JP2008139021A

JP2008139021A - Heat exchanger for food processing

Info

Publication number: JP2008139021A
Application number: JP2008013924A
Authority: JP
Inventors: Takahito Motomura; 敬人本村; Yoshiaki Muranaka; 祥晃村中
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2008-06-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent food residues from being adhered to a heat exchange part surface, and to improve chemical cleaning performance of deposits. <P>SOLUTION: In the heat exchanger for food processing, a surface side contacting food is covered by engineering plastic such as PEEK, PP, PET, PVDF, PFA, PTFE or the like. Since a surface contacting food is covered by plastic which is lower in thermal conductivity than metal, thermal conduction is reduced, thereby preventing a sharp temperature rise of the food in the heat exchange part surface, and as a result, adherence of food residues become harder even in the same heating temperature as a conventional one. Fixing of the adhered food residues is also prevented, thereby improving the cleaning performance. The engineering plastic is superior in heat resistance, and hence can be applied, without problems, at a service temperature in the heat exchanger for food processing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、牛乳、マヨネーズ、チーズ、しょう油、各種飲料、油脂製品等の食品の調製ないし加工等のプロセスにおいて、食品の調製、殺菌のための加熱等に用いられる熱交換器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat exchanger used for preparation of food, heating for sterilization, and the like in processes such as preparation and processing of food such as milk, mayonnaise, cheese, soy sauce, various beverages, and fat products.

従来、牛乳、マヨネーズ、チーズ、しょう油、各種飲料、油脂製品等の食品プロセスにおいて、食品の調製や殺菌、加工のための加熱等に用いられる熱交換器の熱交換部表面は、熱交換効率、耐食性等に優れる点から、ステンレス等の金属で構成されている（例えば、特許文献１）。 Conventionally, in food processes such as milk, mayonnaise, cheese, soy sauce, various beverages, fat products, etc., the heat exchange surface of the heat exchanger used for food preparation and sterilization, heating for processing, etc., heat exchange efficiency, From the point which is excellent in corrosion resistance etc., it is comprised with metals, such as stainless steel (for example, patent document 1).

しかし、熱交換部表面が金属で構成された従来の食品プロセス用熱交換器にあっては、金属製の熱交換部表面に食品が直接接触することで、食品中の成分であるタンパク質等が熱交換部表面に付着し、この付着表面で更に加熱を受けることにより凝固、固着し易いという問題があった。 However, in a conventional food process heat exchanger having a heat exchange part surface made of metal, protein or the like, which is a component in food, can be obtained by directly contacting the food with the metal heat exchange part surface. There was a problem that it adheres to the surface of the heat exchanging part, and is easily solidified and fixed by being further heated on the attached surface.

このように、熱交換器の熱交換部表面にタンパク質等の食品残渣が付着すると、熱交換器の熱交換効率を低下させる上に、熱交換部の温度制御が困難となり、この結果、殺菌等の工程において加熱条件等を正確に制御することができなくなる。 Thus, if food residues such as proteins adhere to the surface of the heat exchanger of the heat exchanger, the heat exchange efficiency of the heat exchanger is lowered and the temperature control of the heat exchanger becomes difficult. In this step, the heating conditions and the like cannot be accurately controlled.

このため、従来においては、このような付着物による問題を防止するために、定期的にプロセスの運転を停止して、熱交換器の薬品洗浄が行われている。この洗浄は、通常、付着物の組成や形態に応じて、適当な酸、アルカリ等の薬剤を用い、薬剤注入、加温、浸漬、循環、薬剤押出洗浄等の工程を経て実施されている。また、これらの付着物による汚染が激しく、薬品洗浄では除去できない場合には、熱交換器を解体し、ブラッシング等で直接熱交換部表面の付着物を除去するための清掃作業が行われる。 For this reason, conventionally, in order to prevent such problems caused by the deposits, the operation of the process is periodically stopped and chemical cleaning of the heat exchanger is performed. This cleaning is usually carried out through steps such as drug injection, heating, immersion, circulation, and drug extrusion cleaning using an appropriate acid, alkali or the like according to the composition and form of the deposit. In addition, when contamination by these deposits is severe and cannot be removed by chemical cleaning, the heat exchanger is disassembled, and cleaning work is directly performed to remove deposits on the surface of the heat exchange part by brushing or the like.

