JP6731610B2 - 液状食品の加熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、主に微生物の殺菌を目的として行われる、電気を利用した液状食品の加熱処理方法に関する。

食品の殺菌方法としては従来、食品を加熱することが一般的に行われてきたが、この加熱殺菌では、加熱過程で食品中に含まれる香気成分や有用な機能性成分などが損なわれるなどして、食品の変質が生じることが問題となっていた。また、殺菌あるいは微生物制御の方法として、抗菌剤などの薬剤の使用や食品ｐＨの調整などの方法が知られているが、食品添加物の使用が好まれない昨今にあっては、これらの方法は積極的に利用し難い場合がある。そこで近年、物理的ないし電気的殺菌方法への関心が高まっている。

特許文献１には、対向する電極間の間隙に液状食品を連続的に流し、その電極間に電源周波数１０〜５０ＭＨｚの短波帯の周波数の交流高電界を印加して、液状食品を連続的に殺菌する方法が記載されている。この通電加熱による殺菌方法によれば、通電開始後、数十〜数百ミリ秒単位の短時間内に、液状食品中を流れる電流による通電加熱が行われ、食品温度は１２０℃程度にまで急速加熱されるので、ジュール発熱による熱的効果と印加した高電界の電気的効果とにより、食品中の微生物を効率的に殺菌することができるとされている。

また特許文献２には、食品をプラスチックフィルムなどの樹脂製包装材で包装してなる食品包装体を、その包装状態のまま通電加熱により殺菌する方法が記載されている。特許文献２記載の殺菌方法は、内部に温水が収容され且つ電極が対向配置された水槽内の該電極間に、パック詰め味噌などの食品包装体を配置し、その状態で周波数が２７ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの短波帯域乃至超短波帯域の交流を該食品包装体における食品に印加する方法である。

特開２０１０−５７４２３号公報 特開２０１５―２３８２６号公報

特許文献１記載の殺菌方法は、電極間を流動する液状食品に交流高電界を直接印加するため、液状食品が所定の殺菌温度まで昇温するのに要する時間が極めて短時間で済むことから、殺菌処理を効率的に行うことができるという利点を有する。しかしながら特許文献１記載の殺菌方法は、所定の流通路に液状食品を流動させてそこに電界を印加する方法であることから、包装済みの食品である食品包装体には適用し難い。この点、特許文献２記載の殺菌方法は食品包装体に適した方法であるが、電界を印加する電極と殺菌対象の食品との間に水が介在し、印加により食品のみならず水も昇温するため、食品が所定の殺菌温度まで昇温するのに比較的時間がかかるという課題があった。

従って本発明の課題は、樹脂製包装材で包装された液状食品を比較的短時間で殺菌処理し得る、液状食品の加熱処理方法を提供することである。

本発明は、樹脂製包装材で包装された液状食品に、電源周波数３〜３００ＭＨｚの交流を印加する液状食品の加熱処理方法であって、前記液状食品は電解質を０．０３〜１．２質量％含有する、液状食品の加熱処理方法である。

本発明によれば、樹脂製包装材で包装された液状食品を比較的短時間で殺菌処理し得る、液状食品の加熱処理方法が提供される。

図１（ａ）は、本発明の液状食品の加熱処理方法の実施に利用可能な装置の概略構成図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す装置の等価回路を示す図である。

本発明の加熱処理方法は、液状食品即ち常温常圧において流動性を有する飲食物に適用できる。本発明に係る液状食品は具材を含有していても良い。本発明に係る液状食品には、最終製品としての液状食品のみならず、食品原料として用いられるものあるいは中間製品も含まれる。本発明に係る液状食品としてより具体的には、ソース類、スープ類、乳製品、調味料、及びそれらの混合物又は加工品などが挙げられる。

本発明に係る液状食品の具体例としては、例えば、ホワイトソース、デミグラスソース、トマトソース、アメリケースソースのような調理用ベースソース、ミートソース、ナポリタンソース、クリームソース、カルボナーラ用ソース、和風ソース、チーズソースのようなパスタソース類、ビーフシチュー、クリームシチューのようなシチュー類、ビーフカレー、チキンカレー、ベジタブルカレーのようなカレー類等のソース類；コーンポタージュ、ヴィシソワーズ、コンソメ、ブイヨン、鶏がらスープ等のスープ類；牛乳、クリーム等の乳製品；チキンエキス、あさりエキス、きのこエキス等の調味料が挙げられる。

