JP2958312B2 - 包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機 - Google Patents
包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機Info
- Publication number
- JP2958312B2 JP2958312B2 JP10245983A JP24598398A JP2958312B2 JP 2958312 B2 JP2958312 B2 JP 2958312B2 JP 10245983 A JP10245983 A JP 10245983A JP 24598398 A JP24598398 A JP 24598398A JP 2958312 B2 JP2958312 B2 JP 2958312B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heat transfer
- product temperature
- packaged food
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は包装食品や輸液等の
製造における品温モニターシステムとこれを組み込んだ
レトルト試験機に関するものである。
製造における品温モニターシステムとこれを組み込んだ
レトルト試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、包装食品の殺菌条件の算出法
として、熱伝達試験から得られた熱伝達曲線を用いる方
法が、缶詰業界等で活用されている。この方法は基本的
には、品温が殺菌温度に漸近する状態をあらわすもの
で、特殊な作図法で解析がなされている。
として、熱伝達試験から得られた熱伝達曲線を用いる方
法が、缶詰業界等で活用されている。この方法は基本的
には、品温が殺菌温度に漸近する状態をあらわすもの
で、特殊な作図法で解析がなされている。
【０００３】即ち、熱伝達試験は蒸気注入直前に内容初
温を読み、蒸気注入後、レトルト内温度と缶詰内温度を
記録する。この時、「なるべくカムアップ時間を短く押
え、すべての熱伝達試験に対して常にこの時間を一定に
する必要がある」という制限がついている。この制限項
目は、缶詰に比べて殺菌時間の短いレトルト食品におい
ては、誤差が大きくなるため、使用が困難である。
温を読み、蒸気注入後、レトルト内温度と缶詰内温度を
記録する。この時、「なるべくカムアップ時間を短く押
え、すべての熱伝達試験に対して常にこの時間を一定に
する必要がある」という制限がついている。この制限項
目は、缶詰に比べて殺菌時間の短いレトルト食品におい
ては、誤差が大きくなるため、使用が困難である。
【０００４】熱伝達曲線法は熱伝達試験のデータから単
純対数的加熱曲線を描き、作図法で処理するのである
が、対数目盛りを逆さまにして使う特殊な面と、性格の
異なる二つの特性値を使用するので、大変複雑かつ煩雑
である（新・食品殺菌工学８９頁以下 ２−４−３ 熱
伝達の項 参照）。そのため、コンピューターを使った
合理的な解析及び整理がいまだにできていない。
純対数的加熱曲線を描き、作図法で処理するのである
が、対数目盛りを逆さまにして使う特殊な面と、性格の
異なる二つの特性値を使用するので、大変複雑かつ煩雑
である（新・食品殺菌工学８９頁以下 ２−４−３ 熱
伝達の項 参照）。そのため、コンピューターを使った
合理的な解析及び整理がいまだにできていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような熱伝達曲
線法では、与えられた殺菌条件で、どのくらいの殺菌時
間が必要であるかが、求められる効用があるが、品温の
挙動を殺菌工程中、連続的にモニターできるほどのもの
ではない。そして、その作図法で求められる特性値ｆと
ｊにおいて、伝熱工学的な解析はほとんど行われていな
い。
線法では、与えられた殺菌条件で、どのくらいの殺菌時
間が必要であるかが、求められる効用があるが、品温の
挙動を殺菌工程中、連続的にモニターできるほどのもの
ではない。そして、その作図法で求められる特性値ｆと
ｊにおいて、伝熱工学的な解析はほとんど行われていな
い。
【０００６】また、槽温の殺菌温度への到達時間が大変
短いことを前提条件としていて、理論的な無理が含まれ
ている。従って、上記のような従来法は取扱いが複雑で
面倒な割には、精度がもうひとつよくなく効率が悪い。
伝熱工学的な解析が困難なために、その後ほとんど進歩
しておらず、古典的技術になってしまっている。従って
パソコンなどの文明の利器が本当は向いているにもかか
わらず、役立てることができない状態である。
短いことを前提条件としていて、理論的な無理が含まれ
ている。従って、上記のような従来法は取扱いが複雑で
面倒な割には、精度がもうひとつよくなく効率が悪い。
伝熱工学的な解析が困難なために、その後ほとんど進歩
しておらず、古典的技術になってしまっている。従って
パソコンなどの文明の利器が本当は向いているにもかか
わらず、役立てることができない状態である。
【０００７】スプレー（シャワー）式レトルト、さらに
は含気処理などになると、蒸気式レトルトと違ってカム
アップ時間が長くなるので、熱伝達曲線による方法の成
立する前提条件が崩れてくる。さらに、熱伝達曲線方式
は蒸気式レトルトによる缶詰の処理を主体に考えている
ため、最近のレトルト食品などへ適用するには、殺菌処
理時間が短いために誤差が増幅して使いづらいものにな
っている。
は含気処理などになると、蒸気式レトルトと違ってカム
アップ時間が長くなるので、熱伝達曲線による方法の成
立する前提条件が崩れてくる。さらに、熱伝達曲線方式
は蒸気式レトルトによる缶詰の処理を主体に考えている
ため、最近のレトルト食品などへ適用するには、殺菌処
理時間が短いために誤差が増幅して使いづらいものにな
っている。
【０００８】本発明の目的は従来の作図法による解析を
やめ、コンピューターを活用して、食品内部の温度挙動
