JPS6287159A - 直接加熱殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、食品等の液体の直接加熱殺菌方法に関するも
のであり、詳しくは、殺菌が完全に行なわれているか否
かの判定について新規な手段を採用した連続式の直接加
熱殺菌方法に関する。

〔技術の背景及び従来技術〕

従来から、豆乳、乳飲料及び乳製品等の液体食品の連続
式の直接加熱殺菌方法としては１第１図に示す如きシス
テムが採用されている。即ち、予備加温された液体食品
がポンプ１で移送され、スチームインジエクシ！ンノズ
ル３で直接蒸気が吹き込まれて殺菌温度まで加熱され、
この殺菌温度が温度検出部１１において所定の温度とな
るようにスチームコントロールバルブ４の操作で制御さ
れる。そして、蒸発タンク６で吹き込まれた蒸気の水分
量が除去され、均質機８で処理された後、冷却袋ｆｍ１
５で所定の温度まで冷却されて、無菌タンク又は充填セ
フシロン（図示なし）へと送られる。また、殺菌温度が
所定の温度未満に低下した場合に、この不完全殺菌液体
は殺菌液体の配管１２に設けられた切換弁１３によって
切換弁１３から分枝された他の配管１４へ転換され、不
完全殺菌液体の殺菌液体への混入が防止される。

ところで、均質機８は、その下流の流量を規制する定電
性があって、殺菌装置ａとしての処理流量を決めている
。一方、ボンプエについてみると、ポンプ１は渦巻ポン
プや定量ポンプが用いられるが、渦巻ポンプは定量性が
なく、定量ポンプにあっても処理する液体の粘度が変化
すると、定量ポンプの容積効率が変化し吐出流量の変化
をもたらす。また同時に液体の粘度の変化はスチームイ
ンジエクシ目ンノズル３などの流路抵抗に基づく背圧の
変化となって容積効率に影響を及ぼし吐出流量を変動さ
せる。この液体の粘度の変化は、殺菌装置の稼動租始（
スタートアップ）時に、この液体を水から製品の液体へ
切り換える場合及び稼動停止（シャットダウン）時の逆
の切り換えの場合に、特に！著に起こる。また、殺菌装
置を長時間運転した場合、スチームインジエクシ目ンノ
ズル３などに焦げ付きによる付着物を生じ、この付着物
の発生はポンプｌに背圧の増加となって作用し、同時に
スチームコントロールバルブ４はその開度を大きくしそ
の吹き込み圧力を上げるため、この圧力の変化がポンプ
１への背圧の変化となって吐出流量を変化させることに
なる。このような吐出流量の変化は蒸発タンク６の液レ
ベルを変動させることになる。そこで、液レベルコント
ローラー２．１０の制御により液レベルの増加はポンプ
の吐出流量を減少させ、逆の場合には増加させるように
、ポンプの吐出流量をコントロールする。即ち、液レベ
ルが変化した場合には、液レベルコントローラーｌＯ及
び流量制御装置２の作動によって疲レベルが一定に安定
するまで、ポンプ１の吐出流量の増加及び減少が繰り返
されることになる。

以上の如く、連続式の直接加熱殺菌方法において、殺菌
されるべき液体は、ポンプ１の吐出流量の変動により殺
菌温度保持部５での流速が変動することになる。即ち、
殺菌時間の変動が生じるのである。

ところが、一般に細菌の熱死滅効果は、殺菌温度と殺菌
時間の相乗作用によって決定され、前記した従来法の如
く殺菌温度の低下のみによって不完全殺菌液体と判定し
切換弁を作動させる方法でけ一鐙萌貼闇の暦めの１、−
めに鶏死減カ巣の満足されない場合であっても殺菌液体
として製品化される可能性があった。即ち、細菌の熱死
滅効果の判定において、従来のような殺菌温度のみの濫
視では非常に危険であり、殺！８Ｊ温度は！！持されて
いるにもかかわらず、殺菌温度保持部の流量が増加して
、殺菌時間が短くなり、実際には殺菌が不完全となり製
品とならない場合も生じる。

