JP3592720B2 - 食品を連続的に冷却する装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理ユニット内で高温で熱処理された食品を連続的に冷却する装置と方法に関するものである。
食品を高温で熱処理する場合、高温の目標滅菌温度と時間との一定の組合わせを実現する必要がある。その場合、温度と時間とは、互いに反対の関係にあり、温度が高ければ、所望の滅菌の達成に要する滞留時間は短くなる。滅菌時の通常の温度と時間の組合わせは、温度が135〜150℃、時間は10〜２秒である。食品内の異なる栄養物質に何らかの影響が及ぶのを避けるため、加熱と冷却の双方を迅速に行い、しかも、食品が100℃を越える温度で加熱される時間は、できるだけ短くするのが望ましい。
最近、種々の食品内に、ある種の特に熱に強い胞子が発見された。このため、滅菌を実現するには、極めて高い温度で熱処理を行わざるを得なくなった。
そのような高温から食品を間接冷却する場合、冷却速度を高めるため、通常、冷却剤と食品との温度差が比較的大きい値にされる。だが、その場合に、問題となるのが、使用する冷却装置（熱交換器）内に食品による汚れが生じることである。この汚れによって、熱容量に損失が生じ、冷却効果も低下する。また、この汚れのために、作業時間周期が短くなり、10〜12時間ごとに熱交換器の清掃が必要となる。
そこで、それらの問題に対し、本発明は次のような解決策を提案する。すなわち、熱処理装置を停止して、冷却装置を清掃する必要の生じるまでに、かなり長い作業時間が可能になるようにするのである。
本発明による装置は、主として次の特徴を有している。すなわち、装置が、一方の熱処理ユニット内の保留セル（holding cell）と、他方の熱処理ユニットとの間に接続され、かつまた、間接的に作用する少なくとも２つの冷却区間を有し、これらの冷却区間を食品が強制的に通過させられるという特徴である。その場合、第１期間中は、第１冷却区間のみが起動され、つまり冷却剤が冷却区間を向流で流され、これに対し、続く第２期間中は、第２冷却区間が起動され、この場合も、冷却剤が向流で流される。第２冷却区間は、食品の流れ方向で見て、第１冷却区間の後方に配置されている。このような配置によって、利用可能な冷却効果を、簡単に急速に高めることができる。
各冷却区間は、直列接続された１基以上数基の管形又は板形の熱交換器を備えている。
食品内へ蒸気を直接噴射して滅菌温度へ食品を加熱する場合には、他方の熱処理ユニットが、急速蒸発（flashing）の処理段階に用いられる。また、間接的な熱交換で食品を加熱する場合は、次の処理段階は、更に別の冷却段階となる。
本発明による装置は、好ましくは次のように構成する。すなわち、食品が、第１期間、第２期間いずれの期間中も、２つの冷却区間を通過するように、第１及び第２の冷却区間の食品通路を接続しておくのである。
あるいはまた、第２期間中には、回路の最初が第２冷却区間となるように、食品通路を切替えることもできる。しかし、その場合は、食品の流れ状態が変化し、一時的に圧力降下が生じ、熱処理ユニットの機能が、妨げられる。
本発明による装置は、好ましくは、第１冷却区間の出口側に接続された冷却剤導管と、第２期間中に、第２冷却剤導管内の流量を徐々に増量して、最終的には、冷却剤の全流量が、第１及び第２の冷却区間を通過するようにさせる装置とを有している。
本発明による装置は、また、第１冷却剤導管内に配置された流量調整弁と、第１冷却剤導管と第２冷却区間との間の導管内に配置された、ばね押しされた逆止め弁とを有している。その場合、この逆止め弁は、流量調整弁が第１冷却剤導管を介しての連通を遮断した場合に、開弁する。
本発明による装置内の流量調整弁は、好ましくは、食品の温度を検出する温度センサで制御するように構成されている。
あるいはまた、第１冷却剤導管から第２冷却剤導管への切替えには、３方弁を用いてもよい。この３方弁は、分流弁（shunt valve）として機能し、徐々に第２冷却剤導管を通過する流量を増大させる。
本発明の方法によれば、食品は、所定時間の間、所定温度で加熱された後、少なくとも２つの冷却区間を通過し、目標中間温度に冷却される。その場合、食品は、第１期間中は、第１冷却区間で冷却され、残留温度を有する状態で第２冷却区間を通過し、他方、第２期間中は、第１及び第２冷却区間双方で冷却された後、更に、所望の形式で処理される。
本発明により、食品は、蒸気噴射によって目標高温に加熱される。この理由から、冷却区間を通過する食品は、食品と凝縮した蒸気との混合物となる。
以下で、本発明の装置を、添付図面に例として示した一実施例について説明する。
図面に示した第１冷却区間１は、直列に接続された２基の熱交換器２、３を有し、これらの熱交換器によって冷却が行われる。第１冷却区間１は、食品導管４を介して、熱処理ユニット内の保留セル（図示せず）に接続されている。熱交換器２、３は、食品導管５を介して接続されている。第２冷却区間６は、直列接続された２基の熱交換器７、８を有している。第１冷却区間１と第２冷却区間６とは、食品導管９を介して接続されている。熱交換器７と８とは、食品導管10を介して接続されている。熱交換器８からは、食品の出口導管11が出ている。冷却剤は、図示されていない冷却剤源から、第１冷却剤導管12を介して装置に供給される。冷却剤導管12内には流量調整弁13が配置され、冷却剤流量を調整する。冷却剤導管12は、熱交換器３へ通じている。熱交換器２と３とは、冷却剤導管14で接続され、熱交換器２の食品入口のところからは、冷却剤導管15を介して装置から冷却剤が排出される。別の流量調整弁17を有する分岐導管16は、冷却剤導管12と冷却剤導管15とを接続している。冷却剤導管12と熱交換器８の出口とは、第２冷却剤導管18を介して接続されている。冷却剤導管19は、熱交換器８、９を接続している。熱交換器７の入口には、冷却剤導管20が接続され、冷却剤導管20内には、ばね押しされた逆止め弁21が配置されている。温度センサ22は、第２冷却区間６の食品出口に配置されている。
２つの冷却剤流路の切替えは、また、冷却剤導管12内に配置され、冷却剤導管18に接続された３方弁によって行うことができる。
図示されていない処理ユニット内での高温処理を通過した食品は、140〜150℃で、本発明による装置へ導かれる。食品は、入口温度〜75℃で向流の冷却剤により冷却される。冷却剤は、冷却剤導管12を介して第１冷却区間１へ送られる。装置が起動され、熱交換器のすべての内表面が清浄な間は、冷却剤流の一部が、流量調整弁17と分岐導管16を介して送られる。冷却区間での冷却は、第２冷却区間６の出口に配置された温度センサ22によって制御される。食品は、100〜120℃に冷却される。熱交換器２、３の冷却効果が低下すると、言い換えると食品の温度が上昇すると、流量調整弁17が起動され、冷却剤のより多くの部分が、冷却剤導管12を介して熱交換器３へ強制的に送られる。この冷却段階中、流量調整弁13は全開される。冷却剤は、冷却剤導管18、19とを介して、熱交換器７、８内の冷却剤用のスペースとに充填される。この場合、冷却剤は、逆止め弁21が閉じられているため、この経路内のみを流れる。第１冷却区間１を出た食品は、第２冷却区間６を通過するが、更に冷却はされない。なぜなら、停滞冷却剤が急速に食品温度に達するからである。
冷却剤の全流量が第１冷却区間１に送られ、流量調整弁17が閉じられ、しかも、温度センサ22の検出食品温度が上昇し始めた場合は、第２冷却区間６が起動される。流量調整弁13が冷却剤導管12の流量を少なくし、導管20内の圧力を上昇させることで、逆止め弁21を開弁させる。冷却剤のより多くの部分が第２冷却区間６へ送られ、そこから更に第１冷却区間１へ送られる。最終的には、冷却剤の全流量が、この経路を流れるようにされる。熱交換器出口での食品温度が目標温度（温度センサ22で検出された）に維持されなくなれば、作業を中止し、装置を清掃せねばならない。
以上説明した形式で接続された装置は、食品を穏やかに冷却するのに、極めて好適である。食品は、第１期間（第１冷却区間１のみが作動）、第２期間（第１及び第２の両冷却区間１、６が共に作動）双方を通じて同じ経路を送られるので、冷却前後の処理に影響する圧力降下または急激な温度変動は生じない。
食品内への直接の蒸気噴射により、食品を熱処理し、そのため、冷却を要する食品が、食品と凝縮蒸気との混合物から成るような場合は、以上説明した冷却装置が、特に良好に機能することが判明した。

