JPS6321488A - 流体食品加工装置 - Google Patents
流体食品加工装置Info
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- JPS6321488A JPS6321488A JP61167740A JP16774086A JPS6321488A JP S6321488 A JPS6321488 A JP S6321488A JP 61167740 A JP61167740 A JP 61167740A JP 16774086 A JP16774086 A JP 16774086A JP S6321488 A JPS6321488 A JP S6321488A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
- B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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-
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- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Formation And Processing Of Food Products (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は食品加工、特に、流体(もしくは液体〕の形態
の食品の加工装置昏こ関する。
の食品の加工装置昏こ関する。
発明の背景
食品工業は、現在入手できる多くの、種々の食品の製造
に、様々な処理を利用している。そのような処理は、食
品を、現在の消費者シこより期待される種々の形態およ
び型の食品に加工すること、および食品を腐敗し【こく
い形態に変えることであり、後者の要求は、原始人によ
っても強く望まれていたものである。液体食品に関して
は、広く用いられる処理には、単純な混合、乳化、均質
化、粉砕、加熱/冷却などが包含され、多くの型の装置
が、そのような処理を行なうために利用されている。
に、様々な処理を利用している。そのような処理は、食
品を、現在の消費者シこより期待される種々の形態およ
び型の食品に加工すること、および食品を腐敗し【こく
い形態に変えることであり、後者の要求は、原始人によ
っても強く望まれていたものである。液体食品に関して
は、広く用いられる処理には、単純な混合、乳化、均質
化、粉砕、加熱/冷却などが包含され、多くの型の装置
が、そのような処理を行なうために利用されている。
例えば、サラダドレッシングのような、乳化が要求され
る液体食品(ま々は他の液体基質〕は、機械的に回転す
るパドルを利用する面単なかきまぜ器を有する装置また
は、固定した「じゃま板」を、タンク壁に取り付けたり
、タービン・ローターと固定子の組み合せにおけるごと
く、プロペラをこ隣接して設けたタービンかきまぜ器の
ような、ざらをこ激しい処理を提供する他の混合装置を
包含する装置中で加工できる。よく仰られているコロイ
ドミルは、2種またはそれ以上の液体をローターと固定
子の間の所定の小さな間隙により、均一な小滴または粒
径を有するエマルジョンに変えるのに広く用いられてい
る。いくつかの例では、外部冷却してエマルジョンに加
えられた比較的高い剪断力により生じる熱を取り除いて
もよい。もうjつの高剪断混合装置は加工すべき相を、
ばね座弁を通過させることにより操作するホモジナイザ
ーである。しかしながら、このような処理は制御できな
い凝集した細かい粒子をもたらすことがあり、これシこ
より生成したいわゆる「ブドウの房」を、ついで、その
基質を第2段のホモジナイザーに通過させて分店しなけ
ればならない。したがって、このような状況においては
、ホモジナイザー装置の使用は必然的に2段処理法を必
要とする。
る液体食品(ま々は他の液体基質〕は、機械的に回転す
るパドルを利用する面単なかきまぜ器を有する装置また
は、固定した「じゃま板」を、タンク壁に取り付けたり
、タービン・ローターと固定子の組み合せにおけるごと
く、プロペラをこ隣接して設けたタービンかきまぜ器の
ような、ざらをこ激しい処理を提供する他の混合装置を
包含する装置中で加工できる。よく仰られているコロイ
ドミルは、2種またはそれ以上の液体をローターと固定
子の間の所定の小さな間隙により、均一な小滴または粒
径を有するエマルジョンに変えるのに広く用いられてい
る。いくつかの例では、外部冷却してエマルジョンに加
えられた比較的高い剪断力により生じる熱を取り除いて
もよい。もうjつの高剪断混合装置は加工すべき相を、
ばね座弁を通過させることにより操作するホモジナイザ
ーである。しかしながら、このような処理は制御できな
い凝集した細かい粒子をもたらすことがあり、これシこ
より生成したいわゆる「ブドウの房」を、ついで、その
基質を第2段のホモジナイザーに通過させて分店しなけ
ればならない。したがって、このような状況においては
、ホモジナイザー装置の使用は必然的に2段処理法を必
要とする。
伝熱処理に移って、プレート式および薄膜流下式装置の
ような永年使用されてきた種々の形態の熱交換器および
近年開発された表面かき取り式熱交換器を含め、この目
的に多くの装置が用いられている。後者の装置は食品工
業に広く用いられている(例えば、アール・エイチ・レ
イ、フード・トレード、vビュー(R,H,Ray、
Food TradeReview)による「食品工業
【こおける表面かき取り式熱交換器の役割」、1970
年4月参照)。このような装置は製品の通過する比較的
大きな処理帯(装置の大きさにより、約60n以上)を
有し、この処理帯は熱交換管の内面およびこの管中に設
ケラれた回転シャフトの間で形成される。このシャフト
は、装置の運転中、加工すべき製品を該内面から連続的
にかき取り、熱交換面における製品のやけ、こびりつき
、または結晶化を最少をこするための概ね径方向に延長
した多数のスクレーパー・ブレードを有する。ざら【こ
、シャフトの周囲を回転するにつれて、ブレードが製品
中を、乱流を生じて通過することにより、製品にいくら
かの混合効果を与え、製品が全体としてさらされる処理
