JP6613091B2

JP6613091B2 - 流動体の熱殺菌装置および熱殺菌方法

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Publication number: JP6613091B2
Application number: JP2015187995A
Authority: JP
Inventors: 弘星野
Original assignee: Frontier Engineering Co Ltd
Current assignee: Frontier Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017060431A

Description

本発明は、流動性を有する飲食物等の流動体を連続的に搬送しながら加熱して殺菌処理する技術に関する。

飲食物を熱殺菌処理するために、熱交換式やジュール加熱式の加熱機が使用される。ジュースやジャム等のように流動性を有する流動体としての飲食物は、加熱機の流路内を連続的に搬送しながら加熱することができる。特許文献１には、飲食物自体に通電してジュール熱により飲食物を加熱するようにしたジュール加熱式の加熱ユニットからなる加熱機が記載されている。

飲食物はタンクから加熱機にポンプにより送られ、タンク内の残量が少なくなってタンク内の飲食物の加熱を終了する際には、タンク内にダミー水つまり置換水が投入され、ダミー水により飲食物は加熱機に押し込まれて搬送される。したがって、飲食物の搬送終了端部にはダミー水が接触することになり、搬送終了端部にはダミー水が混じった領域が発生するので、その部分は、製品化できず廃棄される。

飲食物の搬送終了端部をピグにより加圧するようにすると、搬送終了端部にはダミー水が混じった領域が発生することなく、加熱処理の歩留まりを高めることができる。特許文献２には、製品移送管内に供給される製品をピグにより圧送するようにしたピグシステムが記載されており、ピグは圧縮空気により駆動される。また、特許文献３にはスープ等の流動体の加熱殺菌装置が記載され、特許文献４にはタンクの間で飲食品を移送する流動体移送装置が記載されている。特許文献３の加熱殺菌装置においては、貯留タンク内で加熱された流動体を圧縮空気により移送管に送り、移送管に設けられた冷却ジャケットにより流動体を冷却しており、移送管内において流動体を移送するためにピグが使用される。特許文献４の移送装置においては、貯留タンク内で加熱された流動体をポンプにより移送管に送り、移送管内に付着した流動体を除去するために、ピグが使用される。

特許第４６０３９３２号公報特開平９−１９８１４１号公報特開２００８−４８６１６号公報特開２００８−４９２１９号公報

熱交換式やジュール加熱式の加熱機により飲食物等の流動体を加熱殺菌する場合には、加熱機内の流路を一定の速度で流動体を搬送する必要がある。流速が遅くなると、流動体の加熱温度は設定値よりも高くなる。一方、流速が早くなると、流動体の加熱温度は設定値よりも低くなる。いずれの場合も、製品化することができない。

ピグを用いることなく、タンク内の飲食物の残量が少なくなってタンク内の飲食物の加熱を終了する際に、ダミー水つまり置換水により飲食物の搬送終了端部から加熱機に押し込むようにすると、搬送終了端部の加熱機つまり加熱ユニット内の流速を設定値に保持することができる。しかしながら、上述のように、飲食物の搬送終了端部にはダミー水が接触することになり、搬送終了端部にはダミー水が混じった領域が発生する。ダミー水が混入した飲食物は製品化することができず、廃棄される。

一方、ピグを搬送終了端部に押し付けて、圧縮空気によりピグを加圧して搬送終了端部を加熱機に押し込むには、タンク内の飲食物を加熱機に供給している状態から、圧縮空気によりピグを加圧して飲食物をピグにより加熱機に供給する状態に切り換える必要がある。この切換時には、飲食物を搬送するためのポンプを停止しなければならず、ピグによる供給に切り換えたときには、設定温度まで熱殺菌処理されなくなる。このため、タンク内の飲食物を全て設定温度で連続的に加熱することができなくなる。したがって、所定の温度まで熱殺菌されなかった部分を再度熱殺菌処理したり、廃棄したりせざるを得ないので、飲食物の加熱処理の歩留まりが低下する。このように、従来の加熱技術では、加熱製品の歩留まりを高めることができず、加熱効率には限度があった。

本発明の目的は、飲食物等の流動体の加熱効率を向上することにある。

本発明の流動体の熱殺菌装置は、流動体を連続的に搬送しながら加熱殺菌する流動体の熱殺菌装置であって、流動体を収容するタンクと、流入口と流出口との間に流動体が流れる流路が設けられ、前記流路に流動体を流しながら加熱する加熱機と、前記タンクと前記流入口との間に接続され、前記タンク内から吐出された流動体を前記加熱機に供給する主供給管と、ピグが装填されるピグ装填部を備え、前記主供給管の下流側の合流部と前記合流部よりも上流側の分岐部との間に迂回して接続されるピグ待機管と、前記主供給管を介して前記加熱機に前記タンク内の流動体を供給する位置と、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に前記タンク内の流動体を供給する位置とに作動する流路切換機構と、を有し、前記主供給管を介して前記加熱機に供給された先行側の流動体とは種類が相違する流動体をパージ用の後行側の流動体として前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給することで、先行側の流動体を前記加熱機に供給する。

