WO2022137856A1 - 食品加工装置、及び、食品加工装置の運転方法 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to an operation method of a food processing device and a food processing device.
- 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, it is difficult to effectively modify reactants used in foods.
- 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 operation method of the food processing apparatus is the operation method of the food processing apparatus, wherein the food processing apparatus includes a reaction tank having a space for storing a liquid reactant used for food, and a reaction tube.
- a catalytic reaction section including a light source and a charging tube for charging a reactant into the reaction vessel are provided, the reaction tube has an outer surface provided with a photocatalyst, and the reaction tube transmits light.
- the light source generates heat when emitting light by irradiating light from the inside of the reaction tube
- the operation method includes charging the reaction product from the charging tube to the reaction tank, and in the charging, the liquid level of the reaction product is raised.
- the reactant is charged to a position higher than the opening of the charging pipe.
- the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst and transmitting light, and the above-mentioned reaction tube.
- a catalytic reaction section having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction tube and a charging tube for charging the reactants into the reaction tank are provided, and the opening of the charging tube is the light source. It is provided at a position below the lower end of.
- the food processing apparatus of another aspect of the present disclosure includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst and transmitting light, and a reaction tube.
- the reaction vessel is provided with a catalytic reaction unit having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction vessel and a charging tube for charging a reactant into the reaction vessel. It has a mark provided at a predetermined height from the bottom surface of the light, and the opening is provided at a position below the mark.
- the food processing apparatus of another aspect of the present disclosure includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst and transmitting light, and a reaction tube.
- a catalyst reaction unit having a light source that generates heat when emitting light by irradiating light from the inside of the reaction tube, and a charging tube for charging a reactant into the reaction tank, which are arranged in the space and are liquid.
- a liquid detection unit for detecting the presence or absence of light is provided, and the opening is provided at a position below the liquid detection unit.
- 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 can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a food processing apparatus according to 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 block diagram of the food processing apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation method of the food processing apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of a food processing apparatus according to the first modification of the first embodiment.
- FIG. 6 is a diagram showing another example of the food processing apparatus according to the first modification of the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing an example of a food processing apparatus according to the second modification of the first embodiment.
- FIG. 8 is a flowchart of the charging process according to the third modification of the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of the food processing apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
- a method for modifying a raw material of food there is a method using a catalyst.
- 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.
- 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 raw material, and an operation method of the food processing apparatus.
- the operation method of the food processing apparatus is the operation method of the food processing apparatus, wherein the food processing apparatus includes a reaction tank having a space for storing a liquid reactant used for food, and a reaction tube.
- a catalytic reaction section including a light source and a charging tube for charging a reactant into the reaction vessel are provided, the reaction tube has an outer surface provided with a photocatalyst, and the reaction tube transmits light.
- the light source generates heat when emitting light by irradiating light from the inside of the reaction tube
- the operation method includes charging the reaction product from the charging tube to the reaction tank, and in the charging, the liquid level of the reaction product is raised.
- the reactant is charged to a position higher than the opening of the charging pipe.
- the reactant when the reactant is charged, the reactant is charged to a position where the liquid level of the reactant accumulated in the space of the reaction tank is higher than the opening of the charging pipe. Therefore, the period for charging the reactants from a position away from the liquid surface of the reactants stored in the reaction vessel can be shortened, and the amount of liquid splashing generated by hitting the reactants already charged in the reaction vessel can be reduced. be able to. As a result, the bubbling generated on the liquid surface of the reactant due to the reactant when the reactant is put into the reaction vessel can be reduced, and the reactant is formed on the surface of the catalytic reaction section at a position higher than the liquid surface of the reactant. Adhesion can be reduced.
- the transformation reaction of the organic material of the raw material due to the heat is carried out.
- the impact can be reduced. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the reaction product contains a liquid containing a raw material and water, and the liquid may be charged after the water is charged from the charging pipe into the reaction tank.
- the water In the charging of the reaction product, the water may be charged from the charging pipe to a position where the liquid level of the water is higher than the opening of the charging pipe, and then the liquid may be charged.
- the liquid reaction product that easily foams is added to the water stored in the reaction tank in advance, the effect of diluting the liquid reaction product can be obtained. Since it is charged into the water stored in the reaction tank in advance, the liquid reactant can be charged into the water through the opening of the charging pipe. Therefore, it is possible to suppress the generation of foaming when the reactant is charged into the reaction vessel.
- the food processing apparatus includes a reaction tank having a space for storing a liquid reactant used for food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst and transmitting light, and a reaction tube.
- a catalytic reaction section having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction tube and a charging tube for charging the reactants into the reaction tank are provided, and the opening of the charging tube is the above. It is installed below the lower end of the light source.
- the height from the bottom of the reaction tank in which the opening of the input pipe is arranged can be lowered. Therefore, it is possible to reduce the bubbling generated on the liquid surface of the reactant by the reactant when the reactant is put into the reaction vessel, and the reactant is generated on the surface of the catalytic reaction part at a position higher than the liquid surface of the reactant. Adhesion can be reduced. For this reason, in the process of the food processing apparatus after charging the reactants, particularly in the food processing apparatus having a light source that generates heat when emitting light by irradiating light from the inside of the reaction tube, the transformation reaction of the organic material of the raw material due to the heat is carried out. The impact can be reduced. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the opening may be provided at a position below the lower end of the portion of the catalytic reaction section where the photocatalyst is provided.
- the opening of the input pipe can be arranged at a position closer to the bottom of the reaction tank.
- the opening may be provided at a position below the bottom of the catalytic reaction section.
- the opening of the input pipe can be arranged at a position closer to the bottom of the reaction tank.
- the food processing apparatus includes a reaction vessel having a space for storing liquid reactants used in food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst, and transmitting light.
- a catalytic reaction unit having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction tube and a charging tube for charging a reactant into the reaction tank are provided, and the reaction tank comprises the reaction. It has a mark provided at a predetermined height from the bottom surface of the tank, and the opening is provided at a position below the mark.
- the liquid level of the reaction product stored in the reaction tank is above the opening of the charging pipe. It will rise. Therefore, the period for charging the reactants from a position away from the liquid surface of the reactants stored in the reaction vessel can be shortened, and the amount of liquid splashing generated by hitting the reactants already charged in the reaction vessel can be reduced. be able to. As a result, the bubbling generated on the liquid surface of the reactant due to the reactant when the reactant is put into the reaction vessel can be reduced, and the reactant is formed on the surface of the catalytic reaction section at a position higher than the liquid surface of the reactant.
- Adhesion can be reduced. For this reason, in the process of the food processing apparatus after the reaction product is charged, particularly in the food processing apparatus having a light source that generates heat when emitting light by irradiating light from the inside of the reaction tube, the transformation reaction of the organic substance of the raw material due to the heat is carried out. The impact can be reduced. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the food processing apparatus includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, a reaction tube having an outer surface provided with a photocatalyst, and transmitting light.
- a catalytic reaction unit having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction tube, a charging tube for charging the reactants into the reaction tank, and the presence or absence of a liquid arranged in the space.
- a liquid detection unit for detecting the above is provided, and the opening is provided at a position below the liquid detection unit.
- the period for charging the reactants from a position away from the liquid surface of the reactants stored in the reaction vessel can be shortened, and the amount of liquid splashing generated by hitting the reactants already charged in the reaction vessel can be reduced. be able to.
- the bubbling generated on the liquid surface of the reactant due to the reactant when the reactant is put into the reaction vessel can be reduced, and the reactant is formed on the surface of the catalytic reaction section at a position higher than the liquid surface of the reactant. Adhesion can be reduced.
- the transformation reaction of the organic material of the raw material due to the heat is carried out.
- the impact can be reduced. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- a stirring unit having a stirring body that agitates the reactants in the reaction tank by rotating, and a stirring unit that protrudes inward from the inner wall surface of the reaction tank toward the inside of the reaction tank and becomes a rotating shaft of the stirring unit.