の均一性を増強する。このタイプの加工は当該分野にお
いて「統計的」加工として知られている。
ような永年使用されてきた種々の形態の熱交換器および
近年開発された表面かき取り式熱交換器を含め、この目
的に多くの装置が用いられている。後者の装置は食品工
業に広く用いられている(例えば、アール・エイチ・レ
イ、フード・トレード、vビュー(R,H,Ray、
Food TradeReview)による「食品工業
【こおける表面かき取り式熱交換器の役割」、1970
年4月参照)。このような装置は製品の通過する比較的
大きな処理帯(装置の大きさにより、約60n以上)を
有し、この処理帯は熱交換管の内面およびこの管中に設
ケラれた回転シャフトの間で形成される。このシャフト
は、装置の運転中、加工すべき製品を該内面から連続的
にかき取り、熱交換面における製品のやけ、こびりつき
、または結晶化を最少をこするための概ね径方向に延長
した多数のスクレーパー・ブレードを有する。ざら【こ
、シャフトの周囲を回転するにつれて、ブレードが製品
中を、乱流を生じて通過することにより、製品にいくら
かの混合効果を与え、製品が全体としてさらされる処理
の均一性を増強する。このタイプの加工は当該分野にお
いて「統計的」加工として知られている。
この語は処理帯中が一様に維持されていない加工条件(
例えば、製品温度勾配のような)を表わすために用いら
れる。したがって、目的とするある製品のためのある装
置の所定の運転条件下、所望の加工条件を示す処理帯域
、すなわち、「活性加工域」に全ての製品を送ることを
統計的昏こ保障するために、製品の連続的混合が必要と
なる。明らかなごとく、処理帯内に入っている製品の一
部だけが該活性加工域にあり、したがって、いずれの瞬
間においても、意図した加工条件下に置かれる。
例えば、製品温度勾配のような)を表わすために用いら
れる。したがって、目的とするある製品のためのある装
置の所定の運転条件下、所望の加工条件を示す処理帯域
、すなわち、「活性加工域」に全ての製品を送ることを
統計的昏こ保障するために、製品の連続的混合が必要と
なる。明らかなごとく、処理帯内に入っている製品の一
部だけが該活性加工域にあり、したがって、いずれの瞬
間においても、意図した加工条件下に置かれる。
したがって、製品全体としての処理は、すでに処理され
た製品を処理帯内の活性加工域の外に移動させ(混合に
より)、該域の外側からの未処理製品で置き換える。し
たがって、活性加工域における未処理製品の処理製品と
の交換は非常を二ランダムであり、この加工はその性質
上、「統計的」である。同様に、製品の試料が処理帯に
滞留する時間が増加するにつれて、試料中の処理された
製品の割合が増加する事実も明らかである。処理帯にお
ける製品混合のランダム効果を与えることにより、該意
図する加工域9こおいてすでQこ処理された製品と置き
換わる可能性も時間と共に増加する。
た製品を処理帯内の活性加工域の外に移動させ(混合に
より)、該域の外側からの未処理製品で置き換える。し
たがって、活性加工域における未処理製品の処理製品と
の交換は非常を二ランダムであり、この加工はその性質
上、「統計的」である。同様に、製品の試料が処理帯に
滞留する時間が増加するにつれて、試料中の処理された
製品の割合が増加する事実も明らかである。処理帯にお
ける製品混合のランダム効果を与えることにより、該意
図する加工域9こおいてすでQこ処理された製品と置き
換わる可能性も時間と共に増加する。
△
このような加工の効果は、それを超えては製品処理の均
一性を向上できない「理想的処理製品」平均についての
変動に理論約9こ低い限界を与えることになる。
一性を向上できない「理想的処理製品」平均についての
変動に理論約9こ低い限界を与えることになる。
実際上、他の製品のフロー・パターン、特に、ブレード
支持柱によって生じる渦流により、処理帯内の製品滞留
時間さえ一様にならないので、理論的限界にも達しえな
い。多くの例において、製品が受ける処理のこの変動は
、製品を二対する影響の点で商業的に有意ではない。し
かしながら、蛋白性物質を含有する液体(特にコロイド
)を処理するような他の例において、この変動は得られ
る製品の開業的許容性に有害となりつる。明らかなごと
く、環状空間はスクレーバー・ブレードを収容するに充
分な幅がなければならず、装置の大きさによるが、約6
0H以上でなければならず、活性加工域はこの大きさよ
り著しく小さい。
支持柱によって生じる渦流により、処理帯内の製品滞留
時間さえ一様にならないので、理論的限界にも達しえな
い。多くの例において、製品が受ける処理のこの変動は
、製品を二対する影響の点で商業的に有意ではない。し
かしながら、蛋白性物質を含有する液体(特にコロイド
)を処理するような他の例において、この変動は得られ
る製品の開業的許容性に有害となりつる。明らかなごと
く、環状空間はスクレーバー・ブレードを収容するに充
分な幅がなければならず、装置の大きさによるが、約6
0H以上でなければならず、活性加工域はこの大きさよ
り著しく小さい。
注意すべきことは、商業的に入手できる表面かき取り成
熱交換器は、一般に、シャフトの回転速度が約250〜
3 Q Q rpm、例外約0こは約50Orpmまで
で連続的に運転するように設計されていることである。
熱交換器は、一般に、シャフトの回転速度が約250〜
3 Q Q rpm、例外約0こは約50Orpmまで
で連続的に運転するように設計されていることである。
したがって、このような装置は効率の良い混合と伝熱を
与えるが、比較的中程度のレベルの剪断力しか与えない
。
与えるが、比較的中程度のレベルの剪断力しか与えない
。
発明の概要
液体(もしくは流体)の形態の食品(もしくは他の基質
)に高剪断力をかけ、同時に、制御した方法で迅速にそ
の温度を上昇させることが必要または望ましい場合、公
卸の装置は適当でないことが判明した。さらに、各々、
この加工処理の1つ、すなわち、高剪断力または迅速な
加熱のいずれかを与える2つの装置は大規模では相互を
こ適合しない。したがって、本発明者らは前記の要件に
適合する加工装置を設計しなければならなかった。した
がって、本発明の1つの態様は均一な、液体(流体)基
質の非統計的加工に適した装置を提供するものであり、
該装置は、 一定の径の、本質的昏こ滑らかで、妨害のない凹円筒表