本発明の流動体の熱殺菌方法は、流入口と流出口との間に流動体が流れる流路が設けられた加熱機と、流動体を収容するタンクと前記流入口との間に接続され、前記タンク内から吐出された流動体を前記加熱機に供給する主供給管と、ピグが装填されるピグ装填部を備え前記主供給管の下流側の合流部と前記合流部よりも上流側の分岐部との間に迂回して接続されるピグ待機管とを有する熱殺菌装置により、前記タンク内に収容された流動体を連続的に搬送しながら加熱する熱殺菌方法であって、前記タンク内から吐出された流動体を、前記主供給管を介して前記加熱機に供給しながら流動体を加熱する加熱工程と、前記主供給管を介して前記加熱機に供給された先行側の流動体とは種類が相違する流動体をパージ用の後行側の流動体として前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給し、パージ用の流動体が前記ピグを介して先行側の流動体を前記加熱機に供給するパージ工程と、を有する。

ピグに対して下流側の先行側の流動体と上流側の後行側の流動体との境界部にピグを介在させて後行側の流動体により先行側の流動体を搬送することにより、異種の流動体が混じることなく、先行側の流動体を搬送させることができる。これにより、異種流体が混じり合った領域が発生することがなくなり、製品化されずに廃棄される飲食物の発生が防止され、熱殺菌製品の歩留まりを向上させることができる。ピグ待機管を介して供給されるパージ用の流動体によって、主供給管から加熱機に供給された先行側の流動体は、ピグを介して搬送されるので、先行側の流動体を加熱開始時から終了時までの全体にわたって一定の速度で加熱機の流路内において搬送させることができる。これにより、熱殺菌する飲食物には加熱不足や過加熱の発生がなく、熱殺菌製品の製造歩留まりを高めることができる。製品歩留まりを高めることにより、飲食物等の流動体を効率的に加熱することができる。さらに、先行側の流動体を搬送するのと同じポンプを使用して後行側の流動体の搬送を行うことにより、流動体の温度を過不足なく加熱することができ、熱殺菌製品を歩留まり良く製造することができる。

流動体の熱殺菌装置の一例を示すシステム構成図である。図１に示された加熱機の一部を示す拡大断面図である。図１に示されたＡ部の拡大断面図である。流動体の熱殺菌装置の変形例を示すシステム構成図である。図４に示された加熱機の一部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示される熱殺菌装置１０は、流動性を有する飲食物やダミー水等の流動体を収容するタンク１１を有する。タンク１１はタンク基部１１ａと、タンク基部１１ａに開閉自在に装着される蓋部材１１ｂとを備え、流動体Ｌは蓋部材１１ｂを開放した状態のもとでタンク基部１１ａ内に投入される。熱殺菌装置１０は加熱機１２を有し、加熱機１２は６つの熱交換式の加熱ユニット１３ａ〜１３ｆにより構成されている。

図２は加熱機１２の一部を示す拡大断面図であり、２台の加熱ユニット１３ａ，１３ｂが示されている。それぞれの加熱ユニット１３ａ，１３ｂは、流動体が流れる流路１４が設けられ横断面が円形の内管１５と、その外側に設けられた外管１６とを備えている。加熱ユニット１３ａは連通管１７により加熱ユニット１３ｂに接続されており、連通管１７は内管１５の流路１４とほぼ同一内径の流路１８を有している。６つの加熱ユニット１３ａ〜１３ｆは連通管１７により直列に接続されており、加熱機１２は流入口１９から流出口２０に向けて連続的に連なった流路を有し、流動体Ｌは流入口１９から流出口２０に向けて連続的に搬送される。

内管１５と外管１６の間には、図２に示されるように、温水循環室２１が形成されている。それぞれの外管１６には流入ポート２２と流出ポート２３が設けられ、流入ポート２２と流出ポート２３は温水循環室２１に連通している。加熱ユニット１３ａの流出ポート２３は、下流側の加熱ユニット１３ｂの流入ポート２２に循環配管２４により接続される。他の加熱ユニット１３ｃ〜１３ｆも、加熱ユニット１３ａ，１３ｂと同様の構造となっており、上流側の加熱ユニットの流出ポート２３は１つ下流側の加熱ユニットの流入ポート２２に循環配管２４により接続される。

熱殺菌装置１０は、温水循環室２１に加熱媒体としての温水を供給するための温水供給機２５を有し、温水供給機２５は外部から供給される蒸気により温水を加熱する。温水供給機２５の吐出口は、吐出管２６により加熱ユニット１３ａの流入ポート２２に接続され、最下流の加熱ユニット１３ｆの流出ポート２３は戻し管２７により温水供給機２５の流入口に接続される。温水供給機２５は図示しないポンプを有し、蒸気により加熱された温水は、全ての加熱ユニット１３ａ〜１３ｆの温水循環室２１に循環供給される。これにより、流路を流れる流動体は内管１５の壁を介して間接的に加熱される。なお、加熱機１２を構成する加熱ユニットの数は、６つに限られることなく、任意の数とすることができる。

加熱機１２の流出口２０は連通管３１により冷却機３２の流入口３３に接続される。連通管３１には殺菌温度保持管３４が設けられており、加熱機１２により加熱殺菌処理された流動体Ｌは、殺菌温度保持管３４により所定時間殺菌温度に保持される。加熱殺菌処理された流動体Ｌは冷却機３２により冷却される。冷却機３２は５つの熱交換式の冷却ユニット３２ａ〜３２ｆにより構成されている。それぞれの冷却ユニット３２ａ〜３２ｆは、加熱ユニット１３ａ〜１３ｆと同様に、流動体が流れる流路３５が設けられ横断面が円形の内管３６と、その外側に設けられた外管３７とを備えている。それぞれの冷却ユニット３２ａ〜３２ｆは連通管３８により直列に接続され、連通管３８は内管３６と同一内径の流路を有している。冷却機３２は流入口３３から流出口３９に向けて連続的に連なった流路を有し、加熱処理された流動体Ｌは、流入口３３から流出口３９に向けて連続的に搬送され冷却される。

