉粒体を含む混合気体を加圧下に移送しながら水蒸気を分離して、水蒸気を分離した粉粒体を冷却装置側に移送できる。
【００５５】
少なくとも２つの空間がガスシールされた密閉空間を形成するように羽の数を決め、かつ第１切り欠き部および第２切り欠き部の大きさを決めることにより、ガスシール性が向上し、加熱殺菌処理装置内の水蒸気が冷却装置側に多量に漏洩して製品の品質が劣化するのを抑制、防止できる。
【００５６】
羽の数を８枚とし、第１切り欠き部と第２切り欠き部が回転軸を中心として扇状に９０°切り欠いた大きさの切り欠き部とすることにより、容易にガスシール性を向上でき加熱殺菌処理装置内の水蒸気が冷却装置側に多量に漏洩して製品の品質が劣化するのを抑制、防止できる。
【００５７】
ロータの相隣なる羽によって囲まれた複数の空間の内、第２切り欠き部に通じる空間に外部から非凝縮性気体を送入してこの空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置側に排出する排出装置を設けることにより、第２切り欠き部に通じる空間にある粉粒体を含む混合気体を冷却装置側に容易に排出できる。
【００５８】
水蒸気分離装置と冷却装置の間に粉粒体の移送手段を設けることにより、粉粒体を冷却装置に容易に移送するとともに、移送中に水蒸気を分離できる。
【００５９】
加熱殺菌処理装置中の粉粒体および前記混合気体の速度をそれぞれＲ１、Ｒ２とした時、式（１）Ｒ＝｜Ｒ１−Ｒ２｜で表される相対速度Ｒを所定の範囲に制御して加熱殺菌処理する。Ｒが所定の範囲未満であると粉粒体に凝縮水が浸透する量が多くなり、Ｒが所定の範囲を越えると香りの飛散が多くなるので好ましくない。
【００６０】
羽の先端部や側面先端部などの摺動部にシール部材を設け、このシール部材が対応する装置の内面に接してロータが回転するようにすればガスシール性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】  図１に示した本発明の連続攪拌殺菌装置の水蒸気分離装置を説明する説明図である。
【図３】  図２に示した水蒸気分離装置の第１隔壁、第２隔壁および第２回転軸を説明する説明図である。
【図４】  （ａ）は、図２に示した水蒸気分離装置に外部から粉粒体が入った状態を示す断面説明図であり、（ｂ）は、水蒸気分離装置内部に入った粉粒体が回転して移送される状態を示す断面説明図であり、そして（ｃ）は、水蒸気分離装置内部に入った粉粒体がさらに回転して移送され、外部に排出される直前の状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
Ｅ  空間
１  本発明の粉粒体の連続攪拌殺菌装置
２  加熱殺菌処理装置
３  水蒸気分離装置
４  冷却装置
５  円筒状耐圧容器
６  第１駆動手段
７  第２駆動手段
２０２  第１回転軸
２０３  第２回転軸
３０１  第１切り欠き部
３０２  第１隔壁
３０３  第２切り欠き部
３０４  第２隔壁
３０５  羽
３０６  ロータ
３０７  排出装置
３０８  水蒸気分離手段
３０９  移送手段
３２０  シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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