JP2006067943A - 上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一定温度以上に加熱されると変性する流動食品をたとえば殺菌などのために変性温度付近の温度に加熱する必要がある場合において、装置が複雑かつ高価にならずに、加熱温度を変性温度付近でかつ変性温度に達しない所望の温度に正確に加熱可能であって、かつ温度ムラを生じない加熱方法を提供する。
【解決手段】 流動食品１を高周波が照射され絶縁性隔壁で構成された液流路４の内部に流して加熱する１次加熱工程と、前記１次加熱工程で加熱された流動食品を上限臨界温度（変性温度等）付近の温度まで加熱し所定時間その温度を維持する保温タンク６を有する２次加熱工程とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一定温度以上に加熱されると変性する流動食品、たとえば豆乳などの大豆系タンパク質、又は牛乳などの動物系タンパク質を含有する流動食品等を加熱して殺菌する等の際に、変性する温度付近でかつ変性温度より低い設定温度に正確にばらつきなく加熱昇温できて、そのため凝固等を生じることなく、洗浄作業も容易な、加熱方法に関する。

一定温度以上に加熱されると変性する流動食品、たとえば豆乳のように８０℃付近で凝固点を有するタンパク系の食品においては、加熱殺菌の際に対象とする細菌の殺菌温度まで昇温するときに、タンパクの変性を伴ってはならないので、厳密な昇温と温度維持が求められる。
従来タンパク系の食品を昇温して殺菌する場合、プレート式熱交換器又はチューブ式熱交換器を使って加熱殺菌していた。プレート式熱交換器は、多数の積層した熱交換板に積層方向に貫通する加熱蒸気を通す管路を設け、同熱交換板の間を通る流動性のタンパク質含有食品を蒸気で加熱して殺菌するものであり、またチューブ式熱交換器は、チューブ内に流動性タンパク質含有食品を流しながら加熱し殺菌するものである。

たとえば特許文献１（特開平９−１５０８９６号公報）には、茶飲料などの容器詰め飲料を高温で短時間で殺菌し、脱気効率の高い容器詰め飲料の製造方法及び装置が開示され、この製造工程の中で、脱気のための予熱工程、加熱殺菌工程及びその後の冷却工程において、プレート式熱交換器が使用されている。

特開平９−１５０８９６号公報

タンパク質は６４℃付近で凝縮し、固まってしまう性質があり、一方殺菌に必要な温度は６０℃近辺で一定時間保持する必要があるため、凝固を生じない６０℃近辺の温度に正確に制御する必要がある。しかし加熱殺菌のために従来のプレート式熱交換器等を使用すると、加熱媒体として蒸気等を使用しているため、加熱温度を所定温度に正確に保持することが難しく、またヘッダ部と伝熱部との温度差が大きいため、加熱箇所に温度ムラが生じ、このためタンパク質の局部凝固を生じるという問題がある。
局部凝固を生じると、熱交換器の伝熱面に凝固物が蓄積し、流動食品の流路に詰まりを生じるため、そのたびに装置を分解して洗浄する作業が発生し、きわめて繁雑であった。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、一定温度以上に加熱されると変性する流動食品をたとえば殺菌などのために変性温度付近の温度に加熱する必要がある場合において、装置が複雑かつ高価にならずに、加熱温度を変性温度付近でかつ変性温度に達しない所望の温度に正確に加熱可能であって、かつ温度ムラを生じない加熱方法を提供することを目的とする。

本発明方法は、かかる目的を達成するもので、上限臨界温度を有する流動食品を同臨界温度付近の温度までばらつきなく均一に加熱する方法において、前記流動食品を高周波が照射され絶縁性隔壁で構成された液流路の内部に流して加熱する１次加熱工程と、前記１次加熱工程で加熱された流動食品を前記上限臨界温度付近の温度まで加熱し所定時間その温度を維持する２次加熱工程とを具備することを特徴とする。

本発明方法においては、１次加熱工程において前記液流路を流れる流動食品に高周波電磁波を照射して加熱する。すなわち高周波を使用するため、その出力及び周波数を調節することにより、また前記絶縁性筒状体の径、長さ等を調節することにより、流動食品を正確な設定温度まで加熱することが容易となる。
マイクロ波で加熱した場合では、設定温度まで正確に加熱することはなかなか難しく、また流動食品全体をムラなく加熱することが困難である。これに対し本発明では高周波を使用することにより、マイクロ波より多少加熱に時間がかかるが、流動食品を正確な設定温度まで加熱することが容易となる。

