JP2821087B2 - ジュール加熱ユニットおよびこれを用いた加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は飲食物を加熱する技術に
関し、特に、粘性が高い飲食物や野菜等の固形物が含ま
れた粘性の高い飲食物、あるいは流動性を有する物質を
主成分とする飲食物等の加熱に用いて有用な加熱技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ジュース、スープ等のような液状の飲食
物、味噌や練りからし等のペースト状食品、さらにビー
フシチュー等のように野菜や肉等の固形物を含む液状な
いし半固形状の食品のような流動性を有する飲食物を調
理したり、殺菌のために加熱する場合には、通常、収納
容器内にこれらの流動性を有する飲食物を収容した状態
で、蒸気、ガス、あるいは湯煮等を熱源として、収納容
器を加熱するようにしている。

【０００３】このように、収納容器を加熱することによ
り収納容器を介してこの収納容器内部に収容された飲食
物を加熱する場合には、飲食物つまり被加熱物はそれ自
体の熱伝導により加熱されることになるので、収納容器
内の全ての飲食物に熱が伝達されて所定の温度に達する
までに、時間がかかるのみならず、時間がかかることか
ら、飲食物の持つ風味や食感が損なわれることがある。

【０００４】特に、スープ等の飲食物にあっては、製品
化する最終段階で１００℃以上の高温度に加熱すること
が必要となる場合があり、その場合には上述したよう
に、収納容器を介して蒸気等を熱源として被加熱物を加
熱すると、被加熱物の内部が所望の温度となるまでに
は、収納容器に近い部分の温度はその温度よりも高くな
るか、あるいは長時間高温状態にさらされることにな
る。たとえば、収納容器内の被加熱物を熱水または蒸気
を熱源として容器内の中央部分の被加熱物をも１２０℃
程度にまで加熱するには、１２０〜１３５℃程度の熱水
または蒸気を用いる必要があり、周辺部の被加熱物は１
２０℃を越える温度まで加熱されてしまうことになる。
このため、被加熱物は一部が長時間過加熱状態にさらさ
れて食感や風味が損なわれることになる。

【０００５】そこで、近年にあっては、上述したような
流動性を有する飲食物に直接通電してジュール熱により
加熱するようにした加熱技術が開発されつつある。

【０００６】ところで、本発明者は、流動性を有する飲
食物をパイプ内に流しながら、被加熱物に対する過加熱
の発生を防止するために、ジュール熱を利用して加熱す
るようにした加熱装置を検討した。

【０００７】以下は、本発明者によって検討された技術
であり、その概要は次のとおりである。

【０００８】すなわち、飲食物を被加熱物としてこれを
管路の中に流すようにし、この管路の中に配置された電
極間に通電することにより、被加熱物をジュール熱によ
り加熱するようにした場合には、通電条件を一定の状態
に維持するために、電極間に確実に飲食物が存在する状
態のもとで加熱する必要があるので、管の下端部から上
端部に向けて飲食物を流すようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管路の
中を上方に向けて飲食物を流しながら、ジュール熱によ
り飲食物を加熱するようにした加熱装置において、管路
内の飲食物の温度を管路の径方向の種々の位置で検出し
たところ、管路の中の中心部分の飲食物は周辺部分より
も比較的温度が高くなるという傾向があり、全体的に均
一となり難いということが判明した。

【００１０】本発明の目的は流動性を有する飲食物を、
風味や食感を損なうことなく、効率良くしかも全体的に
均一の温度に加熱できるようにすることである。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明のジュール加熱ユニット
は、流動性を有する飲食物を被加熱部として管路内に連
続的に案内しつつ前記管路内でジュール熱により加熱す
るジュール加熱ユニットであって、絶縁性の案内面を有
する筒体と、前記案内面に対応した通電面を有する環状
の複数の電極とにより内部に被加熱物を案内する管路を
有する加熱ユニット本体を形成し、前記管路内の被加熱
物を攪拌する攪拌部材を、前記管路内に設けられた攪拌
軸に前記電極の内側に位置させて取り付けたことを特徴
とする。

