JP2013215113A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプレー式の殺菌装置において、処理槽内の被処理物を水没させることなく、適正な水位で貯留水を循環し、また循環ポンプの始動時におけるエア噛みを防止する。
【解決手段】被処理物２を水没させない水位まで、給水手段４により処理槽３内に水を貯留する。処理槽３内の貯留水を、循環手段９により循環させる。循環手段９は、循環ポンプ２９の作動により、処理槽３の底部からの水を、処理槽３内の被処理物２へ噴出させて戻す。循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９を間欠運転するか、循環水の流量を徐々に増加させる。処理槽３内の水位が下限水位を下回ると設定水位になるまで、給水手段４により処理槽３内に給水する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レトルト食品などの加熱殺菌に用いられる殺菌装置に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、処理槽（１）内に被処理物（２）を収容すると共に水を貯留し、この貯留水を熱交換器（３）との間で循環させ、この循環水を熱交換器（３）において蒸気により加熱するか、クーリングタワー（８）からの冷却水で冷却するかを切り替えて、被処理物（２）の加熱殺菌とその後の冷却を図ることのできる殺菌装置が知られている。

この種の殺菌装置では、被処理物（２）を入れたトレーを多段に積み重ねて処理槽（１）内に収容し、処理槽（１）内には被処理物（２）を水没させない水位まで水が貯留され、この水が循環ポンプ（４）により熱交換器（３）を介して再び処理槽（１）へ戻される。

特許第４２２９４２０号公報

しかしながら、循環ポンプの始動直後には、循環配管や前記トレーに水が溜まるので、処理槽内へは適宜水を補給しなければならない。そうしないと、処理槽内の水位が下がり過ぎ、循環ポンプに空気が入り込み、エア噛みが生じ、循環ポンプが正常に作動しなくなるおそれがある。

ところが、循環ポンプの始動直後、処理槽内へ適宜水を補給するとしても、その水の補給が追い付かず、やはり処理槽内の水位が下がり過ぎるおそれがある。その場合も、循環ポンプに空気が入り込み、エア噛みが生じ、循環ポンプが正常に作動しなくなるおそれがある。

一方、これを防止しようと、予め処理槽内に多めに給水しておくのでは、処理槽内下部の被処理物が水没して水流によってトレー外に流されたり、あるいは浮力によってトレー外へ流されたりするおそれがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、処理槽内の被処理物を水没させることなく、適正な水位で貯留水を循環し、また循環ポンプの始動時におけるエア噛みを防止することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被処理物が収容される処理槽と、この処理槽内への給水手段と、この給水手段により前記被処理物を水没させない水位まで前記処理槽内に貯留した水を循環させる循環手段とを備え、この循環手段は、循環ポンプの作動により、前記処理槽の底部からの水を、前記処理槽内の被処理物へ噴出させて戻し、前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプを間欠運転するか循環水の流量を徐々に増加させ、且つ、前記処理槽内の水位が下限水位を下回ると設定水位になるまで、前記給水手段により前記処理槽内に給水することを特徴とする殺菌装置である。

請求項１に記載の発明によれば、被処理物を水没させない設定水位まで処理槽内に水を貯留した後、循環ポンプを作動させるが、その始動時、循環ポンプを間欠運転するか循環水の流量を徐々に増加させつつ、処理槽内へ適宜給水する。これにより、処理槽内の被処理物を水没させることなく、適正な水位で貯留水を循環し、また循環ポンプの始動時におけるエア噛みを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプの運転と停止とを繰り返す間欠運転を行うと共に、その間欠運転中における前記循環ポンプの運転時間を徐々に増加させることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。

請求項２に記載の発明によれば、循環ポンプを間欠運転すると共に、その間欠運転中の運転時間を徐々に増加させることで、循環ポンプの始動直後におけるエア噛みを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプの回転数を徐々に増加させることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。

請求項３に記載の発明によれば、循環ポンプの回転数を徐々に増加させることで、循環ポンプの始動直後におけるエア噛みを防止することができる。

さらに、請求項４に記載の発明は、前記処理槽内からの排水手段をさらに備え、前記処理槽内の水位が上限水位を上回ると設定水位になるまで、前記排水手段により前記処理槽外へ排水することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置である。

