JP4229420B2 - Cooling system for heat sterilizer - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は食品を加熱して殺菌を行う加熱殺菌装置における冷却システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
殺菌槽内に密封包装した被殺菌物を収容しておき、殺菌槽内に熱水を噴流して被殺菌物の加熱を行うことで、常温で長期間の保存を可能としたレトルト食品の殺菌を行う加熱殺菌装置がある。加熱殺菌装置の運転工程には、殺菌槽内へ高温の噴流水を導入して被殺菌物を加熱し殺菌する加熱殺菌工程と、加熱殺菌工程後に殺菌槽内へ低温の噴流水を導入して被殺菌物を冷却する冷却工程とがある。
【0003】
加熱殺菌装置には熱交換器を設け、噴流水は殺菌槽と熱交換器の間で循環するようにしておき、熱交換器の2次側に噴流水を通す。加熱殺菌工程では熱交換器の1次側に蒸気を送ることで2次側の噴流水を加熱し、冷却工程では熱交換器の1次側に冷却用水を送ることで2次側の噴流水を冷却する。噴流水と冷却用水で熱交換して噴流水を冷却している冷却工程の場合、冷却用水は噴流水から熱を吸収することで温度が高くなる。冷却工程開始時点の殺菌槽内温度は120℃程度と高いため、熱交換器で熱の吸収を行った冷却用水は100℃を越えることもある。
【0004】
冷却用水を使い捨てにしたのでは冷却用水の使用量が多くなるため、冷却用水から熱の放出を行うためのクーリングタワーを設けておき、クーリングタワーと熱交換器の間で冷却用水を循環することで温度の上昇した冷却用水の熱を大気中に放出している。ただし、クーリングタワーの耐熱温度は80℃程度であるため、冷却工程初期であって冷却用水がクーリングタワーの耐熱温度より高い場合には、クーリングタワーで冷却を行うことはできない。そのため、冷却工程初期には直接殺菌槽内へ給水を行うことで殺菌槽の温度を低下させ、温度低下後にクーリングタワーによる冷却を行う。クーリングタワーによる冷却の場合は冷却用水を再利用することができるが、殺菌槽内への給水による冷却の場合は水を使い捨てにすることになるため、使用水量が増大するという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、クーリングタワーに送る冷却用水温度がクーリングタワーの耐熱温度以上となることを防止することと、冷却工程時の水使用量の削減を両立することにある。
【0006】
請求項1に記載の発明では、内部に噴流ノズルを設けた殺菌槽、一端は殺菌槽の底部に接続し他端は殺菌槽内の噴流ノズルに接続した噴流水循環経路、噴流水循環経路の途中に噴流水循環ポンプと熱交換器、さらに各部の作動を制御する運転制御装置を設けておき、蒸気によって加熱した高温の噴流水を殺菌槽内に導入することで被殺菌物の加熱殺菌を行い、冷却した低温の噴流水を殺菌槽内に導入することで殺菌槽内の冷却を行っている加熱殺菌装置であって、冷却用水から熱の放出を行うクーリングタワー、熱交換器とクーリングタワーの間を結び、熱交換器とクーリングタワーの間で冷却用水を循環させる冷却用水循環経路、冷却用水循環経路の熱交換器設置部分よりも上流側と下流側をつないだバイパス配管、バイパス配管の途中にバイパス配管の流量を制御するバイパス弁を設け、運転制御装置は、冷却工程開始直後の場合はバイパス弁を大きく開き、その後は冷却工程の進行に合わせてバイパス弁の開度を閉じる制御を行うことを特徴とするものである。
【0008】
加熱殺菌装置における冷却工程開始直後の場合、殺菌槽内温度が高いために冷却用水の温度も高くなる。冷却用水温度がクーリングタワーの耐熱温度より高くなる場合、クーリングタワーで冷却用水を冷却することができない。しかし、噴流水循環経路にバイパス配管を設けておき、冷却工程開始時にはバイパス弁を開くようにすると、クーリングタワーにて冷却した冷却用水の一部は、熱交換器へ送らずに熱交換器からクーリングタワーへ向かう冷却用水に合流させることになり、クーリングタワーに入る冷却用水の温度を低下させることができる。
【0009】
また、冷却工程開始時点では殺菌槽の温度が高いため、熱交換器で熱交換を行った後の冷却用水温度は高くなるが、冷却工程を行うことで殺菌槽の温度が低くなると、熱交換器で熱交換を行った後の冷却用水温度の上昇度は小さくなる。冷却工程が進行することで冷却用水温度の上昇度が小さくなると、バイパス配管を通す冷却用水量を少なくすることができ、バイパス配管の水量を少なくすると、その分熱交換器へ送る水量を多くなるため、熱交換器へ送る冷却用水量を多くすることで噴流水の冷却効率を向上することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施している加熱殺菌装置のフロー図である。加熱殺菌装置は、円筒形の殺菌槽1内に被殺菌物2を収容しておき、被殺菌物2に高温水を噴流することで被殺菌物2の殺菌を行うものである。殺菌槽1の底部には噴流水循環経路11の一端を接続し、噴流水循環経路11の他端は殺菌槽1内に設けた噴流ノズル13に接続しておく。噴流水循環経路11の途中には噴流水循環ポンプ4と熱交換器3を設けておき、殺菌槽1底部から取り出した水を噴流水循環ポンプ4で加圧して殺菌槽1内の被殺菌物2へ噴流する。
【0011】
噴流水熱交換器3は2つの流体の間で熱交換を行うものであり、熱交換器の1次側には蒸気または冷却用水、2次側には噴流水を通す。冷却用水から熱を放出するクーリングタワー8を設けておき、熱交換器3とクーリングタワー8の間で冷却用水を循環する冷却用水循環経路9を設ける。冷却用水循環経路9の途中には冷却用水の循環を行う冷却用水循環ポンプ10と、クーリングタワー8へ向かう冷却用水の温度を検出する温度センサー7を設けておく。冷却用水循環経路9には、熱交換器3よりも上流側と熱交換器3よりも下流側をつなぐバイパス配管5を設置し、バイパス配管5の途中には流量調節の可能なバイパス弁6を設ける。
【0012】
加熱殺菌装置の運転を制御する運転制御装置12を設け、運転制御装置12は加熱殺菌装置の各機器と接続しておく。加熱殺菌装置の運転は、被殺菌物2を加熱し殺菌する加熱殺菌工程と、加熱殺菌工程終了後に被殺菌物2を冷却する冷却工程がある。被殺菌物2の加熱と冷却は、どちらも噴流水循環ポンプ4を作動することで殺菌槽1内から取り出した水を熱交換器3へ送り、熱交換器3で熱交換実施後に殺菌槽1内の被殺菌物2へ噴流することで行うが、加熱時と冷却時では熱交換器の1次側を異ならせる。
【0013】
加熱殺菌工程の場合、熱交換器3の1次側には蒸気を供給することで、噴流水循環経路11を通る噴流水を加熱する。噴流水を高温にしておき、高温の噴流水を殺菌槽1内に噴流することで被殺菌物2の温度は上昇し、被殺菌物2を所定温度で所定時間維持することで被殺菌物2の殺菌を行う。加熱殺菌工程が終了すると蒸気の供給を停止し、被殺菌物2を冷却する冷却工程に移行する。
【0014】
冷却工程では、冷却用水循環ポンプ10を作動することにより、熱交換器3とクーリングタワー8の間で冷却用水を循環し、熱交換器3の1次側に冷却用水を供給する。冷却用水を熱交換器3へ供給すると、噴流水の熱が冷却用水に移動し、噴流水は温度が低下して冷却用水は温度が上昇する。冷却用水は熱交換器3とクーリングタワー8の間で循環しているため、熱交換器3で温度の上昇した冷却用水はクーリングタワー8へ向かい、クーリングタワー8で大気中に熱の放出を行って再び熱交換器3へ向かう。熱交換器3で温度の低下した噴流水は、殺菌槽1内の被殺菌物2などを冷却することで温度が上昇し、熱交換器3での熱交換を行うことを繰り返すことで殺菌槽1内を冷却することができる。
【0015】
冷却工程の場合、熱交換器3へ送る冷却用水の量が多ければ噴流水から吸収する熱量が多くなるが、冷却工程初期の場合には冷却用水の温度が高くなり過ぎることがある。そのため、冷却工程開始時にはバイパス弁6を開いておき、冷却用水の一部はバイパス配管5を通るようにしておく。バイパス弁6を開くと、クーリングタワー8からの冷却用水は、熱交換器3より上流のバイパス配管5接続部で熱交換器3側とバイパス配管5側に分流する。熱交換器3側に向かった冷却用水は熱交換器3で熱交換を行うことで温度が高くなるが、バイパス配管側に向かった冷却用水では温度の上昇はない。熱交換器3側とバイパス配管5側に分流していた冷却用水は、熱交換器3より下流のバイパス配管5の接続部で合流する。
【0016】
冷却工程初期の場合、殺菌槽1内の温度は120℃程度の高温であるため、熱交換器3で熱交換を行った冷却用水は100℃を越える温度となることがあった。しかし高温となった冷却用水は、バイパス配管5側を通った冷却用水と混合することで温度が低くなり、クーリングタワー8の耐熱温度以上の冷却用水がクーリングタワー8に入ることを防止することができる。
【0017】
クーリングタワー8に入る冷却用水の温度は温度センサー7で検出する。運転制御装置12は、温度センサー7で検出している冷却用水温度がクーリングタワー8の耐熱温度(80℃)未満となるように、バイパス弁6の開度を調節する。冷却工程初期の場合はバイパス弁6の開度を大きくしておき、冷却が進み殺菌槽1内温度の低下により温度センサー7で検出する冷却用水温度が低くなれば、バイパス弁6の開度を小さくしていく。バイパス弁6の開度を大きくした場合、バイパス配管5を通る冷却用水が多くなり、その分熱交換器3を通る冷却用水量は少なくなる。熱交換器3へ送る冷却用水量を少なくすると、熱交換器3で冷却用水が取り込む熱量が少なくなり、熱交換器3を通過した冷却用水温度は高くても、バイパス配管5からの冷却用水と混合して希釈することで冷却用水の温度は低くなる。
【0018】
冷却工程を行うことで殺菌槽1内の温度が低くなり、温度センサー7で検出している温度が低くなると、運転制御装置12はバイパス弁6の開度を小さくし、バイパス配管5を通る冷却用水の割合を徐々に少なくする。 殺菌槽内温度が高い場合は、熱交換器3で熱を吸収した冷却用水温度も高くなるため、バイパス配管5へ送る冷却用水を多くすることでクーリングタワー8に入る冷却用水温度を低くする必要がある。しかし、冷却工程を行うことによって殺菌槽内温度が低くなってくると、熱交換器3で熱を吸収した後の冷却用水温度も低くなるため、冷却用水温度を低くするためにバイパス配管5を通さなければならない冷却用水の必要量は少なくなる。そのため殺菌槽1の温度が低くなると、バイパス配管5を通す冷却用水量を少なくし、その分熱交換器3へ送る冷却用水量を多くすることができ、熱交換器3へ送る冷却用水量を多くすれば冷却の速度が向上する。殺菌槽1内の温度が冷却工程終了温度まで低下すると、噴流水循環ポンプ4及び冷却用水循環ポンプ10を停止して冷却工程を終了し、殺菌槽1内から被殺菌物2を取り出す。
【0019】
上記のようにして殺菌槽1の冷却を行うことで、クーリングタワー8の耐熱温度まで低下させるために給水を行い、その後は排水することで使い捨てにする水をなくすことができ、省エネルギーとなる。また、上記のように冷却を行うと、冷却工程初期に急激な冷却が行われることはなく、殺菌槽1を徐々に冷却することができる。急激な冷却を行った場合には温度むらが発生しやすくなり、圧力制御も不安定となって被殺菌物2が変形するなどの問題があったが、熱交換器3へ送る冷却用水量を調節することで冷却速度を調節することができるようになり、圧力制御などを安定させることもできる。
【0020】
なお、本実施例では温度センサー7に基づいてバイパス弁6の開度を調節するようにしたが、バイパス弁6の開度調節は経過時間に基づいて行うようにしてもよく、冷却工程初期にはバイパス弁6を全開としておき、その後バイパス弁6を徐々に閉じていくようにしても良い。
【0021】
【発明の効果】
本発明を実施することで、クーリングタワーに送られる冷却用水温度がクーリングタワーの耐熱温度以上となることを防止することと、冷却工程時の水使用量の削減を両立することができる。また、冷却速度を調節することができ、冷却工程初期に急激な冷却が行われることを防止することができるので、冷却工程初期に急激な冷却を行うことにより発生する温度むらなどを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を行う加熱殺菌装置のフロー図
【符号の説明】
1 殺菌槽
2 被殺菌物
3 熱交換器
4 噴流水循環ポンプ
5 バイパス配管
6 バイパス弁
7 温度センサー
8 クーリングタワー
9 冷却用水循環経路
10 冷却用水循環ポンプ
11 噴流水循環経路
12 運転制御装置
13 噴流ノズル[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a cooling system in a heat sterilization apparatus that sterilizes food by heating.
[0002]
[Prior art]
Sterilization of retort foods that can be stored at room temperature for a long period of time by storing the products to be sterilized sealed in the sterilization tank and heating the sterilized products by jetting hot water into the sterilization tank There is a heat sterilizer that performs. In the operation process of the heat sterilizer, high temperature jet water is introduced into the sterilization tank to heat and sterilize the object to be sterilized, and low temperature jet water is introduced into the sterilization tank after the heat sterilization process. There is a cooling process for cooling the article to be sterilized.
[0003]