そして、この間頭に対処するために主に次の方法がとら
れてきた。

■殺菌温度保持部の流量を検知して記録・監視し、流量
が所定の値以上に増加した場合に切換弁を作動させる。

■殺菌温度保持部の流量を所定の値にｍ持するようポン
プの回転数又は流量制御バルブを制御する。

■前記した殺菌装置のスタートアップ及びシャットダウ
ン時の液体の粘度の変化に関して、ポンプの吐出流量が
所定の値となるように液体の粘度に対応して予め回転数
を決めておき、この回転数に変更する。

しかし、いずれの方法においても殺菌温度保持部の流量
を、細菌の熱死滅効果を一定以上に維持する目的で制御
するには、十分とはいえず、数秒の殺菌時間を充分な精
度で制御することができておらず、実質的に殺菌温度の
みに依存しているに等しい。

さらに上記■の場合には、蒸発タンクの液レベルのコン
トロールを、均質機の処理量を制御するように行なう必
要があり、装置が複雑化することを避けられない。

〔発明が解決しようとする８照点〕 本発明は、連続式の直接加熱殺菌方法における殺菌液体
の細菌の熱死滅効果の判定に関し、実質的に殺菌温度に
依存して行なっていた上記の従来方法の有する欠点、即
ち殺菌時間の変動を上記の判定の要素から除外している
ために、殺菌時間の減少による熱死滅効果の低下を装置
の運転中に連続的に常時チェックし、かつ不完全殺菌液
体を自動的に製品ラインから排除することができないと
いう欠点を解消するものである。

発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、連続式の直接加熱殺菌方法において、加熱殺
菌処理された液体が所定の細菌熱死滅効果を受けている
か杏かの判定に関し新規な手段を採用し！こことを特徴
とするものである。具体的に説明すれば次のとおりであ
る。即ち、 配管中を流動する殺菌されるべき液体に直接蒸気を吹き
込んで殺菌温度まで加熱し、殺菌温度保持部において殺
菌時間保持した後蒸発タンクにおいて吹き込まれた蒸気
の水分量をＩＴ！ｊ？去し、殺菌液体とする連続式の直
接加熱殺菌方法において、上ｎ殺菌温度及び殺菌時間を
連続的にｉｔ測し、該計測値を用いて、計算式： 〔ただしｔ及びＴは上記殺菌時間（秒）及び殺菌温度（
°Ｆ）であり、２は上記の殺菌されるべき液体の８菌の
２値（°Ｆ）である。〕 によりＦ　値（分）を連続的に算出し、一方上記の殺菌
されるべき液体の予め決定された殺菌下限条件である殺
菌時間ｔｌ　　（秒）及び殺菌温度γ（°Ｆ）を用いて
上記の計算式より得られるＦ。

の値を基準値Ｆ′　とし、該基準値Ｆ’　　と上記Ｆ０
　　　　　　　　　　　　　　　　　０　　　　　　　
．０値とを比較し、上記のＦ値が上記の基準値Ｆ′未満
に低下した場合に、上記殺菌温度保持部における殺菌さ
れるべき偕体を不完全殺菌液体と判定して、上記蒸発タ
ンクの下流の殺菌液体の配管に設けられた切換弁を作動
させ、上記不完全殺菌液体の疵れを殺菌液体の配管から
上記切換弁において分枝された他の配管へ転換させるこ
とを特徴とする上記直接加熱殺菌方法である。

先ず、本発明をその方法を実施する装置の概要を示した
第２図について説明する。２′は定量ポンプ１′の回伝
数制都用インバータであり、差圧伝送器１７及び液レベ
ルコントローラーＩＯヲ介して定量ポンプ１′の吐出量
を制御し蒸発タンク６の液レベルを一定に維持する。１
６は流電計であり、計測値は温度検出部１１での温度と
共にプラントコントローラー１８に入力される。そして
、プラントコントローラー１８から切換弁１３の作動指
令が伝達される。

ところで、一般に菌ａｔ！！ｉｆの細菌の熱死滅効果は
、次のような式によって表現される（中西武雄著、改訂
増補牛乳・乳製品の微生物学、９４及び９５頁、昭和５
８年４月１１日発行、地球社）。