Claims (8)

1. 熱処理ユニット内での高温加熱により熱処理された食品を連続的に冷却する装置において、この装置が、一方の熱処理ユニット内の保留セルと、他方の処理ユニットとの間に接続され、間接的に作用する少なくとも２つの冷却区間（１、６）を有しており、これらの冷却区間を食品が通過するようにされ、しかも、第１期間には、第１冷却区間（１）のみが起動され、すなわち冷却剤が冷却区間を向流で流され、これに対し、続く第２期間では、食品の流れ方向で見て、第１冷却区間の後方に配置された第２冷却区間が起動され、冷却剤が、この第２冷却区間をも通過するようにされていることを特徴とする、食品を連続的に冷却する装置。
2. 請求項１記載の装置において、冷却区間の第１及び第２の食品通路が、第１及び第２のいずれの期間にも、食品が双方の冷却区間（１、６）を通過するように、接続されていることを特徴とする、装置。
3. 請求項１又は２記載の装置において、第１冷却剤導管（12）が、第１冷却区間（１）の出口側に接続され、第２冷却剤導管（18）が、第１冷却剤導管（12）と第２冷却区間（６）の出口側とに接続されており、更に、第２期間中に、第２冷却剤導管（18）内の流量を徐々に増大させ、最終的に冷却剤の全流量が第１冷却区間と第２冷却区間の両区間を通過するようにする装置が備えられていることを特徴とする、装置。
4. 請求項３記載の装置において、流量調整弁（13）が、第１冷却剤導管（12）内に配置され、また、ばね押しされた逆止め弁（21）が、第１冷却剤導管（1 2）と第２冷却区間（６）との間の導管（20）内に配置されていることを特徴とする、装置。
5. 請求項４記載の装置において、流量調整弁（13）が、温度センサ（22）により制御されるように構成されていることを特徴とする、装置。
6. 請求項３記載の装置において、３方弁が、第１冷却剤導管（12）と第２冷却剤導管（18）とを流れる流量を方向付け、かつ分割する分流弁として働くことを特徴とする、装置。
7. 高温で熱処理された食品を連続的に冷却する方法において、
   食品が、所定時間の間、所定温度で加熱された後、少なくとも２つの冷却区間（１、６）を通過し、目標中間温度に冷却されるようにし、しかもその場合、食品が、第１期間中は、第１冷却区間（１）で冷却され、残留温度を有する状態で第２冷却区間（６）を通過し、他方、第２期間中は、第１及び第２冷却区間（１、６）双方で冷却された後、更に、所望の形式で処理されることを特徴とする、食品を連続的に冷却する方法。
8. 請求項７記載の方法において、食品が蒸気噴射によって所望の高温に加熱され、その理由から、冷却区間を通過する食品が食品と凝縮した蒸気との混合物になることを特徴とする方法。

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