前記１次加熱工程後、１次加熱工程で加熱された流動食品を前記臨界温度付近の温度まで加熱し所定時間その温度を維持する２次加熱工程を行なう。少なくともこれら２工程の加熱工程を経ることにより、食品の上限臨界温度付近でかつ同上限臨界温度を越えない温度に正確に昇温することができる。
本発明において、好ましくは、前記一対の電極から４〜２０ＭＨｚの高周波を照射する。この理由は、４ＭＨｚを下回ると、殺菌に必要な昇温温度、すなわち６０℃近辺に達せず、また２０ＭＨｚを越えると、昇温温度が速すぎ、上限臨界温度を越えずに正確に昇温することができにくくなり、タンパク質を含有する流動食品の場合、局部凝固を招いてしまうからである。

タンパク質を含有する流動食品の場合、タンパク質の凝固点が６４℃付近であるため、好ましくは、前記１次加熱工程で４５〜５５℃の温度に加熱し、前記２次加熱工程で６４℃以下の温度に加熱しその温度に維持する。
また本発明で流動食品を流す液流路の隔壁を絶縁性隔壁で構成する必要があるが、絶縁性隔壁に適用される材質は、一般の絶縁性樹脂を使用することができる。また対象食品がタンパク質含有食品である場合には、タンパク質含有食品を完全に殺菌するためには、６０℃近辺の温度で一定時間保持することが必要であり、このため２次加熱工程において、好ましくは、流動食品を前記臨界温度付近の温度に維持された保温タンクに一定時間投入するようにする。

また本発明において、好ましくは、前記液流路が上流側ヘッダと下流側ヘッダとの間に装架された複数の並行した流路で構成する。
また好ましくは、１次加熱工程の上流側において、加熱前の流動食品を前記２次加熱工程で加熱された後の流動食品と熱交換して予熱するようにする。

以上のように、本発明によれば、流動食品を高周波が照射され絶縁性隔壁で構成された液流路の内部に流して加熱する１次加熱工程と、前記１次加熱工程で加熱された流動食品を前記上限臨界温度付近の温度まで加熱し所定時間その温度を維持する２次加熱工程とを具備することにより、高周波加熱を採用するため、被加熱体自体が内部から発熱し、そのため熱伝達に要する時間がかからず、かつ被加熱体だけにエネルギを与え、熱媒体の加熱、装置の予熱等が不要であるので、エネルギ効率が高いという利点がある。またマイクロ波加熱のように、局部的なエネルギ集中（流れ易いところに電流が集中する）による温度むらが発生しないという利点がある。

また前記１次加熱工程及び２次加熱工程という少なくともこれら２工程の加熱工程を経ることにより、食品の上限臨界温度付近でかつ同上限臨界温度を超えない温度に正確に昇温することができる。従ってタンパク質含有食品に限らず、変性点などの上限臨界温度を有する流動食品を、殺菌などのために上限臨界温度付近まで加熱する必要がある場合に、上限臨界温度を越えることなく、所望の温度に正確にかつムラなく、かつ効率良く昇温可能であるとともに、簡単な装置で複雑な操作を要することなく、昇温温度を正確に設置できる。従って所望の殺菌効果も得られるようになる。

また好ましくは、前記液流路に４〜２０ＭＨｚの高周波を照射することにより、流動食品を所望の温度にさらに正確にかつムラなく、効率良く昇温可能である。特にタンパク質を含有する食品の場合は、凝固点である６４℃付近に至らずに、正確に６０℃近辺の殺菌可能な温度に昇温することができる。
従ってタンパク質含有食品の場合、誤って凝固させることがなくなるため、洗浄作業も容易になるという利点がある。

また従来のプレート式熱交換器のように、場所によって温度ムラを生じないため、タンパク質を局部的に凝固させることなく、容易に殺菌処理を行なうことができる。
また高周波照射により、被加熱体自体が内部から発熱するため、熱伝達に要する時間がかからず、かつ被加熱体だけにエネルギを与え、熱媒体の加熱、装置の予熱等が不要であるので、エネルギ効率が高いという利点がある。またマイクロ波加熱のように、局部的なエネルギ集中（流れ易いところに電流が集中する）による温度むらが発生しないという利点がある。

