JP6579887B2 - 加熱殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、トレイに並べた被殺菌物を殺菌槽内に収容しておき、被殺菌物に向けて加熱した噴射用水を噴射することで被殺菌物を加熱し、殺菌を行うようにしている加熱殺菌装置に関するものである。より詳しくは、被殺菌物に噴射する噴射用水は殺菌槽内底部と被殺菌物の間で循環するものであって、殺菌槽内底部にためている噴射用水量を適切にするようにした加熱殺菌装置に関するものである。

特開２０１４−２２６１０７号に記載があるように、殺菌槽内に密封包装した被殺菌物を収容しておき、加熱した噴射用水を被殺菌物に噴射することで被殺菌物を加熱して殺菌を行う加熱殺菌装置が広く普及している。この加熱殺菌装置では、トレイに被殺菌物を並べておき、殺菌槽内に被殺菌物を乗せ置いたトレイを複数段重ねた状態で収容する。被殺菌物の殺菌槽内への収容後、殺菌槽内底部に噴射用水をためておき、殺菌槽内底部の噴射用水に蒸気を吹き込むことで噴射用水を加熱し、加熱した噴射用水を被殺菌物に噴射することで被殺菌物を加熱する。加熱殺菌装置では、殺菌槽内の上部や左右側部に噴射ノズルを設置しており、殺菌槽底部と噴射ノズルの間を繋ぐ噴射用水循環経路を設け、噴射用水循環経路の途中に噴射用水循環ポンプを設けておいて噴射用水を循環する。殺菌槽内の底部から噴射用水循環経路に取り出した噴射用水は、噴射用水循環ポンプと熱交換器を通って殺菌槽内の噴射ノズルへ達し、噴射ノズルから被殺菌物へ噴射する。被殺菌物に噴射した噴射用水で被殺菌物の加熱を行い、噴射用水は被殺菌物の表面を伝わりながら殺菌槽底部へ落下する。

加熱殺菌装置の運転を行う場合、殺菌槽内水位が循環時水位（水位Ａ）になるまで給水を行う。殺菌槽内には循環時水位での水の有無を検出する水位検出装置を設けておき、水位検出装置が循環時水位で水ありを検出するまで給水を行う。加熱殺菌装置での運転制御装置は、殺菌槽内水位が循環時水位に達すると給水を停止し、噴射用水循環経路に設けている噴射用水循環ポンプを作動することで噴射用水の循環を行い、噴射ノズルから被殺菌物へ噴射する。この際、噴射用水の循環を開始すると、噴射用水循環経路内が噴射用水で満たされ、また被殺菌物へ噴射した噴射用水は、被殺菌物の表面を伝わりながら落下するものであるために、噴射用水が殺菌槽内底部まで落下するには時間を要し、被殺菌物の上に噴射用水が滞留することになるため、殺菌槽内の水位は低くなる。殺菌槽内での水位が低くなった場合、噴射用水循環経路内に空気が入り込むことがあり、噴射用水循環経路内に空気が入ると、噴射用水循環ポンプではエア噛みが発生することになっていた。

そのため、殺菌槽内の水位は、循環時水位に達した後に所定時間だけ長く給水を継続し、殺菌槽内水位を高めた状態で噴射用水の循環を開始することも行われていた。噴射用水循環経路内の容積は一定であるため、噴射用水循環経路に噴射用水が満たされることによる殺菌槽内での水位の低下は容易に算出することができる。しかし、噴射用水が被殺菌物の上に乗る量は被殺菌物の状態などによって変動する。被殺菌物の形状が水を乗せやすいものであった場合や、被殺菌物の収容数が多い場合には、被殺菌物の上に滞留する噴射用水量は多くなり、その場合には噴射用水の循環を開始すると殺菌槽底部での噴射用水の水位は大きく低下する。