面を有する第1手段、 該第1手段の一定の径より小さい、ただし、約2ff以
上小さくはない一定の径の、本質的に滑らかで、妨害の
ない凸円筒表面を有する第2手段を有し、 @1および第2手段は相互シこ同心軸関係【こ配置され
、該@lおよび第2手段の間の間隙が一様な環状の処理
帯を構成し、該処理帯が伝熱媒体と伝熱関係に配置され
ており、また、 該第1および第2手段の間に、その対称共通軸線の周囲
で相対的回転運動を与える第3の手段を有することを特
徴とする。
)に高剪断力をかけ、同時に、制御した方法で迅速にそ
の温度を上昇させることが必要または望ましい場合、公
卸の装置は適当でないことが判明した。さらに、各々、
この加工処理の1つ、すなわち、高剪断力または迅速な
加熱のいずれかを与える2つの装置は大規模では相互を
こ適合しない。したがって、本発明者らは前記の要件に
適合する加工装置を設計しなければならなかった。した
がって、本発明の1つの態様は均一な、液体(流体)基
質の非統計的加工に適した装置を提供するものであり、
該装置は、 一定の径の、本質的昏こ滑らかで、妨害のない凹円筒表
面を有する第1手段、 該第1手段の一定の径より小さい、ただし、約2ff以
上小さくはない一定の径の、本質的に滑らかで、妨害の
ない凸円筒表面を有する第2手段を有し、 @1および第2手段は相互シこ同心軸関係【こ配置され
、該@lおよび第2手段の間の間隙が一様な環状の処理
帯を構成し、該処理帯が伝熱媒体と伝熱関係に配置され
ており、また、 該第1および第2手段の間に、その対称共通軸線の周囲
で相対的回転運動を与える第3の手段を有することを特
徴とする。
この1つの具体例は、内部円筒状表面と外面を有する延
長した管からなり、外面には熱交換媒体を運ぶ手段を有
する装置を提供することにより達成される。延長した円
筒状回転体を該管内に、その内面と同軸に、かつ、管お
よび回転体の共通軸の周りで回転可能に設ける。内面お
よび回転体の間には約2朋以下の幅を有する環状空間が
あり、これが物質の加工または処理帯を構成する。本発
明の装置において、厚さ約2朋以下の物質加工帯を設け
ることにより、該処理帯が実質的に活性加工域と同じに
延長し、同じに終り、これにより、該流体加工装置が流
体基質の非常に均一な処理(すなわち、前記の「統計的
」処理とは区別される)を与えることを見出した。前記
のごとく、このシステムは迅速な加工を可能にするだけ
でなく、より一層の制御を可能とし、より一定した物理
的特性を有する製品を与える。
長した管からなり、外面には熱交換媒体を運ぶ手段を有
する装置を提供することにより達成される。延長した円
筒状回転体を該管内に、その内面と同軸に、かつ、管お
よび回転体の共通軸の周りで回転可能に設ける。内面お
よび回転体の間には約2朋以下の幅を有する環状空間が
あり、これが物質の加工または処理帯を構成する。本発
明の装置において、厚さ約2朋以下の物質加工帯を設け
ることにより、該処理帯が実質的に活性加工域と同じに
延長し、同じに終り、これにより、該流体加工装置が流
体基質の非常に均一な処理(すなわち、前記の「統計的
」処理とは区別される)を与えることを見出した。前記
のごとく、このシステムは迅速な加工を可能にするだけ
でなく、より一層の制御を可能とし、より一定した物理
的特性を有する製品を与える。
回転体は高速で回転するよう昏こ配置され、管内面と回
転体表面の間の高い相対速度が該環状帯を通過する物質
に所望の高い剪断力を付与する。内面、すなわち、熱交
換域の細長い特性は、物質の厚さが、全て活性処理域内
)こある比較的薄層に大きく限定されたこととあいまっ
て、迅速な伝達を行ない、これにより、強い剪断力を受
けながら、加工すべき物質の温度が速かに所望の高レベ
ルまで上昇する。したがって、大量の基質を非常に薄い
層状にして、高温で非常に短時間で加工できる。
転体表面の間の高い相対速度が該環状帯を通過する物質
に所望の高い剪断力を付与する。内面、すなわち、熱交
換域の細長い特性は、物質の厚さが、全て活性処理域内
)こある比較的薄層に大きく限定されたこととあいまっ
て、迅速な伝達を行ない、これにより、強い剪断力を受
けながら、加工すべき物質の温度が速かに所望の高レベ
ルまで上昇する。したがって、大量の基質を非常に薄い
層状にして、高温で非常に短時間で加工できる。
これは、長い側熱が熱感受性の加工すべき物質に及ぼす
有害な作用を減少し、さけることさえできるようにする
。もちろん、蛋白のような多くの食品成分が熱感受性で
ある。非常に重要なことには、剪断力が、処理すべき物
質中の粒子の望ましくない凝集を制御する助けをし、所
望なこより、そのような阻止すべき凝集加工を可能にす
る。これは従来の装置では容易になしえないことである
。本発明による加熱処理の実質的に瞬間的、非統計的性
質は処理すべき物質の粒径分布を非常に狭くし、非常に
望ましい。
有害な作用を減少し、さけることさえできるようにする
。もちろん、蛋白のような多くの食品成分が熱感受性で
ある。非常に重要なことには、剪断力が、処理すべき物
質中の粒子の望ましくない凝集を制御する助けをし、所
望なこより、そのような阻止すべき凝集加工を可能にす
る。これは従来の装置では容易になしえないことである
。本発明による加熱処理の実質的に瞬間的、非統計的性
質は処理すべき物質の粒径分布を非常に狭くし、非常に
望ましい。
望ましい方法で装置を機能させるには、処理帯を通る流
体物質の迅速な移動に妨害があってはならない。したが
って、もつとも重要なことは、環状空間およびそれを限
定する表面はいかなるタイプの機械的障害、例えば、ス
クレーパー・ブレードまたはブレード支持柱で妨害され
ていないことである。
体物質の迅速な移動に妨害があってはならない。したが
って、もつとも重要なことは、環状空間およびそれを限
定する表面はいかなるタイプの機械的障害、例えば、ス
クレーパー・ブレードまたはブレード支持柱で妨害され
ていないことである。
発明の詳細
な説明のもう1つの態様によれば、
外面および中心軸線を有する内部円筒面を含む管、
該外面上の熱交換媒体を運ぶ手段、
該軸線の周囲を回転する、該管内にその内面と同軸方向
に設けられた回転体、 該回転体と内面の間の、約211N以下の、障害のない
一様環状空間からなる処理帯、 該回転体を高速で回転させる手段、および該処理帯の外