それぞれの冷却ユニット３２ａ〜３２ｆの内管３６と外管３７の間には冷水循環室４１が形成され、冷水循環室４１は循環配管２４ａにより連通されている。それぞれの冷水循環室４１には、冷却水容器４２内の冷却水が循環供給される。冷却水容器４２に設けられた吐出管４３により冷却水容器４２内の冷却水は、上流側の冷却ユニット３２ａの冷水循環室４１から最下流の冷却ユニット３２ｆの冷水循環室４１に供給される。冷却ユニット３２ｆから流出した冷却水は、戻し管４４により冷却水容器４２に戻される。吐出管４３には図示しないポンプが設けられ、冷却水は全ての冷却ユニット３２ａ〜３２ｆの冷水循環室４１に供給される。これにより、冷却機３２の流路を流れる流動体Ｌは内管３６の壁を介して間接的に冷却される。なお、冷却機３２を構成する冷却ユニットの数は、６つに限られることなく、任意の数とすることができる。

冷却機３２の流出口３９には排出管４５が接続されており、熱殺菌処理後に冷却された流動体は、排出管４５により熱殺菌装置１０の外部に搬送され、製品タンクや梱包機に供給される。加熱機１２から排出管４５内の流路は、全体的にほぼ同一内径となっている。

連通管３１には加熱機１２の流出口２０から流出した流動体の温度を検出するために温度検出センサ４０ａが設けられており、温度検出センサ４０ａの検出信号に基づいて、温水供給機２５から温水循環室２１に供給される温水の温度や流量が自動制御される。排出管４５には冷却機３２の流出口３９から流出した流動体の温度を検出するために温度検出センサ４０ｂが設けられており、温度検出センサ４０ｂの検出信号に基づいて、冷却水容器４２から冷水循環室４１に供給される冷却水の温度や流量が自動制御される。

タンク１１内に収容された流動体Ｌを加熱機１２に供給するために、タンク１１の吐出口と加熱機１２の流入口１９との間には、主供給管４６が接続される。主供給管４６にはポンプ４７が設けられており、タンク１１内の流動体はポンプ４７により加熱機１２に向けて吐出される。主供給管４６の上流側と下流側との間にはピグ待機管４８が接続される。ピグ待機管４８の上流端は主供給管４６の分岐部５１に接続され、分岐部５１はポンプ４７の下流側となっている。一方、ピグ待機管４８の下流端は主供給管４６の合流部５２に接続される。このように、ピグ待機管４８は、主供給管４６の下流側の合流部５２と、合流部５２よりも上流側の分岐部５１との間に迂回して接続される。なお、主供給管４６とピグ待機管４８の下流端を直接流入口１９に接続して、その部分を合流部５２としても良い。

ピグ待機管４８にはピグ装填部５３が設けられている。図３は図１に示されたピグ装填部５３を示す拡大断面図であり、ピグ装填部５３の流路５４にはピグ５５が装填される。ピグ５５は球形の頭部５５ａと円形の尾部５５ｂとこれらを連結する連結軸部５５ｃを有し、シリコーンゴム、およびエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の弾性材料により形成される。ピグ５５は、頭部５５ａよりも前方側の流動体つまり先行側の流動体と、この流動体とは種類が相違して尾部５５ｂよりも後方側の流動体つまりパージ用の後行側の流動体との境界部に配置され、先行側の流動体はパージ用の後行側の流動体によりピグ５５を介して流路内を搬送される。

ピグ５５をピグ装填部５３に装填するために、ピグ待機管４８はピグ装填部５３の部分と、それよりも上流側の連結部４８ａの部分とが、ねじ部材５６により分離自在となっている。したがって、ねじ部材５６を緩めて連結部４８ａをピグ装填部５３から取り外すと、ピグ装填部５３の流路５４内にピグ５５を装填することができる。ピグ５５が装填されるピグ装填部５３の構造としては、図３に示されるように、ピグ待機管４８を分離構造とすることなく、ピグ待機管４８の一部を切り欠いて、横断面形状が円弧形状であって軸方向に伸びる蓋部材を切欠き部に開閉自在に装着して形成するようにしても良い。その場合には、蓋部材を開放することにより、ピグ５５はピグ装填部５３内に装填される。

タンク１１内に収容された流動体としての飲食物を加熱機１２により熱殺菌処理する際には、タンク１１内の飲食物は、ポンプ４７により主供給管４６を介して加熱機１２に供給される。タンク１１内に収容された飲食物の残量が少なくなり、その飲食物に対する熱殺菌処理がほぼ終了すると、タンク１１内にはその飲食物とは種類が相違するパージ用の流動体が投入される。パージ用の流動体は、そのときに熱殺菌処理されている飲食物の搬送終了部がポンプ４７に残っている状態のもとでタンク１１内に投入される。

