JP2011024492A - 加熱装置および加熱方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置を小型化できるとともに効率よく被加熱物を加熱する加熱装置を提供する。
【解決手段】被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置1において、被加熱物が供給される供給部2と、高圧過熱水蒸気が供給されるとともに被加熱物の攪拌を行う攪拌手段3を有する攪拌槽4と、供給部2と攪拌槽4とに接続され、供給部2と連通状態の際には攪拌槽4とは閉塞状態となり、攪拌槽4と連通状態の際には供給部2とは閉塞状態となる移動手段5とを備え、被加熱物は移動手段5を介して供給部2から攪拌槽4に移動される。
【選択図】図1

Description

この発明は、装置を小型化できるとともに効率よく被加熱物を加熱することができる加熱装置および加熱方法に関するものである。
従来の加熱装置は、圧力下における容器内に被加熱物を2重のバタフライ弁をもちいて送入して高圧蒸気に接触させた被加熱物の殺菌を行うものである(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−265108号公報
従来の加熱装置は、被加熱物を高圧下に投入するために、2重のバタフライ弁を用いているため装置が大きくなり小型化することが困難であるという問題点があった。また、2重のバタフライ弁を用いるため、弁間において、被加熱物が残存したりして、被加熱物を効率よく加熱することが困難であるという問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、装置を小型化できるとともに効率よく被加熱物を加熱することができる加熱装置および加熱方法を提供することを目的とする。
この発明は、被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置において、
被加熱物が供給される供給部と、
高圧過熱水蒸気が供給されるとともに被加熱物の攪拌を行う攪拌手段を有する攪拌槽と、供給部と攪拌槽とに接続され、供給部と連通状態の際には攪拌槽とは閉塞状態となり、攪拌槽と連通状態の際には供給部とは閉塞状態となる移動手段とを備え、
被加熱物は移動手段を介して供給部から攪拌槽に移動されるものである。
また、この発明は、被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置の加熱方法において、
攪拌槽に高圧過熱水蒸気を供給し、
被加熱物を供給部に供給し、
移動手段を供給部とは連通状態にするとともに攪拌槽とは閉塞状態として、被加熱物を供給部から移動手段に送出し、
移動手段を攪拌槽とは連通状態にするとともに供給部とは閉塞状態として、被加熱物を移動手段から攪拌槽に送出し、
攪拌槽の攪拌手段にて被加熱物の攪拌を行い高圧過熱水蒸気に接触させ被加熱物を加熱するものである。
この発明の加熱装置は、被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置において、
被加熱物が供給される供給部と、
高圧過熱水蒸気が供給されるとともに被加熱物の攪拌を行う攪拌手段を有する攪拌槽と、供給部と攪拌槽とに接続され、供給部と連通状態の際には攪拌槽とは閉塞状態となり、攪拌槽と連通状態の際には供給部とは閉塞状態となる移動手段とを備え、
被加熱物は移動手段を介して供給部から攪拌槽に移動されるので、装置を小型化できるとともに効率よく被加熱物を加熱することができる。
また、この発明の加熱方法は、被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置の加熱方法において、
攪拌槽に高圧過熱水蒸気を供給し、
被加熱物を供給部に供給し、
移動手段を供給部とは連通状態にするとともに攪拌槽とは閉塞状態として、被加熱物を供給部から移動手段に送出し、
移動手段を攪拌槽とは連通状態にするとともに供給部とは閉塞状態として、被加熱物を移動手段から攪拌槽に送出し、
