JP2008187933A - 液卵の加熱処理装置および加熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液卵を流路内に流しながらジュール熱により所望の殺菌温度に加熱し得るようにする。
【解決手段】送液ポンプ１１から加熱ユニット１６に液卵を搬送し、加熱ユニット１６において電極間に電力を供給することによって液卵をジュール加熱する。加熱ユニット１６においては、電極に供給される電力を制御することによって、加熱ユニット１６の流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて流路内の電力密度Ｐは、Ｐ≦9.4Ｒe−352.4に設定されて殺菌温度に加熱される。加熱ユニット１６により加熱された液卵は殺菌温度に液卵保持ユニット３１により所定時間保持された後に、冷却ユニット１２ｂにより冷却される。
【選択図】図１

Description

本発明はジュール熱を利用して通電加熱により液卵を加熱殺菌するようにした液卵の加熱処理技術に関する。

調理用食品として用いられる液卵には、卵黄のみの液卵黄、卵白のみの液卵白、および卵白と卵黄が混合された液全卵があり、それぞれ加熱殺菌して製品化されている。液全卵は、６０℃で３．５分またはこれと同等以上加熱処理することにより製品化され、液卵白は、５５．５℃で３．５分またはこれと同等以上加熱処理することにより製品化され、液卵黄は、６１℃で３．５分またはこれと同等以上加熱処理することにより製品化される。このような殺菌条件は、食品衛生法に基づく食品、添加物の規格基準によって定められている。

液卵を連続的に加熱殺菌するために、従来では、プレート式の熱交換器が使用されており、容器内に収容された液卵を送液ポンプにより熱交換器に供給することによって温水を加熱媒体として熱交換器により液卵を加熱するようにしている。しかしながら、熱交換器を用いて液卵を加熱殺菌すると、プレートの伝熱面に液卵の熱変性による沈殿物がスケールとなって付着するので、連続的に加熱殺菌処理を行うことができるのは、４時間程度が限度であり、所定の連続運転を行った後には、熱交換器を洗浄させるための洗浄処理に多大な時間を要している。このように熱交換器により液卵を加熱すると伝熱面にスケールが付着する理由は、液卵を加熱媒体からプレートを介しての熱伝達により加熱するために、熱交換器に供給される加熱媒体の温度を液卵の加熱殺菌温度よりも高めに設定する必要があるので、伝熱面に接触した液卵が熱変性を起こす温度まで加熱されてしまうからである。

液卵をこれに通電することによって加熱殺菌するようにした加熱殺菌装置が特許文献１および２に記載されており、ジュースやスープなどの流動性を有する飲食物をこれに通電してジュール熱により加熱するようにした技術が特許文献３に記載されている。
特開平６−３１９４９９号公報 特開２００４−３３７０２０号公報 特開２００６−３２０４０２号公報

特許文献１，２に記載された加熱殺菌装置は、容器内に液卵を収容した状態のもとで液卵を通電するための電極により液卵を攪拌するようにしたり、電極と液卵とに相対的な動きを発生させるようにしており、加熱処理はバッチ式となる。特許文献３は被加熱物である飲食物を連続的に加熱するようにした加熱装置を開示しており、このような連続的なジュール加熱装置によって液卵を加熱することができれば、能率的に液卵を加熱殺菌することが可能となる。

液卵を能率的に加熱殺菌するために、発明者はジュースやスープと同様に液卵を管の流路内に流しながら連続的に加熱装置によって加熱殺菌することを試みたが、熱交換器を用いた場合と同様に、電極が設けられた管内面に液卵の熱変性に起因した沈殿物がスケールとなって付着しまい、管内面を頻繁に洗浄しなければならなかった。流路内に液卵等の流動性の被加熱物を流しながらこれに通電してジュール熱により被加熱物を加熱する場合には、加熱状況は、電力密度、被加熱物の粘度、および流路内の流速等の複数のファクターによって大きく変化することになる。