本発明の加熱処理方法は、樹脂製包装材で包装された液状食品、即ち液状食品とこれを包む樹脂製包装材とを含んで構成される食品包装体に適用できる。樹脂製包装材を形成する樹脂としては、食品包装に通常用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとαオレフィンのコポリマー、ポリエステル、ポリアミド（ナイロン）、エチレンとビニルアルコールの共重合体等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。但し、液状食品を包装する樹脂製包装材としては、交流電界を利用した加熱処理による液状食品の昇温を妨げるようなものは用いるべきではなく、例えば、アルミ箔層のような金属膜を用いてはならない。また、樹脂製包装材の形態は、液状食品を包装し得るものであれば良く、例えば、箱状、トレー状、袋状等が挙げられる。袋状の樹脂製包装材は、自立可能ないわゆるスタンディングパウチでも良い。

本発明の液状食品の加熱処理方法においては、樹脂製包装材で包装された液状食品に対し、電源周波数３〜３００ＭＨｚの短波帯交流を印加する。このように、通電によって液状食品中に特定の短波帯交流を印加することにより、生じる誘電損発熱により、食品中の微生物を効率的に殺菌することができる。例えば、交流高電界を印加された食品中の芽胞は、短時間その温度を保持するだけで不活化され、そのときの不活化速度は加熱処理の１０倍から１００倍に達することが判明している。液状食品に印加する交流の電源周波数が３ＭＨｚ未満では、長波である故に、液状食品を包装する樹脂製包装材のインピーダンスが高くなるため、外部から印加した交流で包装内の液状食品を加熱することが困難となるおそれがあり、また、該電源周波数が３００ＭＨｚ超では、高周波の特徴から定在波に起因する加熱むらや焦げが発生するおそれがある。液状食品に印加する交流の電源周波数は、好ましくは３〜３０ＭＨｚである。

図１（ａ）には、本発明の液状食品の加熱処理方法の実施に利用可能な短波電界殺菌装置の概略構成が示されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す短波電界殺菌装置の等価回路を示す図である。図１（ａ）に示す短波電界殺菌装置１は、殺菌対象物である食品包装体１０を収容可能な水槽２と、水槽２内に配置された平板状の第１の電極３と、この第１の電極３と対極となる平板状の第２の電極４と、両電極３，４に接続された短波帯交流電源５とを備える。両電極３，４間が、食品包装体１０に対して殺菌処理を行うスペースとなる。尚、両電極３，４のうちの一方をアースされた水槽２に接続することで、その一方の電極は水槽２と同電位（アース）になる。図１（ｂ）において、コンデンサー１１は、食品包装体１０の静電容量、抵抗１２は、食品包装体１０における液状食品の誘電損に起因する抵抗、抵抗１３は、水の誘電損に起因する抵抗である。

短波電界殺菌装置１を用いて殺菌処理を行う際には、図１（ａ）に示すように、一対の電極３，４間に食品包装体１０を配置すると共に、電極３，４と食品包装体１０の外面即ち樹脂製包装材との間に水を介在させ、その状態で電極３，４を介して食品包装体１０を構成する液状食品に交流を印加する。つまり、水槽２内に水を貯留し、その水槽２内の水中に食品包装体１０を浸漬した状態で、電極３，４を介して食品包装体１０に交流を印加する。電極３，４と食品包装体１０とが接触すると、樹脂製包装材が焦げる等の不都合が生じるおそれがあるので、両者が接触しないように間隔を設ける。尚、図１（ａ）の形態においては、殺菌処理中の食品包装体１０の温度は温度計６によって測定され、水槽２内の水の温度は温度計７によって測定されるようになされている。温度計６，７としては、例えば光ファイバー温度計を用いることができる。

