JPWO2006009150A1 - 革新的殺菌方法とその用途および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、上記「気体水」加熱・殺菌方法で使用する「気体水」の発生装置及び「気体水」による加熱・殺菌装置を提供することを目的とするものである。
更に、本発明は、加熱室を水の気体で置換し、湿度99.0%以上、酸素濃度を1.0%以下のガス成分(気体水)を形成する方法、及び該方法で形成した「気体水」雰囲気で被処理材料を加熱・殺菌する方法、該方法により加熱・殺菌処理製品を製造する方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
(1)被処理材料を加熱・殺菌する方法であって、次の工程;
1)100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を、これと同温度以上に加熱された準密閉空間の加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させる、
2)上記微細水滴と湿熱水蒸気で上記加熱室内の空気を置換させて、湿度95%以上及び酸素濃度1%以下の組成を有し、90〜180℃の温度領域に保持されたガス成分で満たす、
3)上記微細水滴と湿熱水蒸気で被加熱・殺菌材料に上記温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱・殺菌処理する、
ことにより被処理材料を加熱・殺菌することを特徴とする被処理材料の加熱・殺菌方法。(2)上記微細水滴と湿熱水蒸気で上記加熱室内の空気を置換させて、湿度99%以上及び酸素濃度1%以下の組成を有し、95〜150℃の温度領域に保持されたガス成分で満たすことを特徴とする、前記(1)に記載の加熱・殺菌方法。
(3)熱水及び/又は水蒸気の温度と、準密閉空間の加熱室内の温度を調節することにより、微細水滴と湿熱水蒸気、及び乾熱水蒸気を発生させ、これらの三者を任意に組み合わせて、被処理材料を加熱・殺菌処理することを特徴とする、前記(1)に記載の加熱・殺菌方法。
(4)前記(1)から(3)のいずれかに記載の加熱・殺菌方法により被処理材料を加熱・殺菌することにより加熱・殺菌処理製品を製造することを特徴とする加熱・殺菌処理製品の製造方法。
(5)被処理材料が、食材又は食品である、前記(4)に記載の加熱・殺菌処理製品の製造方法。
(6)前記(1)から(5)のいずれかに記載の方法に使用する装置であって、少なくとも、被処理材料を外気と遮断して加熱する準密閉状態の加熱室、該加熱室を100℃を越える所定の温度に加熱する加熱手段、100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を上記加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させて所定の方向に移送する水蒸気発生手段、を構成要素として含み、100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を上記加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させ、加熱室内部を常圧状態のまま微細水滴と水蒸気で充満させ、湿度95%以上、酸素濃度1.0%以下の組成を有し、90〜180℃の温度領域に保持されたガス成分で加熱室内部の空気を置換し、該微細水滴と湿熱水蒸気で加熱室内の被処理材料に上記温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱・殺菌処理するようにしたことを特徴とする気体水による加熱・殺菌装置。
(7)水蒸気発生手段として、給水タンク、該給水タンクの水を加熱室へ給水する給水ポンプ、該給水された水を100℃以上に加熱するための外部ヒーターを配設した給水用細管、その先端に設置された噴射ノズル、該噴射ノズルから噴射された高温水蒸気を微細化して所定の方向に移送する回転可能な循環ファンを有することを特徴とする、前記(6)に記載の加熱・殺菌装置。
(8)加熱室を100℃を超える所定の温度に加熱する加熱手段として、加熱室内で発生させた微細水滴と湿熱水蒸気と接触する位置に、シーズヒーターをヘアピン状に複数設置したことを特徴とする、前記(6)に記載の加熱・殺菌装置。
本発明の加熱・殺菌方法(以下、「加熱・殺菌」を単に「加熱」と記載することがある。)は、(1)100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を、これと同温度以上に加熱された準密閉空間の加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させる、(2)上記微細水滴と湿熱水蒸気で上記加熱室内の空気を置換させて、湿度95%以上及び酸素濃度1%以下の組成を有し、90〜180℃の温度領域に保持されたガス成分で満たす、(3)上記微細水滴と湿熱水蒸気で被処理材料に上記温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱処理する、ことを特徴とするものである。本発明において、微細水滴と湿熱水蒸気とは、高湿度の湿熱水蒸気とその凝縮により部分的に生成する微細水滴との混合系を意味し、乾熱水蒸気とは、上記湿熱水蒸気の乾燥により部分的に生成する高乾燥水蒸気を意味する。本発明では、上記微細水滴と湿熱水蒸気で被処理材料に90〜180℃の温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱処理するが、ここで、少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱とは、90〜180℃の温度範囲において、短時間に10℃を上回る温度差の振幅で連続的に加熱することを意味する。本発明では、例えば、10〜50℃の温度差の振幅で連続的に被処理材料を加熱することができる。本発明では、上記微細水滴と湿熱水蒸気の混合状態を気体水(アクアガスと(登録商標))と称する。
本試験例では、図1に示すアクアガス発生装置を用いて、アクアガスの発生試験を実施した。アクアガス発生装置の運転を開始し、準密閉状態の加熱室(加熱チャンバー)を水蒸気温度と同温度に加熱し、次いで、該チャンバーに300℃に加熱された水蒸気を連続的に噴射させて、チャンバーの内部を常圧状態のまま水蒸気で充満させた。運転開始から25分経過後に微細水滴と湿熱水蒸気の混合状態を作り出し、約7分後に湿度99.9%、酸素濃度0.01%の「気体水」の状態に達した。上記アクアガス発生装置による気体水生成過程におけるチャンバー内の温度、湿度、酸素濃度、排気温度を測定した結果を図4に示す。図中で、25分経過後に、チャンバー内の酸素濃度の急激な低下及び湿度の急激な上昇を経て、気体水が生成されることが分かる。
本試験例では、図1に示す装置において、水蒸気発生用パネルヒータ(2kw)、加熱室内の加熱ヒータ(10kw)を用いて、アクアガス発生装置の運転時の100℃から300℃までの水蒸気吐出温度と、装置内温度、装置内湿度、及び装置内酸素濃度との関係を調べた。その結果を図5に示す。上記パネルヒータは100℃以上において、連続最大運転とし、上記加熱ヒータは110℃以上において、連続最大運転とした。ただし、100℃以下においては、その設定温度に設定した。図に示されるように、約100〜115℃の気化発生期の水蒸気では、温度上昇に時間を要し、約120℃以上の水蒸気は装置内温度に連動して短時間、かつ安定な温度上昇を示し、装置内温度と水蒸気温度がきわめて安定に制御し得ることが分かった。他方、115℃前後の水蒸気は、準安定状態ではあるが、高密度で高い潜熱量を有する熱媒体として利用し得ると考えられる。これにより、本発明では、これらの準安定及び安定状態の気体水を、その特性を生かして、被加熱材料の種類、加熱加工の目的等に応じて任意に選択し、使用することが可能であることが分かった。
本試験例では、図1に示す装置を用いて、気体水発生時における水蒸気及び微細水滴噴射ノズル付近の温度変化を調べた。その結果を図6に示す。図に示されるように、約95〜150℃の温度領域で約10〜40℃の温度差の振幅で連続的かつ短時間の温度変化が生起することが分かった。また、上記温度差の振幅と、微細水滴と湿熱水蒸気及び乾熱水蒸気の組成は、噴射する水蒸気の温度と装置内温度を調節することにより、変化させ得ることが分かった。また、気体水発生時における装置内温度と気体水温度を比較した。供給水を加熱装置15で余熱し、供給水量は定量ポンプ115spm(3.62l/h)とした。その結果を図7に示す。図に示されるように、装置内温度を約120〜150℃の温度範囲で調節することにより、気体水の約20〜50℃の温度差の振幅の条件で連続振幅加熱できることが分かった。
上記試験例3と同様にして作り出したアクアガスの温度と時間の関係を調べた。図10に、115℃のアクアガスの温度時間曲線(庫内)、図11に、115℃のアクアガスの温度時間曲線(噴射ノズル部)を示す。比較例として、過熱水蒸気及び飽和水蒸気の温度時間曲線(庫内及び噴射ノズル部)を図12及び図13に示す。アクアガスの温度時間曲線は、過熱水蒸気及び飽和水蒸気の温度時間曲線と本質的に相違していることが分かる。
1)一般生菌数に対する効果
アクアガス処理を、以下の条件で各食品に施した。
キュウリ3分間、ホウレン草10秒間、イチゴ10秒間、ジャガイモ(ラウンド、芯温75℃到達)16分間、大豆(24時間アルカリイオン水に浸漬)20分間、金時豆(24時間アルカリイオン水に浸漬)20分間、黒大豆(24時間アルカリイオン水に浸漬)20分間、及び米(アルカリイオン水に40分間浸漬後、25分間アクアガスで加熱炊飯)。その結果を表2に示す。表2から、アクアガス処理は、ホウレン草以外の野菜類及び穀類に対して顕著な殺菌効果を示すことが分かる。
アクアガス処理を、表3に示す条件で各食品に施して、大腸菌群に対する殺菌効果を調べた。その結果を表3に示す。表から、アクアガス処理は、従来加熱に比べて顕著な殺菌効果を示すことが分かる。
アクアガス処理を、実施例1と同様にして、各食品に施してカビ酵母に対する殺菌効果を調べた。その結果を表4に示す。表から、アクアガス処理野菜類及び穀類のカビ酵母数は、顕著に少ないことが分かる。
アクアガス処理を、枯草菌、野菜及び穀類に施して耐熱性芽胞菌に対する殺菌効果を調べた。その結果を表5に示す。表から、普通寒天培地に塗末した枯草菌の胞子105 CFU/mlはアクアガスの短時間、60秒間、で速やかに殺菌されること、及びアクアガス処理をした穀類及び芋は、顕著に殺菌されること、が分かった。
1)野菜類
(1)前処理法
春大根 :皮むき後、3cmの厚輪切りで供した。
新玉葱 :皮を剥き3mmにスライスして供した。
新筍 :皮を剥き5mmにスライスして供した。
新胡瓜 :3mmスライスで供した。
春キャベツ :芯取り、乱切りで供した。
新ブロッコリー:茎をカットして供した。
人参 :皮むき、3mm銀杏切り
新玉蜀黍 :一枚残しで皮を剥き芯付で供した。
男爵いも :そのまま、水道流水で洗浄して供試した。
男爵いも皮なしカット:皮むきいもを一口大にカット後、水道流水で洗浄して供試した 。
前処理野菜類を所定のトレーに乗せ、一個の検体の中心部に温度センサーを挿入して芯温を測定出来る様にセットした。加熱終了後、検体を無菌袋に入れて冷流水で徐熱した。「茹で」と「蒸し」処理を対照とした。その結果を表6に示す。
1)たっぷり野菜入りポテトサラダ
AQG男爵芋 :46.4%(上記実施例2で調製したものを破砕して使用)
AQG人参 :10%(上記実施例2で調製したものを使用)
AQGキャベツ:10%(上記実施例2で調製したものを使用)
AQG胡瓜 :10%(上記実施例2で調製したものを使用)
AQG玉葱 :7.1%(上記実施例2で調製したものを使用)
マヨネーズ :15%
上白糖 :1%
生クリーム :0.4%
食塩 :0.1%
胡椒 :0.01%
以上の処方で試作した「たっぷり野菜入りポテトサラダ」の初発一般生菌数は300以下、10℃で4日間保存後も300以下であった。通常の熱処理した食材で試作した「たっぷり野菜入りポテトサラダ」の初発一般生菌数は15×103 、10℃で4日間保存後では90×105 となった。
冷凍カット南瓜:1kg
調味液(噴霧):10g(調味液;醤油14.2%、合せ出汁14.2%、水71.6%)
上白糖(まぶす):80g
上記処方をアクアガスで11分間加熱した「南瓜煮」は、初発一般生菌数及び10℃4日間保存後が共に300以下であった。蒸し加熱で11分間加熱調理した対照は、初発は300以下であるが、10℃4日間保存後は11×104 となった。
AQG大根 :48%(上記実施例2で調製したものを半割にして使用)
醤油 :3.94%
上白糖 :5.91%
風味だし :1.75%(顆粒)
鶏がらスープ:0.88%(顆粒)
水 :39.6%
上記処方で常法で調製した「大根煮」は、初発及び10℃4日間保存後の一般生菌数は、共に300以下であった。一方、水から40分間茹でた大根で調理した対照品は、初発が300以下で10℃4日間保存後の一般生菌数は56×103 となった。
AQG新筍 :49.5%(上記実施例2で調製したものを銀杏切にして使用)
醤油 :4.94%
みりん :4%
上白糖 :3.2%
風味だし :0.82%(顆粒)
鶏がらスープ:0.16%(顆粒)
こく味調味料:0.16%
鰹節破片 :0.2%
水 :37%
上記処方で常法で調理した「新筍土佐煮」は、初発及び10℃4日間保存後の一般生菌数は、共に、300以下であった。一方、市販の「水煮筍」から調理した「筍土佐煮」も初発及び10℃4日間保存後の一般生菌数は同じく300以下であるものの、風味と食感及び香は、遥かにAQG処方が優れていた。
市販品(山川牧場特濃牛乳(北海道亀田群七飯町字大沼町628))の原料となるフレッシュな生乳(当日搾乳)を同牧場から特別に調達し、下記の所定の前処理後、これらを所定の条件で気体水殺菌装置で加熱処理し、所定の後処理を行って、所定の一般生菌数検査を行った。
(1)前処理方法
クリーンベンチでステンレスボウルに数百g(液深30〜35mm)の生乳を取り、液中心部に温度センサーを固定した。
(2)アクアガス加熱殺菌試験
上記ボウルをアクアガス殺菌装置にセットし、所定温度まで加熱した。クリーンベンチで徐熱し、生菌数検査に供した。
標準寒天平板培養法で測定した結果を表3に示す。芯温95℃/1分間保持と芯温85℃到達、何れも有効な殺菌効果を示した。一次的官能性評価の結果も良好であり、形状変化も無く、特有の“乳臭さ”が抜け、滑らかで飲み易いと好評であった。
冷蔵(3〜5℃)保存性試験及び室温(平均25℃)放置試験を行った。所定時間毎に一般生菌数を測定した。その結果を、表7、表8に示す。対照には山川牧場特濃牛乳(75℃15分間殺菌のノンホモゲナイズド無添加無調整品;消費期限10℃以下保存で5日間以内)を供した。冷蔵保存条件下では、95℃/1分、85℃、何れも3週間及び1ヶ月経過後も生菌数はゼロであった。室温保存条件では、95℃/1分は7日経過後で生菌数ゼロ、12日後に分離が始った。一方、85℃品は、5日経過時に生菌数が106 以上となった。市販品は5日経過時の生菌数がゼロで、7日目では106以上となった。これらのバッチ式実験結果は、連続式(細管型や薄膜型)での有効性を示唆するものである。
(米の殺菌試験)
市販米(こしひかり)をそのままアクアガス殺菌に供した。初発菌数及の定法による測定結果を表9に示す。
市販米(こしひかり)を水道水で研ぎ、ざるに上げて水切後、ステンレスボウルに移し、1.2倍量(容量)の水を加えて、冷蔵庫で90分間浸漬した後に、35分間アクアガス加熱炊飯を行った。15分間蒸らして、冷まし一次官能性評価、初発菌数の測定と蓋付き透明プラスチック容器に入れて日持ち試験に供した。また、市販米(こしひかり)を水道水で研ぎ、ざるに上げて水切後、ステンレスボウルに移し、1.1倍量(容量)の水を加えて、冷蔵庫で40分間浸漬した後に、30分間アクアガス加熱炊飯を行った。10分間蒸らして、冷まし一次官能性評価、初発菌数の測定と蓋付き透明プラスチック容器に入れて日持ち試験に供した。これらの結果を表10に示した。
ささげ豆を洗豆後、3倍量の水に浸漬して、10分間アクアガス加熱し、煮汁を切り、3倍量の水で再度10分間アクアガス加熱した。次に、もち米を洗米後、ささげ豆煮汁に1時間浸漬し、水切りした。これを20分間アクアガス加熱後、2.4%塩水を打ち5秒後に再度10分間アクアガスで加熱した。該AQG赤飯は、初発及び25℃48時間保存後も一般生菌数は300以下であった。これに対し、常法の蒸篭蒸しの赤飯は、初発は300以下であったが、25℃48時間保存後は一般生菌数が50×105 となった。
大正金時と小豆を4倍量のアルカリイオン水に38時間冷蔵庫内で浸漬し水切しトレーに敷き詰めて、アクアガス加熱・殺菌を行った。大正金時は40分間、小豆は20分間、各々加熱し、放熱後、一次官能性評価、初発菌数測定に供した。その結果を表11に示した。
(ウニの保蔵性・呈味性)
市販の筏品を一粒づつアルミホイル上に並べ、その一粒の芯部に温度センサーをセットしてアクアガス加熱殺菌を行った。放熱後、歩留まり測定、官能性評価、初発菌数測定と脱酸素剤同封の真空パックにして冷蔵保蔵験に供した。その結果を表12に示した。
市販の生タラコ(真子)を金網に並べ、アクアガス加熱殺菌試験に供した。放熱後、歩留まり測定、官能性評価、初発菌数測定と脱酸素剤同封真空パックにして冷蔵保蔵試験に供した。その結果を表13に示した。
市販の冷凍塩蔵タラコをそのまま金網に並べ、アクアガス加熱殺菌試験に供した。放熱後、歩留まり測定、一次官能性評価、初発菌数測定と脱酸素剤同封真空パックにして冷蔵保蔵試験に供した。その結果を表14に示した。
1)魚介類
アクアガス殺菌「生ウニ」は、脱酸素剤入り密封包装冷蔵保管で、6ヶ月後の一般細菌数が300以下であった。また、アクアガス加熱殺菌「ホタテ貝柱」は、脱酸素剤入り密封包装冷蔵保管で、7ヶ月後の一般細菌数が300以下であった。また、アクアガス加熱殺菌「牡蠣剥き身」は、脱酸素剤入り密封包装冷蔵保管で、3ヶ月経過後も変色やドリップの発生がなく、保形性も維持されていた。更に、アクアガス加熱殺菌「生タラコ」は、脱酸素剤入り密封包装冷蔵保管で、3ヶ月経過後も彩が良く、ドリップの発生もなく、保存状態は良好であった。
