JP2840014B2 - 流動性を有する飲食物の加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液状の飲食物、ペースト
状の食品、固形物を含む液状ないし半固形状の食品のよ
うに流動性を有する飲食物を加熱するために使用して有
用な流動性を有する飲食物の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジュースやスープ等の液状の飲食物、味
噌や練りからし等のペースト状の食品、さらにカレール
ーや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に流動性を有する飲
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、収納容器自体を加熱するようにしている。

【０００３】このように、収納容器自体を加熱すること
により収納容器を介してこの収納容器内部に収納された
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、スープやカレールー等の飲食物にあ
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収納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
℃程度の温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１２０℃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。とこ
ろで、本発明者は、流動性を有する飲食物を被加熱物と
してこれをパイプ内に移送しながら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。

【０００６】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。すなわち、飲食
物を被加熱物としてこれを管路の中を移送しながら、こ
の管路の中に配置された電極に通電することによって、
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、電極への電力の供給を通電開始時から一定にする
と、被加熱物は所望の温度にまで達しなくなったり、逆
に所望の温度以上の温度にまで加熱されてしまうことに
なる。

【０００７】そこで、電極に対して供給する電力を変化
させる電力調整器を設けるとともに、加熱された後の被
加熱物の温度を検出する温度センサを設け、この温度セ
ンサにより検出された被加熱物の温度を制御部にフィー
ドバックし、温度センサからのフィードバック信号に基
づいて制御部によって電力調整器を作動させて被加熱物
を所望の温度に維持するようにすれば、風味を損なうこ
となく、ジュースやスープ等の被加熱物を加熱すること
ができることが判明した。

【０００８】この制御に際して、特に被加熱物を加熱す
る管路が長くなっており、加熱が開始されてから温度セ
ンサにより温度を検出するまでのむだ時間が長い場合に
は、被加熱物が定常状態の温度になるまでは、作業者に
より入力された設定温度を制御部によって加熱前の被加
熱物の温度に変更させ、その温度を徐々に上昇させるよ
うに変化させれば、被加熱物が所定の温度以上に加熱さ
れることなく、飲食物の風味を維持して加熱できること
が判明した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、流動
性を有する飲食物を被加熱物としてこれを管路の中を移
送しながら、管路に設けられた電極に通電することによ
りジュール熱で飲食物を加熱するようにした加熱装置に
おいて、ジュースやスープ等の飲食物を被加熱物として
これの風味を損なうことなく、所望の温度に加熱し得る
ようにすることにある。

【００１０】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。

【００１１】

【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。

【００１２】すなわち、本発明の飲食物の加熱装置は、
流動性を有する飲食物を被加熱物としてこの被加熱物を
通電する複数の電極が所定の間隔毎に設けられ、前記被
加熱物を案内する管路と、前記電極に対して供給する電
力を調整する電力調整手段と、前記被加熱物が加熱され
る温度を設定する温度設定手段と、前記管路内の温度を
検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出
された温度と前記温度設定手段により設定された温度と
の偏差を検出して、前記電力調整手段に対して制御信号
を送る制御手段とを有し、前記制御手段は、加熱装置が
起動されてから定常状態になるまでの時間を設定するタ
イマーと、起動時から定常状態になるまでにおける設定
値を変更する設定値変更手段と、この設定値変更手段に
より設定された設定温度と前記温度検出手段により検出
された温度との差に基づいて前記電力調整手段に対して
制御信号を送る電力制御手段とを有することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】上述した構成を有する加熱装置にあっては、加
熱後の温度を検出する温度検出手段と、作業者が温度設
定手段を操作することにより設定された設定温度との偏
差を検出して、自動的に電力調整手段によって電極に対
する供給電力が調整され、所望の電力によりジュースや
スープ等の飲食物を加熱することができる。

【００１４】特に、被加熱物に対する加熱が定常状態と
なるまでにおける加熱初期にあっては、作業者により設
定された設定温度に従うことなく、その設定値をより低
い温度に設定して、これを時間の経過とともに徐々に高
くすることにより、加熱温度のオーバーシュートが防止
され、風味を損なうことなく、飲食物を加熱することが
できる。

【００１５】

【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。図１は本発明の一実施例の加熱装置を示す
図であり、この加熱装置は接続部１１ａ，１２ａが取り
付けられたフランジ部１１，１２を有し、これらのフラ
ンジ部１１，１２は相互に複数本のボルト１３により締
結されている。そして、両方のフランジ部１１，１２の
間に加熱部１４が組み込まれている。

【００１６】この加熱部１４は、円筒形状をなし内部に
断面円形の案内面１５が形成された加熱筒体１６と、こ
れの両端部に配置された環状の電極１７，１８とから構
成されて、それぞれの電極１７，１８とフランジ部１
１，１２との間には、スペーサ２１，２２が配置されて
いる。