を槽温から瞬時且つ正確にシュミレートすることがで
き、取扱いが容易ですべてのレトルト機種及びすべての
包装食品、さらにはすべての処理方式に適用のできる可
能性を持つ品温モニターシステムを提供しようとするも
のである（この場合、槽温変化は任意で条件はつけな
い）。
やめ、コンピューターを活用して、食品内部の温度挙動
を槽温から瞬時且つ正確にシュミレートすることがで
き、取扱いが容易ですべてのレトルト機種及びすべての
包装食品、さらにはすべての処理方式に適用のできる可
能性を持つ品温モニターシステムを提供しようとするも
のである（この場合、槽温変化は任意で条件はつけな
い）。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明では、包装食品又は輸液等を装填したレト
ルト試験機からの信号により、実測槽温(tw)（包装食品
等の伝熱媒体温度）と実測品温(tp)（包装食品等の内部
温度）の各データを蓄積する手段と、殺菌工程終了後、
前記蓄積データから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、
前記個別伝熱係数 (α) を用いてシュミレート品温(tp
c) を計算し、シュミレート品温曲線を描く手段と、こ
のシュミレート品温曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温
(tp)の曲線に載せて表示する手段と、からなる包装食品
又は輸液等の品温モニターシステムとした。
め、第１発明では、包装食品又は輸液等を装填したレト
ルト試験機からの信号により、実測槽温(tw)（包装食品
等の伝熱媒体温度）と実測品温(tp)（包装食品等の内部
温度）の各データを蓄積する手段と、殺菌工程終了後、
前記蓄積データから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、
前記個別伝熱係数 (α) を用いてシュミレート品温(tp
c) を計算し、シュミレート品温曲線を描く手段と、こ
のシュミレート品温曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温
(tp)の曲線に載せて表示する手段と、からなる包装食品
又は輸液等の品温モニターシステムとした。
【００１０】第２発明では、包装食品又は輸液等の個別
伝熱係数 (α) として、加熱側個別伝熱係数 (αH)と冷
却側個別伝熱係数 (αC)とを演算するようにした包装食
品又は輸液等の品温モニターシステムとした。第３発明
では、レトルト試験機の運用時、次バッチで個別伝熱係
数 (α) を予め入力しておき、実測槽温(tw)と実測品温
(tp)及びシュミレート品温(tpc) を同時に運転中にカー
ブとして描き出すようにした包装食品又は輸液等の品温
モニターシステムとした。
伝熱係数 (α) として、加熱側個別伝熱係数 (αH)と冷
却側個別伝熱係数 (αC)とを演算するようにした包装食
品又は輸液等の品温モニターシステムとした。第３発明
では、レトルト試験機の運用時、次バッチで個別伝熱係
数 (α) を予め入力しておき、実測槽温(tw)と実測品温
(tp)及びシュミレート品温(tpc) を同時に運転中にカー
ブとして描き出すようにした包装食品又は輸液等の品温
モニターシステムとした。
【００１１】第４発明では、任意の実測槽温(tw)と任意
の個別伝熱係数 (α) を入力して、シュミレート品温(t
pc) を演算して表示できるようにした包装食品又は輸液
等の品温モニターシステムとした。第５発明では、包装
食品を装填したレトルト試験機からの信号により、実測
槽温(tw)（包装食品又は輸液等の伝熱媒体温度）と実測
品温(tp)（包装食品又は輸液等の内部温度）の各データ
を蓄積する手段と、殺菌工程終了後、蓄積データから包
装食品又は輸液等の個別伝熱係数 (α) を演算する手段
と、演算結果を表示する手段と、前記個別伝熱係数
(α) を用いてシュミレート品温(tpc) を計算し、シュ
ミレート品温曲線を描く手段と、このシュミレート品温
曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温(tp)の曲線に載せて
表示する手段と、からなる包装食品又は輸液等の品温モ
ニターシステムを、レトルト試験機と結合した品温モニ
ターシステムを組み込んだレトルト試験機とした。
の個別伝熱係数 (α) を入力して、シュミレート品温(t
pc) を演算して表示できるようにした包装食品又は輸液
等の品温モニターシステムとした。第５発明では、包装
食品を装填したレトルト試験機からの信号により、実測
槽温(tw)（包装食品又は輸液等の伝熱媒体温度）と実測
品温(tp)（包装食品又は輸液等の内部温度）の各データ
を蓄積する手段と、殺菌工程終了後、蓄積データから包
装食品又は輸液等の個別伝熱係数 (α) を演算する手段
と、演算結果を表示する手段と、前記個別伝熱係数
(α) を用いてシュミレート品温(tpc) を計算し、シュ
ミレート品温曲線を描く手段と、このシュミレート品温
曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温(tp)の曲線に載せて
表示する手段と、からなる包装食品又は輸液等の品温モ
ニターシステムを、レトルト試験機と結合した品温モニ
ターシステムを組み込んだレトルト試験機とした。
【００１２】第６発明では、殺菌工程中に下記の温度デ
ータを包装食品又は輸液等の品温モニターシステムへ所
定の一定の時間間隔で送信するようにした品温モニター
システムを組み込んだレトルト試験機とした。 （１）（槽温tw) ：包装食品又は輸液等の外面雰囲気温
度をサンプリングした伝熱媒体温度（加熱または冷却媒
体温度） （２）（品温tp）：包装食品又は輸液等の内側の最遅速
温度を槽温と同時的に一つ又は複数のサンプリングした
被伝熱媒体温度 （作用）第１発明では、先ずレトルト試験機からの実測
槽温(tw)と実測品温(tp)の各データを蓄積する手段と、