しかし、このような熱交換器の薬品洗浄のためには、連続操業を中断する必要があり、また、多くの時間と手間を要し、更に熱交換器を解体して行う清掃にはより一層の時間と手間を要するものであることから、このような熱交換部表面への食品残渣の付着の問題がない、或いは付着が低減され、また薬品による洗浄性に優れた食品プロセス用熱交換器が求められている。 However, it is necessary to interrupt the continuous operation for chemical cleaning of such heat exchangers, and it takes a lot of time and effort, and further cleaning for dismantling the heat exchanger is much more necessary. Therefore, there is no problem of the adhesion of food residue to the surface of the heat exchanging part or the adhesion is reduced, and the heat exchanger for food process is excellent in cleaning with chemicals. Is required.

なお、食品プロセス用ではなく、超純水製造用の熱交換器においては、熱交換部表面から金属不純物が溶出して超純水の純度が低下することを防止するために、超純水と接触する熱交換部表面にＰＥＥＫの被覆層を設けたものが提案されている（特許文献２）。
「果汁・果実飲料事典」（社団法人日本果汁協会監修（朝倉書店）１９７８年９月発行）第４７頁特許第３１７２７３０号公報 Note that in heat exchangers for the production of ultrapure water, not for food processing, in order to prevent metal impurities from eluting from the surface of the heat exchange section and reducing the purity of ultrapure water, ultrapure water and The thing which provided the coating layer of PEEK in the heat exchange part surface which contacts is proposed (patent document 2).
“Fruit and fruit beverage encyclopedia” (supervised by the Japan Juice Association (Asakura Shoten), published in September 1978), page 47 Japanese Patent No. 3172730

上述の如く、従来の食品プロセス用熱交換器では、熱交換部表面への食品残渣の付着の問題があり、このような付着物の防止ないしは低減、更には付着物の洗浄性の向上が求められていた。 As described above, conventional food process heat exchangers have a problem of food residue adhering to the surface of the heat exchanging part, and it is necessary to prevent or reduce such adhering substances and to improve the cleaning properties of adhering substances. It was done.

従って、本発明は、熱交換部表面への食品残渣の付着の問題がない、或いは付着が低減され、また洗浄性に優れた食品プロセス用熱交換器を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a food process heat exchanger that has no problem of adhesion of food residues to the surface of the heat exchange section or has reduced adhesion and is excellent in cleanability.

本発明（請求項１）の食品プロセス用熱交換器は、牛乳、マヨネーズ、チーズ、しょう油、各種飲料、油脂製品等の食品の調製ないし加工等のプロセスにおいて、食品の調製、殺菌のために、食品と接触する表面側が１４０〜１５０℃になるように背面から加熱を加える食品プロセス用熱交換器であって、食品と接触する表面側をＰＥＥＫで１０〜１００μｍの厚みとなるように被覆したことを特徴とする。 The heat exchanger for food process of the present invention (Claim 1) is used for the preparation and sterilization of food in the process of food preparation or processing such as milk, mayonnaise, cheese, soy sauce, various beverages, fat products, etc. A heat exchanger for food processing that heats from the back so that the surface side in contact with food is 140 to 150 ° C., and the surface side in contact with food is coated with PEEK so as to have a thickness of 10 to 100 μm. It is characterized by .

本発明の食品プロセス用熱交換器は、食品と接触する表面側がエンジニアリングプラスチックのＰＥＥＫで被覆されているため、熱交換部表面への食品残渣の付着が防止され、また、その洗浄性も改善される。 The food process heat exchanger of the present invention is coated with PEEK , an engineering plastic , on the surface side that comes into contact with food, so that the adhesion of food residues to the heat exchange surface is prevented, and its cleanability is improved. The

即ち、熱交換部表面が金属で構成されている従来の食品プロセス用熱交換器にあっては、金属の熱伝導性が高いために、瞬間的に大量の熱が食品側に伝導し、このことが食品残渣が熱交換部表面に付着し、更に、凝固、固着させる原因となっていた。 In other words, in a conventional food process heat exchanger whose surface is made of metal, a large amount of heat is instantaneously conducted to the food side due to the high thermal conductivity of the metal. This has caused food residue to adhere to the surface of the heat exchanging portion and further cause solidification and fixation.

本発明の食品プロセス用熱交換器では、金属よりも熱伝導性の低いプラスチックで食品と接触する表面を被覆したため、熱伝導が緩和され、上述のような熱交換部表面での食品の急激な温度上昇が防止され、この結果、従来と同じ加熱温度においても、食品残渣が付着しにくいものとなる。また、付着した食品残渣の固着も防止され、洗浄性が改善される。 In the heat exchanger for food processing of the present invention, the surface that comes into contact with food is coated with a plastic having a lower thermal conductivity than metal, so that the heat conduction is relaxed, and the food on the surface of the heat exchange section as described above is abrupt. The temperature rise is prevented, and as a result, the food residue hardly adheres even at the same heating temperature as before. In addition, the adhering food residue is prevented from sticking, and the cleaning property is improved.