【００１７】図示する場合には、加熱筒体１６およびス
ペーサ２１，２２は、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、加熱筒体１６やスペーサ２１，２２を金属により形
成し、全表面に絶縁材料で被覆するようにしても良い。

【００１８】一方、電極１７，１８はチタン等の耐蝕性
の材料により形成されているが、チタン以外の種々の材
料を用いることが可能である。さらに、加熱部１４によ
り形成される加熱用の管路の内面の断面形状は、図示す
るように円形に限らず、四角形等の種々の断面形状とす
ることが可能である。加熱部１４を構成する加熱筒体１
６、電極１７，１８およびスペーサ２１，２２相互間
は、シール材２３やＯリング２３ａにより被加熱物の漏
出が防止されている。

【００１９】なお、加熱部１４を断面四角形とし、その
４つの内周面のうちの対向し合う２つに電極１７，１８
を配置するようにして、被加熱物を通電加熱するように
しても良い。

【００２０】加熱部１４は図示する場合には、ほぼ上下
方向を向くように配置されており、被加熱物はポンプ２
６により加熱部１４の下側から上側に向けて供給される
ようになっているが、加熱部１４を傾斜して配置するよ
うにしても良い。

【００２１】図２は加熱装置の通電制御部を示す図であ
り、加熱部１４には前述したようにポンプ２６により図
２において矢印で示す方向に被加熱物が供給されるよう
になっている。実際には、加熱部１４はほぼ上下方向を
向いて配置されているが、図２においては、作図の便宜
上水平方向に描かれている。

【００２２】スペーサ２１の部分には、この中に達した
加熱後の被加熱物の温度を測定するために温度センサ３
１が設けられており、この温度センサ３１からの検出信
号は、ＣＰＵ（中央処理装置）からなる制御部３０に図
示しないＡ／Ｄ変換回路等を介して送られるようになっ
ている。

【００２３】この制御部３０からの制御信号により電力
調整器３２が制御されて、制御された電力が電源３３か
ら電極１７，１８に供給されるようになっている。被加
熱物の加熱温度は温度設定器３４を用いて作業者によっ
て調整されるようになっており、この温度設定器３４を
構成するダイヤルやつまみ等とともに、図示しない操作
パネルには、装置の起動を開始させるスタートスイッチ
３５が設けられ、操作パネルに設けられた温度設定器３
４等の信号は、制御部３０に送られるようになってい
る。したがって、温度センサ３１からの検出信号が制御
部３０にフィードバックされて、電極１７，１８には所
望の電力が供給される。電源３３としては、商用周波数
の交流を用いても良く、高周波電源を用いても良い。

【００２４】このように温度センサ３１からの検出温度
を制御部３０にフィードバックして電極１７，１８に供
給される電力を通常のＰＩＤ制御することにより、特に
２つで対をなす電極１７，１８を一対程度設け、加熱が
開始されてから温度センサ３１の位置にまで移送される
被加熱物の速度が早い場合には、充分に所望の温度に加
熱することができる。

【００２５】そして、電極１７，１８を多数対配置し、
管路の長さを長くした場合には、最も下側の電極から温
度センサ３１の位置に達するまでに、たとえば１分程度
かかる場合がある。つまり制御系のむだ時間が長くなる
場合がある。そのような場合には、通常のＰＩＤ制御を
行うと、図４に示すように、作業者により入力された設
定温度Ｔに対して被加熱物の温度はＱで示すように変化
して、徐々に被加熱物の温度Ｑは設定温度Ｔに近づくこ
とになる。

【００２６】しかし、設定温度Ｔを越えるように加熱さ
れることがある。たとえば、入力された設定温度Ｔが１
００℃であったとすると、装置を起動させた初期に被加
熱物が設定温度Ｔを越えてしまうオーバーシュートが発
生したり、設定温度Ｔを中心として温度が変動するサイ
クリング現象が発生することがある。この理由は、入力
された設定温度Ｔと温度センサ３１が検出した温度との
偏差に比例して制御部３０により電力をＰＩＤ制御する
場合には、加熱装置が定常状態となったときを制御の基
準とすることが必要となるためである。

【００２７】つまり、ＰＩＤ制御におけるＰ動作つまり
比例動作における比例帯は、電力調整器３２により制御
される電力の全範囲をセンサの作動範囲に対する百分率
で表した値であり、通常のＰＩＤ制御における比例帯の
値は１０〜２０％程度に設定されている。