これらのデータから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、
前記個別伝熱係数 (α)からシュミレート品温(tpc) を
計算し、シュミレート品温曲線を描き、前記実測槽温(t
w)と実測品温(tp)の曲線に載せて表示する手段と、によ
り品温のモニターができるようになった。
ータを包装食品又は輸液等の品温モニターシステムへ所
定の一定の時間間隔で送信するようにした品温モニター
システムを組み込んだレトルト試験機とした。 （１）（槽温tw) ：包装食品又は輸液等の外面雰囲気温
度をサンプリングした伝熱媒体温度（加熱または冷却媒
体温度） （２）（品温tp）：包装食品又は輸液等の内側の最遅速
温度を槽温と同時的に一つ又は複数のサンプリングした
被伝熱媒体温度 （作用）第１発明では、先ずレトルト試験機からの実測
槽温(tw)と実測品温(tp)の各データを蓄積する手段と、
これらのデータから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、
前記個別伝熱係数 (α)からシュミレート品温(tpc) を
計算し、シュミレート品温曲線を描き、前記実測槽温(t
w)と実測品温(tp)の曲線に載せて表示する手段と、によ
り品温のモニターができるようになった。
【００１３】第２発明では、包装食品又は輸液等に特有
の伝熱特性に着目して、加熱側と冷却側での個別伝熱係
数をそれぞれ演算することにより、より正確なモニター
ができるようになった。第３発明では、レトルト試験機
の運用時に事前のバッチで演算した個別伝熱係数 (α)
を用い、次バッチでこれを予め入力しておき、実測槽温
(tw)と実測品温(tp)及びシュミレート品温(tpc) を同時
に運転中にカーブとして描き出すことができるようにし
た。
の伝熱特性に着目して、加熱側と冷却側での個別伝熱係
数をそれぞれ演算することにより、より正確なモニター
ができるようになった。第３発明では、レトルト試験機
の運用時に事前のバッチで演算した個別伝熱係数 (α)
を用い、次バッチでこれを予め入力しておき、実測槽温
(tw)と実測品温(tp)及びシュミレート品温(tpc) を同時
に運転中にカーブとして描き出すことができるようにし
た。
【００１４】第４発明では、任意の実測槽温(tw)と任意
の個別伝熱係数 (α) を入力して、シュミレート品温(t
pc) を演算して、表示できるようになった。第５発明で
は、包装食品又は輸液等の品温モニターシステムを備え
たレトルト試験機を提供できる。第６発明では、レトル
ト試験機に対して、所定の一定間隔で伝熱媒体温度と被
伝熱媒体温度とを送信できるようにして、的確なデータ
が常時得られると共にモニターによる管理が容易になっ
た。
の個別伝熱係数 (α) を入力して、シュミレート品温(t
pc) を演算して、表示できるようになった。第５発明で
は、包装食品又は輸液等の品温モニターシステムを備え
たレトルト試験機を提供できる。第６発明では、レトル
ト試験機に対して、所定の一定間隔で伝熱媒体温度と被
伝熱媒体温度とを送信できるようにして、的確なデータ
が常時得られると共にモニターによる管理が容易になっ
た。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、将来的に非接触で最適
温度制御、Ｆ値制御、含気制御等を行うために、包装食
品の殺菌工程における内部温度の挙動を、実測槽温(tw)
から精度よくモニターすることにある。この場合、実測
槽温(tw)データのみから、一定の演算式によって内部温
度としての品温(tp)データを計算することを前提にして
いる。
温度制御、Ｆ値制御、含気制御等を行うために、包装食
品の殺菌工程における内部温度の挙動を、実測槽温(tw)
から精度よくモニターすることにある。この場合、実測
槽温(tw)データのみから、一定の演算式によって内部温
度としての品温(tp)データを計算することを前提にして
いる。
【００１６】また、昇温スピードを含めた任意な殺菌温
度の変化にも対応できるようにするために、個別伝熱係
数のような単一の伝熱特性値が求められるようにする。
この単一の伝熱特性値は包装食品の物性や構造寸法など
を使って、今後、理論的な解析及び整理が進められるよ
うなものにする。 (1) 基本式の構成 はじめに、殺菌工程における包装食品又は輸液等の内部
温度としての実測品温(tp)の経時変化特性を表す式を求
める。
度の変化にも対応できるようにするために、個別伝熱係
数のような単一の伝熱特性値が求められるようにする。
この単一の伝熱特性値は包装食品の物性や構造寸法など
を使って、今後、理論的な解析及び整理が進められるよ
うなものにする。 (1) 基本式の構成 はじめに、殺菌工程における包装食品又は輸液等の内部
温度としての実測品温(tp)の経時変化特性を表す式を求
める。
【００１７】レトルトでは一般的に、図１の品温シュミ
レーションモデル図に見られるように、任意の槽温(tw)
に対して、異なる６つの食品の品温(tpA, tpB, tpC, tp
D, tpE, tpF)のように経時変化の特性はすべて加熱側で
Ｓ字カーブを描き、冷却側では反対に逆Ｓ字カーブを描
く。ここで、加熱側は昇温及び殺菌の区間をいう。要す
るに、伝熱開始時に昇温の遅れを示し、伝熱終了時に殺
菌温度の槽温(tw)に漸近することを示すカーブ（曲線）
である。この曲線はヒステリシス曲線に類似している
が、ヒステリシス曲線のように上下、左右において対称
性がないので一つの関数式として表すのは困難である。
レーションモデル図に見られるように、任意の槽温(tw)
に対して、異なる６つの食品の品温(tpA, tpB, tpC, tp
D, tpE, tpF)のように経時変化の特性はすべて加熱側で
Ｓ字カーブを描き、冷却側では反対に逆Ｓ字カーブを描
く。ここで、加熱側は昇温及び殺菌の区間をいう。要す
るに、伝熱開始時に昇温の遅れを示し、伝熱終了時に殺
菌温度の槽温(tw)に漸近することを示すカーブ（曲線）
である。この曲線はヒステリシス曲線に類似している
が、ヒステリシス曲線のように上下、左右において対称