そこで、これらの複数のファクターを変えながら、液卵を連続的に加熱殺菌するために、種々の実験を行ったところ、流路内を流れる液卵のレイノルズ数と電力密度との関係を一定の範囲に設定して液卵を加熱すると、管内面にスケールが付着することなく、液卵を所望の殺菌温度まで加熱できることが見出された。

本発明の目的は液卵を流路内に流しながらジュール熱により所望の殺菌温度に加熱し得るようにすることにある。

本発明の目的は液卵の流れる流路を形成する管内面にスケールが付着することなく、長時間に渡って連続的に液卵を加熱することができるようにすることにある。

本発明の液卵の加熱処理装置は、液卵を被加熱物として流路内に連続的に搬送しつつジュール熱により液卵を殺菌加熱する液卵の加熱処理装置であって、液卵を供給する送液ポンプと、絶縁性材料からなり前記送液ポンプに連通した前記流路が形成されるとともに電極が対をなして設けられた管状部材を有する加熱ユニットと、前記加熱ユニットにより加熱された液卵を殺菌温度に所定時間保持する液卵保持ユニットと、前記液卵保持ユニットから搬送された液卵を冷却する冷却ユニットと、前記電極に供給される電力を制御し、前記流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて前記流路内の電力密度Ｐを、Ｐ≦9.4Ｒe−352.4に設定する電力制御手段とを有することを特徴とする。本発明の液卵の加熱処理装置は、前記送液ポンプと前記加熱ユニットとの間に予熱ユニットを配置し、当該予熱ユニットにより殺菌加熱温度よりも低い予熱温度まで加熱した後に、前記加熱ユニットにより殺菌温度まで加熱することを特徴とする。本発明の液卵の加熱処理装置において、前記液卵は液全卵、液卵白、または液卵黄であることを特徴とする。

本発明の液卵の加熱処理方法は、液卵を被加熱物として流路内に連続的に搬送しつつジュール熱により液卵を殺菌加熱する液卵の加熱処理方法であって、絶縁性材料からなり前記流路を形成する筒状部材および当該筒状部材に対をなして設けられる電極を備える加熱ユニットに、前記流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて前記流路内の電力密度Ｐを、Ｐ≦9.4Ｒe−352.4の値に設定して液卵を殺菌加熱温度まで加熱する加熱工程と、前記加熱ユニットにより殺菌温度に加熱された液卵を液卵保持ユニットにより保持する保温工程と、前記液卵保持ユニットから搬送された液卵を冷却ユニットにより冷却する冷却工程とを有することを特徴とする。本発明の液卵の加熱処理方法は、前記加熱ユニットに流入する前に液卵を殺菌温度よりも低い予熱温度まで加熱する予熱工程を有することを特徴とする。本発明の液卵の加熱処理方法において、前記液卵は液全卵、液卵白、または液卵黄であることを特徴とする。

本発明によれば、加熱ユニットの流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて流路内の電力密度Ｐを特定の範囲に設定することにより、流路を形成する管内面にスケールが付着することなく、長時間に渡って連続的に液卵を加熱することができ、液卵を流路内に流しながら連続的に液卵を殺菌処理することができる。液卵のジュール加熱により殺菌加熱をバッチ処理ではなく、連続的に加熱殺菌することができるので、能率的に液卵を処理することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である液卵の加熱処理装置を示す概略図であり、図２は図１に示された加熱ユニットを示す断面図である。

加熱殺菌される液卵は容器１０内に収容されるようになっており、容器１０内に収容された液卵は送液ポンプ１１により熱交換器１２に供給される。熱交換器１２は予熱ユニット１２ａと、冷却ユニット１２ｂと、これらの間に配置される節減ユニット１２ｃとを有しており、これらのユニットが組み合わされ熱交換器１２が形成されている。送液ポンプ１１から吐出された液卵は連通配管１３により節減ユニット１２ｃを介して予熱ユニット１２ａに供給されるようになっており、予熱ユニット１２ａは液卵が流れる液卵流路と温水供給ユニット１４からの予熱媒体が流れる媒体流路とを有し、これらの流路はプレートにより仕切られており、媒体流路を循環する予熱媒体により液卵は予熱される。