【００２８】しかしながら、加熱が開始されてから管路
内を流れて温度センサ３１に達するまでの時間、つまり
むだ時間が長い場合には、図４に示すように加熱装置を
起動させた初期に前述のようにオーバーシュートやサイ
クリングが発生することになる。このように、所定の温
度よりも高い温度に加熱されることになると、ジュース
やスープ等の飲食物は、被加熱物としての特性からその
風味が損なわれることになる。そこで、図示する場合に
は、ＰＩＤ制御の比例帯の値を、通常の制御よりも大き
い値、たとえば１００〜５００％程度に設定するように
している。

【００２９】また、上述のようにむだ時間が長い場合に
は、むだ時間が短い場合に比して、ＰＩＤ制御のＩ動作
つまり積分動作を長くするようにしている。たとえば、
むだ時間が短い場合には、Ｉ動作を３０秒から１分程度
毎にしているが、むだ時間が長い場合には、２〜３倍程
度に大きい値に設定している。ただし、Ｄ動作つまり微
分動作はむだ時間の長短にかかわらず変化させていな
い。

【００３０】図２に示すように、制御部３０内には、被
加熱物の温度が定常状態の温度になるまでにおける設定
値を変更させる設定値変更部４１が設けられ、さらに被
加熱物が定常状態の温度になるまでの時間をカウントす
るためのタイマー４２と、電力調整器３２に制御信号を
送る電力制御部４３とが設けられている。設定値変更部
４１により設定された温度と、温度センサ３１により検
出された温度との偏差に応じて、電力制御部４３が所定
の電力値を演算し、その演算結果に基づいて電力調整器
３２に対して制御信号が送られるようになっている。

【００３１】たとえば、室温が２０℃であり、温度設定
器３４により入力された設定温度の値Ｔが１００℃であ
る場合には、電力調整器３２を制御する際における設定
温度の値を、図５で示すように、まず温度センサ３１に
より検出された温度に制御部３０内の設定値変更部４１
で変更し、符号Ｔａで示されるように、その状態から徐
々に上昇させて入力された設定値Ｔに近づけるようにし
ている。このように、温度センサ３１が最初に検出した
温度を設定開始温度として、徐々に入力設定値Ｔまで特
性線Ｔａで示すように上昇変化させるようにしている。

【００３２】その変更された設定値Ｔａは電力制御部４
３に送られて、温度センサ３１による検出値との偏差が
求められ、偏差に応じて電力が調整される。図５に示す
場合には、直線的に変更された設定値Ｔａが上昇するよ
うにしているが、段階的に設定温度を上昇させるように
しても良い。

【００３３】このように、図示する加熱装置にあって
は、被加熱物の温度Ｑが温度設定器３４により作業者に
より入力された温度になるまでには、タイマー４２から
の信号によって、温度設定器３４により入力された温度
よりも低い、通常では室温に近い温度から徐々に温度を
上昇させるようにしている。これにより、比例帯とＩ動
作を大きく設定することと相まって被加熱物が加熱され
る温度は、図５に示されるように、オーバーシュートや
サイクリングを起こすことがなくなる。

【００３４】次に、図２に示した加熱装置における加熱
手順について、図３に示すフローチャートを参照しなが
ら説明する。

【００３５】まず、加熱装置を作動させるべく、加熱装
置の制御部のメイン電源がオンされると、ＣＰＵ等がス
テップＳ１において初期状態に設定される。この状態
で、加熱装置を作動させるために、スタートスイッチ３
５のオンがステップＳ２で判断されると、予め作業者が
温度設定器３３を用いて設定温度Ｔの値を入力作業を行
ったか否かが、ステップＳ３で判別される。

【００３６】ステップＳ４ではポンプ２６が駆動され、
ステップＳ５では温度センサ３１によって温度が検出さ
れる。そして、ステップＳ６では、作業者により入力さ
れた設定温度Ｔの値を電力制御部４３に送ることなく、
設定温度の値を温度センサ３１により検出された検出値
に変更する。たとえば、温度センサ３１が室温を検出し
たのであれば、設定値は入力された設定温度の値Ｔでは
なく、室温に設定される。室温よりも高い温度が検出さ
れれば、その温度に設定される。

【００３７】ステップＳ７では、自動的に変更された設
定値Ｔａの値に基づいて電力制御部４３から電力調整器
３２に対して制御信号が送られて、電極１７，１８に対
する通電がなされる。したがって、電力制御部４３で
は、温度センサ３１によって検出された温度と変更され
た設定温度の値とを比較して、その偏差に対応した電力
が電極１７，１８に供給されるように、電力制御部４３
から電力調整器３２に制御信号が送られる。これと同時
にステップＳ８では、タイマー４２が起動してタイムを
カウントし始める。

【００３８】次いで、ステップＳ９では、所定の時間を
カウントする。たとえば、１秒程度の時間をカウントし
て、その時間毎にステップＳ１０で設定温度を所定の温
度だけ上昇させて、その信号を電力制御部４３に送る。
たとえば、１秒毎に設定温度を１℃程度ずつ上昇させる
ように制御する。

【００３９】タイマーのカウント終了がステップＳ１１
で判断されたならば、ステップＳ１２が実行されて、設
定温度の値は作業者により温度設定器３４により入力さ
れた設定温度Ｔに戻される。このようにして、被加熱物
に対する通電がステップＳ１３でスタートスイッチ３５
のがオフが判断されるまで行われる。

【００４０】このスイッチ３５がオフされると、ポンプ
２６がステップＳ１４で停止され、ステップＳ１５で通
電が停止される。

【００４１】タイマー４２によりカウントする時間を、
初期に温度センサ３１が検出した温度の値に応じて、変
化させるようにしても良い。

【００４２】なお、図示する場合には、２つの電極１
７，１８を加熱部１４に設けて加熱装置を構成した場合
を示すが、このように構成された加熱部１４を複数段配
置することにより、加熱装置を構成するようにしても良
い。その場合には、初段の加熱部で４０℃程度に加熱
し、二段目の加熱部で７０℃程度に加熱し、三段目で１
００℃程度に加熱し、四段目の加熱部で１２０℃程度に
加熱するように、各段の加熱部で段階的に加熱するよう
にしても良い。

【００４３】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施
例の加熱装置を示す概略図であり、前述した実施例で
は、２つの電極１７，１８を用いているが、図６（ａ）
の場合には、３つの電極５１〜５３を加熱部１４に設け
た場合を示す。図６（ｂ）は３つの電極５１〜５３で一
対を構成する電極に加えて、３つの電極５４〜５６で一
対を構成する電極を１つの加熱部１４に設けた場合を示
す。

【００４４】さらに、図６（ｃ）は図６（ｂ）と同様に
１つの加熱部１４に合計６つの電極５１〜５６を設ける
ようにした場合であるが、電源３３の接続回路が相違し
ている。

【００４５】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。

【００４６】たとえば、図示実施例では、制御部をＣＰ
Ｕを用いてプログラム制御するようにしているが、これ
を同様の機能を有するシーケンス制御とすることも可能
である。

【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).加熱部により加熱された後の被加熱物
の温度は温度検出器により検出され、その検出温度と設
定された温度との偏差に基づいて電極に対する電力の供
給が制御されるので、ジュースやスープ等の飲食物をそ
の風味を損なうことなく加熱することができる。

【００４９】(2).また、電極により加熱される被加熱物
は、設定値を実際に作業者により入力された温度よりも
低い温度から徐々に通電が進むに従って上昇させるよう
にすると、実際に設定された温度よりも被加熱物が加熱
されることなく、過加熱を防止して風味を損なうことな
く、加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動性を有する飲食物の加熱装置を示
す断面図である。

【図２】加熱装置の制御回路を示すブロック図である。

【図３】加熱装置の作動状態を示すフローチャートであ
る。

【図４】被加熱物の温度変化を示すグラフである。

【図５】被加熱物の温度変化を示すグラフである。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は他の実施例の加熱装置を示す
概略正面図である。

【符号の説明】

１１，１２ フランジ部 １１ａ，１２ａ 接続部 １３ ボルト １４ 加熱部 １５ 案内面 １６ 加熱筒体 １７，１８ 電極 ２１，２２ スペーサ ２３ シール材 ２３ａ Ｏリング ２６ ポンプ ３０ 制御部（制御手段） ３１ 温度センサ（温度検出手段） ３２ 電力調整器（電力調整手段） ３３ 電源 ３４ 温度設定器（温度設定手段） ３５ スタートスイッチ ４１ 設定値変更部（設定値変更手段） ４２ タイマー ４３ 電力制御部（電力制御手段）

Claims (1)

(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
   この被加熱物を通電する複数の電極が所定の間隔毎に設
   けられ、前記被加熱物を案内する管路と、 前記電極に対して供給する電力を調整する電力調整手段
   と、 前記被加熱物が加熱される温度を設定する温度設定手段
   と、 前記管路内の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段により検出された温度と前記温度設定
   手段により設定された温度との偏差を検出して、前記電
   力調整手段に対して制御信号を送る制御手段とを有し、 前記制御手段は、加熱装置が起動されてから定常状態に
   なるまでの時間を設定するタイマーと、起動時から定常
   状態になるまでにおける設定値を変更する設定値変更手
   段と、この設定値変更手段により設定された設定温度と
   前記温度検出手段により検出された温度との差に基づい
   て前記電力調整手段に対して制御信号を送る電力制御手
   段とを有することを特徴とする 流動性を有する飲食物の
   加熱装置。