JPH0615952B2 - 液体加熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体の殺菌や変性に用いられる加熱処理装置
に関するものである。

［従来の技術］ 液体、例えば、濃縮魚肉エキス、豆乳、或いは醸造用諸
味等の高粘性の液体の殺菌や、変性を目的とした加熱処
理装置として、従来熱交換器を用いた間接加熱手段、及
び水蒸気と液体とを直接接触させる直接加熱手段を組合
せ、液体を加熱処理する方法は行なわれていた。

以上の従来の加熱処理方法においては、間接加熱手段の
熱交換器として、主にプレートヒータ式熱交換器が用い
られている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上の従来技術で用いられるプレートヒータ式熱交換器
は、ヒートプレート間を液体が層状に流れるので、プレ
ートと接触する外層の接触部と、中央部との間に液体の
入れ替りがなく、特に高粘性の液体ではこの傾向が強
い。

このため、液体のプレートと接触する外層部は常に高温
にさらされることになり、焦げ付きが発生したり、或い
は焦げ付きを防止するには過度の加熱を防止する必要が
あり、加熱温度に限界があった。従って、二段目の直接
加熱手段の加熱負担が多くなり、水蒸気の凝縮水も増加
し、結果として、処理液の水分増加傾向が多くなるとい
う欠点があった。

本発明は、以上の課題を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、処理液体の焦げ付きを無くし、最小
限の水分増加で高温迄液体を加熱処理することが可能で
あるとともに、間接加熱手段における熱交換を効率良く
行ない、直接加熱手段の加熱負担を少なくし、更に、各
段で温度を処理液体の物性に応じて適宜最適条件で加熱
処理できるようにした液体の加熱処理装置を提供するに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記した課題を解決するための手段は、被処理液体を流
通させ、該液体の流路と画成された外側の加熱媒体で間
接加熱する手段と、該間接加熱手段の下流に設けられ、
間接加熱された処理液体を加熱する直接加熱手段とから
なり、前記間接加熱手段の処理液体流路中に該液体を撹
拌する固定撹拌機構を設け、該固定撹拌機構は、上記流
路の断面中央部で軸方向に長さを有する軸部と、該軸部
から径方向外方に突出され、軸方向に角度を有する翼片
とからなり、該軸部、翼片の固定撹拌機構は、上記流路
中に離間して複数配設するようにしたことである。

［上記手段による作用］ 上記手段によれば、間接加熱に際し、液体は、流路中の
固定撹拌機構、即ち、流路中に設けられた軸部、及びこ
れの径方向外方に突設され、軸方向に角度を有する翼片
で撹拌され、各部均等に熱交換されて加熱され、層流と
ならないので外層部の焦げ付きは防止され、効率の良い
加熱がなされる。そして、この結果、水蒸気等による次
段の直接加熱における加熱負担が少なくなり、液体の水
分増加も可及的に低く抑制でき、間接加熱温度を、液体
の物性に応じて最適条件に設定して加熱処理できる。

［実施例］ 次に本考案の一実施例を添付した図面に従って詳述す
る。

第１図は本発明にかかる装置の模式的説明図、第２図は
間接加熱装置の縦断側面図、第３図は直接加熱装置の縦
断側面図、第４図は加熱装置の第２の実施例の図、第５
図は同第３実施例の図である。

第１図において１は処理液の収納タンクで、タンク１の
下流には、例えば容積型のポンプ２を設け、タンク１内
の液体をライン３を介して間接加熱装置４に圧送する。

間接加熱装置４は第２図に示す如くで、第２図はこれら
のユニットを示す。

ユニット５は、加熱処理される液体が流通する内筒６
と、これの外周を囲む外筒７とからなり、内外筒間には
間接加熱媒体の通路７１が形成されている。実施例で
は、内・外筒６，７の組合せ体を上下に平行に３本５−
１，５−２，５−３備え、組合せ体５−１の内筒６の下
流端と組合せ体５−２の内筒６の上流端、これの下流端
と組合せ体５−３の内筒６の上流端を夫々横Ｕ字型の連
管９で連通接続し、内筒６で形成される液体流通通路を
連通接続する。

内筒６の上流端部、即ち組合せ体５−１の内筒の上流端
部には取付フランジ６１が、又、下流部の組合せ体５−
３の内筒６の下流端部には同様に取付フランジ６２が夫
々設けられている。各外筒７の軸方向両端部には、閉蓋
７２，７３が夫々設けられ、上流側の組合せ体５−１の
外筒７の上流部外周には、間接加熱媒体の入口部７４
が、端部にフランジを設けて径方向に上方に突出するよ
うに設けられている。

かかる外筒７の下流端部と、次段の組合せ体５−２の外
筒７の上流端部間には、連通管７５が設けられて外筒
７，７相互の媒体通路７１，７１間を連通連続し、組合
せ体５−２の外筒７の下流端と最終段の組合せ体５−３
の外筒７の上流端部間を連通管７６で連通接続する。こ
れにより、外筒７…内の媒体通路７１…は相互に連通接
続されることとなる。そして、最終段の外筒７の下流端
部には、媒体の出口部７７が、端部にフランジ設けつつ
を径方向外方の下方に突出するように設けられている。

