JP2019036457A - 食品材料の連続加熱処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱により糊化する流動性食品材料につき、調理のための加熱と殺菌のための加熱を、別の通電加熱装置によって行う連続加熱処理設備として、後段の通電加熱装置で、加熱不足が生じたり逆に過度に加熱されたりすることがないようにする。【解決手段】調理のための第１通電加熱装置と、第１通電加熱装置からの食品材料を強制撹拌する撹拌装置と、撹拌装置から排出された食品材料を、殺菌温度域に加熱する第２の通電加熱装置と、第２の通電加熱装置からの食品材料の温度を保持するための保持部とを有し、第１通電加熱装置は、円筒形状の外側電極と、棒状の内側電極と備え、内側電極に冷却流路が形成され、食品流路を流れる食品材料に流れ方向を横切る方向に通電し、内側電極を冷却しながら食品材料を通電加熱する構成とされ、撹拌装置は、外部から与えられる撹拌駆動力によって流路内で食品材料を強制撹拌する構成とされている。【選択図】図１

Description

本発明は、流動性を有する食品材料、特にカスタードクリームやフラワーペーストなど、加熱によって糊化する食品材料について、加熱調理し、引き続き加熱殺菌するための連続加熱処理設備に関するものである。

最近に至り、各種の流動性を有する食品材料や飲料を殺菌したり調理したりするために加熱する連続加熱装置として、パイプ内の流路に流動性食品材料や飲料を連続的に搬送しながら食品材料や飲料に通電してジュール熱により加熱する装置が、例えばジュール加熱装置あるいは通電加熱装置などの名称で開発されている（例えば特許文献１、特許文献２等）。

この種の連続加熱装置には、リング電極形、内外電極型および平板型がある。特許文献１には、リング電極型と内外電極型の連続通電加熱装置が記載されており、特許文献２には、リング電極型のジュール加熱装置が記載されている。さらに、特許文献３には、平板型の交流高電界殺菌装置が記載されている。

リング電極型は、複数の環状電極と絶縁材料からなる複数の円筒スペーサとにより形成される加熱パイプを有し、食品材料を加熱パイプ内の食品流路に流しながら、軸方向に隣り合う環状電極の間で軸方向に電流を流してジュール熱により食品材料を通電加熱する。リング電極型においては、樹脂製の円筒スペーサは食品流路を形成している。内外電極型は円筒形状の外側電極と、外側電極の内部に外側電極と同軸に配置される棒状の内側電極とにより形成される加熱パイプを有し、外側電極と内側電極との間の形成される管状の食品流路に食品材料を流しながら、外側電極と内側電極との間で径方向つまり横方向に電流を流してジュール熱により食品材料を通電加熱する。また、平板型は樹脂製の板状スペーサの両面に電極板を配置し、両方の電極板と板状スペーサとにより形成される食品流路に食品材料を流しながら、対向する電極の間で電流を流して食品材料を通電加熱する。この平板型においても、樹脂製の板状スペーサは食品流路を形成している。

このように食品流路に食品材料を流しながら、ジュール熱により食品材料を加熱する装置は、温水や蒸気により間接的に食品材料を加熱する場合に比して、食品材料を食品流路内に流しながら、短時間で効率的に食品材料を加熱することができるという利点がある。

特開２００１−１６９７３４号公報 特開２０１５−１５６３４９号公報 特開２００９−５５８３号公報

食品のうち、例えば、カスタードクリームは、卵、砂糖および牛乳等を混ぜ合わせた食品材料を加熱することにより製造される。また、フラワーペーストは小麦粉、ココアおよび卵や油脂を混ぜ合わせた食品材料を加熱することにより製造される。このような食品は、調理温度まで加熱することにより量産される。調理温度にまで加熱された後の食品材料を、殺菌温度まで加熱する場合には、食品材料は調理温度よりも高い温度にまで加熱される。

カスタードクリームやフラワーペーストは、澱粉が含まれているので、６０℃〜１００℃程度の調理温度まで加熱すると、澱粉が糊化することになる。糊化する温度は、食品材料に含まれる澱粉の含有量等により相違する。糊化すると粘度が糊化前よりも高くなる。
このため、カスタードクリーム等のように澱粉を多く含み、加熱すると糊化して粘度が高くなる食品材料を、リング型電極の加熱パイプを使用して通電加熱すると、加熱パイプの内周面の管壁付近は中心付近に比べて食品材料が管壁との摩擦抵抗の影響を受けて流速が遅くなる。そのため、管壁付近の食品材料の加熱時間は、中心付近に比べて長くなり、管壁付近の食品材料は高い温度になる。その結果、管壁付近の食品材料が先に糊化して、中抜け現象が起こる。中抜け現象が起こると、管壁付近の食品材料は押し出されなくなり管壁に付着して焦げが発生し、最終的には加熱パイプ内でスパークが起こる。リング型は熱伝導率が低い樹脂製の円筒スペーサが食品流路を構成しており、円筒スペーサを冷却することはできない。

特許文献２に記載されるジュール加熱装置においては、加熱パイプの内部に撹拌軸を設け、撹拌軸に設けられた撹拌羽根により食品材料を撹拌する。撹拌羽根により加熱パイプの管壁面は掻き取られるため食品材料は管壁付近で停留することなく加熱される。しかし、撹拌羽根や撹拌軸付近は、食品材料の高粘度化に伴って撹拌羽根や撹拌軸と供回りして流速が遅くなるため、撹拌羽根や撹拌軸に食品材料が付着して焦げが発生する。

平板型は、食品流路の幅が狭く低粘度の液状食品を乱流になるように供給するため、加熱すると粘度が高くなる食品材料の加熱には適用できない。しかも、樹脂製の板状スペーサを冷却構造として食品材料を冷却することはできない。

