JPH0312859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動性物質、特にココア材料を殺菌
又は低温殺菌を含めて機械的又は熱的に処理する
ための方法および装置に関する。

あらゆる種類の食料品に対する微生物学的標準
が今日、次第に国家的および国際的な水準におい
て確定されることが目立つている。ココアに関し
ては上記のことがよく該当している。何故ならば
ココアを栽培する国は、ココアをココア原料の形
態において多量に市場に送り出すばかりでなく、
ココアの半加工材料の形態で市場に送り出す傾向
が増大し、更にまたその他の油を含む果実の核、
えば落花生ペースト、クルミペースト、大豆ペー
スト等の場合もこれに該当する。以下においては
ココア材料に関連して記述されている。何故なら
ばココア材料が一番問題になつているからであ
る。焙焼されたココア材料に要求される品質を決
定する標準を定めて置かなければならない。

上記の標準に従つて示されそして細菌学的に許
容される限界値は次の通りである。

サルモネラ 25ｇ中に認められないこと 大 腸 菌 １ｇ中に認められないこと 腸内細菌 １ｇ中最大10 カ ビ 50ｇ中最大50 菌の総数 １ｇ中最大２・10⁵ 実際上、市場に提供されているココア材料は通
例として上記の値に到達しないか又は上記の値よ
りも少くなつていない。しばしば菌の総数が
10⁶／ｇ又はそれ以上に計測される。従つてココ
アの半加工材料は、チヨコレート材料になる様に
更に加工する前に、適合した処置により殺菌され
なければならない。何故ならばチヨコレート材料
を製造する方法処置の中に、有効な殺菌を保証す
る温度が出現しないからである。

この場合重要な影響を持つている量はいわゆる
水活性awであり aw＝／100（＝平衡湿度）、 この量は一つの食料品の水蒸気圧力の純粋な水
の蒸気圧に対する比である。

ココア材料の様な水分の少ない食料品は、水分
の多い食料品、例えばミルクよりも殺菌するのが
困難である。サルモネラの場合に水活性の範囲で
0.6だけ変化すると、熱の殺菌作用に対する抵抗
力が1000倍になることが指摘されている。この理
由からココアの半加工材料は、更に加工を加える
前に是非とも病原菌を殺菌しなければならない。

予備乾燥され、殻を取り除かれそして砕かれた
ココア豆に、即ち核の破片に付着している微生物
を湿度と温度的に処置することはすでに公知であ
り、そして原理的には次に述べる様な方法が用い
られている。

(a) 容器に核の破片を充填したバツジミキサー
が、該破片を回転させる。その際ノズルを介し
て、核の破片の重量に対して10〜30％のアルカ
リ水溶液又は水を、核の破片に一様に吹き付け
そして温度125℃以上で圧力を加えて核の破片
が処理される。処理時間は約30乃至60分であ
る。その後核の破片は真空中又は標準圧力（大
気圧力）のもとで乾燥させられる。

(b) 焙焼器の中で、(a)の場合と同様な温度と圧力
のもとで断続的な方法で殺菌が行われる。

上記(a)および(b)により示されそして公知になつ
ている断続的な方法はあらゆる病原菌の殺菌を可
能ならしめるものであるが、核の破片が酸および
湿気を多く含み並びに処理時間が比較的長いとい
う欠点を持つており、この際殺菌と同時に味を加
える反応（焙焼反応）が生起し、該反応は意図さ
れた焙焼最終状態に対応するものになつていない
（味の発生がよくない）。

従つて上記の様な処理がなされたココア材料は
主としてココアの粉末の製造および稀にチヨコレ
ート材料を製造するのに用いられる。

冒頭に述べた要望を満たす様な、ココア材料を
殺菌するための連続的に作動する設備をこれまで
開発することに成功したということは知られてい
ない。何故ならば、ココア材料の生産特性から生
ずる部分的に正反対の要望は公知の種類の方法お
よび装置を用いて実現することが不可能であるか
らである。

一方において次のことが知られている。即ち (1) ココア材料を閉鎖した容器（圧力のもと）の
中で100℃以上の温度に加熱することは、特有
な香りとは異なる望ましくないにおいを発散す
る結果になる。何故ならばこの際特に発生する
揮発性の部分が自由に拡散することができない
からである。

