(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳漿タンパク質濃縮物やチーズ牛乳など、ヒートセンシティブ流体の食品を処理するプラントであって、蒸気を供給して前記流体を熱処理する注入チャンバと、該注入チャンバに接続され、前記流体から水分を除去する真空チャンバとを備え、前記注入チャンバ（１）の流出開口部（１８）が、容積式ポンプ（６）の流入口に直接接続してあることと、前記プラントの運転中前記流体が流れる方向に見て前記ポンプの両端間で圧力降下が生じるように、前記容積式ポンプ（６）の流出口が前記真空チャンバ（１０）の流入口に接続してあることとを特徴とするプラント。
【請求項２】
容積式ポンプ（６）が、ギアポンプであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のプラント。
【請求項３】
容積式ポンプ（６）のハウジングを冷却することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のプラント。
【請求項４】
容積式ポンプのハウジングに温度センサを組み込んだことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、蒸気を供給して流体を熱処理する注入チャンバと、注入チャンバに接続し、流体から水分を除去する真空チャンバとを備え、乳漿タンパク質濃縮物、チーズ牛乳など、ヒートセンシティブ(heat-sensitive)流体食品を処理するプラント(plant)に関する。
背景技術
ＡＵ−ＰＳ第６１０２３３号では、特に牛乳を殺菌するプラントについて開示している。このようなプラントは、直接式ＵＨＴプラント（直接式超高温プラント(Direct ultra high Temperature Plant)と呼ばれている。直接式ＵＨＴプラントでは、注入チャンバに供給する牛乳に蒸気を吹き込み、牛乳を約１４０℃まで加熱する。そのあと、いわゆる保持チャンバに牛乳を送り込み、このチャンバ内で所定時間（約２〜１５秒）加熱状態に保持する。次に牛乳を真空チャンバに送り、蒸気から発生した水分を再度真空チャンバで除去し、牛乳が前記真空チャンバから出るときと蒸気を供給する前とで、牛乳の固形物含有量が同じになるようにする。真空チャンバでの処理後、通常、ホモジナイザ(homogenizer)に牛乳を送り、冷却およびパック詰めを行う。
さらに上記保持チャンバは、周知のように遠心分離ポンプを備えている。この遠心分離ポンプは、チューブを介して注入チャンバの流出口に接続されており、膨張弁を通って真空チャンバまで延びるチューブに加熱した牛乳を送り込む。加熱された牛乳は、前記のようにして、ポンプと膨張弁との間のチューブに急速に移動し、膨張弁通過後、温度が急速に低下する前にチューブ内で以上述べたように数秒間実際の加熱状態で殺菌処理を受ける。
流体のヒートセンシティブ性が通常の牛乳よりも高いという問題や、製品のｐＨ値が通常の牛乳よりも低い（６．６未満）という問題がある場合、流体と接触する側面に流体が焼き付く傾向がある。したがって、このような流体を処理するプラントは、短時間使用したあと、清掃する必要がある。例えば乳漿タンパク質濃縮物（ＷＰＣ(whey protein concentrate)）をＷＰＣに適した温度で処理する前記プラントを使用した場合、通常、処理時間は３０分未満になる。
細菌や芽胞を除去し、特にタンパク質やビタミンの破壊を最小限に抑えるには、通常、当該流体を熱処理する。所定温度での保持時間が短ければ、殺菌に関係する有用成分の化学変化や破壊がかなり抑制される。したがって、ヒートセンシティブ製品に関しては、保持時間を短縮するとともに、処理温度を高めることが有利である。
従来は、プレート熱交換器でヒートセンシティブ流体を熱処理していたが、高温における保持時間を短縮すると同時に処理温度を高くする必要があるため、プレート熱交換器を使用することはすでに有利ではなくなっている。
発明の簡単な説明
