JP2010000176A - 熱処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気加熱による熱処理装置において、蒸気の使用量を削減すること。
【解決手段】被処理物を収容自在な耐圧容器２、耐圧容器２内に蒸気を供給するための供給路１０Ａ、耐圧容器２内の流体を外に排出するための排出路１０Ｂ、及び排出路１０Ｂに開閉弁１１Ａを備える熱処理装置１において、被処理物を耐圧容器２内に配置し、耐圧容器２内に蒸気を供給して被処理物の温度と、耐圧容器２内の圧力とを上昇させて被処理物を熱処理する熱処理装置１の運転方法であって、被処理物の温度を上昇させる過程で、排出路１０Ｋの開閉弁１１Ａを閉じて供給路１０Ａから蒸気を供給して耐圧容器２内の圧力を上昇させる加圧工程と、排出路１０Ｋの開閉弁１１Ａを開けて耐圧容器２内の流体の一部を排出する排出工程とを交互に実施する熱処理装置１の運転方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理物を収容自在な耐圧容器、前記耐圧容器内に蒸気を供給するための供給路、前記耐圧容器内の流体を外に排出するための排出路、及び前記排出路に開閉弁を備える熱処理装置において、
前記被処理物を前記耐圧容器内に配置し、前記耐圧容器内に蒸気を供給して前記被処理物の温度と、前記耐圧容器内の圧力とを上昇させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置の運転方法に関する。

従来の熱処理装置の運転方法としては、被処理物として、飲料等を密封した密封容器（例えば、缶コーヒー等）をレトルト釜（耐圧容器の一例）内に複数配置し、レトルト釜内に蒸気を供給してこれらの密封容器を所定の温度まで加熱することによって（当該加熱処理を予備加熱と称する）、密封容器内の圧力をある程度まで上昇させた状態とする。そして、レトルト釜内の圧力を所定の圧力まで上昇させて、密封容器内の圧力とレトルト釜内の圧力との間に大きな圧力差が生じないように制御することによって、密封容器を変形又は破損させることなしに、密封容器と密封容器内の飲料を殺菌処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０９７５２号公報

しかしながら、上記従来の運転方法においては、被処理物を予備加熱する際、レトルト釜内の残存空気を追い出すために、排出路の開閉弁を開けて蒸気を排出し続けていた（レトルト釜内に空気が残存した状態では、その断熱効果によって蒸気の熱が被処理物に均等に伝わり難く、被処理物間に温度むらが生じ易い）。
そのため、従来の運転方法においては、絶えずレトルト釜に蒸気を供給し続ける必要があり、大量の蒸気を必要とするため省エネルギー化を図ってランニングコストを削減するという点で改善の余地があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、蒸気加熱による熱処理装置において、蒸気の使用量を削減することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のうちの請求項１に記載の発明では、
被処理物を収容自在な耐圧容器、前記耐圧容器内に蒸気を供給するための供給路、前記耐圧容器内の流体を外に排出するための排出路、及び前記排出路に開閉弁を備える熱処理装置において、
前記被処理物を前記耐圧容器内に配置し、前記耐圧容器内に蒸気を供給して前記被処理物の温度を上昇させた後、前記耐圧容器内の圧力を上昇させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置の運転方法であって、
前記被処理物の温度を上昇させる過程で、前記排出路の開閉弁を閉じて前記供給路から蒸気を供給して前記耐圧容器内の圧力を上昇させる加圧工程と、前記排出路の開閉弁を開けて前記耐圧容器内の流体の一部を排出する排出工程とを交互に実施することを特徴とする。

〔作用及び効果〕
本発明においては、被処理物を予備加熱する際に蒸気を排出し続けていた従来の運転方法とは異なり、予備加熱する際に排出路の開閉弁を閉じて供給路から蒸気を供給して耐圧容器内の圧力を上昇させる加圧工程と、排出路の開閉弁を開けて耐圧容器内の流体の一部を排出する排出工程とを交互に実施している。
本発明によれば、後述する実施例に示されるように、被処理物を予備加熱するに当たり、従来の運転方法と同様に、被処理物間において温度むらを生じさせることなく、被処理物を所定の温度まで確実に加熱することが可能であると共に、従来の運転方法と比べて蒸気の使用量が少なくて済み、結果、熱処理装置のランニングコストを削減することができる。

