WO2022097704A1 - 食品加工装置 - Google Patents

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WO2022097704A1
WO2022097704A1 PCT/JP2021/040698 JP2021040698W WO2022097704A1 WO 2022097704 A1 WO2022097704 A1 WO 2022097704A1 JP 2021040698 W JP2021040698 W JP 2021040698W WO 2022097704 A1 WO2022097704 A1 WO 2022097704A1
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temperature
reaction tube
reaction
light source
unit
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邦弘 鵜飼
大輔 猪野
泰宏 橋本
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • A23L5/30—Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages

Definitions

  • This disclosure relates to food processing equipment.
  • Patent Document 1 discloses a production method in which a photocatalyst is used in a food production process to sterilize microorganisms in a brewed product at room temperature without heating.
  • Patent Document 1 there is room for improvement in the apparatus or manufacturing method of Patent Document 1 above. For example, there is a problem that it is difficult to effectively modify a reactant used in food.
  • One aspect of the present disclosure is made in view of such circumstances, and provides a food processing apparatus capable of effectively modifying a reactant used in food.
  • the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure is arranged in the internal space, a reaction vessel having an internal space for storing a liquid reactant used for food, a cooling unit for cooling the reactant in the reaction vessel, and the internal space.
  • a catalytic reaction section is provided, and the catalytic reaction section includes a reaction tube, a light source provided inside the reaction tube, and a heat insulating section provided between the reaction tube and the light source, and the reaction tube includes a reaction tube.
  • a photocatalyst is provided on the outer surface, the reaction tube transmits light emitted from the light source, the reaction tube has a first end, the first end is the bottom surface of the reaction tube, and the first end. The ends are closed, and the thermal conductivity of the heat insulating portion is smaller than the thermal conductivity of the reaction tube.
  • the computer-readable recording medium includes a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).
  • the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the food processing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the food processing apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the food processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a first example of the operation of the food processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a second example of the operation of the food processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the food processing apparatus according to the third embodiment.
  • a method for modifying food raw materials there is a method using a catalyst.
  • a catalyst for example, in the production of margarine, there is a method using a nickel catalyst to hydrogenate the fat and oil component as a raw material.
  • Using an immobilized enzyme in the production of food can also be one of the catalyst utilization.
  • a catalyst may be used for the purpose of sterilization in the manufacturing process.
  • a photocatalyst is used in the manufacturing process of food and brewed at room temperature without heating. A manufacturing method for sterilizing microorganisms in food is being studied.
  • the conventional method using a catalyst is effective for modifying a single component raw material as a raw material used for food, but since it is an extension of a chemical engineering method, there are restrictions on the equipment configuration, making it versatile. There is room for improvement in order to accommodate the configuration suitable for the catalyst used in the development of.
  • the equipment used in the conventional manufacturing method using a photocatalyst is also for sterilization purposes, there is room for improvement in order to support a configuration suitable for modifying food raw materials.
  • the temperature of the catalytic reaction section provided with the photocatalyst decreases. If a light source for efficiently irradiating the catalytic reaction section with light is provided in the vicinity of the photocatalyst, the temperature of the light source decreases as the temperature of the catalytic reaction section decreases, and the emission intensity of the light source increases. descend. This slows down the reaction rate of the reactants used in the food.
  • the present inventors have found that when the temperature of the catalytic reaction section decreases, the reaction rate of the reactant used in food decreases, and by suppressing the decrease in the reaction rate of the reactant, the reactant used in food can be obtained.
  • a food processing device that can be effectively modified.
  • One aspect of the present disclosure is made in view of such circumstances, and provides a food processing apparatus using a photocatalyst that newly modifies a food material.
  • the food processing apparatus is arranged in the internal space, a reaction vessel having an internal space for storing a liquid reactant used for food, a cooling unit for cooling the reactant in the reaction vessel, and the internal space.
  • the catalytic reaction section includes a reaction tube, a light source provided inside the reaction tube, and a heat insulating section provided between the reaction tube and the light source.
  • a photocatalyst is provided on the outer surface of the reaction tube, the reaction tube transmits light emitted from the light source, the reaction tube has a first end, the first end is the bottom surface of the reaction tube, and the first end is the same. One end is closed, and the thermal conductivity of the heat insulating portion is smaller than the thermal conductivity of the reaction tube.
  • the temperature of the light source is cooled by the influence of the cooling unit because the heat insulating portion is arranged between the light source and the reaction tube. Can be suppressed. Therefore, the decrease in the emission intensity of the light source can be suppressed, and the decrease in the reaction rate of the reactant can be suppressed. Therefore, the reactants used in food can be effectively modified.
  • the heat insulating portion may be made of at least one of plastic and glass wool.
  • the light source may include an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays and / or a fluorescent lamp that emits ultraviolet rays.
  • LED Light Emitting Diode
  • the light source may include an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays and / or a fluorescent lamp that emits ultraviolet rays.
  • the light source includes the fluorescent lamp, which contains a mercury compound and has an accommodating portion facing the bottom surface, and the heat insulating portion may be in contact with the bottom surface and the accommodating portion. ..
  • reaction tube temperature detection unit that detects the temperature inside the reaction tube
  • control unit that controls the emission intensity and / or emission time of the light source based on the temperature detected by the reaction tube temperature detection unit
  • control unit that controls the emission intensity and / or emission time of the light source based on the temperature detected by the reaction tube temperature detection unit.
  • the reaction amount of the reaction product of food can be appropriately controlled.
  • control unit raises the emission intensity of the light source to be higher than the emission intensity when the temperature is higher than the first reference temperature. And / or, control may be performed to make the light emission time of the light source longer than a predetermined light emission time.
  • the control unit lowers the emission intensity of the light source to be lower than the emission intensity when the temperature is lower than the first reference temperature, and / or.
  • the light emission time of the light source may be controlled to be equal to or less than the predetermined light emission time.
  • reaction amount of the reaction product of the food can be appropriately controlled.
  • a reaction tube temperature detection unit that detects the temperature inside the reaction tube
  • a stirring unit that agitates the reactant in the reaction vessel by performing an operation by rotation or reciprocation
  • the reaction tube temperature detection unit When the temperature detected by the above is lower than the predetermined first reference temperature, the control unit is provided with a control unit for controlling to increase the operation amount of the stirring unit to be higher than the operation amount when the temperature is higher than the first reference temperature. May be good.
  • the operating amount of the stirring unit is controlled based on the temperature inside the reaction tube, the reaction amount of the reaction product of food can be appropriately controlled.
  • a reaction tank temperature detecting unit for detecting the temperature of the reactant in the reaction tank
  • the control unit has a temperature detected by the reaction tank temperature detecting unit as a predetermined second reference temperature.
  • the temperature inside the reaction tube reaches the third reference temperature, for example, it can be determined that an abnormality has occurred and the light emission of the light source can be stopped.
  • a reaction tank temperature detecting unit for detecting the temperature of the reactant in the reaction tank
  • the control unit has a temperature detected by the reaction tank temperature detecting unit as a predetermined second reference temperature.
  • the temperature detected by the reaction tube temperature detecting unit is lower than the predetermined third reference temperature
  • the light emission of the light source is stopped
  • the second reference temperature is the second reference temperature. It is a temperature lower than one reference temperature
  • the third reference temperature may be a temperature between the first reference temperature and the second reference temperature.
  • the temperature inside the reaction tube reaches the third reference temperature, for example, it can be determined that an abnormality has occurred and the light emission of the light source can be stopped.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the food processing apparatus 100 of the embodiment.
  • the food processing apparatus 100 includes a reaction tank 1, a stirring unit 2, a catalytic reaction unit 6, a cooling unit 10, and a reaction tank temperature detecting unit 11.
  • the reaction tank 1 has a first space S1 for storing a liquid reactant used for food.
  • the reaction vessel 1 is, for example, a bottomed cylindrical container.
  • the reaction vessel 1 may be a bottomed tubular container having a first space S1 for storing a liquid reactant, and may not be cylindrical.
  • the reaction tank 1 is provided with a lid portion 5 that closes the opening at the top of the reaction tank 1.