部に設けられた、処理すべき流体で該処理帯を満たし、
その後、加工の間、流体の処理量を処理帯に供給して処
理帯を満たした状態に維持する手段 からなる流体加工装置が提供される。
に設けられた回転体、 該回転体と内面の間の、約211N以下の、障害のない
一様環状空間からなる処理帯、 該回転体を高速で回転させる手段、および該処理帯の外
部に設けられた、処理すべき流体で該処理帯を満たし、
その後、加工の間、流体の処理量を処理帯に供給して処
理帯を満たした状態に維持する手段 からなる流体加工装置が提供される。
本発明の装置は非常に迅速な基質の処理を提供し、さら
に、基質物質の装置内の通過を助ける。
に、基質物質の装置内の通過を助ける。
管の内面および/韮たは回転体の外面は、ポリテトラフ
ルオロエチレンマタはクロロトリフルオロエチレンポリ
マーのようなハロゲン化ポリエチレンのごとき比較的不
活性な高分子物質ff1fたはそれで被覆されているこ
とが好才しい。
ルオロエチレンマタはクロロトリフルオロエチレンポリ
マーのようなハロゲン化ポリエチレンのごとき比較的不
活性な高分子物質ff1fたはそれで被覆されているこ
とが好才しい。
一般に、処理帯に物質を供給するにはポンプ・システム
が用いられる。
が用いられる。
本発明の加工装置を、大気圧下、処理帯内で蒸気相が生
じるような温度条件下で流体基質の処理に使用する場合
、そのようなガスの発生は防止しなければならない。通
常、処理帯の上流に供給ポンプを配置し、処理帯の下流
昏こ弁のような手段を設け、これをこより、処理帯内の
圧力が調節できる。
じるような温度条件下で流体基質の処理に使用する場合
、そのようなガスの発生は防止しなければならない。通
常、処理帯の上流に供給ポンプを配置し、処理帯の下流
昏こ弁のような手段を設け、これをこより、処理帯内の
圧力が調節できる。
好ましい配置において、処理帯の上流に配置した第1の
ポンプがその源から流体基質を処理帯へ供給し、処理帯
の下流に設けられ、第1ポンプより低速で運転されてい
る第2ポンプか処理帯内に背圧をかける。この背圧を生
じさせるのに、ポンプまたは他の手段を用いるかにかか
わりなく、一般に、流体基質からの揮発性物質の処理帯
内におけるガス発生をさけるためには該背圧は必須であ
る。
ポンプがその源から流体基質を処理帯へ供給し、処理帯
の下流に設けられ、第1ポンプより低速で運転されてい
る第2ポンプか処理帯内に背圧をかける。この背圧を生
じさせるのに、ポンプまたは他の手段を用いるかにかか
わりなく、一般に、流体基質からの揮発性物質の処理帯
内におけるガス発生をさけるためには該背圧は必須であ
る。
処理帯における蒸気相の形成は、流体基質に対する効率
的な、一様な伝熱に対して、不安定な、しばしば、−時
的な、通常、局部的な断熱障害を生じさせ、処理帯内に
おける加工条件の一様性促進を意図する設計特性を損な
う。このため、また、本発明の加工装置で処理すべき流
体基質を、加工前に脱気することも好ましい。これは、
例えば、コーネルーマシーン社(Cornell 八
4achineCompany )から販売されている
VER5ATORC商、[)のような萄業的に入手でき
る脱気装置で容易【こ行なうことができる。
的な、一様な伝熱に対して、不安定な、しばしば、−時
的な、通常、局部的な断熱障害を生じさせ、処理帯内に
おける加工条件の一様性促進を意図する設計特性を損な
う。このため、また、本発明の加工装置で処理すべき流
体基質を、加工前に脱気することも好ましい。これは、
例えば、コーネルーマシーン社(Cornell 八
4achineCompany )から販売されている
VER5ATORC商、[)のような萄業的に入手でき
る脱気装置で容易【こ行なうことができる。
前記の2つのポンプ・システムは処理量および背圧の両
方においてバランスのとれた制御を可能/Cする。第1
または上流のポンプは処理帯を通る製品処理量の速度を
定めるように調節可能な供給ポンプである。第2または
下流ポンプの運転は2つのポンプの間の装置内〔処理帯
を含む〕で生じる背圧を制御するように調節できる。
方においてバランスのとれた制御を可能/Cする。第1
または上流のポンプは処理帯を通る製品処理量の速度を
定めるように調節可能な供給ポンプである。第2または
下流ポンプの運転は2つのポンプの間の装置内〔処理帯
を含む〕で生じる背圧を制御するように調節できる。
処理帯内での蒸気相の発生をさける必要は、流体基質が
食品である場合に重ねて重要である。食品より揮発性成
分の損失は食品の官能的品質を傷つけるが、明らかなご
とく、いくつかの望ましくない揮発性成分の制御された
矯正はある種の食品の価値を実際に向上させる。その処
理の完了後、背圧を減圧する前に、大気圧で望ましくな
い揮発丈たは分離を生じる温度より下に基質を冷却する
ことにより、流体基質からの揮発性成分の損失を制御ま
たはさけることもできる。これは、多分、処理帯および
第2ポンプの間に熱交換蓉を設けることにより容易に行
なえる。製品が第2ポンプ(または適当な背圧をかける
ための他の適当な手段〕を出る温度昏こついて他に考慮
すべきことQこは、例えば、処理した製品を直接無菌的
をこ包装するか否か、または貯蔵するか否かが含まれる
。いずれの場合も、処理帯内における蒸気相の形成を実
質的にさける必要があり、これは、本発明の装置Gこ、
高い処理温度において基質内に含有される成分のガス発
生による処理帯内での蒸気相形成を防ぐのに充分に高い
圧力に処理帯内容物を維持する手段を設けることにより
行なえる。
食品である場合に重ねて重要である。食品より揮発性成
分の損失は食品の官能的品質を傷つけるが、明らかなご
とく、いくつかの望ましくない揮発性成分の制御された
矯正はある種の食品の価値を実際に向上させる。その処
理の完了後、背圧を減圧する前に、大気圧で望ましくな
い揮発丈たは分離を生じる温度より下に基質を冷却する
ことにより、流体基質からの揮発性成分の損失を制御ま
たはさけることもできる。これは、多分、処理帯および
第2ポンプの間に熱交換蓉を設けることにより容易に行
なえる。製品が第2ポンプ(または適当な背圧をかける
ための他の適当な手段〕を出る温度昏こついて他に考慮
すべきことQこは、例えば、処理した製品を直接無菌的
をこ包装するか否か、または貯蔵するか否かが含まれる
