JP6030043B2 - 高電圧パルス殺菌装置用電源装置、およびそれを用いた流動性食品材料の殺菌装置 - Google Patents
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Description
しかしながら交流高電界殺菌方式は、果汁やコーヒー、茶飲料などの比較的電気伝導度が低い食品材料には適しているが、調味液などの電気伝導度が高い食品材料に高電界を印加した場合、過大な電流が食品材料に流れて、食品材料が必要以上に温度上昇して、食品の品質低下を招きやすい。
そこで上記の交流高電界殺菌方式を発展させた殺菌方式として、高電圧パルス殺菌方式が、例えば特許文献4、特許文献5などによって提案されている。
その理由は次のとおりである。
すなわち自励発振器や、水晶振動子を用いた他励発振器などの、高周波発振器を用いて、その高周波発振器からの基準高周波信号にしたがって高周波矩形高電圧パルスを生じる電源装置を使用することを検討した。
すなわち、図6に示すように、外部からの商用交流1を、サイリスタ(SCR)などからなる整流回路3によって整流し、得られた直流電流を、インバータ回路5によって、例えば20kHzの周波数の高周波信号を発生する自励発振器などの発振器6からの高周波信号によってチョッピングして、20kHzの所定の電圧の矩形波交流とし、その矩形波交流を、出力トランス7によって所定の電圧、例えば数百V程度に昇圧して、ジュール加熱用矩形波交流とし、そのジュール加熱用矩形波交流を、ジュール加熱装置9における通電加熱用の電極11A、11B間に印加する。
流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路が、一対の電極間に形成されており、前記電極間に高電圧パルスを加えることによって流動性食品材料を殺菌するようにした高電圧パルス殺菌装置に使用される電源装置において、
基準となる高周波信号を発生する高周波発振器と、
商用交流を整流して直流とするための整流器と、
整流器によって得られた直流電流をチョッピングして、高周波矩形パルス電流を発生させるインバータ回路と、
前記発振器からの基準高周波信号が加えられてその基準高周波信号をベースとして前記インバータ回路の動作を制御するためのインバータ制御信号を発生するインバータ制御信号発生回路と、
前記インバータ回路の出力の高周波矩形パルス電流の電圧を変圧して、前記電極間に加える高電圧パルスを得るための出力トランスと
を有し、
前記インバータ回路が、前記基準高周波信号の1サイクルに対応する1サイクルの矩形パルスに引き続き、所定の休止期間を置いてから次の1サイクルの矩形パルスが発生するという断続パルス電流を出力するように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御されるように構成されたことを特徴とするものである。
前記インバータ回路が、前記休止期間の長さが調整可能となるように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御される構成としたことを特徴とするものである。
前記休止期間の長さを、外部からの操作によって調整し得るように構成したことを特徴とするものである。
前記インバータ回路を、休止期間を設けずに基準高周波信号の周期にしたがって連続パルス電流を出力する第1の状態と、前記休止期間を設けながら断続パルス電流を出力する第2の状態とに切り替え可能となるように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御される構成したことを特徴とするものである。
前記第1の状態と第2の状態を、外部からの操作によって切り替え得るように構成したことを特徴とするものである。
第1〜第5のいずれかの態様の電源装置を用い、
流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路を挟む一対以上の電極間に、前記電源装置の出力トランスからの高電圧パルスを印加するように構成したことを特徴とするものである。
流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路を挟む一対以上の電極間に高電圧パルスを印加するように構成した高電圧パルス殺菌装置と、
複数の電圧印加用環状電極と複数の絶縁管体とを、共通の軸線に沿って交互に配置して通電加熱用管路を形成し、流動性を有する食品材料を前記通電加熱用管路内においてその長さ方向に連続的に流動移送させつつ交流電圧を加えるようにしたジュール加熱装置とを有し、
前記高電圧パルス殺菌装置の前段に前記ジュール加熱装置が配設され、
