JP6944335B2 - 殺菌処理装置および殺菌処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レトルト食品などの処理対象物を殺菌処理するための殺菌処理装置および殺菌処理方法に関する。

缶詰やレトルト食品等の殺菌処理方法の一つとして、これらの処理対象物を所定の温度に加熱した状態を所定の時間維持することによって処理対象物の殺菌を行う、いわゆる加熱殺菌処理が知られている。例えば、レトルト食品の加熱殺菌処理では、複数のレトルト食品をトレー上に並べ、該トレーを複数段積み重ねた状態で処理槽内に収容し、該処理槽内で蒸気や熱水により処理対象物を８０〜１３０℃の温度で所定の時間維持することによって行われる。

従って、殺菌処理が終了しても処理対象物は高温の状態となっているため、直ぐには処理槽から取り出すことは出来ず、製品が破袋しない、且つ、作業者が取り扱うことのできる適当な温度、例えば４０℃程度となるまで処理対象物を冷却した後に処理槽から取り出す必要がある。従って、処理対象物の殺菌処理に要する時間を短縮するためには、殺菌工程後に該処理対象物を速やかに冷却することが必要となる。

従来、加熱工程後に処理対象物を冷却する方法として、処理槽内を冷却水で満たし、処理対象物を該冷却水中に浸漬させて冷却する満水式や、処理槽内に設けられたシャワーノズルから処理対象物に向けて冷却水を噴射することで該処理対象物を冷却するシャワー式などの冷却方法が知られている。

しかしながら、満水式の場合には、トレー上に並べられて処理槽内に収容された処理対象物が水を満たすことによって浮遊し、処理前に載置した位置から別の位置へと移動してしまうことがある。処理対象物の位置が変わると作業者が取り扱にくくなったり、また、自動化のためにロボットを導入した場合には該ロボットが処理対象物を掴み損ね易くなったりするという不具合が生じ得る。

また、満水式の場合は使用する水量が多く、処理コストが高くなるという問題もある。

一方、シャワー式の場合には処理槽内に冷却水を噴射するシャワーノズルを設置する必要があるが、処理対象物がトレー上に載置され、該トレーを複数積み重ねた状態で処理槽内に設置されるため、そのシャワーノズルは、積み重ねられたトレーの隙間から処理対象物に冷却水が当たるように設置する必要がある。そうすると、処理対象物の寸法や形状に応じてトレーの種類を変更しようとしても、シャワーノズルとの位置関係に制約をうけることとなる。

特開２０１２−２４９５８２号公報

本発明は、加熱殺菌処理した処理対象物をトレー上で移動させることなく、また、処理対象物やトレーの形状および寸法が変わっても装置構成を変更することなく、処理対象物を均一に冷却し得る殺菌処理装置及び殺菌処理方法を提供することを課題とする。

本発明に係る殺菌処理装置は、処理対象物を収容する処理槽と、該処理槽内部に収容された処理対象物を加熱する加熱装置とを備えた殺菌処理装置であって、前記処理槽の内部には、霧状の水滴を噴霧するミスト供給装置を備えたことを特徴とする。

ミスト供給装置から噴霧され霧状となった水滴（以下、ミストともいう）は、処理対象物の表面に付着して顕熱により該処理対象物を冷却するとともに、水滴の粒径が極めて小さいために該処理対象物の表面から蒸発し潜熱を奪うことができる。つまり、ミストを噴霧することで処理対象物を冷却水の顕熱と潜熱により効果的に冷却することが可能となる。
また、上記装置を用いた冷却では、冷却水の顕熱と潜熱による効果的な冷却が可能であるため、満水式の場合と比較して使用する水量が少なくて済み、経済的であるとともに、満水式のように処理対象物が浮遊して移動することがないため、殺菌処理後の処理対象物の取扱いが容易となる。
また、ミストは空気の流れに乗って処理槽内の隅々まで行き渡りやすく、処理対象物を載置したトレーを複数段積み重ねた場合でも、内側に配置された処理対象物まで均一に冷却できるという効果がある。