噴射用水としてどれだけの量が必要であるかは一定ではないため、給水量が適切でないことにより、殺菌槽内の水位が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりする場合があった。水位が低すぎる場合は、先に記載したように噴射用水循環ポンプでエア噛みが発生し、水位が高すぎる場合には余分な噴射用水を加熱することになるために不経済となり、また下段の被殺菌物が殺菌槽内底部にたまった噴射用水によって浮き上がることがあった。被殺菌物は重ならないようにトレイに並べて殺菌槽内に収容するが、被殺菌物が噴射用水に浸かることで浮力が発生した場合、被殺菌物は動きやすくなるため、被殺菌物同士で重なり合う箇所ができることがある。被殺菌物が重なると、重なった部分では内部に熱が伝わりにくくなるため、殺菌が不十分になるおそれが生じることになっていた。

特開２０１４−２２６１０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、被殺菌物を乗せ置いたトレイを殺菌槽内に複数段積み重ねて収容しておき、殺菌槽内の被殺菌物に高温の噴射用水を噴射することで被殺菌物の加熱殺菌を行うようにしている加熱殺菌装置において、殺菌槽内にためる噴射用水量が適正になるよう制御することのできる加熱殺菌装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、被殺菌物を収容する殺菌槽、途中に噴射用水循環ポンプを持ち殺菌槽内から取り出した噴射用水を殺菌槽内へ循環させる噴射用水循環経路、殺菌槽内の水位を検出する水位検出装置、殺菌槽内への給水を行う給水配管を持ち、 殺菌槽内に収容した被殺菌物へ噴射用水を噴射することで被殺菌物を加熱して殺菌を行い、その後に被殺菌物の冷却を行うようにしている加熱殺菌装置において、水位検出装置では、循環時水位と循環時水位より低位の低水位にて水位を検出するようにしておき、加熱殺菌を行う場合、前記の循環時水位よりも高い水位となるまで給水を行ってから噴射用水の循環を開始するものであり、噴射用水の循環を行うことで水位が循環時水位よりも更に低い低水位未満になると、噴射用水の循環を一旦停止し、噴射用水循環ポンプの作動停止から殺菌槽内底部への噴射用水の戻りが続くことによる水位上昇で殺菌槽内水位が循環時水位まで回復する時間Ｘを計測しておき、計測した時間Ｘに基づいて殺菌槽内へ追加の給水を行うものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の加熱殺菌装置において、追加の給水は計測した時間Ｘに定数を掛けた時間分給水することによって行うものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記の加熱殺菌装置において、追加の給水を行う場合、被殺菌物が浸かる位置までは水位を上昇させないように上限を設定していることを特徴とする。

本発明を実施することで、殺菌槽内の噴射用水量を適切とすることができ、殺菌槽内底部での噴射用水の水位が適切となる。そのため、噴射用水循環経路内に空気が入ることによる噴射用水循環ポンプでのエア噛みの発生や、水位の上昇した噴射用水によって殺菌槽内の被殺菌物が浮き上がり、被殺菌物同士が重なり合うといったことを防止することができる。

本発明を実施している加熱殺菌装置のフロー図

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、加熱した噴射用水を被殺菌物２に向けて噴射することで被殺菌物２の加熱殺菌を行うものである。被殺菌物２はトレイ上に並べておき、被殺菌物２を乗せ置いたトレイを複数段重ねた状態で殺菌槽１内に収容する。殺菌槽１の底部には噴射用水循環経路１１の一端を接続し、噴射用水循環経路１１の他端は殺菌槽１内の側部と上部に設置した噴射ノズル１３に接続しておく。噴射用水循環経路１１の途中には噴射用水循環ポンプ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噴射用水を噴射用水循環ポンプ４で加圧して殺菌槽１内の噴射ノズルから被殺菌物２へ噴射する。