- the food processing apparatus comprises a plurality of stirring plates arranged along the same, and the plurality of catalytic reaction sections are spaced apart from each other around the rotation axis of the stirring body.
- the input pipe may be provided along the wall surface of one of the plurality of stirring plates and the inner wall surface of the reaction tank.
- reaction product flow can be rectified in the vertical direction by the stirring plate, and the reaction product can be flowed along the input pipe arranged so as to be aligned with the stirring plate in the longitudinal direction. Therefore, the influence of the input pipe on the stirring state can be reduced.
- the charging pipe may be provided along the wall surface on the front side of the stirring plate in the rotation direction with respect to the rotation direction of the stirring unit when viewed from the upper surface of the reaction tank.
- the surface of the stirring plate on the rear side in the rotation direction is on the upstream side in the flow direction of the reactants, and the reaction is in contact with the wall surface of the stirring plate on the rear side in the rotation direction.
- the amount of objects is smaller than that of the wall surface of the stirring plate on the front side in the rotation direction. Since the charging pipe is arranged on the wall surface on the front side in the rotation direction of the stirring plate (that is, on the downstream side in the flow direction of the reactant), the influence of the charging pipe on stirring can be reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the food processing apparatus 100 according to the first embodiment.
- the food processing apparatus 100 includes a reaction tank 1, a stirring unit 2, a catalytic reaction unit 6, a temperature adjusting unit 10, a temperature detecting unit 11, a control unit 13, and a raw material supply unit 14.
- a liquid detection unit 17 and a discharge unit 18 are provided.
- the reaction tank 1 has a first space S1 for storing a liquid reactant used in food.
- the reactants or processed products processed from the reactants are included in the 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 through which the temperature detecting portion 11 penetrates.
- 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 plurality of catalytic reaction portions 6 are fixed to the lid portion 5 in a state of penetrating the lid portion 5.
- 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 first space S1 inside 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 and a light source 8 as shown in FIG. Even if the catalytic reaction section 6 further has a sealing section 12 that seals between the opening 7d at the end (the other end) opposite to the bottom surface 7c of the reaction tube 7 and the light source 8. good. A dry gas may be sealed inside the reaction tube 7.
- 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 TiO2.
- 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 generates heat when emitting light.
- 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 may be arranged so as to face the thin film 7b on the outer surface 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. Since the LED has high luminous efficiency and generates less heat, the strength of convection generated inside the reaction tube 7 can be reduced as compared with a light source having a large heat generation, and it is possible to suppress the intake of outside air into the reaction tube 7. Similarly, it is preferable to use a fluorescent lamp that generates less heat.
- the temperature adjusting unit 10 adjusts the temperature of the reactant in the reaction tank 1.
- the temperature adjusting unit 10 is arranged so as to surround the outside of the plurality of catalytic reaction units 6. Specifically, the temperature adjusting unit 10 has an outer wall 10a surrounding the reaction tank 1 and a heat medium flowing through the second space S2 between the reaction tank 1 and the outer wall 10a.
- the temperature adjusting unit 10 adjusts the temperature of the reactant by operating based on the temperature detected by the temperature detecting unit 11. Specifically, when the temperature adjusting unit 10 cools a reactant having a temperature higher than the first temperature to the first temperature, a refrigerant having a temperature lower than the first temperature is circulated in the second space S2 as a heat medium. As a result, the temperature adjusting 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.
- a heat exchanger not shown
- the refrigerant may be circulated between the second space S2 and the heat exchanger by, for example, a circulation pump (not shown).
- the temperature adjusting unit 10 may start cooling the reactants by starting the operation of the circulation pump.
- the temperature adjusting unit 10 may heat the reactant having a temperature lower than the second temperature to the second temperature. In this case, the temperature adjusting unit 10 distributes a heat medium having a second temperature or higher in the second space S2. As a result, the temperature adjusting unit 10 heats the reactant by exchanging heat between the heat medium and the reactant with the reaction vessel 1 interposed therebetween. The heat medium whose temperature has been lowered by exchanging heat with the reactant is heated to the second temperature or higher in a heat exchanger arranged outside the second space S2, and then returns to the second space S2. It may be connected to the pipe by a pipe.
- the temperature detection unit 11 is arranged in the reaction tank 1 and detects the temperature of the reactant.
- the temperature detection unit 11 is composed of, for example, a thermistor, a thermocouple, or the like.
- the temperature detection unit 11 penetrates the lid portion 5 and is fixed to the lid portion 5, for example.
- the raw material supply unit 14 is a liquid reactant composed of water and raw materials, or a device that supplies water to the reaction tank 1.
- a charging pipe 15 arranged in the reaction tank 1 is connected to the raw material supply unit 14, and the reactant or water is charged into the reaction tank 1 via the charging pipe 15.
- the charging pipe 15 charges the reactants or water supplied by the raw material supply unit 14 into the reaction tank 1.
- the opening 16 of the charging pipe 15 is provided at a position below the opening surface 1a of the reaction tank 1 in the first space S1 of the reaction tank 1.
- the opening 16 of the charging pipe 15 is an outlet for a reactant or water supplied to the charging pipe 15 by the raw material supply unit 14, and is an opening for discharging the reactant or water.
- the liquid detection unit 17 is arranged in the first space S1 of the reaction tank 1, for example, on the inner wall surface of the reaction tank 1, and is arranged at a predetermined height from the bottom of the reaction tank 1.
- the liquid detection unit 17 may be arranged at a position higher than the opening 16 of the charging pipe 15. In other words, the opening of the input pipe 15 may be provided at a position below the liquid detection unit 17.
- the liquid detection unit 17 is, for example, a sensor that detects the presence or absence of liquid by contacting the liquid detection unit 17.
- the predetermined height is, for example, a height lower than the liquid level height of the reactants when the amount of the reactants used for one reaction in the food processing apparatus 100 is put into the reaction vessel 1.
- the liquid level height of the reactants when the amount of the reactants used for one reaction is charged into the reaction vessel 1 is lower than the opening surface 1a of the reaction vessel 1. That is, the liquid level height of the reactants charged into the reaction vessel 1 in one reaction may be set between a predetermined height and the opening surface 1a of the reaction vessel 1.
- the discharge unit 18 is arranged at the bottom of the reaction tank 1 and discharges the reactants or water stored in the reaction tank 1.
- the discharge unit 18 is connected to a discharge port (not shown) penetrating the bottom of the reaction tank 1, and the reaction product or water stored in the reaction tank 1 is discharged from this discharge port (open state). It may be composed of a valve such as a solenoid valve or an electric valve that switches between a non-discharged state (closed state).
- FIG. 3 is a block diagram of the food processing apparatus 100 according to the first embodiment.
- the control unit 13 controls the operation of the food processing apparatus 100.
- the control unit 13 acquires at least one detection result of the temperature detection unit 11 and the liquid detection unit 17, and according to the acquired detection result, the stirring unit 2, the light source 8, the temperature adjusting unit 10, the raw material supply unit 14, and the control unit 13. , Control at least one of the discharge units 18.
- the control unit 13 may be realized by, for example, a processor and a memory for storing a program executed by the processor.
- the control unit 13 may be realized by, for example, a dedicated circuit.
- FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation method of the food processing apparatus 100 according to the first embodiment.
- control unit 13 charges the liquid reactant from the raw material supply unit 14 into the reaction tank 1 (S11: charging step).
- the control unit 13 may charge the reactant to a position where the liquid level of the reactant stored in the first space S1 of the reaction vessel 1 is higher than the opening 16 of the charging pipe 15.
- control unit 13 operates the stirring unit 2 to stir the reactants (S12: stirring step).
- stirring step by stirring the reactants, the contact property between the reactants and the catalytic reaction unit 6 can be improved, and the reforming reactivity can be improved.