【００１４】また、加熱装置は、ジュール加熱ユニット
内に被加熱物を供給するポンプと、加熱された被加熱物
を収容する製品タンクとを有し、製品タンク内の圧力は
ジュール加熱ユニット内の管路の圧力に対応させて大気
圧以上の圧力に設定されるようになっている。

【００１５】

【作用】本発明のジュール加熱ユニットは攪拌部材を有
し、管路内を加熱されながら流れる被加熱物は攪拌され
ることになり、管路内全体における被加熱物が均一の温
度となり、風味や食感を損なうことなく、迅速に被加熱
物を加熱することができる。

【００１６】また、本発明の加熱装置は製品タンクに加
圧気体を供給することにより、製品タンクおよびジュー
ル加熱ユニット内が大気圧以上の圧力に保持されること
になり、ジュール加熱ユニット内で１００℃以上の温度
にまで被加熱物を加熱することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１８】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は本発明のジュー
ル加熱ユニットの一実施例を示す図である。このジュー
ル加熱ユニット１０は、図１（Ａ）に示すように、絶縁
性材料からなる所定の長さの複数の筒体１１と、これら
の筒体１１の両端部に配置され環状となった複数の電極
１２とにより形成される加熱ユニット本体１０ａを有し
ている。それぞれの筒体１１の内周面つまり案内面１１
ａと電極１２の内周面つまり通電面１２ａはほぼ同一面
となっており、これらの内部に飲食物を案内する管路１
３が形成される。

【００１９】加熱ユニット本体１０ａの両端部には、ス
ペーサ１４，１５を介して流出側継手部１６と流入側継
手部１７とが設けられている。両方の継手部１６，１７
にそれぞれ一体に設けられたフランジ部１６ａ，１７ａ
をボルト１８により連結することにより、両方の継手部
１６，１７の間に加熱ユニット本体１０ａが締結される
ことになる。この加熱ユニット１０内で加熱される飲食
物は、流入側継手部１７に設けられた流入ポート１７ｂ
から流入し、流出側継手部１６に設けられた流出ポート
１６ｂから流出する。

【００２０】筒体１１およびスペーサ１４，１５はそれ
ぞれテトラフルオロエチレン等の絶縁性のフッ素含有樹
脂により形成されているが、ポリエーテルエーテルケト
ン等のような耐熱性および耐圧性に優れた高強度の絶縁
材料を用いるようにしても良い。また、筒体１１および
スペーサ１４，１５をそれぞれ金属により形成し、それ
らの全表面に絶縁材料で被覆するようにしても良い。

【００２１】一方、電極１２はチタン等の耐蝕性の導電
材料により形成されているが、チタン以外の種々の導電
材料を用いることも可能である。さらに、筒体１１およ
びスペーサ１４，１５はそれぞれ管路の断面形状が、図
示する場合には円形となっているが、円形に限られず四
角形等の種々の断面形状とすることが可能である。

【００２２】図１（Ａ）には、４つの電極１２が示され
ているが、電極１２の数そして筒体１１の数は任意に設
定することができる。

【００２３】流出側継手部１６にはモータ２１が取り付
けられ、このモータ２１のシャフトには攪拌軸２２が設
けられている。この攪拌軸２２は流入側継手部１７にま
で伸び、その先端が継手部１７の端部に支持されてい
る。そして、この攪拌軸２２には、図１（Ｂ），（Ｃ）
に示すように、攪拌部材２３が設けられている。

【００２４】図示する攪拌部材２３はそれぞれ板状の部
材からなり、電極１２の位置に対応させて、回転方向に
９０°の位相となって一箇所に４本設けられている。図
示する場合には、攪拌部材２３の表面が攪拌軸２２の中
心軸に対して傾斜しており、攪拌軸２２によって攪拌部
材２３を回転させると、管路１３内を流れる飲食物に対
して円周方向の旋回力を加えるのみならず、流れを促進
する方向に負荷を加えたり、あるいは逆方向に負荷を加
えるようにして飲食物は流れながら攪拌されることにな
る。ただし、攪拌部材２３を断面円形の棒材を用いて、
攪拌部材自体では、円周方向に飲食物を旋回させるだけ
の作用を加えるようにしたタイプのものを使用しても良
い。また、一箇所に設ける攪拌部材２３の数は、１本で
も２本でも良く、任意の本数とするようにしても良い。