本発明のうちの請求項２に記載の発明では、
前記被処理物が、飲食品を充填して密封した密封容器であることを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明によれば、飲食品を充填して密封した密封容器を、従来の運転方法よりもより少ないランニングコストで殺菌処理することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態〕
（熱処理装置１の構成）
本発明の熱処理装置の運転方法に係る熱処理装置１の構成について、図１に基づいて説明する。
図１には、熱処理装置１の構成が概略的に示されている。
図１に示されるように、熱処理装置１は、被処理物を収容自在な耐圧容器２、蒸気発生装置６、エアタンク７、コンプレッサ８、及び給水槽９Ａ，９Ｂを備えて構成されている。
耐圧容器２は、収容された被処理物を蒸気で加熱加圧することができる。耐圧容器２としては、既存の耐圧容器のうち任意のものを用いることが可能であり、例えば、（１）特開平１１−３４７１０５号公報に開示されたレトルト殺菌用の処理槽、又は（２）特開平９−１９２０１６号公報に開示された蒸煮槽等が挙げられる。

耐圧容器２内には、支持ベース３が設けられており、被処理物を収容し得るコンテナ４を支持ベース３上に配置することができる。

耐圧容器２の下部には、耐圧容器２内に蒸気を供給するための配管１０Ａ（供給路）、及び耐圧容器２内の流体（耐圧容器内の残存空気、蒸気、熱水、圧縮空気等）を外に排出するための配管１０Ｂ（排出路）が接続されている。

配管１０Ａ（供給路）の上流には、蒸気発生装置６が設けられており、蒸気発生装置６によって生成された蒸気が、耐圧容器２に供給されるように構成されている。

配管１０Ｂ（排出路）は、２つの配管１０Ｋ（排出路）及び配管１０Ｌ（排出路）に分岐している。配管１０Ｋには開閉弁１１Ａが設けられており、その下流に、耐圧容器２内の流体（特に残存空気、蒸気、圧縮空気等）を排出するための排出室１３が設けられている。排出室１３に排出された流体は、排出室１３に設けられた図示されない煙突を通じて装置外に排出されるように構成されている。
配管１０Ｌには、開閉弁１１Ｅが設けられており、その下流に、耐圧容器２内の流体（特に水等）を排出するための排水タンク１４が設けられている。排水タンク１４に排出された流体は、配管１０Ｊから装置外に排出されるように構成されている。
尚、排水タンク１４に排出された水は、熱処理装置１外での別の設備の加熱源としても利用することができる。

エアタンク７から延びる配管１０Ｄは、二つの配管１０Ｅ、及び配管１０Ｉに分岐しており、一方の配管１０Ｅが耐圧容器２内部に通じている。配管１０Ｉに設けられている開閉弁１１Ｂは通常は閉鎖されているので、エアタンク７内の空気はコンプレッサ８によって圧縮された状態で配管１０Ｄおよび配管１０Ｅを通って耐圧容器２内に供給される。尚、エアタンク７内の空気は、配管１０Ｉから装置外に排出されるように構成されている。

給水槽９Ａから延びる配管１０Ｆは、ポンプ１２Ａおよび弁１１Ｃの下流において二つに分岐しており、それぞれが耐圧容器２内においてシャワーノズル１５Ａ、１５Ｂに接続されている。
給水槽９Ａ内に貯蔵される液体（例えば、水）は、ポンプ１２Ａを駆動することによってシャワーノズル１５Ａ、１５Ｂから耐圧容器２内に供給されるように構成されている。
また、給水槽９Ａから延びる配管１０Ｈは、減圧弁１１Ｆを介して耐圧容器２に接続されている。

一方、給水槽９Ｂから延びる配管１０Ｇは、ポンプ１２Ｂおよび弁１１Ｄの下流において、配管１０Ｆの弁１１Ｃの下流に連結されている。
給水槽９Ｂ内に貯蔵される液体（例えば、給水槽９Ａ内の水よりも低温の水）は、ポンプ１２Ｂを駆動することによってシャワーノズル１５Ａ、１５Ｂから耐圧容器２内に供給されるように構成されている。

耐圧容器２の下部から延びる配管１０Ｃは、ポンプ１２Ｃを介して耐圧容器２の上部に接続されており、ポンプ１２Ｃを駆動させることによって耐圧容器２に貯まった水が配管１０Ｃを循環して耐圧容器２の上部に供給されるように構成されている。また、配管１０Ｃの先端は、多孔板５の上方に設置されており、水を多孔板５全体からコンテナ４に向かって散布することができるように構成されている。

（熱処理装置１の運転方法）
次に、上記構成を有する熱処理装置１の運転方法について、被処理物として、飲料を密封した密封容器（缶コーヒー等）を殺菌する場合を例示して説明する。
飲料を密封した複数の密封容器（図示せず）をコンテナ４内に投入し、このコンテナ４を支持ベース３上に配置して、耐圧容器２を密封閉鎖し、以下に記載する（１）１次加熱、（２）予熱保持、（３）２次加熱、（４）殺菌処理、（５）冷却処理を順に実施する。

