JP2017523806A - インフュージョンプラント - Google Patents

Abstract

乳清たんぱく質濃縮物、ベビーフード、ベビーフード液体濃縮物、栄養ドリンク又はチーズ用乳のように熱に弱い流体食材を熱処理するためのプラント。該プラントは、流体食材がその中で蒸気の供給による熱処理を受けるインフュージョンチャンバと、本質的に下方に方向付けられた分離した流体食材噴流を形成するための、インフュージョンチャンバの最上部にある複数の開口部に接続された流体食材入口と、を備える。インフュージョンチャンバは、噴流から流体食材を回収するように構成された底部セクションを有する。底部セクションは、回収された流体食材がインフュージョンチャンバから出ることを可能にする出口開口部をインフュージョンチャンバの底部に有する。出口開口部は、ポンプの入口に継ぎ目なく接続される。冷却ジャケットが、底部セクションを冷却するために底部セクションを取り囲む。冷却ジャケットは、ポンプに至るまで延びている。【選択図】 図２

Description

本開示は、乳清たんぱく質、ベビーフード、栄養ドリンク及びチーズ用乳（ｃｈｅｅｓｅ ｍｉｌｋ）といった熱に弱い流体食材の超高温処理（ＵＨＴ）のためのプラントに関し、該プラントは、流体がその中で蒸気の供給によって熱処理されるインフュージョンチャンバを備える。

特許文献１は、乳清たんぱく質濃縮物及びチーズ用乳のような熱に弱い流体食材の高温熱処理のためのインフュージョンプラントを開示する。このプラントは、インフュージョンチャンバを有し、流体はその中で蒸気の給送による熱処理を受ける。食品は、インフュージョンチャンバの最上部から、主として下向きの分離した食材の噴流の束として導入される。インフュージョンチャンバの下部セクションは、食材を回収する役割を果たし、冷却ジャケットを用いて冷却される壁を有する。インフュージョンチャンバの出口開口部は、インフュージョンチャンバの底部に配置され、出口開口部は、容積式ポンプの入口に接続される。容積式ポンプの出口は、蒸気インフュージョン中に添加された水分を食品から除去する役割を果たす真空チャンバの入口に接続される。

インフュージョンプラントは、高温を短時間使用して、微生物を蒸気インフュージョンによって死滅させる。この技術は、微生物が増殖すると製品の栄養価、風味及び外観が損なわれる場合がある乳業において広く用いられている。これらの微生物は、特定の温度で繁殖するが、微生物が製品内に存在しない場合、その製品は冷蔵の必要なく何ヶ月も貯蔵することができる。蒸気インフュージョンは、他のＵＨＴ処理と比べて最小限の熱劣化でこの目的を達成する。これは、ビタミンなどの必須成分を保護し、その結果、優れた品質の新鮮な風味の製品を得る役に立つ。これは商業的滅菌に必要な殺菌率を与え、乳から、プディング、アイスクリーム、ベビーフード、練乳、プロセスチーズ、ソース及びクリーム、ローションまでを網羅する広範な流体をカバーする製品粘度範囲を扱うことができる。

既知のインフュージョンプラントでは、焦げ付き（ｂｕｒｎ−ｏｎ）及びファウリングを最小化するために、インフュージョンチャンバの底部セクションの周りに冷却ジャケットが設けられている。しかしながら、ファウリングは完全には防止されず、例えば食材の種類に応じて、所定の運転時間後にインフュージョンチャンバの洗浄及び／又はすすぎが必要である。とはいえ、ファウリングを最小化し、より長い洗浄操作間稼働時間を実現して、それにより、より高い製造効率を達成することが望ましい。また、洗浄が必要となるまでの稼働時間の長さがより予測可能であることが望ましい。全体として、市場は、ベビーフードのような熱に弱い製品の製造需要の高まりに適合したより効率的な殺菌装置を要請している。

欧州特許第０７９４７０６号

本発明の目的は、ファウリング又は焦げ付きによって必要とされる洗浄操作間の稼働時間がより長い及び／又はより予測可能な、食材の超高温処理のためのインフュージョンプラントを提供することである。