このように、電極３，４と食品包装体１０（樹脂製包装材）との間に水を介在させることにより、電極３，４を介して食品包装体１０（液状食品）に交流を印加したときに、食品包装体１０の周囲の水にもその交流が印加されるので、液状食品の全体を均一に且つ比較的短時間で昇温させることが可能となる。水槽２に貯留する水の温度は、液状食品の品質に影響を与えない範囲で適宜設定すれば良い。仮に、水の方が食品包装体１０よりも先に所定の殺菌温度に到達し、さらにこれを超えて高温になった場合は、水槽２の外部から水を冷却しても良い。このように、電極３，４と食品包装体１０との間に水の層を設けたことにより、空気層では困難な整合（マッチング）が容易に行える。一方で、このように電界を印加する電極と殺菌対象の液状食品（食品包装体）との間に水が介在すると、印加した交流電力が液状食品の発熱と水の発熱とに配分され、水の発熱に多くのエネルギーが消費されると液状食品の発熱エネルギーが相対的に小さくなり、液状食品が所定の殺菌温度まで昇温するのに比較的時間がかかることが懸念される。しかしながら、本発明では後述する特徴的な構成の採用によって、水よりも液状食品の発熱を大きくし、斯かる懸念を払拭している。

本発明の液状食品の加熱処理方法の主たる特徴の１つとして、液状食品が電解質を０．０３〜１．２質量％、好ましくは０．０４〜０．４質量％含有する点が挙げられる。本発明でいう電解質とは、ナトリウム（Ｎａ）又はカリウム（Ｋ）を意味し、液状食品における電解質の含有量とは、液状食品に含まれるナトリウムとカリウムとの総和を意味する。液状食品が斯かる特定量の電解質を含有することにより、図１（ａ）に示すように、電源周波数３〜３００ＭＨｚの交流を印加する電極３，４と、殺菌対象の液状食品を含む食品包装体１０との間に水が介在していても、その交流を印加された液状食品が所定の殺菌温度に到達するのに要する時間（昇温時間）が短縮され、殺菌処理を効率良く行うことが可能となる。また、昇温時間が短縮されることから、加熱処理（殺菌処理）に起因する液状食品の変質が起こりにくくなるという利点が得られる。液状食品における電解質の含有量が１．２質量％を超えると、昇温時間が却って長くなる。

本発明に係る液状食品で用いる電解質たるナトリウム、カリウムの供給源としては、例えば、塩化ナトリウム即ち食塩、塩化カリウムが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本発明に係る液状食品が含有する電解質には、１）その液状食品に本来的に含有されている電解質、即ち、主に食味、風味などの品質の観点から液状食品に予め所定量配合されている電解質と、２）交流電界を利用した加熱処理の効率向上（昇温時間の短縮など）の観点から液状食品に別途添加された電解質との双方が含まれる。例えば、当該液状食品が本来的に含有している電解質の量が前記特定範囲（０．０３〜１．２質量％）である場合は、その液状食品に電解質を別途添加しなくても良く、あるいは別途添加しても構わないが、当該液状食品における本来的な電解質の含有量が前記特定範囲の下限値未満である場合には、その液状食品に電解質を別途添加する。前記２）において、「別途添加された電解質」には、食塩や塩化カリウムなどの電解質の供給源そのものの他、後述する油脂、蛋白質及び食物繊維などの添加物に含まれる電解質（ナトリウム、カリウム）が含まれる。

本発明に係る液状食品は、電解質に加えてさらに、油脂、蛋白質及び食物繊維からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することが好ましい。これにより、電源周波数２７〜３００ＭＨｚの交流を印加された液状食品の昇温時間がより一層短縮され、殺菌処理をより一層効率良く行うことが可能となる。

前記油脂としては、例えば、大豆油、菜種油、オリーブ油、パーム油、バター、ショートニング等が挙げられ、各種食材を用いることができる。
液状食品における前記油脂の含有量は、液状食品の種類等によって適宜設定すれば良いが、昇温時間の短縮効果の観点から、液状食品の全質量に対して２質量％以上が好ましい。液状食品における前記油脂の含有量の上限値については、液状食品の種類等に応じて適宜設定すれば良い。