（１）１次加熱
開閉弁１１Ａ及び開閉弁１１Ｅを閉じた状態とし、蒸気発生装置６を駆動させて蒸気を発生させる。
発生した蒸気を、配管１０Ａ（供給路）を通じて耐圧容器２内に供給して、耐圧容器２内の温度を所定の温度（当該温度を１次加熱温度と称し、１次加熱温度は、例えば９０℃〜１１０℃である）まで上昇させる。

（２）予熱保持
次いで、１次加熱温度を所定時間（例えば、５分間）維持して予熱保持を行う。この予熱保持において、配管１０Ｋの開閉弁１１Ａを閉じて配管１０Ａ（供給路）から蒸気を供給して耐圧容器２内の圧力を上昇させる加圧工程と、配管１０Ｋの開閉弁１１Ａを開けて耐圧容器２内の流体（残存空気、及び水蒸気等）の一部を排出室１３に排出する排出工程とを、所定の時間（例えば、１分間）で交互に繰り返して行い、耐圧容器２内の残存空気を効率良く追い出すと共に、収容した密封容器を１次加熱温度まで加熱する。

上記（１）１次加熱及び（２）予熱保持をまとめて予備加熱と称する。
予備加熱においては、先ず耐圧容器２内の温度が上昇し、次いで、コンテナ４内の密封容器の温度が、耐圧容器２内の温度に追従して上昇するようになる。

尚、本実施形態における予備加熱によれば、上記（２）予熱保持において加圧工程と排出工程とを交互に繰り返すことによって、後述する実施例に示されるように、従来の運転方法と同様に被処理物間において温度むらを生じさせることなく、被処理物を所定の温度（１次加熱温度）まで確実に加熱することが可能であると共に、従来の運転方法と比べて蒸気の使用量が少なくて済み、結果、熱処理装置のランニングコストを削減することができる。

（３）２次加熱
次いで、開閉弁１１Ａを閉じて配管１０Ａ（供給路）から蒸気を耐圧容器２内に供給し、耐圧容器２内の圧力を上昇させることによって、耐圧容器２内の温度を、密封容器と密封容器内の飲料を殺菌し得る所定の温度（当該温度を２次加熱温度と称し、２次加熱温度は、例えば１２０℃〜１３０℃である）までさらに上昇させる。

（４）殺菌処理
次いで、２次加熱温度を所定時間（例えば、およそ２０分間）維持して殺菌処理を行う。
尚、当該殺菌処理においては、耐圧容器２内の温度（２次加熱温度）が一定に維持されるため、密封容器の温度も耐圧容器２内の温度に追従するようにして一定となり、密封容器の温度が一定であるため、密封容器内の圧力も一定の値に漸近するようになる。その結果、耐圧容器２の圧力は、所定の圧力に維持されると共に、密封容器内の圧力も所定の圧力に維持される。

（５）冷却処理
次いで、殺菌処理後の密封容器について冷却処理を行う。
蒸気発生装置６を停止させた後、給水槽９Ａ内の液体（例えば水）をシャワーノズル１５Ａ、１５Ｂから耐圧容器２内に供給する。この水はポンプ１２Ｃを駆動させることにより耐圧容器２内を循環し、耐圧容器２の上部から供給され、多孔板５を通過することによりコンテナ４全体に散布され、耐圧容器２の温度を低下させる。

尚、冷却処理の際、コンプレッサ８を駆動させて、エアタンク７内の空気を圧縮した状態で配管１０Ｅに通して耐圧容器２内に供給し、耐圧容器２内の圧力を上昇させる。これにより、本実施形態においては、密封容器内の圧力と耐圧容器２内の圧力とを、それぞれ所定の圧力に維持し、密封容器内の圧力と耐圧容器２内の圧力との間に大きな圧力差が生じないように構成されているので、密封容器を変形又は破損させることなしに、密封容器内の飲料を殺菌処理することができる。

そして、所定の時間が経過した後に、配管１０Ｌに設けられている開閉弁１１Ｅを開放して、耐圧容器２内の水を排水タンク１４まで排水する。このときには、耐圧容器２内の圧縮空気が水を配管１０Ｂ及び配管１０Ｌに通して排水タンク１４まで押し出す役目を果たし得るので、排水用のポンプを設ける必要はない。

また、排水とほぼ同時に、給水槽９Ｂ内の液体、例えば給水槽９Ａ内の水よりも低温の水をシャワーノズル１５Ａ、１５Ｂから耐圧容器２内に供給する。この水は、ポンプ１２Ｃを駆動させることにより耐圧容器２内を循環し、耐圧容器２の上部から供給され、多孔板５を通過することによりコンテナ４全体に散布され、耐圧容器２の温度を更に低下させる。
本実施形態においては、複数の給水槽内の水を用いることによって、耐圧容器２の温度を急激な温度変化を避けつつ低下させている。このため、密封容器の温度も耐圧容器２の温度に追従するように低下する。