一実施形態に係る殺菌処理装置では、前記処理槽の内部に、噴霧されたミストを処理槽内で循環させるための撹拌装置を備えたものとし得る。撹拌装置によりミストを循環させることにより、処理槽内の隅々まで該ミストを行き渡らせることができ、複数の処理対象物をより一層効果的に冷却することができる。

他の実施形態に係る殺菌処理装置では、前記処理槽内の空気を外気と置換しうる換気装置を備えたものとし得る。処理槽内の空気を外気と置換することにより、処理槽内の蒸気量を減らしてミストの気化を促進させ、潜熱を利用した冷却効果を継続させることができる。

また、本発明に係る殺菌処理方法は、処理槽内に収容された処理対象物を加熱する加熱工程と、該加熱工程の後、前記処理槽内に霧状の水滴を噴霧して処理対象物を冷却する冷却工程とを備えたことを特徴とする。一実施形態に係る殺菌処理方法では、前記冷却工程において、霧状の水滴を処理槽内で循環させることができる。また、他実施形態に係る殺菌処理方法では、前記冷却工程において、処理槽内の空気を換気するようにしてもよい。

本発明に係る殺菌処理方法によれば、処理槽内部に霧状の水滴を噴霧することにより、加熱された処理対象物の表面に霧状の水滴が付着して顕熱により該処理対象物を冷却するとともに、該処理対象物表面から該水滴が蒸発するために潜熱を奪うことができる。つまり、ミストを噴霧することで処理対象物を顕熱と潜熱により効果的に冷却することができる。

本発明によれば、加熱殺菌処理した処理対象物を移動させることなく、また、処理対象物や該処理対象物を載置するトレーの寸法等によって調整が必要とならず、処理対象物を均一に冷却することのできる加熱処理装置及び加熱処理方法が提供される。

図１は、本発明に係る殺菌処理装置の一実施形態を示したものであり、処理槽を側面から見た垂直方向の断面図である。 図２は、本発明に係る殺菌処理装置の一実施形態を示したものであり、処理槽を上方から見た水平方向の断面図である。 図３は、本発明に係る殺菌処理装置の一実施形態を示したものであり、処理槽を開口部のある正面から見た垂直方向の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る殺菌処理装置１は、レトルト食品等の処理対象物Ｘを蒸気によって加熱殺菌する蒸気式の殺菌処理装置である。該殺菌処理装置１は、処理対象物Ｘを収容する処理槽１０と、該処理槽１０内に蒸気Ａを供給する蒸気供給装置２０と、該処理槽１０内に加圧空気を供給する加圧装置（図示せず）と、該処理槽１０内に霧状の冷却水（以下、ミストともいう）を噴霧するミスト供給装置３０と、該処理槽１０内の空気を循環させるための撹拌装置４０と、該処理槽１０内の空気を排出し又は処理槽１０内に空気を供給しうる給気管５０と、該処理槽１０内の空気を排出する排気管６０とを備えている。

該処理槽１０は、図１及び図２に示すように、開口部１１ａを有する処理槽本体１１と該開口部１１ａを閉じるための蓋１２とを備え、開口部１１ａが水平方向（横方向）に向くように設置されている。該処理槽１０は、前記開口部１１ａを介して処理対象物Ｘが水平方向から出し入れ自在となるように構成されている。本実施形態では、図２に示すように、複数の処理対象物Ｘがトレー２の上に並べられ、該トレー２が複数段積み重ねられた状態で処理槽本体１１の内部に収容されるように構成されている。