ここで、Ｔは殺菌温度（’Ｆ）　、ｔは殺菌塩度の保持
時間、即ち殺菌時間（秒）であり、Ｚは当該国懸濁液の
細菌のＺ値（°Ｆ）であり実験値である。即ち、既知の
Ｚ値を有する殺菌されるべき液体の細菌の熱死滅効果は
、殺菌温度及び殺菌時間の関数であって、通例殺菌温度
及び殺菌時間によフて表わされている殺菌条件は、上記
Ｆ値（分）として単一の数値によって特定される。換言
すれば、殺菌温度又は殺菌時間が変動してもＦ　値が所
望の１１’：　＋ＩＩＸ値Ｆ′　以上を維持されている
ならば、殺菌液体として判定し得ることになる。

本発明は、かかる従来の知見を連続式の直接加熱鴇胡槙
明Ｉ−＋鮒ｈ１λＪａ−Ｒ値を連続的かつ超高遠で算出
せしめて殺菌の適否の判定に利用したものである。次に
本発明をより詳細に説明する。

本発明において、殺菌温度Ｔは、スチームインジェクシ
ョンノズル３で直接蒸気が吹き込まれた後の殺菌温度保
持部５の終端までの液体の平均温度であって温度検出部
＋１で検出される。また殺菌時間とは、該殺菌温度保持
部５における液体の平均滞沼時間である。殺菌温度が所
望の温度となるよう塩度コントローラー９を介してスチ
ームコントロールバルブ４により蒸気吹き込み量が調節
され、また前記した如く液体の流量が定量ポンプ１′に
より調節される。また、Ｚ値については、液体の熱死滅
時間（ＴＤＴ）直線を求めることにより容易に求めるこ
とができる。従って、流量計１６及び温度検出部１１の
各計測値をアナログ入力としてプラントコントローラー
１８に取り込み殺菌時間を計算させ、同時に前記Ｆ。値
を算出させて予め決定された基醪値Ｆ′　との比較を行
なわせることができる。ここで基準値Ｆ′Ｏの決定は、
次の如く行なわれる。

即ち、予めＴＤＴ直線及びＺ値を実験的に求め、殺菌前
の菌数より殺菌製品とするために必要な菌の死滅率を決
定し、基準値ｒ　値が決定される。

次に殺菌製品の物性面などにより必要な殺菌効果（ｆ　
値）を得るために殺菌温度を高くするか、殺菌時間を長
くするかの決定を行ない、Ｚ値、Ｆ′　値より前記Ｆ　
の式を用いて、殺菌下限条件Ｏ としての殺菌温度Ｔ’　　（’Ｆ）及び殺菌時間１＋（
秒）の決定を行なう。

またこのようにして決められた殺菌温度１（’Ｆ）　、
殺菌時間ｔ＋　　＜秒）で実用機にて菌の死滅率を測定
し、基準値！　値に等しい死滅率となっていることを確
認する。かくして決定されたＦ値が基準値ダ　値未満に
低下したとき、殺菌されるべき液体を不完全殺菌液体と
判定して切換弁１３を作動させて、殺菌液体を配管１２
から他の配管１４にその流れを転換させる。また、プラ
ントコントローラーによるＦ　値の計算スピードは１回
当り約０．０１７秒程度であり、数秒の殺菌時間で１０
０回以上の計算及び基準値へ　との比較が実行されてお
り十分な速度で判定をすることかできる。

〔作用〕

次に本発明の作用を次の試験例によって説明する。

試験例！ 第２図に示す直接加熱殺菌装置を用い、本発明の方法に
より豆乳を１８５０１　／　ｈｒの能力で殺菌処理した
。殺菌温度を１５２°Ｃに設定し、殺菌時間が２秒とな
るよう殺菌温度保持部を設置し、殺菌条件の許容される
下限として、１４７℃２秒相当とし、この条件未満の場
合を不完全殺菌と判定することにした。即ち、豆乳のＺ
値は予め求めたＴＤＴ直線からＺ＝１３　　（’ｐ）と
し、これとｔ’＝ｚ（秒）及びＴ’　＝：　２９６．６
　　（’　Ｆ）を前記Ｆ　の式に代入してＦ値＝１３・
０　（分）算出されるので、これを基準位Ｆ’　　とし
て採用した。この殺菌処理において蒸発タンク６の液レ
ベル設定値を３６％から４３９６に急激に増加させ、蒸
発タンクの液レベルの現在値を設定値に対して相対的に
低下させる外乱・を与えると、液レベルは設定値に向っ
て上昇を始めるが、このときにこのシステムが示す挙動
を調べた。