一方、円筒形状の外側電極と棒状の内側電極とを備えた内外電極型のジュール加熱装置においては、内側電極と外側電極との間に径方向、つまり食品材料が流れる方向を横切る方向に電流が流される。棒状の内側電極の外周面は、内側電極が外側電極の内部に配置されるので、円筒形状の外側電極の内周面よりも食品材料が接触する接触面積は小さくなる。このため、内側電極付近の電流密度が外側電極付近に比べ高くなる。また、内側電極と外側電極とに接触する食品材料の流は、摩擦抵抗により遅くなる。その結果、内側付近の食品材料は、外側電極付近の食品材料に比べて、電流密度と流速の影響により焦げやスパークが発生する。

上述のように、加熱パイプに食品材料の焦げやスパークが発生したのでは、糊化する食品材料を安定的に加熱することができず、効率的に食品材料を調理加熱したり、殺菌加熱したりすることはできない。

そこで本発明者等は、既に特願２０１６−２０２３９２号として、上記の問題を解決し得るジュール加熱装置及びジュール加熱方法を提案している。以下、上記の特願２０１６−２０２３９２号の提案を、先行提案と称する。

先行提案のジュール加熱装置は、基本的には、加熱すると糊化する食品材料を食品流路内に搬送させながら通電加熱するジュール加熱装置であって、円筒形状の外側電極と、前記外側電極の内部に配置され、前記外側電極との間で食品材料が流れる食品流路を形成する棒状の内側電極と、前記外側電極と前記内側電極に電力を供給し、前記食品流路を流れる食品材料に流れ方向を横切る方向に通電する通電ユニットと、前記内側電極に内側冷却流路を形成し、当該内側冷却流路に冷却液を供給する配管とを有し、内側電極を冷却しながら食品材料を通電加熱する構成としたものである。

また先行提案のジュール加熱方法は、円筒形状の外側電極と、前記外側電極の内部に配置される棒状の内側電極との間で形成される食品流路に、加熱すると糊化する食品材料を搬送させながら通電加熱するジュール加熱方法であって、前記外側電極と前記内側電極に電力を供給して前記食品流路を流れる食品材料に流れ方向を横切る方向に通電し、前記内側電極に形成された内側冷却流路に冷却液を供給し、前記内側電極の付近の食品材料を前記食品流路の中央付近の食品材料よりも低い温度に保持するようにした。

このような先行提案のジュール加熱装置、ジュール加熱方法によれば、次のような効果が得られる。

ジュール加熱装置は、円筒形状の外側電極と外側電極の内部に配置される内側電極とを備え、外側電極と内側電極との間に食品流路が形成される内外電極型である。外側電極の内周面と内側電極の外周面とが対向しており、内側電極の通電面積は外側電極の通電面積よりも小さく、食品材料のうち内側電極側の領域は、外側電極側の領域よりも電流密度が高くなる。電流密度が高いと、食品材料が加熱される温度は電流密度が低い領域よりも高くなるが、内側電極に内側冷却流路を形成し、その中に冷却液を供給することにより、内側電極の付近を流れる食品材料を食品流路の中央付近の食品材料よりも低い温度に保持する。これにより、食品流路の横断面における中央付近の食品材料が先に糊化を完了する温度なり、内側電極は糊化しない食品材料により覆われる。糊化されない食品材料は内側電極との摩擦抵抗が小さくなり、中央部で糊化した食品材料を所定の速度で搬送することができ、食品材料を安定して効率的に加熱することができる。

ところで、カスタードクリームやフラワーペースト等の流動食品材料を加熱処理するにあたっては、前述のように先ず調理のために７０〜１００℃程度の温度域に加熱して糊化を進行させ、その後に１００〜１４０℃程度の温度域に加熱して殺菌するという２段階加熱を行うことがある。

この場合、前段の調理のための加熱装置、及び後段の殺菌のための加熱装置の両方に連続方式の通電加熱装置（ジュール加熱装置）を用いることが考えられる。そして特に前段の通電加熱装置としては、加熱によって糊化する食品材料を対象として、その糊化温度域で加熱することから、前記先行提案のジュール加熱装置を用いることが有利と考えられる。一方、後段の通電加熱装置は、既に糊化温度域を通過した食品材料をより高温の温度域で加熱殺菌することから、従来の一般的な連続通電加熱装置、例えばリング電極方式の通電加熱装置を用いることが、コスト面等から有利となる。

そこで本発明者等が、実際にカスタードクリームの加熱処理設備として、前段に前記先行提案のジュール加熱装置を用い、後段にリング電極方式の通電加熱装置を用いることを試みた。
しかしながら、実際に先行提案のジュール加熱装置を、前段の加熱装置に使用した場合、次のような問題があることを認識した。

すなわち、先行提案のジュール加熱装置によれば、加熱によって糊化するカスタードクリームやフラワーペースト等の流動性食品材料を効果的に加熱することは可能であるが、その出口から排出される加熱済みの食品材料の温度のばらつきが大きく、完全に糊化が終了して高粘度となっている部分と、完全には硬化が終了しない低粘度の部分とが混在し、粘度のばらつきが大きくなることが知見されている。このように温度のばらつきが大きく、粘度のばらつきが大きい食品材料が、後段のリング電極方式の通電加熱装置に導かれれば、その通電加熱装置内での通電加熱による到達温度がばらつき、部分的に十分な高温とならずに殺菌が不完全となったり、逆に過度に高温に加熱されて電極表面に食品材料の焦げ付きが生じたり電極間でスパークが発生したり、あるいは食品材料の品質の劣化が生じたりする問題があることが判明した。

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、加熱によって糊化する流動性食品材料について、調理するための加熱を前段の通電加熱装置（第１の通電加熱装置）によって行い、引き続いて殺菌のための加熱を後段の通電加熱装置（第２の通電加熱装置）によって行うようにした連続加熱処理設備として、前段の第１の通電加熱装置としては、前記先行提案のジュール加熱装置と同様なものを用いて、加熱によって糊化するカスタードクリームやフラワーペースト等の流動性食品材料を効果的に加熱し得るようにし、しかも後段の第２の通電加熱装置では、加熱不足が生じたり逆に過度に加熱されたりすることがないようにして、確実に殺菌を行い得ると同時に、焦げ付きやスパークの発生、品質の劣化が生じないようにした連続加熱処理設備を提供することを課題としている。