請求項４に記載の発明によれば、排水手段により適宜排水することで、処理槽内の被処理物の水没を防止することができる。

本発明によれば、処理槽内の被処理物を水没させることなく、適正な水位で貯留水を循環し、また循環ポンプの始動時におけるエア噛みを防止することができる。

本発明の殺菌装置の一実施例を示す概略図である。 図１の殺菌装置における循環ポンプの始動時の運転状況の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の殺菌装置１の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。本実施例の殺菌装置１は、被処理物２を加熱殺菌後に冷却する装置である。被処理物２は、特に問わないが、典型的にはレトルト食品である。

本実施例の殺菌装置１は、被処理物２が収容される処理槽３と、この処理槽３内への給水手段４と、処理槽３内からの排水手段５と、処理槽３内の加圧手段６と、処理槽３内からの排気手段７と、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる循環手段９と、循環手段９による循環水を加熱するために熱交換器８に蒸気を供給する給蒸手段１０と、循環手段９による循環水を冷却するために熱交換器８に冷却水を供給する冷却手段１１と、給蒸手段１０による蒸気の凝縮水（ドレン）を排出するドレン排出手段１２と、これら各手段を制御する制御手段（図示省略）とを備える。

処理槽３は、被処理物２を収容する中空容器である。処理槽３は、その形状を特に問わないが、本実施例では水平に配置された円筒材を備え、この円筒材は、一方の開口部が閉塞されており、他方の開口部が扉で開閉可能とされている。従って、扉を開けることで、処理槽３に対し被処理物２を出し入れすることができ、扉を閉じることで、処理槽３の開口部を気密に閉じることができる。

処理槽３には、処理槽３内の温度を検出する温度センサ（図示省略）が設けられると共に、処理槽３内の水位を検出する水位検出器（図示省略）が設けられている。水位検出器は、その構成を特に問わないが、たとえば電極式水位検出器とされる。

なお、図示例の場合、被処理物２は、トレー１３に並べられ、そのようなトレー１３が上下に積み重ねられて処理槽３内に収容されている。トレー１３は、上方へ開口した浅い矩形状の容器であり、少なくとも底面に多数の開口が形成されると共に、上下のトレー１３は、側面において隙間をあけて積み重ねられる。但し、被処理物２は、処理槽３の棚に載せたり、ワゴンに載せたりして、処理槽３内に収容されてもよい。

給水手段４は、給水路１４を介して処理槽３内へ水を供給する。給水路１４は、処理槽３の底部に接続され、処理槽３へ向けて給水ポンプ１５と給水弁１６とが設けられている。給水ポンプ１５を作動させた状態で給水弁１６を開くことで、給水源からの水を処理槽３内に供給して、処理槽３内に水を貯留することができる。本実施例では、処理槽３内に収容した被処理物２が浸漬しない設定水位まで、処理槽３内に水が貯留される。

排水手段５は、排水路１７を介して処理槽３内から水を排出する。排水路１７は、処理槽３の底部に接続され、第一排水弁１８および逆止弁１９が設けられている。また、本実施例では、排水路１７には、第一排水弁１８の前後を接続するようにバイパス排水路２０が設けられており、このバイパス排水路２０には、第二排水弁２１およびバルブ２２が設けられている。殺菌装置１の運転時、バルブ２２は開放状態に維持される。

このような構成であるから、第一排水弁１８と第二排水弁２１との内、いずれか一方を開けるか双方を開けるかにより、処理槽３内からの排水時の流量を調整することができる。本実施例では、比較的低流量で排水したい場合には、第二排水弁２１だけが開けられ、より高流量で迅速に排水したい場合には、第一排水弁１８および第二排水弁２１の双方が開けられる。

加圧手段６は、加圧路２３を介して処理槽３内へ加圧空気（言い換えれば圧縮空気）を供給する。加圧路２３に設けた加圧弁２４を開くことで、加圧空気源からの加圧空気を処理槽３内に供給して、大気圧を超える圧力に処理槽３内を加圧することができる。

排気手段７は、大気圧を超える圧力下の処理槽３内から排気路２５を介して気体を排出する。排気路２５は、処理槽３の上部に接続され、処理槽３の側から順に、排気弁２６と逆止弁２７とが設けられている。処理槽３内が大気圧を超える圧力にある状態で、排気弁２６を開くと、処理槽３内の気体は排気路２５を介して外部へ排出され、処理槽３内の圧力を下げることができる。