熱交換器３は、加熱殺菌装置の冷却工程時に噴射用水から熱を奪うものであり、熱交換器３では噴射用水と冷却用水の間で熱交換を行う。熱交換器の一方の側は殺菌槽１との間で循環する噴射用水が通り、他方の側は噴射用水から熱を奪うための冷却用水が通る。冷却用水側では温度の上昇した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ための冷却用水循環ポンプ１０と、熱交換器３の前後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冷却用水量制御弁６を設ける。冷却用水量制御弁６を開くと、クーリングタワー８から熱交換器３へ向かっていた冷却用水がバイパス配管５を流れることになり、バイパス配管５を流れてきた冷却用水は熱交換器３へは行かずにクーリングタワー８へ戻ることになる。

殺菌槽１への給水は、噴射用水循環経路１１に給水配管１７を接続しておき、給水配管１７に設けた給水ポンプ１６と給水弁１５で行う。殺菌槽１には、殺菌槽１内の水位を検出する水位検出装置１４を設けておく。水位検出装置１４は、循環時水位（水位Ａ）と、循環時水位Ａよりも低い低水位（水位Ｂ）にて水の有無を検出するようにしている。

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。殺菌槽１には、殺菌槽１内の温度を検出する温度検出装置７を設けておき、運転制御装置１２では、温度検出装置７によって検出した殺菌槽１内の温度に基づいて運転を行う。

加熱殺菌を行う場合、まず、被殺菌物２をトレイ上に並べ、被殺菌物２を乗せ置いたトレイを複数段重ねた状態で殺菌槽１内に収容する。次に殺菌槽１の扉を閉じ、殺菌槽１内に給水を行う。初期給水では、給水ポンプ１６を作動し、給水弁１５を開くことで給水配管１７を通して殺菌槽内への給水を行い、水位検出装置１４によって検出している殺菌槽内の水位が循環時水位まで上昇したことを検出し、そこから所定時間Ｔ１が経過するまで行う。そのため、初期給水停止時の殺菌槽内水位は、循環時水位（水位Ａ）より一定量高い水位となる。この水位を高くするのは、噴射用水循環経路１１によって噴射用水の循環を開始すると、噴射用水循環経路１１内が噴射用水で満たされ、被殺菌物２の上にも噴射用水が乗ることによって殺菌槽内底部での水位が低下するため、循環時水位よりも一定量分高くなるまで給水するようにしている。この所定時間Ｔ１分の給水は、噴射用水循環経路１１内の容積に基づいて決定する。ここでの給水は、殺菌槽内底部の噴射用水によって被殺菌物２が浸かることはないようにしておく。初期給水が終了すると、給水ポンプ１６は停止し、給水弁１５は閉じておく。

次に、殺菌槽１内の底部にためている噴射用水に蒸気を吹き込み、噴射用水の温度を高める初期昇温を行う。殺菌槽内の噴射用水中に蒸気を吹き込むと、噴射用水の温度は上昇する。噴射用水温度が所定温度まで上昇すると、噴射用水循環ポンプ４の作動を行い、噴射用水の被殺菌物２への噴射を行う。噴射用水循環ポンプ４を作動すると、殺菌槽内底部の噴射用水は噴射用水循環経路１１内を流れて噴射ノズル１３へ向かい、噴射ノズル１３から被殺菌物２へ向けての噴射が行われる。被殺菌物２へ向けて噴射された噴射用水は、被殺菌物２の表面を流れ、その際に被殺菌物２を加熱する。噴射用水は多数段積み重ねているトレイ内の被殺菌物２を順次加熱しつつ落下し、殺菌槽内底部へ流れ落ちていく。

噴射用水の被殺菌物２への噴射を開始すると、噴射用水循環経路１１内は噴射用水で満たされ、さらに噴射ノズル１３から噴射した後の噴射用水も、殺菌槽内底部まで流れ落ちるまでに時間が掛かるため、被殺菌物の上には滞留している噴射用水が乗ることになる。噴射用水の循環を開始したことによって、殺菌槽内底部にたまっている噴射用水の量は減少し、噴射用水の水位は低下する。