先ず、液レベルコントローラー１０　（三菱電機（株）
　　ＭＡＣＴＵＳ　６２０内のＤＤＣ機能機能上り定量
ポンプ１′の吐出量が増加し、殺菌温度Ｔが低下し、殺
菌時間が短かくなる。この時の流量ｉｆｆ１６（ｍ河北
辰電ｎ（株）、電磁流量計〕による流量及び塩度検出部
１１（熱電対温度ｉｔ）での温度（殺菌温度）の変化を
第３図及び第４図に示した。第３図によると、殺菌温度
保持部での流量が２１００Ｊ／ｈｒから、図中矢印で示
した最大約２５００１／ｈｒまで増加しており、この時
の殺菌温度は第４図の矢印で示した１４７．４℃まで低
下している。

また同時にプラントコントローラー１８〔三菱電機（株
）　　ＭＡＣＴＵＳ　６２０げの演算ｆｉ能〕によって
算出されたＦ値の変化を示したのが第５図であるが、図
中矢印で示した時点で、Ｆ値は１０（分）まで低下し、
切換弁１３〔装出エンジニアリング（株）製、ＭＯアセ
ブチイックバルブ〕が作動した。

この試験において使用した装置における蒸発タンク６は
２６０１容量であり、均質機８は三九機械工業（株）製
のアセブチイック仕様（１８５０１；／ｈｒの能力）で
あり、温度コントローラー９は三菱電機（株）　　ＭＡ
ＣＴｔＪＳ　６２０内のＤＤＣ機能であり、また差圧伝
送器１７は槓河北辰電礪（株）のダイヤフラム式のもの
であった。

以上のように、従来の殺菌温度のみによる判定では、１
４７°Ｃ以上の殺菌温度の条件を満足しているために、
１４７℃、２秒以上の熱死滅効果を下廻ているにもかか
わらず、殺菌不充分の判定が行なわれないが、本発明に
よる場合は、熱死滅効果をより適確に判定していること
がわかる。

試験例２ 試験例１において、殺菌処理中に蒸発タンクの液レベル
を急激に上昇させたことに代えて、スチームインジェク
ションノズル３で吹き込まれる蒸娠の元圧（スチームコ
ントロールバルブ手前の圧力）を７・５　　（Ｋｇ／ｉ
）から６．５　　（Ｋ９／ｄ）に短時間急激に低下させ
た以外は全て試験例１と同様の条件で行ないその結果を
調べた。

試験例１と同様に流量、殺菌温度及びＦ　値の変化をそ
れぞれ第６図、勇７図及び第８図に示した。第６図によ
ると、定量ポンプ■２を用いても蒸％吹き込み圧力の低
下が背圧の減少となって、同図の矢印で示した如く流量
が約２２５０１　／　ｈｒに増加し、同時に殺菌温度が
第７図の矢印で示した時点で１４７．５°Ｃに低下し、
これらの変化に伴いＦ値は第８囚の矢印で示した時点で
１０　　（分）まで低下し切換弁１３が作動した。

以上の如く、従来の殺菌温度のみによる判定では１４７
℃以上であるため、殺菌液体として処理され、製品化さ
れてしまうが、本発明の方法によるときはかかる危険性
を排除し得ることがわかる。

実施例１ 前記試験例１と同様の装置・機器を使用し、豆乳を１８
５０１　／　ｈｒで殺菌処理した。設定した殺菌条件、
殺菌下限条件及び基準値Ｆ′　は試験例１と同様である
。殺菌処理中に、Ｆ値は基準値Ｆ′０＝：　１３．０に
対し、３４〜４５の範囲に制御され、切換弁の作動は１
度も生じなかった。無菌的に充填された製品は３７８Ｃ
，１週間の保存テストの結果、腐敗異常臭等の細菌に起
因する品質の低下はみられなかった。

実施例２ 実施例１と同様の装置、機器を使用した。処理中に吹き
込まれる蒸気の元圧が７．８Ｋｇ／ｃ！ｔから７・ＯＫ
９　／　ｃｒｌｔへの低下がみられ、これと同時にＦ。