- the control unit 13 causes the light source 8 of the catalytic reaction unit 6 to emit light, and starts light irradiation from the inside of the reaction tube 7 to the thin film 7b of the photocatalyst outside (S13: light irradiation step).
- S13 light irradiation step
- the exciter generated in the thin film layer 9 by the light irradiation from the light source 8 and the organic component of the raw material come into contact with the thin film layer 9 of the photocatalyst of the catalytic reaction unit 6 to react. Then, the reforming reaction of the raw material is allowed to proceed.
- the control unit 13 supplies a cooling medium to the temperature adjustment unit 10 (S14: temperature adjustment step).
- the control unit 13 detects the temperature of the reactants by the temperature detection unit 11, and uses a constant temperature water circulation device (not shown) or the like to set the temperature and supply amount of the cooling medium so that the reactants reach a preset temperature. To adjust.
- the light source 8 generates heat at the time of light emission from all of the high-pressure mercury lamp, the LED that emits ultraviolet rays, and the fluorescent lamp, and has a thermal effect on the catalytic reaction unit 6 and the reactants.
- 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 temperature adjusting unit 10 is 5 ° C.
- the object of the food processing apparatus 100 is to bring a photocatalyst irradiated with light into contact with a reactant that is a raw material of food to modify the reactant by the photocatalyst.
- the fermentation period can be shortened by decomposing the sugar content in the wort in advance.
- the stirring step of step S12, the light irradiation step of step S13, and the temperature adjustment step of step S14 may not be started in this order, may be performed in the order of replacement, or may be started at the same time. May be good.
- the stirring step of step S12, the light irradiation step of step S13, and the temperature adjusting step of step S14 may be performed simultaneously during the same period.
- the control unit 13 stops the stirring step, the light irradiation step, and the temperature adjusting step (S15). In this way, by continuing the stirring step, the light irradiation step, and the temperature adjusting step for a preset time, the reactants produced by light irradiation of the photocatalyst can be efficiently modified.
- control unit 13 drives the discharge unit 18, takes out the reactant from the reaction tank 1 (S16), and ends the food processing by a series of reforming reactions.
- Liquid splattering may occur, and the liquid splattering may cause the reactants to adhere to the surface of the catalytic reaction section 6.
- the reactant adheres to the surface of the catalytic reaction unit 6 at a position higher than the reaction product liquid surface 20.
- the reactants adhering to a position higher than the reaction product liquid level 20 are affected by the heat from the heat-generating light source in the food processing step after the charging step, and are dried to facilitate the formation of a reactant film.
- a reactant film is formed in the vicinity of the interface 19, and when the liquid reactant in the reaction vessel 1 comes into contact with the reactant film, the reactant film sucks up the reactant by the capillary phenomenon and further dries with a heat source. Grow the reactant membrane. Further, in the reaction film, a transformation reaction of a raw material organic substance occurs due to the action of a photocatalyst or the heat of a light source. If the reaction product membrane and the liquid reaction product in the reaction tank 1 are in contact with each other, a part of the components generated in the transformation reaction may dissolve in the reaction liquid in the reaction tank 1, which deteriorates the quality of the final processed product. It becomes a factor.
- a reactant film is formed near the interface 19 at the time of charging the reactant in the charging step, it will be affected by the reactant film for a long time throughout the subsequent steps, and the growth of the reactant film and the progress of the transformation reaction will be promoted. It will be further promoted.
- the opening 16 of the charging pipe 15 for charging the reactants into the reaction tank 1 is the opening of the reaction tank 1 in the first space S1 of the reaction tank 1. It is provided at a position below the surface 1a. According to this, the height from the bottom of the reaction tank 1 in which the opening 16 of the charging pipe 15 is arranged can be lowered. Therefore, it is possible to reduce the bubbling generated on the liquid surface of the reactant by the reactant when the reactant is put into the reaction vessel 1, and react with the surface of the catalytic reaction unit 6 at a position higher than the liquid surface 20 of the reactant. It is possible to reduce the adhesion of objects.
- the transformation reaction of the organic substance of the raw material by the heat can be reduced. Therefore, the food processing apparatus 100 can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the reaction product in the charging step, is charged to a position where the liquid level of the reaction product stored in the first space S1 of the reaction tank 1 is higher than the opening 16 of the charging pipe 15. .. Therefore, the period for charging the reactants from a position away from the liquid surface of the reactants stored in the reaction vessel 1 can be shortened, and the amount of liquid splashing generated by hitting the reactants already charged in the reaction vessel 1 can be reduced. Can be reduced. As a result, foaming due to the reactants when the reactants are charged into the reaction vessel 1 can be reduced, and the influence of the transformation reaction of the organic material as a raw material is reduced in the food processing process in the food processing apparatus 100 after the charging step. be able to. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the opening 16 of the input pipe 15 is provided at a position lower than the liquid detection unit 17, but the present invention is not limited to this.
- the opening 16 of the input pipe 15a may be provided at a position below the lower end of the light source 8.
- the opening 16 of the input pipe 15b may be provided at a position below the lower end of the portion of the catalytic reaction section 6 where the photocatalyst is provided.
- the opening 16 of the input tube may be provided at the bottom of the catalytic reaction section 6, that is, at a position below the bottom surface 7c of the reaction tube 7.
- the thin film 7b of the photocatalyst of the catalytic reaction section 6 is also formed on the bottom surface 7c of the reaction tube 7, in the example shown in FIG. 5, the lower end of the portion provided with the photocatalyst and the catalytic reaction section 6 It is the same as the bottom part (bottom surface 7c) of.
- the lower end of the portion provided with the photocatalyst and the bottom portion (bottom surface 7c) of the catalytic reaction section 6 are different, and the lower end of the portion provided with the photocatalyst is above the bottom portion (bottom surface 7c) of the catalytic reaction section 6.
- the opening 16 of the input pipe needs to be provided at a position lower than the lower end of the portion of the catalytic reaction section 6 where the photocatalyst is provided, the catalytic reaction with the lower end of the portion where the photocatalyst is provided. It may be provided between the bottom portion (bottom surface 7c) of the portion 6.
- the opening 16 of the input pipe is provided near the bottom of the reaction tank 1, the probability that the reactant will fly to the vicinity of the interface 19 between the catalytic reaction portion 6 and the reactant is increased. Can be made smaller.
- the reaction tank 1c in the food processing apparatus 100c according to the second modification may have a mark 1b provided at a position at a predetermined height from the bottom surface of the reaction tank 1c.
- the opening 16 of the input pipe 15c may be provided at a position below the mark 1b.
- the food processing apparatus 100c does not have to include the liquid detection unit 17.
- the predetermined height at which the mark 1b is provided may be, for example, the same as the predetermined height at which the liquid detection unit 17 included in the food processing apparatus 100c according to the first embodiment is provided.
- the charging step for example, while the reaction product is manually charged from the charging pipe 15c to the height of the mark 1b, the liquid level of the reaction product accumulated in the reaction tank 1c becomes the opening of the charging pipe 15. It will rise above 16. Therefore, the period for charging the reactants from a position away from the liquid surface of the reactants stored in the reaction vessel 1c can be shortened, and the amount of liquid splashing generated by hitting the reactants already charged in the reaction vessel 1c can be reduced. Can be reduced.
- the bubbling generated on the liquid surface of the reactant due to the reactant when the reactant is put into the reaction vessel 1 can be reduced, and the reaction is carried out on the surface of the catalytic reaction unit 6 at a position higher than the liquid surface 20 of the reactant. It is possible to reduce the adhesion of objects. For this reason, in the food processing step of the food processing apparatus 100c after the charging step, particularly in the food processing apparatus having a light source that generates heat when irradiating light from the inside of the reaction tube, the transformation reaction of the organic substance of the raw material by the heat. The effect of can be reduced. Therefore, the food processing apparatus can be operated stably, and the raw materials used for food can be effectively modified.