前記蛋白質としては、例えば、大豆タンパク、乳タンパク等が挙げられ、より具体的には例えば、脱脂粉乳などの各種食材を用いることができる。
液状食品における前記蛋白質の含有量は、液状食品の種類等によって適宜設定すれば良いが、昇温時間の短縮効果の観点から、液状食品の全質量に対して２質量％以上が好ましい。液状食品における前記蛋白質の含有量の上限値については、液状食品の種類等に応じて適宜設定すれば良い。

前記食物繊維としては、例えば、粉末セルロース等の原材料が挙げられ、各種食材を用いることができる。
液状食品における前記食物繊維の含有量は、液状食品の種類等によって適宜設定すれば良いが、昇温時間の短縮効果の観点から、液状食品の全質量に対して４質量％以上が好ましい。液状食品における前記食物繊維の含有量の上限値については、液状食品の種類等に応じて適宜設定すれば良い。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、実施例５、１０、１１及び１５は参考例である。

〔実施例１〜１８及び比較例１〜４〕
図１に示す短波電界殺菌装置と同様の構成の装置を用い、袋状の樹脂製包装材で包装された液状食品に対して、短波帯交流を印加することにより通電加熱を行った。
より具体的には図１を参照して、一対の電極３，４として、平面視矩形状で１５０ｍｍ×１６０ｍｍ、厚み３ｍｍのチタニウム製電極２枚を用い、恒温水槽２の内部に、両電極３，４を１００ｍｍ間隔で互いに平行に配置し、両電極３，４間に、食品包装体１０として袋状の樹脂製包装材で包装された液状食品を配置し、恒温水槽２の内部を、水面が食品包装体１０の上端よりも上方に位置するように、水道水を満たした。短波帯交流電源５として、電源周波数２７ＭＨｚの短波帯交流電源（ＣＥＳＡＲ製、２７４０）を用い、図示しない整合器（アステック製、ＢＶ−５０ＵＲ−０１）を経由して、両電極３，４に短波帯交流を印加した。食品包装体１０の中心部の温度変化及び水道水の温度変化を光ファイバー温度計（アステック製、Ｒｅｆｌｅｘ）で測定した。
液状食品中の特定成分（電解質、油脂、蛋白質、食物繊維）の含有量を適宜変更して通電加熱を行い、液状食品の中心部の温度が２５℃から９０℃に達するまでに要した時間を測定して昇温時間とした。その結果を下記表１に示す。
電解質を供給する原材料として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を用い、油脂としてショートニングを用い、蛋白質として脱脂粉乳（森永乳業製）を用い、食物繊維として粉末食物繊維（日本製紙製、商品名「ＮＰファイバーＷ−１０ＭＧ２」）を用いた。尚、液状食品中の電解質の含有量は、原子吸光光度法により分析したナトリウム量、カリウム量の結果及び添加量より算出したナトリウム量、カリウム量の結果を合算して算出し、蛋白質の含有量はケルダール法により分析し、油脂の含有量は酸分解法により分析した。

下記表１では、各実施例及び比較例をＩ〜ＩＶの４つの試験区に分けているところ、試験区Ｉは、液状食品において電解質の含有量を適宜変化させた例であり、試験区ＩＩは、油脂の含有量を適宜変化させた例であり、試験区ＩＩＩは、蛋白質の含有量を適宜変化させた例であり、試験区ＩＶは、食物繊維の含有量を適宜変化させた例である。
各試験区において、試験対象成分の含有量が最も低い例の昇温時間Ｔ０を基準として、次式により昇温時間の短縮率を算出した。その結果を下記表１に示す。
昇温時間の短縮率（％）＝｛（Ｔ０−当該例の昇温時間）／Ｔ０｝×１００
試験区Ｉにおける昇温時間Ｔ０は、電解質の含有量が最も少ない比較例１の昇温時間２８４秒であり、試験区ＩＩにおける昇温時間Ｔ０は、油脂の含有量が最も少ない実施例５の昇温時間１２５秒であり、試験区ＩＩＩにおける昇温時間Ｔ０は、蛋白質の含有量が最も少ない実施例５の昇温時間１２５秒であり、試験区ＩＶにおける昇温時間Ｔ０は、食物繊維の含有量が最も少ない実施例５の昇温時間１２５秒である。