前記蒸気供給装置２０は、蒸気を発生させる蒸気発生装置（図示せず）と、該蒸気発生装置で発生させた蒸気を前記処理槽１０内へ供給する蒸気供給配管２１とを備える。蒸気供給配管２１は、好ましくは、先端部に多数の孔を有する蒸気供給ヘッダー２２を備えている。蒸気発生装置で発生させた蒸気は、蒸気供給配管２１を通って前記処理槽１０内へと導かれ、該蒸気供給配管２１の先端に設置された蒸気供給ヘッダー２２より処理槽１０内へと供給される。

前記加圧装置（図示せず）は、加圧空気を処理槽１０内に供給することによって処理槽１０内部の気圧を上昇させるものである。処理対象物Ｘを加熱装置（図示せず）により加熱すると該処理対象物Ｘの容器の内部圧力が高まるため、前記加圧装置によって処理槽１０内の気圧を高めることにより処理対象物Ｘの容器内外における圧力の均衡を保ち、容器が破損することを防止することができる。

前記ミスト供給装置３０は、具体的には、冷却水Ｂを処理槽１０内へと導く冷却水供給配管３１と、該冷却水供給配管３１の先端部に取り付けられた複数のミストノズル３２とを備える。該冷却水供給配管３１は、前記処理槽１０において前記蓋１２と反対側である処理槽１０の背面より処理槽１０内へと冷却水Ｂを導くように配設されている。処理槽１０内では、該冷却水供給配管３１は左右、即ち処理槽１０の幅方向両側へと分岐し、さらに処理槽１０の下方へと延びるように設けられている。そして、該冷却水供給配管３１の先端部は所定の長さに亘って前記処理槽１０の内壁面に沿って水平に延びるように配置された冷却水供給ヘッダー３１ａとなっている。該冷却水供給ヘッダー３１ａは、処理槽１０の奥行き方向、すなわち処理対象物Ｘが載置されたトレー２を出し入れする方向と平行に設置されている。本実施形態では、該冷却水供給ヘッダー３１ａは、処理槽１０の幅方向、すなわち前記奥行き方向と直交する方向、の両側にそれぞれ設けられている。

該冷却水供給ヘッダー３１ａに取り付けられたミストノズル３２は、冷却水供給配管３１によって供給された冷却水Ｂを霧状の水滴として処理槽１０内に噴霧するものである。該ミストノズルとしては、噴霧される水滴の粒径が５〜３００μｍであるものが好ましく、１０〜１００μｍであるものがより好ましく、２０〜５０μｍであるものが特に好ましい。ミストの粒径が小さすぎると水滴が処理対象物に到達する前に気化しやすくなり処理対象物から潜熱を奪うという作用が発揮されにくくなり、逆に粒径が大きすぎると気流に乗らず落下しやすくなるため、処理対象物に到達し難くなる。

本実施形態におけるミストノズル３２は、前記冷却水供給配管３１を介して加圧された冷却水Ｂが供給され、該加圧された冷却水Ｂの水圧によってミストを発生させる、いわゆる一流体ノズルを採用したものであるが、該冷却水Ｂに加えて圧縮空気を供給し、該圧縮空気を冷却水Ｂと共に噴出させてミストを発生させる、いわゆる二流体ノズルを採用することも可能である。

本実施形態では、前記冷却水供給配管３１の先端部に設けられた冷却水供給ヘッダー３１ａに、前記ミストノズル３２が略等間隔で並ぶように設置されている。好ましくは、図１〜３に示すように、前記冷却水供給ヘッダー３１ａが前記処理槽１０内の下部に設置されている場合、前記複数のミストノズル３２は各々上方へとミストを噴霧しうるように冷却水供給ヘッダー３１ａの上面に、上方に向けて設置される。

前記撹拌装置４０は、前記処理槽１０内の上部に設置され、鉛直方向に設置された回転軸４１と、該回転軸４１に取り付けられた羽根４２とを備えている。該撹拌装置４０は、処理槽１０内の空気を下方側から吸い込み、回転軸４１に沿って上方側へ又は回転軸４１に対して径方向外側へと排出するように構成されたものを好適に採用し得る。該撹拌装置４０は、処理槽１０の奥行き方向の長さに応じて２以上設置されてもよく、２以上設置される場合には前記処理槽１０の奥行き方向に沿って並ぶように配置される。

また、本実施形態で用いられるトレー２は、処理対象物Ｘを載置するアルミ製プレート２００と、該アルミ製プレート２００の外周から起立した周壁２０１とを備えている。具体的には、本実施形態のトレー２は、平面視において処理槽１０の幅方向に間隔を隔てて配置された２枚の長方形状のアルミ製プレート２００を備えており、各アルミ製プレートの外周から周壁２０１が起立した構成となっている。また、各アルミ製プレートには多数の孔（図示せず）が形成されており、該多数の孔を通ってトレー２の上下方向に空気および水が流通自在となるように構成されている。そして、このような構成のトレー２が上下方向に複数段積み重ねられることにより、積み重ねられたトレー２の中央部には上下方向に延びる空間が形成されることとなる。

また、本実施形態に係る殺菌処理装置は、前記給気管５０および前記排気管６０、並びに該給気管５０又は排気管６０の少なくとも何れか一方に備えられたブロア（図示せず）が、換気装置として機能する。即ち、ブロアを作動させることにより、該給気管５０を介して処理槽１０の外部から処理槽１０内に空気が供給され、該排気管６０を介して処理槽１０内の空気が排出されるように構成されている。

次に、上記構成の殺菌処理装置１を用いた殺菌処理方法について説明する。
まず、処理対象物Ｘを載置したトレー２を複数段積み重ねた状態とし、開口部１１ａを介して処理槽１０内に導入し、蓋１２を閉じて処理槽１０を密閉する。次いで処理槽１０内に蒸気供給配管２１及び蒸気供給ヘッダー２２を介して蒸気Ａを供給するとともに、該処理槽の内部にある空気を排気管６０を介して排出し、処理槽１０の内部に蒸気Ａを充満させる。次いで処理槽１０内を加熱装置（図示せず）により加熱して所定の温度、例えば１２０℃にまで昇温させる。このとき、好ましくは加圧装置を用いて加圧空気を処理槽１０内に供給し、処理槽１０内を加圧する。処理槽１０内を加圧することにより、加熱により容器内部の圧力が高まった処理対象物Ｘが容器内部の圧力で破損することを防止し得る。該加熱状態は、例えばレトルト食品においては３０〜６０分程度維持される。

前記加熱工程が終了すると、次いで冷却工程に移行する。冷却工程では、前記冷却水供給配管３１より前記ミストノズル３２へと冷却水Ｂを供給し、該ミストノズル３２から冷却水をミストとして噴霧させる。また、ミストの噴霧と同時に、前記処理槽１０の上部に設置された前記撹拌装置４０を作動させて処理槽１０内の空気を循環させる。前記撹拌装置４０を作動させることにより、図３に示すように、処理槽１０内には、撹拌装置４０が設置された処理槽１０の上部から該処理槽１０の幅方向両側へと送られて処理槽１０の側面に沿って下降し、処理槽１０の底から幅方向中央部を通って上昇するような循環流Ｃが形成される。本実施形態においては、上述のように、積み重ねられたトレー２の中央部には上下方向に延びる空間が形成されているため、その空間を通って空気およびミストがスムーズに上昇するため、上記のような循環流Ｃがより一層形成され易くなっている。

また、上記のような循環流Ｃが形成されると、図３に示すように、トレー２の幅方向外側の空間から、トレー２同士の隙間を通ってトレー２の中央部の空間へと向かう空気の流れが生じやすくなるため、この空気の流れに乗ってミストがトレー２同士の隙間に供給されやすくなる。これにより、トレー２上に載置された処理対象物Ｘの表面にミストが円滑に供給されることとなり、該ミストが該処理対象物Ｘの表面に付着し、気化することで潜熱を奪い、該処理対象物Ｘを効果的に冷却することができる。