- the reactant When the reactant is charged into the reaction vessel 1, the reactant may foam depending on the physical characteristics of the liquid reactant.
- the liquid level of the reactants charged and stored in the reaction vessel 1 collides with the charged reactants, the surrounding gas is entrained to form bubbles, and as a result, foaming is generated. If foaming occurs during the injection of the reactants, the liquid level height of the reactants including bubbles due to foaming becomes higher than the originally expected liquid level height of the reactants not containing bubbles by the amount of bubbles. The probability that a foamed reactant adheres to the upper surface from the vicinity of the interface 19 between the catalytic reaction unit 6 and the reactant increases.
- FIG. 8 is a flowchart of the charging process according to the third modification of the first embodiment.
- the control unit 13 charges water for forming a liquid reactant from the raw material supply unit 14 into the reaction tank 1 (S21).
- the control unit 13 determines whether or not the height of the liquid level of the water charged into the reaction tank 1 is higher than the predetermined height (S22). Specifically, when the liquid detection unit 17 detects a liquid, the control unit 13 determines that the height of the liquid level of the water charged into the reaction tank 1 is higher than a predetermined height, and the liquid detection unit 17 determines. When no liquid is detected, it is determined that the height of the liquid level of the water charged into the reaction tank 1 is equal to or lower than a predetermined height. Since the opening 16 of the charging pipe 15 is provided below a predetermined height, the control unit 13 determines that the height of the water level is higher than the predetermined height, so that the water level is higher than the predetermined height. It can be determined that the height of the opening 16 is higher than that of the opening 16.
- control unit 13 determines that the height of the liquid level of the water charged into the reaction tank 1 is higher than a predetermined height (Yes in S22)
- the control unit 13 stops the charging of water and is a raw material for forming a reactant.
- the liquid containing the above is charged (S23).
- the control unit 13 determines that the height of the liquid level of the water charged into the reaction tank 1 is equal to or lower than a predetermined height (No in S22)
- the process returns to step S21. That is, the control unit 13 charges the water into the reaction tank 1 until the water level becomes higher than the predetermined height.
- the liquid reaction product that easily foams is added to the water previously stored in the reaction tank 1, the effect of diluting the liquid reaction product can be obtained. Since the liquid reactant is charged into the water stored in the reaction tank 1 in advance, the liquid reactant can be charged into the water through the opening 16 of the charging pipe 15. Therefore, it is possible to suppress the generation of foaming when the reactant is put into the reaction tank 1.
- the adhesion of the reactant to the catalytic reaction unit 6 can be suppressed by the foaming, and a part of the components generated by the transformation reaction of the adhered substance is the reaction liquid of the reaction tank 1. It is possible to suppress the penetration into the product and suppress the deterioration of the quality of the final processed product.
- the raw material for forming the reaction product after the water is charged into the reaction tank 1 so that the height of the liquid level of the water is higher than the opening 16 of the charging pipe 15.
- water is charged until the water level becomes higher than the opening 16 of the charging pipe 15. It does not have to be. This is because water, which is less likely to cause foaming, is charged into the reaction tank 1 in advance to raise the height of the liquid level, so that the reactants charged from the opening 16 of the charging pipe 15 are struck against the liquid surface.
- the height to the liquid surface can be lowered, the energy that the charged reactant can be struck against the liquid surface can be reduced. That is, this can reduce the occurrence of foaming.
- the food processing apparatus 100 is said to include a plurality of catalytic reaction units 6, but may be configured to include one catalytic reaction unit 6.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of the food processing apparatus 200 according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
- the food processing apparatus 200 is directed toward the inside of the reaction vessel 1 from the inner wall surface of the reaction vessel 1 as compared with the food processing apparatus 100 of the first embodiment. It is different in that it is further provided with a plurality of stirring plates 21 protruding from the surface, and that the input pipe 15 is arranged along one of the plurality of stirring plates 21.
- Each of the plurality of stirring plates 21 is, for example, a long plate-shaped member, and is arranged along the rotation axis 3 in the longitudinal direction.
- the charging pipe 15 is arranged along the wall surface of the one stirring plate 21 and the inner wall surface of the reaction tank 1.
- the food processing device 200 photocatalytically treats the reactants in the same operation as the food processing device 100 of the first embodiment shown in FIG.
- the food processing apparatus 200 further includes a plurality of stirring plates 21, the stirring state of the reactants is improved to improve the contact property of the reactants with the catalytic reaction unit 6, and the photocatalyst is used. The reactivity of the reactants can be stabilized.
- the charging pipe 15 when the charging pipe 15 is installed at an arbitrary position, the charging pipe 15 affects the fluidity of the reactants, and the stirring state of the reactants in the reaction vessel 1 changes. Therefore, the input pipe 15 may be installed in a place where stirring is not easily affected. Therefore, in the food processing apparatus 200, it is installed so as to be along the wall surface of the stirring plate 21.
- the stirring plate 21 has a function of rectifying the flow of the reactants in the vertical direction, and the reactants flow along the charging pipe 15 arranged so as to be aligned with the stirring plate 21 in the longitudinal direction, so that the charging pipe 15 stirs. The effect on can be reduced.
- the charging pipe 15 may be installed along the wall surface of the stirring plate 21 on the front side in the rotation direction with respect to the rotation direction of the stirring unit 2 when viewed from the upper surface of the reaction tank 1. Since the reaction product flows along the rotation direction of the stirring unit 2, the surface of the stirring plate 21 on the rear side in the rotation direction is on the upstream side in the flow direction of the reaction product, and the surface of the stirring plate 21 is on the wall surface of the stirring plate 21 on the rear side in the rotation direction. The amount of reactants in contact is smaller than that of the wall surface of the stirring plate on the front side in the rotation direction. Since the charging pipe 15 is arranged on the wall surface on the front side in the rotation direction of the stirring plate 21 (that is, on the downstream side in the flow direction of the reactant), the influence of the charging pipe 15 on stirring can be reduced.
- the food processing apparatus 100, 200 of the present disclosure has a simple configuration and an operating method, suppresses the occurrence of influence due to the adhesion of the reactant to the catalytic reaction unit 6, and is effective as a raw material used for food. It has the effect of enabling various reforms.
- One aspect of the present disclosure can be used, for example, in an operation method of a food processing device and a food reaction device using a photocatalyst that modifies a raw material of food.