循環手段９は、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環する。循環手段９は、循環路２８と循環ポンプ２９とを備える。循環路２８は、一端部が処理槽３の底部に接続され、処理槽３の底部からの循環路２８は、循環ポンプ２９と熱交換器８とを順に介して、他端部が処理槽３内のノズル３０に接続されている。このノズル３０は、処理槽３内の側部および／または上部に設けられており、循環ポンプ２９からの水を被処理物２へ向けて噴射する。なお、図示例の場合、給水路１４と循環路２８とは、処理槽３の底部の側で共通の管路とされている。

給蒸手段１０は、熱交換器８に蒸気を供給して、循環手段９による循環水を加熱する。給蒸手段１０は、ボイラからの蒸気を熱交換器８へ供給する給蒸路３１を備え、この給蒸路３１には遮断弁３２と給蒸弁３３とが設けられている。給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給時、遮断弁３２は開放状態に維持され、給蒸弁３３の開度が調整される。給蒸弁３３の開度を調整することで、循環手段９による循環水の温度、ひいては処理槽３内の温度を、所望に調整することができる。具体的には、処理槽３の温度センサの検出温度に基づき、給蒸弁３３の開度が調整される。

冷却手段１１は、熱交換器８に冷却水を供給して、循環手段９による循環水を冷却する。冷却手段１１は、クーリングタワー３４を備え、クーリングタワー３４にて冷却された水は、送水ポンプ３５により、冷却水送り路３６を介して熱交換器８へ供給され、熱交換器８を通過後の水は冷却水戻し路３７を介してクーリングタワー３４へ戻される。図示例の場合、冷却水送り路３６と給蒸路３１とは、熱交換器８の側で共通の管路とされている。

冷却水送り路３６には冷却水送り弁３８が設けられる一方、冷却水戻し路３７には冷却水戻し弁３９が設けられている。冷却水送り路３６と給蒸路３１との合流部は、冷却水送り弁３８や給蒸弁３３より下流側（熱交換器８側）に配置されている。また、冷却水送り弁３８より上流側（クーリングタワー３４側）の冷却水送り路３６と、冷却水戻し弁３９より下流側（クーリングタワー３４側）の冷却水戻し路３７とは、バイパス路４０で接続されており、このバイパス路４０にはバイパス弁４１が設けられている。

従って、バイパス弁４１を閉じる一方、冷却水送り弁３８および冷却水戻し弁３９を開いた状態で、送水ポンプ３５を作動させると、クーリングタワー３４と熱交換器８との間で冷却水を循環させることができる。一方、冷却水送り弁３８および冷却水戻し弁３９を閉じれば、熱交換器８への冷却水の通水を停止することができる。この際、送水ポンプ３５を停止させてもよいが、クーリングタワー３４の凍結防止のために、バイパス弁４１を開いた状態で送水ポンプ３５を作動させてもよい。

ドレン排出手段１２は、給蒸手段１０により熱交換器８に供給された蒸気の凝縮水を外部へ排出する。ドレン排出手段１２は、冷却水戻し路３７の内、冷却水戻し弁３９より上流側（熱交換器８側）に設けられ、冷却水戻し路３７から分岐するドレン排出路４２に、ドレン排出弁４３、スチームトラップ４４および逆止弁４５が順に設けられて構成される。熱交換器８への蒸気供給時、ドレン排出弁４３を開けておくことで、蒸気の凝縮水を下方へ脱落させて外部へ排出することができる。

制御手段は、温度センサや水位検出器の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、給水ポンプ１５、給水弁１６、第一排水弁１８、第二排水弁２１、加圧弁２４、排気弁２６、循環ポンプ２９、遮断弁３２、給蒸弁３３、クーリングタワー３４、送水ポンプ３５、冷却水送り弁３８、冷却水戻し弁３９、バイパス弁４１、ドレン排出弁４３の他、温度センサおよび水位検出器などは、制御器に接続されている。

制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被処理物２の加熱殺菌やその後の冷却を行う。典型的には、処理槽３内に被処理物２を収容した状態で、処理槽３内への給水工程、処理槽３内を殺菌温度まで昇温する移行工程、被処理物２を加熱殺菌する殺菌工程、加熱殺菌後の被処理物２を冷却する冷却工程、処理槽３内からの排水工程を順次に実行する。

給水工程では、給水手段４により処理槽３内に給水して、処理槽３内に設定水位まで水を貯留する。処理槽３内に設定水位まで水が貯留されたことは、水位検出器により検出できる。設定水位とは、処理槽３内のいずれの被処理物２も水没させない水位であり、好ましくはさらに低い水位として、処理槽３内のいずれの被処理物２も浸漬しない水位である。

移行工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器８において給蒸手段１０により加熱して、処理槽３内の温度を上昇させる。移行工程の開始から移行時間経過するか、処理槽３内が殺菌温度まで上昇すると、移行工程を終了する。

なお、被処理物２が加熱により膨張して包装（レトルトパウチなど）が破裂するのを防止するために、加圧手段６と排気手段７とを制御して、処理槽３内の温度に応じた加圧がなされる。以後、循環手段９による水の循環と、処理槽３内の加圧とは、冷却工程の終了まで引き続きなされる。

殺菌工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給を制御して、処理槽３内を殺菌温度に維持し、これにより処理槽３内の被処理物２を加熱して殺菌する。処理槽３内が殺菌温度以上で殺菌時間経過すると、給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給を停止して、殺菌工程を終了する。なお、前述したように、殺菌工程では、加圧手段６と排気手段７とを制御して、処理槽３内を、大気圧を超える設定圧力（処理槽内温度相当の飽和蒸気圧力よりもやや高圧）に維持される。

冷却工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、冷却手段１１により熱交換器８に冷却水を通水して循環水を冷却し、これにより処理槽３内の被処理物２を冷却する。冷却工程の開始から冷却時間経過するか、処理槽３内の温度が冷却温度よりも下がるか、冷却温度よりも下がってから所定時間経過すると、冷却手段１１による熱交換器８への冷却水供給を停止して、冷却工程を終了する。

排水工程では、排水手段５により処理槽３内から排水する。この際、加圧手段６により処理槽３内を加圧した状態で、第一排水弁１８と第二排水弁２１とを開くことで、処理槽３内から外部へ水を迅速に排出できる。その後、加圧弁２４を閉じる一方、排気弁２６を開いて、処理槽３内を大気圧まで戻した後、処理槽３の扉を開けて、処理槽３内から被処理物２を取り出すことができる。

ところで、循環ポンプ２９の始動直後には、循環ポンプ２９からの水は循環路２８やトレー１３に溜まるので、処理槽３内の水位は低下する。よって、処理槽３内へ適宜水を補給しなければ、処理槽３内の貯留水が不足して、循環ポンプ２９へのエア噛みが生じるおそれがある。そこで、水位検出器により処理槽３内の水位を監視して、処理槽３内の水位が下限水位を下回ると、設定水位になるまで給水手段４により処理槽３内に水を供給する。

ところが、このような給水制御を行うとしても、循環ポンプ２９の始動直後には、処理槽３内への水の補給が追い付かず、処理槽３内の水位が下がり過ぎ、循環ポンプ２９へのエア噛みが生じるおそれがある。そこで、循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９を間欠運転するか、循環水の流量を徐々に増加させるのがよい。

図２は、循環ポンプ２９の始動時の運転状況の一例を示すタイムチャートである。この図に示すように、循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９の運転と停止とを繰り返す間欠運転を行うと共に、その間欠運転中における循環ポンプ２９の運転時間を徐々に増加させるのがよい。

図示例の場合、循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９の運転と停止とを繰り返す間欠運転を行うと共に、その間欠運転中における循環ポンプ２９の運転時間と停止時間とを徐々に増加させた後、循環ポンプ２９を連続運転に切り替えている。たとえば、循環ポンプ２９は、１秒運転、１秒停止、２秒運転、２秒停止、３秒運転、３秒停止の後、連続運転に切り替えられる。但し、ここで挙げた数値は一例であり、適宜に変更できることは言うまでもない。

あるいは、循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９の回転数を徐々に増加させてもよい。具体的には、循環ポンプ２９は、インバータにより回転数を変更可能とされており、その始動時、設定回転数になるまで設定時間をかけて回転数を徐々に増加させた後、設定回転数で運転を継続すればよい。

いずれの場合も、循環ポンプ２９の始動時、循環水量を緩慢に定常状態まで上げることができ、その間に処理槽３内へ適宜給水することで、処理槽３内の水位が大きく下がることがなく、循環ポンプ２９へのエア噛みを防止することができる。

以上に述べたように、本実施例の殺菌装置１では、循環ポンプ２９の始動時、循環ポンプ２９を間欠運転するか循環水の流量を徐々に増加させ、且つ、処理槽３内の水位が下限水位を下回ると設定水位になるまで、給水手段４により処理槽３内に給水する。このような制御は、所定の終了条件を満たすまでなされる。言い換えれば、上述のような制御は、循環ポンプ２９を定常運転に切り替えても（つまり循環ポンプ２９を間欠運転から連続運転に切り替えるか、あるいは循環ポンプ２９の回転数を設定回転数まで上げても）、循環ポンプ２９にエア噛みが生じない期間までなされる。その後、循環ポンプ２９を定常運転させた状態で設定水位を一定時間維持できていることを確認後に、給蒸手段１０による加熱を開始するのがよい。

一方、水位検出器により処理槽３内の水位を監視して、処理槽３内の水位が逆に上限水位を上回ると、設定水位になるまで排水手段５により処理槽３外へ水を排出するのがよい。この排水は、第二排水弁２１だけを開いて、比較的低流量で行うのが好ましい。排水手段５により適宜排水することで、処理槽３内の被処理物２の水没を防止することができる。たとえば、循環ポンプ２９の停止時に、処理槽３内の水位が上昇して、処理槽３内で被処理物２が水没するのを防止することができる。

なお、循環ポンプ２９の停止時における被処理物２の水没を防止するには、次のような手法を採用してもよい。つまり、冷却工程が終了しても、次の排水工程において排水手段５による排水の開始時には、まだ循環ポンプ２９の運転を継続しておくのである。そして、処理槽３内の水位が所定水位を下回るか、下回ってから所定時間経過すれば、循環ポンプ２９を停止させればよい。この時点までは、循環ポンプ２９を運転しても、エア噛みが生じないように、前記所定水位を決めておけばよい。

本発明の殺菌装置１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、循環ポンプ２９の始動時、処理槽３内に適宜水を補給しつつ、循環ポンプ２９を間欠運転するか、循環水の流量を徐々に増加させるのであれば、その他の構成および制御は、適宜に変更可能である。たとえば、前記実施例では、処理槽３内の貯留水を熱交換器８との間で循環させて、その循環水を熱交換器８において加熱または冷却したが、熱交換器８による加熱や冷却に代えて（つまり熱交換器８の設置を省略して）、循環手段９による循環路２８や処理槽３内に直接に蒸気を吹き込んで、被処理物２を殺菌する構成の殺菌装置１にも適用できる。その場合、殺菌後の冷却工程は、処理槽３内の熱水を冷却水（給水手段４による給水）に入れ替えて行われる。

１ 殺菌装置
２ 被処理物
３ 処理槽
４ 給水手段
５ 排水手段
６ 加圧手段
７ 排気手段
８ 熱交換器
９ 循環手段
１０ 給蒸手段
１１ 冷却手段
１２ ドレン排出手段
１３ トレー
２８ 循環路
２９ 循環ポンプ

Claims (4)

1. 被処理物が収容される処理槽と、
   この処理槽内への給水手段と、
   この給水手段により前記被処理物を水没させない水位まで前記処理槽内に貯留した水を循環させる循環手段とを備え、
   この循環手段は、循環ポンプの作動により、前記処理槽の底部からの水を、前記処理槽内の被処理物へ噴出させて戻し、
   前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプを間欠運転するか循環水の流量を徐々に増加させ、且つ、前記処理槽内の水位が下限水位を下回ると設定水位になるまで、前記給水手段により前記処理槽内に給水する
   ことを特徴とする殺菌装置。
2. 前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプの運転と停止とを繰り返す間欠運転を行うと共に、その間欠運転中における前記循環ポンプの運転時間を徐々に増加させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記循環ポンプの始動時、前記循環ポンプの回転数を徐々に増加させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
4. 前記処理槽内からの排水手段をさらに備え、
   前記処理槽内の水位が上限水位を上回ると設定水位になるまで、前記排水手段により前記処理槽外へ排水する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置。

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