。いずれの場合も、処理帯内における蒸気相の形成を実
質的にさける必要があり、これは、本発明の装置Gこ、
高い処理温度において基質内に含有される成分のガス発
生による処理帯内での蒸気相形成を防ぐのに充分に高い
圧力に処理帯内容物を維持する手段を設けることにより
行なえる。
もちろん、背圧の量は処理すべき流体基質の性質および
処理条件による。処理帯におけるガス発生をさけるに必
要な圧力は容易に計算できる。
処理条件による。処理帯におけるガス発生をさけるに必
要な圧力は容易に計算できる。
前記のごとく、処理帯は約2mm以下の厚さを有するこ
とが必須である。通常、この処理帯は約0゜5H以下で
はない。機械的な分野において、実際上、そのような小
さな間隙を維持することは、回転体などのような部品の
固有の機械的許容性を考慮すると非常をこ困難であり、
0.5絹より小さい厚ざでは問題が生じる。同様に、機
械におけるベアリングの摩耗は管l71Hこおいて回転
体の焼付きを生じる。いずれをこしても、狭い処理帯お
よび回転体の高速が組合さって必要な非常に高い剪断力
を生じる。例えば、以下に詳記するパイロット・プラン
ト規模の加工装置(名目生産能力約100ポンド/時)
は、900 rpm、処理帯の厚さ約1.5m、wで運
転すると、約s o o o o osec の剪
断値を生じる。回転体が900〜1500rpm、好ま
しくは、900〜l l OOrpm、特に、約110
0Orpの速度で運転される場合をこ加工装置内で発生
する剪断力を用いることが好ましい。したがって、これ
から、本明組書において「高剪断」なる語がどの程度の
剪断速度を意味するのかは明らかである。
とが必須である。通常、この処理帯は約0゜5H以下で
はない。機械的な分野において、実際上、そのような小
さな間隙を維持することは、回転体などのような部品の
固有の機械的許容性を考慮すると非常をこ困難であり、
0.5絹より小さい厚ざでは問題が生じる。同様に、機
械におけるベアリングの摩耗は管l71Hこおいて回転
体の焼付きを生じる。いずれをこしても、狭い処理帯お
よび回転体の高速が組合さって必要な非常に高い剪断力
を生じる。例えば、以下に詳記するパイロット・プラン
ト規模の加工装置(名目生産能力約100ポンド/時)
は、900 rpm、処理帯の厚さ約1.5m、wで運
転すると、約s o o o o osec の剪
断値を生じる。回転体が900〜1500rpm、好ま
しくは、900〜l l OOrpm、特に、約110
0Orpの速度で運転される場合をこ加工装置内で発生
する剪断力を用いることが好ましい。したがって、これ
から、本明組書において「高剪断」なる語がどの程度の
剪断速度を意味するのかは明らかである。
つぎに添付の図面を用いて本発明をざらに詳しく説明す
るが、これらに限定されるものではない。
るが、これらに限定されるものではない。
第1図は本発明の加工装置の一部の断面図である。
第1A図は第1図に示した加工装置ユニットをその駆動
システムと組合せた側面図である。
システムと組合せた側面図である。
@2図は、かき取り成熱交換器と組合せて配置した本発
明の加工装置システムを組込んだパイロット・プラント
・システムの配置図である。
明の加工装置システムを組込んだパイロット・プラント
・システムの配置図である。
第2A図は、本発明の加工装置ユニットと付属のポンプ
・システムを組込んだ簡単なパイロット・プラント・シ
ステムの配置図である。
・システムを組込んだ簡単なパイロット・プラント・シ
ステムの配置図である。
第1図を参照して、本発明の加工装置10は、延長した
管12、その両端を閉じる密閉板14および]6からな
り、これにより、加工域を構成するチャンバー18が形
成される。管12はより大きな延長する管20内に、同
軸に設けられている。
管12、その両端を閉じる密閉板14および]6からな
り、これにより、加工域を構成するチャンバー18が形
成される。管12はより大きな延長する管20内に、同
軸に設けられている。
管12および20の間の環状空間は、管20の内面から
管12の外面へ延長する成形体22により溝24に変え
られており、この溝は熱交換媒体入口26から熱交換媒
体出口28へ暉旋状に延長している。
管12の外面へ延長する成形体22により溝24に変え
られており、この溝は熱交換媒体入口26から熱交換媒
体出口28へ暉旋状に延長している。
外側の管20は断熱ジャケット30に包菫れ、これは端
部材32および34の間で管20の全長にわたって延長
している。各々、入口26および28を含む端部材32
および34は溶接36および38により、その軸方回内
側接点で固定され、また、管12との軸方向外側接点に
おいて、0リング密閉部材40および42が設けられ、
熱交換媒体の漏れを防いでいる。端板14はボルト44
により端部材34に固定され、板16はボルト46によ
り端部材32に固定されている。端板14を通して物質
出口48が、才た、端板16を通して物質入口50が延
長している。明らかなごとく、それらの機能は所望によ
り逆にてきるので、本明組書においては、入口および出
口なる語は互換的に用いる。端板14は通常のベアリン
グ部材52を担持するように成形されている。
部材32および34の間で管20の全長にわたって延長
している。各々、入口26および28を含む端部材32
および34は溶接36および38により、その軸方回内
側接点で固定され、また、管12との軸方向外側接点に
おいて、0リング密閉部材40および42が設けられ、
熱交換媒体の漏れを防いでいる。端板14はボルト44
により端部材34に固定され、板16はボルト46によ
り端部材32に固定されている。端板14を通して物質
出口48が、才た、端板16を通して物質入口50が延
長している。明らかなごとく、それらの機能は所望によ
り逆にてきるので、本明組書においては、入口および出
口なる語は互換的に用いる。端板14は通常のベアリン
グ部材52を担持するように成形されている。
チャンバー18を通して軸方向Qこステンレス製の、そ
の上にポリテトラフルオロエチレンの被覆を融着した回
転体54が延長する。回転体54の本体の径は、回転体
54と管12の内面の間に幅約2卵の環状卯工帯が生じ
るように、管12の内径よりも、わずかに小さい。回転
体54の細い端56は板14に担持されたベアリング部
材52(例えば、ステンレス・ヘッド中のブツシュ〕に
より支持されている。回転体54の細い端58も、通常
のベアリング部材(図示せず)、例えば、ファフナー・
エル・シー・メカニ・シール(FAFN I RLCM
ECHAN I−S EAL−商標)タイプのような円
筒状カー1− IJツジ・タイプで回転可能に支持され
ている。
の上にポリテトラフルオロエチレンの被覆を融着した回
転体54が延長する。回転体54の本体の径は、回転体
54と管12の内面の間に幅約2卵の環状卯工帯が生じ
るように、管12の内径よりも、わずかに小さい。回転
体54の細い端56は板14に担持されたベアリング部
材52(例えば、ステンレス・ヘッド中のブツシュ〕に
より支持されている。回転体54の細い端58も、通常
のベアリング部材(図示せず)、例えば、ファフナー・
エル・シー・メカニ・シール(FAFN I RLCM
ECHAN I−S EAL−商標)タイプのような円
筒状カー1− IJツジ・タイプで回転可能に支持され
ている。
細い端58の端部60には平らなポイント・ソケット6
2が設けられている。チャンバー18の開口16は通常
の密封板部材74で密封されている(第1A図参照)。
2が設けられている。チャンバー18の開口16は通常
の密封板部材74で密封されている(第1A図参照)。
第1A図を参照して、これ−は、ベース68上のハウジ
ング66によって担持された基質加工装置10を示す。
ング66によって担持された基質加工装置10を示す。
図示した加工装置は、内径約3インチ(約7.6α)、
管12の内壁の回転体54の本体に対向する面積として
定義される処理帯が約9301の実験用モデルである。
管12の内壁の回転体54の本体に対向する面積として
定義される処理帯が約9301の実験用モデルである。
この処理帯は。
実際には、シール、端板等の存在により狭められ、作業
域は約650dである。この装置は伝熱媒体として蒸気
、水またはブライン用に適用され、非常に広範囲の加工
温度が可能である。許容される加工装置内の圧力は用い
たシールによるが、ゴム成分を用いる通常のシールでも
、例えば、50〜1o o psiの充分に高い圧力と
することができる。
域は約650dである。この装置は伝熱媒体として蒸気
、水またはブライン用に適用され、非常に広範囲の加工
温度が可能である。許容される加工装置内の圧力は用い
たシールによるが、ゴム成分を用いる通常のシールでも
、例えば、50〜1o o psiの充分に高い圧力と
することができる。
円筒状カートリッジ・タイプ・ベアリング部材が、支持
体70&このせられ、ナツト72によりその位置に固定
されている。チャンバー18の密閉板部板を74で示す
。シャフト58の端60は可撓性;!y ツ:7”J
’y り76、例えば、LOVEJ OY (商標)フ
レキシブル・カップリングをこより剪断ピン(図示せず
、78に位置するソケット中に位置)に接続されている
。また、シャフト80を介してカップリング76が変速
モータ82に接続され、該モータはベース68上の支持
体84で支持されている。このモータと付、寓のギヤは
1500rpm以上の速度で回転体を回転させるためを
こ用いる。
体70&このせられ、ナツト72によりその位置に固定
されている。チャンバー18の密閉板部板を74で示す
。シャフト58の端60は可撓性;!y ツ:7”J
’y り76、例えば、LOVEJ OY (商標)フ
レキシブル・カップリングをこより剪断ピン(図示せず
、78に位置するソケット中に位置)に接続されている
。また、シャフト80を介してカップリング76が変速
モータ82に接続され、該モータはベース68上の支持
体84で支持されている。このモータと付、寓のギヤは
1500rpm以上の速度で回転体を回転させるためを
こ用いる。
第2A図を参照して、ここには本発明のZロエ装置10
および、物質を供給し、圧力を維持し、加工装置10か
ら加工した物質を引き出すためのポンプ・システムを示
しである。該ポンプ・システムは加工装置10の入口2
8に導管92を介して接続した第1ポンプ86からなる
。加工装置10の出口26は導管98および第2ポンプ
100に連結している。加工された物質は導管104を
介してポンプ100を出る。
および、物質を供給し、圧力を維持し、加工装置10か
ら加工した物質を引き出すためのポンプ・システムを示
しである。該ポンプ・システムは加工装置10の入口2
8に導管92を介して接続した第1ポンプ86からなる
。加工装置10の出口26は導管98および第2ポンプ
100に連結している。加工された物質は導管104を
介してポンプ100を出る。
第2図に示したプラントは、好ましくは、第2A図に示
した本発明の加工装置と通常のかき取り式表面熱交換器
からなり、システムの残りは第2A図と同じである。加
工装置10の軸方向に延長した出口26は導管106を
介して、同様に軸方向【こ延長したかき取り式表面熱交
換器10Bに連結している。図面から明らかなごとく、
この連結により、加工装置10および熱交換器10Bを
通して、方向を変えることなく、物質の滑らかな流れが
保証される。これは、加工装置10から熱交換器10B
への製品の均一な流れが保証され、製品は熱交換器にお
いて冷却され、前記のごとく、所望の揮発性成分の損失
がさけられる。また、加工装置lOおよび熱交換器10
Bの間の流れにおける渦流をさけることにより、製品は
望ましくないほどの長期間高(iA’tことどまること
がなく、製品の均一特性維持を助ける。
した本発明の加工装置と通常のかき取り式表面熱交換器
からなり、システムの残りは第2A図と同じである。加
工装置10の軸方向に延長した出口26は導管106を
介して、同様に軸方向【こ延長したかき取り式表面熱交
換器10Bに連結している。図面から明らかなごとく、
この連結により、加工装置10および熱交換器10Bを
通して、方向を変えることなく、物質の滑らかな流れが
保証される。これは、加工装置10から熱交換器10B
への製品の均一な流れが保証され、製品は熱交換器にお
いて冷却され、前記のごとく、所望の揮発性成分の損失
がさけられる。また、加工装置lOおよび熱交換器10
Bの間の流れにおける渦流をさけることにより、製品は
望ましくないほどの長期間高(iA’tことどまること
がなく、製品の均一特性維持を助ける。
通常の熱交換器10Bの代り番こ、本発明の第2の那エ