本発明の目的は、処理時間が長いヒートセンシティブ流体や流体食品の連続熱処理に適したプラントを提供することである。本発明によるプラントの特徴は、注入チャンバの流入開口部が、容積式ポンプの流入口に直接接続してあること、また、プラントの運転中流体が流れる方向に見て前記ポンプの両端間で圧力降下が生じるように容積式ポンプの流出口が真空チャンバの流入口に接続してあることである。
このようにして得られたプラントでは、処理温度を上昇させ、これに対応して当該温度における滞留時間を短くすることができる。滞留時間を短縮できるのは、注入チャンバの流出口に直接収容されている容積式ポンプにより前記注入チャンバから瞬時にかつ迅速に加熱流体を除去してより圧力が低い領域に移し、その結果急速に流体の温度を降下させることができるためである。したがって、当該流体は、非常に短い時間、高温に晒され、注入チャンバ内での落下時間は、約０．１秒となる。また、ポンプの働きにより、温度も急速に低下する。ポンプが真空チャンバに直接接続されているため、流体が流れる方向に見てポンプの後部にかかる圧力は、比較的低いレベルに維持される。注入チャンバの底部が冷却されているため、前記流体が前記注入チャンバの底部に達するときにすでに、流体の温度が急激に低下する。また、容積式ポンプを使用すると、協働面が自動的に焼き付きなしに保たれ、したがって、処理温度が高いにもかかわらず、処理時間が比較的長くなる。
ギアポンプによれば、流体と接触するほぼすべての面が相互に擦れ合い、自己清浄されるので、本発明によれば、容積式ポンプがギアポンプであることが特に好ましい。
また、本発明によれば、容積式ポンプのハウジングが冷却される結果、注入チャンバの底部と接触せずにポンプに直接供給される流体も急速に冷却される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面を参照して、以下、本発明の詳細な説明を行う。
第１図は、本発明によるプラントの略図である。
第２図は、第１図のプラントの注入チャンバの略図である。この図は、明瞭にするため、いくつかの部品を取り除いている。また図中、前記注入チャンバはギアポンプに接続してある。
発明を実施するための最良の方法
第１図のプラントは、従来知られている形式の注入チャンバ１を備えている。注入チャンバは、この注入チャンバ１内で熱処理される流体を供給するチューブ２、および蒸気を供給するチューブ３に接続されている。さらに、注入チャンバは、注入チャンバ１の底部を冷却する液体を供給、除去するチューブ４および５に接続されている。注入チャンバ１の流出口は、ギアポンプに直接接続してあり、このポンプのハウジングは、やはりチューブ７および８を介して供給、除去される冷却剤で冷却する。ギアポンプの流出口は、チューブ９を介して、従来知られている形式の真空チャンバ１０の流入口に接続されている。この真空チャンバは、チューブ１１を介して蒸気の形で注入チャンバに供給される水分を除去するようになっているが、凝縮した液体は、従来知られている方法により、チューブ１２およびポンプ１３を介して排出される。
第２図は、注入チャンバ１の略図であり、この図は、明瞭にするために、いくつかの部品が取り除かれている。図中、注入チャンバはギアポンプ６に接続されている。処理対象である流体は、チューブ２を介して注入チャンバ１に導入される。前記流体は、複数の流出開口部１４および１５を通り別々のジェット(jet)となって注入チャンバ１に入り、高温蒸気と接触する。高温蒸気は、前記ＡＵ−ＰＳ第６１０２３３号に記載されているのとまったく同様に、環状蒸気配分チャンバ１６を介して注入される。冷却ジャケット１７が注入チャンバ１の底部の周囲に設けてあり、このジャケットにより注入チャンバの底部は冷却された状態になる。
ギアポンプは、従来知られている形式であり、注入チャンバ１７の流出口１８に接続されている。ギアポンプのハウジングは、ギアホイルの歯により、隣接面が焼き付きなしに保たれる箇所で温度センサ１９に接続されている。上記のような方法によれば、信頼性の高いプラント制御を確実に実行できる。
