JP5540209B2 - 加熱媒体発生方法 - Google Patents
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Description
(1)電熱式発生機又は蒸気式発生機を運転し、ノズルから蒸気加熱媒体であるアクアガス又は低温域過熱水蒸気を発生する方法であって、ノズルから噴出する水蒸気流量を、後記する式1あるいは式2の関係式において、
1)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えて一定値を示すように供給水量を増やしてアクアガスを発生させる、あるいは、
2)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えないように供給水量を減らして低温域過熱水蒸気を発生させる、
ことを特徴とする、上記蒸気加熱媒体発生方法。
(2)被噴射加熱媒体の調製条件として、1)供給水量が毎分10g以上、2)ノズル内圧が加圧状態、3)ノズル内温度が100℃以上、を満たして調製した蒸気加熱媒体を、直径0.1mm以上の先端ノズルから連続的に噴射させて高温の微細水滴の発生量を制御する、前記(1)記載の蒸気加熱媒体発生方法。
(3)蒸気加熱媒体を、一部に排出経路を設けた準密閉状態の加熱室に連続的に噴射し、系内の空気を置換する、前記(1)又は(2)記載の蒸気加熱媒体発生方法。
(4)蒸気加熱媒体を、既設の加熱機器の一部に排出経路を設けた準密閉状態の加熱室に連続的に噴射し、その系内の空気を置換する、前記(1)から(3)のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
(5)微細水滴と過熱水蒸気混合媒体を発生させる、前記(1)から(4)のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
(6)100℃以上150℃以下の過熱水蒸気を発生させる、前記(1)から(5)のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
本発明は、電熱式発生機又は蒸気式発生機を運転し、ノズルから蒸気加熱媒体(アクアガス及び低温域過熱水蒸気)を発生する方法であって、ノズルから噴出する水蒸気流量を、後記する式1あるいは式2の関係式において、1)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えて一定値を示すように供給水量を増やしてアクアガスを発生させる、あるいは、2)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えないように供給水量を減らして低温域過熱水蒸気を発生させる、ことを特徴とする上記蒸気加熱媒体発生方法、である。
(1)本発明の方法を実現するアクアクッカー手段により、従来のプレートヒーターよりエネルギー効率が向上することで、アクアガス加熱加工のコスト低減が期待され、また、小型の独立性の発生機は、従来の蒸気を熱源とする加熱加工機への併用や熱源の代替による利用も可能となり、新たなアクアガス技術の創出も含めて、応用分野の拡大と普及が期待される。
(2)本発明の方法を実現するアクアクッカー手段を用いれば、多品種少量を従来の加工場所(バックヤード・セントラルキチン・加工場・厨房など)で簡便に妥当なコストでの加熱処理を可能とし、既存製品の価格対性能比の向上が期待できる。
(3)アクアガスとの併用で、多重性加熱を実現できる。
(4)既設の過熱水蒸気システムへの附設によりアップグレードが可能になる。
(5)既設のスチコンへの附設による簡便な加熱機能の向上が図れる。
(1)電熱式発生機
図1に、電熱式発生機の構造の概要を示す。電熱式発生機は、コイル形状に加工成型された熱交換パイプ1(CuPφ6)に、同様に、コイル形状に加工成型された電熱ヒーター4(220V6kw)を密着状態で取付け、高伝熱充填材5(米国サーモン・マニュファクチュアリング社製)T−99型を用いて、完全密着させて、これを、断熱構造の熱交換ハウジング2に挿入して形成した。この状態で、定量ポンプにより給水ポート6へ送水を行い、電熱ヒーター4の容量制御を行うことにより、吐出ポート7より、加熱媒体のアクアガス又は低温制御過熱水蒸気が発生することを確認した。
蒸気式発生機(図2)に、電磁定量ポンプにより水を供給した。ポンプの運転速度を30〜330ストローク/分に調整し、貯水タンクの質量変化から供給水量を測定した。供給水量は、12〜130g/分であった。蒸気式発生機には、口径1.3mmのノズルを装着し、ノズル淀み部に、温度センサー及び圧力センサーを装着し、ノズル内部温度及び圧力を測定した。電熱式発生機に、ボイラから供給する1次水蒸気の圧力を調整することにより、ノズル内部温度を、110℃、120℃、ないしは145℃に制御した。蒸気式発生機の運転時には、ノズルから水蒸気が噴出するが、水蒸気流量は、次の式から知ることが可能である。
(1)装置
1)厨房型システム
電熱式発生機(図1)装着あるいは小型の蒸気式発生機(図2)による厨房型システムを、断熱構造で一部に排出経路を設けた準密閉状態の加熱室19と給水タンク24を連結した定量ポンプ23、及びそのポンプと接続した発生機26、更に、その発生機と接続された噴射ノズルヘッダー21、及び噴射ノズル、そのコントロールを行う操作機器、及び操作パネル25から構成した(図4)。定量ポンプ23からの給水により、発生機内で所定温度と圧力に保持された加熱体を、噴射ノズルにより、加熱室19内部へ噴射することにより、加熱室内部を加熱媒体であるアクアガス又は低温制御過熱水蒸気で充満させた。
蒸気式発生機(図2のタイプ)あるいは大型の電熱式発生機(図1のタイプ)による大型装置システム(図6)を、断熱構造で一部排出経路を設けた、準密閉状態の加熱室と給水タンク24を連結した定量ポンプ23、及びそのポンプと接続した発生機、更に、その発生機と接続された噴射ノズルヘッダー21、及び噴射ノズル、そのコントロールを行う操作機器、及び操作パネル25から構成した。定量ポンプ23からの給水により、発生機27内で所定温度と圧力に保持された加熱体を、噴射ノズルにより、加熱室内部へ噴射することにより、加熱室内部を、加熱媒体のアクアガス又は低温域過熱水蒸気で充満させた。
既設の蒸気加熱機、スチームコンベクションオーブン(「スチコン」)や、スチーマーなど、に、電熱式発生機(図1)あるいは蒸気式発生機(図2)を容易に装着させることが可能であった。図8は、スチコンに、電熱式発生機を附設した場合であり、簡便・低コストで、既設機器類を、アクアガス及び低温域過熱水蒸気発生機能を附設した新規アクアクッカーに改造することができた。図8の装置を用いて、発生試験を行った結果、アクアガス又は低温域過熱水蒸気の各々の発生を認めた。
1)省エネルギー効果
電熱式発生機(図1)と、従来型のプレートヒーター20(アクアクッカー採用)を、同一加熱室19に装着した装置を用いて、性能比較を行い、被加熱物の品質評価と消費水量、及び消費電力について、検討を行った(図9)。被加熱物としては、男爵いもMサイズ(82〜98g)を用い、各々18kgを、パンチングトレー上で、芯温95℃まで加熱処理した。結果は、加熱速度がほぼ同一の状態において、従来型のプレートヒーターの消費電力が6.93kwhであるのに対し、電熱式発生機(図1)では、5.77kwhであり、約17%の低減が確認された。また、この時の各加熱男爵いもの食味・食感に、差異は認められなかった。
i)金属の細密切削工程の省略による省力と省資源
従来型のプレートヒーター(アクアクッカー採用)は、素材プレートへ、精密加工によるヘアピン形状の溝加工を行い、更に、その表面に、腐食防止のためのコーティング加工を施す必要があった。また、ヘアピン形状の溝に適合させた形状の熱交換パイプ及び電熱ヒーターの成型に要する加工コストの増加が、原価低減を難しくしていた。電熱式発生機及び蒸気式発生機では、熱交換パイプ及び電熱ヒーターを、コイル形状に加工するだけで良く、素材プレートとその精密加工及び熱交換パイプ・電熱ヒーターの形状加工が、省力化できることが確認された。
従来型のプレートヒーター(アクアクッカー採用)では、熱交換パイプ形状がヘアピン形状のため、熱交換パイプ内の局所的な圧力損失によるスケール付着を防止するため、供給水に対し、逆浸透膜処理が欠かせなかった。電熱式発生機及び蒸気式発生機においては、熱交換パイプがコイル形状であることから、居所的な損失の発生が防止され、そのことから、軟水程度の処理で対応できる結果となった。逆浸透膜処理と軟水処理では、コストの面で大きな違いがあると同時に、メンテナンスにおいても、簡便性が顕著に向上することが確認された。
電熱式発生機(図1)及び蒸気式発生機(図2)共に、アクアガス又は低温域過熱水蒸気の発生以外に、その熱量を使用しないため、低水量供給時においても、電熱ヒーター及び1次供給蒸気の熱量制御だけで、安定的にアクアガス又は低温域過熱水蒸気の発生が行えることが確認された。
有効庫内容積の増加による加熱室の小型化や、供給水の高純度化から軟水化への合理化による水処理部分の省スペース化により、装置全体のダウンサイジングが可能となった。これは、厨房スペースの問題から、装置の小型化が強く望まれている、病院厨房及びレストラン厨房などでの使用を可能とする。
(1)新規アクアクッカーのコストダウン効果
従来型のプレートヒーター方式(アクアクッカー)に対して、プレートヒーター構成部品の素材プレートの不要と、精密加工及び熱交換パイプ・電熱ヒーターの形状加工の加工コストの低減が可能となり、主要構成部品において、顕著なコスト削減が可能となることが確認された。これによって、アクアクッカー実用化の最大の障壁を低くすることができる。
アクアクッカーにおいては、低水量供給での制御が可能となったため、従来技術では、湿熱殺菌が不可能であった乾燥食品などの低侵襲的迅速殺菌処理を実現することができた。その一例が、鮭を原料とした乾燥食品(鮭トバ)の殺菌処理で、細菌数の結果を、表1に、官能検査の結果を、表2に各々示す。これらの表に示した様に、細菌数の結果は、アクアガス処理品では、一般生菌数は300個以下で、大腸菌群数は陰性であり、また、官能検査の結果は、未処理品と比較して、色・外観に変化なく、食味・食感の変化も少なく、新規アクアクッカーの特異性が顕著に明らかにされた。
上記の大幅なコスト削減及び性能向上の実現は、アクアクッカーの産業上の有用性を顕著に向上させるものであり、これは、アクアクッカーの加速度的な普及による人々の食生活の質量両面の改善に資するものである。
2:熱交換ハウジング
3:断熱材
4:電熱ヒーター
5:高伝熱充填材
6:給水ポート
7:吐出ポート
8:熱交換パイプ
9:熱交換ハウジング
10:断熱材
11:蒸気減圧弁
12:蒸気ストレーナ
13:蒸気供給弁
14:圧力計
15:蒸気トラップ
16:フィッティング
17:給水ポート
18:吐出ポート
19:加熱室
20:プレートヒーター
21:ノズルヘッダー
22:撹拌送風機
23:定量ポンプ
24:給水タンク
25:操作パネル
26:電熱式発生機
27:蒸気式発生機
Claims (6)
- 電熱式発生機又は蒸気式発生機を運転し、ノズルから蒸気加熱媒体であるアクアガス又は低温域過熱水蒸気を発生する方法であって、ノズルから噴出する水蒸気流量を、下記の式1あるいは式2の関係式において、
1)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えて一定値を示すように供給水量を増やしてアクアガスを発生させる、あるいは、
2)ノズル内圧が各ノズル内圧設定温度における水の飽和水蒸気圧を超えないように供給水量を減らして低温域過熱水蒸気を発生させる、
ことを特徴とする、上記蒸気加熱媒体発生方法。
- 被噴射加熱媒体の調製条件として、1)供給水量が毎分10g以上、2)ノズル内圧が加圧状態、3)ノズル内温度が100℃以上、を満たして調製した蒸気加熱媒体を、直径0.1mm以上の先端ノズルから連続的に噴射させて高温の微細水滴の発生量を制御する、請求項1記載の蒸気加熱媒体発生方法。
- 蒸気加熱媒体を、一部に排出経路を設けた準密閉状態の加熱室に連続的に噴射し、系内の空気を置換する、請求項1又は2記載の蒸気加熱媒体発生方法。
- 蒸気加熱媒体を、既設の加熱機器の一部に排出経路を設けた準密閉状態の加熱室に連続的に噴射し、その系内の空気を置換する、請求項1から3のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
- 微細水滴と過熱水蒸気混合媒体を発生させる、請求項1から4のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
- 100℃以上150℃以下の過熱水蒸気を発生させる、請求項1から5のいずれかに記載の蒸気加熱媒体発生方法。
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