ユニットを用いることができる。この配置は、実際上、
2つの部分的な帯が縦列に並び、その各々の温度および
剪断条件を独立して調整できる加工帯を有する加工装置
を提供する。例えば、両方の帯を全く同様に操作し、1
つの処理帯の滞留時間を2倍にできる。一方、1つの帯
で物質を加熱し、もう1つで物質を冷却することも、速
くも、遅くもすることもできる。この配置の融通性は自
明であり、もちろん、3つ以上の加工装置をこのように
接続することができる。
ユニットを用いることができる。この配置は、実際上、
2つの部分的な帯が縦列に並び、その各々の温度および
剪断条件を独立して調整できる加工帯を有する加工装置
を提供する。例えば、両方の帯を全く同様に操作し、1
つの処理帯の滞留時間を2倍にできる。一方、1つの帯
で物質を加熱し、もう1つで物質を冷却することも、速
くも、遅くもすることもできる。この配置の融通性は自
明であり、もちろん、3つ以上の加工装置をこのように
接続することができる。
連続導管106には断熱ジャケットを設けることができ
、好ましくは、操作の融通性から、その周囲に熱交換媒
体が通過できる手段を設けてもよい。また、温度および
圧力センサー(図示せず)を挿入する口108も設けら
れており、これにより、加工中の物質を注意深くモニタ
ーできる。
、好ましくは、操作の融通性から、その周囲に熱交換媒
体が通過できる手段を設けてもよい。また、温度および
圧力センサー(図示せず)を挿入する口108も設けら
れており、これにより、加工中の物質を注意深くモニタ
ーできる。
熱交換媒体は螺旋状チャンバー24を通り、通常、加工
すべき物質と回流して循環される。例えば、加工すべき
物質は通常、径方向f″−−延長入口50を通して入り
、軸方向をこ延長した口48を介して排出され、この場
合、熱交換媒体は口28を介してチャンバー24中に入
り、口26を介して排出される。
すべき物質と回流して循環される。例えば、加工すべき
物質は通常、径方向f″−−延長入口50を通して入り
、軸方向をこ延長した口48を介して排出され、この場
合、熱交換媒体は口28を介してチャンバー24中に入
り、口26を介して排出される。
運転tこ際しては、加工すべき液体食品、スラリーまた
は溶液をポンプ86に供給し、実質的に一定の速度で導
管92を介して加工装置10に導入する。
は溶液をポンプ86に供給し、実質的に一定の速度で導
管92を介して加工装置10に導入する。
一方、回転体54を750〜]500rpm、通常、8
50〜1200rpmの一定速度で駆動させる。加工し
た物質48を介して排出され、導管98からポンプ10
0へ通過し、直ちに包装する場合は、最後に包装装置へ
と移動する。この配置および操作は、例えば、滅菌等の
ための製品の再加熱を必要としないので非常に有利であ
る。また、加工した物質を貯蔵することもできる。ポン
プ86および100は、加工装置を通る物質の円滑な輸
送を保証し、システムにおける圧力の微妙な調節を可能
9こする配置で一緒【こ作動する。明らかなごとく、作
動を開始したら、正確な圧力、温度、加える剪断力およ
び所望の物質処理量が得られるようにシステムをバラン
スさせる。明らかなごとく、これらのパラメータは非常
に相互に独立したものである。
50〜1200rpmの一定速度で駆動させる。加工し
た物質48を介して排出され、導管98からポンプ10
0へ通過し、直ちに包装する場合は、最後に包装装置へ
と移動する。この配置および操作は、例えば、滅菌等の
ための製品の再加熱を必要としないので非常に有利であ
る。また、加工した物質を貯蔵することもできる。ポン
プ86および100は、加工装置を通る物質の円滑な輸
送を保証し、システムにおける圧力の微妙な調節を可能
9こする配置で一緒【こ作動する。明らかなごとく、作
動を開始したら、正確な圧力、温度、加える剪断力およ
び所望の物質処理量が得られるようにシステムをバラン
スさせる。明らかなごとく、これらのパラメータは非常
に相互に独立したものである。
第2図に示すシステムの好ましい具体例において、加工
装置10および通常の熱交換器10B(基質加工装置で
あってもよい〕は導管106によって縦列に配置されて
いる。実際上、この配置は@1図をこ示すような加工装
置を構成するが、さらに、該システム中で加工された製
品を効率よく冷却できるように調整できる第2の熱交換
帯を提供する。
装置10および通常の熱交換器10B(基質加工装置で
あってもよい〕は導管106によって縦列に配置されて
いる。実際上、この配置は@1図をこ示すような加工装
置を構成するが、さらに、該システム中で加工された製
品を効率よく冷却できるように調整できる第2の熱交換
帯を提供する。
後者のシステムは蛋白製品ベース製造用の液体ホエー基
質の加工【こもっとも有用である。この目的には、第1
710工装置の入口26に導入する伝熱媒体の温度を約
120℃とし、製品を約5000oosec の剪
断力(約21nIの幅の処理帯で、約90 Orpm
のシャフト速度で発生する)で処理′する。通常のか
き取り式熱交換器は、加工した製品を約80℃に冷却す
るようをこ運転する。このようにして、加工した物質は
、その最高の加工温度から、さらに処理することなく、
無菌に昏こ直接製品を無菌的に包装できる温度まで、制
御された方法で冷却される。第17IO工装置内の滞留
時間は全体として約3〜8秒である。加工装置10円の
製品の圧力は約80〜gQpsiである。明らかなごと
く、加工装置中で維持すべき圧力は、とりわけ、処理す
べき基質成分の揮発性および採用する処理温度による。
質の加工【こもっとも有用である。この目的には、第1
710工装置の入口26に導入する伝熱媒体の温度を約
120℃とし、製品を約5000oosec の剪
断力(約21nIの幅の処理帯で、約90 Orpm
のシャフト速度で発生する)で処理′する。通常のか
き取り式熱交換器は、加工した製品を約80℃に冷却す
るようをこ運転する。このようにして、加工した物質は
、その最高の加工温度から、さらに処理することなく、
無菌に昏こ直接製品を無菌的に包装できる温度まで、制
御された方法で冷却される。第17IO工装置内の滞留
時間は全体として約3〜8秒である。加工装置10円の
製品の圧力は約80〜gQpsiである。明らかなごと
く、加工装置中で維持すべき圧力は、とりわけ、処理す