上述の課題を解決するために、本発明では、次の第１〜第７の態様の食品材料の連続加熱処理設備を提供する。

具体的には、本発明の基本的な態様（第１の態様）の食品材料の連続加熱処理設備は、
流動性を有し且つ加熱によって糊化する食品材料を、連続する流路内で、調理のために通電加熱によって加熱し、さらに殺菌のために通電加熱によって加熱する食品材料の連続加熱処理設備において、
前記食品材料を流路内で調理のために連続的に加熱する第１の通電加熱装置と、
第１の通電加熱装置から排出された食品材料を流路内で連続的に強制撹拌する撹拌装置と、
撹拌装置から排出された食品材料を、殺菌のために流路内で連続的に加熱する第２の通電加熱装置と、
第２の通電加熱装置から排出された食品材料を連続的に流しながら食品材料の温度を保持するための保持部と
を有し、
前記第１の通電加熱装置は、
円筒形状の外側電極と、前記外側電極の内部に配置されて前記外側電極との間で食品材料が流れる食品流路を形成する棒状の内側電極と備え、かつ前記内側電極に内側冷却流路が形成されており、前記外側電極と前記内側電極に電力を供給して前記食品流路を流れる食品材料に流れ方向を横切る方向に通電し、前記内側電極を冷却しながら食品材料を通電加熱する構成とされ、
前記撹拌装置は、外部から与えられる撹拌駆動力によって流路内で食品材料を強制撹拌する構成とされていることを特徴とするものである。

また本発明の第２の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第１の態様の食品材料の連続加熱処理設備において、前記第１の通電加熱装置における前記外側電極に外側冷却流路が形成されていることを特徴とするものである。

さらに本発明の第３の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第１もしくは第２の態様の食品材料の連続加熱処理設備において、
前記撹拌装置が撹拌羽根を有していて、その撹拌羽根を外部の駆動源によって回転させることにより、流動性食品材料を撹拌する構成とされたことを特徴とするものである。

さらに本発明の第４の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第３の態様の食品材料の連続加熱処理設備において、
前記撹拌装置が、流路内の食品材料を強制的に前進させるポンプ機能を備えていることを特徴とするものである。

さらに本発明の第５の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第４の態様の食品材料の連続加熱処理設備において、
前記撹拌装置が、回転容積式一軸偏心ねじポンプからなることを特徴とするものである。

さらに本発明の第６の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第１〜第５のいずれかの態様の食品材料の連続加熱処理設備において、
前記第２の通電加熱装置が、リング状電極を用いて、食品材料の流れの方向に沿って電流を流す構成とされていることを特徴とするものである。

さらに本発明の第７の態様の食品材料の連続加熱処理設備は、前記第１〜第６のいずれかの態様の食品材料の連続加熱処理設備において、
前記食品材料が、カスタードクリームもしくはフラワーペーストであることを特徴とする。

本発明の食品材料の連続加熱処理設備によれば、加熱によって糊化して粘度が高くなるカスタードクリームやフラワーペースト等の流動性食品材料について、糊化するための加熱を前段の通電加熱装置（第１の通電加熱装置）によって行い、引き続いて殺菌のための加熱を後段の通電加熱装置（第２の通電加熱装置）によって行うようにした連続加熱処理設備として、前段の第１の通電加熱装置としては、前記先行提案のジュール加熱装置と同様な通電加熱装置を用いて、加熱によって糊化する流動性食品材料を効果的に加熱し得るようにし、しかも後段の第２の通電加熱装置には、温度および粘度のばらつきが解消された状態で食品材料が流入するようにし、これにより第２の通電加熱装置で、加熱不足が生じて殺菌を確実に行い得ないような事態が生じることを防止でき、逆に第２の通電加熱装置において過度に加熱されて焦げ付きやスパークの発生を防止することが出来るとともに、食品材料に品質劣化が生じることがない、等の効果を奏することが出来る。

本発明の第１の実施形態の食品材料の連続加熱処理設備の全体構成を示す略解図である。 第１の実施形態の連続加熱処理設備に使用される第１の通電加熱装置を示す縦断面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大横断面図である。 図２に示される第１の通電加熱装置の外側電極の拡大縦断面図である。 図２に示される第１の通電加熱装置の内側電極の一部省略拡大縦断面図である。 図２におけるＶＩ部の拡大断面図であり、冷却液と食品材料が示されている。 図６の横断面図である。 第１の通電加熱装置の内側電極と外側電極との間に食品材料における電流密度を概念的に示し、図７と同様の部分を示す断面図である。 第１の実施形態の連続加熱処理設備に使用される撹拌装置の縦断面図である。 図９のＸ−Ｘ線における縦断面図である。 第１の実施形態の連続加熱処理設備に使用される第２の通電加熱装置を構成する一つの通電加熱ユニットを示す略解的な断面図である。 第２の実施形態の連続加熱処理設備において撹拌装置として用いる回転容積式一軸偏心ねじポンプの一例を示す略解的な断面図である。 図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での縦断面図である。

以下に、本発明の各実施形態の食品材料の連続加熱処理設備について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１の実施形態の食品材料の連続加熱処理設備の全体構成を概略的に示す。