値が１３未満に低下し、切換弁が作動した。このため、
装置の稼動停止及び再滅菌処理を施しその後再び同条件
で稼動を再開した。切換弁の作動の前後の殺菌豆乳は同
一の無菌タンクに貯蔵され、無菌充填された。保存テス
トの結果は、実施例１と同様に良好であった。

発明の効果 本発明は、連続式の直接加熱殺菌方法における殺菌液体
の細菌死滅効果の判定に関し、殺菌時間と殺菌温度の両
者の因子を採用し、かつこれらを単一の数値にまとめて
測定し得るようにしてその＃ｆｆｉｆｆミル壬醗ン１．
−ごねル切廊命の枚狛に接続し、不完全殺菌液体を殺菌
液体ラインから排除し得るようにしたため、上記判定を
従来より適確なものとすることができる。これにより殺
菌温度は維持されているにもかかわらず殺菌温度保持部
の流量が増加して殺菌時間が短くなり、実際には殺菌が
不完全で製品とならないという事故が皆無となフた。

なお、本発明は、連続式のスチームインフュージョン方
式直接加熱殺菌方法及び間接加熱殺菌方法においても同
様に採用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の連続式の直接加熱殺菌方法で採用され
ているシステムを説明するフローシートであり、第２図
は本発明の詳細な説明するフローシートである。第３図
は、本発明の方法の試験例における時間と流量の関係を
示すグラフであり、第４図は本発明の方法の試験例にお
ける時間と殺菌温度の関係を示すグラフであり、第５図
は本発明の方法の試験例における時間とＦ　値の関係を
示すグラフである。第６図は、本発明の方法の他の試験
例における時間と流量の関係を示すグラフであり、第７
図は本発明の方法の他の試験例における時間と殺菌温度
の関係を示すグラフであり、第８図は本発明の方法の他
の試験例における時間とＦ値の関係を示すグラフである
。 〔符号の説明〕 ２：流量制御装置 ２′＝回転数制御用インバータ ３ニスチームインジエクシヨンノズル ５：殺菌温度保持部 ６：蒸発タンク ８：均質機 ｌｌ：温度検出部 １３：切換弁 １６：流量計 １８ニブラントコントローラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）配管中を流動する殺菌されるべき液体に、直接蒸
   気を吹き込んで殺菌温度まで加熱し、殺菌温度保持部に
   おいて殺菌時間保持した後、蒸発タンクにおいて吹き込
   まれた蒸気の水分量を除去し、殺菌液体とする連続式の
   直接加熱殺菌方法において、上記殺菌温度及び殺菌時間
   を連続的に計測し、該計測値を用いて、計算式： Ｆ＿０＝（ｔ／６０）１０＾［＾（＾Ｔ＾−＾２＾５＾
   ０＾）＾／＾Ｚ＾］〔ただし、ｔ及びＴは上記殺菌時間
   （秒）及び殺菌温度（°Ｆ）であり、Ｚは上記殺菌され
   るべき液体の細菌のＺ値である〕 により、Ｆ＿０値（分）を連続的に算出し、一方、殺菌
   されるべき液体の予め決定された殺菌下限条件である殺
   菌時間ｔ′（秒）及び殺菌温度Ｔ′（°Ｆ）を用いて、
   上記計算式により得られるＦ＿０の値を基準値Ｆ′＿０
   とし、該基準値Ｆ′＿０と上記Ｆ＿０値とを比較し、上
   記Ｆ＿０値が上記基準値Ｆ′＿０未満に低下した場合に
   、上記殺菌温度保持部における殺菌されるべき液体を不
   完全殺菌液体と判定して上記蒸発タンクの下流の殺菌液
   体の配管に設けられた切換弁を作動させ、上記不完全殺
   菌液体の流れを殺菌液体の配管から上記切換弁において
   分枝された他の配管へ転換させることを特徴とする上記
   直接加熱殺菌方法。
2. （２）蒸発タンクと切換弁との間の配管に均質機が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の直接加熱殺菌方法。
3. （３）殺菌されるべき液体が、豆乳であることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の直接加熱殺菌方法。