JP3754368B2 - 連続処理装置 - Google Patents

Description

発明の属する技術分野
本発明は、連続処理装置、さらに詳しくは、所定領域の圧力制御状態をラビリンスシールによって保持して、加圧又は減圧状態での殺菌処理や加熱調理処理を連続的に行う連続処理装置に関する。
従来の技術
圧力制御処理として加圧処理を要する技術には、例えばアルミ製品のアルマイト処理（封孔処理）技術、強化プラスチックの樹脂硬化処理技術、ポリマー含浸強化材の製造技術（特公昭５８−１８５３２号）、合成樹脂発泡体の製造技術（特公昭６０−５５２８３号）、医療用具や食品素材の殺菌技術等がある。
加圧処理をバッチ式に行う装置としては、常圧、例えば殺菌処理のための加圧、減圧、常圧の工程を一つの加圧処理装置において行う構成であって、例えば特開平９−８４５６７号公報において開示されている。すなわち、特開平９−８４５６７号公報において、バッチ式の加圧加熱殺菌処理装置が開示されているが、処理室加圧、被処理物処理、処理室減圧を繰り返す制御機構を備えた殺菌釜を準備しなければならず、生産性を高めるためには膨大な設備投資を必要とする。また、設備が大型化し、制御も複雑化するという問題もある。さらにまた、リテーナーに収容した固形食品を殺菌処理した後製品容器に移し替えるまでの間、待機中のリテーナーが存在し、当該リテーナーにおいて殺菌済固形食品の菌汚染が発生する恐れがある。
一方、連続的に加圧処理を行う装置においては、密閉された加圧処理装置に被処理物を搬入するために、加圧処理装置の上流側に常圧から加圧に圧力調整する調圧室を設置しなければならない。また、前記加圧処理装置から加圧処理を施した被処理物を搬出するために、加圧処理装置の下流側に加圧から常圧に圧力調整する調圧室を設置しなければならない。例えば、特開平７−６７５９５号公報においては、リテーナーに食品材料を入れて連続的に殺菌処理する装置が開示されている。すなわち、食品材料供給部、直線管加熱器、直線管冷却器、及び排出部をこの順序で配置し、直線管過熱器及び直線管冷却器の入口、出口に二重密封ゲートすなわちバルブを設け、各ゲートを順序開閉することにより直線管加熱器及び直線管冷却器へ被処理物を供給及び排出しかつ圧力を維持する構成を開示している。
この装置においては、被処理物の直線管加熱器及び直線管冷却器への搬入・搬出の度に前記二重密封ゲートを交互に開閉しなければならず、操作の煩雑さに加えて、装置の耐久性に問題があった。
また、密閉ゲートを設けることなく連続的に加圧加熱処理する装置としては、特開昭５２−６４４７０号に連続蒸米装置が開示されている。この装置は、無端式に連続させたコンベヤベルトに走行方向において一定間隔をおいて仕切板を設け、また前記コンベヤベルトの側方には側板を配置して複数の連続した収容室を形成している。前記コンベヤベルトの走行路の一部は蒸気加熱室を通過し、前記蒸気加熱室のコンベヤベルトの入口部及び出口部は前記仕切板が微小の隙間を保つ寸法のゲートを形成している。
この連続蒸米装置においては、コンベヤベルトの構造が複雑になり、特にその洗浄が困難である問題がある。また、コンベヤベルトは非常に長いものが必要になり、連続蒸米装置が大型になることに加えて、コンベヤベルトの熱膨張による撓みによる操作制御やメンテナンスの困難性が避けられない。さらに、蒸気加熱室の外部にコンベヤベルトの駆動部を設けなければならず、連続蒸米装置の無菌性を維持することが困難である。さらにまた、収容室は連続しているため、各収容室において加圧加熱処理した米等を収容室毎に製品容器に移し替えることが困難であり、利用できる被処理物が限定されてしまう。
他方、圧力制御処理として減圧処理を要する技術には、例えば特開平６−１９１５１５号公報に開示されたバッチ式の膨化チョコレート製造装置や、特開平６−７２５５号公報に開示された連続処理可能な減圧フライヤーが提案されている。これらの減圧処理装置においても、処理室減圧、被処理物処理、処理室加圧を繰り返す制御機構を備えた殺菌釜を準備しなければならず、生産性を高めるためには膨大な設備投資を必要とする問題がある。また、設備が大型化し、制御も複雑化するという問題もある。
一方、連続的に減圧処理を行う装置においても、減圧処理装置に被処理物を搬入するために、減圧処理装置の上流側に常圧から減圧に圧力調整する調圧室を設置しなければならない。また、前記減圧処理装置から減圧処理を施した被処理物を搬出するために、減圧処理装置の下流側に減圧から常圧に圧力調整する調圧室を設置しなければならない。前記二重密封ゲートを交互に開閉しなければならず、装置の耐久性に問題があった。