この実施形態の澱粉質を含有して加熱によって糊化する流動性食品材料Ｗを、その糊化（調理）のために連続的に通電加熱（ジュール加熱）するための内外電極タイプの第１の通電加熱装置１００と、その第１の通電加熱装置１００により加熱された食品材料が連続的に送りこまれて流路内で食品材料を強制撹拌すると、その撹拌装置１０２によって撹拌された状態の食品材料が連続的に送り込まれて、殺菌可能な温度域まで連続的に通電加熱するリング状電極タイプの第２の通電加熱装置１０４と、第２の通電加熱装置１０４から排出された食品材料の温度を保持して殺菌を進行させる保持部１０６と、さらにその保持部から排出された食品材料を冷却するための冷却部１０８とからなる。冷却部１０８の出側には、冷却された糊化・殺菌済み食品材料を回収する回収部として、例えば回収容器１１０が配設されている。

なお本実施形態では、第１の通電加熱装置１００から冷却部１０８まで、連続する流路によって結ばれている。また本実施形態では、第２の通電加熱装置１０４は、２基の通電加熱ユニット１０４Ａ，１０４Ｂを直列接続した構成としているが、第２の通電加熱装置１０４を構成する通電加熱ユニットの数は２基に限らず、場合によっては１基の通電加熱ユニットによって第２の通電加熱装置１０４を構成してもよい。

本実施形態の連続加熱処理設備においては、カスタードクリームやフラワーペースト等の流動性食品材料Ｗは、先ず内外電極タイプの第１の通電加熱装置１００によって７０〜１００℃程度の糊化温度域に連続的に通電加熱され、糊化が進行する。ここで、内外電極タイプの第１の通電加熱装置１００では、効果的に糊化を進行させることが出来るが、その反面、第１の通電加熱装置１００から吐出される際の食品材料は、温度のばらつき、粘度のばらつきが大きい。そしてこのように温度のばらつき、粘度のばらつきが大きい状態で撹拌装置１０２に導入された食品材料は、強制撹拌によって温度、粘度が均一化され、その状態でリング状電極タイプの第２の通電加熱装置１０４に送り込まれ、１００〜１４０℃程度の殺菌温度域に通電加熱される。そして、１００〜１４０℃程度に加熱された食品材料は、保持部１０６に送り込まれてその温度域に保持され、殺菌が進行する。その後、冷却部１０８によって例えば４０℃程度以下まで冷却され、回収容器１１０に回収される。

ここで、第１の通電加熱装置１００の前段には、流動性食品材料Ｗが第１の通電加熱装置１００に流入する前に、流動性食品材料Ｗを予熱するための図示しない予熱装置を設けておいてもよい。この場合、その予熱装置の流路も、上記の第１の通電加熱装置１００から冷却部１０８までの連続流路に連続する構成とすることが望ましい。予熱温度は特に限定しないが、一般には４０〜６０℃程度の温度域まで予熱する構成とすることが望ましい。
なお予熱装置の具体的構成は特に限定しないが、例えばプレートタイプや２重管タイプなどの温水や高温蒸気等の温度媒体と熱交換して流動性食品材料を加熱する方式の予熱装置を用いればよい。
なお、第１の通電加熱装置１００に供給する食品材料となるべき複数の素材を混合、混練した状態で、例えば５０〜５５℃程度となることもあり、そのような場合は、予熱せずに、混練したままの状態で食品材料を第１の通電加熱装置１００に供給することが出来る。

第１の実施形態における第１の通電加熱装置１００について、図２〜図８を参照して詳細に説明する。

図２に示される第１の連続通電加熱装置１００は、チタン等の導電性材料からなる円筒形状の外側電極１１を有している。この外側電極１１は、本実施形態では、その中心軸線が垂直方向に沿うように配設されている。なお外側電極１１は、後に図３、図４を参照して説明するように、２重筒構造とされてその内部に外側冷却通路４１が形成されているが、図２では外側冷却通路４１は省略している。

外側電極１１の両端面（図２の上下両端面）にはシールパッキン１２を介して樹脂等の絶縁材料からなるスペーサ１３ａ，１３ｂが突き当てられている。スペーサ１３ａには絶縁材料からなる入口側の蓋部材１４ａがシールパッキン１５ａを介して突き当てられており、スペーサ１３ｂには絶縁材料からなる出口側の蓋部材１４ｂがシールパッキン１５ｂを介して突き当てられている。円筒形状の外側電極１１の両端側に配置されるスペーサ１３ａ，１３ｂと蓋部材１４ａ，１４ｂとにより、食品材料を案内する加熱パイプ１６が組み立てられ、加熱パイプ１６の両端部は蓋部材１４ａ，１４ｂにより閉塞される。

入口側の蓋部材１４ａは締結ブラケット１７ａに固定され、出口側の蓋部材１４ｂは締結ブラケット１７ｂに固定されており、両方の締結ブラケット１７ａ，１７ｂは同様の形状である。両方の締結ブラケット１７ａ、１７ｂは、４本の締結ロッド１８により締結される。締結ロッド１８の下端部は締結ブラケット１７ａの四隅を貫通しており、締結ロッド１８の上端部は締結ブラケット１７ｂを貫通している。それぞれの締結ロッド１８の下端部にはナット１９ａがねじ結合され、上端部にはナット１９ｂがねじ結合される。締結ロッド１８の上端部にはナット１９ｂが突き当てられる締結板２１が配置され、締結板２１と締結ブラケット１７ｂの間には、ばね部材２２が装着されている。ナット１９ｂの締結量を調整することにより、ばね部材２２による加熱パイプ１６の締結力が調整される。

外側電極１１の内部には、チタン等の導電性材料からなる略棒状の内側電極２３が外側電極１１と同軸となって配置されている。内側電極２３の下端部は蓋部材１４ａを貫通し、締結ブラケット１７ａよりも軸方向外方(図２の下方)に突出している。蓋部材１４ａには内側電極２３と蓋部材１４ａとの間をシールする図示しないシール部材が装着されている。内側電極２３の下端側突出部には、内側電極２３を締結ブラケット１７ａを固定するためのナット２４ａがねじ結合される。内側電極２３の上端は、加熱パイプ１６の上部において自由端とされている。したがって内側電極２３は、その下端側だけで支持されていることになる。なおこの内側電極２３の内部には内側冷却通路４３が形成されているが、この点は、後に改めて図３、図５を参照して説明する。