- Reaction tank 1a Opening surface 2 Stirring part 3 Rotating shaft 4 Stirring body 5 Lid part 6 Catalyst reaction part 7 Reaction tube 7a Glass base material 7b Thin film 7c Bottom surface 8 Light source 10 Temperature control part 11 Temperature detection part 12 Sealing part 13 Control part 14 Raw material supply unit 15 Input pipe 16 Opening 17 Liquid detection unit 18 Discharge unit 19 Interface 20 Reactant liquid level 21 Stirring plate 100, 200 Food processing equipment
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Abstract
食品加工装置(100)の運転方法であって、前記食品加工装置(100)は、食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽(1)と、反応管(7)と光源(8)を含む触媒反応部(6)と、前記反応槽(1)に反応物を投入するための投入管(15)と、を備え、前記反応管(7)は光触媒が設けられた外表面を有し、前記反応管(7)は光を透過し、前記光源(8)は前記反応管(7)の内側から光を照射する発光時に発熱し、前記運転方法は、前記投入管(15)から前記反応槽(1)へ前記反応物の投入を含み、前記投入において、前記反応物の液面は前記投入管(15)の開口部(16)よりも高い位置まで前記反応物を投入する。
Description
本開示は、食品加工装置の運転方法、及び、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。
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。
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などを提供する。
本開示の一態様に係る食品加工装置の運転方法は、食品加工装置の運転方法であって、前記食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、反応管と光源を含む触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記反応管は光触媒が設けられた外表面を有し、前記反応管は光を透過し、前記光源は前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱し、前記運転方法は、前記投入管から前記反応槽へ前記反応物の投入を含み、前記投入において、前記反応物の液面は前記投入管の開口部よりも高い位置まで前記反応物を投入する。
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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記投入管の開口部は、前記光源の下端よりも下の位置に設けられる。
本開示の他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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、記反応槽は、前記反応槽の底面から所定の高さの位置に設けられる印を有し、前記開口部は、前記印よりも下の位置に設けられる。
本開示の他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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記空間内に配置され、液体の有無を検知する液体検知部を備え、前記開口部は、前記液体検知部よりも下の位置に設けられる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまた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、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び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。
本開示によれば、食品加工装置を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。
(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。
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。
食品を製造において、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。
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では、食品に使用する原料の改質時に想定した反応物と相違するものが触媒上に付着すると、目的とした反応性が得られなくなる、あるいは目的としない反応が進行するおそれがある。例えば、光触媒を殺菌目的で製造方法に用いる装置において、触媒上に有機固形物が形成されると、十分な殺菌特性が得られなくなる。光触媒を用いる食品加工装置でも、反応開始前の反応物投入時に触媒上に付着物が存在する状態をつくると、反応過程を通して目的としない反応が進行して、期待する反応結果が得られないおそれがある。すなわち、光触媒を食品の原料の改質に用いる手法では、食品原料の加工性に改善の余地がある。
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、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、及び、食品加工装置の運転方法を提供する。
本開示の一態様に係る食品加工装置の運転方法は、食品加工装置の運転方法であって、前記食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、反応管と光源を含む触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記反応管は光触媒が設けられた外表面を有し、前記反応管は光を透過し、前記光源は前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱し、前記運転方法は、前記投入管から前記反応槽へ前記反応物の投入を含み、前記投入において、前記反応物の液面は前記投入管の開口部よりも高い位置まで前記反応物を投入する。
これによれば、反応物の投入において、反応槽の空間に貯まった反応物の液面が投入管の開口部よりも高い位置まで反応物を投入する。このため、反応槽に貯まった反応物の液面から離れた位置から反応物を投入する期間を短くすることができ、反応槽に既に投入された反応物に当たって発生する液飛びの量を低減することができる。これにより、反応物を反応槽に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物の液面よりも高い位置で触媒反応部の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、反応物の投入後の食品加工装置における工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
前記反応物は原料を含む液体と水を含み、前記反応物の前記投入は、前記投入管から前記反応槽へ前記水を投入した後、前記液体を投入してもよい。
これによれば、泡立ちが発生しにくい水を予め反応槽に投入して、液面の高さを上昇させることで、投入管の開口部から投入される反応物が液面にたたきつけられるとしても、液面までの高さを低くできる。このため、投入された反応物が液面にたたきつけられるエネルギーを小さくすることができ、泡立ちが発生することを低減できる。
前記反応物の前記投入では、前記投入管から、前記水の液面が前記投入管の開口部より高い位置まで前記水を投入した後、前記液体を投入してもよい。
このように、泡立ちやすい液状の反応物を、予め反応槽に貯めた水に対して投入するため、液状の反応物を薄める効果が得られる。予め反応槽に貯めた水に対して投入するため、液状の反応物を投入管の開口部から水中に投入することができる。よって、反応槽に反応物を投入する際の泡立ちの発生を抑制することができる。
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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記投入管の開口部は、前記光源の下端よりも下の位置に設けられる。
これによれば、投入管の開口部が配置される反応槽の底部からの高さを低くすることができる。このため、反応物を反応槽に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物の液面よりも高い位置で触媒反応部の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、反応物の投入後の食品加工装置における工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
前記開口部は、前記触媒反応部の前記光触媒が設けられた部分の下端よりも下の位置に設けられてもよい。
このため、反応槽の底部により近い位置に投入管の開口部を配置することができる。
前記開口部は、前記触媒反応部の底部よりも下の位置に設けられてもよい。
このため、反応槽の底部により近い位置に投入管の開口部を配置することができる。
本開示の他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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、前記反応槽は、前記反応槽の底面から所定の高さの位置に設けられる印を有し、前記開口部は、前記印よりも下の位置に設けられる。
これにより、投入工程において、例えば、人が目視で印の高さまで投入管から反応物を投入している間に、反応槽に貯まった反応物の液面が投入管の開口部よりも上に上昇することになる。このため、反応槽に貯まった反応物の液面から離れた位置から反応物を投入する期間を短くすることができ、反応槽に既に投入された反応物に当たって発生する液飛びの量を低減することができる。これにより、反応物を反応槽に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物の液面よりも高い位置で触媒反応部の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、反応物の投入後の食品加工装置における工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