該冷却工程においては、ミストの噴霧と並行して処理槽１０内の空気を排気して処理槽１０の外部から空気を導入する換気操作を行うことが好ましい。本実施形態の殺菌処理装置においては、ブロア（図示せず）を作動させることで給気管５０から処理槽１０内に空気を導入するとともに排気管６０を介して処理槽１０内の空気を排出することで換気操作が行われる。該換気操作を行うことにより、処理槽１０内の空気に含まれる水蒸気量を低下させてミストの気化を促進し、潜熱による冷却効果を継続させることができる。

前記処理対象物Ｘの温度が、例えば約４０℃となるまで、十分に冷却されると、該冷却工程を終了し、処理対象物Ｘの殺菌処理を終了する。

本実施形態に係る殺菌処理方法では、冷却工程においてミストノズル３２から噴霧するミストによる冷却を行うため、従来の満水式のように殺菌処理の前後において処理対象物Ｘの位置が移動することがない。また、ミストは処理槽内の空気の流れに乗って処理槽１０の隅々まで行き渡るため、処理対象物Ｘを載置したトレー２が積み重ねられた状態であっても、該処理対象物Ｘをムラなく均等に冷却することができる。

尚、上記実施形態で説明した殺菌処理装置は本発明の一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では処理槽内に蒸気を供給して処理対象物を加熱殺菌する蒸気式を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、処理槽内に配置されたスプレーノズルから処理対象物Ｘへ直接熱水を噴射することによって処理対象物Ｘを加熱殺菌する、スプレー式の殺菌処理を採用することもできる。

また、上記実施形態では、処理槽１０内の幅方向両側の下部に、処理槽の奥行き方向に沿って複数のミストノズルが並んで配置された場合について説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、処理槽の上部や処理槽の奥にミストノズルを配置してもよい。

また、上記実施形態では、処理槽の中央部で空気が上昇し、処理槽の壁面に沿って空気が下降するような循環流Ｃを生じさせる場合について説明したが、処理槽の中央部で空気が下降し、処理槽の壁面に沿って空気が上昇するような循環流を生じさせてもよい。

１…殺菌処理装置、２…トレー、１０…処理槽、１１…処理槽本体、１２…蓋、２０…蒸気供給装置、２１…蒸気供給配管、２２…蒸気供給ヘッダー、３０…ミスト供給装置、３１…冷却水供給配管、３１ａ…冷却水供給ヘッダー、３２…ミストノズル、４０…撹拌装置、５０…給気管、６０…排気管、Ａ…蒸気、Ｂ…冷却水、Ｘ…処理対象物

Claims (4)

1. 処理対象物を収容する処理槽と、
   該処理槽の内部に収容された処理対象物を加熱する加熱装置とを備えた殺菌処理装置であって、前記処理槽の内部に霧状の水滴を噴霧するミスト供給装置と、噴霧された前記霧状の水滴を処理槽内で循環させるための撹拌装置とを備え、
   前記撹拌装置は、前記霧状の水滴が処理槽の上部から処理槽の幅方向両側へと送られて処理槽の側面に沿って下降し、処理槽の底から幅方向中央部を通って上昇するような循環流を形成するように構成されたことを特徴とする殺菌処理装置。
2. 前記処理槽内の空気を外気と置換しうる換気装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の殺菌処理装置。
3. 処理槽内に収容された処理対象物を加熱する加熱工程と、
   該加熱工程の後、前記処理槽内に霧状の水滴を噴霧して処理対象物を冷却する冷却工程とを備え、
   前記冷却工程では、前記霧状の水滴が処理槽の上部から処理槽の幅方向両側へと送られて処理槽の側面に沿って下降し、処理槽の底から幅方向中央部を通って上昇するような循環流を形成することを特徴とする殺菌処理方法。
4. 前記冷却工程において、処理槽内の空気を換気することを特徴とする請求項３に記載の殺菌処理方法。

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