表１の試験区Ｉにおける各例間の対比から、液状食品における電解質の含有量を０．０３〜１．２質量％とすることで、昇温時間の短縮を図ることができることがわかる。
また、表１の試験区ＩＩにおける各例間の対比から、昇温時間の短縮を図るためには、液状食品における油脂の含有量は２質量％以上が好ましいことがわかる。
また、表１の試験区ＩＩＩにおける各例間の対比から、昇温時間の短縮を図るためには、液状食品における蛋白質の含有量は２．１質量％以上が好ましいことがわかる。
また、表１の試験区ＩＶにおける各例間の対比から、昇温時間の短縮を図るためには、液状食品における食物繊維の含有量は４質量％以上が好ましいことがわかる。

〔実施例１９〜２０及び比較例５〜７〕
液状食品としてホワイトソースに替えてチキンスープを用いた以外は、前記〔実施例１〜１８及び比較例１〜４〕と同様にして、袋状の樹脂製包装材で包装された液状食品に対して、短波帯交流を印加することにより通電加熱を行い、昇温時間及び短縮率を測定した。また、電解質の供給源として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）に替えて塩化カリウム（ＫＣｌ）を用いた以外は実施例１９と同様にして、袋状の樹脂製包装材で包装された液状食品に対して、短波帯交流を印加することにより通電加熱を行い、昇温時間及び短縮率を測定した。その結果を下記表２に示す。
下記表２では、各実施例及び比較例をＶ〜ＶＩの２つの試験区に分けているところ、試験区Ｖは、液状食品（チキンスープ）において電解質たるナトリウムの含有量を適宜変化させた例であり、試験区ＶＩは、液状食品（チキンスープ）において電解質たるカリウムの含有量を適宜変化させた例である。

表２から明らかなように、チキンスープにおいても、ホワイトソースと同様に、電解質による昇温時間の短縮効果が確認できた。また、電解質の供給源として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）の何れを用いても、昇温時間の短縮効果が発現し得ることも確認できた。

液状食品として用いたホワイトソース及びチキンスープの基本組成はそれぞれ下記のとおり。但し、電解質（塩化ナトリウム、塩化カリウム）、油脂（ショートニング）、蛋白質（脱脂粉乳）、食物繊維（粉末食物繊維）の添加量は試験例に合わせて適宜調整した。
また、液状食品を包装する樹脂製包装材として、シリカ蒸着ポリエステル、ポリアミド（ナイロン）及びポリプロピレンを素材とする厚み９７μｍのフィルムからなる袋状の包装材を用いた。包装材に収容された液状食品の体積はおおよそ２００ｍｌであった。
・ホワイトソース：ショートニング（適宜調整）、脱脂粉乳（適宜調整）、塩化ナトリウム（適宜調整）、砂糖（１．６６質量％）、キサンタンガム（０．０５質量％）、でん粉（３．２質量％）、粉末食物繊維（適宜調整）、残部は水。
・チキンスープ：チキンブイヨン（富士食品工業（株）製、５質量％）、塩化ナトリウム（適宜調整）、塩化カリウム（適宜調整）、残部は水。

１ 短波電界殺菌装置
２ 水槽
３，４ 電極
５ 短波帯交流電源
６，７ 温度計
１０ 食品包装体（樹脂製包装材で包装された液状食品）
１１ コンデンサー（食品包装体の静電容量）
１２ 食品包装体における液状食品の誘電損に起因する抵抗
１３ 水の誘電損に起因する抵抗

Claims (1)

1. 樹脂製包装材で包装された液状食品を水に浸漬した状態で、該液状食品に電源周波数３〜３００ＭＨｚの交流を印加する、液状食品の加熱処理方法であって、
   前記液状食品は電解質を０．０３〜１．２質量％、油脂を２〜２２．５質量％、蛋白質を２．１〜１５．３質量％及び食物繊維を４〜２０質量％含有し、
   前記液状食品は、ソース類又はスープ類であり、
   前記電解質は、塩化ナトリウム又は塩化カリウムである、液状食品の加熱処理方法。