本開示の他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空間を有する反応槽と、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、前記空間内に配置され、液体の有無を検知する液体検知部と、を備え、前記開口部は、前記液体検知部よりも下の位置に設けられる。
このため、反応槽に貯まった反応物の液面から離れた位置から反応物を投入する期間を短くすることができ、反応槽に既に投入された反応物に当たって発生する液飛びの量を低減することができる。これにより、反応物を反応槽に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物の液面よりも高い位置で触媒反応部の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、反応物の投入後の食品加工装置における工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
さらに、回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、前記反応槽の内壁面から前記反応槽の内方に向かって突出し、前記撹拌部の回転軸に沿って配置される複数の撹拌板と、を備え、前記食品加工装置は、前記触媒反応部を複数備え、前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、前記投入管は、前記複数の撹拌板のうちの一つの撹拌板の壁面、及び、前記反応槽の内壁面、に沿って設けられてもよい。
このため、撹拌板によって反応物流れを縦方向に整流することができ、撹拌板と長手方向が揃う向きで配置された投入管に沿って反応物を流動させることができる。よって、投入管が撹拌状態に与える影響を小さくできる。
前記投入管は、前記反応槽の上面からみた場合において、前記撹拌部の回転方向に対して、前記撹拌板の、前記回転方向前側の壁面に沿って設けられてもよい。
反応物は、撹拌部の回転方向に沿って流れるため、撹拌板の上記回転方向後側の面は、反応物の流れ方向上流側となり、回転方向後側の撹拌板の壁面への接触する反応物の量は、回転方向前側の撹拌板の壁面によりも少ない。投入管は、撹拌板の回転方向前側の壁面(つまり、反応物の流れ方向下流側)に配置されるため、投入管が撹拌に与える影響を小さくできる。
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1に係る食品加工装置100の一例を示す図である。
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1に係る食品加工装置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、温度調整部10と、温度検知部11と、制御部13と、原料供給部14と、液体検知部17と、排出部18とを備える。
反応槽1は、食品に用いられる液状の反応物を貯める第1空間S1を有する。反応物または反応物から加工された加工結果物は、食品に含まれる。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、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の消費電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、撹拌体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。複数の触媒反応部6は、蓋部5を貫通した状態で、蓋部5に固定されている。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の内部の第1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7dと、光源8との間を封止する封止部12を有していてもよい。反応管7の内部には、乾燥気体が封入されていてもよい。
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、発光時に発熱を伴う。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。
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の外表面の薄膜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。LEDは、発光効率が高く発熱が少ないので、発熱の大きな光源と比較すると反応管7の内部に発生する対流の強さを小さくでき、外気を反応管7に取り込むことを抑制することができる。同様に発熱が少ない蛍光灯の使用も好ましい。
温度調整部10は、反応槽1内の反応物の温度を調整する。温度調整部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、温度調整部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を流通する熱媒体とを有する。
温度調整部10は、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、温度調整部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、熱媒体として第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、温度調整部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、温度調整部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。
温度調整部10は、第2温度よりも低い温度の反応物を第2温度に加熱してもよい。この場合、温度調整部10は、第2温度以上の熱媒体を第2空間S2に流通させる。これにより、温度調整部10は、熱媒体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加熱する。反応物と熱交換することで、温度が低下した熱媒体は、例えば、第2空間S2外に配置されている熱交換器において第2温度以上に加熱され、その後に第2空間S2に戻るように配管で接続されていてもよい。
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。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。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。
原料供給部14は、水及び原料で構成される液状の反応物、又は、水を反応槽1に供給するデバイスである。原料供給部14には、反応槽1内に配置される投入管15が接続されており、投入管15を介して反応物又は水を反応槽1に投入する。
投入管15は、原料供給部14により供給された反応物又は水を反応槽1に投入する。投入管15が有する開口部16は、反応槽1が有する第1空間S1内における、反応槽1の開口面1aよりも下の位置に設けられる。投入管15が有する開口部16は、原料供給部14により投入管15に供給された反応物又は水の出口であり、反応物又は水が吐出される開口部である。
液体検知部17は、反応槽1の第1空間S1内、例えば、反応槽1の内壁面に配置され、反応槽1の底部から所定の高さの位置に配置される。液体検知部17は、投入管15の開口部16よりも高い位置に配置されてもよい。言い換えると、投入管15の開口部は、液体検知部17よりも下の位置に設けられてもよい。液体検知部17は、例えば、接触することで液体の有無を検知するセンサである。所定の高さは、例えば、食品加工装置100において1回の反応に用いる量の反応物を反応槽1に投入したときの反応物の液面高さよりも低い高さである。1回の反応に用いる量の反応物を反応槽1に投入したときの反応物の液面高さは、反応槽1の開口面1aよりも低い高さである。つまり、1回の反応において反応槽1に投入される反応物の液面高さは、所定の高さと反応槽1の開口面1aとの間に設定されてもよい。
排出部18は、反応槽1の底部に配置され、反応槽1に貯められた反応物または水を排出する。排出部18は、反応槽1の底部を貫通する排出口(図示せず)に接続され、この排出口から反応槽1に貯められた反応物または水が排出される状態(開状態)と、排出されない状態(閉状態)とを切り替える電磁弁、電動弁などの弁により構成されていてもよい。
次に、図3を用いて、食品加工装置100が備える制御部13について説明する。図3は、実施の形態1に係る食品加工装置100のブロック図である。
制御部13は、食品加工装置100の動作を制御する。制御部13は、温度検知部11及び液体検知部17の少なくとも1つ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、温度調整部10、原料供給部14、及び、排出部18の少なくとも1つを制御する。制御部13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13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100の動作について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態1に係る食品加工装置100の運転方法の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部13は、原料供給部14から反応槽1に液状の反応物を投入する(S11:投入工程)。制御部13は、反応槽1の第1空間S1に貯まった反応物の液面が投入管15の開口部16よりも高い位置まで反応物を投入してもよい。
続いて、制御部13は、撹拌部2を作動させ、反応物の撹拌を行う(S12:撹拌工程)。撹拌工程では、反応物を撹拌することで、反応物と触媒反応部6との接触性を向上させ、改質反応性を向上させることができる。
制御部13は、触媒反応部6の光源8を発光させ、反応管7の内部から外側の光触媒の薄膜7bへの光照射を開始する(S13:光照射工程)。光触媒の薄膜7bへの光照射することで、光源8からの光照射で薄膜層9に発生させた励起子と、触媒反応部6の光触媒の薄膜層9に原料の有機成分が接触して反応して、原料の改質反応を進行させる。
制御部13は、温度調整部10へ冷却媒体を供給する(S14:温度調整工程)。制御部13は、反応物の温度を温度検知部11で検出し、反応物が予め設定した温度になるように、冷却媒体の温度や供給量を、恒温水循環装置(図示せず)等を用いて調整する。光源8は、高圧水銀ランプ、紫外線発光のLED、蛍光灯のいずれも発光時に発熱し、触媒反応部6、反応物に熱影響を与える。