発明の目的
本発明は、従来の加圧処理装置又は減圧処理装置の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、圧力制御処理部及びこの圧力制御状態を保持するための被処理物の搬入搬出部を管状構造体によるラビリンスシールによって形成し、圧力処理装置の構造が極めて簡単で、装置滅菌が容易であり、無菌維持性が良好であり、被処理物の処理装置への搬入及び処理装置からの搬出において、加減圧の操作工程を必要とせず、処理後の被処理物について迅速に次の処理を開始することができる連続処理装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、圧力処理部に無駄な空間が極めて少なく、処理に要する水蒸気や熱エネルギーの損失を極めて少なくして効率的に使用し、また、圧力、温度のバラツキが生じないように均一にかつ安定的な制御を行うことができる連続処理装置を提供することを目的とする。
本発明はさらに、被処理物の製品容器への移し替えを容易に残留物を極めて少なくして効率的に行うことができ、また搬送ルートを任意に設定して装置を小型化することができる連続処理装置を提供することを目的とする。
ここで、ラビリンスシールとは、一般的には、多数の絞り片を設けて狭い流路を設けて狭い流路と広い空間を所定の区間において交互に形成して圧力が段階的に上昇又は低下する区間を設け、該区間において実質的に圧力の遮断を行うシールであり、より具体的には、圧力制御処理室の搬入路及び搬出路の内壁部と被処理物の搬送部との間に、極めて狭い絞り流路を間隔を置いて設け、流体のもれを実質上防止する構成である。
課題を解決するための手段
本発明は、一定な空間断面積の搬送路を有し、前記搬送路内に圧力制御部を有する管状構造体と、前記管状構造体の圧力制御部の上流側及び下流側の少なくとも一方にラビリンスシールが形成されるように前記空間断面積より僅かに小さい面積を有する絞り片を設けたリテーナーと、前記管状構造体内において前記リテーナーを搬送するリテーナー搬送装置とを有することを特徴とする連続処理装置である。
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記管状構造体が、前記圧力制御部の下流側に、殺菌済容器を供給して前記殺菌済容器の開口部を前記リテーナーの開口部に組み合せる容器供給部を有することを特徴とする。このように構成することによって加熱殺菌処理を施した被処理物をシュート等を介さずに殺菌済容器に移し替えすることができるため、被処理物が前記シュートに付着残留することにより生じるおそれのある菌汚染の問題を解消できる効果を有する。
前記管状構造体が、前記圧力制御部の上流側に予備加熱部を有することを特徴とする。このように構成することによって被処理物の加熱処理及び殺菌を迅速に行い、被処理物の変質や変形を防ぐことできる効果を有する。
前記管状構造体が、前記容器供給部の下流側に、前記リテーナーと容器を組み合せたまま反転させるリテーナー容器反転部を有することを特徴とする。このように構成することによって被処理物のこぼれ無しに、さらには、衝撃等によって被処理物がくずれることを防止して容器に移し替えることができる効果を有する。
前記リテーナー容器反転部の下流側に、容器取り出し部、殺菌済蓋材供給部、及び蓋材密封部を有することを特徴とする。このように構成することにより、被処理物の再汚染を防止することができる効果を有する。
前記リテーナー容器反転部の下流側が、リテーナー洗浄部を介して前記管状構造体の上流側に連結されていることを特徴とする。このように構成することによってリテーナーを連続的に搬送して効率的に使用することができる効果を有する。
前記リテーナー搬送装置が、リテーナーを磁力による搬送を行うことを特徴とする。このように構成することによって、管状構造体の内部及びリテーナーの構造を極めて単純化することができるため、洗浄等を迅速に確実に行うことでき、装置の無菌性を極めて高く維持できる効果を有する。また、それらの設備コストを低く押さることができる効果も有する。