加熱パイプ１６と内側電極２３との間には、食品材料が流れる食品流路２５が垂直方向に沿って形成されている。したがって内側電極２３と外側電極１１との間も食品流路２５となっている。下端側の蓋部材１４ａには、流入側のジョイント２６が設けられており、ジョイント２６の内部流路は食品流路２５に連通している。蓋部材１４ｂには、流出側のジョイント２７が設けられており、ジョイント２７の内部流路は食品流路２５に連通している。

第１の通電加熱装置１００の外部には、食品材料Ｗを収容する図示しない容器が配置されて、図示しないポンプにより容器内の食品材料Ｗが、ジョイント２６を介して食品流路２５に連続的に搬送供給される。ジョイント２７には吐出配管３２が接続されており、食品流路２５を通過した食品材料は、吐出配管３２により、第１の通電加熱装置の外部に吐出され、撹拌装置１０２に導かれる(図１参照)。食品材料の食品流路２５における流れは、図２において矢印で示されている。なお図示しない予熱装置を第１の通電加熱装置１００の前段に配設する場合は、その予熱装置から食品材料Ｗが、ジョイント２６を介して食品流路２５に連続的に搬送供給される。

外側電極１１の流入側端部と流出側端部には給電プラグ３３ａ，３３ｂが取り付けられる。一方、内側電極２３の流入側の突出端部には、給電プラグ３４ａが取り付けられる。外側電極１１の給電プラグ３３ａ，３３ｂには給電ケーブル３５ａが接続され、内側電極２３の給電プラグ３４ａには給電ケーブル３５ｂが接続され、それぞれの給電ケーブル３５ａ，３５ｂは第１通電加熱用電源装置３６に接続される。第１通電加熱用電源装置３６からそれぞれの給電プラグに、例えば２０ｋＨの高周波電流が給電される。外側電極１１にはそれぞれ２つの給電プラグ３３ａ，３３ｂが取り付けられているが、いずれか一方のみでも良い。

食品流路２５に食品材料Ｗを供給した状態のもとで、外側電極１１と内側電極２３とに第１通電加熱用電源装置３６から電力を供給すると、食品流路２５を流れる食品材料には、流れの方向を横切る方向に電流が流れる。これにより、食品材料は外側電極１１と内側電極２３との間を流れる間に通電加熱される。

さらに外側電極１１の詳細について、図３及び図４を参照して説明する。

外側電極１１は、外側チューブ３７と、その外側チューブ３７の内径よりも小さい外径の内側チューブ３８とが同心状に組み合わされた２重管構造とされている。外側チューブ３７と内側チューブ３８の上下両端部は連結リング３９ａ、３９ｂによって結合されて、外側電極１１の内部、すなわち外側チューブ３７の内周面と内側チューブ３８の外周面との間に、軸方向(垂直方向)に沿う外側冷却流路４１が形成されている。外側電極１１の図４における下端部には、流入側の冷却液継手４２ａが設けられ、冷却液継手４２ａの内部流路は外側冷却流路４１に連通している。外側電極１１の図４における上端部には、流出側の冷却液継手４２ｂが設けられ、冷却液継手４２ｂの内部流路は外側冷却流路４１に連通している。冷却液継手４２ｂには、図示しない冷却液タンクなどから水等の冷却液が供給されるようになっている。
したがって、冷却液継手４２ａから冷却液継手４２ａに向けて外側冷却流路４１を軸方向に流れる冷却液により外側電極１１は冷却される。

また内側電極２３の詳細について、図３及び図５を参照して説明する。

内側電極２３は、外側管２３Ａと、その外側管２３Ａの内径よりも小さい外径の内側管２３Ｂとが同心状に組み合わされた２重管構造とされている。そして内側電極２３の内部、すなわち外側管２３Ａの内周面と内側管２３Ｂとの間に、軸方向（垂直方向）に沿う内側冷却流路４３が形成されている。内側管２３Ｂの下端部は、外側管２３Ａの下端より下方に突出しており、その部分に外部の図示しない冷却液タンクなどから水などの冷却液を導入する導入口２３Ｂａが形成されている。内側管２３Ｂの上端は外側管２３Ａ内の上部において開放されて吐出口２３Ｂｂが形成されている。一方、外側管２３Ａの下端部には、外部へ冷却液を排出する排出口２３Ａａが形成されている。したがって、冷却液は、導入口２３Ｂａから内側管２３Ｂの管内を通って吐出口２３Ｂｂから外側管２３Ａ内に吐出され、内側冷却流路４３を流れて、排出口２３Ａａに向かう冷却液により内側電極２３が冷却される。

さらに内側電極２３の外側管２３Ａは、外側電極１１に径方向に対向する通電部５１と、外側電極１１の下端よりも軸方向外方（下方）に突出する突出部５２ａを有している。突出部５２ａは、通電部５１よりも小径となっており、非通電部となっている。通電部５１の下端部には、突出部５２ａに向けて漸次小径となったテーパ部５３ａが形成されており、したがって通電部５１の下端部は、その外面と外側電極１１の内面との間の距離が下方に向かって次第に拡大することになる。また通電部５１の上端部も、上方に向かって漸次小径となったテーパ部５３ｂとされ、したがって通電部５１の上端部の外面と外側電極１１の内面との間の距離も、上方に向かって次第に拡大することになる。

上記のような本実施形態における第１の通電加熱装置１００の作用について、主に図６〜図８を参照して次に説明する。

図６は、図２におけるＶＩ部の拡大断面図であり、図７は図６の横断面図である。図６および図７においては、冷却液Ｌと食品材料Ｗが示されている。
外側電極１１と内側電極２３との間の食品流路２５においては、流動性を有する食品材料Ｗが、下方から上方に向かって連続的に移送される。一方、内側電極２３の内部に形成された内側冷却流路４３と、外側電極１１の内部に形成された外側冷却流路４１には、冷却液Ｌが流れる。