アクアガス加熱済み「皮むきカット男爵いも」は、密封包装で蛍光灯照射下冷蔵で6ヶ月経過後も、変色やドリップの発生がなく、ビタミンC残存率85%で、保形性も良好であった。一般生菌数も300以下であった。ポテトフライとして調理・試食可能であった。また、アクアガス加熱処理「ラウンド男爵いも」は、密封包装で12ヶ月間冷蔵保存可能であった。ポテトフライとして調理・試食可能であった。ビタミンC残存率35%で、一般生菌数は300以下であった。更に、アクアガス加熱殺菌「コーン(芯付き)」は、脱酸素剤入り密封包装冷蔵保管で、6ヶ月後の一般生菌数が300以下であった。
2 ドア部
3 ハンドル
4 窓
5 操作パネル
6 水蒸気発生蓄熱パネル
7 循環ファン
8 ダクト
8′ダクト
9 加熱ヒーター
10 循環風向
11 排出口
12 給水パネル
13 微細水蒸気噴出ノズル
14 噴出した微細水粒子
15 供給水の加熱装置
Claims (8)
- 被処理材料を加熱・殺菌する方法であって、次の工程;
(1)100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を、これと同温度以上に加熱された準密閉空間の加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させる、
(2)上記微細水滴と湿熱水蒸気で上記加熱室内の空気を置換させて、湿度95%以上及び酸素濃度1%以下の組成を有し、90〜180℃の温度領域に保持されたガス成分で満たす、
(3)上記微細水滴と湿熱水蒸気で被加熱・殺菌材料に上記温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱・殺菌処理する、
ことにより被処理材料を加熱・殺菌することを特徴とする被処理材料の加熱・殺菌方法。 - 上記微細水滴と湿熱水蒸気で上記加熱室内の空気を置換させて、湿度99%以上及び酸素濃度1%以下の組成を有し、95〜150℃の温度領域に保持されたガス成分で満たすことを特徴とする、請求項1に記載の加熱・殺菌方法。
- 熱水及び/又は水蒸気の温度と、準密閉空間の加熱室内の温度を調節することにより、微細水滴と湿熱水蒸気、及び乾熱水蒸気を発生させ、これらの三者を任意に組み合わせて、被処理材料を加熱・殺菌処理することを特徴とする、請求項1に記載の加熱・殺菌方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の加熱・殺菌方法により被処理材料を加熱・殺菌することにより加熱・殺菌処理製品を製造することを特徴とする加熱・殺菌処理製品の製造方法。
- 被処理材料が、食材又は食品である、請求項4に記載の加熱・殺菌処理製品の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の方法に使用する装置であって、少なくとも、被処理材料を外気と遮断して加熱する準密閉状態の加熱室、該加熱室を100℃を越える所定の温度に加熱する加熱手段、100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を上記加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させて所定の方向に移送する水蒸気発生手段、を構成要素として含み、100℃以上に加熱された熱水及び/又は水蒸気を上記加熱室内に連続的に噴射させ、微細水滴と湿熱水蒸気を発生させ、加熱室内部を常圧状態のまま微細水滴と水蒸気で充満させ、湿度95%以上、酸素濃度1.0%以下の組成を有し、90〜180℃の温度領域に保持されたガス成分で加熱室内部の空気を置換し、該微細水滴と湿熱水蒸気で加熱室内の被処理材料に上記温度領域で少なくとも10℃の温度差の連続振幅加熱を施して加熱・殺菌処理するようにしたことを特徴とする気体水による加熱・殺菌装置。
- 水蒸気発生手段として、給水タンク、該給水タンクの水を加熱室へ給水する給水ポンプ、該給水された水を100℃以上に加熱するための外部ヒーターを配設した給水用細管、その先端に設置された噴射ノズル、該噴射ノズルから噴射された高温水蒸気を微細化して所定の方向に移送する回転可能な循環ファンを有することを特徴とする、請求項6に記載の加熱・殺菌装置。
- 加熱室を100℃を超える所定の温度に加熱する加熱手段として、加熱室内で発生させた微細水滴と湿熱水蒸気と接触する位置に、シーズヒーターをヘアピン状に複数設置したことを特徴とする、請求項6に記載の加熱・殺菌装置。
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