JP5858340B2 - マイクロ波高温加熱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波を用いて大量のレトルトパウチ食品を高温で加熱するマイクロ波高温加熱装置に関する。
マイクロ波加熱は電子レンジなどに用いられている技術であり、対象物を装置内に設置し、加熱するものであった。(例えば特許文献1〜4)そしてマイクロ波加熱のみでは、水の沸点が100℃となってしまうため、加圧して水を100℃以上に加熱することができる、マイクロ波加熱器が開発されている。
例えば、特許文献1〜4には、加熱対象物をマイクロ波で加熱する技術が開示されている。しかしながら、これらの技術では大量の加熱対象物に対して加熱ムラ(局所的加熱)が発生しないように高温加熱することは困難であった。例えば、包装された加熱加圧食品(より具体的にはレトルトパウチ食品)の殺菌は、100℃以上の高温加熱を用いる。そして、マイクロ波の局所的加熱は、包装体内部の食品を焦がしてしまうという問題があった。
特開平6−343436号公報
特開2001−9009号公報
特開平11−319041号公報
特開2000−325058号公報
そこでこの発明は、大量のレトルトパウチ食品をマイクロ波で高温加熱する場合であったとしても、加熱ムラ(局所的加熱)が発生しないように高温加熱することができるマイクロ波高温加熱装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本件発明は以下の手段を用いた。
(請求項1記載の発明)
請求項1記載のマイクロ波高温加熱装置は、耐圧チャンバーと、収納室と、回転装置と、加圧装置と、マイクロ波発振装置と、蒸気発生装置と、冷却装置とを備えており、耐圧チャンバーは、チャンバー本体と、チャンバー蓋部とを備えており、収納室は、レトルトパウチ食品を収納し、チャンバー本体内に出し入れされ、回転装置によって耐圧チャンバー内で縦回転され、回転中心側に反射板を備えるものであり、反射板は、円形または多角形であり、マイクロ波を乱反射させるものであり、収納室の回転中心から半径の30〜60%の領域は、反射板および回転装置に使用されており、収納室の回転中心から離れた領域には、20〜100枚の載置板が間隔を空けて放射状に設置されており、これらの載置板の間にレトルトパウチ食品を収納するものであり、加圧装置は、耐圧チャンバー内の気体圧力を上昇させるものであり、マイクロ波発振装置は、マイクロ波を発生させるものであり、前記マイクロ波は、耐圧チャンバー内のレトルトパウチ食品を加熱するものであり、蒸気発生装置は、前記マイクロ波によるレトルトパウチ食品の加熱を均一化させるものであり、冷却装置は、前記加熱後のレトルトパウチ食品を冷却するものであることを特徴とする。
(請求項2記載の発明)
請求項2は、請求項1に記載のマイクロ波高温加熱装置において、マイクロ波発振装置は、導波管を備えており、導波管は、少なくとも2つ以上のマイクロ波発振装置を耐圧チャンバーに接続するものであり、導波管内に遮蔽板を備えており、遮蔽板は、ポリテトラフルオロエチレンを材質とし、マイクロ波を通過させると共に水蒸気を遮るものであることを特徴とする。
(請求項3記載の発明)
請求項3は、請求項2に記載のマイクロ波高温加熱装置において、前記蒸気発生装置は、100℃〜300℃の蒸気を発生させるものであり、前記100℃以上の蒸気は、レトルトパウチ食品を加熱するものであり、前記蒸気による加熱は、マイクロ波による加熱中またはその前後に行われることを特徴とする。
本発明は、上述の手段を用いたことにより、次のような効果を奏するものである。
(請求項1記載の発明の効果)