図８は内側電極２３と外側電極１１との間の食品材料Ｗにおける電流密度を概念的に示す断面図であり、図６と同様の部分を示す。

第１の通電加熱装置１００は、円筒形状の外側電極１１と、この内部に配置される棒状の内側電極２３とを有しており、内外に電極が対向する内外電極型とされている。このタイプの通電加熱装置１００においては、内側電極２３の外周面の通電面積は、外側電極１１の内周面の通電面積に比較して小さい。このため、食品流路２５内を流れる食品材料Ｗに、その流れ方向を横切る方向に電流が流れれば、内側電極２３に近い領域の食品材料Ｗの部分の電流密度は、外側電極１１に近い外側領域の食品材料Ｗの部分よりも高くなる。このように電流密度が高い領域の部分は、低い領域の部分よりも食品材料Ｗの通電加熱温度が高くなる。

したがって、カスタードプリン等のように澱粉を多く含み、加熱すると糊化して粘度が高くなる食品材料を、内外電極型の通電加熱装置１００を用いて、内側電極２３を冷却することなく通電加熱すれば、食品材料と内側電極２３との摩擦抵抗により内側電極２３の近傍（すなわち内側の部分）の流速は、それよりも径方向外側の部分（外側電極１１と内側電極２３との間の中央付近）の食品材料よりも遅くなる。このため、内側電極２３付近の食品材料は、電流密度と流速の影響により焦げやスパークが発生しやすくなる。

これに対し、本実施形態の第１の通電加熱装置１００では、内側電極２３の内部の内側冷却流路４３に冷却液を流して、内側電極の付近の食品材料を冷却することとしており、そのため食品材料を食品流路２５の中央付近の食品材料よりも低い温度に保持することができ、内側電極２３付近でのスパークや焦げ付きの発生を回避しながらも、中央付近の食品材料を充分に加熱して、糊化させることができる。

上述した第１の通電加熱装置１００による食品材料の加熱は以下のように実行される。カスタードプリン等のように澱粉を多く含み、調理温度まで加熱すると、澱粉が糊化して粘度が糊化前よりも高くなる食品材料は、図示しないポンプにより加熱パイプ１６内の食品流路２５に供給され、第１通電加熱用電源３６から内側電極２３と外側電極１１に供給される電力が食品材料を径方向に流れる。食品材料は、食品流路２５の流入口から流出口に向かう間に、内側電極２３と外側電極１１との間において通電加熱される。

電極に電力が供給されると、図８に示されるように、食品材料のうち内側電極２３の付近の内側領域（食品流路２５の内周面側の領域）の食品材料Ｗの電流密度は、外側電極１１に近い外側領域（食品流路２５の外周面側の領域）の食品材料Ｗの電流密度よりも高くなる。しかしながら、内側電極２３と外側電極１１は冷却液Ｌにより冷却されるから、図６および図７に示されるように、内側の食品材料Ｗｉと外側の食品材料Ｗｏは、これらの間の中央付近（中央領域）の食品材料Ｗａ〜Ｗｃよりも低い温度に保持される。中央付近の食品材料は、径方向内側の部分が最も高くなり、径方向外側に向けて漸次低くなる。図６および図７に示されるように、中央付近の領域をＷａ〜Ｗｃとして便宜的に３つの領域に分けて示すと、これらの領域においては、径方向内側の部分Ｗａから径方向外側の部分Ｗｃに向けて加熱温度は低くなる。

したがって、食品流路２５を流れる食品材料は、内側の食品材料Ｗｉと外側の食品材料Ｗｏが糊化されない状態のもとで、中央付近の食品材料Ｗａ〜Ｗｃが先に糊化される。これにより、内側電極２３の外周面と外側電極１１の内周面は、糊化されない食品材料Ｗｉ，Ｗｏにより覆われた状態となって食品流路２５を流れる。これにより、食品材料Ｗは電極に付着することがなく、焦げやスパークを発生させることなく、安定的に食品材料を加熱することができる。

糊化された食品材料は、流出側のジョイント２７から、図１に示した撹拌装置１０２の流入側に送給される。

次に第１の実施形態の連続加熱処理設備における撹拌装置１０２について、図９、図１０を参照して説明する。

撹拌装置１０２は、第１の通電加熱装置１００によって７０〜１００℃程度の糊化温度域付近に加熱された食品材料を、外部から与えられる撹拌駆動力によって、流路内で食品材料を連続的に強制撹拌する構成とされている。
本実施形態では、図９、図１０に示すように、食品材料の流路７１を形成する中空管体７２内に撹拌羽根７３を挿入して、その撹拌羽根７３を、外部の電動モータ等の回転駆動源７７によって強制回転させる構成とされている。

すなわち中空管体７２の一端（図９の左端）には、第１の通電加熱装置１００の流出側のジョイント２７から食品材料が導かれる流入部材７２ａが高けられ、中空管体７２の他端（図９の右端）の近傍には、撹拌澄みの食品材料を吐出させる吐出部材７２ｂが設けられている。この吐出部材７２ｂは、第２の通電加熱装置１０４における第１の通電加熱ユニット１０４Ａの流入側に導かれる。
中空管体７２には、その軸線に沿って軸棒７４が挿入されており、その軸棒７４には、外周方向に突出する１枚以上（図２では２枚）の板状の撹拌羽根７３が固定されている。そして撹拌羽根７３には、その厚み方向に貫通する複数の貫通孔７５が形成されている。軸棒７４の一端は、中空管体７２の外部に延長されて回転駆動源７７の駆動側に連結されている。

このような撹拌装置１０２では、第１の通電加熱装置１００から導かれた食品材料（すなわち第１の通電加熱装置１００により糊化温度域付近に加熱された食品材料）Ｗが中空管体７２内を流れる。その間、撹拌羽根７３を回転させることによって、食品材料が強制撹拌される。これによって食品材料の温度が均一化されるとともに、その粘度も均一化される。