パージ用の流動体をポンプ４７によりタンク１１内から吐出させて、ピグ５５を介してパージ用の流動体により、熱殺菌処理されている先行側の飲食物の搬送終了端部を加熱機１２に搬送するために、パージ用の流動体はピグ待機管４８に供給される。加熱機１２の流入口１９とポンプ４７と間の主供給管４６とピグ待機管４８には、流路切換機構６０が設けられている。この流路切換機構６０は、主供給管４６を介して加熱機１２にタンク１１内の先行側の流動体を供給する位置と、ピグ待機管４８を介して加熱機１２にタンク１１内に投入されたパージ用の後行側の流動体を供給する位置とに作動する。

図１に示されるように、流路切換機構６０は、主供給管４６の分岐部５１の下流側に設けられる第１の開閉弁６１と、ピグ待機管４８のピグ装填部５３よりも上流側に設けられる第２の開閉弁６２とを備えている。したがって、主供給管４６を介して加熱機１２にタンク１１内の先行側の流動体を供給するときには、第１の開閉弁６１は開放され、第２の開閉弁６２は閉じられる。一方、ピグ待機管４８を介して加熱機１２にタンク１１内の後行側の流動体を供給するときには、第１の開閉弁６１は閉じられ、第２の開閉弁６２は開放される。

ピグ待機管４８を介して加熱機１２に後行側の流動体を供給しているときに、主供給管４６内にピグ待機管４８内の先行側の流動体が逆流するのを防止するために、第３の開閉弁６３が第１の開閉弁６１よりも主供給管４６の下流側に設けられている。さらに、主供給管４６を介して先行側の流動体を加熱機１２に供給しているときに、その流動体がピグ装填部５３に逆流するのを防止するために、第４の開閉弁６４がピグ待機管４８にピグ装填部５３よりも下流側に位置させて設けられている。

このように、図１に示される流路切換機構６０は、４つの開閉弁６１〜６４を備えている。ただし、流路切換機構６０の形態としては、第１の開閉弁６１と第２の開閉弁６２の２つの開閉弁のみを備えたものと、これらの２つの開閉弁に加えて第３の開閉弁６３と第４の開閉弁６４とを備えたものとすることができる。２つの開閉弁６１，６２のみを備えた形態においては、図３に示されるように、ピグ待機管４８にピグ５５の逆流を防止するためのストッパ４９が設けられる。

熱殺菌装置１０においては、加熱機１２により熱殺菌処理される先行側の流動体のタンク１１内の残量が少なくなり、その流動体の搬送終了部を、他の種類の後行側の流動体をパージ用としてピグ５５を介して搬送させる。これにより、ポンプ４７による先行側の流動体の搬送速度を変化させることなく、一定速度で先行側の流動体を加熱機１２の流路内を連続的に搬送させることができる。熱殺菌装置１０の排出管４５には、ピグ取出し部６５が設けられている。ピグ５５がピグ取出し部６５に入り込むと、パージ用の流動体は、ピグ５５を避けて排出管４５により熱殺菌装置１０の外部に供給される。ピグ５５がピグ取出し部６５内に入り込んだ後には、流路切換機構６０により主供給管４６を介してパージ用の流動体を加熱機１２に供給することができる。なお、ピグ取出し部６５の流入口に開閉弁を設けるようにしても良い。

ピグ５５には図示しないマグネットが組み込まれており、磁気に感応する磁気センサ６６をピグ取出し部６５の入口に設けることにより、ピグ５５がピグ取出し部６５に入り込んだことを自動的に検出することができる。

ピグ待機管４８を介して加熱機１２に供給されるパージ用の流動体としては、主供給管４６を介して加熱機１２に供給された飲食物とは種類が相違する他の飲食物とすることができ、異種の飲食物を連続的に熱殺菌処理することができる。

また、パージ用の流動体としてダミー水つまり置換水を使用すると、流路内を飲食物から置換水に切り換えることができる。このように、飲食物を先行側の流動体とし、後行側の流動体として置換水を使用すると、ポンプ４７を連続的に駆動させて、殺菌温度と流量を維持したままで、熱殺菌装置１０の流路内から飲食物を除去して飲食物から置換水に切り換えることができる。同様に、置換水を先行側の流動体とし、後行側の流動体として飲食物を使用すると、殺菌温度と流量を維持したままで、流路内から置換水を除去して置換水から飲食物に切り換えることができる。

流路内を水に置換した後に、飲食物を熱殺菌する場合には、熱殺菌処理される飲食物をパージ用の流動体として、ピグ５５を介して流路内の洗浄用の水を搬送する。そのときには、置換水は、主供給管４６を介して加熱機１２に供給され、ピグ５５はピグ装填部５３に予め装填される。

上述のように、飲食物を先行側の流動体とし、置換水を後行側の流動体とした熱殺菌処理、および置換水を先行側の流動体とし、飲食物を後行側の流動体として熱殺菌処理は、水運転と言われており、このような水運転においては、飲食物と置換水とを殺菌温度と流量とを維持したままで熱殺菌装置を連続的に作動させることができる。

熱殺菌処理装置１０を使用して同種の飲食物を熱殺菌処理する場合の標準的な飲食物の製造は、飲食物の熱水殺菌処理、水運転による製品置換処理、飲食物の熱水殺菌処理、および水運転による製品置換処理が行われる。１日の熱殺菌処理が終了して、熱殺菌装置１０を停止する際には、洗剤を使用した流路内に洗浄処理が行われる。一方、熱殺菌処理装置１０により１日の途中で飲食物の種類が切り換えられるときには、飲食物の熱水殺菌処理、水運転による製品置換処理、置換処理前の飲食物とは種類が相違する飲食物の熱水殺菌処理、その飲食物の熱水殺菌処理、および水運転による製品置換しながらのその飲食物の熱水殺菌処理が行われる。１日の熱殺菌処理が終了して、熱殺菌装置１０を停止する際には、上述のように、洗剤を使用した流路内に洗浄処理が行われる。