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、温度調整部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、光照射した光触媒と食品の原料となる反応物を接触させ、光触媒による反応物を改質させることが目的となる。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。
ステップS12の撹拌工程、ステップS13の光照射工程、及び、ステップS14の温度調整工程の開始は、この順で行われなくてもよく、入れ替えた順で行われてもよいし、同時に開始されてもよい。ステップS12の撹拌工程、ステップS13の光照射工程、及び、ステップS14の温度調整工程は、同じ期間中に同時に行われてもよい。
制御部13は、光源8による光照射を開始してから予め設定した時間が経過すると、撹拌工程、光照射工程、及び、温度調整工程を停止する(S15)。このように、撹拌工程、光照射工程、及び、温度調整工程を予め設定された時間だけ継続させることで、光触媒への光照射による反応物を効率よく改質することができる。
ステップS15の処理終了後、制御部13は、排出部18を駆動させ、反応物を反応槽1から取り出し(S16)、一連の改質反応による食品加工を終了させる。
[効果など]
この食品加工工程において、触媒反応部6の外表面に反応物が付着すると、光の照射時の光源の発熱より、外表面に付着した反応物が乾燥して多孔状の反応物膜を形成し、触媒反応に悪影響を及ぼす。反応物が投入された後の食品加工工程では、図1に示すように、反応物と接する触媒反応部6は、反応物液面20の下にあり、乾燥状態になり反応物膜が構成される確率は小さい。しかし、投入工程において、反応槽1に液状の反応物を投入する際、投入された反応物が反応槽1の底部に当たったり、反応槽1に既に投入された反応物に当たったりすることで液飛びが発生し、液飛びによって触媒反応部6の表面に反応物が付着する可能性がある。特に、触媒反応部6と反応物液面20との界面19近傍への反応物の付着によって、反応物液面20よりも高い位置で触媒反応部6の表面に反応物が付着する。反応物液面20よりも高い位置に付着した反応物は、投入工程後の食品加工工程において、発熱する光源からの熱の影響を受けて、乾燥することで反応物膜を形成しやすくなる。界面19近傍に反応物膜が形成され、この反応物膜に反応槽1の液状の反応物が接触すると、反応物膜が毛細管現象により反応物を吸い上げ、さらに熱源で乾燥する状況を繰り返して、反応物膜を成長させる。さらに、反応物膜では、光触媒の作用や光源の熱により、原料の有機物の変成反応が起こる。反応物膜と反応槽1の液状の反応物が接触していると、変成反応で生じた成分の一部が反応槽1内の反応液に溶け込むおそれがあり、最終加工品の品質を低下させる要因となる。投入工程における反応物の投入時に、界面19近傍に反応物膜が形成されると、その後の工程を通して反応物膜の影響を長時間受けることになり、反応物膜の成長と変成反応の進行をさらに助長することになる。
この食品加工工程において、触媒反応部6の外表面に反応物が付着すると、光の照射時の光源の発熱より、外表面に付着した反応物が乾燥して多孔状の反応物膜を形成し、触媒反応に悪影響を及ぼす。反応物が投入された後の食品加工工程では、図1に示すように、反応物と接する触媒反応部6は、反応物液面20の下にあり、乾燥状態になり反応物膜が構成される確率は小さい。しかし、投入工程において、反応槽1に液状の反応物を投入する際、投入された反応物が反応槽1の底部に当たったり、反応槽1に既に投入された反応物に当たったりすることで液飛びが発生し、液飛びによって触媒反応部6の表面に反応物が付着する可能性がある。特に、触媒反応部6と反応物液面20との界面19近傍への反応物の付着によって、反応物液面20よりも高い位置で触媒反応部6の表面に反応物が付着する。反応物液面20よりも高い位置に付着した反応物は、投入工程後の食品加工工程において、発熱する光源からの熱の影響を受けて、乾燥することで反応物膜を形成しやすくなる。界面19近傍に反応物膜が形成され、この反応物膜に反応槽1の液状の反応物が接触すると、反応物膜が毛細管現象により反応物を吸い上げ、さらに熱源で乾燥する状況を繰り返して、反応物膜を成長させる。さらに、反応物膜では、光触媒の作用や光源の熱により、原料の有機物の変成反応が起こる。反応物膜と反応槽1の液状の反応物が接触していると、変成反応で生じた成分の一部が反応槽1内の反応液に溶け込むおそれがあり、最終加工品の品質を低下させる要因となる。投入工程における反応物の投入時に、界面19近傍に反応物膜が形成されると、その後の工程を通して反応物膜の影響を長時間受けることになり、反応物膜の成長と変成反応の進行をさらに助長することになる。
そこで、本実施の形態1の食品加工装置100では、反応槽1に反応物を投入するための投入管15の開口部16が、反応槽1の第1空間S1内における、反応槽1の開口面1aよりも下の位置に設けられている。これによれば、投入管15の開口部16が配置される反応槽1の底部からの高さを低くすることができる。このため、反応物を反応槽1に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物液面20よりも高い位置で触媒反応部6の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、投入工程後の食品加工装置100における食品加工工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置100を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
本実施の形態1の食品加工装置100では、投入工程において、反応槽1の第1空間S1に貯まった反応物の液面が投入管15の開口部16よりも高い位置まで反応物を投入する。このため、反応槽1に貯まった反応物の液面から離れた位置から反応物を投入する期間を短くすることができ、反応槽1に既に投入された反応物に当たって発生する液飛びの量を低減することができる。これにより、反応物を反応槽1に投入したときの反応物による泡立ちを小さくすることができ、投入工程後の食品加工装置100における食品加工工程において、原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
(変形例1)
上記実施の形態1に係る食品加工装置100では、投入管15の開口部16は、液体検知部17よりも下の位置に設けられるとしたが、これに限らない。例えば、図5に示される食品加工装置100aのように、投入管15aの開口部16は、光源8の下端よりも下の位置に設けられてもよい。
上記実施の形態1に係る食品加工装置100では、投入管15の開口部16は、液体検知部17よりも下の位置に設けられるとしたが、これに限らない。例えば、図5に示される食品加工装置100aのように、投入管15aの開口部16は、光源8の下端よりも下の位置に設けられてもよい。
例えば、図6に示される食品加工装置100bのように、投入管15bの開口部16は、触媒反応部6の光触媒が設けられた部分の下端よりも下の位置に設けられてもよい。
なお、投入管の開口部16は、触媒反応部6の底部、つまり、反応管7の底面7cよりも下の位置に設けられてもよい。ここで、触媒反応部6の光触媒の薄膜7bは、反応管7の底面7cにも形成されているため、図5に示される例では、光触媒が設けられた部分の下端と、触媒反応部6の底部(底面7c)とは同じである。
光触媒が設けられた部分の下端と、触媒反応部6の底部(底面7c)とが異なっており、光触媒が設けられた部分の下端が触媒反応部6の底部(底面7c)よりも上方にある場合において、投入管の開口部16は、触媒反応部6の光触媒が設けられた部分の下端よりも下の位置に設けられていればよい場合、光触媒が設けられた部分の下端と、触媒反応部6の底部(底面7c)との間に設けられていてもよい。
これらの例に示すように、投入管の開口部16は、反応槽1の底部に近い位置に設けると、触媒反応部6と反応物との界面19近傍への反応物が液飛びする確率を小さくできる。
(変形例2)
変形例2に係る食品加工装置100cにおける反応槽1cは、図7に示されるように、反応槽1cの底面から所定の高さの位置に設けられる印1bを有していてもよい。投入管15cの開口部16は、印1bよりも下の位置に設けられていてもよい。なお、印1bが設けられる場合、食品加工装置100cは、液体検知部17を備えていなくてもよい。印1bが設けられる所定の高さは、例えば、実施の形態1における食品加工装置100cが備える液体検知部17が設けられる所定の高さと同じであってもよい。
変形例2に係る食品加工装置100cにおける反応槽1cは、図7に示されるように、反応槽1cの底面から所定の高さの位置に設けられる印1bを有していてもよい。投入管15cの開口部16は、印1bよりも下の位置に設けられていてもよい。なお、印1bが設けられる場合、食品加工装置100cは、液体検知部17を備えていなくてもよい。印1bが設けられる所定の高さは、例えば、実施の形態1における食品加工装置100cが備える液体検知部17が設けられる所定の高さと同じであってもよい。
これにより、投入工程において、例えば、人が目視で印1bの高さまで投入管15cから反応物を投入している間に、反応槽1cに貯まった反応物の液面が投入管15の開口部16よりも上に上昇することになる。このため、反応槽1cに貯まった反応物の液面から離れた位置から反応物を投入する期間を短くすることができ、反応槽1cに既に投入された反応物に当たって発生する液飛びの量を低減することができる。これにより、反応物を反応槽1に投入したときの反応物により反応物の液面に生じる泡立ちを小さくすることができ、反応物液面20よりも高い位置で触媒反応部6の表面に反応物が付着することを低減することができる。このため、投入工程後の食品加工装置100cにおける食品加工工程において、特に、反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する食品加工装置では、その熱による原料の有機物の変成反応の影響を小さくすることができる。よって、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する原料の効果的に改質することができる。
(変形例3)
反応槽1への反応物投入時に、液状の反応物の物性によって、反応物が泡立つことがある。投入されて反応槽1に貯まった反応物の液面と、投入されている反応物との衝突時にまわりの気体を巻き込み、気泡を形成して、結果として泡立ちが発生する。反応物の投入時に泡立ちが発生すると、泡立ちによる泡を含む反応物の液面高さは、本来想定している泡を含まない反応物の液面高さよりも泡の分だけ高い位置になり、触媒反応部6と反応物との界面19近傍から上面に泡となった反応物が付着する確率が高くなる。食品加工工程において、消泡が進み本来想定している泡を含まない反応物の液高さになった後においても、それまでの間に泡となった反応物が触媒反応部6に付着するため、付着した反応物がその後に乾燥して界面19近傍で多孔状の反応物膜を形成することになる。
