JP4580564B2

JP4580564B2 - 連続高圧処理方法および装置

Info

Publication number: JP4580564B2
Application number: JP2001020526A
Authority: JP
Inventors: 孝治忍谷; 俊幸二宮; 信洋原本; 康晴納庄; 愼一橋本; 正一加藤; 一博上島
Original assignee: Kaneka Corp; Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Kaneka Corp; Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: JP2002219352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続高圧処理方法および装置に関し、特に、油脂組成物などからなる食品、薬品、化粧品などの比較的高粘度の液体状原料を、１０ＭＰａ以上の高圧下で連続的に加工する処理方法および処理装置の新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より用いられていたこの種の高圧処理方法としては、バッチ処理、絞りを用いた連続処理、長いあるいは細い配管を用いて流動抵抗を発生させる連続処理などがある。以下に、絞りを用いた連続高圧処理方法について、図面により説明する。図４は従来の連続高圧処理装置の実施例を示す構成図である。図４において、連続高圧処理装置は、上流から供給タンク９、加圧ポンプ１、撹拌機を内蔵した処理容器６および絞り部３０が順次配置されて構成され、これらは配管５により各々連結されている。前記加圧ポンプ１および処理容器６間の配管５には、圧力計２および安全弁１２が設けられ、連続高圧処理装置の下流すなわち前記絞り部３０の下流には熟成機１４が連結して配置されている。
【０００３】
以上のように構成された連続高圧処理装置において、複数種類の原料２５が供給タンク９へ供給され、混合撹拌され、均一化される。この供給タンク９の原料２５は加圧ポンプ１により吸引され、加圧吐出されて処理容器６へ供給される。この処理容器６において、原料２５は高圧の加圧状態に維持されて撹拌され、殺菌、圧力晶析などの処理が行われる。処理容器６内に所定時間滞留し均一に高圧処理された原料２５は、絞り部３０を経て熟成機１４へ連続的に排出される。この処理容器６内の圧力は、加圧ポンプ１と処理容器６の下流側の配管５を絞るための絞り部３０とにより維持され、圧力計２によりその圧力が表示される。前記絞り部３０の開度または加圧ポンプ１の回転数、あるいは絞り部３０と加圧ポンプ１とを同時に調節制御することにより、処理容器６内の圧力および原料２５の滞留時間が所定値に維持され、加圧ポンプ１、絞り部３０間の圧力が異常に上昇した場合は、安全弁１２が作動し、異常圧力を開放する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続高圧処理方法および装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、原料が絞り部を通過する際に、大きな剪断エネルギーが発生して原料が昇温すると共に変質し、処理容器における加工処理状態を損なう場合があった。すなわち、分散作用が発生し、成分が破壊され、製品として使用できなくなることがあった。また、長いあるいは細い配管を用いて流動抵抗を発生させる連続処理では、原料の物性が変化し易い場合には、僅かな温度変化により粘度が大きく変化し、圧力制御が困難であるとともに、配管に詰まりが発生し易く実用的でなかった。また、バッチ処理では生産性が低く、能率が低下していた。また、開放作業を必要とするので密閉処理が困難であり、衛生管理面で問題が発生し易い。
【０００５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、特に、減圧部（絞り部）における原料の変質を少なくし、高圧力での自動運転が可能で有ると共に、圧力調整装置の可動部分が少ない連続高圧処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による連続高圧処理方法は、供給タンク内の原料を加圧ポンプで昇圧して処理容器内へ連続的に供給し、前記処理容器から圧力調整可能な流路抵抗を経て減圧しつつ連続的に排出し、前記流路抵抗に圧力開放用バイパス回路を並設し、前記処理容器内を連続処理状態で所定の高圧状態に保つようにする連続高圧処理方法において、前記処理容器を直列に連結した複数箇で構成し、前記処理容器間に前記流路抵抗および圧力開放用バイパス回路を設け、前記各処理容器内を段階的な高圧状態に保つ方法であり、また、前記処理容器を温度調節することにより、前記処理容器内の前記原料を加熱または冷却する方法であり、また、前記流路抵抗の下流において、冷却容器により前記原料を冷却する方法であり、また、前記処理容器を温度調節することにより、前記処理容器内の前記原料を加熱または冷却する方法であり、また、本発明による連続高圧処理装置は、原料を貯留し撹拌均一化する供給タンクと、前記供給タンク内の原料を吸引し昇圧して処理容器内へ連続的に供給する加圧ポンプと、前記原料を撹拌均一化しつつ所定時間高圧状態で貯留する処理容器と、前記処理容器から前記原料を減圧しつつ連続的に排出させる圧力調整可能な流路抵抗と、前記流路抵抗に並設される圧力開放用バイパス回路と、前記処理容器に接続される配管とを備え、前記処理容器内を連続処理状態で所定の高圧状態に保ち、前記処理容器は直列に連結した複数箇で構成され、前記処理容器間に前記流路抵抗および圧力開放用バイパス回路が設けられ、前記各処理容器内を段階的な高圧状態に保つことができるようにした構成であり、また、前記処理容器は温度調節機能を備え、前記処理容器内の前記原料は加熱または冷却可能にした構成であり、また、前記流路抵抗の下流に冷却容器が設けられ、前記原料は冷却可能にした構成であり、また、前記処理容器は温度調節機能を備え、前記処理容器内の前記原料は加熱または冷却可能にした構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による連続高圧処理方法および装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、従来例と同一または同等部分には、同一符号を付して説明する。
【０００８】
図１に示す第１の実施の形態において、符号９で示されるものは、例えば油脂組成物などからなる、食品、医薬品、化粧品などの原料である比較的高粘度の液体状の原料２５が、混合物あるいは添加物とともに投入される供給タンクである。前記供給タンク９には、前記原料２５の撹拌装置２５ａが装備されている。前記供給タンク９の下流には、低圧ポンプ２６および直列に配置された複数、すなわち図１では２台の温度調節器２７、２７ａを介して加圧ポンプ１が配置され、配管５により連結されている。前記温度調節器２７、２７ａは冷媒による冷却器であり、それぞれ温度指示計Ｔ１が設けられ、前記加圧ポンプ１は、例えば高圧吐出用のプランジャポンプが使用され、駆動モータ３により駆動されている。
【０００９】
前記加圧ポンプ１の下流には直列に配置された複数、すなわち図１では２台の処理容器６、６ａが配置され、配管５により連結されている。前記処理容器６、６ａには、それぞれ駆動モータにより回転駆動される撹拌装置６Ａが設けられ、冷媒１１０により温度調節可能に構成されている。前記加圧ポンプ１と第１の前記処理容器６との間には安全弁１２が、前記処理容器６、６ａの入口側にはそれぞれ圧力センサー８、８ａが、また、出口側にはそれぞれ温度指示計Ｔ１が、設けられている。
【００１０】
第２の前記処理容器６ａの下流には流路抵抗５９が配置され、配管５により連結されている。この流路抵抗５９は、冷却水６１を有する管路５７および調節機能付絞り弁５８を直列に連結して構成されている。前記管路５７は、配管５と同一径あるいは小径のパイプで構成し、長尺のパイプをジクザク形状にまとめて構成されている。さらには、冷水または冷媒、温水またはスチームにより温度調節可能に構成されている。また、前記流路抵抗５９と並列に圧力開放バイパス回路５５が設けられ、調節弁５６が設けられている。この調節弁５６および前記調節機能付絞り弁５８は共に前記処理容器６ａの入口側に設けられた前記圧力センサー８ａに連結され、前記圧力センサー８ａの指示信号により作動可能に構成されている。また、前記処理容器６ａと流路抵抗５９との間の配管５に、エア抜き弁１３が設けられている。前記流路抵抗５９の下流には、冷却容器６２が配置され、配管５により連結されている。前記冷却容器６２は、駆動モータにより回転駆動される撹拌装置が設けられ、原料２５を均一に冷却可能に構成されている。前記流路抵抗５９の下流側には加圧処理後の原料２５の成形・梱包装置（図示せず）が連結されている。
【００１１】
次に、以上の構成における動作について述べる。例えば、油脂組成物から構成される食品の場合、原料２５は以下の食用油脂およびその他の原料から構成される。すなわち、食用油脂としては、通常の油脂加工品に用いられる動物油、植物油、乳脂などの天然油、それらの硬化油、分別油、エステル交換油、ランダムウムエス油などがあり、単独に、あるいは混合油として用いられる。また、油脂のみで、あるいは水と乳化状態にされたエマルジョンとして用いられる。その他の原料としては、呈味成分、香料、栄養成分、乳化剤、増粘剤、酸化防止剤などが用いられる。これらの原料２５を供給タンク９へ投入し、混合撹拌し、均一化する。
【００１２】
供給タンク９において均一に混合された原料２５は、低圧ポンプ２６により吸引され、温度調節器２７、２７ａを経て加圧ポンプ１へ吐出される。この間、原料２５は温度調節器２７、２７ａにおいて所定の温度に調節される。温度の調節は、温度指示計Ｔ１の表示に従って行なう。加圧ポンプ１において、原料２５は昇圧され、処理容器６、６ａへ吐出される。処理容器６、６ａにおいて、原料２５は所定の高圧力に昇圧された状態で所定温度に冷却保持され撹拌されながら滞留し、殺菌、圧力晶析などの加工処理が行われる。この加工処理は、１０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、必要に応じて数百ＭＰａの高圧状態で、２台の処理容器６、６ａ（２台以上の場合もあり）内を滞留しながら順次流動して連続処理される。所定の圧力は、圧力センサー８ａの指示に従って調節機能付絞り弁５８の開度を調節することにより調節・保持される。所定の温度は、温度指示計Ｔ１の表示に従って所定温度に調節される。
【００１３】
前記各処理容器６、６ａ内における所定の滞留時間を経過し加工処理を終えた原料２５は、処理容器６、６ａから吐出され配管５を経て流路抵抗５９に到る。また、流路抵抗５９において、原料２５は管路抵抗５７および調節機能付絞り弁５８を通過する間に減圧される。前記管路抵抗５７では、原料２５は必要に応じて冷却され、粘度が高すぎる場合は加熱される。管路抵抗５７では緩やかに減圧されるが、調節機能付絞り弁５８では急激に減圧される。前記絞り弁５８における減圧時の温度上昇を冷却容器６２において冷却し、連続高圧処理を終了する。前述の管路抵抗５７および調節機能付絞り弁５８で構成される流路抵抗５９は、緊急の短時間に圧力調整が必要な場合には不適であり、急激な圧力調整が必要な場合、原料２５を変更するために装置全体を洗浄する場合、さらには急激な圧力上昇により緊急に圧力降下しなければならないような場合は、バイパス回路５５の調節弁５６を開弁して対応する。なおそれでも間に合わず緊急を要する異常昇圧時には、安全弁１２が開弁する。
【００１４】
前述の場合、温度調節器２７、２７ａは、１台を高温殺菌用とし、その他を冷却用として構成することができ、加圧ポンプ１はピストン型ポンプ、プランジャ型ポンプ、ギァポンプを使用することができる。処理容器６、６ａは、原料２５の処理状況に応じて撹拌速度および冷却温度を適宜調節可能に構成されており、図１に示される２台に限定されるものではなく、原料２５の種類あるいは処理条件に応じて１台あるいは３台以上で構成することができる。前記絞り弁５８は、可変絞り弁で例示されているが、ノズル、減圧弁、シーケンス弁に変更でき、例えば、電気あるいはパイロット圧力で自動圧力調整式とすることにより自動運転が可能となる。調整弁５６は複数箇を並列に配置して、一部を開度調整用にその他を緊急オンオフ用に構成することができる。圧力センサー８、８ａは各処理容器６、６ａの出口側あるいは配管５の適宜の位置に設けることができ、また、圧力調整のための圧力信号は圧力センサー８，８ａの何れかの信号でよい。
【００１５】
図２に示す第２の実施の形態において、第１の実施の形態における流路抵抗５９を除いてその他の部分は第１の実施の形態と同等であり、以下に、異なる部分のみについて説明する。すなわち、第２の前記処理容器６ａの下流に管路抵抗５７が配置され、配管５により連結されている。前記管路抵抗５７は、配管５と同一径あるいは小径のパイプを適宜に組合せて構成し、長尺のパイプをジグザグ形状にまとめて構成され、パイプ中間部の複数箇所（図２では２箇所）から出口へ短絡され、それぞれの短絡部に各々に操作されるバルブ６０ａ、６０ｂが設けられている。さらには、冷水または冷媒、温水またはスチームにより温度調節可能に構成されている。
【００１６】
以上の構成における動作について述べる。処理容器６、６ａ内における所定の滞留時間を経過し加工処理を終えた原料２５は、処理容器６、６ａから吐出され配管５を経て管路抵抗５７に到る。流路抵抗５９において、原料２５は管路抵抗５７を通過する間に減圧される。管路抵抗５７では、原料２５に必要な減圧程度により、複数箇の開閉弁６０ａ、６０ｂの開閉を組合せて原料２５の流動長を選択し、流動抵抗を選択する。例えば、図２において２個のバルブ６０ａ、６０ｂをともに閉じると最大の抵抗となり、上流側のバルブ６０ａのみを開くと最少の抵抗となり、下流側のバルブ６０ｂのみを開くと中間の抵抗となる。さらに、バルブ６０ａ，６０ｂの各々の弁開度を調整可能に構成すれば、その組合わせで抵抗は連続的に調整できる。原料２５は必要に応じて冷却され、粘度が高すぎる場合は加熱される。なお、管路抵抗５７を冷却あるいは加熱して原料２５の粘度を変化させることにより流動抵抗を制御し、装置全体の圧力調整を行うことができる。また、バルブ６０ａ、６０ｂは上流側ラインの圧力を検出してライン圧力調整式にすることにより、自動運転することもできる。
【００１７】
図３に示す第３の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる部分のみについて説明する。すなわち、第１の実施の形態において流路抵抗５９を構成する調節機能付絞り弁５８および調節弁５６を含むバイパス回路５５を２台の処理容器６、６ａの中間に配置している。このように構成することにより、滞留時間を維持しながら、２段階の高圧処理を行うことが可能になる。また、発熱の大きい調節機能付絞り弁５８を通過した原料２５が後段の処理容器６ａにおいて冷却される。従って、第１および第２の実施の形態における冷却容器６２を構成から外すこともできる。
【００１８】
前述の第３の実施の形態は、処理する原料２５の特性に応じて以下のように変更して構成することも可能である。すなわち、図３の構成において、調節機能付絞り弁５８に代えて管路抵抗５７を処理容器６、６ａの中間にのみ配置して用いることもできる。また、図３の構成において、管路抵抗５７はジグザグ形状で構成したが、後工程の成形・梱包装置までの配管が長い場合、直線形状の配管の場合でも構成できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による連続高圧処理方法および装置は以上のように構成されていることにより、以下のような効果を得ることができる。
（１）流路抵抗で減圧部を構成したことにより、可動部分が少なくなり、高粘度の原料を処理する装置の圧力調整を簡易に行なえるようになった。
（２）従って、装置の設備費を低減できた。
（３）流路抵抗を管路抵抗で構成したことにより、緩やかな減圧が行なわれ、原料の発熱が小さくなり、変質を押さえることができるようになった。
（４）調節機能付絞り弁の後段に冷却容器を配置したことにより、原料の発熱を直ちに押さえ、変質を押さえることができるようになった。
（５）流路抵抗の一部を自動圧力制御式の調節機能付絞り弁で構成したことにより、装置の自動運転が可能になった。
（６）流路抵抗にバイパス回路を併設したことにより、異常な昇圧時に速やかに圧力を降下させることが可能となり、装置の安全性が確保された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明による第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来の連続高圧処理装置の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１加圧ポンプ
５配管
６、６ａ処理容器
８、８ａ圧力センサー
９供給タンク
１４熟成機
２５原料
２６低圧ポンプ
２７、２７ａ温度調節器
３０絞り部
５５バイパス回路
５６調節弁
５７管路抵抗
５８絞り弁
５９流路抵抗
６２冷却容器

Claims

供給タンク(9)内の原料(25)を加圧ポンプ(1)で昇圧して処理容器(6、6a)内へ連続的に供給し、前記処理容器(6、6a)から圧力調整可能な流路抵抗(59)を経て減圧しつつ連続的に排出し、前記流路抵抗(59)に圧力開放用バイパス回路(55)を並設し、前記処理容器(6、6a)内を連続処理状態で所定の高圧状態に保つようにする連続高圧処理方法において、前記処理容器(6、6a)を直列に連結した複数箇で構成し、前記処理容器(6、6a)間に前記流路抵抗(59)および圧力開放用バイパス回路(55)を設け、前記各処理容器(6、6a)内を段階的な高圧状態に保つことを特徴とする連続高圧処理方法。
前記処理容器(6、6a)を温度調節することにより、前記処理容器(6、6a)内の前記原料(25)を加熱または冷却することを特徴とする請求項１記載の連続高圧処理方法。
前記流路抵抗(59)の下流において、冷却容器(62)により前記原料(25)を冷却することを特徴とする請求項１記載の連続高圧処理方法。
前記処理容器(6、6a)を温度調節することにより、前記処理容器(6、6a)内の前記原料(25)を加熱または冷却することを特徴とする請求項３記載の連続高圧処理方法。
原料(25)を貯留し撹拌均一化する供給タンク(9)と、前記供給タンク(9)内の原料(25)を吸引し昇圧して処理容器(6、6a)内へ連続的に供給する加圧ポンプ(1)と、前記原料(25)を撹拌均一化しつつ所定時間高圧状態で貯留する処理容器(6、6a)と、前記処理容器(6、6a)から前記原料(25)を減圧しつつ連続的に排出させる圧力調整可能な流路抵抗(59)と、前記流路抵抗(59)に並設される圧力開放用バイパス回路(55)と、前記処理容器(6、6a)に接続される配管(5)とを備え、前記処理容器(6、6a)内を連続処理状態で所定の高圧状態に保ち、前記処理容器(6、6a)は直列に連結した複数箇で構成され、前記処理容器(6、6a)間に前記流路抵抗(59)および圧力開放用バイパス回路(55)が設けられ、前記各処理容器(6、6a)内を段階的な高圧状態に保つことができるように構成されていることを特徴とする連続高圧処理装置。
前記処理容器(6、6a)は温度調節機能を備え、前記処理容器(6、6a)内の前記原料(25)は加熱または冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の連続高圧処理装置。
前記流路抵抗(59)の下流に冷却容器(62)が設けられ、前記原料(25)は冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の連続高圧処理装置。
前記処理容器(6、6a)は温度調節機能を備え、前記処理容器(6、6a)内の前記原料(25)は加熱または冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項７記載の連続高圧処理装置。