べき基質成分の揮発性および採用する処理温度による。
これらの圧力は、必要であれば100pSi以上蚤こす
ることができるが、ただし、ベアリング、シールおよび
加工装置システムの他の部品をそのような圧力【こ適す
るようtこ設計する。
ることができるが、ただし、ベアリング、シールおよび
加工装置システムの他の部品をそのような圧力【こ適す
るようtこ設計する。
第1図は本発明の加工装置の一部分の断面図、第1A図
は第1図の加工装置ユニットをその駆動システムと組合
せた側面図、第2図および@2A図は、各々、本発明の
1工装置システムを組込んだパイロット・プラント・シ
ステムの配置図である。 図面中の主な符号はつぎのものを意味する。 lO・・・那工装置、 12および20・・・管、】
8・・・チャンバー、 54・・・回転体、82・・
・モータ、86および100・・・ポンプ
は第1図の加工装置ユニットをその駆動システムと組合
せた側面図、第2図および@2A図は、各々、本発明の
1工装置システムを組込んだパイロット・プラント・シ
ステムの配置図である。 図面中の主な符号はつぎのものを意味する。 lO・・・那工装置、 12および20・・・管、】
8・・・チャンバー、 54・・・回転体、82・・
・モータ、86および100・・・ポンプ
Claims (12)
- (1)一定の径の、本質的に滑らかで、妨害のない凹円
筒表面を有する第1手段、 該第1手段の一定の径より小さい、ただし、約2mm以
上小さくはない一定の径の、本質的に滑らかで、妨害の
ない凸円筒表面を有する第2手段を有し、 第1および第2手段は相互に同心軸関係に配置され、該
第1および第2手段の間の間隙が一様な環状の処理帯を
構成し、該処理帯が伝達媒体と伝熱関係に配置されてお
り、また、 該第1および第2手段の間に、その対称共通軸線の周囲
で相対的回転運動を与える第3の手段を有することを特
徴とする、流体基質の一様な、非統計的加工用装置。 - (2)外面および中心軸線を有する内部円筒面を含む管
、 該外面上の熱交換媒体を運ぶ手段、 該軸線の周囲を回転する、該管内にその内面と同軸方向
に設けられた回転体、 該回転体と内面の間の、約2mm以下の、障害のない一
様な環状空間からなる処理帯、 該回転体を高速で回転させる手段、および 該処理帯の外部に設けられた、処理すべき流体で該処理
帯を満たし、その後、加工の間、流体の処理量を処理帯
に供給して処理帯を満たした状態に維持する手段 からなることを特徴とする流体基質加工装置。 - (3)高温において、流体基質の成分のガス発生によつ
て処理帯内で生じる蒸気相の形成を防止するため、実質
的に大気圧より高い圧力に該処理帯を維持する手段を有
する前記第(2)項の装置。 - (4)物質を処理帯に導入する手段がポンプ手段である
前記第(3)項の装置。 - (5)ポンプ手段が、入口に物質を供給するように配置
された1つのポンプと、出口から製品を受けるように配
置された1つのポンプの2つのポンプからなる前記第(
4)項の装置。 - (6)1つまたは両方の管の内面および回転体の表面が
ハロゲン化炭化水素ポリマーからなる前記第(2)、(
3)または(4)項の装置。 - (7)回転体が750rpm以上の速度で回転する前記
第(2)、(3)または(4)項の装置。 - (8)回転体が850rpm以上の速度で回転する前記
第(2)、(3)または(4)項の装置。 - (9)回転体が850〜1500rpmの速度で回転す
る前記第(2)、(3)または(4)項の装置。 - (10)回転体が850〜1200rpmの速度で回転
する前記第(2)、(3)または(4)項の装置。 - (11)該高圧を維持する手段が第2ポンプ手段である
前記第(4)項の装置。 - (12)処理帯および第2ポンプ手段の間に熱交換手段
を設けた第(10)項の装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP86108769A EP0250622B1 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Fluid food process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6321488A true JPS6321488A (ja) | 1988-01-29 |
Family
ID=8195224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61167740A Pending JPS6321488A (ja) | 1986-06-27 | 1986-07-15 | 流体食品加工装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4744521A (ja) |
EP (1) | EP0250622B1 (ja) |
JP (1) | JPS6321488A (ja) |
AT (1) | ATE70991T1 (ja) |
AU (1) | AU588893B2 (ja) |
DE (1) | DE3683293D1 (ja) |
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JP2018052681A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社日立製作所 | 旅客移動状況出力装置および方法 |
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- 1986-06-27 DE DE8686108769T patent/DE3683293D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-06-27 EP EP86108769A patent/EP0250622B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-30 AU AU59384/86A patent/AU588893B2/en not_active Ceased
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