また好ましくは、２次加熱工程において前記流動食品を臨界温度付近の温度に維持された保温タンクに投入することにより、臨界温度付近の温度での保温をさらに確実に行なうことができる。
また好ましくは、液流路が上流側ヘッダと下流側ヘッダとの間に装架された複数の並行した流路で構成されたことにより、高周波電磁波が液流路を流れる流動食品に対して均一に照射されるようになり、流動食品の昇温をさらに均一にすることができる。

また好ましくは、１次加熱工程の上流側において、加熱前の流動食品を前記２次加熱工程で加熱された後の流動食品と熱交換して予熱することにより、全体として熱効率を向上させることができるとともに、昇温工程に余裕ができ、そのため設定温度への昇温をさらに正確に行うことができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の第１実施例に係る高周波照射による昇温殺菌装置の系統図、図２は前記第１実施例中の絶縁性液流路４の拡大立面図である。

図１〜２において、１は、常温付近に保持され、貯留タンク２に貯留されたタンパク質を含有する流動食品であり、流動食品１は、殺菌のため、圧送ポンプ５により隔壁が絶縁性樹脂、たとえばテフロンパイプからなる液流路４の内部を流動される。（※テフロンは登録商標名である）
液流路４は一対の板状電極３ａ，３ｂの間に設置されており、電極３ａ，３ｂは、図示しない高周波電源に接続されて、液流路４に高周波ｋを照射する。なお一対の板状電極３ａ，３ｂと液流路４との間にはある一定間隔以上のギャップｇが必要である。

液流路４は、液流路４の内部で流動食品１がタンパク質の凝固温度以下でかつ殺菌に必要な６０℃近辺の温度に昇温されるのに十分な長さを有する。たとえば１分間以上の時間をかけて液流路４を通過するように設定する。図２に液流路４の拡大立面図を示す。
図２において、４１は流動食品が流入する入口管、４２は入口管４１に接続した上流ヘッダ、４３は上流ヘッダ４２と下流ヘッダ４４とに装架された複数の並行流路、４５は下流ヘッダ４４に接続した出口管である。
図１を再び参照し、液流路４内で殺菌に必要な温度に昇温された流動食品１は、昇温されて液流路４から出た後、ポンプ５を経て保温タンク６に殺菌に必要な一定時間保持される。

前記第１実施例によれば、一対の電極から４〜２０ＭＨｚの高周波を照射することにより、図１のように簡単な構造で、タンパク質の凝固点である６４℃付近に至らずに、正確に６０℃近辺の殺菌可能な温度に昇温することができるとともに、従来のプレート式熱交換器のように、場所によって温度ムラを生じないため、タンパク質を凝固させることなく、容易に殺菌工程を行なうことができる。

また高周波照射により、被加熱体自体が内部から発熱するため、熱伝達に要する時間がかからず、かつ被加熱体だけにエネルギを与え、熱媒体の加熱、装置の予熱等が不要であるので、エネルギ効率が高いという利点がある。
また流動食品１を絶縁性液流路４の内部を通過させた後、ポンプ５によって殺菌のため一定時間貯留する保温タンク６に圧送することにより、殺菌をより確実に行なうことができる。

また流動食品１が上流ヘッダ４２と下流ヘッダ４４との間に装架される複数の並行流路４３を並行して流れるため、高周波ｋが流動食品１に対し均一に照射されるため、流動食品１が温度のばらつきなく均一に昇温される。
またこの液流路４は、上流ヘッダ４２と下流ヘッダ４４を取り外せば、洗浄がきわめて容易である。

次に本発明の第２実施例に基づいて説明する。図３は、前記第２実施例に係る高周波照射による昇温殺菌装置の系統図、図４は、前記第２実施例中の液流路４の拡大立面図である。
図３〜４において、絶縁性液流路１４は、高周波電極１３ａ，１３ｂ間において、図４に示すように、入口管１４１から蛇行する流路１４２を経て出口管１４３に至る流路を形成する。１７は、高周波で昇温前の流動食品１１を、昇温され殺菌済みの流動食品と熱交換して予熱する予熱器であり、ここで予熱された流動食品１１は、液流路１４に流入する。

１９は、高周波電極１３ａ，１３ｂ間で照射し、昇温した後の流動食品１１の温度を検知して、その検知値に基づいて高周波電源の出力を変え、設定温度に制御する温度制御装置である。
２０は、保温タンク１６内に設けられた、流動食品１１の流通路を取り巻くジャケット部であり、ジャケット部２０に、温水２１が供給される。