そして、更に所定の時間が経過した後に、配管１０Ｈに設けられている減圧弁１１Ｆを開放して、耐圧容器２内の水を給水槽９Ａまで排水する。この時にも、耐圧容器２内の圧縮空気が水を配管１０Ｈに通して給水槽９Ａまで押し出す役目を果たしうるので、排水用のポンプを設ける必要はない。尚、配管１０Ｈを通じて排水された水も、給水槽９Ａに回収されて再利用される。

そして、開閉弁１１Ａを開放して耐圧容器２内の圧縮空気を排出室１３まで排気することにより、耐圧容器２の圧力を低下させる。最終的に耐圧容器２の温度が概ね常温となった後に、耐圧容器２を開放してコンテナ４を取り出す。圧縮空気は排出室１３において或る程度まで減圧された後に、配管１０Ｋを通じて排水タンク１４に排出され、配管１０Ｊを通じて装置外に排出される。

〔別実施形態〕
〔１〕前述の実施形態における加圧工程と排出工程とを交互に実施する工程については、予熱保持だけで実施する形態に限定されるものではなく、１次加熱の際、あるいは１次加熱及び予熱保持において実施するようにしても良い。
〔２〕前述の実施形態における被処理物は、飲料に限らずその他の食料品（パン等の固形物、若しくはジャム等の半固形物）、あるいは、食器類等であっても良い。また、食料品を密封する容器については、アルミ缶、スチール缶、ペットボトル、ガラス瓶、紙缶、パウチ等が挙げられる。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明するが、本発明は以下に記載される条件に限定されるものではなく、例えば、密封缶（被処理物）の処理本数等については、必要に応じて適宜変更することが可能である。
（実施例）
飲料（１９０ｍＬ）を密封した密封缶（被処理物）２２４０缶を、レトルト釜（耐圧容器）内に収容し、上記実施形態の熱処理装置の運転方法（実施例１〜２）、及び対照として従来の運転方法（対照１〜３）を、以下の表１に示される条件にて実施した。
尚、実施例１〜２は、予熱保持において、配管１０Ｋの開閉弁１１Ａを閉じて配管１０Ａ（供給路）から蒸気を供給して耐圧容器２内の圧力を上昇させる加圧工程と、配管１０Ｋの開閉弁１１Ａを開けて耐圧容器２内の流体（残存空気、及び水蒸気等）の一部を排出する排出工程とを、１分間で交互に繰り返して行った。
対照１〜３は、予熱保持において、配管１０Ｋの開閉弁１１Ａを開けて蒸気を排出室１３に排出し続けた。

実施例１〜２、及び対照１〜３において、予備加熱（１次加熱及び予熱保持）にて使用した蒸気量を比較した。結果を以下の表２に示す。

表２に示されるように、本発明（実施例）における使用蒸気量は、従来の運転方法（対照）と比較して、およそ２０％程度削減されていた。また、本発明を適用した密封缶については、従来の運転方法を適用した密封缶と同様に、密封缶間における殺菌むらは生じていなかった。

本発明の熱処理装置の運転方法に係る熱処理装置の概略構成図

符号の説明

１ 熱処理装置
２ 耐圧容器
３ 支持ベース
４ コンテナ
５ 多孔板
６ 蒸気発生装置
７ エアタンク
８ コンプレッサ
９Ａ，９Ｂ 給水槽
１０Ａ〜Ｌ 配管
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ 開閉弁
１１Ｃ，１１Ｄ 弁
１１Ｆ 減圧弁
１２Ａ〜Ｃ ポンプ
１３ 排出室
１４ 排水タンク
１５Ａ，１５Ｂ シャワーノズル

Claims (2)

1. 被処理物を収容自在な耐圧容器、前記耐圧容器内に蒸気を供給するための供給路、前記耐圧容器内の流体を外に排出するための排出路、及び前記排出路に開閉弁を備える熱処理装置において、
   前記被処理物を前記耐圧容器内に配置し、前記耐圧容器内に蒸気を供給して前記被処理物の温度と、前記耐圧容器内の圧力とを上昇させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置の運転方法であって、
   前記被処理物の温度を上昇させる過程で、前記排出路の開閉弁を閉じて前記供給路から蒸気を供給して前記耐圧容器内の圧力を上昇させる加圧工程と、前記排出路の開閉弁を開けて前記耐圧容器内の流体の一部を排出する排出工程とを交互に実施する熱処理装置の運転方法。
2. 前記被処理物が、飲食品を充填して密封した密封容器である請求項１に記載の熱処理装置の運転方法。

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