この目的は、本発明の第１の態様により、乳清たんぱく質濃縮物、ベビーフード、ベビーフード液体濃縮物、栄養ドリンク又はチーズ用乳のように熱に弱い流体食材を熱処理するためのプラントであって、流体食材が蒸気の供給による熱処理を受けるインフュージョンチャンバと、本質的に下方に向けられた分離した流体食材噴流を形成するための、インフュージョンチャンバの最上部にある複数の開口部に接続された流体食材入口と、を備え、インフュージョンチャンバは、流体食材噴流から流体食材を回収するように構成された底部セクションを有し、底部セクションは、回収された流体食材がインフュージョンチャンバから出ることを可能にする出口開口部をインフュージョンチャンバの底部に有し、出口開口部は、ポンプの入口に継ぎ目なく接続され、冷却ジャケットが、底部セクションを冷却するために前記底部セクションを取り囲んでおり、該冷却ジャケットはポンプに至るまで延びている、プラントを提供することによって達成される。

底部セクションとポンプとの間に継ぎ目のない移行部を設けることにより、及び底部セクションの周りにポンプに至るまで冷却部を設けることにより、ファウリング及び焦げ付きが減り、その結果、洗浄間の生産時間がより長く安全になり、そのことがインフュージョン熱処理プラントの生産効率を著しく高めることになる。

第１の態様の第１の可能な実装形態において、ポンプは、ポンプハウジングを備え、冷却ジャケットは、ポンプハウジングの中へ延びる。

第１の態様の第２の可能な実装形態において、出口は、底部セクションの一体部分であり、ポンプハウジングは、底部セクションからポンプへの継ぎ目のない移行部を得るために前記出口と一体である。

第１の態様の第３の可能な実装形態において、底部セクションの出口は、ポンプハウジングの入口に直接溶接されて継ぎ目のない移行部を形成する。

第１の態様の第４の可能な実装形態において、底部セクションは、ポンプハウジングの上方に突出したフランジ又はリッジに溶接される鋼壁を有する。

第１の態様の第５の可能な実装形態において、プラントは、冷却流体を冷却ジャケットに給送するための往き配管と、冷却流体を冷却ジャケットから戻すための還り管とをさらに備え、往き配管の一部がポンプハウジングを通って該ポンプハウジングの内部の位置で冷却ジャケットに接続する。

第１の態様の第６の可能な実装形態において、ポンプは、容積式ポンプ、好ましくはギアポンプ又はローブポンプである。

第１の態様の第７の可能な実装形態において、ポンプは、遠心ポンプである。

第１の態様の第８の可能な実装形態において、底部セクションは、例えばフランジ接続によって、上部セクションに取外し可能に接続される。

上記及び他の目的は、独立請求項の特徴によって達成される。さらなる実装形態は、従属請求項、説明及び図面から明らかである。

本開示の以下の詳細な部分において、本発明を、図面に示した例示的な実施形態を参照して、より詳細に説明する。

超高温処理プラントの模式図である。 例示的な実施形態のインフュージョンプラントの断面図である。

図１は、液体食材の超高温処理のためのプラントを開示する。液体食材は、液体形態の任意の食材とすることができるが、開示されるプラントは、その風味、粘稠度及び栄養品質を保つために加熱殺菌は短時間に留めるべきである、熱に弱い食材に特に有用である。このような液体食材の例は、乳、ベビーフード液体、ベビーフード液体濃縮物又は栄養ドリンク（高たんぱく質含量を有する）である。液体食材は、高い乾燥物質含量（４０％以上）及び／又は高いたんぱく質含量（６％以上）を有するものとすることができる。

図１のプラントは、従来の既知型式のインフュージョンチャンバ１を有する。インフュージョンチャンバ１は、インフュージョンチャンバ１内部で熱処理される流体食材を給送するための管２、及び蒸気を給送するための管３に接続される。最後に、インフュージョンチャンバは、インフュージョンチャンバ１の底部を冷却するための液体を給送するための管４及び取り出すための管５に接続される。一実施形態において、冷却液体は水である。インフュージョンチャンバ１の出口は、ポンプ６に直接接続される。一実施形態において、ポンプ６は、遠心ポンプである。別の実施形態において、ポンプ６は、ローブポンプ又はギアポンプなどの容積式ポンプである。ポンプ６の出口は、管９を通して従来の既知型式の真空チャンバ１０の入口に接続される。この真空チャンバは、インフュージョンチャンバ内で蒸気の形態で供給された水量を、管１１を通して除去し、他方、濃縮された流体食材は、従来の既知の方式で管１２及びポンプ１３を通して排出されるように適合されている。

図２は、インフュージョンチャンバの模式的断面図である。インフュージョンチャンバは、本質的に縦軸の周りで回転対称であることが好ましい。インフュージョンチャンバの上部セクション３０は、中空円筒形部分と、円錐台に似た形状の最上部分とを有する。底部セクション３２は、フランジ接続部３４によって上部セクション３０に取外し可能に接続されており、洗浄及び／又は保守のためのインフュージョンチャンバ１の内部へのアクセスを可能にするようになっている。底部セクション３２は、一実施形態において、円錐台に似た形状を有する。インフュージョンチャンバの下端に出口開口部１９があり、これは、ローブポンプ６の入口に直接接続される。

処理される流体食材は、管２を通ってインフュージョンチャンバ１に運ばれる。流体食材は、インフュージョンチャンバ１の最上部にあるノズルの複数の開口部を通って、分離した食材噴流の束７としてインフュージョンチャンバ１に入る。熱蒸気は、周知の方法で、円周方向蒸気分配チャンバを通ってインフュージョンチャンバ１に注入される。インフュージョンチャンバ１内で液体食材噴流と熱蒸気とが出会い、それにより、食材は、加熱され、蒸気を吸収する。

液体食材噴流は、底部セクション３２の漏斗状内壁上で終端する。底部セクション３２は、液体食材噴流から液体食材を回収し、これをインフュージョンチャンバ１の下端にある出口開口部１９（これは底部セクション３２の下端でもあり、かつポンプ６の入口でもある）に案内する。

底部セクション３２の周りに冷却ジャケット１５が設けられる。冷却ジャケット１５は、底部セクション３２を冷温に保ち、液体食材が底部セクション３２の内壁に接触した液体食材のファウリング及び焦げ付きを防止し又は最小化する。冷却ジャケット１５は、底部セクション３２の周りに冷却水又は他の冷却媒体のマントルを提供する。マントルは、冷却水を底部セクション３２の周りにらせん状パターンで案内するらせん状トラバース壁１７によって分割される。冷却水入口４は、ポンプハウジングを通り、同じくポンプハウジングの中に延びたマントルの部分２９の中に入る。ポンプハウジング内部の部分２９から、冷却水のらせん状経路は、冷却ジャケット１５の最上部にあるとともに底部セクション３２の最上部の近くにある冷却媒体出口５に向かってらせん状に上方に続く。

底部セクション３２の下部は、ポンプ６の入口に継ぎ目なく接続したチャンバの出口開口部１９を形成する。これは、一実施形態において、底部セクション３２の下端が鋼板、好ましくはステンレス鋼板で作られ、溶接部１８によりポンプハウジングに接続されることによって達成される。一実施形態において、ポンプハウジングには、該ポンプハウジングを底部セクション３２の下端に溶接することを容易にする円形リッジ又は円形直立型フランジが設けられる。底部セクション３２とポンプハウジングとの間の移行部を溶接した後、溶接部１８によって形成されたポンプ入口を機械加工して、洗浄又はすすぎが困難なひび割れ又は亀裂のない完全に滑らかな表面を得る。

ギア又はローブポンプ６は、従来の既知型式のものであり、インフュージョンチャンバ１の出口１９に接続され、ギア又はローブポンプ６のハウジングには、隣接する表面がギアホイールの歯又はロータ８のローブによる焼けによって清浄に保たれる位置に温度センサ１６が設けられる。このようにして信頼性の高いプラント制御を保証することが可能である。

一実施形態において、光学カメラ２０、好ましくはデジタル光学カメラが、底部セクション３２の少なくとも一部をカバーする画角２１でインフュージョンチャンバ１に取り付けられ、その結果、オペレータ又はそのために構成されたプロセッサが、ファウリングが生じたか（又は否か）及び洗浄を行うことが必要か（又は否か）を判断することができるようになっている。光学カメラ２０は、インフュージョンチャンバ１の最上部又はその近くに、底部セクション３２に向けて下向きに取り付けられることが好ましい。インフュージョンチャンバの壁には、一実施形態において、光学カメラ２０がインフュージョンチャンバ１の中を見ることができるようにサイトグラス設けられる。

サイトグラス２３には、少なくともインフュージョンチャンバ１の内部に面したその内側に、水滴が内側に形成されるのを防止する被覆が設けられる。

一実施形態において、光学カメラ２０からの画像は、画像の変化を検出するように構成されたプロセッサ（図示せず）によって処理される。プロセッサは、カメラ２０が撮影した画像が生産工程の開始直後に撮影した初期画像に比べて変化したと判断したときに、通知又は警報を発するようにさらに構成される。

別の光学カメラ２５（好ましくはデジタル光学カメラ）が、流体食材噴流の束７の少なくとも一部をカバーする画角２６でインフュージョンチャンバ１に取り付けられる。

光学カメラ２５は、インフュージョンチャンバ１の底部又はその近くに、上部セクション３０に向けて上向きに取り付けることができる。

本発明を、本明細書において種々の実施形態に関連して説明した。しかしながら、本発明の実施に際して、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、開示された実施形態に対する他の変形を当業者が理解し実行することができる。特許請求の範囲において、「含む」という語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲で挙げる幾つかの事項の機能を満たすことができる。特許請求の範囲において用いられる参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。特許請求の範囲において用いられる参照符号は範囲を限定するものと解釈されるべきではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に用いることができないことを示しているわけではない。特許請求の範囲において用いられる参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１：インフュージョンチャンバ
２：流体食材を給送する管
３：蒸気を給送する管
４：冷却液体を給送する管、冷却水入口
５：冷却液体を取り出す管、冷却媒体出口
６、１３：ポンプ
７：流体食材噴流の束
１０：真空チャンバ
１５：冷却ジャケット
１８：溶接部
１９：出口開口部
２０、２５：光学カメラ
２１、２６：画角
２３：サイトグラス
３０：上部セクション
３２：底部セクション
３４：フランジ接続部

Claims (9)

1. 乳清たんぱく質濃縮物、ベビーフード、ベビーフード液体濃縮物、栄養ドリンク又はチーズ用乳のように熱に弱い流体食材を熱処理するためのプラントであって、
   前記流体食材がその中で蒸気の供給による熱処理を受けるインフュージョンチャンバと、
   本質的に下方に方向付けられた分離した流体食材噴流を形成するための、前記インフュージョンチャンバの最上部にある複数の開口部に接続された流体食材入口と、
   を備え、
   前記インフュージョンチャンバは、前記流体食材噴流から前記流体食材を回収するように構成された底部セクションを有し、
   前記底部セクションは、前記回収された流体食材が前記インフュージョンチャンバから出ることを可能にする出口開口部を前記インフュージョンチャンバの底部に有し、
   前記出口開口部は、ポンプの入口に継ぎ目なく接続され、
   冷却ジャケットが、前記底部セクションを冷却するために前記底部セクションを取り囲み、前記冷却ジャケットは前記ポンプに至るまで延びている、
   プラント。
2. 前記ポンプは、ポンプハウジングを備え、前記冷却ジャケットは、前記ポンプハウジングの中へ延びる、請求項１に記載のプラント。
3. 前記出口は、前記底部セクションの一体部分であり、前記ポンプハウジングは、前記底部セクションから前記ポンプへの継ぎ目のない移行部を得るために前記出口と一体である、請求項１又は２に記載のプラント。
4. 前記底部セクションの出口は、前記ポンプハウジングの入口に直接溶接されて継ぎ目のない移行部を形成する、請求項１又は２に記載のプラント。
5. 前記底部セクションは、前記ポンプハウジングの上方に突出したフランジ又はリッジに溶接される鋼壁を有する、請求項４に記載のプラント。
6. 冷却流体を前記冷却ジャケットに給送するための往き配管と、前記冷却流体を前記冷却ジャケットから戻すための還り管とをさらに備え、前記往き配管の一部が前記ポンプハウジングを通って該ポンプハウジングの内部の位置で前記冷却ジャケットに接続する、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラント。
7. 前記ポンプは、容積式ポンプ、好ましくはギアポンプ又はローブポンプである、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラント。
8. 前記ポンプは、遠心ポンプである、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラント。
9. 前記底部セクションは、前記上部セクションに取外し可能に接続される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプラント。

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