かかる第２実施例において、１０℃の温度を有する流動食品１１は、上流側に設置された図示しないポンプにより、予熱器１７に送られ、予熱器１７で殺菌後の流動食品と熱交換して４０℃に昇温される。その後液流路１４の蛇行流路１４２を流れているうちに、高周波電極１３ａ，１３ｂ間で高周波を照射されて、６０℃に昇温され、次に出口管１４３から出て、保温タンク１６に導入される。
保温タンク１６内では、ジャケット部２０に６２℃の温水２１が供給されて、流動食品１１を６０℃の温度に保持する。保温タンク１６を出た流動食品１１は、予熱器１７で昇温前の流動食品１１と熱交換し、３０℃に冷却される。

第２実施例によれば、予め予熱器７で殺菌後の流動食品と熱交換することにより、流動食品１１を加熱昇温するため、高周波照射部での昇温が容易であるとともに、熱効率が飛躍的に向上する。
また温度制御装置１９で流動食品１１の温度を正確に制御し、その後保温タンク１６内で流動食品１１を取り巻くジャケット部２０に所定温度の温水２１を供給するため、殺菌のために必要な最適な温度に保持できる。
また液流路１４が蛇行流路１４２によって構成されているため、流動食品１１が高周波によって均一に加熱昇温されることができるとともに、蛇行流路１４２の長い流路を流動するため、小さな加熱能力で十分な加熱昇温効果を奏することができる。

なお図５は、液流路４、１４の別の実施例であり、この実施例は、図５に示すように、それぞれ別の入口及び出口を有する複数の並行流路２４から構成されており、この場合は、個々の流路の流量を調節可能となり、これによって流動食品の温度制御をさらに精密に行なうことができる。

本発明によれば、たとえば上限臨界温度を有する流動食品を上限臨界温度付近まで加熱するに際し、高周波を使うことによって、簡単な構造で、設定温度に正確にムラなく昇温できて、タンパク質含有食品を殺菌などのために加熱する場合でも、凝固等を生じることなく殺菌可能であるため、洗浄作業も容易となる加熱方法を提供できる。

本発明の第１実施例に係る昇温殺菌装置の系統図である。 第１実施例中の液流路４の拡大立面図である。 本発明の第２実施例に係る昇温殺菌装置の系統図である。 第２実施例中の液流路１４の拡大立面図である。 液流路の第３実施例を示す拡大立面図である。

符号の説明

１、１１ 流動食品
２ 貯留タンク
３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ 高周波電極
４、１４ 絶縁性液流路
５ 圧送ポンプ
６、１６ 保温タンク
１７ 予熱器
１９ 温度制御装置
２０ ジャケット部
２１ 温水
４１，１４１ 入口管
４２ 上流ヘッダ
２４、４３ 並行流路
４４ 下流ヘッダ
４５，１４３ 出口管
１４２ 蛇行流路
ｋ 高周波

Claims (7)

1. 上限臨界温度を有する流動食品を同臨界温度付近の温度までばらつきなく均一に加熱する方法において、前記流動食品を高周波が照射され絶縁性隔壁で構成された液流路の内部に流して加熱する１次加熱工程と、前記１次加熱工程で加熱された流動食品を前記臨界温度付近の温度まで加熱し所定時間その温度を維持する２次加熱工程とを具備することを特徴とする上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
2. 前記液流路に４〜２０ＭＨｚの高周波を照射することを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
3. 前記液流路の隔壁が絶縁性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
4. 前記２次加熱工程において前記流動食品を前記臨界温度付近の温度に維持された保温タンクに投入することを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
5. 前記流動食品が、大豆系タンパク質、又は動物系タンパク質等のタンパク質を含有する食品である場合において、前記１次加熱工程で４５〜５５℃の温度に加熱し、前記２次加熱工程で６４℃以下の温度に加熱しその温度に維持することを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
6. 前記液流路が上流側ヘッダと下流側ヘッダとの間に装架された複数の並行した流路で構成されたことを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。
7. 前記１次加熱工程の上流側において、加熱前の流動食品を前記２次加熱工程で加熱された後の流動食品と熱交換して予熱することを特徴とする請求項１記載の上限臨界温度を有する流動食品の加熱方法。

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