予熱ユニット１２ａにより予熱温度まで加熱された液卵は、供給配管１５により加熱ユニット１６に供給されるようになっており、図１に示す加熱処理装置は直列に接続される５つの加熱ユニット１６を有している。

図２は加熱ユニット１６を示す拡大断面図であり、加熱ユニット１６は液卵を案内する流路２１が形成された断面円形の加熱パイプつまり管状部材２２を有している。管状部材２２は７つのリング状の電極２３とこれらの間に配置される６つの円筒体２４とにより構成されている。このように、加熱ユニット１６は複数の電極２３と複数の円筒体２４とにより構成される管状部材２２を有し、管状部材２２には隣り合う電極２３が対をなして設けられている。それぞれの電極２３はチタンなどの導体により形成され、それぞれの円筒体２４は樹脂等の絶縁体により形成されている。管状部材２２の両端部には絶縁体からなる流入側と流出側のジョイント部２５，２６が取り付けられている。それぞれの電極２３には電源ユニット２７がケーブルを介して接続されており、液卵の流れる方向に隣り合って対をなす電極２３が相互に逆極性となるように電源ユニット２７から高周波電流が供給される。なお、加熱ユニット１６に設けられる電極２３の数は加熱温度等に応じて任意に設定される。

図１に示すように、全ての加熱ユニット１６を通過して所定の殺菌温度まで加熱された液卵は、連通配管１７により液卵保持ユニット３１に供給される。この液卵保持ユニット３１は、断熱材が被覆されたパイプにより形成されており、殺菌温度に加熱された液卵が殺菌温度の状態で所定の時間、例えば３．５分以上保持するような長さを有している。液卵保持ユニット３１を通過した液卵は連通配管１８により節減ユニット１２ｃに供給される。

節減ユニット１２ｃは連通配管１３により供給された加熱前の液卵が流れる液卵流路と、連通配管１８により液卵保持ユニット３１を通過した加熱後の液卵が流れる液卵流路とを有し、これらの流路はプレートにより仕切られており、節減ユニット１２ｃから予熱ユニット１２ａに供給される加熱前の液卵は液卵保持ユニット３１を通過した加熱後の液卵により加熱される。これにより、加熱後の液卵の熱エネルギーが加熱前の液卵に伝達されて、熱エネルギーの節減が図られている。

冷却ユニット１２ｂは節減ユニット１２ｃを通過した液卵が流れる液卵流路と冷却水供給ユニット３２から供給される冷却液が流れる冷却媒体流路とを有し、これらの流路はプレートにより仕切られており、冷却媒体流路を循環する冷却液により液卵は１０℃以下の温度に冷却される。冷却ユニット１２ｂを通過した液卵は、排出配管１９により回収容器２０に排出される。

図３は図１に示す液卵の加熱処理装置の制御部を示すブロック図であり、送液ポンプ１１を駆動する電動モータ３３と、それぞれの加熱ユニット１６の電源ユニット２７にはコントローラ３４から制御信号が送られるようになっており、さらには温水供給ユニット１４および冷却水供給ユニット３２に設けられたポンプの電動モータ（図示省略）等にも制御信号が送られるようになっている。コントローラ３４には操作パネル３５が接続されており、この操作パネル３５のキー操作によって送液ポンプ１１の回転数等の作動条件を入力することができる。コントローラ３４には、図１に示すように、最上流側の加熱ユニット１６内に入り込む液卵の温度を検出するための温度センサＳ１、液卵保持ユニット３１に流入する液卵の温度を検出するための温度センサＳ２、液卵保持ユニット３１から流出した液卵の温度を検出するための温度センサＳ３、および冷却ユニット１２ｂを通過した液卵の温度を検出するための温度センサＳ４と、送液ポンプ１１からの液卵の吐出流量を検出するための流量センサＦのそれぞれ検出信号が送られるようになっている。