(2) 上記(1)に記載した様な効果は、ココア材料の
中の酸の含有量が特に多い程、著しく増大す
る。このことは更にココア材料の含水量の多い
程、ココア材料の温度が高い程および処理時間
の長い程、著しく増大する。

(3) ココア材料の湿度（酸＋水分）が多い程、通
常それの流動性が悪くなる。このことは、特定
のココアの種類において湿度２％以上、温度が
100℃以上の範囲で全体が塊になり（固体にな
る）、そのことはココア材料をポンプで吸い上
げそして分散させることを不可能にする。

(4) 水活性を減少させること（ココア材料に含ま
れる水分を多くすること）は微生物を熱的に処
理する可能性を減少させる。多くの微生物の熱
に対する最大の抵抗力は、水活性が0.2乃至0.3
の場合になつている。従つて一定量の水分より
も減少してはならない。

(5) 更に脂肪は保護作用を持つている。即ちココ
アバターは細菌や胞子を熱の作用から保護し、
更にこのことは、脂肪の中への温度伝導率の程
度の差および水分の拡散のため、水活性が0.2
乃至0.4の範囲で強められる。

他方において殺菌の程度は、水分の含有量が多
い程そしてココア材料の温度が高い程並びに処理
時間が長い程大になる。

さらに米国特許第3885057号公報によれば１つ
の方法及び装置が提案されており、この方法では
熱的に安定した殺菌すべき液体の内部で内部摩擦
により熱が発生とされている。このことは次の様
にして行なわれている。即ち液体が連続的に、極
端に狭い間隙（約0.3mm）形成している回転する
２つの平面の中心部分に注入することにより遠心
力により導かれている。間隙の通路が狭いため及
び香りをよくするため、この様な方法及び装置は
ここで問題になつているココア材料には特に適し
ていない。

本発明の目的は、ココア材料がそれの特殊の処
理がなされると同時に殺菌され、その際香りの品
質に悪い影響が与えられない様な、連続的に作業
する方法および該方法を実施するのに適合した装
置を創成することである。

上記の目的は本発明により、特許請求の範囲第
１項記載の特徴を示している方法、および装置に
関しては特許請求の範囲第４項記載の特徴ある構
成により達成される。

方法に関する特徴ある変形は、特許請求の範囲
第２および３項に、そして装置に関する変形は、
特許請求の範囲第５及至８項に記載されている。

本発明による方法においては、該方法を実施す
る際一部分は公知の装置が使用され、次の様に行
われる。

(1) ココア材料は先づ適当な装置（ドイツ連邦共
和国特許第1557184号明細書）の内部で薄い層
に拡げられ、100℃よりも低い温度で酸を除か
れ、一部の水分が除かれそしてガス成分も取り
除かれ、その際ココア材料の酸含有度および水
分含有度に応じて、ドイツ連邦共和国特許第
2313563号明細書に記載されている如き（注入
設備）水分注入段階を前方に持続される。

(2) 上記(1)に記載した装置から送り出される、酸
を取り除かれそしてガス成分も取り除かれたコ
コア材料はポンプを用いて、後述にて詳細が記
述されている反応器に圧入されそしてそこに積
み重ねられ、その際必要な場合には、材料の水
分含有量が、ドイツ連邦共和国特許第2313563
号明細書に記載されている如き別の注入装置に
より、反応器に入れられる前に増加させられ
る。

(3) 積み重ねられた反応器の中では、ココアの材
料が時間と温度により制御される機械的／熱的
処理が行われ、該処理は、味に悪い影響を与え
ることなくおよび材料の組成を悪く変化させる
ことなく、望み通りの殺菌を可能ならしめ、そ
の際 (a) ココア材料の必要な温度は摩擦又は、材料
内部に急激な温度上昇がある時には熱の分散
により達成され、 (b) ココア材料が反応器の内部に滞留する平均
時間は、充填の程度並に、場合によつては組
み込まれている循環ポンプ装置により、統計
的に見て狭い分布範囲に維持されており、そ
して、 (c) ココア材料の僅かな温度の変動は、２重外
套を介して行われる付加的な反応器の壁の加
熱又は冷却により補償され、 (4) 積み重ねられた反応器から取り出された材料
は別のポンプにより冷却器を通過する様押し込
まれ、その際ココア材料を100℃よりも低い温
度に冷却するのは蒸気相の凝縮と共に惹起され
る。

(5) 冷却器から押し出される材料は、ドイツ連邦
共和国特許第1557184号記載の薄い層を形成す
る装置の中に送られ、該装置の中で、必要な残
留湿度を取り除きそして残留ガスの取り除きが
行われる。

この際使用されそして公知になつている装置は
優先的に使用されるが、そのことにより別の類似
した作用を与える装置の使用を締め出すものでは
ない。

公知の装置および新しく開発された装置の組み
合わせは、処理すべき生産物が持つている種々の
要望をほとんど解決しそしておどろくべき結果を
与えている。

即ち、例えば装入量が1000Kg／ｈで連続運転さ
れ、ココア材料に最初に含まれている菌の数が
1.2・10⁶菌／ｇで、材料の温度が120℃で、材料
が積み重ねられた反応器内の平均材料滞留時間が
約1.5分の場合、病原菌が最終的に10000／ｇで味
に悪い影響が与えられていないココア材料が得ら
れる。

材料が積み重ねられた反応器の内部の材料の温
度を５〜10℃だけ高めると、最終的な菌含有が
500／ｇよりも少ない値になり、その際なお、認
められる様な味の変化は惹起されない。

反応器内のココア材料の含水量はこの際2.5％
になる。

ココア材料がこの際連続的な流動を中断される
ことなく、平均的な流動位相において積み重ねら
れ、この様に積み重ねられた材料の内部において
内部摩擦により殺菌のために必要な温度が形成さ
れているということは非常に重要な意味を持つて
いる。

この際特許請求の範囲第１項に記載した如く、
熱が付加又は除去されるということの理由は結
局、内部摩擦により発生した殺菌温度は平均値に
維持され、かくして、一方では殺菌が確実に行わ
れること、他方では味を悪くする温度上昇を避け
ることのためである。

本発明による方法および該方法を実施するため
の装置は次の記述において実施例を示す添付図を
用いて詳細に説明される。

第１図によれば装置全体又は殺菌設備は大体に
おいて公知構造の２つの等しい薄層装置１，２か
ら成り、これらに関する詳細な説明は省略する。
これらの２つの装置１，２の間に導管３により連
結されている材料が積み重ねられている反応器５
が配置され、該反応器の詳細を示す断面図が第２
図に示されている。ココア材料の流動は左から右
へ向つて行われそしてポンプ１８，１８′，１
８″，１８により実現されている。記号１９は
前同様公知構造の注入装置であり、該装置から導
管３′を介して、必要な場合に水が導管３′の中又
は流動している材料の中に注入可能である。導管
３への注入又は流入位置２０の後には公知構造の
いわゆる静態混合機２１が取り付けられている。
材料が積み重ねられている反応器５の内部で発生
した摩擦熱および殺菌のための熱を平衡させ又は
一定の平均値に維持する外部熱交換器４は、この
実施例では２重外套として反応器５と一緒に構成
されている。

しかし別の貫流熱交換器（第１図に破線で示
す）が前方に接続されることも可能である。

サーモスタツト２２（第２図）により制御され
る熱交換媒質の供給および排出は接続端２３を介
して行われる。

材料が積み重ねられている反応器５は、流入お
よび流出口２４，２５の所まで閉鎖されている円
筒形の容器５′として形成され、該容器の中では
ローター１１が回転し、ローターの駆動はモータ
ー２６により行われる。

モーター２６と反応器５は共通な１つの台２７
上に取り付けられている。円筒形のローター１１
は反応器の内部でリング円筒形の隙間１０を形成
しそしてローターの表面に摩擦要素又は分散要素
１２を担持し、これらの要素の回転のため、隙間
１０が役立つている。ローター１１の下端には羽
根が配置され、該羽根はローターと結合しそして
容器の底２８と協動してポンプ９を形成してい
る。

ポンプ１８，１８′，１８″１８の運搬出力は
等しいが、ポンプ９の出力は少し大になつてお
り、そのことにより運搬量が過剰になる。この過
剰量はポンプ１８″により収容不可能であるから、
過剰量は分枝導管８を通つて反応器５に戻る様に
流れ反応器の隙間１０は何時も材料が充填され
（理論的には反応器５の内部の空間はすべて充填
されることが可能である）。即ち材料はこの反応
器の内部では薄い層になることがない。装置の運
転の際には当然、反応器５の内部で望み通りの積
み重なり又は充填の高さが達成されるまで設備全
体が充填されなければならない。この様な状態が
達成された時始めて、後に続くポンプ１８″，１
８が運転を開始されそしてまた当然薄層形成装
置２も運転される。

摩擦熱を材料の内部に発生させる分散要素１２
は、第３〜５図によりローターの表面に取り付け
られた把子１２′の形に形成されそして該把子の
前方の縁１４で内壁５″を撫でる様な寸法に形成
された配置されている。

できるだけ多くそして強く流れるから取り込ん
で材料の内部に過流を形成するため、側面の小板
１３は流動して来る方向２９に対して小さな角α
だけ傾けられている。

垂直に位置する小板１５は角βだけ傾けられ
（第５図）、そして最後に、小板１５の後方の縁１
６全体に、材料を引掻く尖端１７を備えている。
ローター１１と共に積み重ねられた材料の中で回
転する要素１２により極端に強い渦流と強い熱の
発生が行われる。この加熱は実際上非常に一様に
行われそしてまた材料粒子の滞留時間も一様であ
る。

偶然に発生しそして何時も可能性ある平均値か
らの偏差はそれを打ち消す様な作用を受け、そし
て温度に関しては、大体において付加的に加熱す
るよりはむしろ冷却の機能を果たす外部熱交換器
４から、また滞留時間に関しては材料の一部を導
管８を介して元に戻すことから上記の作用を受け
ている。

上記したことから、圧力を受けて材料が積み重
ねられている反応器５の内部に存在する材料の各
粒子のほどんとは、殺菌のために適合した時間の
間加熱されることが保証される。即ち反応器は最
良の結果、即ち、できるだけ短い滞留時間と材料
の最良の温度負荷のもとで高い殺菌率を次の様に
して与えることができる。即ち (a) 材料の速い温度上昇が可能であること、即ち
大なるエネルギー密度で作動すること、 (b) 材料内部の温度変動の巾ができるだけ僅かな
ものに維持されること、 (c) 材料の粒子の滞留時間の統計的な平均分散が
予定値のまわりに小さな値に維持される ことにより最良の結果を与える。

実施例 反応器５の高さ 約２ｍ 内 径（5″） 約0.5ｍ ローター１１の外径 約0.45ｍ ローターの回転数 600／min 装入量 1000Kg／ｈ 反応器内の材料温度 約120℃ １９の位置の材料温度 50〜60℃ 冷却器６を通過した 材料温度 90℃ ポンプ１８″の後の材料温度 80℃ 反応器内の材料滞留時間 1.5min 反応器５内の圧力 約2bar この実施例を用い装入量が1000Kg／ｈで連続運
転され、ココア材料に最初に含まれている菌の数
が１・２・10⁶菌／ｇで、材料の温度120℃、反応
器内の平均材料滞留時間が約1.5分の場合、病原
菌が最終的に10000／ｇとなり、味に悪い影響が
与えられなかつた。

分枝導管８を通つて引き返す量はポンプ１８″
の運搬量の約10倍になつている。

測定結果によれば、分散要素１１の後方の縁１
６を直線状に形成（即ち引掻き尖端１７がない場
合）した時、他の条件を同じにしても、第３図の
把子１２′を用いた時の約1/5のエネルギー変換が
得られるのみであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の設備のブロツク接続図、第２
図は反応器の断面図、第３図は把子の形態の分散
要素を半径方向に見た正面図、第４図は第３図に
示した要素を前方から見た正面図、第５図は第３
図および４図に示した要素を、ローターと反応器
の内壁に付設した状態の平面図である。 図において、１，２……薄層装置、３……導
管、４……外部熱交換器、５……材料が積み重ね
られている反応器、５′……円筒形容器、５″……
内壁、６……貫流冷却器、７……流出口、８……
分枝導管、９……ポンプ、１０……隙間、１１…
…ローター、１２……分散要素、１２′……把子、
１３……側面の小板、１４……前方の縁、１５…
…小板、１６……後方の縁、１７……材料を引掻
く尖端、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉砕された油を含有する果実の核、例えばコ
   コア材料、落花性ペースト、クルミペースト又は
   大豆ペースト等を殺菌するため、材料が薄い層の
   状態で連続的に100℃よりも低い温度で酸を除か
   れ一部の水分が除かれそしてガス成分も取り除か
   れそして殺菌のための中間段階を過ぎて冷却され
   た材料が連続的に、残りの水分を取り除き且つガ
   ス成分を取り除く薄層装置に引き込まれそしてさ
   らに加工されるため供給される量に対応する量が
   搬出される方法において、殺菌のための中間段階
   において連続的に運ばれる材料は滞留させられそ
   して滞留して積み重ねられている材料の中で内部
   摩擦により100℃以上約150℃まで、特に135℃の
   温度に高められそして内部摩擦によつて滞留して
   いる材料の中に発生した殺菌温度は外部からの熱
   の供給及び外部への熱の搬出によつて平均温度に
   維持され、それから滞留した材料から連続的に引
   き出される材料は蒸気相が再び凝縮しながら100
   ℃よりも低い温度に下げられ、そしてその際中間
   段階における処理は、流入口から流出口の所まで
   閉鎖されている２重壁の円筒形の１つの容器５′
   の中に、１つの円筒形の隙間１０を形成している
   １つのローター１１が配置され、このロータの表
   面には、滞留する隙間に突出している摩擦要素又
   は分散要素１２が配置されている１つの滞留反応
   器５の中で実施されることを特徴とする上記方
   法。 ２ 積み重ねられた材料から引き出される直前又
   は引き出された後の材料から、材料の一部の流れ
   が分枝させられそして積み重ねられている材料の
   中に戻されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 連続的に送られて来る材料には中間段階の前
   に位置する処理段階に送り込まれる前に、少量の
   水が注入されることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ ポンプを有する導管により結合された２つの
   薄層装置から成り、２つの薄層装置１，２の間
   に、前方に配置された１つの外部熱交換器４と後
   方に持続された１つの貫流冷却器６を備えた、材
   料が積み重ねられている１つの滞留反応器５が配
   置され、この反応器は流入口から流出口まで閉鎖
   されている２重壁の円筒形の容器５′を形成しそ
   してこの容器の中に１つの円筒形の隙間１０を形
   成している１つのローター１１が配置されてお
   り、このローターの表面には材料が積み重ねられ
   る隙間に突出する摩擦又は分散要素１２が配置さ
   れていることを特徴とする、粉砕された油を含有
   する果実の核、例えばココア材料、落花性ペース
   ト、クルミペースト又は大豆ペースト等を殺菌す
   るため、材料が薄層装置１の中で薄い層の状態で
   連続的に100℃よりも低い温度で酸を除かれ一部
   の水分が除かれそしてガス成分も取り除かれそし
   て殺菌のための中間段階を過ぎて冷却された材料
   が連続的に、残りの水分を取り除き且つガス成分
   を取り除く薄層装置２に引き込まれそしてさらに
   加工されるため供給される量に対応する量が搬出
   され、殺菌のための中間段階においては連続的に
   運ばれる材料はせき止められそして積み重ねられ
   ている材料の中で内部摩擦により100℃以上約150
   ℃まで、特に135℃の温度に高められそして内部
   摩擦によつて積み重ねられている材料の中に発生
   した殺菌温度は外部からの熱の供給及び外部への
   熱の搬出によつて平均温度に維持され、それから
   積み重ねられた材料から連続的に引き出される材
   料は蒸気相が再び凝結しながら100℃よりも低い
   温度に下げられ、そしてその際中間段階における
   処理は、流入口から流出口の所まで閉鎖されてい
   る２重壁の円筒形の１つの容器５′の中に、１つ
   の円筒形の隙間１０を形成している１つのロータ
   ー１１が配置され、このロータの表面には、材料
   が滞留する隙間に突出している摩擦要素又は分散
   要素１２が配置されている１つの滞留反応器５の
   中で実施される方法を実施するための装置。 ５ 材料が積み重ねられている反応器５の下部の
   範囲の流出口７から該反応器に戻る分枝導管８が
   配置されており、該導管は反応器５の上部の範囲
   に流入する如く配置されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 材料が積み重ねられている反応器５は流出口
   側の分枝導管８の前方にポンプ９を備えており、
   該ポンプの運搬量は、材料の連続運搬量と分枝さ
   れた材料の流動量との和に等しくなつていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第５項記載の装
   置。 ７ 分散要素１２は把子１２′の形状に形成され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   記載の装置。 ８ 把子１２′の側面の小板１３は水平面に対し
   て、および前方の縁１４が円筒形の内壁５″と接
   触している把子の垂直な小板１５は円周方向に対
   して傾斜して取り付けられていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９ 把子１２′の後方の縁１６は材料を引つ掻く
   先端１７を備えていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第７項又は第８項記載の装置。