性がないので一つの関数式として表すのは困難である。
【００１８】試行錯誤の上、下記の逐次計算式が、現在
求めようとしている品温曲線を一番よく表現できること
が判った。 基本式（ＭＡＡの式）： ｔｐn ＝ｔｐn-1 ＋Δｔｐn ・・・ (1) Δｔｐn ＝α×Δｔｗn ＋（１−α）×Δｔｐn-1 ・・・ (2) 運用方法： 図２の逐次計算グラフのモデル図で、逐次
計算の方法を示す。
求めようとしている品温曲線を一番よく表現できること
が判った。 基本式（ＭＡＡの式）： ｔｐn ＝ｔｐn-1 ＋Δｔｐn ・・・ (1) Δｔｐn ＝α×Δｔｗn ＋（１−α）×Δｔｐn-1 ・・・ (2) 運用方法： 図２の逐次計算グラフのモデル図で、逐次
計算の方法を示す。
【００１９】 ｔｐ0 ：殺菌開始時の品温（℃） ・・・ 実測する ｔｗ0 ：殺菌開始時の槽温（℃） ここで、ｔｗ0 ＝ｔｐ0 とする。 ・・・ (3) θ1,θ2,θ3,・・・θn-2,θn-1,θn ：所定の一定時間間隔（サンプリングサイクル（θn ＝ｎ×θ）） ｔｗ1,ｔｗ2,ｔｗ3,・・・ｔｗn-2,ｔｗn-1,ｔｗn ：サンプリングサイクル毎に採取された槽温実測値（℃） ｔｐ1,ｔｐ2,ｔｐ3,・・・ｔｐn-2,ｔｐn-1,ｔｐn ：サンプリングサイクル毎に採取された品温実測値（℃） ここで、Δｔｗn ＝ｔｗn − tｗn-1 を示す。
【００２０】また、Δｔｐn-1 ＝ｔｐn-1 −ｔｐn-2 を
示す。 α：個別伝熱係数（所定の一定時間間隔当たりの無次元
数） なお、ここで、θは１〜３０sec が実用的である。 個別伝熱係数αの伝熱特性：図１の如く、α値が大きい
程、伝熱性が高く、α値が小さい程、伝熱性が低い。
示す。 α：個別伝熱係数（所定の一定時間間隔当たりの無次元
数） なお、ここで、θは１〜３０sec が実用的である。 個別伝熱係数αの伝熱特性：図１の如く、α値が大きい
程、伝熱性が高く、α値が小さい程、伝熱性が低い。
【００２１】図３の微少時間における温度分布の変化図
から、方程式を展開すると、その伝熱特性がより明確に
なる。 αを求めるための方程式の展開：微少時間（θ）におけ
る微少熱量（ｑn ）の流れは下記の二方法で表すことが
できる。 熱伝導の式より、 ｑn ＝−（k/ Te ) ×A ×（tp n-1−twn ）×θ ・・・ (4) 又、熱収支より、 ｑn ＝V ×ρ×cp×（tp n−tp n-1） ・・・ (5) (4)式と (5)式の熱量ｑn は近似的に等しいとみなせ
る。 次に、その等式を展開してゆくと以下のようになる。
から、方程式を展開すると、その伝熱特性がより明確に
なる。 αを求めるための方程式の展開：微少時間（θ）におけ
る微少熱量（ｑn ）の流れは下記の二方法で表すことが
できる。 熱伝導の式より、 ｑn ＝−（k/ Te ) ×A ×（tp n-1−twn ）×θ ・・・ (4) 又、熱収支より、 ｑn ＝V ×ρ×cp×（tp n−tp n-1） ・・・ (5) (4)式と (5)式の熱量ｑn は近似的に等しいとみなせ
る。 次に、その等式を展開してゆくと以下のようになる。
【００２２】 V ×ρ×cp×（tp n−tp n-1）＝−(k/Te ) ×A ×（tp n-1−twn ）×θ （tp n−tpn-1 ）＝(((k/Te ) ×A ×θ)/(V×ρ×cp))×（twn −tp n-1） tpn ＝(((k/Te ) ×A ×θ)/(V×ρ×cp))×（twn −tp n-1）＋tp n-1 ((k/ Te ) ×A ×θ)/(V×ρ×cp))＝αとおいて整理すると、・・・ (6) tp n ＝α×twn ＋(1−α) ×tp n-1 図１からも判るように品温tpn は非線形の特性を示すの
で、このまま運用することはできない。そこで逐次計算
を可能にするような線形性を得るために、これを微分処
理する。その結果、前記の基本式 (2)が求まる。
で、このまま運用することはできない。そこで逐次計算
を可能にするような線形性を得るために、これを微分処
理する。その結果、前記の基本式 (2)が求まる。
【００２３】 Δｔｐn ＝α×Δｔｗn ＋（１−α）×Δｔｐn-1 ・・・ (2) 上式により、品温変化は槽温変化のみから逐次計算でき
るようになる。従って、前記の基本式 (1)を運用するこ
とで図１の如く精度の高い品温カーブがシュミレーショ
ン可能になる。 ｔｐn ＝ｔｐn-1 ＋Δｔｐn ・・・ (1) (6) 式の形状特性をさらに整理する。
るようになる。従って、前記の基本式 (1)を運用するこ
とで図１の如く精度の高い品温カーブがシュミレーショ
ン可能になる。 ｔｐn ＝ｔｐn-1 ＋Δｔｐn ・・・ (1) (6) 式の形状特性をさらに整理する。
【００２４】 T e ＝V/A とおけるので、 ・・・ (7) α＝(k×θ)/(Te2×ρ×cp) ・・・ (8) ここで、ｋ：包装食品の熱伝導率 (kcal/ mh℃) ρ：包装食品の密度 (kg/ m3) cp ：包装食品の比熱 (kcal/ kg℃) A ：包装食品の伝熱表面積 (m2) V ：包装食品の体積 (m3) twn ：現在の槽温 (℃） Δtwn ：現在の槽温へ到達するに寄与した槽温変化 (℃） ｔｐn ：現在の品温（最遅速温度で規定される） (℃） Δｔｐn ：現在の品温へ到達するに寄与した品温変化 (℃） tp n-1：逐次計算における前回の品温 (℃） Δtp n-1：逐次計算における前回の品温到達に寄与した品温変化 (℃） Te ：包装食品の相当厚み (m) θ：サンプリングサイクル (h) α：所定時間間隔当たりの個別伝熱係数 （無次元数） (2) 品温モニター（α値モニター）の構成 対象の包装食品の殺菌工程中の実測槽温(tw)と実測品温
(tp)データを取る。
(tp)データを取る。
【００２５】 実測のｔｐデータからＦ値演算をさせておく。（Ｆ値） 次に、各初期値を決める。 包装食品のTeを (7)式より求める。 ・・・ （手動で入力する） 食品の各物性は、とりあえず、２５℃の水物性で代用す
る。 (K)/ (ρ×cp) ＝(0.522)/(997.1×0.9989) ＝5.241 ×10-4 ・・・ （各物性値を手動で入力する） 以上により個別伝熱係数の初期値α0 が決まる。
る。 (K)/ (ρ×cp) ＝(0.522)/(997.1×0.9989) ＝5.241 ×10-4 ・・・ （各物性値を手動で入力する） 以上により個別伝熱係数の初期値α0 が決まる。
【００２６】 ・・・ （自動演算される。） (3)式に従いtw0(＝tp0 ) が決まる。・・・ （自動で入力される。） 経過時間（θn ) のカウントは、槽内温度が均一条件に
なったところから開始する。例えば、熱水式の場合であ
れば、熱水注入後（又は冷却水注入後）、循環ポンプが
ＯＮになった時点からカウントを開始することになる。
なったところから開始する。例えば、熱水式の場合であ
れば、熱水注入後（又は冷却水注入後）、循環ポンプが
ＯＮになった時点からカウントを開始することになる。
【００２７】なお、実測槽温（twn ）が昇温を開始した
後、最遅速の実測品温（tpn ）が昇温し始めるまでに
は、所定の温度勾配を形成するための遅れ時間（δ）が
存在するので、これも自動で読み出す。前述の基本式
(1) 、(2) に、初期値α0 、tw0 及び実測槽温( twn )
データを入れて対応する品温データ(tpc) をシュミレー
ト計算する。この場合、遅れ時間（δ）分ほど実測槽温
（twn ）データをずらせて品温データ(tpc) のシュミレ
ート計算するものとする。また、品温シュミレートと共
にＦ値も演算しておく。（Ｆｃ値） 前記の実測されたＦ値と演算されたＦｃ値を比較し、一
定の精度まで収斂させてα値は基本的に決定される。こ
の場合、一般的な収斂法を用いて自動で行う。
後、最遅速の実測品温（tpn ）が昇温し始めるまでに
は、所定の温度勾配を形成するための遅れ時間（δ）が
存在するので、これも自動で読み出す。前述の基本式
(1) 、(2) に、初期値α0 、tw0 及び実測槽温( twn )
データを入れて対応する品温データ(tpc) をシュミレー
ト計算する。この場合、遅れ時間（δ）分ほど実測槽温
（twn ）データをずらせて品温データ(tpc) のシュミレ
ート計算するものとする。また、品温シュミレートと共
にＦ値も演算しておく。（Ｆｃ値） 前記の実測されたＦ値と演算されたＦｃ値を比較し、一
定の精度まで収斂させてα値は基本的に決定される。こ
の場合、一般的な収斂法を用いて自動で行う。
【００２８】まず、加熱側個別伝熱係数 (αＨ) は、加
熱終了時点でのＦ値とＦｃ値の比較を行い、通常、Ｆｃ
値がＦ値に比較して−0.１％以内の精度に収斂するよう
にし、決定する。−0.１％以内と負側の範囲設定にした
のは、安全サイドの考慮によるものである。
熱終了時点でのＦ値とＦｃ値の比較を行い、通常、Ｆｃ
値がＦ値に比較して−0.１％以内の精度に収斂するよう
にし、決定する。−0.１％以内と負側の範囲設定にした
のは、安全サイドの考慮によるものである。
【００２９】次に、冷却側個別伝熱係数（αＣ）の初期
値には、直前に決定したαＨを用いる。そして、冷却開
始から終了までのシュミレート計算を行う。この場合、
冷却工程時の正味のＦ値増加分で、収斂計算を行わせ
る。この場合も通常、−0.１％以内の精度に収斂させ
る。
値には、直前に決定したαＨを用いる。そして、冷却開
始から終了までのシュミレート計算を行う。この場合、
冷却工程時の正味のＦ値増加分で、収斂計算を行わせ
る。この場合も通常、−0.１％以内の精度に収斂させ
る。
【００３０】なお、αＣが収斂しない場合は最初の遅れ
時間（δ）に戻って修正し、やり直す。加熱側個別伝熱
係数 (αＨ) と冷却側個別伝熱係数（αＣ）が共にＦ値
偏差において−0.１％以内の精度で求まると、殺菌工程
終了時の最終Ｆ値に対しても−0.１％以内の精度が得ら
れる。 (3) レトルト試験機の構成 殺菌工程中の温度データは、一つの槽温ｔｗと一つまた
は複数の品温ｔｐデータを品温モニターへ、所定の一定
間隔で送信する。
時間（δ）に戻って修正し、やり直す。加熱側個別伝熱
係数 (αＨ) と冷却側個別伝熱係数（αＣ）が共にＦ値
偏差において−0.１％以内の精度で求まると、殺菌工程
終了時の最終Ｆ値に対しても−0.１％以内の精度が得ら
れる。 (3) レトルト試験機の構成 殺菌工程中の温度データは、一つの槽温ｔｗと一つまた
は複数の品温ｔｐデータを品温モニターへ、所定の一定
間隔で送信する。
【００３１】この場合、ｔｗは包装食品の外面の雰囲気
温度を正確に表示するものが必要である。しかも、槽内
において温度の均一性が保証されなければならない。温
度検出センサーも精度の高いサーミスタや測温抵抗体が
用いられる。なお、複数の品温データの内、最低のＦ値
を示すものをデータとして採用することで、安全性を高
めている。
温度を正確に表示するものが必要である。しかも、槽内
において温度の均一性が保証されなければならない。温
度検出センサーも精度の高いサーミスタや測温抵抗体が
用いられる。なお、複数の品温データの内、最低のＦ値
を示すものをデータとして採用することで、安全性を高
めている。
【００３２】さらに、品温モニターは試験機の制御盤に
組み込まれている場合もある。
組み込まれている場合もある。
【００３３】