なお、エンジニアリングプラスチックであれば、耐熱性に優れるため、食品プロセス用熱交換器としての使用温度に問題なく適用可能である。 In addition, since it is excellent in heat resistance if it is an engineering plastic, it can apply without a problem to the use temperature as a heat exchanger for food processing.

エンジニアリングプラスチックとしてのＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）は、性能面、耐久性等の面で好適である。 PEEK as engineering plastic (polyether ether ketone), the performance surface is suitable in terms of durability.

以下に本発明の食品プロセス用熱交換器の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the food process heat exchanger of the present invention will be described in detail below.

本発明の食品プロセス用熱交換器は、食品と接触する熱交換部表面を含めて、食品と接触する表面が、ＰＥＥＫで被覆されていること以外は、一般的に食品プロセスで用いられている熱交換器と同様の構成とされ、その型式には特に制限はなく、プレート型熱交換器、チューブ型熱交換器等を採用することができる。 The food process heat exchanger of the present invention is generally used in food processes, except that the surface in contact with food is covered with PEEK , including the surface of the heat exchange part in contact with food. The configuration is the same as that of the heat exchanger, and the type thereof is not particularly limited, and a plate type heat exchanger, a tube type heat exchanger, or the like can be adopted .

プラスチックは徐々に温度を上昇させると、無変化領域（吸熱領域）、溶融領域、分解領域（燃焼領域：焦げる領域から燃焼に変化）を経て最終的には燃焼する。熱交換器のコーティングを行うためには溶融温度領域の広いプラスチックであることが好ましい。図１に各種プラスチックの熱特性を示すが、このグラフからも明らかなように、ＰＥＥＫは溶融温度領域の広いプラスチックであり、コーティング材料として適している。ＰＥＡ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥも溶融温度領域の広いものであるが、コーティング性能や耐久性（寿命）等の面から、コーティング材料としてはＰＥＥＫを用いる。 When plastic causes gradually increasing the temperature, non-change area (heat absorption region), melting zone, dissolution region: burning finally through (combustion area change from burnt area for combustion). In order to coat the heat exchanger, it is preferable that the plastic has a wide melting temperature range. FIG. 1 shows the thermal characteristics of various plastics. As is apparent from this graph, PEEK is a plastic having a wide melting temperature range and is suitable as a coating material. PEA, PVDF, and PTFE also have a wide melting temperature range, but PEEK is used as a coating material from the viewpoints of coating performance and durability (life).

なお、ＨＴ−ＰＶＣ（耐熱ポリ塩化ビニル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などは溶融温度領域が狭く、温度上昇と共に直ちに焦げる可能性があるため、コーティング材料としては好ましくない。 HT-PVC (heat resistant polyvinyl chloride), PPS (polyphenylene sulfide), etc. are not preferable as a coating material because they have a narrow melting temperature range and may burn immediately as the temperature rises.

本発明においては、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅等で構成されている熱交換器の金属製の熱交換部材等の表面を、ＰＥＥＫで被覆する。このような金属製熱交換部材等の表面をＰＥＥＫで被覆する方法としては、これらの熱交換部材の表面に粉状のＰＥＥＫを付着させて加温溶融させて表面に融着させる方法、溶融させたＰＥＥＫを金属表面に塗って付着させる方法、或いは溶融させたＰＥＥＫの中に熱交換部材を漬けて付着させる方法等があり、ＰＥＥＫはいずれの方法も採用可能である。なお、ＰＥＥＫによるコーティング層の形成に際しては、これらの熱交換部材に対してプライマー処理等の前処理を施しても良い。 In the present invention, the surface of a metal heat exchange member of a heat exchanger made of stainless steel, titanium, aluminum, copper or the like is coated with PEEK . As a method of coating the surface of such a metal heat exchange member with PEEK , a method in which powdery PEEK is attached to the surface of these heat exchange members, heated and melted, and fused to the surface. There are a method of applying PEEK to the metal surface and attaching it, or a method of attaching a heat exchange member by immersing it in the molten PEEK , and any method can be adopted for PEE K. In addition, when forming the coating layer by PEEK, you may perform pre-processing, such as a primer process, with respect to these heat exchange members.

ＰＥＥＫで形成されるコーティング層の厚さは、１０〜１００μｍとする。このコーティング層の厚さが薄過ぎると、コーティング層を形成したことによる急激な熱伝導の緩和効果を十分に得ることができず、このため、食品残渣の付着防止及び洗浄性の改善効果を十分に得ることができない。コーティング層の厚さが過度に厚いと熱伝導効率が低下するおそれがあり、また、形成コストが高くつき不利である。 The thickness of the coating layer formed of PEEK shall be the 10~100μ m. If the thickness of this coating layer is too thin, it will not be possible to sufficiently obtain the effect of mitigating rapid heat conduction due to the formation of the coating layer, and thus sufficient effects for preventing adhesion of food residues and improving cleaning properties will be obtained. Can't get to. If the coating layer is excessively thick, the heat conduction efficiency may be lowered, and the formation cost is high, which is disadvantageous.

このような本発明の食品プロセス用熱交換器は、牛乳、マヨネーズ、チーズ、しょう油、各種飲料、油脂製品等の食品の調製ないし殺菌、加工等のための加熱用熱交換器として有用であり、その熱交換部表面への付着物防止効果、洗浄性改善効果により、薬品洗浄頻度、薬品洗浄時間の低減を図り、長期に亘り、高い熱交換効率、高精度の熱交換制御にて連続運転を行うことができる。 Such a heat exchanger for food processing of the present invention is useful as a heat exchanger for heating for the preparation or sterilization, processing, etc. of foods such as milk, mayonnaise, cheese, soy sauce, various beverages and fat products, The effect of preventing adhesion to the surface of the heat exchange part and the effect of improving the cleaning performance reduce the chemical cleaning frequency and chemical cleaning time, and continuously operate for a long time with high heat exchange efficiency and high-precision heat exchange control. It can be carried out.

以下に、実験例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to experimental examples and examples.

実施例１
金属プレートとＰＥＥＫコーティングプレートを使用して食品が付着した後の剥離性を調べる試験を行った。 Example 1
The test which investigates the peelability after foodstuffs adhered using the metal plate and the PEEK coating plate was done.

試験材料としての通常のプレート型熱交換器に使用しているＳＵＳ−３０４プレートとＳＵＳ−３０４プレートの表面に厚さ５０μｍのＰＥＥＫコーティングを施したプレートを用いた。 A SUS-304 plate used in a normal plate heat exchanger as a test material and a plate having a 50 μm thick PEEK coating on the surface of the SUS-304 plate were used.

試験は食品の付着状態を作るために各プレート面に表１に記載の各種食品を滴下し、プレート面が１４０〜１５０℃になるように背面から加熱を加え、食品を乾固させた。次に、乾固面にセロハン粘着テープを貼り付けて１〜２分後に瞬間的に引き剥した（ＪＩＳ−Ｋ−５４００８．５．２（４）（ｅ）に基づく）。剥離後のプレート表面の付着物の状況を目視で観察し、下記基準で評価して結果を表１に示した。
［評価基準］
◎：付着物残量０％。付着物が全く残っていない状態
○：付着物が１０％未満残っている状態
△：付着物が１０以上５０％未満残っている状態
×：付着物が５０％以上残っている状態 In the test, various foods listed in Table 1 were dropped on each plate surface in order to make the food attached, and the food was dried from the back so that the plate surface was 140-150 ° C. Next, the cellophane adhesive tape was affixed to the dried surface and peeled off instantaneously after 1-2 minutes (based on JIS-K-5400 8.5.2 (4) (e)). The state of deposits on the plate surface after peeling was visually observed and evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 1.
[Evaluation criteria]
(Double-circle): The deposit remaining amount is 0%. A state in which there is no deposit remaining ○: A state in which less than 10% of the deposit remains △: A state in which more than 10% but less than 50% of the deposit remains ×: A state in which 50% or more of the deposit remains

表１より明らかなように、ＳＵＳ−３０４プレートでは剥離しにくい付着物であってもＰＥＥＫコーティングプレートであれば容易に剥離できる。この結果から、熱交換器の食品と接触する表面をＰＥＥＫで被覆することにより、食品残渣の付着を大幅に軽減できることがわかる。 As is clear from Table 1, even a deposit that is difficult to peel off with a SUS-304 plate can be easily peeled off with a PEEK coated plate. From this result, it is understood that the adhesion of food residue can be greatly reduced by coating the surface of the heat exchanger that contacts the food with PEEK .

実施例２
食品の付着性を確認するために図２に示すミニ熱交換器（内面大きさ：２０ｃｍ×５ｃｍ×０．５ｃｍＨ。表面積：１００ｃｍ^２）を試作し、試験を行った。この熱交換器は、試料流通側部材１と蒸気流通側部材２とが熱交換プレート３を介してボルト４及びナット５により一体化されたものであり、蒸気流通側部材１には試料入口１Ａと試料出口１Ｂが設けられている。また、蒸気流通側部材２には、蒸気入口２Ａと蒸気出口２Ｂが設けられている。 Example 2
In order to confirm the adhesion of food, a mini heat exchanger (inner surface size: 20 cm × 5 cm × 0.5 cmH, surface area: 100 cm ² ) shown in FIG. 2 was prototyped and tested. In this heat exchanger, a sample circulation side member 1 and a steam circulation side member 2 are integrated by a bolt 4 and a nut 5 via a heat exchange plate 3, and the vapor circulation side member 1 has a sample inlet 1A. And a sample outlet 1B. The steam distribution side member 2 is provided with a steam inlet 2A and a steam outlet 2B.

熱交換プレート３としては、ＰＥＥＫコーティング（コーティング厚み５０μｍ）３Ａを施したＳＵＳ−３０４プレート３Ｂを、ＰＥＥＫコーティング３Ａ面が試料側となるように設けた。 As the heat exchange plate 3, a SUS-304 plate 3B provided with a PEEK coating (coating thickness 50 μm) 3A was provided such that the surface of the PEEK coating 3A was on the sample side.

この熱交換器の蒸気流通側に約１４０℃の蒸気を通気すると共に、試料流通側に試料として豆乳液（２０重量％）を２０ｍＬ／分で通液して、熱交換プレート３の試料流通面（ＰＥＥＫコーティング３Ａ面）側への付着性を評価した。 A steam at about 140 ° C. is vented to the steam circulation side of the heat exchanger, and a soy milk solution (20 wt%) is passed through the sample circulation side as a sample at 20 mL / min. The adhesion to the (PEEK coating 3A surface) side was evaluated.

比較のため、熱交換プレート３としてコーティング無しのＳＵＳ−３０４製プレートを用いて同様の試験を行った。 For comparison, a similar test was performed using an uncoated SUS-304 plate as the heat exchange plate 3.

試料の付着性は試料の通液時間と熱交換器表面への食品残渣付着による入口圧力（差圧）の上昇傾向を測定することにより評価した。 The adhesion of the sample was evaluated by measuring the increasing time of the inlet pressure (differential pressure) due to the sample passing time and the food residue adhering to the heat exchanger surface.

試験結果は図３に示すように、ＳＵＳ−３０４プレートを用いた場合は通液開始から８時間程度で圧力上昇傾向を示すのに対し、ＰＥＥＫコーティングプレートを用いた場合は３０時間程度でゆるやかな圧力上昇傾向を示した。 As shown in FIG. 3, when the SUS-304 plate is used, the test results show a pressure increase tendency in about 8 hours from the start of liquid flow, whereas in the case where the PEEK coating plate is used, the pressure rises slowly in about 30 hours. The pressure increased.

これらの結果から、熱交換器の食品と接触する表面をＰＥＥＫでコーティングすることにより、メンテナンス頻度（洗浄頻度）が低減され、装置稼動効率を大幅に向上できることが分かる。 From these results, it can be seen that by coating the surface of the heat exchanger that comes into contact with food with PEEK , the maintenance frequency (cleaning frequency) is reduced and the apparatus operating efficiency can be greatly improved.

各種プラスチックの熱特性を示すグラフである。It is a graph which shows the thermal characteristic of various plastics. 実施例２で用いた試験用熱交換器を示す模式的断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a test heat exchanger used in Example 2. FIG. 実施例２の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

１試料流通側部材
２蒸気流通側部材
３熱交換プレート
３ＡＰＥＥＫコーティング
３ＢＳＵＳ−３０４プレート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample distribution side member 2 Steam distribution side member 3 Heat exchange plate 3A PEEK coating 3B SUS-304 plate

Claims

食品と接触する表面側をエンジニアリングプラスチックで被覆したことを特徴とする食品プロセス用熱交換器。 A heat exchanger for food processing, characterized in that the surface side in contact with food is coated with engineering plastic.

エンジニアリングプラスチックがＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、及びＰＴＦＥからなる群から選ばれる１種以上である請求項１に記載の食品プロセス用熱交換器。 The heat exchanger for food processing according to claim 1, wherein the engineering plastic is at least one selected from the group consisting of PEEK, PP, PET, PVDF, PFA, and PTFE.