ここで、前述の第１の通電加熱装置１００によれば、図６〜図８を参照して説明したように、食品流路２５における内側の食品材料Ｗｉと外側の食品材料Ｗｏは、これらの間の中央付近（中央領域）の食品材料Ｗａ〜Ｗｃよりも低い温度に保持される結果、内側の食品材料Ｗｉと外側の食品材料Ｗｏが糊化されない状態のもとで、中央付近の食品材料Ｗａ〜Ｗｃが先に糊化される。これにより、内側電極２３の外周面と外側電極１１の内周面は、糊化されない食品材料Ｗｉ，Ｗｏにより覆われた状態となって食品流路２５を流れる。これは、食品材料が、温度のばらつき、粘度のばらつきを有したまま、第１の通電加熱装置１００から後段に排出されることを意味する。言い換えれば、撹拌装置１０２には、温度および粘度のばらつきが大きい状態で、食品材料が導入されることになる。

しかるに、本実施形態では、上記のように撹拌装置１０２を食品材料が通過する間に、食品材料は強制撹拌され、これによって食品材料の温度が均一化されるとともに、その粘度も均一化される。
したがって次の第２の通電加熱装置１０４における通電加熱ユニット１０４Ａには、温度が均一化されかつ粘度が均一化された状態で食品材料が導かれることになる。

さらに第１の実施形態の通電加熱処理設備に使用される第２の通電加熱装置１０４の一例について図１１を参照して説明する。なお図１１では、第２の通電加熱装置１０４を構成している二つの通電加熱ユニット１０４Ａ、１０４Ｂのうち、前段の通電加熱ユニット１０４Ａのみを示しているが、後段の通電加熱ユニット１０４Ｂも前段の通電加熱ユニット１０４Ａと実質的に同様であり、そこで、ここでは前段の通電加熱ユニット１０４Ａのみを示している。

図１１において、通電加熱ユニット１０４Ａは、食品流路８１内を移送される食品材料に電圧を印加するための電極８０Ａ〜８０Ｇを、リング状電極（環状電極）によって構成した例として示している。
すなわち食品流路８１が、全体として円筒状(チューブ状)をなす中空管体８２によって形成されており、この中空管体８２の一端には入り口部材８３が設けられ、他端には出口部材８４が設けられている。

そして中空管体８２は、流路８１の長さ方向(流れの方向)に所定間隔を置いて配設された複数（本実施形態では７個）のリング状電極８０Ａ〜８０Ｇと、これらのリング状電極８０Ａ〜８０Ｇの相互の間に介在する絶縁管体からなる中間絶縁管（スペーサ管体）８５Ｂ〜８５Ｇと、リング状電極８０Ａ、８０Ｇと入り口部材８３、出口部材８４のそれぞれの間に介在する端部側絶縁管８５Ａ、８５Ｈとによって構成されている。
そして、第２通電加熱用電源装置８６の一方の出力端子８６Ａが、一つ置きのリング状電極、すなわちリング状電極８０Ａ、８０Ｃ、８０Ｅ、８０Ｇに接続され、それらの間のリング状電極８０Ｂ、８０Ｄ、８０Ｆには、第２通電加熱用電源装置８６の他方の出力端子８６Ｂが接続されている。ここで、リング状電極８０Ａ〜８０Ｇに給電する交流波形としては、正弦波、あるいはパルス波（矩形波）などが使用される。

以上のような通電加熱ユニット１０４Ａにおいて、入り口部材８３から中空管体８２内に流入した食品材料は、出口部材８４に至るまでの間において、リング状電極２Ａ〜２Ｇの相互の間の流路を通過し、その間、食品材料に通電され、その食品材料の電気抵抗によって発熱(ジュール発熱)して食品材料の温度が上昇する。
そして、図１に示したように、前段の通電加熱ユニット１０４Ａから流出した食品材料は、その通電加熱ユニット１０Ａと同様な構成の後段側の通電ユニット１０４Ｂに導かれ、上記と同様にしてさらに加熱され、殺菌が可能な温度域、例えば１００〜１４０℃程度の温度に達する。そして後段側の通電ユニット１０４Ｂから吐出された食品材料は、図１に示しているように、直ちに保持部１０６に送り込まれる。

なお図１１では、第２の通電加熱装置１０４の内の一つの通電加熱ユニットについて、７個のリング状電極を用いた構成としているが、７個に限定されるものではなく、基本的には２個以上のリング状電極を用いればよい。但し、中空管体８２の両端のリング状電極８０Ａ、８０Ｇは電気的に同相とすることが望ましく、その意味からは、リング状電極の数は３以上の奇数とすることが望ましい。
また本実施形態では、前段、後段の二つの通電加熱ユニット１０４Ａ、１０４Ｂを直列接続して、第２の通電加熱装置１０４を構成しているが、温度条件等によっては１基の通電加熱ユニットのみによって第２の通電加熱装置１０４を構成してもよく、さらには３以上の通電加熱ユニットによって第２の通電加熱装置１０４を構成してもよい。

第２の通電加熱装置１０４から吐出された食品材料は、図１に示したように、保持部１０６に導かれる。この保持部１０６は、第２の通電加熱装置１０４によって殺菌可能な温度域まで加熱された食品材料の温度を保持して、殺菌を充分に進行させるための部位である。保持部１０６の具体的構成は特に限定しないが、例えば食品材料が連続的に流れる中空管の外周を断熱材で覆った構成とすればよい。

保持部１０６から吐出された食品材料は、通常は、図１に示すように冷却部１０８に導かれる。この冷却部１０８は、例えば２重管によって構成して、内外に二つの流路を有する構成とし、内側の流路に冷却液を流し、外側の流路に食品材料を流す構成とすればよい。また場合によってはプレートタイプの冷却装置としてもよい。さらには、連続的に食品材料を流す構成とはせずに、冷却槽によって構成してもよい。

以上のような本実施形態によれば、内外電極タイプの第１の通電加熱装置１００によって糊化温度域まで加熱はされたが、温度および粘度のばらつきが大きい状態の食品材料が、撹拌装置１０２によって強制撹拌されて、そのばらつきが解消された状態で第２の通電加熱装置１０４に導入されるため、第２の通電加熱装置では、均一に食品材料を加熱することが出来、そのため過度に加熱されてリング状電極に焼き付きやスパークが発生したり、あるいは食品材料の過加熱によって食品材料が変質あるいは劣化したりすることを防止できる。また逆に第２の通電加熱装置１０４において局部的に加熱不足が生じて殺菌に適した温度まで確実に昇温されずに、殺菌不良が生じたりすることを防止することが出来る。

＜第２の実施形態＞
本発明の連続加熱処理設備における撹拌装置としては、流路内の食品材料を強制的に撹拌するだけではなく、流路内において食品材料を強制的に移送（前進）させるポンプ機能（圧送機能）を備えているものを用いることが好ましい。
このような撹拌装置の代表的なものとしては回転容積式一軸偏心ねじポンプがある。回転容積式一軸偏心ねじポンプとは、単に一軸偏心ねじポンプと称されたり、あるいは一軸スクリューポンプ、スネークポンプなどと称されるものでり、市販のものとしては、兵神装備株式会社製のヘイシンモーノポンプ（登録商標）などがある。
そこで撹拌装置として回転容積式一軸偏心ねじポンプを用いた連続加熱処理設備を、第２の実施形態とし、その第２の実施形態について以下に説明する。

図１２、図１３に、回転容積式一軸偏心ねじポンプ（以下単に偏心ねじポンプと称する）９０によって構成した撹拌装置１０２を示す。なお第２の実施形態における撹拌装置１０２以外の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様である。

図１１、図１２において、偏心ねじポンプ９０は、基本的には、雌ネジに相当するステーター９１と、雄ネジに相当するローター９２と、ローター９２を偏心回転させるための電動モータなどの駆動源９３とを有する構成とされている。
具体的には、中空筒状のケーシング９４の一端側（図１１の左端側）流入口９５が形成され、他端側に流出口９６が形成されている。ステーター９１は、ゴムなどの弾性変形可能な材料によって雌ネジ形状に作られたものであって、ケーシング９４内に嵌め込まれている。ローター９２は、金属や硬質樹脂などの高剛性材料によって雄ネジ形状に作られたものであって、ステーター９１の内側に挿入されている。そしてローター９２は、駆動源９３の回転駆動力がコネクティングロッド９７を介してローター９２に与えられて、ローター９２が偏心回転するように構成されている。
このような偏心ねじポンプ９０では、流入口９５から流入する食品材料を収容した収容空間９８が、ローター９２の偏心回転に伴って前進移動して、収容空間９８内の食品材料を強制的に移送させ、流出口９６から流出させることが出来る。このとき、収容空間９８内の食品材料には、移送方向への大きな駆動力が作用し（すなわちポンプ機能が働き）、同時に食品材料が撹拌される。したがって、撹拌すると同時に、ポンプ機能によって高粘度の食品材料（例えば糊化によって高粘度となったカスタードクリームやフラワーペースト）でも円滑に移送することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、前述の実施形態は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。

１１ 外側電極
２３ 内側電極
２５ 食品流路
４１ 外側冷却流路
４３ 内側冷却流路
７３ 撹拌羽根
９０ 回転容積式一軸偏心ねじポンプ
１００ 第１の通電加熱装置
１０２ 撹拌装置
１０４ 第２の通電加熱装置
１０４Ａ、１０４Ｂ 通電加熱ユニット
１０６ 保持装置

Claims (7)

1. 流動性を有し且つ加熱によって糊化する食品材料を、連続する流路内で、調理のために通電加熱によって加熱し、さらに殺菌のために通電加熱によって加熱する食品材料の連続加熱処理設備において、
   前記食品材料を流路内で調理のために連続的に加熱する第１の通電加熱装置と、
   第１の通電加熱装置から排出された食品材料を流路内で連続的に強制撹拌する撹拌装置と、
   撹拌装置から排出された食品材料を、殺菌のための温度域まで流路内で連続的に加熱する第２の通電加熱装置と、
   第２の通電加熱装置から排出された食品材料を連続的に流しながら食品材料の温度を保持するための保持部と
   を有し、
   前記第１の通電加熱装置は、
   円筒形状の外側電極と、前記外側電極の内部に配置され、前記外側電極との間で食品材料が流れる食品流路を形成する棒状の内側電極と備え、かつ前記内側電極に内側冷却流路が形成されており、前記外側電極と前記内側電極に電力を供給して前記食品流路を流れる食品材料に流れ方向を横切る方向に通電し、前記内側電極を冷却しながら食品材料を通電加熱する構成とされ、
   前記撹拌装置は、外部から与えられる撹拌駆動力によって流路内で食品材料を強制撹拌する構成とされていることを特徴とする食品材料の連続加熱処理設備。
2. 前記第１の通電加熱装置における前記外側電極に外側冷却流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
3. 前記撹拌装置が撹拌羽根を有していて、その撹拌羽根を外部の駆動源によって回転させることにより、流動性食品材料を撹拌する構成とされたことを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
4. 前記撹拌装置が、流路内の食品材料を強制的に前進させるポンプ機能を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
5. 前記撹拌装置が、回転容積式一軸偏心ねじポンプからなることを特徴とする請求項４に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
6. 前記第２の通電加熱装置が、リング状電極を用いて、食品材料の流れの方向に沿って電流を流す構成とされていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
7. 前記食品材料が、カスタードクリームもしくはフラワーペーストであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの請求項に記載の食品材料の連続加熱処理設備。
   

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