【００２５】攪拌部材２３を電極１２の内側の位置に設
けることにより、ジュール熱の発生が邪魔されることが
なくなる。

【００２６】図２は電極１２に供給される電力を制御す
るための制御回路を示す図であり、電極１２は電力調整
器２６により調整された電力が供給されるようになって
おり、筒体１１には管路１３内の飲食物の温度を検出す
るための温度センサ２５が設けられている。この温度セ
ンサ２５からの検出信号は、温度設定器２８に送られ、
この温度設定器２８からは作業者により入力された設定
温度の検出温度に基づいて電力調整器２６に制御信号が
送られ、さらに、電圧設定器２７からの信号も電力調整
器２６に送られるようになっている。これにより、電源
２９からの電圧および電流が所定の値に電力調整器２６
により調整され、調整された電力がそれぞれの電極１２
に供給される。

【００２７】電源２９としては商用電源としても良く、
あるいは高周波電源を電極１２に供給するようにしても
良い。図２にあっては、一対をなす２つの電極１２に対
して電力を供給するための制御回路を示すが、複数対の
電極１２を用いる場合には、何対かを商用電源に接続
し、他の対の電極に高周波電源を接続するようにしても
良い。

【００２８】図３は図１に示したジュール加熱ユニット
１０を有する加熱装置の全体を示す図であり、この加熱
装置は流動性を有する飲食物からなる被加熱物が投入さ
れるホッパー３１を有している。なお、ホッパー３１内
の被加熱物内の固形物等を均一に分散させるために、ホ
ッパー３１内に図示しない攪拌機を設けるようにしても
良い。ホッパー３１内の被加熱物を送り出すために、ホ
ッパー３１の下部にはポンプ３３が取り付けられ、この
ポンプ３３は図１に示す加熱ユニット１０の流入ポート
つまり流入口１７ｂに接続されており、ポンプ３３によ
りホッパー３１内の被加熱物は供給パイプ３４を介して
加熱ユニット１０内に供給される。なお、ホッパー３１
を用いることなく、図３に二点鎖線で示すパイプ３４ａ
をポンプ３３に直接接続して被加熱物を供給するように
しても良い。

【００２９】図１に示された加熱ユニット１０により加
熱された被加熱物は、加熱ユニット１０の流出側継手部
１６の流出ポートつまり流出口１６ｂから流出すること
になり、加熱終了後の被加熱物を収容する製品タンク３
５と流出ポート１６ｂとの間には、製品搬送パイプ３６
が接続されている。

【００３０】製品搬送パイプ３６には三方弁３７が設け
られ、この三方弁３７の部分に製品タンク３５のジョイ
ント部３８が接続されており、この製品タンク３５は蓋
部材３９により内部が密閉されるようになっている。製
品タンク３５内に供給された被加熱物を冷却するため
に、製品タンク３５の外側には冷却ジャケット４０が設
けられ、冷却液供給パイプ４１ａから供給され冷却液排
出パイプ４１ｂから流出する冷却液が冷却ジャケット４
０内を循環するようになっている。さらに、製品タンク
３５には、この中に所定の量の被加熱物が供給されたか
否かを検出するためのレベルセンサ４２と、被加熱物の
温度を検出するための温度センサ４３とが設けられてい
る。

【００３１】製品タンク３５内を大気圧以上の圧力にす
るために、気体圧源４４と製品タンク３５との間には、
気体供給パイプ４５が接続されており、この気体供給パ
イプ４５によって気体圧源４４からの窒素ガス等の不活
性ガスが製品タンク３５内に供給されるようになってい
る。

【００３２】製品タンク３５内の圧力を所定の圧力に設
定するために、供給パイプ３４にはこの中の被加熱物の
圧力を測定する圧力検出器４６が設けられ、この圧力検
出器４６の検出値は圧力制御部４７に表示され、作業者
はこの圧力制御部４７に設けられた圧力設定器を操作し
て任意の圧力に設定し得るようになっている。一方、気
体供給パイプ４５には圧力上昇用の圧力制御弁４８ａ
と、減圧用の圧力制御弁４８ｂとが設けられ、これらの
制御弁４８ａ，４８ｂを圧力制御部４７からの制御信号
により作動することにより、圧力制御弁４８ａ，４８ｂ
が作動して製品タンク３５内は任意の圧力に制御され
る。なお、符号４９は安全弁を示す。

【００３３】図３においては、製品タンク３５は１つの
みが示されているが、さらに他の製品タンクが三方弁３
７を介して接続されており、その製品タンク内に気体が
供給され、一方の製品タンクに被加熱物が充満されたな
らば、三方弁３７を操作して他の製品タンク内に被加熱
物を供給するようにしている。これにより、連続的に加
熱操作を行なうことができることになるが、製品タンク
３５の数は２つに限られることなく、任意の数に設定す
ることができる。

【００３４】加熱ユニット１０において被加熱物に対す
る通電加熱が定常状態となるまでに加熱ユニット１０を
通過した被加熱物を収容して回収するために、回収タン
ク５１が三方弁５２を介して製品搬送パイプ３６に接続
されている。この回収タンク５１は、製品タンク３５と
ほぼ同様の構造となっており、冷却ジャケット５３を有
し、その冷却ジャケット５３内には冷却液供給パイプ５
４ａから供給され冷却液排出パイプ５４ｂから排出され
る冷却液が循環するようになっている。

【００３５】さらに回収タンク５１内には気体圧源４４
からの加圧気体が供給されるようになっており、被加熱
物の温度は温度検出器５５により検出され、内部に供給
された被加熱物の量はレベル検出器５６により検出され
る。なお、符号５７は安全弁を示す。

【００３６】製品タンク３５のジョイント部３８には三
方弁６１が設けられ、この製品タンク３５内の所定のレ
ベルまで被加熱物が充填されたならば、三方弁６１を介
して次の処理工程に被加熱物が排出される。同様に、回
収タンク５１のジョイント部６２には三方弁６３が設け
られ、この三方弁６３を介して回収タンク５１内の被加
熱物が外部に排出されるようになっている。

【００３７】上述した構成の加熱ユニット１０を有する
加熱装置により被加熱物である流動性を有する飲食物を
加熱する場合の加熱手順は次のようになされる。

【００３８】まず、ホッパー３１内に被加熱物を投入し
て、投入された被加熱物をポンプ３３により供給パイプ
３４を介して加熱ユニット本体１０ａ内に供給される。
このときには、被加熱物の圧力は大気圧以上の圧力とな
り、その圧力は圧力検出器４６により検出される。

【００３９】加熱ユニット本体１０ａ内に流入した被加
熱物は、電極１２の相互間に電力を供給することによ
り、ジュール熱が発生して加熱される。加熱ユニット１
０内の圧力を大気圧以上の圧力に保持することによっ
て、被加熱物は１００℃以上に加熱される。図示するよ
うに、電極１２を複数対設けることにより、それぞれの
対により複数段階に分けて温度を上昇させることができ
る。

【００４０】電極１２に対する電力の供給は、加熱ユニ
ット１０内に被加熱物が充満された状態で行われること
になり、加熱装置を起動させた初期には、被加熱物は所
定の温度まで上昇しない。そのために、起動初期の段階
における被加熱物は、回収タンク５１内に案内する。そ
して、定常状態となった後には、三方弁５２を操作する
ことにより、加熱ユニット１０を通過して所定の温度に
まで加熱された被加熱物を製品タンク３５内に案内す
る。

【００４１】製品タンク３５内に被加熱物が流入するに
従って、製品タンク３５内の圧力は高くなるが、被加熱
物が流入しても、製品タンク３５内の圧力が設定圧力に
維持されるように、減圧用の圧力制御弁４８ｂから製品
タンク３５内の気体が外部に排出される。

【００４２】製品タンク３５内に所定のレベルまで被加
熱物が流入したことが、レベルセンサ４２により検出さ
れたならば、三方弁３７を操作して他の図示しない製品
タンクに被加熱物を案内するようにする。製品タンク３
５内の被加熱物は三方弁６１を操作することにより、外
部に排出することができる。ただし、１つの製品タンク
３５のみが設けられている場合には、加熱ユニット本体
１０ａによる加熱を停止し、製品タンク３５内の被加熱
物を外部に排出した後に再度加熱操作を行うようにす
る。なお、製品タンク３５から排出された被加熱物を所
定量毎に連続的にパック詰めするようにしても良く、あ
るいは他の大型の製品タンクに供給するようにしても良
い。