洗浄処理は、熱殺菌処理装置１０を使用した１日の運転を停止させるときのみならず、飲食物の熱水殺菌処理に引き続いて、置換水に流路内を置換した後に、洗剤を使用して流路内を洗浄することも可能である。その場合には、洗浄処理後に流路内に置換水を搬送させてから、飲食物の熱水殺菌処理を行う。このように、１日の熱殺菌装置１０による１日の運転が停止される前に、洗浄処理が行われる場合は、中間ＣＩＰと言われる。

このように、ピグ待機管４８を介して加熱機１２に供給されるパージ用の流動体は、飲食物と置換水のいずれか一方であり、主供給管４６を介して加熱機１２に供給される流動体は飲食物と置換水のいずれか他方である。さらに、ピグ待機管４８を介して加熱機１２に供給されるパージ用の流動体は、主供給管４６を介して加熱機１２に供給される飲食物とは種類が相違する飲食物である。

いずれの流動体であっても、主供給管４６を介して加熱機１２に供給される流動体を先行側の流動体とし、ピグ５５を介して先行側の流動体を搬送させる流動体を後行側の流動体とする。図２においては、先行側の流動体Ｌ１と、後行側の流動体Ｌ２との境界部にピグ５５が配置され、ポンプ４７から吐出される後行側の流動体Ｌ２によりピグ５５を介して先行側の流動体Ｌ１は搬送される。

水がパージ用の流動体として使用される場合には、飲食物の熱殺菌処理が終了した後に、水を加熱機１２と冷却機３２の流路内に流すことにより、タンク１１から排出管４５内までの流路を水で置換することができる。このときには、飲食物が先行側の流動体であり、水が後行側の流動体であり、流路内を水に置換する際にも、加熱機１２内の流路を加熱すすることにより、先行側の飲食物と置換水とを同じように加熱し、先行側の飲食物と後行側の置換水とを同一の殺菌温度、同一流路で流路内をそれぞれ搬送させる。また、加熱機１２の流路内に置換水が充満している状態のもとで、飲食物をパージ用の流動体とすると、パージ用の流動体によりピグ５５を介して置換水を外部に排出しながら飲食物を熱殺菌することができる。このときには、水が先行側の流動体であり、飲食物が後行側の流動体である。

このように、パージ用の流動体をポンプ４７により流路に供給し、ピグ５５に対して下流側の先行側の流動体と上流側の後行側の流動体との境界部にピグ５５を介在させることにより、異種の流動体が混じることが防止される。これにより、異種流体が混じり合った領域が発生することがなくなり、製品化されずに廃棄される飲食物の発生が防止され、熱殺菌製品の歩留まりを向上させることができる。

しかも、ピグ待機管４８を介して供給されるパージ用の流動体によって、主供給管４６から加熱機１２に供給された先行側の流動体は、連続的に駆動されるポンプ４７によりピグ５５を介して搬送されるので、主供給管４６を介して加熱機１２に供給された先行側の流動体を、加熱開始時から終了時までの全体にわたって一定の速度で加熱機１２の流路内において搬送させることができる。このように、停止させることなく一定回転で連続的に駆動されるポンプ４７から吐出されるパージ用の流動体により、主供給管４６を介して加熱機１２に供給された先行側の流動体を、ピグ５５を介して搬送するので、先行側の流動体としての飲食物を搬送開始から搬送終了までの全ての領域において設定温度で加熱することができる。これにより、熱殺菌する飲食物には加熱不足や過加熱の発生がなく、熱殺菌製品の製造歩留まりを高めることができる。

これに対し、ピグを圧縮空気によって搬送するようにすると、ポンプ４７により流動体を搬送する状態から圧縮空気によりピグを介して流動体を搬送する状態に切り換えなければならず、流動体の搬送速度の変化が避けられない。図示する熱殺菌装置１０においては、ピグ５５を介して後行側の流動体を駆動する場合も、ピグを使用しないで先行側の流動体を駆動する場合も、同じ駆動源であるポンプ４７を使用することにより、先行側の流動体である熱殺菌製品の製造歩留まりを高めることができ、加熱効率を向上させることができる。

次に、飲食物を熱殺菌処理しパージ用の流動体として熱殺菌処理した熱殺菌装置１０の流路内を置換水に置換する場合に基づいて、上述した熱殺菌装置１０による流動体の熱殺菌方法の手順について説明する。

タンク１１内に投入された飲食物である流動体Ｌは、ポンプ４７の駆動によって、主供給管４６を介して加熱機１２に供給される。このときには、第１の開閉弁６１と第３の開閉弁６３が開放状態に設定され、第２の開閉弁６２と第４の開閉弁６４は閉じられた状態に設定される。これにより、加熱機１２を構成するそれぞれの加熱ユニット１３ａ〜１３ｆの流路には、ポンプ４７によりタンク１１から飲食物が供給される。加熱ユニット１３ａ〜１３ｆの内管１５は加熱媒体である温水により加熱されており、飲食物は内管１５により殺菌温度まで加熱される。このように、加熱機１２により流動体を加熱する加熱工程が実行され、飲食物は熱殺菌処理される。