請求項1記載の発明であると、導入されるマイクロ波は、レトルトパウチ食品と共に水蒸気を加熱する態様となる。さらに、加圧雰囲気内で加熱された水蒸気は、収納室の縦回転によって、熱対流方向に強制的に混合される。これにより、大量のレトルトパウチ食品であったとしても、加熱ムラ(局所的加熱)が発生せず、均一に加圧・加熱することが可能となる。また、乱反射したマイクロ波により、広範囲でレトルトパウチ食品と水蒸気の温度を上昇させることができる。これにより、マイクロ波が水分子に熱を与える段階においても、満遍なく熱を与えることができる。さらに、この発明であると、レトルトパウチ食品が小分けにされ大量に数がある加熱加圧食品の殺菌工程であっても、加熱加圧食品の包装体を均一に配置することが可能となる。
請求項2記載の発明の効果)
請求項2記載の発明であると、水および熱が与えるマイクロ波発振装置への悪影響を防ぐことができる。
請求項3記載の発明の効果)
請求項3記載の発明であると、マイクロ波に加え蒸気を用いて加熱加圧を行うので、滅菌をより確実なものとすることができる。
図1は、マイクロ波高温加熱装置の断面図である。 図2は、マイクロ波高温加熱装置の側面図である。 図3は、マイクロ波高温加熱装置の上面図である。 図4は、チャンバー内台車の正面図である。 図5は、チャンバー内台車の側面図である。
以下にこの発明のマイクロ波高温加熱装置を各図と共に実施例を説明する。
〔1.マイクロ波高温加熱装置1について〕
図1は、マイクロ波高温加熱装置1の断面図である。図2は、マイクロ波高温加熱装置1の側面図であり、図2において、チャンバー蓋部21は閉じられている。図3は、マイクロ波高温加熱装置1の上面図であり、図3において、チャンバー蓋部21は開けられている。
図1〜3に示す本件発明のマイクロ波加熱装置1の大きさは、全長1800〜2500mm、全幅1800〜2500mm、全高1000〜2000mmを想定している。
マイクロ波高温加熱装置1は、図1〜3に示すように、耐圧チャンバー2と、収納室3と、回転装置4と、加圧装置5と、マイクロ波発振装置6と、蒸気発生装置7と、冷却装置8とを備えている。
また、マイクロ波高温加熱装置1は、これらの装置を制御する制御盤10と、加圧を解除する為の安全弁11とを備えている。
〔2.耐圧チャンバー2について〕
図1〜3に示す耐圧チャンバー2の大きさは、直径800〜1200mm、全長1000〜2500mmを想定している。
耐圧チャンバー2は、チャンバー本体20と、チャンバー蓋部21とを備えている。耐圧チャンバー2内に設けられる収納室3は、レトルトパウチ食品9を収納し、チャンバー本体20内に出し入れされるものである。図2に示すように、加圧・加熱を行う際には、チャンバー蓋部21は閉じられるものであり、図3に示すようにレトルトパウチ食品9の出し入れを行う際には、チャンバー蓋部21を開けるものである。
前記出し入れを容易なものとする為、図4、図5に示すように台車22を使用し、この台車22に車輪23を設けるのが好ましい。
〔3.収納室3について〕
収納室3は、円柱形状の容器を長手軸略水平に設置されたものであり、耐圧チャンバー2内で縦回転するものであり、回転中心側に反射板30を備えている。反射板30は、円形や多角形などを製品に対応するように選択し、マイクロ波の反射をより最適に乱反射するものである。反射板30を正八角形キャビティーとすると、マイクロ波が均一に拡散し、好ましい。
また、収納室3の回転中心から半径の30〜60%の領域は、反射板30および回転装置4に使用されるものである。収納室3の回転中心から離れた領域には、20〜100枚、さらに好ましくは30〜80枚の載置板31が、間隔を空けて放射状に設置される。そして、レトルトパウチ食品9は、載置板31の間に収納される。より好ましくは、収納室3半径外側の40〜50%の領域に40〜50毎程度の載置板31を設置すると、収納室3に複数の長方形に近い等脚台形(上辺35〜45mm、底辺60〜70mm、高さ180〜200mm)の載置箇所とすることができる。さらに耐圧チャンバー2の全長1000〜2500mmに対する仕切り板を設けても良い。