前記リテーナー搬送装置が、リテーナーを搬送ギヤによって前記管状構造体内で搬送することを特徴とする。このように構成することによってリテーナーを小さな搬送力で確実に搬送することができる効果を有する。
さらに、前記管状構造体が断面を円形に形成し、前記絞り片が外形を円形に形成したことを特徴とする。このように構成することによって管状構造体と絞り片の狭い間隙を極めて高い精度で均一に加工することができ、管状構造体や絞り片が熱膨張してもこのような均一な隙間を保持し、ラビリンスシール効果を確実に得ることができる効果を有する。
前記管状構造体が、複数の蒸気供給ノズルを備えていることを特徴とする。このように構成することによって管状構造体を加熱状態の異なった複数の領域に区分して被処理物に応じて段階的な加熱を行うことができる効果を有する。
前記圧力制御部の上流側に前記ラビリンスシールを介して蒸気雰囲気の予備加熱処理部を設けている。このように構成することによってラビリンスシールから漏れた蒸気を有効に利用して予備加熱等の処理を行うことができる効果を有する。
前記圧力制御部の下流側に前記ラビリンスシールを介して蒸気雰囲気処理室を設けていることを特徴とする。このように構成することによってラビリンスシールから漏れた蒸気を有効に利用して無菌包装等を行うことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態の連続処理装置の全体構成図である。
図２は、本発明の第１実施形態のリテーナーの斜視図である。
図３は、本発明の第１実施形態の管状構造体の搬送方向に沿った垂直断面図である。
図４は、図３の線V−Vに沿った垂直断面図である。
図５は、本発明の第１実施形態の容器供給部及び反転部近傍の斜視図である。
図６は、本発明の第１実施形態の反転部の水平断面図である。
図７は、本発明の他の連続搬送装置の水平垂直断面図である。
発明の実施の形態
本発明の第１実施形態の連続加圧処理装置、すなわち食品加熱殺菌装置１は、図１に示すように、直線状で一定断面積の円柱状の空洞を設けた管状構造体１０に、リテーナーＲの搬送方向上流側から順に、予熱加熱部１２、ラビリンスシール加圧部１４、圧力制御処理室１６、及びラビリンスシール減圧部１８を設けてなる。管状構造体１０の両側部には、図４に示すように、後述するリテーナー搬送電磁石帯１７、１９が設けられる。
ラビリンスシール減圧部１８の下流側には順次、図１及び図５に示すように、殺菌済容器Ｃを供給してリテーナーＲに被せるように組み合せる容器供給部２０、組み合わされたリテーナーＲ及び殺菌済容器Ｃを組み合せた状態を維持したまま反転させる反転部２２、反転されリテーナーＲ内に収容されていた殺菌済食品材料、例えば、基材、米飯、米飯等の固形食品を受け入れた容器Ｃを前記反転部２２から取り出す容器取り出し部２４、反転されて殺菌済食品材料が無くなったリテーナーＲを前記反転部２２から取り出すリテーナー取り出し部２６が配置される。容器供給部２０には、容器成形装置２１あるいは他所で成形された容器Ｃを受け取って殺菌する殺菌装置（図示せず）が連結される。
容器取り出し部２４の下流側には順次、図１に示すように、容器Ｃ中の空気を窒素ガス等の不活性ガスに置換するガス置換部３１、容器Cに殺菌済蓋材Ｌを供給する蓋材供給装置３０、容器Ｃに蓋材Ｌを密封する蓋材密封部３２、及び製品取り出し部３４が配置される。必要により、容器取り出し部２４とガス置換部３１との間に殺菌済の液体を注入する液体供給装置（図示せず）を配置してもよい。
リテーナー取り出し部２６の下流側には順次、リテーナー洗浄部４０、及び洗浄されたリテーナーＲを予備加熱部１２へ搬送するリテーナー戻しライン４２が配置される。
リテーナーＲは、図２に示すように、最外側形状を円形に形成され、搬送方向の前後端部にラビリンスシールを形成するための円形のラビリンスシール絞り片６０，６２が配置され、ラビリンスシール絞り片６０、６２の間には、食品材料を収容する箱状のハウジング６６が設けられる。ハウジング６６の内部には、底部にパンチング板８０を備えた食品材料収容部６４が形成され、ハウジング６６の上部開口部の周囲には容器Ｃと嵌合する容器嵌合部７０が形成されている。ハウジング６６の両側部には、永久磁石のN極、S極を所定ピッチで交互に配置した搬送用磁石７２、７３が水平に取り付けられる。
リテーナーＲのハウジング６６におけるパンチング板８０の下方は開放されている。