加熱機１２により熱殺菌温度まで加熱された飲食物は、殺菌温度保持管３４により所定時間保持された後、冷却機３２に搬送される。冷却機３２を構成するそれぞれの冷却ユニット３２ａ〜３２ｆの流路には、ポンプ４７により飲食物が供給される。冷却ユニット３２ａ〜３２ｆの内管３６は、冷却媒体としての冷却水により冷却されており、飲食物は内管３６により常温まで冷却される。冷却された飲食物は排出管４５により熱殺菌装置１０の外部に送られ、製品タンクや梱包機に供給される。

タンク１１内に投入された飲食物の残量が少なくなっても、同種の飲食物を引き続いて熱殺菌処理する場合には、さらにタンク１１内に飲食物が投入される。一方、タンク１１内の飲食物の残量が少なくなって、飲食物の熱殺菌処理を終了して、熱殺菌装置１０の流路内を置換水に切り換える場合には、それまで主供給管４６を介して加熱機１２に供給されていた飲食物とは種類が相違する流動体としての置換水がパージ用の流動体としてタンク１１内に投入される。置換水がタンク１１内に投入された状態のもとで、ポンプ４７を停止されることなく、第１の開閉弁６１と第３の開閉弁６３とを閉じた状態に切り換えて、第２の開閉弁６２と第４の開閉弁６４を開放状態に切り換える。これにより、ポンプ４７によりタンク１１から吐出される置換水は、ピグ待機管４８に供給される。

ピグ装填部５３に装填されたピグ５５は、ピグ待機管４８に供給される置換水により駆動されて、ポンプ４７から吐出される置換水つまり後行側の流動体がピグ５５を介して、先行側の流動体である飲食物の搬送終了端部を加圧する。このように、パージ用の置換水がピグ待機管４８を介して加熱機１２に供給され、置換水がピグ５５を介して加熱機１２内の後行側の流動体を流出口２０に吐出するパージ工程が実行される。これにより、飲食物の搬送終了端部は、ピグ５５を介してポンプ駆動の置換水つまり後行側の流動体により、搬送速度を変化させることなく、流路内を搬送される。したがって、先行側の飲食物は、搬送終了端部を含めて、搬送開始から搬送終了まで同一の熱殺菌条件により確実に熱殺菌処理される。

ピグ５５が加熱機１２および冷却機３２を通過して排出管４５にまで搬送されると、ピグ５５はピグ取出し部６５に入り込む。ピグ５５が入り込んだ後は、水は排出管４５から外部に排出される。ピグ取出し部６５内のピグ５５は、取り出されてピグ装填部５３に装填される。ピグ５５の装填前には、開閉弁６１〜６４の開閉を切り換えて、主供給管４６を介して洗浄用の水を加熱機１２に供給すると、主供給管４６内に残留した飲食物を熱殺菌装置１０の流路内から排出することができる。

上述した流動体の熱殺菌処理手順は、洗浄用の水により熱殺菌装置１０の流路内を洗浄した後に、飲食物をパージ用の流動体としてその飲食物を熱殺菌処理する場合には、洗浄用の水が先行側の流動体になり、飲食物が後行側の流動体となる。同様に、タンク１１内に投入された飲食物を熱殺菌処理した後に、他の種類の飲食物を熱殺菌処理する場合には、先に熱殺菌処理される飲食物が先行側の流動体になり、他の種類の飲食物が後行側の流動体になる。いずれの場合にも、上述した場合と同様に、加熱工程とパージ工程とが実行される。

図４は、流動体の熱殺菌装置の変形例を示すシステム構成図であり、図５は図４に示された加熱機の一部を示す拡大断面図である。これらの図においては、図１〜図３に示された部材と共通性を有する部材には、同一の符号が付されている。

図４に示される熱殺菌装置１０は第１と第２の２台の加熱機１２ａ，１２ｂを備えている。それぞれの加熱機１２ａ，１２ｂはジュール加熱式である。上流側の第１の加熱機１２ａは６つのジュール加熱式の加熱ユニット７１ａ〜７１ｆにより構成され、下流側の第２の加熱機１２ｂも６つのジュール加熱式の加熱ユニット７２ａ〜７２ｆにより構成される。

図５には、加熱機１２ａにおける２台の加熱ユニット７１ａ，７１ｂが示されている。それぞれの加熱ユニット７１ａ，７１ｂは、流動体を案内する横断面円形の流路７３が形成された熱殺菌パイプつまり管状部材７４を有している。管状部材７４は、複数のリング状の電極７５と、これらの間に配置される複数の円筒部材７６とを備えている。それぞれの電極７５はチタンやステンレス等の導体により形成され、円筒部材７６は樹脂等の絶縁性の部材により形成されている。加熱ユニット７１ａは連通管１７により加熱ユニット７１ｂに接続されており、連通管１７は管状部材７４の流路７３と同一内径の流路１８を有している。６つの加熱ユニット７１ａ〜７１ｆは連通管１７により直列に接続されており、加熱機１２ａは流入口１９ａから流出口２０ａに向けて連続的に連なった流路を有し、流動体Ｌは流入口１９ａから流出口２０ａに向けて連続的に搬送される。