前述の載置板31および仕切り板は、3〜10mm厚のPTFE板(ポリテトラフルオロエチレン板)を用いた。これにより、レトルトパウチ食品9を仕分けして載置した状態であっても、マイクロ波よる加熱を可能とする。
〔4.回転装置4について〕
回転装置4は、収納室3を耐圧チャンバー2内で縦回転させるものである。前記縦回転は、図1に示すように、回転装置4が備える動力シャフト40をモーター41が回し、動力シャフト40は、内部ギア32と噛み合い、収納室3を回動させるものである。
前記縦回転とは、例えば、アナログ時計を略垂直に立てた場合における時計針の時計回り及び反時計回りを縦回転と表現している。実施例1記載の回転装置4においては、略水平に設けられた動力シャフト4の回転を利用して、収納室3を縦回転させている。収納室3の縦回転は、その他の方法を用いてもよく、縦回転の回転数は毎分1〜2回とするのが好ましい。
〔5.加圧装置5について〕
加圧装置5は、耐圧チャンバー2内の気体圧力を上昇させるものであり、耐圧チャンバー2と通気管52で接続されている。気体圧力の上昇は、圧力ゲージ50で確認することができ、前記制御盤10を用いて調節することができる。また、気体圧力を小さくする為のエアー抜き51を、チャンバー本体20に設けることもできる。
〔6.マイクロ波発振装置6について〕
マイクロ波発振装置6は、マイクロ波を発生させるものであり、前記マイクロ波は、耐圧チャンバー2内のレトルトパウチ食品9を加熱するものである。実施例1においてマイクロ波発振装置6は、2450MHz、1500Wの装置を用いた。この発明は、家庭用ではなく業務用の加圧・加熱装置として想定されている為、マイクロ波発振装置6の電力は1500W〜5000Wとするのが好ましい。
また、1500Wのマイクロ波発振装置であっても、図1、2に示すように、マイクロ波発振装置6は、導波管60を備えている。導波管60は、耐圧チャンバー2の少なくとも2箇所以上に接続されている。図1においては、3個のマイクロ波発振装置6(1500W)を取り付け、合計電力を4500Wとしている。格安の1500W装置3台の合計金額は、一台の4500W装置金額よりも遥かに小さいものであるから、コストパフォーマンスの良いマイクロ波高温加熱装置1とすることができる。その他、少なくとも2つ以上のマイクロ波発振装置6を耐圧チャンバー2に接続する態様として、複数のマイクロ波発振装置6から伸びる複数の導波管60を、一本の集合管とする態様も例示できる。
導波管60同士の接続部61に遮蔽板62を取り付けるのが好ましい。遮蔽板62は、ポリテトラフルオロエチレンを材質とし、マイクロ波を通過させると共に水蒸気および圧力を遮るものである。水蒸気および圧力を遮ることによって、水、熱および圧力によるマイクロ波発振装置への悪影響を防ぐことができる。
〔7.蒸気発生装置7について〕
蒸気発生装置7は、前記マイクロ波によるレトルトパウチ食品9の加熱を均一化させるものである。蒸気発生装置7が発生させる蒸気は、100℃〜200℃のスチーム、または200℃〜300℃の過熱蒸気である。レトルトパウチ食品9を徹底的に殺菌・滅菌することができる過熱蒸気を用いるのが好ましい。
蒸気発生装置7とチャンバー本体20とは蒸気管70を用いて接続されており、この蒸気管70内を蒸気が通過するものである。蒸気管70にヒーター71を設けても良い。
〔8.冷却装置8について〕