前記ジュール加熱装置の通電加熱用管路を通過した流動性食品材料が、続いて前記高電圧パルス殺菌装置の一対以上の電極間の隙間の流路に導かれるようにした流動性食品材料の殺菌装置であって、
前記高電圧パルス殺菌装置の電源として第4の態様もしくは第5の態様の構成の一の電源装置が使用され、かつ前記ジュール加熱装置の電源として第4の態様もしくは第5の態様の構成の別の電源装置が使用されていることを特徴とするものである。
また、殺菌すべき流動性食品材料に加える断続パルスの休止期間の長さを、食品材料の種類や導電率等の性状、殺菌すべき菌種、更には処理量、処理速度(流量)、温度などに応じた適切な長さに設定することができ、これによって高電圧パルスによる殺菌効果をより確実化することができる。
さらに、高電圧パルス殺菌装置とジュール加熱装置とを同じラインで組み合わせて使用する場合、あるいは同じ工場内で高電圧パルス殺菌装置とジュール加熱装置とを使用する場合においても、設置すべき電源装置の種類を減らして、コストダウンを図ることができる。
供給管29Aには、図示しない流動性食品材料供給源から、ポンプなどの加圧手段によって、ジュースなどの流動性食品材料が連続的に供給されるようになっている。
一方、電極21A、21Bは、電源装置33に接続されており、この電源装置33から1kV程度以上、望ましくは数kV以上の高電圧のパルスが印加されるようになっている。
図2において、電源装置33は、外部の商用交流から、高電圧パルス殺菌装置20における電極21A、21B間に印加するための高周波パルス電圧を発生するための電源ユニット35と、その電源ユニット35を制御するための制御ユニット37と、その制御ユニット37を外部から操作するための操作ユニット39とからなる構成とされている。
なおゲート駆動回路55は、制御ユニット37内の後述するインバータ制御部57のインバータ制御信号発生回路、例えばゲート信号発生回路58からのゲート制御信号(インバータ制御信号に相当する)S3によって制御される。
制御ユニット37は、基本的には、プログラマブルコントローラ49と、サイリスタ制御部50と、インバータ制御部57を有している。また操作ユニット39は、主操作部61と、パルス制御操作部63を有している。
高周波発振器65は、例えば5kHz〜50kHz程度の高周波信号を発生するためのものであり、本例では発振周波数を可変とするように、自励発振器が使用されている。もちろん場合によっては、水晶振動子などを用いた他励発振器を使用することも可能である。
このような断続パルスを発生する状態(第2の状態)は、高電圧パルス殺菌装置に好適である。
なおこのように休止期間を設けた断続パルスを発生する場合(第2の状態)、サイリスタスタック43へ供給される直流電流の実効値を小さくしても、サイリスタスタック43の出力としては、休止期間を設けない連続パルス出力状態(第1の状態)と比較して、高い電圧値(パルス電圧高さ;パルス電圧波高値)を設定することができる。そのため、出力トランス59からの出力SCとしても、そのパルス電圧高さを高くすることができる。
そしてまた、休止期間TBの長さの調整によって、出力トランス59からの出力SCのパルス電圧高さを調整することができる。
図4において、ゲート信号発生回路58は、高周波発振器65からの基準高周波信号を波形整形して、高周波パルス信号とするための波形整形回路77と、その波形整形回路77から出力される高周波パルス信号のパルスを間引くための間引き回路79とを備えている。そして間引き回路79には、その間引き動作をON/OFF制御するためのON/OFF制御回路81と、間引き動作の間引き間隔(間引き幅)を制御するための間引き幅制御回路83とが接続されている。上記のON/OFF制御回路81には、パルス制御操作部63のON/OFFスイッチ71が接続され、また間引き幅制御回路83には、パルス制御操作部63の休止期間調整操作手段としての可変抵抗器73が接続されている。
一方、ON/OFFスイッチ71のON時においては、波形整形回路77によって波形整形されたパルス信号(連続パルス)が、間引き回路79によって間引きされて、断続パルス信号となり、その断続パルス信号がゲート信号S3としてゲート駆動回路55に送られる。このとき、休止期間調整操作手段としての可変抵抗器73によって間引き幅制御回路83に設定した間引き幅でパルスの間引き幅が制御される。
そしてこのようなジュール加熱装置91における環状電極941〜947は、その一つ置きに電源装置33Bの一方の出力端子、他方の出力端子に接続されている。ここで、電源装置33Bとしては、前述の図2に示した電源装置33と同様な構成のものが使用されている。但し、その電源装置33Bは、パルス制御操作部63のON/OFFスイッチ71がOFFとされた状態で使用される。
21A、21B・・・電極
25・・・流路
43・・・サイリスタスタック(整流器)
53・・・インバータ回路
58・・・ゲート信号発生回路(インバータ制御信号発生回路)
59・・・出力トランス
65・・・高周波発振器
Claims (7)
- 流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路が、一対の電極間に形成されており、前記電極間に高電圧パルスを加えることによって流動性食品材料を殺菌するようにした高電圧パルス殺菌装置に使用される電源装置において、
基準となる高周波信号を発生する高周波発振器と、
商用交流を整流して直流とするための整流器と、
整流器によって得られた直流電流をチョッピングして、高周波矩形パルス電流を発生させるインバータ回路と、
前記発振器からの基準高周波信号が加えられてその基準高周波信号をベースとして前記インバータ回路の動作を制御するためのインバータ制御信号を発生するインバータ制御信号発生回路と、
前記インバータ回路の出力の高周波矩形パルス電流の電圧を変圧して、前記電極間に加える高電圧パルスを得るための出力トランスと
を有し、
前記インバータ回路が、前記基準高周波信号の1サイクルに対応する1サイクルの矩形パルスに引き続き、所定の休止期間を置いてから次の1サイクルの矩形パルスが発生するという断続パルス電流を出力するように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御されるように構成されたことを特徴とする、高電圧パルス殺菌装置用電源装置。 - 請求項1に記載の高電圧パルス殺菌装置用電源装置において、
前記インバータ回路が、前記休止期間の長さが調整可能となるように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御される構成としたことを特徴とする、高電圧パルス殺菌装置用電源装置。 - 請求項2に記載の高電圧パルス殺菌装置用電源装置において、
前記休止期間の長さを、外部からの操作によって調整し得るように構成したことを特徴とする、高電圧パルス殺菌装置用電源装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかの請求項に記載の高電圧パルス殺菌装置用電源装置において、
前記インバータ回路を、休止期間を設けずに基準高周波信号の周期にしたがって連続パルス電流を出力する第1の状態と、前記休止期間を設けながら断続パルス電流を出力する第2の状態とに切り替え可能となるように、前記インバータ制御信号発生回路によって制御される構成したことを特徴とする、高電圧パルス殺菌装置用電源装置。 - 請求項4に記載の高電圧パルス殺菌装置用電源装置において、
前記第1の状態と第2の状態を、外部からの操作によって切り替え得るように構成した
ことを特徴とする、高電圧パルス殺菌装置用電源装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかの請求項に記載の高電圧パルス殺菌装置用電源装置を用い、
流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路を挟む一対以上の電極間に、前記電源装置の出力トランスからの高電圧パルスを印加するように構成したことを特徴とする流動性食品材料の殺菌装置。 - 流動性食品材料を連続的に通過させるための隙間からなる流路を挟む一対以上の電極間に高電圧パルスを印加するように構成した高電圧パルス殺菌装置と、
複数の電圧印加用環状電極と複数の絶縁管体とを、共通の軸線に沿って交互に配置して通電加熱用管路を形成し、流動性を有する食品材料を前記通電加熱用管路内においてその長さ方向に連続的に流動移送させつつ交流電圧を加えるようにしたジュール加熱装置と
を有し、
前記高電圧パルス殺菌装置の前段に前記ジュール加熱装置が配設され、
前記ジュール加熱装置の通電加熱用管路を通過した流動性食品材料が、続いて前記高電圧パルス殺菌装置の一対以上の電極間の隙間の流路に導かれるようにした流動性食品材料の殺菌装置であって、
前記高電圧パルス殺菌装置の電源として請求項4、請求項5のいずれかの請求項に記載された構成の一の電源装置が使用され、かつ前記ジュール加熱装置の電源として請求項4、請求項5のいずれかの請求項に記載された構成の別の電源装置が使用されていることを特徴とする流動性食品材料の殺菌装置。
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