本発明の液卵の加熱処理装置においては送液ポンプ１１により送られた液卵は、節減ユニット１２ｃと予熱ユニット１２ａにより、殺菌温度よりも１０℃程度低い温度にまで加熱される。例えば、液全卵を加熱殺菌する場合には、液全卵をその殺菌温度６０℃よりも１０℃程度低い温度にまで予熱し、液卵白を加熱殺菌する場合には、液卵白をその殺菌温度５５．５℃よりも１０℃程度低い温度にまで予熱する。同様に、液卵黄を加熱殺菌する場合には、液卵黄をその殺菌温度６１℃よりも１０℃程度低い温度にまで予熱する。

図１に示すように、５台の加熱ユニット１６を有する加熱装置においては、各々の加熱ユニット１６により２℃程度ずつ昇温して、全ての加熱ユニット１６を液卵が通過したときに、それぞれの所定の殺菌温度となるようにジュール加熱する。

図４は、流路２１内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeと電力密度Ｐ（KW/m³）とを変化させて液卵としての液全卵をジュール加熱した場合における管状部材２２の内面に対するスケールの付着状況の実験結果を示すグラフである。図４において○印はスケールの発生がない場合を示し、×印はスケールが発生した場合を示す。ここで、レイノルズ数Ｒeは、管部材の内径をＤとし、液卵の平均流速をＵとし、液卵の動粘性係数をνとすると、Ｒe＝ＤＵ／νで示される。

図５は、管状部材２２の内面にスケールが付着しない範囲と付着する範囲の境界を示す特性線図である。図５に示すように、境界特性はＰ＝9.4Ｒe−352.4であり、電力密度ＰがＰ≦9.4Ｒe−352.4の範囲となるようにして電極２３に電力を供給して液卵を殺菌加熱すると、管状部材２２の内面にスケールが付着しないことが判明した。このように、管状部材２２の流路２１内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて流路２１内の液卵を流れる電力密度Ｐを特定の範囲に設定すると、管状部材２２の内面にスケールが付着しないので、連続的に長時間に渡って液卵を加熱することができる。

図６は液全卵の粘度（ｍＰasec）と温度（℃）との関係を示す粘度表であり、全卵液は温度とともに粘度が変化し、液卵白および液卵黄も同様に温度によって粘度が変化する。したがって、図１に示すように、５つの加熱ユニット１６を有する加熱装置においては、各加熱ユニットにおける通電条件を相違させることが好ましい。

図１に示すように、５つの加熱ユニット１６を有する加熱処理装置を使用して液全卵の加熱殺菌処理を行った。それぞれの加熱ユニット１６は図２に示すように６つの通電区間を有しており、管状部材２２は内径Ｄが１７．５ｍｍのものを使用した。容器１０内に収容された５℃の液全卵を送液ポンプ１１により２７７L/hrの流量で供給し、プレート式の熱交換器１２の節減ユニット１２ｃと予熱ユニット１２ａにより、５℃から５４℃まで予熱した。予熱された液全卵を５台の加熱ユニット１６に供給し、最下流の加熱ユニット１６から流出する液全卵が６２．５℃になるまでそれぞれの加熱ユニット１６によりジュール加熱した。この殺菌温度に加熱して液全卵を液卵保持ユニット３１において５分間保持した後に、冷却ユニット１２ｂにより液全卵を５℃にまで冷却した。

それぞれの加熱ユニット１６内を流れる液全卵のレイノルズ数Ｒeは、管状部材２２の内径Ｄ、流速Ｕおよび動粘性係数νから５８０であり、それぞれの加熱ユニット１６における電力密度Ｐを５０５０KW/m³に設定した。この加熱条件によって５時間の連続運転を行った後に、水すすぎを行い、熱交換器１２および加熱ユニット１６の分解点検を行ったところ、熱交換器１２およびそれぞれの加熱ユニット１６の接液部にはスケールの付着が認められなかった。しかも、このようにした加熱処理された液全卵を５℃で７２時間保存した後に、目視確認したところ、卵白の熱変性による沈殿物は認められなかった。

本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、予熱ユニット１２ａと冷却ユニット１２ｂと節減ユニット１２ｃとが組み合わされたプレート式熱交換器１２が用いられているが、節減ユニット１２ｃを用いないようにしても良く、予熱ユニット１２ａを加熱ユニット１６と同様にジュール加熱式としても良い。また、加熱ユニット１６としては、特許文献３の図５〜図７に記載されるように、断面四角形の管状部材の内部にプレート状の電極を対向配置するようにした加熱ユニット、管状部材の両端部に相互に対向してプレート状の電極を対向配置するようにした加熱ユニット、および管状部材の中心部に棒状電極を配置し、管状部材の内面に筒形状の電極を配置するようにした加熱ユニットを用いるようにしても良い。

本発明の一実施の形態である液卵の加熱処理装置を示す概略図である。 図１に示された加熱ユニットを示す断面図である。 図１に示す液卵の加熱処理装置の制御部を示すブロック図である。 液卵のレイノルズ数と電力密度とを変化させた場合における加熱ユニットの流路内面に対するスケールの付着状況の実験結果を示すグラフである。 加熱ユニットの流路内面にスケールが付着しない範囲と付着する範囲の境界を示す特性線図である。 液全卵の粘度（ｍＰasec）と温度（℃）との関係を示す粘度表である。

符号の説明

１１ 送液ポンプ
１２ａ 予熱ユニット
１２ｂ 冷却ユニット
１６ 加熱ユニット
２１ 流路
２２ 管状部材
２３ 電極
２４ 円筒体
２７ 電源ユニット
３１ 液卵保持ユニット
３４ コントローラ（電力制御手段）

Claims (6)

1. 液卵を被加熱物として流路内に連続的に搬送しつつジュール熱により液卵を殺菌加熱する液卵の加熱処理装置であって、
   液卵を供給する送液ポンプと、
   絶縁性材料からなり前記送液ポンプに連通した前記流路が形成されるとともに電極が対をなして設けられた管状部材を有する加熱ユニットと、
   前記加熱ユニットにより加熱された液卵を殺菌温度に所定時間保持する液卵保持ユニットと、
   前記液卵保持ユニットから搬送された液卵を冷却する冷却ユニットと、
   前記電極に供給される電力を制御し、前記流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて前記流路内の電力密度Ｐを、Ｐ≦9.4Ｒe−352.4に設定する電力制御手段とを有することを特徴とする液卵の加熱処理装置。
2. 請求項１記載の液卵の加熱処理装置において、前記送液ポンプと前記加熱ユニットとの間に予熱ユニットを配置し、当該予熱ユニットにより殺菌加熱温度よりも低い予熱温度まで加熱した後に、前記加熱ユニットにより殺菌温度まで加熱することを特徴とする液卵の加熱処理装置。
3. 請求項１または２記載の液卵の加熱処理装置において、前記液卵は液全卵、液卵白、または液卵黄であることを特徴とする液卵の加熱処理装置。
4. 液卵を被加熱物として流路内に連続的に搬送しつつジュール熱により液卵を殺菌加熱する液卵の加熱処理方法であって、
   絶縁性材料からなり前記流路が形成されるとともに電極が対をなして設けられた管状部材を有する加熱ユニットに、前記流路内を流れる液卵のレイノルズ数Ｒeに応じて前記流路内の電力密度Ｐを、Ｐ≦9.4Ｒe−352.4の値に設定して液卵を殺菌加熱温度まで加熱する加熱工程と、
   前記加熱ユニットにより殺菌温度に加熱された液卵を液卵保持ユニットにより保持する保温工程と、
   前記液卵保持ユニットから搬送された液卵を冷却ユニットにより冷却する冷却工程とを有することを特徴とする液卵の加熱処理方法。
5. 請求項４記載の液卵の加熱処理方法において、前記加熱ユニットに流入する前に液卵を殺菌温度よりも低い予熱温度まで加熱する予熱工程を有することを特徴とする液卵の加熱処理方法。
6. 請求項４または５記載の液卵の加熱処理方法において、前記液卵は液全卵、液卵白、または液卵黄であることを特徴とする液卵の加熱処理方法。
   

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