管状構造体１０は、図３及び４に示すように、必要により、内側管部材１００と外側管部材１０２からなる２重構造すなわちジャケット構造とする。内側管部材１００と外側管部材１０２の間には、その中に水平から４５°下方の左右両側に搬送方向に延びた区画室１０４が設けられ、その中にリテーナー搬送電磁石帯１７、１９が配置される。リテーナー搬送電磁石帯１７、１９は、搬送用磁石７２、７３と協働してリテーナーＲを搬送する。なお、管状構造体の外部に、永久磁石をＮ極、Ｓ極を交互になるように配置した搬送コンベヤを設置し、前記リテーナーＲを搬送してもよい。
図１に戻り、予備加熱部１２は、管状構造体１０に飽和水蒸気を供給して処理すべき食品材料を予備的に加熱する。
ラビリンスシール加圧部１４及びラビリンスシール減圧部１８は、管状構造体１０８の内側管部材１００とリテーナーRの管状構造体１０のラビリンスシール絞り片６０，６２との間に約０．３mmの間隙を設けることによってラビリンスシールを形成する。この結果、ラビリンスシール加圧部１４では、搬送下流側に行くに従って常圧から高圧になり、圧力制御処理室１６の加圧を維持する。また、ラビリンスシール減圧部１８では、ラビリンスシール加圧部１４と同じようにラビリンスシールが形成され、搬送下流側に行くに従って減圧して常圧になり、圧力制御処理室１６の加圧を維持する。
圧力制御処理室１６は、図１に示すように、管状構造体１０の上方部から連結管１１０を介して加圧水蒸気を供給して、リテーナーRに収容されている食品材料を加圧熱処理する。連結管１１０は、リテーナーＲの搬送路に沿って複数のノズル１１１を配置して構成し、各ノズル１１１から排出される加圧蒸気の条件を異ならせて、食品材料に適合した所望の段階的加圧熱処理を行うこともできる。
また、複数のノズルを配置することにより、被処理物に応じて加熱処理する区間を任意に設定することができるため、加熱処理条件の設定、制御等を容易に行うことができる。
容器供給器２０、反転部２２、容器取り出し部２４、リテーナー取り出し部２６は、無菌性を維持するために水蒸気雰囲気とされており、さらに、図１に示すように、全体をクリーンルーム１２０の中に収容されていて、この領域における殺菌済の食品材料、リテーナーＲ、蓋部材等の細菌汚染が防止される。
容器供給部２０は、図１に示す容器成形装置２１によって成形された容器Ｃを、図５に示すように、容器供給シリンダー装置１２２によって持ち上げ、ゲートバルブ１２３が開放されて、容器Ｃは容器搬送殺菌装置１２６へ供給する。容器搬送殺菌装置１２６の内部は、ＵＶランプ１３０によって殺菌され、容器供給シリンダー装置１２２から受け取った容器Ｃを容器押し込み装置１２４によって水平方向へ押し込み、容器搬送ローラー１２５によって搬送し、容器被せ装置１３４によって容器ＣをリテーナーＲの容器嵌合部７０に嵌合させる。
容器被せ装置１３４は、吸着装置（図示せず）を下降させて、下向きの容器Ｃの底部の複数個所を吸着する。容器ＣをリテーナーＲの容器嵌合部７０に嵌合させることができる位置に移動させ、容器Ｃを下降させて容器被せ装置の吸着装置（図示せず）による吸着を解除する。
反転部２２は、図６に示すように、加温用のジャケット１８４を有する。反転部２２内は、無菌状態に維持される。反転ドラム１８５は、反転駆動源出力歯車１８２及び駆動ベルト１８３によって中心軸線０を中心に反転可能である。反転ドラム１８５は、容器嵌合後のリテーナーRを中心軸線０を中心とする対称位置に収容するために容器リテーナー収容空間１９０、１９２を設けてなる。二つの容器リテーナー収容空間１９０、１９２が同一高さ位置にある時、一方の容器リテーナー収容空間１９０は管状構造体１０の延長上にあり、他方の容器リテーナー収容空間１９２は容器取り出し部２４の上流側の延長上にある。反転部２２は、反転ドラム１８５を中心軸線０を中心に１８０°回転させることによってリテーナーＲ内の処理済食品材料を容器Ｃに移す。
容器取り出し装置２４において容器Ｃを分離されたリテーナーＲは、図１に示すように、リテーナー洗浄装置４０において洗浄される。リテーナーＲは続いてリテーナー戻しライン２３０を介して予備加熱部１２へ搬送される。
本発明の他の実施形態は、上述したリテーナーRの搬送用磁石に代えて凹凸板を設置して、リテーナーRをギヤ搬送する構成であって、図７に示すように、筒状構造体１の水平から４５度下方の左右両側に、搬送方向に延びた区画室５０４、５０５が設けられ、この区画室５０４，５０５の中には搬送方向に関しリテーナーRの長さより短い間隔をおいて一対のリテーナ搬送ギヤ５０６、５０８が配置される。リテーナー搬送ギヤ５０６，５０８は、無菌耐圧シール軸受５１０を通して区画室５０４，５０５へ延びた搬送シャフト５１２、５１４、各搬送シャフト５１２、５１４に取り付けられた搬送傘歯車５１６、５１８、搬送傘歯車５１６、５１８と噛み合う駆動傘歯車５２０、及び駆動傘歯車５２０を取り付けた搬送駆動シャフト５３０によって回動駆動され、リテーナーRを搬送する。
発明の効果
上述した構成を有する本発明の連続処理装置によれば、圧力制御処理部及びこの圧力制御状態を保持するための被処理物の搬入搬出部を筒状構造体によるラビリンスシールによって形成するので、圧力処理装置の構造が極めて簡単で、装置滅菌が容易であり、無菌維持性が良好であり、被処理物の処理装置への搬入及び処理装置からの搬出において、加減圧の操作工程を必要とせず、処理後の被処理物について迅速に次の処理を開始することができる効果を有する。
本発明によればまた、圧力処理部に無駄な空間が極めて少なく、処理に要する水蒸気や熱エネルギーの損失を極めて少なくして効率的に使用し、また、圧力、温度のバラツキが生じない均一かつ安定的な制御を行うことができる効果を有する。
本発明によればさらに、被処理物の製品容器への移し替えを容易に残留物を極めて少なくして効率的に行うことができ、また搬送ルートを任意に設定して装置を小型化することができる効果を有する。

Claims (12)

1. 一定な空間断面積の搬送路を有し、前記搬送路内に圧力制御部を有する管状構造体と、前記管状構造体の圧力制御部の上流側及び下流側の少なくとも一方にラビリンスシールが形成されるように前記空間断面積より僅かに小さい面積を有する絞り片を搬送方向の前後端部に設けたリテーナーと、前記管状構造体内において前記リテーナーを搬送するリテーナー搬送装置とを有することを特徴とする連続処理装置。
2. 前記管状構造体が、前記圧力制御部の下流側に、殺菌済容器を供給して前記殺菌済容器の開口部を前記リテーナーの開口部に組み合せる容器供給部を有することを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
3. 前記管状構造体が、前記圧力制御部の上流側に予備加熱部を有することを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
4. 前記管状構造体が、前記容器供給部の下流側に、前記リテーナーと容器を組み合せたまま反転させるリテーナー容器反転部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の連続処理装置。
5. 前記リテーナー容器反転部の下流側に、容器取り出し部、殺菌済蓋材供給部、及び蓋材密封部を有することを特徴とする請求項２に記載の連続処理装置。
6. 前記リテーナー容器反転部の下流側が、リテーナー洗浄部を介して前記管状構造体の上流側に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の連続処理装置。
7. 前記リテーナー搬送装置が、リテーナーを磁力による搬送を行うことを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
8. 前記リテーナー搬送装置が、リテーナーを搬送ギアによって前記管状構造体内で搬送することを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
9. 前記管状構造体が断面を円形に形成し、前記絞り片が外形を円形に形成したことを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
10. 前記管状構造体が、複数の蒸気供給ノズルを備えていることを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。
11. 前記圧力制御部の上流側に前記ラビリンスシールを介して蒸気雰囲気の予備加熱処理部を設けていることを特徴とする請求項３に記載の連続処理装置。
12. 前記圧力制御部の下流側に前記ラビリンスシールを介して蒸気雰囲気処理室を設けていることを特徴とする請求項１に記載の連続処理装置。

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