【００４３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４４】たとえば、図示する加熱ユニットは、ほぼ
垂直方向に設置されているが、これを傾斜して設置する
ようにしても良い。その場合には、特に被加熱物である
飲食物の中に固形物を含むような場合でも、加熱ユニッ
トの下側から上側に向けて供給される被加熱物の中に固
形物が充分に混合された状態とすることができる。

【００４５】また、図３に示す加熱装置では、図１に示
す加熱ユニットが１組設けられているが、これを複数組
設けるようにしても良い。さらに、ポンプ３３と加熱ユ
ニット１０との間に予備加熱装置を設け、加熱ユニット
１０内に供給される被加熱物を１００℃以下の温度、例
えば８０℃程度まで予め加熱するようにしても良い。

【００４６】さらに、図示する場合には、製品タンク３
５および回収タンク５１にそれぞれ冷却ジャケット４
０，５３を設けるようにしているが、加熱ユニット１０
の下流側に冷却装置を設け、そこで冷却した後に製品タ
ンク３５および回収タンク５１に被加熱物を供給するよ
うにしても良い。

【００４７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００４８】(1).攪拌部材は電極の内側に位置させて攪
拌軸に取り付けられており、ジュール加熱ユニット内で
は被加熱物が攪拌部材により攪拌されながら、ジュール
熱により加熱されることになるので、被加熱物は均一な
条件で加熱され、高品質の加熱製品が得られる。

【００４９】(2).ジュール加熱ユニットを有する加熱装
置にあっては、加熱ユニットおよび製品タンクとこれら
を接続する製品搬送パイプ等が大気圧以上の圧力に保持
されるので、被加熱物を１００℃以上の高温に迅速に加
熱し、冷却することにより食感や風味を損なうことな
く、高品質で飲食物を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例の加熱ユニットを示
す一部切り欠き正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）の一
部拡大断面図であり、（Ｃ）は同図（Ｂ）におけるＣ−
Ｃ線に沿う断面図である。

【図２】図１に示された加熱ユニットにおける通電制御
回路を示す回路図である。

【図３】図１に示された加熱ユニットを有する加熱装置
を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 加熱ユニット １０ａ 加熱ユニット本体 １１ 筒体 １２ 電極 １３ 管路 １４，１５ スペーサ １６ 流出側継手部 １７ 流入側継手部 ２１ モータ ２２ 攪拌軸 ２３ 攪拌部材 ３１ ホッパー ３３ ポンプ ３５ 製品タンク ３６ 製品搬送パイプ ４０ 冷却ジャケット ４４ 気体圧源 ４５ 気体供給パイプ ４６ 圧力検出器 ４７ 圧力制御部 ４８ａ，４８ｂ 圧力制御弁 ５１ 回収タンク

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A47J 27/00 - 27/64 A23L 1/00 - 1/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動性を有する飲食物を被加熱物として
   管路内に連続的に案内しつつ前記管路内でジュール熱に
   より加熱するジュール加熱ユニットであって、絶縁性の
   案内面を有する筒体と、前記案内面に対応した通電面を
   有する環状の複数の電極とにより内部に被加熱物を案内
   する管路を有する加熱ユニット本体を形成し、前記管路
   内の被加熱物を攪拌する攪拌部材を、前記管路内に設け
   られた攪拌軸に前記電極の内側に位置させて取り付けた
   ことを特徴とするジュール加熱ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載のジュール加熱ユニット
   と、このジュール加熱ユニットの流入部に被加熱物を供
   給するポンプと、前記ジュール加熱ユニットの流出部に
   接続され前記ジュール加熱ユニットにより加熱された被
   加熱物を収容する製品タンクと、前記製品タンク内に圧
   力気体を供給して前記製品タンク内の圧力を前記ジュー
   ル加熱ユニット内の管路の圧力に対応させて大気圧以上
   の圧力に設定する気体圧供給手段とを有し、流動性を有
   する被加熱物を連続的に加熱することを特徴とする加熱
   装置。