  • the lid portion 5 is a disk-shaped member, and has a rotating shaft 3 of the stirring body 4, a plurality of catalytic reaction portions 6, and a through hole penetrated by the reaction tank temperature detecting portion 11.
  • the stirring unit 2 has a stirring body 4 that stirs the reactants in the reaction tank 1 by rotating.
  • the stirring unit 2 is arranged so that the rotating shaft 3 of the stirring unit 2 coincides with the central axis of the cylinder of the reaction tank 1.
  • the stirring unit 2 includes a motor (not shown) that rotates the rotating shaft 3.
  • the agitator 4 may be realized by, for example, an inclined paddle blade.
  • the agitator 4 is one of a propeller blade, a disc turbine blade, and a centrifugal agitator so that the optimum processing conditions are taken in consideration of the operation processing conditions such as the viscosity of the reactant and the power consumption of the stirring unit 2. It may be realized by.
  • the stirring body 4 should include at least one of an inclined paddle blade, a propeller blade, a disc turbine blade, and a centrifugal stirring body. good.
  • a plurality of catalytic reaction units 6 are provided in the food processing apparatus 100.
  • a plurality of (six in the present embodiment) catalytic reaction units 6 are spaced apart from each other around the rotating shaft 3 of the stirring body 4 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3 of the stirring body 4. Placed in.
  • the outside of the six catalytic reaction units 6 is surrounded by the inner wall surface of the reaction tank 1. That is, the catalytic reaction unit 6 is arranged in the internal space S1 of the reaction tank 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • Each of the plurality of catalytic reaction units 6 has a reaction tube 7, a light source 8, and a heat insulating unit 14, as shown in FIG.
  • the catalytic reaction unit 6 may further have a sealing unit 13 that seals between the opening at the end (the other end) opposite to the bottom surface 7c of the reaction tube 7 and the light source 8. .. As a result, the reaction tube 7 is sealed, and the airtightness inside the reaction tube 7 is maintained.
  • the inside of the reaction tube 7 may be filled with a dry gas.
  • the reaction tube 7 has an outer surface provided with a photocatalyst and a bottom surface 7c having one end sealed, and transmits light. Specifically, the reaction tube 7 has a bottomed cylindrical glass base material 7a and a photocatalyst thin film 7b provided on the outer surface of the glass base material 7a.
  • the glass base material 7a is arranged so that the cylindrical axial direction of the glass base material 7a is oriented along the rotation axis 3 of the stirring body 4.
  • the photocatalyst thin film 7b provided on the outer surface of the glass substrate 7a is formed by, for example, a general sol-gel method.
  • the thin film 7b of the photocatalyst is composed of TiO 2 .
  • the sol-gel liquid used in the method for forming the thin film 7b of the photocatalyst is applied to the outer surface of the glass base material 7a, and the glass base material 7a to which the sol-gel liquid is applied is rotated by using a rotating machine. As a result, the sol-gel solution is uniformly applied over the entire outer surface of the glass substrate 7a.
  • the glass base material 7a coated with the sol-gel liquid is dried in an electric furnace after the sol-gel liquid is dried, and then heated at a high temperature of 500 ° C. or higher, so that a thin film 7b of a photocatalyst is formed on the outer surface of the glass base material 7a. It is fired.
  • the light source 8 irradiates the photocatalyst with light from the inside of the reaction tube 7.
  • the light source 8 is inserted into the glass base material 7a from an open portion on the opposite side of the bottom surface 7c of the glass base material 7a.
  • the light source 8 includes a light source having a center wavelength of about 260 nm to 400 nm in order to effectively generate excitons in the photocatalyst.
  • the light source 8 includes, for example, a fluorescent lamp having a wavelength in the wavelength range (UV—A) of ultraviolet rays 315 nm to 400 nm as a central wavelength. Therefore, the reaction of the reactants by the photocatalyst can be effectively promoted.
  • the light source 8 composed of a fluorescent lamp has a housing portion 8a in which a mercury compound is housed.
  • the accommodating portion 8a faces the bottom surface 7c of the reaction tube 7.
  • the light source 8 may be arranged so as to face the thin film 7b of the reaction tube 7 in order to effectively irradiate the thin film 7b provided on the outer surface of the glass substrate 7a with light.
  • the light source 8 may include, for example, a high-pressure mercury lamp, an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays, and the like.
  • the heat insulating portion 14 is a member that is arranged between the light source 8 and the reaction tube 7 and has a smaller thermal conductivity than the reaction tube 7.
  • the heat insulating portion 14 is provided between the bottom surface 7c of the reaction tube 7 and the accommodating portion 8a of the light source 8, and is in contact with the bottom surface 7c and the accommodating portion 8a.
  • the heat insulating portion 14 may be composed of, for example, a block of fluororesin having a thickness of about 20 mm.
  • the heat insulating portion 14 may be made of, for example, at least one of plastic and glass wool. Therefore, it is possible to effectively insulate between the light source 8 and the reaction tube 7.
  • the cooling unit 10 cools the reactants in the reaction tank 1.
  • the cooling unit 10 is arranged so as to surround the outside of the plurality of catalytic reaction units 6.
  • the cooling unit 10 has an outer wall 10a surrounding the reaction tank 1 and a cooling medium (refrigerant) flowing through the second space S2 between the reaction tank 1 and the outer wall 10a.
  • the cooling unit 10 adjusts the temperature of the reactant by operating based on the temperature detected by the reaction tank temperature detecting unit 11. Specifically, when the reaction product having a temperature higher than the first temperature is cooled to the first temperature, the cooling unit 10 circulates a refrigerant having a temperature lower than the first temperature in the second space S2. As a result, the cooling unit 10 cools the reactant by exchanging heat between the refrigerant and the reactant with the reaction vessel 1 interposed therebetween.
  • the refrigerant whose temperature has risen due to heat exchange with the reactant is cooled to the first temperature or lower in a heat exchanger (not shown) arranged outside the second space S2, and then returns to the second space S2. As shown above, they may be connected by a pipe (not shown).
  • the refrigerant may be circulated between the second space S2 and the heat exchanger by, for example, a circulation pump (not shown). In this case, the cooling unit 10 may start cooling the reactants by starting the operation of the circulation pump.
  • the reaction tank temperature detection unit 11 is arranged in the reaction tank 1 and detects the temperature of the reactants.
  • the reaction tank temperature detection unit 11 is composed of, for example, a thermistor, a thermocouple, or the like.
  • the reaction tank temperature detecting unit 11 penetrates the lid portion 5 and is fixed to the lid portion 5, for example.
  • the food processing apparatus 100 starts the photocatalytic treatment. Specifically, in the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 starts irradiating the thin film 7b of the photocatalyst from the inside of the reaction tube 7 by turning on the light source 8 of the catalytic reaction unit 6. In the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 rotates the rotating shaft 3 of the stirring body 4 by driving the motor of the stirring unit 2, and agitates the reactants in the reaction tank 1. At the same time, in the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 supplies the cooling medium to the second space S2 of the cooling unit 10 by driving the circulation pump of the cooling unit 10.
  • the food processing apparatus 100 detects the temperature of the reaction product by the reaction tank temperature detection unit 11, and supplies the temperature of the cooling medium to the second space S2 so that the reaction product reaches a preset temperature. Or adjust the supply amount of the cooling medium.
  • the food processing apparatus 100 adjusts the temperature of the cooling medium by, for example, adjusting the amount of heat exchange in the heat exchanger installed outside the second space S2. Specifically, if the heat exchanger is air-cooled, the food processing apparatus 100 may adjust the temperature of the cooling medium by adjusting the air volume of the fan that promotes air cooling in the heat exchanger, or the heat exchanger. If is water-cooled, the temperature of the cooling medium may be adjusted by adjusting the amount of water by the pump that promotes water cooling in the heat exchanger.
  • the food processing apparatus 100 supplies the cooling medium to the second space by adjusting the circulation amount by a circulation pump for circulating the cooling medium between the second space S2 outside the reaction tank 1 and the heat exchanger.
  • the amount may be adjusted.
  • the temperature and / or the supply amount of the cooling medium can be adjusted by using a constant temperature water circulation device (not shown) including a heat exchanger, a circulation pump and piping.
  • the reaction of the reactant in the food processing apparatus 100 is fermentation of brewer's yeast, it may be aged at a low temperature (for example, about 5 ° C.).
  • the target preset temperature in the cooling unit 10 is 5 ° C.
  • the photocatalyst irradiated with light is brought into contact with the reactant that is the raw material of the food, and the reactant is reformed by the photocatalyst.
  • the fermentation period can be shortened by decomposing the sugar content in the wort in advance.
  • the food processing apparatus 100 cools the reactant in the reaction vessel 1, and the temperature of the inner surface of the reaction tube 7 of the catalytic reaction unit 6 becomes low due to heat conduction to the low-temperature reactant.
  • the luminous efficiency of the light source 8 changes according to the temperature change of the light source 8.
  • the light source 8 has a low luminous efficiency and a low light emission intensity to a photocatalyst.
  • the temperature of the light source 8 drops significantly when the light source 8 and the reaction tube 7 are in contact with each other.
  • the emission intensity is lowered and the state of exciton generation in the photocatalyst is lowered, which adversely affects the reactivity of the reactants. Therefore, in the catalytic reaction unit 6 of the first embodiment, by providing the heat insulating unit 14 between the bottom surface 7c of the reaction tube 7 and the light source 8, the light emission intensity of the light source 8 decreases due to the temperature decrease of the reactants. Is suppressed.
  • the following experiment was conducted in order to verify the effect of the configuration of the catalytic reaction unit 6 of the first embodiment. Specifically, in the experiment, an aqueous solution of formic acid having a formic acid concentration of 10 ppm was used as the reactant, the cooling unit 10 was operated to adjust the reactant to about 5 ° C., and the light source 8 of the catalytic reaction unit 6 was operated to operate the photocatalyst. The degradability of formic acid was confirmed. As a result, it was confirmed that the reaction rate constant of formic acid decomposition was improved (about 20% under the conditions carried out in this experiment) as compared with the case where the heat insulating portion 14 was not installed in the catalytic reaction portion 6.
  • the heat insulating unit 14 is arranged between the light source 8 and the reaction tube 7. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the light source 8 from being cooled by the influence of the cooling unit 10. Therefore, the decrease in the emission intensity of the light source 8 can be suppressed, and the decrease in the reaction rate of the reactant can be suppressed. Therefore, the reactants used in food can be effectively modified. That is, the food processing apparatus 100 can realize stable operation with a simple configuration, and in particular, has an effect of enabling effective modification of raw materials used for foods that require cooling.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the food processing apparatus 200 of the second embodiment.
  • the food processing apparatus 200 has a different configuration of the catalytic reaction unit 6a as compared with the food processing apparatus 100 in the first embodiment.
  • the food processing device 200 is different in that it controls the stirring unit 2, the light source 8, and the cooling unit 10 according to the detection result of the sensor included in the food processing device 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6a according to the second embodiment.
  • the catalytic reaction unit 6a further includes a reaction tube temperature detection unit 16 that detects the temperature inside the reaction tube 7 in the configuration of the catalytic reaction unit 6 of the first embodiment.
  • the reaction tube temperature detecting unit 16 penetrates, for example, the sealing unit 13 and is fixed to the sealing unit 13. The periphery of the reaction tube temperature detection unit 16 is sealed by the sealing unit 13, and the airtightness inside the reaction tube 7 is maintained. Since the configuration of the catalytic reaction unit 6a other than the reaction tube temperature detection unit 16 is the same as the configuration of the catalytic reaction unit 6, the description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the food processing apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the food processing apparatus 200 may include a control unit 15.
  • the control unit 15 controls the operation of the food processing apparatus 200.
  • the control unit 15 acquires the detection results of the reaction tank temperature detection unit 11 and the reaction tube temperature detection unit 16, and controls at least one of the stirring unit 2, the light source 8, and the cooling unit 10 according to the acquired detection results. ..
  • the control unit 15 controls the light emission intensity and / or the light emission time of the light source 8 based on, for example, the temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16.
  • the control unit 15 may be realized by, for example, a processor and a memory for storing a program executed by the processor.
  • the control unit 15 may be realized by, for example, a dedicated circuit.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a first example of the operation of the food processing apparatus 200 of the second embodiment.
  • control unit 15 starts the photocatalytic treatment (S11). Since the photocatalyst treatment is the same as the treatment described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • control unit 15 determines whether or not the first detection temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 is lower than the predetermined first reference temperature (S12).
  • control unit 15 determines that the first detection temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 is lower than the predetermined first reference temperature (Yes in S12)
  • the light emission intensity of the light source 8 is set to the first reference temperature. Control is performed to increase the emission intensity to be higher than that of the higher emission intensity and / or to make the emission time of the light source 8 longer than the predetermined emission time (S13).
  • the control unit 15 increases the light emission intensity of the light source 8 by increasing the power supplied to the light source 8 more than the power supplied to the light source 8 when the first detection temperature is equal to or higher than the first reference temperature. May be good.
  • the first reference temperature is a temperature at which the first detection temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 and the emission intensity of the light source 8 are measured in advance, and the emission intensity of irradiating the photocatalyst is lower than a predetermined intensity.
  • the temperature may be set with reference to.
  • the control unit 15 updates the light emission time set in the photocatalyst treatment to the light emission time longer than the predetermined light emission time.
  • Increasing the light emission time by the light source 8 means increasing the reaction time.
  • the control unit 15 changes the emission time to twice the initially set emission time, so that the emission intensity is lowered. Can ensure the same reactivity.
  • the control unit 15 may perform one of a control of increasing the emission intensity of the light source 8 and a control of increasing the emission time of the light source 8 to a emission time longer than a predetermined emission time. Both controls may be used together.
  • the control unit 15 determines that the first detection temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 is equal to or higher than the predetermined first reference temperature (No in S12), or after step S13, the photocatalyst It is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the process was started (S14). Specifically, the control unit 15 starts counting when the photocatalyst treatment is started, and by determining whether or not the count is equal to the predetermined time, a predetermined time has elapsed since the photocatalytic treatment was started. Judge whether or not.
  • the predetermined time is a light emission time set in the photocatalyst treatment, and is stored in a memory (not shown) of the control unit 15.
  • control unit 15 determines that a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started (Yes in S14)
  • the control unit 15 stops the photocatalyst treatment (S15).
  • the control unit 15 determines that a predetermined time has not elapsed since the photocatalyst treatment was started (No in S14)
  • the control unit 15 returns to step S12.
  • control unit 15 the first detection temperature became equal to or higher than the first reference temperature in step S12 after the light emission intensity was increased or the light emission time was set to be long after the step S13 was performed.
  • control may be performed to lower the light emission intensity of the light source 8 to be lower than the light emission intensity when the temperature is lower than the first reference temperature, and / or to set the light emission time of the light source 8 to a predetermined light emission time or less.
  • the control unit 15 returns the light emission intensity of the light source 8 to the original light emission intensity before the step S13 is performed, and / or sets the light source light emission time to the original light emission time before the step S13 is performed. Control to return may be performed.
  • the control unit 15 determines whether or not the first detected temperature is equal to or higher than the reference temperature different from the first reference temperature between steps S11 and S12, and the first detected temperature is equal to or higher than the different reference temperature. In the case of The determination by the control unit 15 may be performed when it is determined as No in step S14.
  • the reaction tube 7 When the reaction product becomes extremely low temperature, the reaction tube 7 is cooled, and the temperature of the light source 8 may drop significantly even when the heat insulating portion 14 is provided as in the catalytic reaction portion 6 in the first embodiment. As a result, the emission intensity of the light source 8 decreases and the state of excitons generated in the photocatalyst changes, which may affect the reactivity of the reactants.
  • the reaction amount of the food reactant is more appropriately controlled. Can be controlled.
  • control unit 15 determines the emission intensity of the light source 8 when the first detection temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 is lower than the predetermined first reference temperature. Control is performed to raise and / or make the light emission time of the light source 8 longer than a predetermined light emission time. Therefore, it is possible to appropriately suppress a decrease in the reaction amount of the reaction product of the food.
  • the control unit 15 of the food processing apparatus 200 operates the cooling unit 10 to adjust the temperature of the reactant to the second reference temperature lower than the first reference temperature.
  • the second reference temperature is a preset temperature targeted in the cooling unit 10 as described in the first embodiment, and is, for example, 5 ° C.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a second example of the operation of the food processing apparatus 200 according to the second embodiment.
  • control unit 15 starts the photocatalytic treatment (S21).
  • control unit 15 determines whether or not the first detection temperature is lower than the first reference temperature (S22).
  • control unit 15 determines that the first detection temperature is lower than the first reference temperature (Yes in S22)
  • the control unit 15 increases the emission intensity of the light source 8 and / or sets the emission time of the light source 8 to be longer than the predetermined emission time. Control to lengthen (S23).
  • steps S21 to S23 are the same as steps S11 to S13, respectively.
  • the control unit 15 determines whether or not the first detection temperature is lower than the third reference temperature when it is determined that the first detection temperature is equal to or higher than the first reference temperature (No in S22) or after step S23. Judgment (S24).
  • the third reference temperature is a temperature between the first reference temperature and the second reference temperature. For the third reference temperature, the correlation between the temperature of the light source 8 from which the emission intensity required for the reaction of the reactant cannot be obtained and the temperature detected by the reaction tube temperature detection unit 16 is measured in advance, and the reaction of the reactant is measured by the light source 8.
  • the temperature may be set based on the temperature at which the required emission intensity cannot be obtained.
  • control unit 15 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started (S25).
  • step S26 When the control unit 15 determines that the first detection temperature is lower than the third reference temperature (Yes in S24), or determines that a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started (Yes in S25), the photocatalyst The process is stopped (S26). When the control unit 15 determines that a predetermined time has not elapsed since the photocatalyst treatment was started (No in S25), the control unit 15 returns to step S22. Note that steps S25 and S26 are the same as steps S14 and S15, respectively.
  • the control unit 15 makes the temperature detected by the reaction tank temperature detection unit 11 a predetermined second reference temperature.
  • the cooling unit 10 is operated.
  • the control unit 15 stops the light emission of the light source 8. Therefore, when the temperature inside the reaction tube 7 becomes the third reference temperature, for example, it is possible to determine that an abnormality has occurred and stop the light emission of the light source 8. Thereby, it is possible to suppress the continuation of the photocatalytic treatment under the condition that the reaction of the reactant is difficult to be promoted.
  • the second reference temperature is a temperature lower than the first reference temperature
  • the third reference temperature is a temperature between the first reference temperature and the second reference temperature. Therefore, the control unit 15 can execute the operation control without any inconsistency.
  • the configuration of the food processing apparatus according to the third embodiment is the same as that of the food processing apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the catalytic reaction unit 6 of the first embodiment may be used instead of the catalytic reaction unit 6a.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the food processing apparatus 200 according to the third embodiment.
  • control unit 15 starts the photocatalytic treatment (S31).
  • control unit 15 determines whether or not the first detection temperature is lower than the first reference temperature (S32).
  • steps S31 and S32 are the same as steps S11 and S12 in FIG. 6, respectively.
  • the control unit 15 determines that the first detection temperature is lower than the first reference temperature (Yes in S32)
  • the control unit 15 controls to increase the operation amount of the stirring unit 2 more than the operation amount when the first detection temperature is higher than the first reference temperature. (S33).
  • the operating amount of the stirring unit 2 is an operating speed, for example, the rotation speed of the stirring unit 2.
  • step S34 When the control unit 15 determines that the first detection temperature is equal to or higher than the first reference temperature (No in S32), or after step S33, whether or not a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started. Judgment (S34). When the control unit 15 determines that the first detection temperature is equal to the first reference temperature, either step S33 or step S34 may be performed.
  • control unit 15 determines that a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started (Yes in S34), the control unit 15 stops the photocatalyst treatment (S35). When the control unit 15 determines that a predetermined time has not elapsed since the photocatalyst treatment was started (No in S34), the control unit 15 returns to step S32.
  • the control unit 15 of the stirring unit 2 Control may be performed to reduce the operating amount to be smaller than the operating amount when the operating amount is lower than the first reference temperature. In this case, the control unit 15 may control to return the operation amount of the stirring unit 2 to the original operation amount before the step S33 is performed.
  • the reaction tube 7 When the reaction product becomes extremely low temperature, the reaction tube 7 is cooled, and the temperature of the light source 8 may drop significantly even when the heat insulating portion 14 is provided as in the catalytic reaction portion 6 in the first embodiment. As a result, the emission intensity of the light source 8 decreases and the state of excitons generated in the photocatalyst changes, which may affect the reactivity of the reactants.
  • the operating amount of the stirring unit 2 is increased, so that the reactant and the catalytic reaction unit 6 are used. Contact with and can be improved.
  • the reaction amount of the reaction product of the food can be controlled more appropriately.
  • the food processing apparatus has been described above based on the embodiment, but the present disclosure is not limited to this embodiment. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, one or more of the present embodiments may be modified by those skilled in the art, or may be constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiment.
  • One aspect of the present disclosure can be used, for example, in a food processing apparatus using a photocatalyst that modifies a raw material of food.

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Abstract

食品加工装置（１００）は、食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間（Ｓ１）を有する反応槽（１）と、反応槽（１）内の反応物を冷却する冷却部（１０）と、内部空間（Ｓ１）に配置される触媒反応部（６）と、を具備し、触媒反応部（６）は、反応管（７）、反応管（７）の内部に設けられた光源（８）、反応管（７）と光源（８）の間に設けられた断熱部（１４）を含み、反応管（７）の外表面に光触媒が設けられ、反応管（７）は光源（８）から照射された光を透過し、反応管（７）は第１端を有し、第１端は反応管（７）の底面（７ｃ）であり、第１端は閉じられており、断熱部（１４）の熱伝導率は反応管（７）の熱伝導率よりも小さい。

Description

食品加工装置
　本開示は、食品加工装置に関する。
　特許文献１には、光触媒を食品の製造過程で用いて、加熱しない常温下において、醸造物中の微生物を殺菌する製造方法が開示されている。
特開２００３－２５０５１４号公報
　しかしながら、上記特許文献１の装置または製造方法には改善の余地がある。例えば、食品に使用する反応物を効果的に改質することが難しいという課題がある。
　本開示の一態様は、このような事情に鑑みてなされたものであり、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる食品加工装置を提供する。
　本開示の一態様の食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間を有する反応槽と、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、前記触媒反応部は、反応管、前記反応管の内部に設けられた光源、前記反応管と前記光源の間に設けられた断熱部を含み、前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、前記反応管は第１端を有し、前記第１端は前記反応管の底面であり、前記第１端は閉じられており、前記断熱部の熱伝導率は前記反応管の熱伝導率よりも小さい。
　なお、この包括的又は具体的な態様は、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。
　本開示の一態様の食品加工装置は、安定して運転させることができ、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる。
図１は、実施の形態１の食品加工装置の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図３は、実施の形態２の食品加工装置の一例を示す図である。 図４は、実施の形態２に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図５は、実施の形態２に係る食品加工装置の機能ブロック図である。 図６は、実施の形態２の食品加工装置の動作の第１の例を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２の食品加工装置の動作の第２の例を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態３の食品加工装置の動作の一例を示すフローチャートである。
　（開示の基礎となった知見）
　本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した、食品の製造装置または製造方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。
　食品の製造において、製造効率を向上する、栄養成分の含有性を良くする等の目的で、食品に使用する原料を改質することは広く行われている。
　食品の原料の改質する手法として、触媒を用いる手法があり、例えば、マーガリンの製造において、原料となる油脂成分を水素化するためニッケル触媒を用いる手法がある。食品の製造に固定化した酵素を用いることも、触媒利用の一つとすることができる。
　食品の原料を改質する観点ではないが、製造過程での殺菌目的で触媒を用いることもあり、例えば、特許文献１では、光触媒を食品の製造過程で用いて、加熱しない常温下において、醸造物中の微生物を殺菌する製造方法が検討されている。
　従来の触媒を用いる手法は、食品に使用する原料として単一成分の原料の改質には効果的ではあるが、化学工学的な手法の延長であるため装置構成に制限があり、多用途への展開に用いる触媒に適した構成に対応するためには改善の余地がある。
　従来の光触媒を用いた製造方法に用いる装置も殺菌目的であるため、食品の原料を改質することに適した構成に対応するには改善の余地がある。特に、食品加工装置を常温以下で運転させることが必要な場合、光触媒を備える触媒反応部の温度が低下する。触媒反応部に効率よく光を照射するための光源が、光触媒の近傍に設けられていれば、触媒反応部の温度が低下することに伴って、光源の温度が低下し、光源による発光強度が低下する。これにより、食品に使用する反応物の反応速度が低下する。
　本発明者らは、触媒反応部の温度が低下すると食品に使用する反応物の反応速度が低下することを見出し、反応物の反応速度の低下を抑制することで、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる食品加工装置を見出すに至った。
　本開示の一態様は、このような事情に鑑みてなされたものであり、新たに食品の原料を改質する光触媒を用いた食品加工装置を提供する。
　本開示の一態様に係る食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間を有する反応槽と、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、前記触媒反応部は、反応管、前記反応管の内部に設けられた光源、前記反応管と前記光源の間に設けられた断熱部を含み、前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、前記反応管は第１端を有し、前記第１端は前記反応管の底面であり、前記第１端は閉じられており、前記断熱部の熱伝導率は前記反応管の熱伝導率よりも小さい。
　これによれば、反応槽内の反応物が冷却部によって冷却される場合であっても、光源および反応管の間に断熱部が配置されるため、光源の温度が冷却部の影響で冷却されることを抑制することができる。このため、光源の発光強度の低下を抑制でき、反応物の反応速度の低下を抑制することができる。よって、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる。
　前記断熱部は、プラスチック、および、グラスウールのうちの少なくとも１つにより構成されてもよい。
　このため、光源および反応管の間を効果的に断熱することができる。
　前記光源は、紫外線を発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）および／または紫外線を発光する蛍光灯を含んでもよい。
　このため、光触媒による反応物の反応を効果的に促進させることができる。
　前記光源は、前記蛍光灯を含み、前記蛍光灯は、水銀化合物が収容され、前記底面と対向する収容部を有し、前記断熱部は、前記底面および前記収容部と接触していてもよい。
　このため、温度低下による発光強度の低下を招きやすい収容部および反応管の底面との間を断熱することができ、蛍光灯の発光強度の低下を効果的に抑制することができる。
　さらに、前記反応管の内側の温度を検知する反応管温度検知部と、前記反応管温度検知部により検知された温度に基づき、前記光源の発光強度および／または発光時間を制御する制御部と、を備えてもよい。
　これによれば、反応管の内側の温度に基づいて、光源を制御するため、食品の反応物の反応量を適切に制御することができる。
　前記制御部は、前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第１基準温度より低い場合、前記光源の発光強度を前記第１基準温度より高い場合の発光強度よりも上げる、および／または、前記光源の発光時間を所定の発光時間よりも長くする制御を行ってもよい。
　このため、食品の反応物の反応量の低下を適切に抑制することができる。
　前記制御部は、前記反応管温度検知部により検知された温度が前記第１基準温度より高い場合、前記光源の発光強度を前記第１基準温度より低い場合の発光強度よりも下げる、および／または、前記光源の発光時間を前記所定の発光時間以下にする制御を行ってもよい。
　このため、食品の反応物の反応量を適切に制御することができる。
　さらに、前記反応管の内側の温度を検知する反応管温度検知部と、回転または往復動による動作を行うことで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌部と、前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第１基準温度より低い場合、前記撹拌部の動作量を前記第１基準温度より高い場合の動作量よりも増加させる制御を行う制御部と、を備えてもよい。
　これによれば、反応管の内側の温度に基づいて、撹拌部の動作量を制御するため、食品の反応物の反応量を適切に制御することができる。
　さらに、前記反応槽内の前記反応物の温度を検知する反応槽温度検知部を備え、前記制御部は、前記反応槽温度検知部により検知された温度が予め定められた第２基準温度となるように前記冷却部を動作させ、前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第３基準温度より低い場合、前記光源の発光を停止してもよい。
　これによれば、反応管の内側の温度が第３基準温度となった場合に、例えば異常が発生したと判断して、光源の発光を停止することができる。
　さらに、前記反応槽内の前記反応物の温度を検知する反応槽温度検知部を備え、前記制御部は、前記反応槽温度検知部により検知された温度が予め定められた第２基準温度となるように前記冷却部を動作させ、前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第３基準温度より低い場合、前記光源の発光を停止し、前記第２基準温度は、前記第１基準温度より低い温度であり、前記第３基準温度は、前記第１基準温度と前記第２基準温度との間の温度であってもよい。
　これによれば、反応管の内側の温度が第３基準温度となった場合に、例えば異常が発生したと判断して、光源の発光を停止することができる。
　以下、添付図面を参照しつつ、実施の形態の具体例について説明する。
　以下で説明する具体例は、いずれも上記の各態様の一例を示すものである。よって、以下で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態等は、請求項に記載されていない限り、上記の各態様を限定するものではない。以下の構成要素のうち、本態様の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。図面において同じ符号が付いたものは説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比等については正確な表示ではない場合がある。
　（実施の形態１）
　食品加工装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態の食品加工装置１００の一例を示す図である。
　図１に示すように、食品加工装置１００は、反応槽１と、撹拌部２と、触媒反応部６と、冷却部１０と、反応槽温度検知部１１とを備える。
　反応槽１は、食品に用いる液状の反応物を貯める第１空間Ｓ１を有する。反応槽１は、例えば、有底円筒形の容器である。なお、反応槽１は、液状の反応物を貯める第１空間Ｓ１を有する有底筒形の容器であればよく、円筒形でなくてもよい。反応槽１には、反応槽１の上部の開口を塞ぐ蓋部５が設けられている。蓋部５は、円板状の部材であり、撹拌体４の回転軸３、複数の触媒反応部６、および、反応槽温度検知部１１によって貫通される貫通孔を有する。
　撹拌部２は、回転することで反応槽１内の反応物を撹拌する撹拌体４を有する。撹拌部２は、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の円筒の中心軸に一致するように配置される。撹拌部２は、回転軸３を回転させる、図示しないモータを含む。
　ここで、撹拌体４の具体例について説明する。
　撹拌体４は、例えば、傾斜パドル翼で実現されてもよい。撹拌体４は、反応物の粘性、撹拌部２の消費動力等の動作処理条件を考慮して最適処理条件となるように、プロペラ翼、ディスクタービン翼、および遠心式撹拌体のいずれか１つで実現されてもよい。なお、食品加工装置１００に複数の撹拌体４が用いられる場合には、撹拌体４は、傾斜パドル翼、プロペラ翼、ディスクタービン翼および遠心式撹拌体のうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
　触媒反応部６は、食品加工装置１００に複数設けられる。複数（本実施の形態では６個）の触媒反応部６は、攪拌体４の回転軸３の軸方向から見た場合に、撹拌体４の回転軸３の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される。６個の触媒反応部６の外側は、反応槽１の内壁面により取り囲まれる。つまり、触媒反応部６は、反応槽１の内部空間Ｓ１に配置される。これにより、撹拌部２によって反応槽１の内部の反応物が撹拌された場合に、撹拌された反応物は、複数の触媒反応部６の間を移動することができる。
　ここで、図２を用いて、触媒反応部６の構成の詳細について説明する。図２は、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成の一例を示す図である。
　複数の触媒反応部６のそれぞれは、図２に示すように、反応管７と、光源８と、断熱部１４とを有する。触媒反応部６は、さらに、反応管７の底面７ｃとは反対側の端部（他端）の開口部と、光源８との間を封止する封止部１３を有していてもよい。これにより、反応管７は、密閉され、反応管７の内部の気密性が保たれている。反応管７の内部には、乾燥気体が充填されていてもよい。
　反応管７は、光触媒が設けられた外表面、および、一端が封止された底面７ｃを有し、光を透過する。反応管７は、具体的には、有底円筒形のガラス基材７ａと、ガラス基材７ａの外表面に設けられた光触媒の薄膜７ｂとを有する。ガラス基材７ａは、ガラス基材７ａの円筒形の筒軸方向が撹拌体４の回転軸３に沿った向きで配置される。
　ガラス基材７ａの外表面に設けられる光触媒の薄膜７ｂは、例えば、一般的なゾルゲル法で形成される。光触媒の薄膜７ｂは、具体的には、ＴｉＯ２により構成される。光触媒の薄膜７ｂの形成方法において用いられるゾルゲル液を、ガラス基材７ａの外表面に塗布し、ゾルゲル液が塗布された状態のガラス基材７ａを、回転機を用いて回転させる。これにより、ガラス基材７ａの外表面の全体に亘って、ゾルゲル液が均一に塗布される。ゾルゲル液が塗布されたガラス基材７ａは、ゾルゲル液が乾燥した後に、電気炉において乾燥後、５００℃以上の高温で加熱されることで、ガラス基材７ａの外表面に光触媒の薄膜７ｂが焼成される。
　光源８は、反応管７の内側から光触媒に光を照射する。光源８は、ガラス基材７ａの底面７ｃとは反対側の開放部分からガラス基材７ａの内部に挿入されている。光源８は、光触媒での励起子の発生を効果的に行うため、具体的には、２６０ｎｍ～４００ｎｍ程度を中心波長とする光源を含む。光源８は、例えば、紫外線３１５ｎｍ～４００ｎｍの波長域（ＵＶ－Ａ）の波長を中心波長とする蛍光灯を含む。このため、光触媒による反応物の反応を効果的に促進させることができる。
　蛍光灯で構成される光源８は、水銀化合物が収容される収容部８ａを有する。収容部８ａは、反応管７の底面７ｃと対向する。光源８は、ガラス基材７ａの外表面に設けられた薄膜７ｂに光を効果的に照射するため、反応管７の薄膜７ｂに対向するように、配置されてもよい。なお、光源８は、例えば、高圧水銀ランプ、紫外線発光のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等を含んでもよい。
　断熱部１４は、光源８および反応管７の間に配置され、かつ、反応管７よりも熱伝導率が小さい部材である。断熱部１４は、反応管７の底面７ｃおよび光源８の収容部８ａの間に設けられ、底面７ｃおよび収容部８ａと接触している。これにより、温度低下による発光強度の低下を招きやすい収容部８ａおよび反応管７の底面７ｃの間を断熱することができ、反応管７の温度が低下することによる光源８の発光強度の低下を効果的に抑制することができる。
　断熱部１４は、例えば、厚さ約２０ｍｍのフッ素樹脂のブロックにより構成されてもよい。なお、断熱部１４は、例えば、プラスチック、および、グラスウールのうちの少なくとも１つにより構成されていればよい。このため、光源８および反応管７の間を効果的に断熱することができる。
　冷却部１０は、反応槽１内の反応物を冷却する。冷却部１０は、複数の触媒反応部６の外側を囲んで配置される。具体的には、冷却部１０は、反応槽１を囲む外壁１０ａと、反応槽１と外壁１０ａとの間の第２空間Ｓ２を流通する冷却媒体（冷媒）とを有する。
　冷却部１０は、反応槽温度検知部１１で検出された温度に基づいて動作することにより、反応物の温度を調整する。具体的には、冷却部１０は、第１温度よりも高い温度の反応物を第１温度に冷却する場合、第１温度以下の冷媒を第２空間Ｓ２に流通させる。これにより、冷却部１０は、冷媒と反応物とを反応槽１を挟んで熱交換させることで反応物を冷却する。反応物と熱交換することで、温度が上昇した冷媒は、例えば、第２空間Ｓ２外に配置されている図示しない熱交換器において第１温度以下に冷却され、その後に第２空間Ｓ２に戻るように図示しない配管で接続されていてもよい。冷媒は、例えば、図示しない循環ポンプなどにより第２空間Ｓ２と上記熱交換器との間を循環していてもよい。この場合、冷却部１０は、循環ポンプの動作を開始させることにより、反応物の冷却を開始してもよい。
　反応槽温度検知部１１は、反応槽１内に配置され、反応物の温度を検出する。反応槽温度検知部１１は、例えば、サーミスタ、熱電対などにより構成される。反応槽温度検知部１１は、蓋部５を貫通しており、例えば、蓋部５に固定されている。
　次に、食品加工装置１００の動作について、図１および図２を用いて説明する。
　まず、食品加工装置１００では、反応槽１に、食品の原料となる反応物が投入される。次に、食品加工装置１００は、光触媒処理を開始する。具体的には、光触媒処理では、食品加工装置１００は、触媒反応部６の光源８を点灯することで、反応管７の内部から光触媒の薄膜７ｂへの光照射を開始する。光触媒処理では、食品加工装置１００は、撹拌部２のモータを駆動させることにより撹拌体４の回転軸３を回転させ、反応槽１内の反応物の撹拌を行う。合わせて、光触媒処理では、食品加工装置１００は、冷却部１０の循環ポンプを駆動させることで、冷却部１０の第２空間Ｓ２へ冷却媒体を供給する。
　このとき、食品加工装置１００は、反応物の温度を反応槽温度検知部１１で検出し、反応物が予め設定した温度になるように、第２空間Ｓ２に供給する、冷却媒体の温度及び／または冷却媒体の供給量を調整する。食品加工装置１００は、例えば、第２空間Ｓ２外に設置されている熱交換器での熱交換量を調整することで冷却媒体の温度を調整する。食品加工装置１００は、具体的には、熱交換器が空冷であれば熱交換器における空冷を促進するファンの風量を調整することで冷却媒体の温度を調整してもよいし、熱交換器が水冷であれば熱交換器における水冷を促進するポンプによる水量を調整することで冷却媒体の温度を調整してもよい。食品加工装置１００は、反応槽１の外側の第２空間Ｓ２と熱交換器との間で冷却媒体を循環させるための循環ポンプによる循環量を調製することで冷却媒体の第２空間への供給量を調整してもよい。このように、冷却媒体の温度及び／または供給量は、熱交換器、循環ポンプおよび配管を含む恒温水循環装置（図示せず）等を用いて調整することができる。
　例えば、食品加工装置１００における反応物の反応がビール酵母の発酵であれば、低温（例えば５℃程度）で熟成させてもよい。この場合、冷却部１０において目標とされる予め設定される温度は、５℃である。
　食品加工装置１００では、光照射された光触媒と食品の原料となる反応物とを接触させ、光触媒によって反応物を改質させる。例えば、ビールの原料を改質する場合、麦汁中の糖分をあらかじめ分解させることで、発酵期間を短くすることができる。
　この動作において、食品加工装置１００は、反応槽１の反応物を冷却しており、低温の反応物への熱伝導により触媒反応部６の反応管７の内表面の温度は低くなる。これにより、光源８は、光源８の温度変化に応じて発光効率が変化する。光源８は、低温環境では、発光効率が低下し光触媒への発光強度が低下する。特に、食品加工装置１００では、反応物が冷却されて低温になるため、光源８と反応管７とが接触していると光源８の温度が大きく低下する。その結果、発光強度が低下して光触媒における励起子の発生状態が低下することで、反応物の反応性に悪影響が出る。そこで、本実施の形態１の触媒反応部６では、反応管７の底面７ｃと光源８との間に断熱部１４を設けることで、反応物の温度低下による光源８の発光強度が低下することを抑制している。
　なお、本実施の形態１の触媒反応部６の構成の効果を検証するために、以下の実験を行った。具体的には、実験では、反応物としてギ酸濃度１０ｐｐｍのギ酸の水溶液を用い、冷却部１０を作動させて反応物を約５℃に調整し、触媒反応部６の光源８を作動させて光触媒によるギ酸の分解性を確認した。その結果、触媒反応部６に断熱部１４を設置しない場合と比較して、ギ酸分解の反応速度定数が（本実験で実施した条件では、約２０％）向上することが確認できた。
　本実施の形態に係る食品加工装置１００によれば、反応槽１内の反応物が冷却部１０によって冷却される場合であっても、光源８および反応管７の間に断熱部１４が配置されるため、光源８の温度が冷却部１０の影響で冷却されることを抑制することができる。このため、光源８の発光強度の低下を抑制でき、反応物の反応速度の低下を抑制することができる。よって、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる。すなわち、食品加工装置１００は、簡単な構成で、安定した運転を実現でき、特に、食品に使用する冷却が必要な原料の効果的な改質を可能とする効果を奏する。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る食品加工装置２００について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２の食品加工装置２００の一例を示す図である。
　実施の形態２に係る食品加工装置２００は、実施の形態１おける食品加工装置１００と比較して、触媒反応部６ａの構成が異なる。食品加工装置２００は、食品加工装置２００が備えるセンサの検知結果に応じて、撹拌部２、光源８および冷却部１０を制御する点が異なる。
　以下、具体的に説明する。
　図４を用いて、触媒反応部６ａの構成の詳細について説明する。図４は、実施の形態２に係る触媒反応部６ａの構成の一例を示す図である。
　触媒反応部６ａは、実施の形態１の触媒反応部６の構成に、さらに、反応管７の内側の温度を検知する反応管温度検知部１６を有する。反応管温度検知部１６は、例えば、封止部１３を貫通し、封止部１３に固定されている。反応管温度検知部１６の周囲は、封止部１３により封止されており、反応管７の内部の気密性は保たれている。触媒反応部６ａの反応管温度検知部１６以外の構成は、触媒反応部６の構成と同様であるため、説明を省略する。
　次に、図５を用いて、食品加工装置２００が備える制御部１５について説明する。図５は、実施の形態２に係る食品加工装置２００の機能ブロック図である。
　図５に示すように、食品加工装置２００は、制御部１５を備えていてもよい。制御部１５は、食品加工装置２００の動作を制御する。制御部１５は、反応槽温度検知部１１および反応管温度検知部１６の検知結果を取得し、取得した検知結果に応じて、撹拌部２、光源８および冷却部１０の少なくとも１つを制御する。制御部１５は、例えば、反応管温度検知部１６により検知された温度に基づき、光源８の発光強度および／または発光時間を制御する。制御部１５は、例えば、プロセッサ、および、プロセッサにより実行されるプログラムを格納しているメモリにより実現されてもよい。制御部１５は、例えば、専用回路により実現されてもよい。
　次に、食品加工装置２００の動作について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２の食品加工装置２００の動作の第１の例を示すフローチャートである。
　まず、制御部１５は、光触媒処理を開始する（Ｓ１１）。光触媒処理は、実施の形態１で説明した処理と同様であるため説明を省略する。
　次に、制御部１５は、反応管温度検知部１６により検知された第１検知温度が予め定められた第１基準温度より低いか否かを判定する（Ｓ１２）。
　制御部１５は、反応管温度検知部１６により検知された第１検知温度が予め定められた第１基準温度より低いと判定した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、光源８の発光強度を第１基準温度より高い場合の発光強度よりも上げる、および／または、光源８の発光時間を所定の発光時間よりも長くする制御を行う（Ｓ１３）。
　制御部１５は、例えば、光源８へ供給する電力を、第１検知温度が第１基準温度以上である場合に光源８へ供給する電力よりも増加させることで、光源８の発光強度を上げてもよい。第１基準温度は、反応管温度検知部１６により検知された第１検知温度と、光源８の発光強度とを予め測定しておき、光触媒へ照射する発光強度が所定の強度よりも低下する温度を基準にして設定された温度であってもよい。なお、制御部１５は、光源８の発光時間を所定の発光時間よりも長くする場合、所定の発光時間よりも長い発光時間に、光触媒処理において設定されている発光時間を更新する。光源８による発光時間を増加させることは、反応時間を増加させることを意味する。制御部１５は、発光強度が初期の発光強度の１／２になった場合、発光時間を初期に設定されている発光時間の２倍の長さに変更することで、発光強度が低下しても同等の反応性を確保できる。なお、制御部１５は、光源８の発光強度を上げる制御と、光源８の発光時間を所定の発光時間よりも長い発光時間に増加させる制御とのいずれか１つの制御を行ってもよいし、両方の制御を併用してもよい。
　制御部１５は、反応管温度検知部１６により検知された第１検知温度が予め定められた第１基準温度以上であると判定した場合（Ｓ１２でＮｏ）、または、ステップＳ１３の後で、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ１４）。具体的には、制御部１５は、光触媒処理が開始されるとカウントを開始しており、カウントが所定時間と等しいか否かを判定することで、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する。なお、所定時間は、光触媒処理において設定されている発光時間であり、制御部１５が有する図示しないメモリに記憶されている。
　制御部１５は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したと判定した場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、光触媒処理を停止する（Ｓ１５）。制御部１５は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過してないと判定した場合（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１２に戻る。
　なお、制御部１５は、ステップＳ１３が行われて、発光強度が上げられた、または、発光時間が長く設定された後で、ステップＳ１２において、第１検知温度が第１基準温度以上となった場合、光源８の発光強度を第１基準温度より低い場合の発光強度よりも下げる、および／または、光源８の発光時間を所定の発光時間以下にする制御を行ってもよい。この場合、制御部１５は、光源８の発光強度をステップＳ１３が行われる前の元の発光強度に戻す、および／または、光源８の発光時間をステップＳ１３が行われる前の元の発光時間に戻す制御を行ってもよい。
　なお、制御部１５は、ステップＳ１１とステップＳ１２との間において、第１検知温度が第１基準温度とは異なる基準温度以上となったか否かを判定し、第１検知温度が異なる基準温度以上となった場合に、上述した光源８の発光強度を下げる、および／または、光源８の発光時間を所定の発光時間以下にする制御を行ってもよい。この制御部１５による判定は、ステップＳ１４でＮｏと判定された場合に行われてもよい。
　反応物が極低温になると、反応管７が冷却され、実施の形態１での触媒反応部６のように断熱部１４を設けた場合でも、光源８の温度が大きく低下する場合がある。その結果、光源８の発光強度が低下して光触媒における励起子の発生状態が変化することで、反応物の反応性に影響が出るおそれがある。本実施の形態に係る食品加工装置２００の動作の第１の例によれば、反応管７の内側の温度に基づいて、光源８を制御するため、食品の反応物の反応量をより適切に制御することができる。
　本実施の形態に係る食品加工装置２００において、制御部１５は、反応管温度検知部１６により検知された第１検知温度が予め定められた第１基準温度より低い場合、光源８の発光強度を上げる、および／または、光源８の発光時間を所定の発光時間よりも長くする制御を行う。このため、食品の反応物の反応量の低下を適切に抑制することができる。
　次に、食品加工装置２００の動作の第２の例について説明する。第２の例は、反応物の反応に必要な発光強度が得られないほど光源８の発光強度が低下する温度に低下した場合に、光触媒処理が開始されてから所定時間経過していなくても光源８による発光を停止する制御を行う例である。
　食品加工装置２００の制御部１５は、冷却部１０を動作させることで、反応物の温度を第１基準温度より低い第２基準温度に調整している。第２基準温度は、実施の形態１で説明したように、冷却部１０において目標とされる予め設定される温度であり、例えば５℃である。
　図７は、実施の形態２の食品加工装置２００の動作の第２の例を示すフローチャートである。
　まず、制御部１５は、光触媒処理を開始する（Ｓ２１）。
　次に、制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度より低いか否かを判定する（Ｓ２２）。
　制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度より低いと判定した場合（Ｓ２２でＹｅｓ）、光源８の発光強度を上げる、および／または、光源８の発光時間を所定の発光時間よりも長くする制御を行う（Ｓ２３）。
　なお、ステップＳ２１～Ｓ２３は、それぞれ、ステップＳ１１～Ｓ１３と同じである。
　制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度以上であると判定した場合（Ｓ２２でＮｏ）、または、ステップＳ２３の後で、第１検知温度が第３基準温度より低いか否かを判定する（Ｓ２４）。第３基準温度は、第１基準温度と第２基準温度との間の温度である。第３基準温度は、反応物の反応に必要な発光強度が得られなくなる光源８の温度と、反応管温度検知部１６での検知温度との相関を予め測定し、光源８により反応物の反応に必要な発光強度が得られなくなる温度を基準にして設定された温度であってもよい。
　制御部１５は、第１検知温度が第３基準温度以上であると判定した場合（Ｓ２４でＮｏ）、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ２５）。
　制御部１５は、第１検知温度が第３基準温度より低いと判定した場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、または、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したと判定した場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、光触媒処理を停止する（Ｓ２６）。制御部１５は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過してないと判定した場合（Ｓ２５でＮｏ）、ステップＳ２２に戻る。なお、ステップＳ２５およびＳ２６は、それぞれ、ステップＳ１４およびＳ１５と同じである。
　本実施の形態に係る食品加工装置２００の第２の例の動作によれば、制御部１５は、反応槽温度検知部１１により検知された温度が予め定められた第２基準温度となるように冷却部１０を動作させる。制御部１５は、反応管温度検知部１６により検知された温度が予め定められた第３基準温度より低い場合、光源８の発光を停止する。このため、反応管７の内側の温度が第３基準温度となった場合に、例えば異常が発生したと判断して、光源８の発光を停止することができる。これにより、反応物の反応が促進されにくい条件で、光触媒処理を継続することを抑制することができる。
　第２基準温度は、第１基準温度より低い温度であり、第３基準温度は、第１基準温度と第２基準温度との間の温度である。このため、制御部１５は、齟齬なく運転制御を実行することができる。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る食品加工装置について説明する。実施の形態３に係る食品加工装置では、実施の形態２に係る食品加工装置２００における光源８の発光強度および／または発光時間を変更する制御を行う代わりに、撹拌部２の動作量を変更する制御を行う。
　実施の形態３に係る食品加工装置の構成は、実施の形態２に係る食品加工装置２００と同様である。なお、触媒反応部６ａの代わりに、実施の形態１の触媒反応部６が用いられてもよい。
　実施の形態３に係る食品加工装置２００の動作について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態３の食品加工装置２００の動作を示すフローチャートである。
　まず、制御部１５は、光触媒処理を開始する（Ｓ３１）。
　次に、制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度より低いか否かを判定する（Ｓ３２）。
　なお、ステップＳ３１およびＳ３２は、それぞれ、図６のステップＳ１１およびＳ１２と同じである。
　制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度より低いと判定した場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、撹拌部２の動作量を第１基準温度より高い場合の動作量よりも増加させる制御を行う（Ｓ３３）。なお、撹拌部２の動作量とは、動作速度であり、例えば、撹拌部２の回転速度である。
　制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度以上であると判定した場合（Ｓ３２でＮｏ）、または、ステップＳ３３の後で、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ３４）。なお、制御部１５は、第１検知温度が第１基準温度と等しいと判定した場合、ステップＳ３３およびステップＳ３４のいずれか一方が行われていればよい。
　制御部１５は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したと判定した場合（Ｓ３４でＹｅｓ）、光触媒処理を停止する（Ｓ３５）。制御部１５は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過してないと判定した場合（Ｓ３４でＮｏ）、ステップＳ３２に戻る。
　なお、制御部１５は、ステップＳ３３が行われて、撹拌部２の動作量が増加された後で、ステップＳ３２において、第１検知温度が第１基準温度以上となった場合、撹拌部２の動作量を第１基準温度より低い場合の動作量よりも減少させる制御を行ってもよい。この場合、制御部１５は、撹拌部２の動作量をステップＳ３３が行われる前の元の動作量に戻す制御を行ってもよい。
　反応物が極低温になると、反応管７が冷却され、実施の形態１での触媒反応部６のように断熱部１４を設けた場合でも、光源８の温度が大きく低下する場合がある。その結果、光源８の発光強度が低下して光触媒における励起子の発生状態が変化することで、反応物の反応性に影響が出るおそれがある。本実施の形態に係る食品加工装置２００によれば、反応管７の内側の温度が第１基準温度よりも低い場合に、撹拌部２の動作量を増加させるため、反応物と触媒反応部６との間の接触性を向上させることができる。これにより、光源８の温度が低下した場合であっても、光触媒で発生させた励起子と反応物との反応確率を大きくさせることで、反応物の反応性を維持することができる。よって、食品の反応物の反応量をより適切に制御することができる。
　以上、本開示の一つまたは複数の態様に係る食品加工装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本開示の一態様は、例えば、食品の原料を改質する光触媒を用いた食品加工装置に利用できる。
　　１　　反応槽
　　２　　撹拌部
　　３　　回転軸
　　４　　撹拌体
　　５　　蓋部
　　６、６ａ　　触媒反応部
　　７　　反応管
　　７ａ　　ガラス基材
　　７ｂ　　薄膜
　　７ｃ　　底面
　　８　　光源
　　８ａ　　収容部
　１０　　冷却部
　１０ａ　　外壁
　１１　　反応槽温度検知部
　１３　　封止部
　１４　　断熱部
　１５　　制御部
　１６　　反応管温度検知部
１００、２００　　食品加工装置

Claims (10)

  1. 　食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間を有する反応槽と、
    　前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、
    　前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、
    　前記触媒反応部は、反応管、前記反応管の内部に設けられた光源、前記反応管と前記光源の間に設けられた断熱部を含み、
    　前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、
    　前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、
    　前記反応管は第１端を有し、前記第１端は前記反応管の底面であり、前記第１端は閉じられており、
    　前記断熱部の熱伝導率は前記反応管の熱伝導率よりも小さい、
    　食品加工装置。
  2. 　前記断熱部は、プラスチック、および、グラスウールのうちの少なくとも１つにより構成される
    　請求項１に記載の食品加工装置。
  3. 　前記光源は、紫外線を発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）および／または紫外線を発光する蛍光灯を含む
    　請求項１または２に記載の食品加工装置。
  4. 　前記光源は、前記蛍光灯を含み、
    　前記蛍光灯は、水銀化合物が収容され、前記底面と対向する収容部を有し、
    　前記断熱部は、前記底面および前記収容部と接触している
    　請求項３に記載の食品加工装置。
  5. 　さらに、
    　前記反応管の内側の温度を検知する反応管温度検知部と、
    　前記反応管温度検知部により検知された温度に基づき、前記光源の発光強度および／または発光時間を制御する制御部と、を備える
    　請求項１から４のいずれかに記載の食品加工装置。
  6. 　前記制御部は、前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第１基準温度より低い場合、前記光源の発光強度を前記第１基準温度より高い場合の発光強度よりも上げる、および／または、前記光源の発光時間を所定の発光時間よりも長くする制御を行う
    　請求項５に記載の食品加工装置。
  7. 　前記制御部は、前記反応管温度検知部により検知された温度が前記第１基準温度より高い場合、前記光源の発光強度を前記第１基準温度より低い場合の発光強度よりも下げる、および／または、前記光源の発光時間を前記所定の発光時間以下にする制御を行う
    　請求項６に記載の食品加工装置。
  8. 　さらに、
    　前記反応管の内側の温度を検知する反応管温度検知部と、
    　回転または往復動による動作を行うことで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌部と、
    　前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第１基準温度より低い場合、前記撹拌部の動作量を前記第１基準温度より高い場合の動作量よりも増加させる制御を行う制御部と、を備える
    　請求項１から４のいずれかに記載の食品加工装置。
  9. 　さらに、
    　前記反応槽内の前記反応物の温度を検知する反応槽温度検知部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記反応槽温度検知部により検知された温度が予め定められた第２基準温度となるように前記冷却部を動作させ、
    　前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第３基準温度より低い場合、前記光源の発光を停止する
    　請求項５から８のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  10. 　さらに、
    　前記反応槽内の前記反応物の温度を検知する反応槽温度検知部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記反応槽温度検知部により検知された温度が予め定められた第２基準温度となるように前記冷却部を動作させ、
    　前記反応管温度検知部により検知された温度が予め定められた第３基準温度より低い場合、前記光源の発光を停止し、
    　前記第２基準温度は、前記第１基準温度より低い温度であり、
    　前記第３基準温度は、前記第１基準温度と前記第２基準温度との間の温度である
    　請求項６から８のいずれか１項に記載の食品加工装置。
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