間接加熱処理される液体が流通する各内筒６…の液体通
路６３内には、固定撹拌機構８が設けられる。固定撹拌
機構８は、通路６３の断面中央部に設けられた軸部８１
と、この軸部８１の外周に突設された翼片８２…からな
る。軸部８１は通路６３の処理液体が流れてくる上流方
向の端部が先鋭、或いは、湾曲した円錐状に形成され、
流通する液体が軸部先端８１ａに衝突して径方向外方、
即ち、内筒６の壁面方向に分流するように構成されてい
る。

一方、翼片８２は、軸部８１の外周に放射状に例えば９
０゜間隔で４本設けられ、翼片８２…は、外端部が内筒
６の内壁面に接続し、軸部８１をその断面中央部に固
定、支持している。そして、翼片８２…は、軸方向に角
度を付けるようにひねり、軸方向に対して所定角度傾斜
して設けられ、通路６３内を流通する処理液体を、角度
が有る翼片８２…で効率的に、万遍なく撹拌するように
構成されている。

以上の固定撹拌機構８…は、内筒６内の通路６３内に軸
方向に離間して複数個配設する。

間接加熱装置に用いられる間接加熱媒体は、例えば、熱
水や水蒸気等を用い、ライン１０から最終段５−１の外
筒入口部７４に流入させ、媒体は各ユニットの通路７１
…が各出口部で連通管７５，７６に接続していることか
ら、各通路７１内を流れ、一段目の出口部７７から排出
され、これにより、内筒６内の液体を間接加熱する。一
方、ポンプ２から圧送される処理液体は、内筒６内の通
路６３内を上流から下流に流れ、通路６３…内の固定撹
拌機構８…の翼片８２…によって液料な捻られ、下流方
向に流れ、続いて次段の固定撹拌機構に至り、この部分
で捻られ、順次これを反復して効率的に撹拌されつつ下
流に送られる。従って、液流は層流になることがなく、
外層、中間層、内層夫々が万遍なく撹拌されつつ内筒６
の内壁に接しつつ移動し、効率良く熱交換を行なって加
熱されることとになる。

以上において、撹拌機構を構成する翼片８２…の数等、
ひねり角度、即ち軸方向への傾斜角度等を選定すること
により、液体の物性に応じて最適条件で加熱するように
設定することができる。

ところで、加熱媒体供給ライン１０の入力部７４に近い
下流部には制御弁１３を設け、一方、連結管１２のの上
流部に温度センサ１４を設け、サーモコントローラ１５
にセンサ１４の情報を投入し、コントローラ１５の判断
で、制御弁１３を、例えばダイヤフラム１３１で開閉制
御、或いは開閉調整を行なって流量制御を行ない、媒体
の供給量を調節し、加熱温度の制御を行なう。

間接加熱装置４の下流に直接加熱装置１６を設け、相互
を記述の連結管１２で連通接続する。

第３図は直接加熱装置１６の一例を示す。

直接加熱装置１６は、予熱された液体が流れる管体から
なる本体１７を備え、これらの軸方向両端部には、連結
管への接続フランジ１７１，１７２を備える。本体１７
の上には、平行に両端閉塞管体からなる水蒸気分配室１
８を備え、これの一端上壁には、飽和水蒸気等の直接加
熱媒体入口部１８１が設けられ、入口部端には接続フラ
ンジ１８２が設けられている。分配室１８を形成する管
体１８３の底壁１８４と、本体１７の上壁１７３のとの
間を複数導入パイプ１９…で連通接続し、パイプ１９…
は小径で、且つ、液体が流れる方向、図では左から右に
液体が流れるためこの方向に傾斜し、各パイプ１９…は
平行である。本体１７の上流端１７４は、既述の連通管
１２の下流端に接続し、既述の間接加熱処理された液体
は、本体１７の通路１７５に流入し、下流端１７６に接
続した連結管２０を介してホールドチューブ２１に排出
される。

ところで、入口部１８１から供給ライン２２を介して、
例えば飽和水蒸気が分配室１８内に供給され、分配室１
８からパイプ１９…を介して通路１７５内に飽和水蒸気
が導入され、水蒸気の噴出方向は、液体の流動方向に対
して順方向に傾斜しているため、水蒸気は効率良く液体
に混入し、液体を効率良く加熱する。尚通路１７５内に
既述と同様の撹拌機構を設け、撹拌しつつ直接加熱して
も良い。

尚、供給ライン２２には制御弁２３を介設し、弁２３の
上流にはフィルタ２４を介設する。そして、直接加熱装
置１６から流出した直後の加熱処理後の液体の温度を、
連結管２０に設けたセンサ２５で検出し、情報をサーモ
コントローラ２６に入力し、制御弁２３を、例えばダイ
ヤフラム２３１で開閉制御、或いは開度調整を行なって
流量制御を行ない、加熱媒体の供給量を調節して加熱温
度の制御を行なう。

既述のホールドチューブ２１を処理液体輸送ライン２７
に接続し、このライン２７の下流端を間接冷却装置２８
に接続し、この冷却装置２８は前記間接加熱装置４と類
似構造で、内筒２９と、これを囲む外筒３０の間に冷水
等を流通させ、輸送されてくる加熱処理後の液体を冷却
する。間接冷却装置２８の下流端に、最終輸送ライン３
１を接続し、ライン３１を製品収納タンク３２に接続
し、ライン３１には、圧力センサ３３を介設して液体の
輸送圧力を検出し、必要に応じては、圧力コントローラ
３４により、センサ３３下流に設けた制御弁３５を調節
する。そして、圧力コントローラ３４により、処理ライ
ン内の圧力を直接加熱装置における蒸発温度より適宜高
めに設定することにより、ライン内の処理液の沸騰をぼ
うしできる。

以上により、液体の加熱処理ラインを構成する。

第４図は加熱処理装置の第２実施例を示し、前記実施例
と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

本実施例では、既述のホールドチューブ２１下流の処理
液体輸送ライン２７に、次工程として、処理液の濃縮工
程を設け、例えば、真空蒸発装置４０を設け、これにラ
イン２７の下流端を接続する。加熱処理液体を蒸発装置
４０に導入し、導入に際し、ライン２７にはセンサ４
１、圧力コントローラ４２、制御弁４３を設けて圧力を
制御する。蒸発装置４０には分離水分除去用のライン４
４を設け、これにエジェクタ４５を付設し、蒸発水分を
排出する。かくすることにより、直接加熱装置１６で増
加した処理液中の水分を蒸発させ、除去するとともに、
処理液の温度も下げることができ、蒸発装置で濃縮され
た液体は、弁４６を介してライン３１により製品収納タ
ンク３２に収納する。

尚、処理液の温度調整が更に必要な場合には、上記した
真空蒸発装置の次工程に、必要に応じて冷却装置を設け
ても良い。

第５図は加熱処理装置の第３実施例を示し、基本構造は
第１実施例と同じであるため、同一部分には同一符号を
付し、各部の詳細な説明は省略する。

本実施例は、直接加熱装置１６の下流の温度を検出し、
直接加熱媒体の温度を制御するサーモコントローラ２６
と、間接冷却装置２８から製品収納タンク３２間の圧力
を検出し、密閉容器（管路）状の処理ラインの圧力を制
御する圧力コントローラ３４とを連繁させたもので、圧
力コントローラ３４にサーモコントローラ２６の検出値
を送信し、被処理液体の温度とその圧力を連動させたも
のである。

［発明の効果］ 以上で明らかなように本発明によれば、 液体を間接加熱するに際し、間接加熱装置内で撹拌しつ
つ加熱するので、従来の如く焦げ付き等の不都合がなく
なり、加熱温度も高くできて効率の良い、そして各部均
等な加熱が行なえる。

特に間接加熱装置内に設置した固定撹拌機構は、処理液
体の流通通路内の中央部に軸部材を設け、これに翼片を
径方向外方に突出するように設け、翼片は軸方向に角度
を有するようにし、これを軸方向に離間して複数設置し
た構成なので、処理液体は、翼片の作用で、これを通過
する過程で捻られ、これを軸方向への流通過程で反復
し、処理液体は、外層、中間層、内層夫々が万遍なく撹
拌され、間接加熱装置内の内壁に夫々が接しつつ移動
し、効率の良い熱交換がなされ、各部均等な、焦げ付き
のない、効率的な間接加熱が行なえる。

又、前段で上記したように、効率の良い加熱が行なえる
結果、次段の直接加熱での熱負担が少なくて済み、又こ
れにより、高温迄液体を加熱処理しつつ、凝縮水の増加
も最小限に抑制できて良好な製品が得られる他、各段で
温度を物性に応じて適宜最適条件下で加熱処理でき、更
に、間接加熱装置に上記した固定撹拌機構を設けるとい
う簡素な構成で上記を実現できる等多大の利点が有る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
にかかる装置の模式的説明図、第２図は間接加熱装置の
縦断側面図、第３図は直接加熱装置の縦断側面図、第４
図は加熱装置の第２の実施例の図、第５図は同第３実施
例の図である。 尚図面中４は間接加熱手段、５はこれのユニット、６３
は処理液体流通通路、８は固定撹拌機構、８１は軸部、
８２は翼片、１６は直接加熱手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理液体を流通させ、該液体の流路と画
   成された外側の加熱媒体で間接加熱する手段と、該間接
   加熱手段の下流に設けられ、間接加熱された処理液体を
   加熱する直接加熱手段とからなり、前記間接加熱手段の
   処理液体流路中に該液体を撹拌する固定撹拌機構を設
   け、該固定撹拌機構は、上記流路の断面中央部で軸方向
   に長さを有する軸部と、該軸部から径方向外方に突出さ
   れ、軸方向に角度を有する翼片とからなり、該軸部、翼
   片の固定撹拌機構は、上記流路中に離間して複数配設す
   るようにしたことを特徴とする液体加熱処理装置。