冷却装置8は、加熱後のレトルトパウチ食品9を冷却するものである。冷却装置8として空冷式チラー機を例示することができる。冷却装置8は水冷式であってもよい。空冷式である場合、図3に示すように加圧装置5と冷却装置8とを一台とすることができる。例えば、エアー抜き51を開放しつつ加圧装置5かられ冷却空気を送る態様などである。
〔9.レトルトパウチ食品9について〕
レトルトパウチ食品9として、加熱加圧食品を例示することができる。加熱加圧食品は、収納室3を前述の長方形に近い等脚台形(上辺35〜45mm、底辺60〜70mm、高さ180〜200mm)の収納箇所とした場合、満遍なく配置することができる。
また、レトルトパウチ食品9が、加熱加圧食品以外のもの(例えば加圧・加熱を必要とする医薬品など)である場合、前述の収納室3の設計を最適化することもできる。
〔10.マイクロ波高温加熱装置1の使用例について〕
マイクロ波高温加熱装置1の構成は上述の通りである。次に、レトルトパウチ食品9が加熱加圧食品である場合の具体的な使用例を述べる。
マイクロ波高温加熱装置1の使用は、搬入工程、加圧工程、加熱工程、冷却工程、常圧工程、搬出工程からなる。
〔11.搬入工程について〕
図3に示す態様でチャンバー蓋部21を開け、図4、5に示す台車22と収納室3とを、チャンバー本体20から取り出す。
図4に示す載置板31の隙間全てに、図1に示すようにレトルトパウチ食品9(包装された加熱加圧食品)を載置する。載置板31の隙間全てにレトルトパウチ食品9を載置するのが好ましい。
レトルトパウチ食品9の載置が終了すると、台車22をチャンバー本体20内に移動させ、チャンバー蓋部21を閉じる。
〔12.加圧工程について〕
チャンバー本体20とチャンバー蓋部21とを密閉状態とし、耐圧チャンバー2内の圧力を上昇させる。
前記圧力の上昇は、加圧装置5を用いて2.0〜3.0気圧とするものである。2.0〜2.2気圧とするのが好ましい。
このように加圧すると、加熱加圧食品を120℃に加熱しても、袋内容物は沸騰せず、加熱加圧食品包装体の破裂を回避することができる。
〔13.加熱工程〕
耐圧チャンバー2内の圧力を目的圧力にまで加圧した後、回転装置4を用いて収納室3を縦回転させつつ、マイクロ波発振装置6を用いてレトルトパウチ食品9にマイクロ波加熱を行う。
このマイクロ波加熱工程は、レトルトパウチ食品9の内容量が100〜250gである場合、4500Wのマイクロ波によって30〜60秒で120℃を越えるあたりまで加熱する工程である。
上述のマイクロ波加熱を行う時及び/又は前記マイクロ波加熱を行う時の前後に、蒸気発生装置7は、耐圧チャンバー2内に蒸気を導入する。
そして、導入された蒸気は水分子であるからマイクロ波を受けて熱を受ける。次に、熱を受けた水分子は対流すると共にレトルトパウチ食品9に熱を与える。これによりマイクロ波はレトルトパウチ食品9を局所的に加熱することが無くなる。また、収納室3が縦回転している為、熱対流と相乗的に作用して、収納室3全体が満遍なく加熱され、加熱ムラ(局所的加熱)が発生しない。
〔14.冷却工程〕
加圧雰囲気下で目的温度にまで加熱した後、レトルトパウチ食品9は冷却される。圧力釜での加熱および自然冷却であると、長時間においてレトルトパウチ食品9が高温となる為、加熱加圧食品である場合、包装体の有機溶媒のような臭いが内部の食品に移るという問題がある。したがって、レトルトパウチ食品9は、マイクロ波を用いて短時間で加熱された後、気体または液体を用いて短時間で冷却されるのである。
冷却工程は、冷却装置8を用いて、冷却風または冷却液を耐圧チャンバー2内に導入するものである。この冷却において、加圧装置5から冷風を送ることも可能である。
〔15.常圧工程〕
冷却工程が終了すると、耐圧チャンバー2内の圧力を常圧にまで下げる常圧工程を行う。
レトルトパウチ食品9が加熱加圧食品である場合、容器内での沸騰が生じないように、90〜95℃にまで冷却した後、耐圧チャンバー2内空気を抜気し、常圧に下げる。