The heat sterilizer is provided with a heat exchanger, and the jet water is circulated between the sterilization tank and the heat exchanger, and the jet water is passed through the secondary side of the heat exchanger. In the heat sterilization process, the secondary jet water is heated by sending steam to the primary side of the heat exchanger, and in the cooling process, the secondary jet water is sent by sending cooling water to the primary side of the heat exchanger. Cool down. In the case of a cooling process in which the jet water is cooled by exchanging heat between the jet water and the cooling water, the temperature of the cooling water is increased by absorbing heat from the jet water. Since the temperature in the sterilization tank at the start of the cooling process is as high as about 120 ° C., the cooling water that has absorbed heat by the heat exchanger may exceed 100 ° C.
[0004]
If the cooling water is made disposable, the amount of cooling water used increases, so a cooling tower is provided to release heat from the cooling water, and the cooling water is circulated between the cooling tower and the heat exchanger. The heat of the cooling water is released into the atmosphere. However, since the heat resistant temperature of the cooling tower is about 80 ° C., the cooling tower cannot be cooled when the cooling water is higher than the heat resistant temperature of the cooling tower at the initial stage of the cooling process. For this reason, the temperature of the sterilization tank is lowered by supplying water directly into the sterilization tank at the beginning of the cooling process, and cooling is performed by the cooling tower after the temperature is lowered. In the case of cooling by a cooling tower, cooling water can be reused. However, in the case of cooling by water supply into the sterilization tank, water is made disposable, and there is a problem that the amount of water used increases.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to prevent both the cooling water temperature to be sent to the cooling tower from exceeding the heat-resistant temperature of the cooling tower and to reduce the amount of water used during the cooling process.
[0006]
In the invention of
[0008]
In the case of immediately after the start of the cooling process in the heat sterilizer, the temperature of the cooling water also increases because the temperature in the sterilization tank is high. When the cooling water temperature is higher than the heat resistance temperature of the cooling tower, the cooling water cannot be cooled by the cooling tower. However, if a bypass pipe is provided in the jet water circulation path and the bypass valve is opened at the start of the cooling process, a part of the cooling water cooled by the cooling tower is not sent to the heat exchanger but from the heat exchanger to the cooling tower. Therefore, the temperature of the cooling water entering the cooling tower can be lowered.
[0009]
Also, since the temperature of the sterilization tank is high at the start of the cooling process, the temperature of the cooling water after performing heat exchange with the heat exchanger increases, but if the temperature of the sterilization tank decreases by performing the cooling process, heat exchange The degree of increase in the temperature of the cooling water after heat exchange in the vessel is small. If the degree of increase in the cooling water temperature decreases as the cooling process progresses, the amount of cooling water passing through the bypass pipe can be reduced, and if the amount of water in the bypass pipe is reduced, the amount of water sent to the heat exchanger increases accordingly. Therefore, the cooling efficiency of jet water can be improved by increasing the amount of cooling water sent to the heat exchanger.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow diagram of a heat sterilizer embodying the present invention. The heat sterilization apparatus accommodates the article to be sterilized 2 in a
[0011]
The jet water heat exchanger 3 exchanges heat between two fluids. Steam or cooling water is passed through the primary side of the heat exchanger, and jet water is passed through the secondary side. A cooling tower 8 for releasing heat from the cooling water is provided, and a cooling water circulation path 9 for circulating the cooling water between the heat exchanger 3 and the cooling tower 8 is provided. A cooling
[0012]
An
[0013]
In the case of the heat sterilization process, steam is supplied to the primary side of the heat exchanger 3 to heat the jet water passing through the jet water circulation path 11. The temperature of the article to be sterilized rises by keeping the jet water at a high temperature and spraying the hot jet water into the
[0014]
In the cooling process, by operating the cooling
[0015]
In the cooling process, if the amount of cooling water sent to the heat exchanger 3 is large, the amount of heat absorbed from the jet water increases, but the temperature of the cooling water may become too high in the initial stage of the cooling process. Therefore, the bypass valve 6 is opened at the start of the cooling process, and a part of the cooling water is allowed to pass through the bypass pipe 5. When the bypass valve 6 is opened, the cooling water from the cooling tower 8 is divided into the heat exchanger 3 side and the bypass pipe 5 side at the connection portion of the bypass pipe 5 upstream from the heat exchanger 3. The temperature of the cooling water directed toward the heat exchanger 3 is increased by performing heat exchange with the heat exchanger 3, but the temperature of the cooling water directed toward the bypass pipe is not increased. The cooling water that has been diverted to the heat exchanger 3 side and the bypass pipe 5 side joins at the connection portion of the bypass pipe 5 downstream from the heat exchanger 3.
[0016]
In the early stage of the cooling process, since the temperature in the
[0017]
The temperature of the cooling water entering the cooling tower 8 is detected by the temperature sensor 7. The
[0018]
When the temperature in the
[0019]
By cooling the
[0020]
In this embodiment, the opening degree of the bypass valve 6 is adjusted based on the temperature sensor 7. However, the opening degree adjustment of the bypass valve 6 may be performed based on the elapsed time, and at the initial stage of the cooling process. The bypass valve 6 may be fully opened, and then the bypass valve 6 may be gradually closed.
[0021]
【The invention's effect】
By practicing the present invention, it is possible to prevent both the cooling water temperature sent to the cooling tower from being equal to or higher than the heat-resistant temperature of the cooling tower and the reduction of water usage during the cooling process. In addition, since the cooling rate can be adjusted and rapid cooling can be prevented in the early stage of the cooling process, it is possible to prevent uneven temperature caused by rapid cooling in the early stage of the cooling process. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a heat sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF
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