攪拌槽の攪拌手段にて被加熱物の攪拌を行い高圧過熱水蒸気に接触させ被加熱物を加熱するので、効率よく被加熱物を加熱することができる。
この発明の実施の形態1の加熱装置の構成を示す図である。 図1に示した加熱装置の攪拌槽の構成の詳細を示す図である。 図1に示した加熱装置の移動手段の一部を分解して示した分解斜視図である。 図1に示した加熱装置の移動手段の一部を分解して示した分解斜視図である。 図1に示した加熱装置の動作を説明するための断面図である。 図1に示した加熱装置の動作を説明するための断面図である。 図1に示した加熱装置の動作を説明するための断面図である。 この発明の実施の形態1の他の加熱装置の構成を示す図である。
実施の形態1.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の実施の形態1の加熱装置の構成を示す図、図2は図1に示した加熱装置の攪拌槽の詳細を示す図、図3および図4は図1に示した加熱装置の移動手段の一部を分解して示した分解斜視図、図5ないし図7は図1に示した加熱装置の動作を説明するための断面図である。
図において、加熱装置1は、被加熱物100に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行うものである。そして加熱装置1は、被加熱物100が供給される筒状部材が地表と水平に配設された供給部2と、外部に形成された高圧過熱水蒸気発生装置101から例えば0.02Mpa〜0.26Mpaにて高圧過熱水蒸気が供給されるとともに被加熱物100の攪拌を行う攪拌手段3を有する円盤状にて成る攪拌槽4と、供給部2と攪拌槽4とに接続され、供給部2と連通状態の際には攪拌槽4とは閉塞状態となり、攪拌槽4と連通状態の際には供給部2とは閉塞状態となる移動手段5とを備えている。
攪拌槽4および移動手段5の外壁には例えばオイルにより160℃ないし200℃の加温を行う加温手段19が形成され、攪拌槽4および移動手段5の温度が低下しないように加温されている。そして、加熱装置1の外部にはこの加温手段19に加温されたオイルを循環するためのオイルヒータ103を備える。尚、ここではオイルにより加温する例を示したがこれに限られることはなく、高圧過熱水蒸気発生装置101にて発生させる高圧過熱水蒸気を循環させることにより加温するようにしても良い。
攪拌手段3は、特に図2に示すように、例えば中心軸30に等間隔にて形成された4枚のハネ31、32、33、34にて形成され、中心軸30がモータ36により回転駆動されることによりハネ31、32、33、34が攪拌槽4内を回転する。よって、攪拌槽4内に送入された被加熱物100は攪拌槽4内のハネ31、32、33、34により攪拌されることとなる。そして、その中心軸30には高圧過熱水蒸気発生装置101の供給路が接続されており、中心軸30に形成された複数の開口部35から攪拌槽4内に高圧過熱水蒸気が供給されている。
このように中心軸30から高圧過熱水蒸気が導入されるため、攪拌槽4内に均一に高圧過熱水蒸気が導入されることとなる。そして、高圧過熱水蒸気発生装置101の排出路は、攪拌槽4の所定の連通部41にて接続されている。よって、高圧過熱水蒸気発生装置101は、中心軸30の開口部35から攪拌槽4内に供給された高圧過熱水蒸気を連通部41から回収し、再生して再び攪拌槽4内に送出している。このことにより、攪拌槽4内は常に、0.02Mpa〜0.26Mpaに高圧過熱水蒸気が充填されている状態で、攪拌槽4内は0.02Mpa〜0.26Mpaの雰囲気を確保することができる。
攪拌槽4の下端には排出口16が形成されている。そして、この排出口16には被加熱物100を外部に排出する排出部15が接続されている。さらに、排出口16には、排出口16の開閉を行う例えばシリンダにて成る開閉手段17が形成されている。そして、開閉手段17のヘッド部分に付着した被加熱物100を除去するためにエアを吹き付けるエア手段18を備えている。そして、供給部2に接続され、被加熱物100を貯留するとともに所定の時間間隔にて被加熱物100を供給部2に供給する供給手段14を備える。
移動手段5は、特に図3および図4に示すように、枠体6と、枠体6内に回転可能に収納された例えば円盤状部材にて成る回転本体7と、枠体6と回転本体7との間のシールを行うため、枠体6と回転本体7との間に介在するように例えばフッ素樹脂にて形成され、回転本体7の側壁を覆うように筒状にて形成されたシール体20と、枠体6内に回転本体7およびシール体20を保持するための保持蓋27とを備えている。さらに、枠体6は、供給手段2と連通する第1の連通孔8と、攪拌槽4と連通する第2の連通孔9とを有している。回転本体7は、円盤状部材の直径上を貫通して形成され、供給部2の内径と径が略同一に形成された貫通孔10と、円盤状部材の中心上に形成された回転軸21と、回転軸21に軸受け22を介して接続され回転軸21を回動するレバー部23と、レバー部23を上下に移動させるように駆動するシリンダにて成る駆動手段24とにて構成されている。
シール体20には回転本体7の貫通孔10と連通するための第1の開口部25および第2の開口部26がそれぞれ形成されている。移動手段5は供給部2と連通状態の際に移動手段5内の圧力を常圧に調整する調整手段13を備えている。そして、回転本体7は枠体6内をシール体20を介して回転することにより、貫通孔10が地表と水平状態の時には、第1の連通孔8と連通状態となり第2の連通孔9とは閉塞状態となり、貫通孔10が地表と垂直状態の時には、第2の連通孔9と連通状態となり第1の連通孔8とは閉塞状態となる。
また、加熱装置1は、筒状の供給部2から移動手段5の貫通孔10内に被加熱物100を送出するため供給部2の内径と略同一の大きさを有する例えばシリンダが左右に移動して成る第1の送出手段11と、移動手段5の貫通孔10内の被加熱物100を攪拌槽4に送出するため貫通孔10と略同一の径の大きさを有する例えばシリンダが上下に移動して成る第2の送出手段12とを備えている。これら第1及び第2の送出手段11、12により、被加熱物100は移動手段5を介して供給部2から攪拌槽4に移動される。
そして、第1及び第2の送出手段11、12、駆動手段24、開閉手段17のシリンダの動作に必要となるエアおよびエア手段18のエアをそれぞれ供給するためのエアーユニット102が形成されている。尚、上記に示した各部分のそれぞれの動作の制御は、図示しない制御手段により制御されているものである。そして、加熱装置1の各部分の内容量としては、具体的には、例えば、供給手段14は100cc〜660cc程度の被加熱物100を定量的に供給部2に供給する。また、移動手段5の貫通孔10の容量は、660cc程度である。また、攪拌槽4の容量は、1150cc程度が考えられる。
次に上記のように構成された実施の形態1の加熱装置の加熱方法について図5、6、7に基づいて説明する。まず、移動手段5の回転本体7は、貫通孔10が地表と垂直となる位置に配置されている。そして、供給手段14から所定量の被加熱物100の供給を供給部2に対して開始する(図5(a))。尚、攪拌手段3は加熱処理が開始された当初から処理が終了するまで常時回転している。次に、開閉手段17のシリンダを上昇させ攪拌槽4の排出口16を閉状態とする。それとともに、第2の送出手段12のシリンダを上昇させ、かつ、高圧過熱水蒸気発生装置101にて高圧過熱水蒸気を発生させ、攪拌槽4内に高圧過熱水蒸気を供給する。そして、移動手段5と攪拌槽4とは、貫通孔10と第2の連通孔9とが連通した連通状態となり、移動手段5と供給部2とは、貫通孔10と第1の連通孔8とが閉塞した閉塞状態となる(図5(b))。この際、攪拌槽4と移動手段5とは連通状態となるため、移動手段5の貫通孔10内にも高圧過熱水蒸気が充填されることとなる。よって、貫通孔10内も高圧過熱水蒸気にて加温させることとなる。これら全ての工程は、約1.5秒にて行われる。
次に、移動手段5の回転本体7を枠体6内にて回転させる(図5(c))。さらに、移動手段5の回転本体7を枠体6内にて回転させ、貫通孔10が地表と水平となる位置まで回転させる。そして、移動手段5と供給部2とは、貫通孔10と第1の連通孔8とが連通した連通状態となり、移動手段5と攪拌槽4とは、貫通孔10と第2の連通孔9とが閉塞した閉塞状態となる。この際、貫通孔10内には高圧過熱水蒸気が充填されているため、調整手段13により内圧を調整して内部の高圧過熱水蒸気を外部に排出する。この時点においては、供給手段14の供給操作は停止する。よって、これ以前に供給手段14から所定量の被加熱物100が供給部2に供給されるように設定されている(図5(d))。この図5(b)から図5(d)までの工程は、約1.5秒にて行われる。
次に、第1の送出手段11のシリンダを図面上左水平方向に供給部2内を移動させ、これにより供給部2内の被加熱物100を移動手段5の貫通孔10内に送出する(図6(a))。この工程は、約2秒にて行われる。次に、移動手段5の回転本体7を枠体6内にて回転させ、貫通孔10が地表と垂直となる位置まで回転させる。そして、移動手段5と攪拌槽4とは、貫通孔10と第2の連通孔9とが連通した連通状態となり、移動手段5と供給部2とは、貫通孔10と第1の連通孔8とが閉塞した閉塞状態となる(図6(b))。この工程は、約1.5秒にて行われる。
次に、第2の送出手段13のシリンダを下方に移動させることにより移動手段5の貫通孔10内を移動させ、貫通孔10内の被加熱物100を攪拌槽4内に送出する。これとともに、第1の送出手段11を図面上右水平方向のもとの位置に戻し、供給部2を被加熱物100が供給可能な状態とする。そして、供給手段14から所定量の被加熱物100の供給を供給部2に対して開始する(図6(c))。この工程は、約1.5秒にて行われる。次に、攪拌槽4内にて被加熱物100は攪拌手段3により攪拌され、高圧過熱水蒸気発生と接触され、被加熱物100は加熱される。この際、第2の送出手段13のシリンダは下降された状態であるため、攪拌槽4と貫通孔10とは閉塞状態にある(図7(a))。この工程は、約10秒行われる。この工程にて、被加熱物100の加熱が行われることとなる。よって、この工程の時間は所望の加熱時間が設定されることとなる。
次に、開閉手段17のシリンダを下方に移動させることにより、攪拌槽4の排出口16を開口し、被加熱物100は自重により攪拌槽4内から排出部15に排出される。そして、開閉手段7のシリンダのヘッドに付着している可能性のある被加熱物100を取り除くために、エア手段18から開閉手段7のシリンダのヘッドにエアが吹き付けられ、被加熱物100が取り除かれる(図7(b))。この際、排出口16から排出された被加熱物100は容量が少ないため排出と同時に80℃程度まで低下し、すぐに室温程度にまで冷却される。
そして、再び図5(b)の状態から上記示した場合と同様に加熱方法が繰り返され、処理が行われる。またこのように加熱処理が繰り返し行われる場合は、加熱処理が開始され終了するまでは、高圧過熱水蒸気発生装置101にて高圧過熱水蒸気を常に発生させ、攪拌槽4内に高圧過熱水蒸気を常時供給されている。この際、高圧過熱水蒸気発生装置101により攪拌槽4内は常に、0.02Mpa〜0.26Mpaに高圧過熱水蒸気が充填されている状態とされ、攪拌槽4内は0.02Mpa〜0.26Mpaの雰囲気が確保されている。また、攪拌槽4の攪拌手段3は制御が簡便であるため常時回転している例を示したが、被加熱物100の加熱を行わせる際のみ回転させることも可能である。
上記に示した加熱方法によれば、1サイクルが約20秒であり、1サイクル660cc(重量としては300g)程度の加熱を行うと、1時間当たり35kg程度の被加熱物100の加熱処理を行うことができる。この加熱装置1での被加熱物100として対象となるものの大きさは、10mm×10mm×10mm程度の大きさまでのものであえば対応することが可能である。尚、装置自体を大型化すれば被加熱物100の大きさも10mm×10mm×10mmより大きいものまで対応することが可能になると考えられる。
また、高圧過熱水蒸気による被加熱物100とは、殺菌を行うための対象物(例えば、食料品)、蛋白質変質を行うための対象物、アルファー化を行うための対象物、酸素の失活を行うための対象物、変質促進を行うための対象物(例えば、ポリ乳酸アクリル等の生分解性樹脂の変質促進)が考えられる。特に、食料品としては、香辛料、生薬、穀物、魚粉類、乾燥野菜、茶葉などのキザミ、粒原料、粉原料など様々なものに対して利用することができる。
上記のように構成された実施の形態1の加熱装置および加熱方法によれば、被加熱物が供給される供給部と、高圧過熱水蒸気が供給されるとともに被加熱物の攪拌を行う攪拌手段を有する攪拌槽と、供給部と攪拌槽とに接続され、供給部と連通状態の際には攪拌槽とは閉塞状態となり、攪拌槽と連通状態の際には供給部とは閉塞状態となる移動手段とを備え、被加熱物は移動手段を介して供給部から攪拌槽に移動されているため、加圧状態にて被加熱物を加熱する装置において装置を小型化することができ、さらに、この小型化により安価に形成することができる。また、被加熱物の通過する箇所が少ないため、特に被加熱物の種類を変更する場合など容易に分解して洗浄して使用することができる。また、被加熱物を攪拌槽に入れてから加熱加圧するのではなく、加熱加圧された状態の攪拌槽に被加熱物を送入して加熱処理を行うことができるため、短時間にて加熱処理を行うことができる。
また、移動手段は、枠体と、枠体内に回転可能に収納された回転本体とにて構成され、枠体は、供給手段と連通する第1の連通孔と、攪拌槽と連通する第2の連通孔とを有し、回転本体は、貫通孔を有し回転本体は枠体内を回転することにより、貫通孔が第1の連通孔と連通状態の際には第2の連通孔とは閉塞状態となり、貫通孔が第2の連通孔と連通状態の際には第1の連通孔とは閉塞状態となるため、移動手段は供給部と連通状態の際には攪拌槽とは閉塞状態となり、攪拌槽と連通状態の際には供給部とは閉塞状態となることを確実に実行することができる。
また、回転本体は円盤状部材にて形成され、貫通孔は円盤状部材の直径上を貫通して形成されているため、装置全体が小型化して形成することができる。
また、高圧過熱水蒸気は、0.02Mpa〜0.26Mpaにて供給されているため、飽和温度が105℃〜140℃となり、特に食料品などの加熱においては品質を低下させることなく、短時間にて加熱処理を行うことができる。
また、第1の送出手段の供給部から移動手段に被加熱物を送出する、および、第2の送出手段の移動手段から攪拌槽に被加熱物を送出することにより、供給部から移動手段を介して攪拌槽に被加熱物を確実に移動させることができるため、被加熱物の加熱処理の効率が向上する。
また、調整手段により移動手段が供給部と連通状態の際に移動手段内の圧力を常圧に調整されているため、貫通孔内の負圧による被加熱物の移動の影響を最小限にとどめることができる。
また、供給手段により供給部に所定の時間間隔にて被加熱物を供給するため、加熱処理を連続して行うことが可能となり、被加熱物の加熱処理の効率が向上する。
また、攪拌槽には、被加熱物を外部に排出する排出部を備えたので、被加熱物を攪拌槽から容易に外部に排出することができる。
また、攪拌槽を加温手段にて加温しているため、攪拌槽の処理による温度の低下を最小限にとどめることができるため、被加熱物の加熱処理の効率が向上する。
尚、本実施の形態においては排出部15を垂直方向に形成する例を示したが、これに限られることはなく、例えば、図8に示すように、排出部150を攪拌槽4から下方側に傾斜するように構成してもよい。このように構成すれば、攪拌槽4から被加熱物100を排出部150を介して容易に外部に排出することができる。また、図8においては加熱装置1の全体の大きさの概略を理解するための寸法をmmにて示している。高さ寸法が1030mm、横寸法が280mm、幅寸法が110mmである。
また、本実施の形態においては、1台の加熱装置を用いて加熱方法を行う例を示したが、これに限られることはなく、加熱装置自体が小型化に形成されるため、複数台を並べて同様に、同時に加熱処理を行うことも可能である。
また、本実施の形態においては、移動手段を円盤状部材にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、他の形状、例えば球体など同様に行うことができる形状であれば、他の形状にて形成しても同様の効果を奏することができる。
1 加熱装置、2 供給部、3 攪拌手段、4 攪拌槽、5 移動手段、6 枠体、
7 回転本体、8 第1の連通孔、9 第2の連通孔、10 貫通孔、
11 第1の送出手段、12 第2の送出手段、13 調整手段、14 供給手段、
15,150 排出部、16 排出口、17 開閉手段、19 加温手段、
25 第1の開口部、26 第2の開口部、100 被加熱物。

Claims (11)

  1. 被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う加熱装置において、
    上記被加熱物が供給される供給部と、
    上記高圧過熱水蒸気が供給されるとともに上記被加熱物の攪拌を行う攪拌手段を有する攪拌槽と、
    上記供給部と上記攪拌槽とに接続され、上記供給部と連通状態の際には上記攪拌槽とは閉塞状態となり、上記攪拌槽と連通状態の際には上記供給部とは閉塞状態となる移動手段とを備え、
    上記被加熱物は上記移動手段を介して上記供給部から上記攪拌槽に移動されることを特徴とする加熱装置。
  2. 上記移動手段は、枠体と、上記枠体内に回転可能に収納された回転本体とにて構成され、
    上記枠体は、上記供給手段と連通する第1の連通孔と、上記攪拌槽と連通する第2の連通孔とを有し、
    上記回転本体は、貫通孔を有し、
    上記回転本体は上記枠体内を回転することにより、上記貫通孔が上記第1の連通孔と連通状態の際には上記第2の連通孔とは閉塞状態となり、上記貫通孔が上記第2の連通孔と連通状態の際には上記第1の連通孔とは閉塞状態となることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
  3. 上記回転本体は円盤状部材にて形成され、上記貫通孔は上記円盤状部材の直径上を貫通して形成されていることを特徴とする請求項2に記載の加熱装置。
  4. 上記高圧過熱水蒸気は、0.02Mpa〜0.26Mpaにて供給されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の加熱装置。
  5. 上記供給部から上記移動手段に上記被加熱物を送出する第1の送出手段と、上記移動手段から上記攪拌槽に上記被加熱物を送出する第2の送出手段とを備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の加熱装置。
  6. 上記移動手段が上記供給部と連通状態の際に上記移動手段内の圧力を常圧に調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の加熱装置。
  7. 上記供給部に所定の時間間隔にて上記被加熱物を供給する供給手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の加熱装置。
  8. 上記攪拌槽には、上記被加熱物を外部に排出する排出部を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の加熱装置。
  9. 上記攪拌槽を加温する加温手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項8にいずれか1項に記載の加熱装置。
  10. 被加熱物に高圧過熱水蒸気を接触させて加熱を行う請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の加熱装置の加熱方法において、
    上記攪拌槽に高圧過熱水蒸気を供給する工程と、
    上記被加熱物を上記供給部に供給する工程と、
    上記移動手段を上記供給部とは連通状態にするとともに上記攪拌槽とは閉塞状態として、上記被加熱物を上記供給部から上記移動手段に送出する工程と、
    上記移動手段を上記攪拌槽とは連通状態にするとともに上記供給部とは閉塞状態として、上記被加熱物を上記移動手段から上記攪拌槽に送出する工程と、
    上記攪拌槽の上記攪拌手段にて上記被加熱物の攪拌を行い高圧過熱水蒸気に接触させ上記被加熱物を加熱する工程とを備えたことを特徴とする加熱方法。
  11. 上記攪拌槽内は、上記高圧過熱水蒸気が供給され0.02Mpa〜0.26Mpaの雰囲気になることを特徴とする請求項10記載の加熱方法。
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