本プラントは、様々なヒートセンシティブ製品を処理するのに使用することができ、当該温度を、個々の製品に合わせることが可能である。例えば、本プラントは、乳漿タンパク質濃縮物（ＷＰＣ）の熱処理に使用することができる。乳漿タンパク質濃縮物は、乳漿タンパク質の含有量が高い製品であり、特にベビーフードの製造に利用される。通常、乳漿タンパク質濃縮物は水７０％、固形物３０％を含み、固形物のうち２０％が乳漿タンパク質である。普通の牛乳は、乳漿タンパク質を約０．１％含有している。通常、乳漿タンパク質濃縮物は、プレート熱交換器により、６８℃で１５秒間処理される。この処理方法によれば、乳漿タンパク質が２０％変成する。本発明によるプラントを使用した場合、温度制御が行なわれている間に乳漿タンパク質濃縮物がプラントを通過する。乳漿タンパク質の変成率を２０％に設定すると、熱処理温度は、保持時間１／２秒で７５〜８５℃に維持される。その結果、細菌や芽胞の含有数が著しく低下する。
本プラントは、チーズの製造に使用する通常の牛乳であるチーズ牛乳の処理に使用しても有利である。特に、チーズ牛乳は、従来の低温殺菌法では破壊されてしまう酵素である牛乳リパーゼ(milk lipase)を含む。フェタ(Feta)チーズやサウザンタイプ(Southern type)のチーズなどのいくつかのチーズに関しては、牛乳リパーゼが破壊されるため、処理後に再度リパーゼを添加しなければならないという問題点がある。その他のタイプのチーズとしては、ロックフォール(Roquefort)がある。チーズ牛乳内の牛乳リパーゼの含有量を維持するには、これまで７０℃、すなわち低温殺菌温度以下で弱熱処理を行うしかなかった。このような弱熱処理では、十分な殺菌ができないため、高温での処理が有利であることは明らかである。
アルカリフォスファターゼ(alkaline phosphatase)酵素を完全に除去することが好ましいことから、殺菌または除菌の程度は、通常、アルカリフォスファターゼ酵素の含有量の測定によって測定する。前記のプラントでは、保持時間を最小限に抑え、熱処理温度を約８５℃まで上げるので、アルカリフォスファターゼ酵素はほぼ完全に破壊されるが、牛乳リパーゼはごくわずかしか破壊されないという効果がある。
通常の牛乳に含まれるアルカリフォスファターゼ酵素は、低温殺菌、すなわち７２℃で１５秒間処理すると、完全に変成する。本発明によるプラントを利用すると、以下のような結果が得られた。
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保持時間がきわめて短く、かつ正確であるため、フォスファターゼ酵素の変成は熱処理温度にほとんど左右されないことが、以上の結果より明らかである。本方法によれば、粒子すべてに同じ熱処理を施すことができる。
すなわち、本発明によるプラントを使用すれば、保持時間が非常に短いため、当該製品中の活性酵素がほとんど化学破壊されない。同時に、製品の味、外観に対する熱処理の影響が最小限に抑えられる。また製品中に含まれるビタミン、タンパク質の破壊も最低限度に抑制される。さらに、プレート熱交換器を使った熱処理による除菌の場合と比較して、高度な除菌が得られる。本発明によるプラントの運転中、当該製品は加熱面に決して接触することがなく、熱沈降がきわめて制限される。前記のプラントによれば、保持時間を非常に正確に制御することができる。これは、チャンバ１内で自由落下中の製品の速度プロフィールが、比較的一定であり、チャンバの底部およびポンプに接触すると温度が急激に低下するためである。
製品の味を損なう恐れがある水分、空気、揮発性芳香物質は、後続する真空処理中に除去される。製品から空気が除去されるので、製品の保存性が高くなる。
以上、好ましい実施の形態を参照して、本発明の説明を行った。本発明の範囲を逸脱することなく、多数の変形例を実施することができる。例えば、前記のギアポンプ以外の容積式ポンプを使用することができる。
【図１】
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【図２】
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