運転制御装置１２では、水位検出装置１４で検出している殺菌槽１内の水位が低水位（水位Ｂ）まで低下すると、噴射用水循環ポンプ４の作動を停止する。噴射用水循環ポンプ４を停止すると、殺菌槽１内から噴射用水循環経路１１へ流れ出ていた噴射用水の流れが止まる。このことにより、噴射ノズル１３から被殺菌物２への噴射も止まるが、すでに噴射ノズル１３から噴射して被殺菌物２の上にある噴射用水は、その後も順次落下していく。そのため、殺菌槽内底部の噴射用水の流出は止まるが、殺菌槽内底部への噴射用水の流入はしばらく続くため、殺菌槽内底部の噴射用水の水位は上昇していく。殺菌槽内底部の噴射用水の水位が循環時水位まで上昇すると、噴射用水循環ポンプ４の作動を行って噴射用水の循環を再開する。

被殺菌物２に噴射した噴射用水が殺菌槽内底部まで落下するのに要する時間は、被殺菌物２の形状や収容量などによって変化する。被殺菌物２が薄いレトルトパウチ食品であると、被殺菌物２の上に水が乗りやすく、また一度に殺菌処理を行う被殺菌物２が多いものであって、被殺菌物２を多数段収容している場合には、噴射ノズル１３から被殺菌物２へ噴射した噴射用水が殺菌槽内底部まで落下するのに要する時間は長くなり、被殺菌物上で滞留する噴射用水量は多くなる。

運転制御装置１２では、噴射用水循環ポンプ４の作動停止から循環時水位に復帰するまでの時間Ｘを計測しておく。そして計測した時間Ｘにある定数を掛けた時間分、追加の給水を行う。この時間Ｘは、被殺菌物２の上に乗っている噴射用水が落下していく時間によって変動する。被殺菌物２の上に乗っている噴射用水が殺菌槽内底部まで落下していくのに要する時間が長いと、殺菌槽内底部に戻ってくる噴射用水の時間当たりの流量は少なくなるため、殺菌槽内底部の水位が回復する時間は長くなり、時間Ｘの値は大きくなる。

そして、噴射用水が落下していく時間が長くなる場合には、噴射用水の循環時に噴射用水は被殺菌物の上に多く滞留するため、準備しておく噴射用水の量は多く必要となる。そのため、運転制御装置１２では、追加の給水量は時間Ｘに比例させており、時間Ｘの値に所定の定数を掛けた時間分の給水を行う。ただしこの追加での給水によって、殺菌槽内底部にためた噴射用水が被殺菌物２に浸かることになり、被殺菌物２に浮力がかかることによって被殺菌物２が移動することになると、被殺菌物２が積み重なる部分ができてしまう。被殺菌物２が積み重なると、その部分では内部までの加熱が行われにくくなるため、上記追加給水は殺菌槽内の水位が被殺菌物２の下端高さより高くならないようにする。

噴射用水量の適正量は状況ごとに異なるものであるため、上記のように循環停止中の水位回復時間を計測することで噴射用水の給水必要量を算出する。このようにすることで、給水必要量を算出することができる。

循環停止時の水位上昇が早い場合は、噴射用水が被殺菌物２から殺菌槽底部へ早く流れ落ちるものであるため、被殺菌物の上に滞留する噴射用水量は少ない。逆に、循環停止時の水位上昇が遅い場合は、噴射用水が被殺菌物２から殺菌槽底部へ流れ落ちるのに要する時間が長いということであり、この場合には被殺菌物の上に滞留する噴射用水量が多くなるため、噴射用水循環時の殺菌槽水位低下は大きくなる。被殺菌物２上に滞留する噴射用水量が多くなるほど、殺菌槽の底部にたまっている噴射用水の割合は少なくなり、殺菌槽底部での噴射用水量が少ないと、噴射用水循環ポンプ４でのエア噛みを起こしやすくなる。そのため、被殺菌物へ噴射した噴射用水が殺菌槽の底部へ落下するのに時間が掛かる場合、つまり低水位（水位Ｂ）で循環を停止してから循環時水位（水位Ａ）まで回復する時間の長い場合ほど、噴射用水量が多くなるようにしておく。

殺菌槽内の水位が低すぎる場合は、噴射用水循環経路１１内に空気が入り、噴射用水循環経路１１の途中に設置している噴射用水循環ポンプ４でエア噛みが発生することがあった。また、水位が高すぎる場合には下段の被殺菌物が殺菌槽内底部にたまった噴射用水によって浮き上がることがあった。被殺菌物２はトレイに重ならないように並べておくが、被殺菌物が浮かび上がることで移動すると、被殺菌物での重なりが発生し、重なったことによって加熱ムラが発生することがある。そして加熱する噴射用水の量が増加すると、噴射用水を所定の温度まで昇温する際に蒸気を多く供給することが必要となるために不経済となるという問題があった。そのため本発明では、上記のように給水を行うことで殺菌槽底部での噴射用水量が適切になるようにしている。

噴射用水を適切に制御した後は、被殺菌物２の温度を高める昇温工程、被殺菌物２の温度を殺菌温度で維持する加熱工程を行い、被殺菌物２を殺菌する。加熱による殺菌が終了すると、被殺菌物２を冷却する冷却工程に移行する。冷却時には冷却用水循環ポンプ１０を作動し、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。熱交換器３の噴射用水循環経路１１側に噴射用水を送り、冷却用水循環経路９側に冷却用水を送ると、噴射用水と冷却用水の間で熱交換が起こり、噴射用水の熱が冷却用水に移動する。熱交換器３での熱交換によって噴射用水の温度を被殺菌物２の温度よりも低くして、噴射ノズル１３から被殺菌物２へ噴射用水の噴射を行うと、被殺菌物２の温度は低下していく。処理槽内温度が冷却終了温度まで低下すると、冷却の工程を終了する。その後、殺菌槽１内からの排水と排気を行った後に、殺菌槽１内から被殺菌物２を取り出して全体の工程を終了する。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ 殺菌槽
２ 被殺菌物
３ 熱交換器
４ 噴射用水循環ポンプ
５ バイパス配管
６ 冷却用水量制御弁
７ 温度検出装置
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 噴射用水循環経路
１２ 運転制御装置
１３ 噴射ノズル
１４ 水位検出装置
１５ 給水弁
１６ 給水ポンプ
１７ 給水配管

Claims (3)

1. 被殺菌物を収容する殺菌槽、途中に噴射用水循環ポンプを持ち殺菌槽内から取り出した噴射用水を殺菌槽内へ循環させる噴射用水循環経路、殺菌槽内の水位を検出する水位検出装置、殺菌槽内への給水を行う給水配管を持ち、 殺菌槽内に収容した被殺菌物へ噴射用水を噴射することで被殺菌物を加熱して殺菌を行い、その後に被殺菌物の冷却を行うようにしている加熱殺菌装置において、水位検出装置では、循環時水位と循環時水位より低位の低水位にて水位を検出するようにしておき、加熱殺菌を行う場合、前記の循環時水位よりも高い水位となるまで給水を行ってから噴射用水の循環を開始するものであり、噴射用水の循環を行うことで水位が循環時水位よりも更に低い低水位未満になると、噴射用水の循環を一旦停止し、噴射用水循環ポンプの作動停止から殺菌槽内底部への噴射用水の戻りが続くことによる水位上昇で殺菌槽内水位が循環時水位まで回復する時間Ｘを計測しておき、計測した時間Ｘに基づいて殺菌槽内へ追加の給水を行うものであることを特徴とする加熱殺菌装置。
2. 請求項１に記載の加熱殺菌装置において、追加の給水は計測した時間Ｘに定数を掛けた時間分給水することによって行うものであることを特徴とする加熱殺菌装置。
3. 請求項１又は２に記載の加熱殺菌装置において、追加の給水を行う場合、被殺菌物が浸かる位置までは水位を上昇させないように上限を設定していることを特徴とする加熱殺菌装置。
   
   
   
   
   
   
   

Images