それぞれの電極７５には電源ユニット７７がケーブルを介して接続されており、流路７３の搬送方向に隣り合って対をなす電極７５が相互に逆極性となるように、電源ユニット７７からは高周波電流が供給される。したがって、流路７３内に供給されて流路７３内を搬送される流動体は、対をなす電極７５の間を流れる電流により発熱してジュール熱により加熱され、熱殺菌される。加熱機１２ａを構成する他の加熱ユニット７１ｂ〜７１ｆも同様の構造となっており、加熱機１２ｂを構成する全ての加熱ユニット７２ａ〜７２ｆも、同様の構造となっている。なお、それぞれの加熱ユニットにおいては、５つの電極７５を備えているが、電極７５の数は５つに限られることなく、複数であれば、任意の数とすることができる。

第１の加熱機１２ａの流出口２０ａは、連通管３１ａにより第２の加熱機１２ｂの流入口１９ｂに接続される。これにより、図４に示した熱殺菌装置１０においては、第１段目の加熱機１２ａにより予備加熱された流動体が、第２段目の加熱機１２ｂによりさらに加熱される。第２の加熱機１２ｂの流出口２０ｂには連通管３１ｂが接続され、連通管３１ｂには殺菌温度保持管３４が設けられており、連通管３１ｂは、図１に示された冷却機３２に接続される。したがって、加熱機１２ｂにより加熱された流動体は、殺菌温度保持管３４により所定時間保持された後、冷却機３２により冷却処理される。なお、図４においては、冷却機３２は図示省略されている。また、加熱機１２ａ，１２ｂを構成する加熱ユニットの数は、それぞれ６つに限られることなく、任意の数とすることができる。

連通管３１ａには、図４に示されるように、バイパス管８１が接続されている。バイパス管８１は、連通管３１ａの接合部８２と、これよりも下流側の接合部８３との間に連通管３１ａを迂回して接続されている。バイパス管８１には、攪拌機つまりミキサー８４が設けられている。ミキサー８４は、これにピグ５５を通過させることができない通過障害部となっており、熱殺菌装置１０の流路内にピグ５５を搬送させないときには、流動体はバイパス管８１を流れる。

バイパス管８１のミキサー８４よりも上流側の部分には、開閉弁８６が設けられ、連通管３１ａには接合部８２と接合部８３の間に位置させて開閉弁８７が設けられている。したがって、主供給管４６を介してタンク１１から供給された流動体を熱殺菌するときには、開閉弁８６が開放され、開閉弁８７が閉じられる。これにより、流動体はバイパス管８１を介して第２の加熱機１２ｂに搬送される。一方、ピグ５５が搬送されるときには、開閉弁８６が閉じられ、開閉弁８７が開放される。これにより、ピグ５５は、通過障害物であるミキサー８４に案内されることなく、連通管３１ａの両方の接合部８２，８３の間の部分に案内されて、第２の加熱機１２ａに搬送される。

図４に示された２つの加熱機１２ａ，１２ｂのうち、一方の加熱機のみを備えた熱殺菌装置１０とすると、図１に示された熱交換式の加熱ユニットを有する加熱機１２がジュール加熱式の加熱ユニットに置き換えられた形態となる。このように、加熱機の形態としては、熱交換式とジュール加熱式のいずれをも適用することができる。図４に示される熱殺菌装置１０においては、第１の加熱機１２ａと第２の加熱機１２ｂとを接続する連通管３１ａに、バイパス管８１が接続されているが、加熱機１２ａ，１２ｂを構成する複数の連通管１７のいずれかにバイパス管８１を設けるようにしても良い。また、図１に示された熱交換式の熱殺菌装置１０においても、連通管３１，１７にバイパス管８１を設けるようにしても良い。

図４に示される流路切換機構６０は三方弁により構成される。ピグ待機管４８の上流端が主供給管４６に接続される分岐部５１には、第１の三方弁９１が設けられ、ピグ待機管４８の下流端が主供給管４６に接続される合流部５２には、第２の三方弁９２が設けられる。第１の三方弁９１は、切換流路９３が設けられた弁体９４を有しており、主供給管４６を開放してピグ待機管４８を閉じる位置つまり第１の位置と、主供給管４６を閉じてピグ待機管４８を開放する位置つまり第２の位置とに作動する。図４においては、弁体９４が第１の位置となった状態が示されており、弁体９４を時計方向に９０度回転させると、第１の三方弁９１は第２の位置となる。したがって、主供給管４６を介して加熱機１２ａ，１２ｂにタンク１１内の流動体を供給するときには、第１の三方弁９１は第１の位置に作動される。一方、ピグ待機管４８を介して加熱機１２ａ，１２ｂにタンク１１内の流動体を供給するときには、第１の三方弁９１は第２の位置に作動される。

ピグ待機管４８を介して加熱機１２ａ，１２ｂに流動体を供給しているときに、主供給管４６内にピグ待機管４８内の流動体が逆流するのを防止するために、第２の三方弁９２が設けられている。この三方弁９２は、第１の三方弁９１と同様の構造であり、主供給管４６を開放してピグ待機管４８を閉じる位置つまり第１の位置と、ピグ待機管４８を開放して主供給管４６を閉じる位置つまり第２の位置とに作動する。

このように、図４に示される流路切換機構６０は、２つの三方弁９１，９２を備えている。ただし、流路切換機構６０の形態としては、第１の三方弁９１のみを備えたものと、これに第２の三方弁９２とを備えたものとすることができる。

図４および図５に示される熱殺菌装置１０においても、図１〜図３に示したものと同様に加熱工程とパージ工程とが行われて、先行側の流動体をピグ５５を介して後行側の流動体を搬送することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０熱殺菌装置
１１タンク
１２，１２ａ，１２ｂ加熱機
１３ａ〜１３ｆ加熱ユニット
１７連通管
２１温水循環室
２５温水供給機
３１，３１ａ，３１ｂ連通管
３２冷却機
３２ａ〜３２ｆ冷却ユニット
４６主供給管
４７ポンプ
４８ピグ待機管
４８ａ連結部
５１分岐部
５２合流部
５３ピグ装填部
５５ピグ
６０流路切換機構
６１第１の開閉弁
６２第２の開閉弁
６３第３の開閉弁
６４第４の開閉弁
６５ピグ取出し部
７１ａ〜７１ｆ，７２ａ〜７２ｆ加熱ユニット
８１バイパス管
８４ミキサー（通過障害部）
９１第１の三方弁
９２第２の三方弁

Claims

流動体を連続的に搬送しながら加熱殺菌する流動体の熱殺菌装置であって、
流動体を収容するタンクと、
流入口と流出口との間に流動体が流れる流路が設けられ、前記流路に流動体を流しながら加熱する加熱機と、
前記タンクと前記流入口との間に接続され、前記タンク内から吐出された流動体を前記加熱機に供給する主供給管と、
ピグが装填されるピグ装填部を備え、前記主供給管の下流側の合流部と前記合流部よりも上流側の分岐部との間に迂回して接続されるピグ待機管と、
前記主供給管を介して前記加熱機に前記タンク内の流動体を供給する位置と、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に前記タンク内の流動体を供給する位置とに作動する流路切換機構と、
を有し、
前記主供給管を介して前記加熱機に供給された先行側の流動体とは種類が相違する流動体をパージ用の後行側の流動体として前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給することで、先行側の流動体を前記加熱機に供給する、流動体の熱殺菌装置。
請求項１記載の流動体の熱殺菌装置において、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給される流動体は置換水と飲食物のいずれか一方であり、前記主供給管を介して前記加熱機に供給される流動体は置換水と飲食物のいずれか他方である、流動体の熱殺菌装置。
請求項１記載の流動体の熱殺菌装置において、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給される流動体は、前記主供給管を介して前記加熱機に供給される飲食物とは種類が相違する飲食物である、流動体の熱殺菌装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動体の熱殺菌装置において、
前記流路切換機構は、
前記主供給管の前記分岐部の下流側に設けられる第１の開閉弁、および前記ピグ待機管の前記ピグ装填部よりも上流側に設けられる第２の開閉弁により構成されるか、または前記第１の開閉弁、前記第２の開閉弁、前記第１の開閉弁よりも前記主供給管の下流側に設けられる第３の開閉弁、および前記ピグ待機管の前記ピグ装填部よりも下流側に設けられる第４の開閉弁により構成される、流動体の熱殺菌装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動体の熱殺菌装置において、
前記流路切換機構は、
前記分岐部に設けられ、前記主供給管を開放して前記ピグ待機管を閉じる位置と前記主供給管を閉じて前記ピグ待機管を開放する位置とに作動する第１の三方弁により構成されるか、または前記主供給管と前記ピグ待機管との合流部に設けられ、前記主供給管を開放して前記ピグ待機管を閉じる位置と前記主供給管を閉じて前記ピグ待機管を開放する位置とに作動する第２の三方弁および前記第１の三方弁により構成される、流動体の熱殺菌装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の流動体の熱殺菌装置において、
前記加熱機に設けられた連通管に当該連通管を迂回するバイパス管を設け、前記ピグが通過できない通過障害部を前記バイパス管に設け、流動体を前記バイパス管に案内し、前記ピグを連通管に案内する、流動体の熱殺菌装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の流動体の熱殺菌装置において、前記加熱機は、内管と外管とを有し、内管内を流れる流動体を熱媒体により加熱する熱交換式、または複数のリング状の電極を有し、ジュール熱により流動体を加熱するジュール加熱式である、流動体の熱殺菌装置。
流入口と流出口との間に流動体が流れる流路が設けられた加熱機と、流動体を収容するタンクと前記流入口との間に接続され、前記タンク内から吐出された流動体を前記加熱機に供給する主供給管と、ピグが装填されるピグ装填部を備え前記主供給管の下流側の合流部と前記合流部よりも上流側の分岐部との間に迂回して接続されるピグ待機管とを有する熱殺菌装置により、前記タンク内に収容された流動体を連続的に搬送しながら加熱する流動体の熱殺菌方法であって、
前記タンク内から吐出された流動体を、前記主供給管を介して前記加熱機に供給しながら流動体を加熱する加熱工程と、
前記主供給管を介して前記加熱機に供給された先行側の流動体とは種類が相違する流動体をパージ用の後行側の流動体として前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給し、パージ用の流動体が前記ピグを介して先行側の流動体を前記加熱機に供給するパージ工程と、
を有する流動体の熱殺菌方法。
請求項８記載の流動体の熱殺菌方法において、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給される流動体は置換水と飲食物のいずれか一方であり、前記主供給管を介して前記加熱機に供給される流動体は置換水と飲食物のいずれか他方である、流動体の熱殺菌方法。
請求項８記載の流動体の熱殺菌方法において、前記ピグ待機管を介して前記加熱機に供給される流動体は、前記主供給管を介して前記加熱機に供給された飲食物とは種類が相違する飲食物である、流動体の熱殺菌方法。