〔16.搬出工程〕
所定の温度に下がった後、チャンバー蓋部21を開け、台車22を引き出した後、収納室3からレトルトパウチ食品9を取り出す。
実施例においては、加熱加圧食品を加熱し殺菌および滅菌について記載した。しかしながら、この発明は、大量のレトルトパウチ食品をマイクロ波で高温加熱する場合であったとしても、加熱ムラ(局所的加熱)が発生しないように高温加熱することができるマイクロ波高温加熱装置であり、医薬品の加熱・殺菌・滅菌などにも応用することができる。
1 マイクロ波高温加熱装置
10 制御盤
11 安全弁
2 耐圧チャンバー
20 チャンバー本体
21 チャンバー蓋部
22 台車
23 車輪
3 収納室
30 反射板
31 載置板
32 内部ギア
4 回転装置
40 動力シャフト
41 モーター
5 加圧装置
50 圧力ゲージ
51 エアー抜き
52 通気管
6 マイクロ波発振装置
60 導波管
61 接続部
62 遮蔽板
7 蒸気発生装置
70 蒸気管
71 ヒーター
8 冷却装置
レトルトパウチ食品

Claims (3)

  1. マイクロ波高温加熱装置(1)は、耐圧チャンバー(2)と、収納室(3)と、回転装置(4)と、加圧装置(5)と、
    マイクロ波発振装置(6)と、蒸気発生装置(7)と、冷却装置(8)とを備えており、
    耐圧チャンバー(2)は、チャンバー本体(20)と、チャンバー蓋部(21)とを備えており、
    収納室(3)は、レトルトパウチ食品(9)を収納し、チャンバー本体(20)内に出し入れされ、回転装置(4)によって耐圧チャンバー(2)内で縦回転され、回転中心側に反射板(30)を備えるものであり、
    反射板(30)は、円形または多角形であり、マイクロ波を乱反射させるものであり、
    収納室(3)の回転中心から半径の30〜60%の領域は、反射板(30)および回転装置(4)に使用されており、
    収納室(3)の回転中心から離れた領域には、20〜100枚の載置板(31)が間隔を空けて放射状に設置されており、これらの載置板(31)の間にレトルトパウチ食品(9)を収納するものであり、
    加圧装置(5)は、耐圧チャンバー(2)内の気体圧力を上昇させるものであり、
    マイクロ波発振装置(6)は、マイクロ波を発生させるものであり、
    前記マイクロ波は、耐圧チャンバー(2)内のレトルトパウチ食品(9)を加熱するものであり、
    蒸気発生装置(7)は、
    前記マイクロ波によるレトルトパウチ食品(9)の加熱を均一化させるものであり、
    冷却装置(8)は、前記加熱後のレトルトパウチ食品(9)を冷却するものである
    ことを特徴とするマイクロ波高温加熱装置。
  2. マイクロ波発振装置(6)は、導波管(60)を備えており、
    導波管(60)は、少なくとも2つ以上のマイクロ波発振装置(6)を耐圧チャンバー(2)に接続するものであり、導波管(60)内に遮蔽板(62)を備えており、
    遮蔽板(62)は、ポリテトラフルオロエチレンを材質とし、マイクロ波を通過させると共に水蒸気を遮るものである
    ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波高温加熱装置。
  3. 前記蒸気発生装置(7)は、100℃〜300℃の蒸気を発生させるものであり、
    前記100℃以上の蒸気は、レトルトパウチ食品(9)を加熱するものであり、
    前記蒸気による加熱は、マイクロ波による加熱中またはその前後に行われる
    ことを特徴とする請求項2に記載のマイクロ波高温加熱装置。
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