【実施例】以下、図面に示した実施例につき説明する。 (1) モニタリングテストにおける実施品目と殺菌方法 RUN No. 品 名 相当厚み Te 殺菌方式 図面No. １ カレー A(1kg パウチ）120 ℃殺菌 9.98mm 蒸気式 図４ ２ ホワイトソース(1kg パウチ) 115 ℃殺菌 7.46mm 熱水式 図５ ３ 輸液バッグ（2000mml 袋）120 ℃殺菌 13.59 mm スプレー式 図６ ４ カレー B(300gパウチ）120 ℃殺菌 5.61mm スプレー式 図７ ５ サケフレーク(100ccトレー) 90℃殺菌 7.69mm スプレー式 (含気) 図８ ６ ハム（φ50mm×L200)110℃殺菌 11.11mm スプレー式 図９ (2) モニタリングの精度 RUN No. 品名 実測Ｆ値 演算Fc値 Ｆ値誤差 （−） （−） （％） １ カレー A(1kg パウチ）120 ℃殺菌 6.55 6.54 −0.1 ２ ホワイトソース(1kg パウチ) 115 ℃殺菌 2.84 2.84 −0.1 ３ 輸液バッグ（2000mml 袋）120 ℃殺菌 16.66 16.64 −0.1 ４ カレー B(300gパウチ）120 ℃殺菌 11.86 11.84 −0.1 ５ サケフレーク(100ccトレー) 90℃殺菌 0.04 0.04 −0.1 ６ ハム（φ50mm×L200)110℃殺菌 0.64 0.64 −0.1 上記においてＦ値誤差： ((Fc −F)/F) ×100 とする。 (3) モニタリングの結果（α0 、δ、αＨ、αＣ） ・・・（α値はサンプリングサイクル３sec に統一して示す。） RUN No. 品名 α0 δ αＨ αＣ （−） (sec) （−） （−） １ カレー A(1kg パウチ） 0.00439 45 0.00425 0.00322 ２ ホワイトソース(1kg パウチ) 0.00785 45 0.00545 0.00545 ３ 輸液バッグ（2000mml 袋） 0.00236 27 0.00408 0.00413 ４ カレー B(300gパウチ） 0.01388 39 0.00922 0.00756 ５ サケフレーク(100ccトレー) 0.00739 9 0.01064 0.01058 ６ ハム（φ50mm) 0.00354 207 0.00427 0.00405 モニタリングの結果において、αの最終決定値が初期値
から大きくずれているものがあるが、収斂計算において
は支障ないものであった。これらは、主に内容物の粘度
特性に影響を受けていると考えられる。さらに、一般的
に冷却側個別伝熱係数のほうが、加熱側のそれに比べて
小さくなっている。
から大きくずれているものがあるが、収斂計算において
は支障ないものであった。これらは、主に内容物の粘度
特性に影響を受けていると考えられる。さらに、一般的
に冷却側個別伝熱係数のほうが、加熱側のそれに比べて
小さくなっている。
【００３４】これら粘度の取り扱い及び冷却時の性能低
下などは、本発明の品温モニターを運用することで今
後、整理・解析されて、予め机上計算できるところまで
実用化されるものと推察する。モニタリング精度はいず
れの場合も−０．１％以内に入っているので、これら数
値を本装置における品温シュミレーションに適用しても
問題はないと判断する。
下などは、本発明の品温モニターを運用することで今
後、整理・解析されて、予め机上計算できるところまで
実用化されるものと推察する。モニタリング精度はいず
れの場合も−０．１％以内に入っているので、これら数
値を本装置における品温シュミレーションに適用しても
問題はないと判断する。
【００３５】また、モニタリング結果は蒸気式、熱水式
及びスプレー式のいずれに対して満足のゆく結果を出し
ており、本発明の品温モニターがレトルト殺菌のすべて
の機種に有効であることを示している。
及びスプレー式のいずれに対して満足のゆく結果を出し
ており、本発明の品温モニターがレトルト殺菌のすべて
の機種に有効であることを示している。
【００３６】
【発明の効果】本発明の品温モニターシステムによる
と、大部分のレトルト殺菌データが、個別伝熱係数を使
用してシュミレーション可能である。レトルト殺菌機と
して、蒸気式、熱水式さらにはスプレー（シャワー）式
等の型式についても添付のシュミレーションに示すよう
に使用できる。
と、大部分のレトルト殺菌データが、個別伝熱係数を使
用してシュミレーション可能である。レトルト殺菌機と
して、蒸気式、熱水式さらにはスプレー（シャワー）式
等の型式についても添付のシュミレーションに示すよう
に使用できる。
【００３７】適切なαを選択すると、実測twデータから
演算したtpc は実測tpにほぼ一致する。添付データか
ら、すべてのデータにおいて、最終Ｆ値の精度が−０．
１％に入り、品温カーブによって視覚的にも確認でき
る。食品の場合、加熱するとデンプンがアルファー化す
るなどの物性変化のあるものが多く、実質的には一つの
食品において、αＨとαＣの二つの個別伝熱係数を運用
することになる。
演算したtpc は実測tpにほぼ一致する。添付データか
ら、すべてのデータにおいて、最終Ｆ値の精度が−０．
１％に入り、品温カーブによって視覚的にも確認でき
る。食品の場合、加熱するとデンプンがアルファー化す
るなどの物性変化のあるものが多く、実質的には一つの
食品において、αＨとαＣの二つの個別伝熱係数を運用
することになる。
【００３８】αは(8) 式からも判るように内容物の伝熱
特性値や寸法関係のみの関数になっていて、今後の伝熱
工学的な解析を容易ならしめるものである。粘度や固形
物の取り扱い及び冷却時の性能低下の解析が進めば、初
期値からのズレがなくせる。つまり、それは前もって試
算できるということである。要するにtpの実測がなくて
も、物性や寸法などから、α値が推算可能になる等の特
徴を有しているのである。
特性値や寸法関係のみの関数になっていて、今後の伝熱
工学的な解析を容易ならしめるものである。粘度や固形
物の取り扱い及び冷却時の性能低下の解析が進めば、初
期値からのズレがなくせる。つまり、それは前もって試
算できるということである。要するにtpの実測がなくて
も、物性や寸法などから、α値が推算可能になる等の特
徴を有しているのである。
【００３９】個別伝熱係数は個々の包装食品に特有の値
であり、殺菌条件を少々変更しても変わらない。従っ
て、現段階においても、一つの食品において一条件のα
が求まれば、それを使って、いろいろな殺菌条件(tw)に
よる品温カーブをシュミレーションで描かせて最適な殺
菌条件を決定することが可能になった。このように本発
明によりレトルト殺菌における包装食品の内部温度の挙
動が、非接触でモニターできるようになった。
であり、殺菌条件を少々変更しても変わらない。従っ
て、現段階においても、一つの食品において一条件のα
が求まれば、それを使って、いろいろな殺菌条件(tw)に
よる品温カーブをシュミレーションで描かせて最適な殺
菌条件を決定することが可能になった。このように本発
明によりレトルト殺菌における包装食品の内部温度の挙
動が、非接触でモニターできるようになった。
【図１】 品温シュミレーションモデル図
【図２】 逐次計算グラフのモデル図
【図３】 微小時間における温度分布変化図
【図４】 カレー A(1kg パウチ）120 ℃殺菌のシュミレー
ション図
ション図
【図５】 ホワイトソース(1kg パウチ) 115 ℃殺菌のシュミレ
ーション図
ーション図
【図６】 輸液バッグ（2000mml 袋）120 ℃殺菌のシュ
ミレーション図
ミレーション図
【図７】 カレー B(300gパウチ）120 ℃殺菌のシュミレー
ション図
ション図
【図８】 サケフレーク(100ccトレー) 90℃殺菌のシュミレーシ
ョン図
ョン図
【図９】 ハム（φ50mm×L200)110℃殺菌のシュミレーシ
ョン図
ョン図
tw 槽温 tp 品温 tpc シュミレート品温 α 個別伝熱係数 αＨ 加熱側個別伝熱係数 αＣ 冷却側個別伝熱係数 tpＡ 輸液袋 100cc tpＢ チキンスープ 200g パウチ tpＣ ガラエキス 2号缶 tpＤ 中華風スープ1kg パウチ tpＥ カレーソース1kg パウチ tpＦ ごま豆腐インジェクション
Claims (6)
- 【請求項１】 包装食品又は輸液等を装填したレトルト
試験機からの信号により、実測槽温(tw)（包装食品等の
伝熱媒体温度）と実測品温(tp)（包装食品等の内部温
度）の各データを蓄積する手段と、殺菌工程終了後、前
記蓄積データから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α)を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、前
記個別伝熱係数 (α) を用いてシュミレート品温(tpc)
を計算し、シュミレート品温曲線を描く手段と、このシ
ュミレート品温曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温(tp)
の曲線に載せて表示する手段と、からなる包装食品又は
輸液等の品温モニターシステム。 - 【請求項２】 包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) として、加熱側個別伝熱係数 (αH)と冷却側個別
伝熱係数 (αC)とを演算するようにした請求項１記載の
包装食品又は輸液等の品温モニターシステム。 - 【請求項３】 レトルト試験機の運用時、次バッチで個
別伝熱係数 (α) を予め入力しておき、実測槽温(tw)と
実測品温(tp)及びシュミレート品温(tpc) を同時に運転
中にカーブとして描き出すようにした請求項１又は請求
項２記載の包装食品又は輸液等の品温モニターシステ
ム。 - 【請求項４】 任意の実測槽温(tw)と任意の個別伝熱係
数 (α) を入力して、シュミレート品温(tpc) を演算し
て表示できるようにした請求項１又は請求項２記載の包
装食品又は輸液等の品温モニターシステム。 - 【請求項５】 包装食品を装填したレトルト試験機から
の信号により、実測槽温(tw)（包装食品又は輸液等の伝
熱媒体温度）と実測品温(tp)（包装食品又は輸液等の内
部温度）の各データを蓄積する手段と、殺菌工程終了
後、蓄積データから包装食品又は輸液等の個別伝熱係数
(α) を演算する手段と、演算結果を表示する手段と、
前記個別伝熱係数 (α) を用いてシュミレート品温(tp
c) を計算し、シュミレート品温曲線を描く手段と、こ
のシュミレート品温曲線を前記実測槽温(tw)と実測品温
(tp)の曲線に載せて表示する手段と、からなる包装食品
又は輸液等の品温モニターシステムを、レトルト試験機
と結合したことを特徴とする品温モニターシステムを組
み込んだレトルト試験機。 - 【請求項６】 殺菌工程中に下記の温度データを包装食
品又は輸液等の品温モニターシステムへ所定の一定の時
間間隔で送信するようにした請求項５記載の品温モニタ
ーシステムを組み込んだレトルト試験機。 （１）（槽温tw) ：包装食品又は輸液等の外面雰囲気温
度をサンプリングした伝熱媒体温度（加熱または冷却媒
体温度） （２）（品温tp）：包装食品又は輸液等の内側の最遅速
温度を槽温と同時的に一つ又は複数のサンプリングした
被伝熱媒体温度
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245983A JP2958312B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-08-31 | 包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31227297 | 1997-11-13 | ||
| JP9-312272 | 1997-11-13 | ||
| JP10245983A JP2958312B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-08-31 | 包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201829A JPH11201829A (ja) | 1999-07-30 |
| JP2958312B2 true JP2958312B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=26537511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10245983A Expired - Fee Related JP2958312B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-08-31 | 包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2958312B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7389005B2 (ja) * | 2020-10-01 | 2023-11-29 | 公益財団法人東洋食品研究所 | 被処理物の品温を評価する方法および温度センサの位置決め方法 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10245983A patent/JP2958312B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11201829A (ja) | 1999-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102435619B (zh) | 用于测定食品样品的卡路里含量的系统 | |
| US11857111B2 (en) | Cooking device and method of cooking food item based on predicting food core temperature | |
| Akpinar | Determination of suitable thin layer drying curve model for some vegetables and fruits | |
| CN106324011B (zh) | 一种确定调理水产品低温货架期的鲜度联合检测方法 | |
| Nesvadba | Thermal properties of unfrozen foods | |
| CN105962793B (zh) | 用于加热容器中的食物的加热装置和方法 | |
| CN100573133C (zh) | 提高牛奶质量超声检测精度的方法及检测仪器 | |
| Phinney et al. | Composition‐based prediction of temperature‐dependent thermophysical food properties: Reevaluating component groups and prediction models | |
| CN106706165A (zh) | 一种温度测量的方法及装置 | |
| Chakraborty et al. | Milk tester: Simultaneous detection of fat content and adulteration | |
| Ureta et al. | Influence of baking conditions on the quality attributes of sponge cake | |
| JP2958312B2 (ja) | 包装食品又は輸液等の品温モニターシステム及びこれを組み込んだレトルト試験機 | |
| CN109655485B (zh) | 一种采用消除法测量液体比热容的方法 | |
| Dmytriv et al. | Recearch in thermoanemometric measuring device of pulse flow of two-phase medium | |
| CN109684717A (zh) | 基于量纲分析的油炒烹饪中表面换热系数的预测方法 | |
| Kaletunç | Calorimetry in food processing: analysis and design of food systems | |
| JP3071412B2 (ja) | Ｆ値制御付きレトルト殺菌方法及びレトルト殺菌装置 | |
| WO1991014161A1 (en) | Thermal sensing | |
| Delgado et al. | One-dimensional finite difference modelling of heat and mass transfer during thawing of cooked cured meat | |
| Jayapragasam et al. | Selection of better mathematical model describing cake baking for inverse analysis | |
| Lertamondeeraek et al. | The freezing of rice products in box containers: temperature profile prediction, model validation and physical characteristics | |
| US10466188B2 (en) | Thermal simulator | |
| Boonyai et al. | Applications of thermal mechanical compression tests in food powder analysis | |
| Guignon et al. | The initial freezing temperature of foods at high pressure | |
| Smout et al. | Heat Distribution in Industrial‐scale Water Cascading (Rotary) Retort |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080723 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110723 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120723 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120723 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 14 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |