JPH0533024B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、パイプ内で搬送可能な程度の流動
性を有する食品材料、例えば流体食品材料や固−
液混合食品材料、あるいはゲル状食品材料などに
ついて、調理等の処理や殺菌等のために、パイプ
内で搬送させつつ連続加熱する装置に関するもの
である。

従来の技術 流動性を有する食品材料を調理等の処理や殺菌
等のために加熱する方法の一つとしては、その流
動性食品材料にポンプ等により圧力を加えてパイ
プ内を搬送させつつ、そのパイプ内で搬送加熱す
る方法がある。このようにパイプ内を搬送させつ
つ連続加熱する方法では、パイプ内で加熱された
食品材料をそのまま連続的に容器に充填すること
ができるため、加熱から充填までの作業を完全連
続化することができる。

従来、このようにパイプ内を搬送される食品材
料を加熱するための具体的方法としては、パイプ
の外側を温水や蒸気、電熱等により加熱する方法
が適用されているが、これらの方法では処理や殺
菌に要する時間が長く、処理能率が低くならざる
を得ないとともに、エネルギー効率も低いという
問題がある。

一方最近では、食品材料に直接通電して、食品
材料を有する電気抵抗により発熱させる所謂ジユ
ール加熱を適用する方法が適用されるようになつ
ている。このようなジユール加熱によれば、食品
材料を直接通電加熱するため、エネルギー効率が
高く、処理能率も高い利点がある。従来、ジユー
ル加熱を流動性食品材料の連続加熱に適用した例
としては、米国定期刊行物「FOOD
ENGINEERING，January 1988」p99〜p101に
示されている加熱システムがある。この加熱シス
テムでは、流動性を有する食品材料が搬送される
管路内の横断面中央位置に電極を配置し、かつそ
の電極は内部を中空として空冷する構成としてい
る。

発明が解決しようとする課題 前述の米国刊行物に記載されているジユール加
熱による流動性食品材料加熱システムでは、食品
材料が搬送される管路の横断面中央位置に電極が
配置されているため、食品材料の流れが電極によ
つて妨げられて食品材料を圧送するためのポンプ
に余計な負荷を与えてしまう問題があるほか、固
−液混合食品材料の場合、電極部分で固形物が詰
まつてしまつたり破壊されたりする問題がある。
そして電極間で食品材料中の固形物が詰つて滞留
した場合、固形物が過加熱されて液体成分の加熱
状況との間で大きな差が生じてしまう問題もあ
る。

さらに前述の加熱システムでは、電流が管路内
の中央部分（軸線位置付近）を流れるため、放熱
の大きい管路内壁近傍での加熱が充分に行なわれ
ず、管路内中央部分と内壁近傍とで温度差が生じ
やすく、均一な加熱が行なえないおそれがあると
いう問題もある。またこれに関連し、電極対を複
数に分けて設け、弱電流で加熱温度の微調整を行
なおうとしても、弱電流では管路内中央部分にし
か電流が流れないため、均一な温度微調整が困難
となる問題がある。特に実用機では処理量を大き
くするため管路内径を大きくする必要があるが、
その場合には管路内中央部分に流れる電流と管路
内壁付近に流れる電流との差が一層著しくなつ
て、加熱ムラが大きくなり易い。

このほか、前述の加熱システムでは、管路内の
中央部分に電極を配しているという構造上、電極
面積を大きくすることができず、そのため通電ム
ラが生じやすいとともに、電極の単位面積当りの
電流量が大きくなるため電極のいたみが早いとい
う問題がある。そしてまた、電極面積が小さいた
め電極が過加熱しやすい反面、電極は管路内の中
央部分に位置するため放熱が困難であり、そのた
め前述のシステムでは電極を中空にして内部から
空冷するようにしているが、このような構成では
構造が著しく複雑とならざるを得ないばかりでな
く、電極部分の洗浄を充分に行ない得ないため微
生物による汚染が生じやすく、そのため殺菌のた
め加熱装置としては好ましくないと言える。

この発明は以上の事情を背景としてなされたも
ので、流動性を有する食品材料について管路内を
搬送させつつその管路内でジユール加熱により連
続加熱する装置において、管路内で電極が食品材
料の流れの抵抗となつて圧送用ポンプの負荷が増
大したり、管路内での詰まりや食品材料中の固形
物の破壊を生じたりすることがなく、しかも均一
に食品材料を連続加熱することができるとともに
加熱温度の微調整も容易であり、さらには構造も
簡単でかつ電極の耐久性も高い連続加熱装置を提
供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、基本的には、流動性を有する食品
材料について、管路内を連続的に搬送させつつ、
その管路内でジユール加熱により連続加熱する装
置において、前記管路の少なくとも一部が、それ
ぞれ少なくとも内面を電気絶縁性とした上流側絶
縁管体と下流側絶縁管体とによつて形成され、か
つ前記上流側絶縁管体と下流側絶縁管体との間
に、中空円筒状をなす第１の電極体と、中空円筒
状をなしかつ少なくとも内面を電気絶縁性とした
スペーサ管体と、中空円筒状を第２の電極体とが
直列状に配設され、しかも隣り合う前記各管体と
前記各電極体とは、管体の内周面と電極体の内周
面との間で実質的に段差がない状態で接している
ことを特徴とするものである。

ここで、管路の長さ方向（食品材料が搬送され
る方向）への各電極体の幅は、管路内径の1/4〜
２倍の範囲内とすることが適当である。またスペ
ーサ管体は、屈曲した形状とすることができる。

作 用 この発明の連続加熱装置においては、流動性を
有する食品材料が管路内を連続的に搬送される。
流動性を有する食品材料は一般に導電性を有する
から、管路の中途に配設されている第１の電極体
と第２の電極体との間に交流電圧を印加すれば、
第１の電極体と第２の電極体との間で食品材料に
交流電流が流れ、食品材料の有する電気抵抗によ
つて発熱し、所定温度に加熱される。

ここで、各電極体は中空円筒状に作られてお
り、その電極体および電極体の間のスペーサ管体
は、管路の一部を形成している上流側絶縁管体と
下流側絶縁管体との間に直列状に配設されてい
る。したがつて各電極体およびスペーサ管体もそ
れぞれ管路の一部を構成していることになる。し
かも各管体（上流側絶縁管体、下流側絶縁管体お
よびスペーサ管体）と各電極体とは、管体の内周
面と電極の内周面との間で実質的に段差が生じな
いように接している。そのため管路内を搬送され
る食品材料の流動が電極体によつて妨げられるこ
とがないから、食品材料を搬送させるための圧送
用ポンプに余分な負荷が加わることはなく、また
食品材料、特に固−液混合食品材料中の固形物が
電極体付近で詰つたり破壊されたりすることがな
い。また電極体は搬送される食品材料の全体を取
囲んでいるため、電流が全体的に流れ、食品材料
を均一に加熱することができる。また弱電流でも
均一に通電できるため、加熱温度の微調整にも適
している。

さらに、電極体の内周面面積を大きくしても食
品材料の流れを妨げることがないため、任意に電
極体の内周面面積を大きくすることができ、その
ため安定した電流で通電することができる。また
このように電極体の面積を大きくして単位電極面
積当りの電流量を小さくすることができ、しかも
電極体自体の放熱が容易であるため電極体自体の
過熱を防止することができるから、電極の傷みを
最小限に抑えることができるとともに、電極体金
属の食品材料中への溶出も最小限に抑えることが
できる。

そしてまた、各電極体やスペーサ管体は、管路
中途に直列に配設すれば良いだけであるから、電
極体やスペーサ管体の取付けが容易であるととも
にその構造も単純であり、またそのため電極体の
洗浄も容易で、微生物の繁殖を招くことがなく、
したがつて殺菌のための過熱にも最適である。

なお電極体の幅を特に管路の内径の1/4〜２倍
とすれば、食品材料に一層安定した電流を流すこ
とができるとともに、温度ムラの発生もより一層
確実に防止することができる。ここで、電極体の
幅が管路の内径の1/4未満では、電極体と食品材
料との接触面積が少ないため、安定した電流を流
すことが困難となるおそれがある。また一方、電
極体と食品材料との接触界面が最も加熱されやす
いところから、電極体の幅が管路の内径の２倍を
越えれば、電極体に接していた部分と接していな
かつた部分とで温度差が生じやすくなる。したが
つて電極体の幅は管路の内径の1/4〜２倍の範囲
内とすることが好ましい。

さらに、電極間のスペーサ管体を屈曲した形状
とすれば、食品材料の加熱ムラ、温度ムラの発生
をより一層確実に防止して、均一に加熱すること
が可能となる。すなわち、管路内径が非常に大き
くて管路内周部と管路中心部で電流分布にムラを
生じるような場合でも、電極体間のスペーサ管体
を屈曲させておけば、電極体間で食品材料も屈曲
状に流れることになるから、食品材料が一方の電
極体の位置から他方の電極体の位置まで流れる間
には電流分布のムラの影響が小さくなり、加熱ム
ラ、温度ムラが解消されることになる。またスペ
ーサ管体を屈曲させておくことによりその部分で
食品材料を攪拌させる効果も得られ、これも加熱
ムラ、温度ムラの解消に寄与することになる。

実施例 第１図にこの発明の連続加熱装置の一例の原理
的な構成を示す。

第１図において、流動性を有する食品材料、例
えば固−液混合食品材料１が搬送される管路２の
一部を構成する上流側絶縁管体３と下流側絶縁管
体４はいずれも少なくとも内周面が電気絶縁性の
材料で作られていれば良いが、一般的には全体を
合成樹脂等の電気絶縁材料で構成すれば良い。こ
れらの上流側絶縁管体３と下流側絶縁管体４とは
所定間隔を置いて配設されており、これらの絶縁
体３，４の間には、中空円筒状をなす第１の電極
体５と、同じく中空状をなすスペーサ管体６と、
同じく中空円筒状をなす第２の電極体７とがその
順に相互に接するように配設されている。第１の
電極体５および第２の電極体７は、良導電性の金
属で作られていれば良く、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、チタンもしくはチタン合金、白金、
鉄等を用いることができるが、耐食性および通電
中の水素ガス発生による通電障害の防止の観点か
らはチタンもしくはチタン合金を用いることが望
ましい。一方スペーサ管体６は少なくとも内面が
電気絶縁性の材料で構成されていれば良いが、通
常はテフロン（商品名）で知られるフツソ樹脂の
如く、摩擦抵抗が少なくしかも高温で焼付きが生
じにくい絶縁性樹脂で全体を構成すれば良い。こ
れらの上流側絶縁管体３、第１の電極体５、スペ
ーサ管体６、第２の電極体７、下流側絶縁管体４
は、いずれも同じ内径を有するように作られ、か
つ同一の軸線を中心として直列状に配設されてお
り、したがつてそれぞれの間は内周面部分に段差
が生じない構成とされている。

ここで、各電極体５，７の幅Ｗは、既に述べた
ように管路２の内径すなわち各管体３，４，６お
よび電極体５，７の内径Ｒに対し、 Ｒ／４≦Ｗ≦2R となるように設定することが望ましい。

第２図、第３図にはそれぞれこの発明の連続加
熱装置の他の例の原理的な構成を示す。

第２図、第３図の例においては、いずれもスペ
ーサ管体６が屈曲した構成とされており、その他
の点は第１図の例と同じである。この場合には、
第２図、第３図中に示しているように、スペーサ
管体６の管路中心線Ｑが、電極体５の中心と電極
体７の中心とを結ぶ軸線Ｐに対し相対的に変位す
ることになる。したがつて既に述べたように、仮
に電流分布にムラが生じるような場合であつて
も、スペーサ管体６内を搬送される食品材料は電
流分布を横切るように流れることになり、しかも
流路の屈曲にともなつて攪拌も与えられ、その結
果加熱ムラの発生を最小限に抑えることが可能と
なる。

第４図には、この発明の加熱装置をより具体化
した例の全体構成を示し、第５図、第６図にはそ
の一部の断面を拡大して示す。

第４図において、左端の符号１０は固−液混合
食品材料などの食品材料を収容するとともに、そ
の食品材料に圧力を加えて搬送させるためのポン
プ機能を有する加圧容器であり、例えば図示しな
いプランジヤにより機械的に食品材料を加圧した
り、あるいは空気や不活性ガスにより食品材料を
加圧したりするように構成されている。

前記加圧容器１０の下端から延長された管路２
には、圧力計１１、第１のアース電極装置１２、
加熱電極装置１３、第２のアース電極装置１４，
冷却装置１５がその順に設けられており、管路２
の先端は排出側容器１６に連結されている。

ここで、前記第１のアース電極装置１２は、第
５図に詳細に示すように、管路２を構成する管体
２Ａ，２Ｂ間に中空円筒状のアース電極体１７を
挟み、かつ一対のフランジ部材１８，１９および
連結ボルト２０によつて固定したものであり、ま
たそのアース電極体１７にはこれを貫通して先端
が内側の流路内に突出する温度センサ２１が設け
られている。したがつてこの第１のアース電極装
置１２は、アース電極と温度センサを兼ねている
ことになる。なお第５図における管体２Ｂは、第
１図、第６図に示す上流側絶縁管体３に相当す
る。

一方第２のアース電極装置１４も第１のアース
電極装置１２と同様に構成されていれば良いが、
前述の温度センサ２１は省略することができる。

さらに第４図中における加熱電極装置１３は、
この発明の装置の要部をなすものであつて、原理
的には第１図に示すような構成であれば良いが、
その具体的構成を第６図に示す。第６図におい
て、中空短円筒状をなす電極体５，７はそれぞれ
チタンによつて作られており、これらの電極体
５，７間に挟まれるスペーサ管体６は、ベークラ
イト等の絶縁材料からなる両側のフランジ状部材
２２，２３とテフロン等の摩擦抵抗が低くかつ高
温で焼付きが生じにくい絶縁材料からなる中間の
円筒体２４とによつて構成されている。そしてフ
ランジ状部材２２，２３はその間に円筒体２４を
挟んだ状態で外周側において連結ボルト２５によ
つて連結固定され、さらに一方のフランジ状部材
２２と上流側絶縁管体３との間、および他方のフ
ランジ状部材２３と下流側絶縁管体４との間は、
それらの間に前記電極体５もしくは７を挟んだ状
態で、リング片２６，２７および連結ボルト２８
により連結固定されている。また各電極体５，７
からはフランジ状部材２２，２３を貫通して端子
棒２９，３０が引出され、これら端子棒２９，３
０に給電用リード線３１，３２が接続されてい
る。ここで、上流側絶縁管体３から下流側絶縁管
体４に至るまでの間の各部材は、その内周面に段
差が生じないように、同じ径内でかつ同一軸線を
中心として配列されている。

また第４図中における冷却装置１５は、管路２
の周囲を空気もしくは水等の冷却媒体によつて冷
却するようにしたものであつて、冷却媒体入口３
３から冷却媒体を取入れて管路２の周囲に流し、
冷却媒体排出口３４から冷却媒体を排出する構成
とされている。

さらに第４図中における排出側容器１６は、下
端にバルブ３５を介して食品材料排出口３６を設
けるとともに、上部に圧力計３７、安全弁３８、
ソレノイドバルブ３９を備えたものであつて、圧
力調整を行なうとともに、下端の排出口３６から
加熱済みの食品材料を包装容器等に注入させた
り、あるいは他の工程へ向けて導出したりするよ
うになつている。

なお第４図において、加熱電極装置１３と第２
のアース電極装置１４との間の管路の外周上に
は、仮想線で示したように保温装置４０を設けて
おいても良い。

以上の第４図、第５図、第６図に示される連続
加熱装置の機能について次に説明する。

加圧容器１０には、図示しないホツパーなどか
ら流動性食品材料、例えば固−液混合食品材料が
注入される。そして図示しないプランジヤ等によ
り食品材料が加圧されて、管路２内に連続的に押
出される。食品材料は、管路２においてその給送
圧力が圧力計１１により監視されつつ、第１のア
ース電極装置１２、加熱電極装置１３、第２のア
ース電極装置１４、冷却装置１５を経て排出側容
器１６に送られる。この間において、加熱前の食
品材料の温度は第１のアース電極装置１２に設け
られた温度センサ２１によつて検出される。そし
て加熱電極装置１３においては、電極体５，７間
の食品材料に対してその電極体５，７から通電さ
れて、ジユール発熱により加熱される。また加熱
電極装置１３の外側の食品材料へ流れる洩れ電流
は、アース電極装置１２，１４によつてアースさ
れ、感電による危険防止が図られる。加熱後の食
品材料は、必要に応じて保温装置４０により所定
時間保温された後冷却装置１５に至つて、所定温
度まで急速冷却され、その後排出側容器１６に至
る。

なお以上の実施例では、加熱電極装置を１個設
けた場合を示しているが、必要に応じて２個、３
個連結して複数個設ければ、食品材料の品温の微
調整がより可能となり、かつ加熱電極装置を１個
だけ設けている場合と比較して電極体の損傷も少
なくなる。この場合も各電極体間に既に述べたよ
うなスペーサ管体を設けることは勿論であり、か
つそれらの間で内周面に段差が生じないようにす
ることも前記同様である。

発明の効果 前述の説明で明らかなように、この発明の連続
加熱装置は、流動性を有する食品材料を、管路内
を連続的に搬送させつつその管体内でジユール加
熱によつて連続加熱する装置として、その食品材
料の流れが電極体によつて妨げられることがない
から、食品材料を圧送させるためのポンプ等に余
分な負荷を与えることがないとともに、食品材
料、特に固−液混合食品材料中の固形物が電極体
付近で詰つたり破壊したりすることがなく、また
管路内を流れる食品材料の外周側全体から通電す
るため、加熱ムラ、温度ムラが生じるおそれが少
なく、かつ弱電流により容易に温度微調整を行な
うこともでき、さらには電極体の面積（通電に使
用される内周面面積）を任意に大きくすることが
できるため、安定した通電が可能であり、また電
極体の傷みや電極体金属の食品材料中への溶出を
最小限に抑えることができ、さらには構造が簡単
で取付けも容易であり、そのため低コスト化が可
能であるとともに、電極体等の洗浄も容易に行な
うことができるから、殺菌のための加熱の用途に
も最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の連続加熱装置の一例を原理
的に示す縦断面図、第２図、第３図はそれぞれこ
の発明の連続加熱装置の他の例を原理的に示す縦
断面図、第４図はこの発明の連続加熱装置の具体
的な実施例の全体構成を示す側面図、第５図は第
４図の連続加熱装置に用いられる第１および第２
のアース電極装置を拡大して示す縦断面図、第６
図は第４図の連続加熱装置に用いられる加熱電極
装置を拡大して示す縦断面図である。 １……食品材料、２……管路、３……上流側絶
縁管体、４……下流側絶縁管体、５……第１の電
極体、６……スペーサ管体、７……第２の電極
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動性を有する食品材料について、管路内を
   連続的に搬送させつつ、その管路内でジユール加
   熱により連続加熱する装置において、 前記管路の少なくとも一部が、それぞれ少なく
   とも内面を電気絶縁性とした上流側絶縁管体と下
   流側絶縁管体とによつて形成され、かつ前記上流
   側絶縁管体と下流側絶縁管体との間に、中空円筒
   状をなす第１の電極体と、中空円筒状をなしかつ
   少なくとも内面を電気絶縁性としたスペーサ管体
   と、中空円筒状をなす第２の電極体とが直列状に
   配設され、しかも隣り合う前記各管体と前記各電
   極体とは、管体の内周面と電極体の内周面との間
   で実質的に段差がない状態で接していることを特
   徴とする、流動性を有する食品材料の連続加熱装
   置。 ２ 管路長さ方向への各電極体の幅が、管路内径
   の1/4〜２倍の範囲内とされていることを特徴と
   する請求項１に記載の流動性を有する食品材料の
   連続加熱装置。 ３ 前記スペーサ管体が屈曲されていることを特
   徴とする請求項１に記載の流動性を有する食品材
   料の連続加熱装置。