反応槽1への反応物投入時に、液状の反応物の物性によって、反応物が泡立つことがある。投入されて反応槽1に貯まった反応物の液面と、投入されている反応物との衝突時にまわりの気体を巻き込み、気泡を形成して、結果として泡立ちが発生する。反応物の投入時に泡立ちが発生すると、泡立ちによる泡を含む反応物の液面高さは、本来想定している泡を含まない反応物の液面高さよりも泡の分だけ高い位置になり、触媒反応部6と反応物との界面19近傍から上面に泡となった反応物が付着する確率が高くなる。食品加工工程において、消泡が進み本来想定している泡を含まない反応物の液高さになった後においても、それまでの間に泡となった反応物が触媒反応部6に付着するため、付着した反応物がその後に乾燥して界面19近傍で多孔状の反応物膜を形成することになる。
そこで、変形例3に係る食品加工装置100では、図8に示す投入工程を行ってもよい。図8は、実施の形態1の変形例3に係る投入工程のフローチャートである。
具体的には、食品加工装置100では、ステップS11の投入工程において、制御部13は、原料供給部14から反応槽1に液状の反応物を構成するための水を投入する(S21)。
次に、制御部13は、反応槽1に投入した水の液面の高さが所定の高さよりも高いか否かを判定する(S22)。制御部13は、具体的には、液体検知部17が液体を検知した場合、反応槽1に投入した水の液面の高さが所定の高さよりも高いと判定し、液体検知部17が液体を検知していない場合、反応槽1に投入した水の液面の高さが所定の高さ以下であると判定する。投入管15の開口部16は、所定の高さよりも下に設けられているため、制御部13は、水の液面の高さが所定の高さより高いと判定することで、水の液面の高さが開口部16よりも高いと判定することができる。
制御部13は、反応槽1に投入した水の液面の高さが所定の高さよりも高いと判定した場合(S22でYes)、水の投入を停止し、反応物を構成するための原料を含む液体を投入する(S23)。一方で、制御部13は、反応槽1に投入した水の液面の高さが所定の高さ以下であると判定した場合(S22でNo)、ステップS21に戻る。つまり、制御部13は、水を所定の高さよりも高い水位となるまで反応槽1に投入する。
このように、泡立ちやすい液状の反応物を、予め反応槽1に貯めた水に対して投入するため、液状の反応物を薄める効果が得られる。予め反応槽1に貯めた水に対して投入するため、液状の反応物を投入管15の開口部16から水中に投入することができる。よって、反応槽1に反応物を投入する際の泡立ちの発生を抑制することができる。
すなわち、投入工程での泡立ちの発生を抑制することで、泡立ちにより触媒反応部6への反応物の付着を抑制でき、付着物の変成反応で生じた成分の一部が反応槽1の反応液に溶け込みを抑制し、最終加工品の品質低下を抑制できる。
なお、図8の例では、水の液面の高さが投入管15の開口部16よりも高い位置となるように、水を反応槽1に投入した後に、反応物を構成するための原料を含む液体を投入するとしたが、反応物を構成するための原料を含む液体を投入する前に水を投入すればよく、投入管15の開口部16よりも高い水位となるまで水を投入しなくてもよい。これは、泡立ちが発生しにくい水を予め反応槽1に投入して、液面の高さを上昇させることで、投入管15の開口部16から投入される反応物が液面にたたきつけられるとしても、液面までの高さを低くできるため、投入された反応物が液面にたたきつけられるエネルギーを小さくすることができるからである。つまり、これにより、泡立ちが発生することを低減できる。
(変形例4)
上記実施の形態1に係る食品加工装置100は、複数の触媒反応部6を備えるとしたが、1つの触媒反応部6を備える構成であってもよい。
上記実施の形態1に係る食品加工装置100は、複数の触媒反応部6を備えるとしたが、1つの触媒反応部6を備える構成であってもよい。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2における食品加工装置200について説明する。図9は、実施の形態2に係る食品加工装置200の一例を示す図である。図10は、図9のX-X断面図である。
次に、実施の形態2における食品加工装置200について説明する。図9は、実施の形態2に係る食品加工装置200の一例を示す図である。図10は、図9のX-X断面図である。
実施の形態2における食品加工装置200は、実施の形態1の食品加工装置100と比較して、図9及び図10に示すように、反応槽1の内壁面から反応槽1の内方に向かって突出する複数の撹拌板21をさらに備える点と、複数の撹拌板21のうちの一つの撹拌板21に沿って投入管15を配置している点が異なる。複数の撹拌板21のそれぞれは、例えば、長尺板状部材であり、長手方向が回転軸3に沿って配置される。投入管15は、上記一つの撹拌板21の壁面、かつ、反応槽1の内壁面に沿って配置される。
食品加工装置200は、図4に示す実施の形態1の食品加工装置100と同じ動作で、反応物を光触媒処理する。
実施の形態2に係る食品加工装置200は、複数の撹拌板21をさらに備えるため、反応物の撹拌状態を改善して触媒反応部6に対しての反応物の接触性を向上させ、光触媒による反応物の反応性を安定化させることができる。
例えば、投入管15は、任意の位置に設置されると、投入管15が反応物の流動性に影響を与え、反応槽1での反応物の撹拌状態が変化する。従って、投入管15は、撹拌に影響を与えにくい場所に設置してもよい。そこで、食品加工装置200では、撹拌板21の壁面に沿わせるように設置する。撹拌板21は、反応物流れを縦方向に整流する機能を有し、撹拌板21と長手方向が揃う向きで配置された投入管15に沿って反応物が流動するため、投入管15が撹拌に与える影響を小さくできる。なお、投入管15は、反応槽1の上面からみて撹拌部2の回転方向に対して、回転方向前側の撹拌板21の壁面に沿って設置してもよい。反応物は、撹拌部2の回転方向に沿って流れるため、撹拌板21の上記回転方向後側の面は、反応物の流れ方向上流側となり、回転方向後側の撹拌板21の壁面への接触する反応物の量は、回転方向前側の撹拌板の壁面によりも少ない。投入管15は、撹拌板21の回転方向前側の壁面(つまり、反応物の流れ方向下流側)に配置されるため、投入管15が撹拌に与える影響を小さくできる。
以上のように、本開示の食品加工装置100、200は、簡単な構成、運転方法で、触媒反応部6への反応物の付着による影響発生を抑制して、食品に使用する原料の効果的な改質を可能する効果を奏する。
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、および食品反応装置の運転方法に利用できる。
1 反応槽
1a 開口面
2 撹拌部
3 回転軸
4 撹拌体
5 蓋部
6 触媒反応部
7 反応管
7a ガラス基材
7b 薄膜
7c 底面
8 光源
10 温度調整部
11 温度検知部
12 封止部
13 制御部
14 原料供給部
15 投入管
16 開口部
17 液体検知部
18 排出部
19 界面
20 反応物液面
21 撹拌板
100、200 食品加工装置
1a 開口面
2 撹拌部
3 回転軸
4 撹拌体
5 蓋部
6 触媒反応部
7 反応管
7a ガラス基材
7b 薄膜
7c 底面
8 光源
10 温度調整部
11 温度検知部
12 封止部
13 制御部
14 原料供給部
15 投入管
16 開口部
17 液体検知部
18 排出部
19 界面
20 反応物液面
21 撹拌板
100、200 食品加工装置
Claims (10)
- 食品加工装置の運転方法であって、
前記食品加工装置は、
食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
反応管と光源を含む触媒反応部と、
前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、
前記反応管は光触媒が設けられた外表面を有し、
前記反応管は光を透過し、
前記光源は前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱し、
前記運転方法は、
前記投入管から前記反応槽へ前記反応物の投入を含み、
前記投入において、前記反応物の液面は前記投入管の開口部よりも高い位置まで前記反応物を投入する、
食品加工装置の運転方法。 - 前記反応物は原料を含む液体と水を含み、
前記反応物の前記投入は、前記投入管から前記反応槽へ前記水を投入した後、前記液体を投入する
請求項1に記載の食品加工装置の運転方法。 - 前記反応物の前記投入では、前記投入管から、前記水の液面が前記投入管の開口部より高い位置まで前記水を投入した後、前記液体を投入する
請求項2に記載の食品加工装置の運転方法。 - 食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、
前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、
前記投入管の開口部は、前記光源の下端よりも下の位置に設けられる
食品加工装置。 - 前記開口部は、前記触媒反応部の前記光触媒が設けられた部分の下端よりも下の位置に設けられる
請求項4に記載の食品加工装置。 - 前記開口部は、前記触媒反応部の底部よりも下の位置に設けられる
請求項4又は5に記載の食品加工装置。 - 食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、
前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、を備え、
前記反応槽は、前記反応槽の底面から所定の高さの位置に設けられる印を有し、
前記開口部は、前記印よりも下の位置に設けられる
食品加工装置。 - 食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管、および、前記反応管の内側から光を照射する発光時に発熱を伴う光源を有する触媒反応部と、
前記反応槽に反応物を投入するための投入管と、
前記空間内に配置され、液体の有無を検知する液体検知部と、を備え、
前記開口部は、前記液体検知部よりも下の位置に設けられる
食品加工装置。 - さらに、
回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、
前記反応槽の内壁面から前記反応槽の内方に向かって突出し、前記撹拌部の回転軸に沿って配置される複数の撹拌板と、を備え、
前記食品加工装置は、前記触媒反応部を複数備え、
前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、
前記投入管は、前記複数の撹拌板のうちの一つの撹拌板の壁面、及び、前記反応槽の内壁面、に沿って設けられる
請求項4から8のいずれか1項に記載の食品加工装置。 - 前記投入管は、前記反応槽の上面からみた場合において、前記撹拌部の回転方向に対して、前記撹拌板の、前記回転方向前側の壁面に沿って設けられる
請求項9に記載の食品加工装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21910010 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022561504 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21910010 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |