JP4499855B2

JP4499855B2 - マイクロ波加熱殺菌方法および装置

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Publication number: JP4499855B2
Application number: JP31415699A
Authority: JP
Inventors: 洋明磐田; 喜郎早川; 康二山本; 芳生明坂
Original assignee: Kagome Co Ltd
Current assignee: Kagome Co Ltd
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JP2001130517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調理済みあるいは半調理済みの食品が所定の容器に装填されたいわゆる包装食品にマイクロ波を照射することによって容器内の食品を加熱殺菌するマイクロ波加熱殺菌方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クリームシチューなどのスープやシチュー類、さらには筑前炊きなどの和風惣菜などを主に対象とする、調理済みあるいは半調理済みの食品を合成樹脂製の包装部材に装填したいわゆる包装食品は、必要に応じて加熱するだけで食事に供することができる他、調理の専門家の調製した味を賞味することができるなど、簡便さと美味しさとが兼ね備わっているため、現在では豊かな食生活を満喫する上で必須の商品となっている。
【０００３】
かかる包装食品は、通常、所定の加熱調理を行った後に食品を所定の包装部材に装填されて密封されるが、出荷前に密封された包装部材ごと内部の食品を加熱して殺菌処理することが行われる。
【０００４】
そして、大量の包装食品を対象とした殺菌処理には、従来、熱源として熱水やスチームなどが利用されていたが、近年、食品を迅速に加熱することができるマイクロ波照射による加熱殺菌が作業性、簡便性および効率性の点で優れており、徐々に包装食品の加熱殺菌処理にマイクロ波加熱が利用されつつある。
【０００５】
ところで、一般的にｐＨ（水素イオン濃度）値の高い調理済みあるいは半調理済みの包装食品を長期間に亘って保存可能にしようとすれば、包装部材内の食品を１００℃以上に加熱する必要があるが、大気圧中で食品を１００℃以上に加熱すると、食品中の水分が蒸発して包装部材内が１気圧以上に昇圧され、これによって包装部材が破袋してしまうという不都合が生じる。
【０００６】
このような不都合を解消するために、包装食品を、その外形に対応した収容室を有する２体合わせのマイクロ波透過性を有する密着容器内に装填し、２体が離反しないようにロックした状態でマイクロ波を照射する方式（特公平７−１１４６７２号公報）や、包装食品の装填されたマイクロ波透過性の圧力容器内に高圧流体を導入した状態で包装食品にマイクロ波加熱を施す方式などが提案されている。
【０００７】
密着容器を採用すると、食品が１００℃以上に加熱されて包装部材内が１気圧以上に昇圧されても、膨張しようとする包装部材が収容室の内壁面に阻止されるため包装部材の破袋が防止される。また、圧力容器を採用して内部に高圧流体を導入すると、この高圧流体と包装部材内の昇圧された空気の圧力とがバランスして包装部材の破袋が防止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえ上記のような密着容器や圧力容器を採用しても、マイクロ波加熱にあっては、その特質上、被加熱物の端の部分にマイクロ波が集中してその部分のみが過加熱される、いわゆるエッジ効果が生じるため、これによって食品の温度分布にばらつきが生じ、均一で確実な殺菌処理が行い難くなるという問題点を有している。
【０００９】
かかる問題点を解消するものとして、特開昭５８−１３３７２号公報に記載された、マイクロ波加熱における破袋防止方法を応用することが可能である。すなわち、この公報には、包装食品の装填された圧力容器の中に満杯になるまで水を注入した状態で圧力容器を密封し、この密封された圧力容器にマイクロ波を照射することにより、水を介して包装食品をマイクロ波加熱することが記載されている。こうすることで、密封容器内の包装食品は、周りの水の存在で破袋が防止されるのであるが、同時に水が過加熱された包装食品のエッジ部分の熱を伝熱吸収することによってエッジ効果が緩和され、包装部材内の食品の均一加熱が達成される。
【００１０】
しかしながら、密封された圧力容器内には水が満杯に充填されているため、マイクロ波加熱で水の温度が上昇すると、熱膨張で水の体積が増加する。熱膨張による水の体積増加を抑えようとすれば、非常に大きな力が必要になるため、圧力容器を極めて頑丈なものにしなければならず、容器コストが嵩むという新たな問題点が提起される。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、容器コストを低く抑えた上でエッジ効果による食品の温度分布の不均一を解消することが可能であり、包装食品を低コストで確実に殺菌処理することができるマイクロ波加熱殺菌方法および装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、包装食品より大きい内部収容空間を有する密閉容器内に収容された包装食品にマイクロ波を照射することにより包装食品を加熱殺菌するマイクロ波加熱殺菌方法であって、上記容器の内部に包装食品を装填する食品装填工程と、容器に包装食品が収容された状態で内部空間を満たさない量の液体を充填する液体充填工程と、容器を密閉する容器密閉工程と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入工程とを有するとともに、最終工程として容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程を実行することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、食品装填工程において容器の内部に包装食品を装填し、液体充填工程において容器に包装食品が収容された状態で内部空間を満たさない量の液体を充填し、容器密閉工程において容器を密閉し、空気圧入工程においてこの密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入することにより、内部に包装食品および液体が装填され、かつ、内部の圧力調整が行われた加熱処理直前の食品装填済み容器が得られる。そして最終工程であるマイクロ波照射工程で容器を介して包装食品にマイクロ波を照射することにより、容器内の包装食品は、容器を透過したマイクロ波により加熱されて殺菌処理が施される。
【００１４】
そして、たとえ包装食品のエッジ部分が過加熱される、いわゆるエッジ効果が発生しても、エッジ部分あるいはその近傍は容器内に充填された液体に接触しているため、過加熱された部分の熱が液体に伝熱されることによって温度が降下し、これによって従来起こっていた食品温度の不均一が抑制される。
【００１５】
また、包装食品のエッジ部分が液没している場合には、エッジ部分はマイクロ波加熱の面からは周りに存在する液によって実質的にエッジ部分でなくなっているため、エッジ効果は生じない。
【００１６】
また、容器の中には液体の他に空気も装填されているため、マイクロ波加熱で昇温した液体が熱膨張しても、この熱膨張が空気の圧縮によって吸収されるため、容器を液体の熱膨張に耐える程に頑丈なものにする必要がなく、その分容器コストが廉価になる。
【００１７】
さらに、容器の内部空間は所定圧力の空気が圧入されるが、この所定圧力を水の飽和蒸気圧に見合う圧力に設定することにより、たとえ包装食品を１００℃以上にまでマイクロ波加熱して殺菌効果を高めても、食品中の水の蒸発で起こる包装食品の膨張が抑えられ、これによって包装食品の破袋が防止される。
【００１８】
このように、請求項１記載の発明にあっては、容器に装填された包装食品を１００℃以上にマイクロ波加熱しても包装食品が破袋することがないため、破袋が起こらないように１００℃以下で行われていたマイクロ波加熱による従来の殺菌処理に比較してより確実で迅速な殺菌処理が実現し、マイクロ波加熱による殺菌処理コストの低減化に貢献する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記液体は、誘電加熱されるものであることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、容器にマイクロ波が照射されると、容器内は包装食品の周りに存在する誘電加熱が可能な液体も含めて全体的にマイクロ波加熱されるため、液体が存在しないときに包装食品のエッジ部分が過加熱される、いわゆるエッジ効果が起こらなくなり、これによって包装食品の均一加熱が実現する。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記液体は、予め誘電損失係数を所定の処理により調整されたものであることを特徴とするものである。この発明によれば、液体の誘電損失係数を種々変更することにより、包装食品のエッジ効果を防いだ上で、より効率的に、かつ、均一に包装食品に殺菌処理を施すことが可能になる。すなわち、誘電損失係数の大きな液体を使用すると、マイクロ波のエネルギーはより多くが熱エネルギーに変換されて液体の温度を高めるため、これによって包装食品の表面がこの高温の液体から伝熱加熱されることにより、一般に包装食品の表面が放熱により加熱され難いという不都合が解消される。
【００２２】
また、誘電損失係数の小さい液体を使用すると、マイクロ波のエネルギーはその多くが熱エネルギーに変わることなく液体を透過するため、容器内に装填された液体は加熱されることなく冷たい状態が維持され、これによって液体をエッジ効果で過加熱される部分の冷却用に利用することが可能になる。
【００２３】
液体を、加熱用に使用するか冷却用に使用するかについては、包装食品の種類によって決めることができる。すなわち、包装食品の形状が円形や楕円形状のプラスチックトレイの場合、また包装袋に食品を装填したタイプのいわゆるパウチ食品のようなものである場合には、エッジ効果は生じ難く、従って、より効率的な加熱処理を優先させることができることから、液体をも加熱用の材料として使用するべく、誘電損失係数を大きくする方が有利である。
【００２４】
これに対し、包装食品が例えば角部を持つ長方形状のプラスチックトレイに装填されているような場合にはトレイの角部にエッジ効果が発生し易い。さらに、食品の塩分濃度が高い場合はよりエッジ効果が顕著となり、このような状態を解消するために誘電損失係数の低い液体が採用され、液体が冷却用に使用されるのである。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記液体を予め所定の温度に調節した状態で上記容器に注入することを特徴とするものである。
【００２６】
この発明によれば、包装食品にマイクロ波が照射される時点で、液体はマイクロ波加熱されるまでもなくすでに包装食品より高い所定の温度に調節されているため、包装食品はこの所定温度の液体から伝熱で熱を受けて加熱され、マイクロ波加熱との相加作用でより迅速で確実な殺菌処理が行われる。逆に液体温度を包装食品より低い所定の温度に制御することにより、エッジ効果を抑制する冷却効果が増長される。
【００２７】
なお、包装食品は、調理された後にそれ自体が６０℃〜７０℃に加熱された状態になっているため、液体がこれより高温度に設定されている場合は、液体を包装食品の補助加熱用として利用することができる一方、液体がこの温度より低温である場合は、液体をエッジ効果防止用として利用することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、包装食品へのマイクロ波照射中に上記容器を少なくとも１回上下反転させることを特徴とするものである。
【００２９】
この発明によれば、包装部材に装填された内部食品の温度分布の不均一が、容器を反転させることによる食品の攪拌効果で解消され、包装食品の温度分布の均一化が達成される。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、上記液体充填工程で充填される液体の量は、少なくとも上記内部空間の１／２以上であることを特徴とするものである。
【００３１】
この発明によれば、包装食品の半分以上が液体に浸されるため、例えば包装食品が袋に食品の装填されたいわゆるパウチ食品の場合など、エッジ部分が液体に浸された状態になり、これによってエッジ効果が確実に回避される。
【００３２】
請求項７記載の発明は、密閉容器内に収容された包装食品にマイクロ波を照射することにより包装食品を加熱殺菌するマイクロ波加熱殺菌装置であって、上記容器の内部に１または複数の包装食品を装填するとともに包装食品が収容された内部空間を満たさない量の液体を注入して容器を密閉する包装食品装填機構と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入機構と、空気の圧入された容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とが備えられていることを特徴とするものである。
【００３３】
この発明によれば、包装食品装填機構の駆動によって容器の内部に１または複数の包装食品が装填されるとともに、包装食品が収容された状態で容器の内部空間を満たさない量の誘電損失を有する液体が注入され、その後容器が密閉されることによって容器内への包装食品の装填が完了する。引き続き空気圧入機構の駆動で包装食品が装填され密閉された容器の内部空間に所定圧力の空気を圧入しながらマイクロ波照射手段の駆動で空気の圧入された容器を介して包装食品にマイクロ波を照射することにより、容器内の包装食品はマイクロ波加熱されて昇温し、殺菌処理が施される。
【００３４】
空気圧入機構による容器内への空気の圧入操作は、包装食品装填後の密閉容器内に液体および空気が同時に圧入されるか、あるいは包装食品と液体とが予め装填された密閉容器内に空気のみが圧入され、引き続きマイクロ波加熱処理が行われる。
【００３５】
因みに、マイクロ波照射手段によるマイクロ波加熱で包装食品が１００℃に到達するまでは空気の圧入操作を行わず、１００℃を越えた時点から開始するとともに、その後は、昇温する包装食品の温度の上昇に従って内部空間の圧力を順次高めていき、内部空間を常に水の飽和蒸気圧と等しい圧力にしておくことが好ましい。
【００３６】
こうすることによって、包装食品に含まれている水分が蒸発することにより到達する水蒸気による包装食品内の圧力と、容器の内部空間の空気圧力とが常に拮抗した状態になるため、包装食品を形成している包装部材の膨張による破袋が確実に防止される。
【００３７】
そして、マイクロ波照射手段の駆動によるマイクロ波の照射で、包装食品にたとえエッジ効果が発生してエッジ部分が過加熱されても、エッジ部分あるいはその近傍は容器内に充填された液体に接触しているため、過加熱された部分の熱が液体に伝熱されることによって温度が降下し、これによって従来起こっていた食品温度の不均一が抑制される。
【００３８】
また、たとえマイクロ波加熱で昇温した液体が熱膨張しても、この熱膨張が容器の中に導入された空気の圧縮で吸収されるため、容器を液体の熱膨張に耐える程に頑丈なものにする必要がなく、その分容器コストが廉価になる。
【００３９】
このように、請求項７記載の発明にあっては、容器に装填された包装食品を１００℃以上にマイクロ波加熱しても包装食品が破袋することがないため、破袋が起こらないように１００℃以下で行われていたマイクロ波加熱装置による従来の殺菌処理に比較してより確実で迅速な殺菌処理が実現し、マイクロ波加熱による殺菌処理コストの低減化に貢献する。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、上記液体の誘電損失係数を所定の処理により調節する水処理装置をさらに備えたことを特徴とするものである。この発明によれば、液体の誘電損失係数を種々変更することにより、包装食品のエッジ効果を防いだ上で、より効率的に、かつ、均一に包装食品に殺菌処理を施すことが可能になる。
【００４０】
請求項９記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、複数個の上記容器を所定の移動路に沿って移動させる容器移動手段が設けられ、上記移動路に沿って上記包装食品装填手段と、上記マイクロ波照射手段とが配設されていることを特徴とするものである。
【００４１】
この発明によれば、容器移動手段の駆動で複数個の容器を移動路に沿って移動させながら、包装食品装填手段およびマイクロ波照射手段を駆動することにより、包装食品に対して連続的に殺菌処理を施すことが可能になり、殺菌処理効率の向上が達成される。
【００４２】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、上記マイクロ波照射手段の下流側に容器を介して包装食品を冷却する冷却機構と、冷却された包装食品を容器から取り出す食品取出し機構とがそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００４３】
この発明によれば、マイクロ波加熱で加熱された包装食品が装填されている容器は、マイクロ波照射手段の下流側に設けられた冷却機構によって冷却されることにより、容器を介して内部の包装食品も冷却されるため、包装食品内で発生していた水蒸気が凝縮し、これによって包装食品内の圧力が低下する。従って、つぎの食品取出し機構の駆動で容器から包装食品を取り出しても、包装食品が破袋することはない。
【００４４】
請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明において、包装食品へのマイクロ波照射位置に上記容器を上下反転させる容器反転機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００４５】
この発明によれば、マイクロ波加熱中の容器を容器反転機構の駆動で上下反転させることにより、包装部材に装填された内部食品の温度分布の不均一が、反転による食品の攪拌効果で解消され、包装食品の温度分布の均一化が達成される。
【００４６】
請求項１２記載の発明は、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明において、上記容器は、底板と、天板と、これら底板および天板間に介設された環状の外壁部と、外壁部が底板および天板間に介設された状態をロックするロック手段とから構成され、上記底板および天板の少なくとも一方は金属材料で形成されているとともに、上記外壁部はマイクロ波が透過する材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００４７】
この発明によれば、底板の上に環状の外壁部を載置した状態で、外壁部内に包装食品を装填する内部収容空間が形成された状態になる。この状態で内部収容空間に包装食品および所定量の水を装填し、その後天板で内部収容空間を閉止してからロック手段の操作で外壁部を介して天板を底板にロックすることにより、包装食品が容器に装填された状態になる。そして、外壁部はマイクロ波が透過する材料で形成されているため、容器に向けてマイクロ波を照射することにより、マイクロ波は外壁部を透過して内部の包装食品に到達し、これによって包装食品はマイクロ波加熱される。
【００４８】
また、容器は、底板、天板および環状の側壁部とで構成されているため、構造が簡単でありながら、これらの構成要素の厚み寸法を適切に設定することにより容易に圧力容器となり、容器の製造コストの低減化を図る上で有効である。
【００４９】
さらに、容器は、底板および天板の少なくとも一方を金属材料で形成しているため、この金属材料を構造材として使用することにより、他の部分が金属材料でなくても、容器を全体的に耐圧構造にすることが可能になる。特にロック手段は、それを支持する部分を金属材料からなる底板または天板に設けることにより、構造的に安定したものになる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明で適用される圧力容器について説明する。図１は、本発明に係るマイクロ波加熱殺菌装置に適用される圧力容器の一実施形態を示す一部切欠き分解斜視図であり、図２は、その組立て斜視図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、（イ）は天板が開放された状態、（ロ）は天板が閉止された状態をそれぞれ示している。図１〜図３に示すように、圧力容器１は、金属製（例えばステンレススチール製）の底板１１と、底板１１と同一材料で形成された天板１２と、これら底板１１および天板１２間に介設されるマイクロ波透過材料からなる容器本体１３基本構成を備えている。容器本体１３を底板１１および天板１２間に挟持して、後述するロック部材１５によって締結することにより圧力容器１が形成されるようになっている。
【００５１】
底板１１は、平面視で長辺側の中央部が互いに反対方向に膨出した異形の矩形状を呈している。かかる底板１１には、長尺方向の一側部に底板１１と天板１２とを互いに曲折自在に連結する蝶番部材１４が設けられているとともに、他側部に、容器本体１３を挟持した状態の底板１１および天板１２をロックして容器本体１３内を密閉状態にするロック部材１５が設けられている。
【００５２】
上記蝶番部材１４は、Ｕ字形状のブラケット１４ａと、このブラケット１４ａの側板間に挟持され支持軸１４ｃ回りに回動自在に軸支されたＴ字形状を呈するＴ字部材１４ｂとからなっている。上記Ｔ字部材１４ｂは、ねじ止めで天板１２にに固定されるものであり、これによって天板１２は底板１１に対して支持軸１４ｃ回りに正逆回動し得るようになっている。
【００５３】
上記ロック部材１５は、蝶番部材１４に対向して底板１１の反対側の側部に設けられるものであり、上記蝶番部材１４のブラケット１４ａと同一形状のブラケット１５ａと、このブラケット１５ａの側板間に支持軸１５ｃ回りに回動自在に軸支された、上記蝶番部材１４のＴ字部材１４ｂと略同一形状のＴ字部材１５ｂと、このＴ字部材１５ｂの頂面にねじ込み可能に螺着されたロックボルト１５ｄとからなっている。上記ロックボルト１５ｄは、容器本体１３が底板１１と天板１２とで挟持された状態で天板１２の後述する挿通孔１２ａに嵌め込んで締結するためのものである。
【００５４】
上記天板１２は、平面視の形状が底板１１と略同一に形成され、蝶番部材１４に対応する端部にねじ１２ｃを挿通する２つの挿通孔１２ａが穿設されているとともに、ロック部材１５に対応する端縁部に上記ロックボルト１５ｄに対応したロック溝１２ｂが凹設されている。そして、ねじ１２ｃを挿通孔１２ａに挿通して蝶番部材１４のＴ字部材１４ｂ頂面に螺着締結することにより、図２および図３に示すように、天板１２が蝶番部材１４を介して底板１１に結合されるようになっている。
【００５５】
上記ロック溝１２ｂは、天板１２の図１における右縁部中央位置から内側に向かって真っ直ぐに切り込まれた状態で形成されている。かかるロック溝１２ｂは、溝幅寸法がロックボルト１５ｄの本体部分を摺接状態で内嵌させ得るように寸法設定され、容器本体１３が底板１１および天板１２間に挟持された状態でＴ字部材１５ｂを図１に示す状態から支持軸１５ｃ回りに反時計方向に９０°回動させることにより、ロックボルト１５ｄの本体がロック溝１２ｂに嵌まり込むように位置設定されている。そして、ボルト本体がロック溝１２ｂに嵌まり込んだ状態で頭部を所定の工具で回して締め付けることにより、頭部がロック溝１２ｂの縁部に当止して天板１２がロック部材１５に締結されるようになっている。
【００５６】
上記容器本体１３は、その内部（装填室１３０）に殺菌処理を施す包装食品Ｆを装填するものであり、本実施形態においては、ポリテトラフルオロエチレン製のものが採用されて高圧に耐えるように非常に強靭につくられている。かかる容器本体１３は、径寸法が蝶番部材１４およびロック部材１５間の距離より若干短く寸法設定された円形の底部１３ａと、この底部１３ａの周縁から上方に向けて延設された周壁１３ｂとからなっている。
【００５７】
周壁１３ｂの上下寸法は、図３に示すように、Ｔ字部材１４ｂ，１５ｂが立直姿勢に姿勢設定された状態でＴ字部材１４ｂ，１５ｂの頂面と底板１１の表面との間の寸法と略等しくなるように寸法設定されている。かかる周壁１３ｂの上縁部には、外周縁の角部が全周に亘って径方向に切り込まれることによって形成した環状切欠き部１３ｃと環状突起１３ｄ（図１）とが設けられている。
【００５８】
そして、上記環状突起１３ｄに、断面視でＬ字形状を呈した合成ゴム等の弾性部材からなるＯリング１６が嵌め込まれてＯリング１６の周方向外方の肉厚部分が環状切欠き部１３ｃの上面に当接するとともに、同肉薄部分が環状突起１３ｄの上面に当接し、これによって容器本体１３の頂部がＯリング１６によって覆われた状態になるようにしている。
【００５９】
また、容器本体１３の外周面の適所には、外部から装填室１３０内に略３０００ヘクトＰａの高圧空気を導入するための圧空導入管１７が設けられている。この圧空導入管１７の先端部には、普段は閉弁されているが、他の管を差し込むことによって開弁するとともに他の管との接続が自動的に果たされる接続継手（クイックカプラー１８）が取り付けられている。
【００６０】
このような圧力容器１によれば、図３の（イ）に示す天板１２が開放された状態で、装填室１３０内に包装食品Ｆおよび水Ｗを装填し、引き続き天板１２を蝶番部材１４回りに時計方向に回動して閉止した後、ロック部材１５のＴ字部材１５ｂを支持軸１５ｃ回りに反時計方向に回動すれば、ロックボルト１５ｄが天板１２のロック溝１２ｂに嵌まり込み（図２参照）、これによって容器本体１３が底板１１および天板１２間に挟持された状態になる。この状態で、ロックボルト１５ｄを締め付けることにより、ロックボルト１５ｄの頭部が天板１２の上面を押圧し、図３の（ロ）に示すように、天板１２がロック部材１５によって容器本体１３を介して底板１１に締結された状態になる。
【００６１】
ロック部材１５により天板１２が底板１１に締結された状態では、天板１２の下面がＯリング１６を押圧当接しているため、Ｏリング１６は圧縮弾性変形し、これによって装填室１３０内の密封状態が維持されることになる。
【００６２】
そして、本発明において容器本体１３内に水Ｗが装填されるのは、その後のマイクロ波加熱で包装食品Ｆが加熱されるとき、包装食品Ｆの端の部分が過加熱される、いわゆるエッジ効果を防ぐためである。すなわち、通常、被加熱物にマイクロ波を照射すると、被加熱物の表面の尖った部分や周縁部等にマイクロ波が集中してその部分が他の部分に比べて過加熱される、いわゆるエッジ効果が発生するが、本発明のように、包装食品Ｆの端の部分を水中に沈めると、水が誘電物質であることから端の部分の周りに同じ誘電物質が存在してマイクロ波加熱的には今までの端の部分が端ではなくなり、その結果エッジ効果を回避することができるのである。なお、包装食品Ｆの端の部分がたとえ水中に没しなくても、その近傍に水Ｗが存在すると、伝熱によって端の部分の熱が水Ｗに吸収されるため、過加熱を抑えることが可能になる。
【００６３】
また、装填室１３０内への水Ｗの装填量は、装填室１３０に包装食品Ｆが収容された状態で装填室１３０の残りの内部空間が満杯にならず、かつ、包装食品Ｆのエッジ部分が水中に没する程度の量とされる。このような水量が採用されるのは、その後のマイクロ波加熱で装填室１３０内の水Ｗが熱膨張したときに、その熱膨張を残された空間内の空気の圧縮で吸収するためである。
【００６４】
また、本発明においては、装填室１３０内に包装食品Ｆおよび水Ｗが装填され、かつ、装填室１３０が天板１２によって密閉された後に圧空導入管１７を介して装填室１３０内に略３０００ヘクトＰａに圧力調節された圧縮空気が圧入される。このような圧縮空気が導入されるのは、その後のマイクロ波加熱で容器本体１３内に装填されている包装食品Ｆ内の水分が１００℃以上（本実施形態では１３０℃）に加熱されると、これによる水の飽和蒸気圧によって包装食品Ｆ内が高圧になり、これによって包装食品Ｆの包装袋が破袋する恐れがあるが、かかる不都合を予め防ぐためである。なお、包装食品Ｆ内の水分が１３０℃に加熱されると、その飽和蒸気圧は略３０００ヘクトＰａになる。
【００６５】
因みに、装填室１３０内に高圧空気を導入しなくても、装填室１３０には水Ｗが装填されているため、この水Ｗの昇温によって容器本体１３内は上昇した温度に見合う水の飽和蒸気圧に昇圧されているため、この圧力と包装食品Ｆ内の水分の蒸発による圧力とが平衡状態になり、包装食品Ｆの破袋は起こらないが、実際の操業においては、Ｏリング１６のシール性が完全でなかったり、包装食品Ｆが水Ｗより先に加熱されてしまうなどの思わぬ事態に対応するために装填室１３０内に高圧空気を導入するようにしている。
【００６６】
そして、本発明のマイクロ波加熱殺菌方法は、上記のような圧力容器１が採用されることによって成立するものである。以下図４を基に本発明方法について説明する。図４は、本発明方法の一実施形態を示す工程図である。この図に示すように、マイクロ波加熱殺菌は、圧力容器１の装填室１３０に包装食品Ｆを装填する食品装填工程Ｐ１と、装填室１３０に包装食品Ｆが収容された状態で、装填室１３０の内部空間を満たさない量の水Ｗを充填する水充填工程Ｐ２と、容器本体１３の装填室１３０を密閉する容器密閉工程Ｐ３と、１３０内に高圧空気を導入して装填室１３０内を所定の高圧環境にする圧力設定工程Ｐ４と、圧力容器１を介して包装食品Ｆにマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程Ｐ５とを順次経て実行されるようにしている。
【００６７】
また、マイクロ波照射工程Ｐ５で加熱殺菌処理が完了した後、冷却工程Ｐ６が実行されて包装食品Ｆが圧力容器１ごと冷却され、引き続き食品取出し工程Ｐ７で圧力容器１内の殺菌処理済みの包装食品Ｆが取出され、次工程に向けて送り出される。次工程でさらにシャワー水を直接散布する等の方法で包装食品Ｆをより低温に冷却してもよい。出された残りの圧力容器１は、食品装填工程Ｐ１に戻されて再度使用される。
【００６８】
そして、上記水充填工程Ｐ２においては、通常、常温の水が容器本体１３内に装填されるが、予め所定の温度（例えば９０℃）に加熱された水Ｗが装填される場合もある。このようにするのは、マイクロ波を照射するまでの包装食品Ｆに予め加熱水からの熱を与えて予熱しておき、マイクロ波照射工程Ｐ５でのマイクロ波照射時間を短縮させ、これによって殺菌処理の迅速化を図るためである。
【００６９】
また、上記水充填工程Ｐ２では、内部空間の少なくとも１／２以上になるように水Ｗが装填室１３０に装填される。このようにされるのは、内部空間の１／２以上が水で満たされると、包装食品Ｆが例えば包装袋に食品の充填されたパウチ食品である場合、図３に示すように、それを装填室１３０に装填すると、エッジ効果が起こりやすいエッジ部分が水Ｗに浸るからである。
【００７０】
また、マイクロ波照射工程Ｐ５においては、圧力容器１を上下１８０°反転させる容器反転工程Ｐ５１が実行されることもある。かかる容器反転工程Ｐ５１が実行されるのは、包装食品Ｆを上下反転させることにより包装袋内の食品を逆転によって攪拌し、これによって包装食品Ｆの温度の均一化を図るためである。
【００７１】
そして、マイクロ波照射工程Ｐ５においては、圧力容器１にマイクロ波が照射されることによって、マイクロ波は、その透過性を有する容器本体１３の周壁１３ｂを通って容器本体１３内に侵入し、また、後述する図６に示す圧力容器の場合は、底板１１の穴１１ａ抜けたマイクロ波は、マイクロ波透過性を有する容器本体１３の底部１３ａを通って容器本体１３内に侵入し、装填室１３０内の水Ｗおよび包装食品Ｆをマイクロ波加熱する。
【００７２】
このマイクロ波加熱によって包装食品Ｆが１００℃以上に昇温され（本実施形態では１３０℃に昇温される）、包装食品Ｆ内の水分が蒸発することにより包装食品Ｆ内が１３０℃の水の飽和水蒸気圧である略３０００ヘクトＰａに昇圧されても、先の圧力設定工程Ｐ４において容器本体１３内に略３０００ヘクトＰａの圧力の空気が封入されているため、包装食品Ｆの包装袋の内外で圧力が拮抗し、従って包装袋が破袋することはない。
【００７３】
また、包装食品Ｆのエッジ部分は、水Ｗに浸かった状態になっているため、周りの水によってマイクロ波加熱の面からは実質的にエッジではなくなっており、従って、エッジ効果でこの部分が過加熱されるという不都合は回避される。
【００７４】
このような殺菌処置工程を実行するために、図５に示すようなマイクロ波加熱殺菌装置が採用される。図５は、本発明に係るマイクロ波加熱殺菌装置の一実施形態を示す説明図である。この図に示すように、マイクロ波加熱殺菌装置２は、複数の圧力容器１を搬送する搬送手段３と、この搬送手段３に沿って下流側に向かって順次配設される食品装填機構４と、水装填機構５と、容器密閉機構６と、圧力設定機構７と、マイクロ波照射装置８と、冷却機構９と、食品取出し機構１０とから構成されている。
【００７５】
上記搬送手段３は、上流端および下流端に設けられたプーリ３１間に張設される搬送ベルト３２によって形成されている。この搬送ベルト３２は、一方のプーリ３１を回転駆動する駆動モータ３３の駆動によってプーリ３１間を周回移動し、上流端（図５の左方）に順次載置される圧力容器１を下流側に向けて搬送するようになっている。
【００７６】
上記食品装填機構４は、搬送ベルト３２上に載置された圧力容器１の装填室１３０（図３）内に包装食品Ｆを装填するものであり、搬送手段３の最上流位置に設けられている。かかる食品装填機構４は、天板１２を開放する天板開放手段４１および容器本体１３の装填室１３０内に包装食品Ｆを装填する装填手段４２を有し、包装食品Ｆは、天板開閉手段４１によって開放された装填室１３０に装填手段４２の駆動で装填されるようになっている。
【００７７】
上記水装填機構５は、装填室１３０内に包装食品Ｆの装填された、天板１２が開放状態の装填室１３０内に水を装填する工程であり食品装填機構４の直ぐ下流側に設けられている。この水装填機構５は、圧力容器１の装填室１３０内に水を注入する、制御バルブ５１を有しているとともに、水道水を受け入れて貯水する貯水槽５２および水処理装置５３を有し、貯水槽５２に一旦貯留された水道水は、水処理装置５３で所定の処理が施された後に、制御バルブ５１の開閉動作によって制御バルブ５１直下に位置した圧力容器１の装填室１３０内に所定量（包装食品Ｆが装填された装填室１３０が水Ｗで満杯にならない量）が装填されるようになっている。
【００７８】
水処理装置５３は、水Ｗに所定の処理を施してその損失係数および温度を調節するものである。例えば、損失係数調節の混入剤として食塩が用いられる。食塩の混入率を大きくすると水Ｗの導電性が良好になるため、マイクロ波によって加熱され難くなる。また、純水を使用した場合は、一般の水道水に比べて損失係数が低く、加熱され難い。
【００７９】
すなわち、マイクロ波で水Ｗを積極的に加熱し、水の有する熱を包装食品Ｆに伝熱することによってマイクロ波加熱で低温になりがちな包装食品Ｆの表面側を昇温させることを目的とする場合には、誘電損失係数の高い水が使用される（すなわち水Ｗ自身もマイクロ波加熱され易いようにされる）一方、包装食品Ｆのエッジ部分がエッジ効果で過加熱するのを水Ｗへの伝熱で抑えることを目的とするときは、水Ｗに食塩が添加され、損失係数を低くすることにより、マイクロ波が照射されても水Ｗの温度が上がり難くされ、これによって低温の水で包装食品Ｆのエッジ部分の熱を吸収するようになされる。
【００８０】
また、包装食品は、調理された後にそれ自体が６０℃〜７０℃に加熱された状態になっているため、液体がこれより高温度に設定されている場合は、液体を包装食品Ｆの補助加熱用として利用することができる一方、液体がこの温度より低温である場合は、液体をエッジ効果防止用として利用することができる。
【００８１】
また、水Ｗは、満杯にならない程度に装填室１３０内に装填される。従って、後のマイクロ波照射装置８でのマイクロ波加熱による水Ｗの熱膨張が装填室１３０内の空気の圧縮によって吸収され、水Ｗが圧力容器１から漏れ出す不都合が確実に防止される。
【００８２】
上記容器密閉機構６は、装填室１３０内に包装食品Ｆおよび水Ｗの装填された圧力容器１の天板１２を閉止して密閉する動作を行うものであり、天板閉止手段６１を有し、この天板閉止手段６１の動作で開放している天板１２（図３の（イ））が閉止されるとともに、ロック部材１５が操作されてロック溝１２ｂに嵌まり込んでいるロックボルト１５ｄが締結されることにより、図３の（ロ）に示すように、装填室１３０内が密閉される。
【００８３】
上記圧力設定機構７は、密閉状態の圧力容器１内に高圧空気を導入して装填室１３０内を所定の高圧に設定するものであり、取り入れた空気を圧縮して排出する圧縮ポンプ７１と、この圧縮ポンプ７１からの圧縮空気を上記クイックカプラー１８および圧空導入管１７（図１）を介して装填室１３０内に導入する圧空配管７２と、この圧空配管７２をクイックカプラー１８に対して接離させる接離手段７３とからなっている。上記圧空配管７２の先端部にはクイックカプラー１８に対応した口金が設けられ、この口金が接離手段７３の動作でクイックカプラー１８に接続されることにより、駆動中の圧縮ポンプ７１からの高圧空気が圧空配管７２および圧空導入管１７を通って装填室１３０内に導入されるようになっている。本実施形態では、圧縮ポンプ７１で略３０００ヘクトＰａに昇圧された空気を装填室１３０内に導入するようにしている。
【００８４】
上記マイクロ波照射装置８は、搬送手段３の近傍に設けられたマイクロ波発振機８１と、容器密閉機構６の下流側に設けられた、搬送中の圧力容器１を覆うマイクロ波照射フード８２と、このマイクロ波照射フード８２と上記マイクロ波発振機８１との間に介設された導波管８３と、搬送中の圧力容器１を１８０°反転させる容器反転手段８４とからなっている。マイクロ波発振機８１で発生したマイクロ波は、導波管８３を通ってマイクロ波照射フード８２内に導波され、ここで搬送中の圧力容器１の容器本体１３を透過して装填室１３０内に装填されている水Ｗおよび包装食品Ｆに照射され、これによるマイクロ波加熱で包装食品Ｆは殺菌処理される。
【００８５】
そして、圧力容器１は、マイクロ波照射フード８２内を搬送中に容器反転手段８４によって上下１８０°反転されることにより、包装食品Ｆ内の食品が攪拌され、これによって包装食品Ｆの温度分布の均一化が達成される。上記圧力容器１の反転は、包装食品Ｆが目的温度に到達するまでの間に少なくとも１回行われるが、３〜４回行うのが望ましい。
【００８６】
上記冷却機構９は、搬送ベルト３２の直ぐ下流側にプーリ３１に隣接して設けられている。この冷却機構９は、冷却水の装填された冷却水槽９１と、この冷却水槽９１の下流端に配設された、冷却済みの圧力容器１を引き上げる引上げベルト９２とを備えている。そして、マイクロ波照射フード８２から導出された圧力容器１は、搬送ベルト３２の下流端から冷却水槽９１内に順次落下し、水冷されつつ順次落下してくる後続の圧力容器１に押されて下流側に向かって移動し、引上げベルト９２によって引き上げられて食品取出し機構１０に供給されるようになっている。
【００８７】
そして、冷却機構９では、圧力容器１内の包装食品Ｆが１００℃以下まで冷却されて包装食品Ｆ内の圧力が略１０００ヘクトＰａにまで降圧され、これによって天板１２を開放しても包装食品Ｆが破袋しないようにされる。
【００８８】
上記食品取出し機構１０は、ロック部材１５による圧力容器１の閉止ロックを解除して天板１２を開放するロック解除手段１０１と、このロック解除手段１０１によって開放された装填室１３０から包装食品Ｆを取り出して空の圧力容器１と包装食品Ｆとに分離する分離手段１０２とを備えている。
【００８９】
そして、包装食品Ｆは、ロック解除手段１０１の動作で開放された装填室１３０から分離手段１０２の動作で取り出されて次工程に向けて送り出される一方、空になった圧力容器１は、搬送ベルト３２の上流側に返送されて循環使用されるようになっている。なお、次工程に送り出されるまでの包装食品Ｆに対して第２次冷却処理を施し、これによって包装食品Ｆをさらに低温にまで冷却するようにしてもよい。
【００９０】
このようなマイクロ波加熱殺菌装置２によれば、搬送手段３の上流端に空の圧力容器１を順次供給していくことにより、搬送ベルト３２の周回移動で下流側に向けて順次搬送されながら、食品装填機構４で包装食品Ｆが圧力容器１の装填室１３０内に装填され、水装填機構５で所定量の水が装填室１３０内に供給され、容器密閉機構６で包装食品Ｆおよび水Ｗの装填された装填室１３０が天板１２によって密閉され、圧力設定機構７で密閉状態の装填室１３０内に所定圧力の空気が導入され、圧力容器１がマイクロ波照射フード８２内に入ると、マイクロ波発振機８１から導波管８３を通って導波されたマイクロ波が合成樹脂製の容器本体１３を透過して装填室１３０内に侵入することにより包装食品Ｆがマイクロ波加熱で殺菌処理される。
【００９１】
なお、圧力容器１の底板１１および天板１２のいずれか一方または双方にマイクロ波が透過する１または複数の孔を穿設しておけば、マイクロ波はこの孔を通って容器本体１３内に侵入するため、包装食品Ｆに対するより均一で迅速なマイクロ波加熱が実現する。
【００９２】
そして、内部の包装食品Ｆが殺菌処理された圧力容器１は、搬送ベルト３２の下流端からつぎの冷却機構９に供給されて所定温度まで冷却され、食品取出し機構１０で殺菌処理済みの包装食品Ｆが装填室１３０から取り出されてつぎの工程に送り出されるとともに、空の圧力容器１は搬送ベルト３２の上流端に戻されて再使用される。
【００９３】
このように、包装食品Ｆは、搬送手段３により上流端から下流端に向けて搬送されつつ各種の処理が施されるため、ほとんど人手を介することはなく自動的に殺菌処理を施すことが可能になり、大量の包装食品Ｆを対象に殺菌処理を効率的に行う上で有効である。
【００９４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。
【００９５】
（１）上記の実施形態においては、容器本体１３の装填室１３０に水が装填されるようにしているが、本発明は、装填室１３０に装填される液体が水であることに限定されるものではなく、食塩水、酢酸溶液、アンモニア水、炭酸ソーダ溶液、重炭酸ソーダ溶液、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール等）、各種のオイル類等、誘電加熱され得る液体であればどのようなものでもよい。
【００９６】
（２）上記の実施形態においては、容器密閉工程Ｐ３における圧力容器１の密閉処理が完了した後の圧力設定工程Ｐ４で圧力容器１の装填室１３０内に水の飽和蒸気圧に相当する圧力（すなわち水が１３０℃にまで加熱されるときは略３０００ヘクトＰａ）の高圧空気を注入するようにしているが、本発明は、圧力設定工程Ｐ４で水の飽和蒸気圧と同一の圧力の高圧空気導入することに必ずしも限定されるものではなく、飽和蒸気圧以下の圧力の空気を導入してもよい。その理由は、圧力容器１にマイクロ波が照射されると、装填室１３０内の包装食品Ｆがマイクロ波加熱されると同時に装填室１３０内に充填されている水Ｗも同様にマイクロ波加熱され、装填室１３０内が確実に密閉状態になっている場合には装填室１３０内の圧力は包装食品Ｆ内の圧力と略同一になっているはずであり、包装食品Ｆ内外の圧力が拮抗していることにより包装食品Ｆが破袋することがないからである。
【００９７】
しかしながら、装填室１３０内が完全な密閉状態になっていない場合や密閉状態になっているか否か不安要素があるとき、あるいは装填室１３０内にマイクロ波加熱され難い液を注入する場合には、上記実施形態で説明したとおり、装填室１３０内を所定の高圧に維持するための高圧空気を装填室１３０内に導入する必要がある。
【００９８】
（３）上記の実施形態においては、圧力容器１内に１つの包装食品Ｆが装填された例について説明したが、本発明は、圧力容器１内に装填される包装食品Ｆが１つであることに限定されるものではなく、複数個であってもよい。但し、装填個数が多すぎると均一加熱が困難になるため、１〜５個の範囲内に留めておくことが好ましい。
【００９９】
（４）上記の実施形態で説明した圧力容器１に代えて図６に示すような圧力容器１ａを採用してもよい。この圧力容器１ａは、食品が丼形包装容器Ｆ１に装填された包装食品Ｆ０を対象とするものであり、底板１１と天板１２と容器本体１３とで構成されている点は先の実施形態と同様であるが、底板１１の中央位置にマイクロ波を透過させるための穴１１ａが穿設されている点と、容器本体１３の上端内周縁部に丼形包装容器Ｆ１のフランジ部Ｆ２を嵌め込む環状段差部１３ｅが形成されている点とが先の実施形態のものと相違している。
【０１００】
かかる圧力容器１ａによれば、穴１１ａの存在によってマイクロ波がこの部分からも包装食品Ｆ０内に侵入することが可能になり、包装食品Ｆ０のより均一なマイクロは加熱をより迅速に行うことが可能になるとともに、フランジ部Ｆ２が天板１２と容器本体１３との間に押圧挟持された状態になるため、包装食品Ｆ０の圧力容器１内への装填状態を安定させることができる。さらに、天板１２と包装食品Ｆ０とが密着しているため、冷却工程において包装食品Ｆ０を熱伝導率の高い金属製の天板１２を通じて迅速に冷却することができる。
【０１０１】
（５）上記の実施形態においては、図５に示すように、圧力容器１を冷却水槽９１に投入して圧力容器１ごと内部の包装食品Ｆを冷却するようにしているが、こうする代わりに装填室１３０内に冷却水を注入して包装食品Ｆを冷却水で直接冷却するようにしてもよい。
【０１０２】
【実施例】
（１）第１実施例
本発明の効果を確認するために、実施例として合成樹脂製のトレー内に流動性食品の装填された包装食品を圧力容器１（図１）の装填室１３０内に装填するとともに、装填室１３０内が満杯にならないように水を注入したのち圧力容器１を密閉し、この圧力容器１を介して装填室１３０内の流動性食品にマイクロ波を照射しながら圧力容器１内の包装食品の温度の経時変化を測定する効果確認試験を行った。
【０１０３】
また、比較例として装填室内に水を注入しない他は実施例と同一条件で同様に流動性食品の温度の経時変化を測定する比較試験を行った。
【０１０４】
試験条件は以下の通りであった。
【０１０５】
マイクロ波の周波数：２，４５０ＭＨｚ
マイクロ波出力：４８０Ｗ
包装食品の重量：２５０ｇ
流動性食品の粘度：４００ＣＰ
トレー内への水の注入量：３０ｍｌ（実施例のみ）
試験結果を図７に示す。因みに、図７は、包装食品の温度上昇の経時変化を示すグラフであり、（イ）は実施例のグラフ、（ロ）は比較例のグラフである。
【０１０６】
図７のグラフに示すように、実施例においては、包装食品の中心位置の温度はその上面および下面とも時間の経過とともに上に凸の２次曲線的カーブを描いていずれの時点でもほとんど温度差なく経時的に昇温しており、略１２０℃で温度が平衡状態に達している。また、包装食品のエッジ部分についても中心位置より若干低温ではあるが、同様の傾向で昇温しており、いずれの時点でもエッジ上面とエッジ下面との間でほとんど温度差が認められなかった。
【０１０７】
これに対し比較例の場合、包装食品の中心位置の経時的な温度上昇は略４０℃に到達するまでは緩やかであり、その後は中心位置の上面の昇温速度が急に速くなっているのに対し、中心位置の下面の昇温速度は変化がなく、これによってマイクロ波加熱が終了した時点では包装食品の中心位置の上面と下面とで略２５℃の温度差が生じていることが確認された。また、包装食品のエッジ部分の経時的な温度変化についても、急激に昇温速度が速くなる時点が中心位置の場合より早期に訪れる他は、中心位置の場合と同様の昇温傾向を示しており、マイクロ波加熱が終了した時点で上面および下面間に略１０℃の温度差の存在することが確認された。
【０１０８】
また、比較例の場合は、マイクロ波加熱後の包装食品を開封して内部の流動性食品を点検したところ、エッジ部分に焦げ目が発生していることが確認された。これは、包装食品は中心部分よりエッジ部分の方が高温になり、かつ、この高温状態が長時間に亘って継続するためであると考えられる。
【０１０９】
これに対し、実施例の場合は、マイクロ波加熱が終了した時点で中央位置の方がエッジ部分よりも略１０℃高温であり、かつ、エッジ部分は略１００℃であるから、流動性食品に焦げ目が生じることはなく、中心温度およびエッジ温度ともに安定した状態で１００℃以上で加熱処理することができた。
【０１１０】
以上より、圧力容器内に満杯にならないように水を注入する本発明は、非常にばらつきの少ない状態で均一に包装食品のマイクロ波加熱を行い得るものであることを実証することができた。
【０１１１】
（２）第２実施例
食品を装填する容器としてトレーの代わりに合成樹脂製のカップ（容量４００ｍｌ）を用いるとともに、食品としてホワイトソースを採用し、第１実施例と同様の試験を実施した。試験結果は以下の通りである。
【０１１２】

【０１１３】
雑菌の存否検出せず検出
第２実施例からも、本発明が優れたものであることが判る。
【０１１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、容器の内部に包装食品を装填する食品装填工程と、容器に包装食品が収容された状態で内部空間を満たさない量の液体を充填する液体充填工程と容器を密閉する容器密閉工程と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入工程とを有するとともに、最終工程として容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程を実行するようにしているため、食品装填工程において容器の内部に包装食品を装填し、液体充填工程において容器に包装食品が収容された状態で内部空間を満たさない量の液体を充填し、空気圧入工程において密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入することにより、内部に包装食品および液体が装填され、かつ、内部の圧力調整が行われた加熱処理直前の食品装填済み容器をえることができる。そして最終工程であるマイクロ波照射工程で容器を介して包装食品にマイクロ波を照射することにより、容器内の包装食品に対し容器を透過したマイクロ波により加熱殺菌処理を施すことができる。
【０１１５】
そして、たとえ包装食品のエッジ部分が過加熱される、いわゆるエッジ効果が発生しても、エッジ部分あるいはその近傍は容器内に充填された液体に接触しているため、過加熱された部分の熱が液体に伝熱されることによって温度が降下し、これによって従来起こっていた食品温度の不均一を抑制することができる。
【０１１６】
また、包装食品のエッジ部分が水没している場合には、エッジ部分はマイクロ波加熱の面からは実質的にエッジ部分でなくなっているため、エッジ効果を生じないようにすることができる。
【０１１７】
また、容器の中には液体の他に空気も装填されているため、マイクロ波加熱で昇温した液体が熱膨張しても、この熱膨張が空気の圧縮によって吸収されるため、容器を液体の熱膨張に耐える程に頑丈なものにする必要がなく、その分容器コストを廉価にすることができる。
【０１１８】
さらに、容器の内部空間は所定圧力の空気が圧入されるが、この所定圧力を水の飽和蒸気圧に見合う圧力に設定することにより、殺菌効果を高めるために包装食品を１００℃以上にマイクロ波加熱して食品中の水の蒸発で起こる包装食品の膨張が抑えられ、これによって包装食品の破袋を防止することができる。
【０１１９】
このように、請求項１記載の発明にあっては、容器に装填された包装食品を１００℃以上にマイクロ波加熱しても包装食品が破袋することがないため、破袋が起こらないように１００℃以下で行われていたマイクロ波加熱による従来の殺菌処理に比較してより確実で迅速な殺菌処理が実現し、マイクロ波加熱による殺菌処理コストの低減化に貢献することができる。
【０１２０】
請求項２記載の発明によれば、容器内に装填する液体として誘電加熱されるものを採用したため、容器にマイクロ波が照射されると、容器内は包装食品の周りに存在する誘電加熱が可能な液体も含めて全体的にマイクロ波加熱されるため、液体が存在しないときに包装食品のエッジ部分が過加熱される、いわゆるエッジ効果が起こらなくなり、これによって包装食品の均一加熱を実現することができる。
【０１２１】
請求項３記載の発明によれば、液体は、予め誘電損失係数を所定の処理により調整されたものとしたため、液体の誘電損失係数が種々変更されることにより、目的に応じて、包装食品のエッジ効果を防いだ上で、より効率的に、かつ、均一に包装食品に殺菌処理を施すことが可能になる。
請求項４記載の発明によれば、液体を予め所定の温度に調節した状態で容器に注入するようにしたため、包装食品にマイクロ波が照射される時点で、液体はマイクロ波加熱されるまでもなくすでに所定の温度に調節されおり、包装食品はこの所定温度の液体から伝熱で熱を受けて加熱され、マイクロ波加熱との相加作用でより迅速な殺菌処理を行うことができる。
【０１２２】
請求項５記載の発明によれば、包装食品へのマイクロ波照射中に容器を少なくとも１回上下反転させるようにしたため、包装部材に装填された内部食品の温度分布の不均一が、容器を反転させることによる食品の攪拌効果で解消され、包装食品の温度分布の均一化を達成することができる。
【０１２３】
請求項６記載の発明によれば、液体充填工程で充填される液体の量は、少なくとも内部空間の１／２以上に設定したため、例えば包装食品が袋に食品の装填されたいわゆるパウチ食品の場合など、エッジ部分が液体に浸された状態になり、これによってエッジ効果を確実に回避することができる。
【０１２４】
請求項７記載の発明によれば、容器の内部に１または複数の包装食品を装填するとともに包装食品が収容された内部空間を満たさない量の液体を注入して容器を密閉する包装食品装填機構と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入機構と、空気の圧入された容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えたため、包装食品装填機構の駆動によって容器の内部に１または複数の包装食品が装填されるとともに、包装食品が収容された状態で容器の内部空間を満たさない量の誘電性を有する液体が注入され、その後容器が密閉されることによって容器内への包装食品の装填を完了させることができる。引き続き空気圧入機構の駆動で包装食品が装填され密閉された容器の内部空間に所定圧力の空気を圧入しながらマイクロ波照射手段の駆動で空気の圧入された容器を介して包装食品にマイクロ波を照射することにより、容器内の包装食品をマイクロ波加熱による昇温で殺菌処理することができる。
【０１２５】
そして、包装食品に含まれている水分が蒸発することによって到達する水蒸気による包装食品内の圧力と、容器の内部空間の空気圧力とが常に拮抗した状態になるため、包装食品を形成している包装部材の膨張による破袋が確実に防止される。
【０１２６】
また、マイクロ波照射手段の駆動によるマイクロ波の照射で、包装食品にたとえエッジ効果が発生してエッジ部分が過加熱されても、エッジ部分あるいはその近傍は容器内に充填された液体に接触しているため、過加熱された部分の熱が液体に伝熱されることによって温度が降下し、これによって従来起こっていた食品温度の不均一を抑制することができる。
【０１２７】
また、たとえマイクロ波加熱で昇温した液体が熱膨張しても、この熱膨張が容器の中に導入された空気の圧縮で吸収されるため、容器を液体の熱膨張に耐える程に頑丈なものにする必要がなく、その分容器のコストを安価にすることができる。
【０１２８】
このように、請求項７記載の発明にあっては、容器に装填された包装食品を１００℃以上にマイクロ波加熱しても包装食品が破袋することがないため、破袋が起こらないように１００℃以下で行われていたマイクロ波加熱装置による従来の殺菌処理に比較してより確実で迅速な殺菌処理が実現し、マイクロ波加熱による殺菌処理コストの低減化に貢献することができる。
【０１２９】
請求項８記載の発明によれば、液体の誘電損失係数を所定の処理により調節する水処理装置をさらに備えたこととしたため、液体の誘電損失係数を種々変更することにより、目的に応じて、包装食品のエッジ効果を防いだ上で、より効率的に、かつ、均一に包装食品に殺菌処理を施すことが可能になる。
請求項９記載の発明によれば、複数個の容器を所定の移動路に沿って移動させる容器移動手段を設け、移動路に沿って包装食品装填手段と、マイクロ波照射手段とを配設したため、容器移動手段の駆動で複数個の容器を移動路に沿って移動させながら、包装食品装填手段およびマイクロ波照射手段を駆動することにより包装食品に対して連続的に殺菌処理を施すことが可能になり、殺菌処理効率の向上を達成することができる。
【０１３０】
請求項１０記載の発明によれば、マイクロ波照射手段の下流側に容器を介して包装食品を冷却する冷却機構と、冷却された包装食品を容器から取り出す食品取出し機構とをそれぞれ設けたため、マイクロ波加熱で加熱された包装食品が装填されている容器は、マイクロ波照射手段の下流側に設けられた冷却機構によって冷却されることにより、容器を介して内部の包装食品も冷却され、これによる包装食品内で発生していた水蒸気の凝縮で包装食品内の圧力を低下させることができる。従って、つぎの食品取出し機構の駆動で容器から包装食品を取り出すに際し、包装食品の破袋を防止することができる。
【０１３１】
請求項１１記載の発明によれば、マイクロ波加熱中の容器を容器反転機構の駆動で上下反転させることにより、包装部材に装填された内部食品の温度分布の不均一が、反転による食品の攪拌効果で解消され、包装食品の温度分布の均一化を達成することができる。
【０１３２】
請求項１２記載の発明によれば、容器を、底板と、天板と、これら底板および天板間に介設された環状の外壁部と、外壁部が底板および天板間に介設された状態をロックするロック手段とから構成したため、底板の上に環状の外壁部を載置した状態で、外壁部内に包装食品を装填する内部収容空間を形成することができる。この状態で内部収容空間に包装食品および所定量の水を装填し、その後天板で内部収容空間を閉止してからロック手段の操作で外壁部を介して天板を底板にロックすることにより、包装食品を容器に装填した状態にすることができる。そして、外壁部をマイクロ波が透過する材料で形成したため、容器に向けてマイクロ波を照射することにより、マイクロ波は外壁部を透過して内部の包装食品に到達し、これによって包装食品をマイクロ波加熱することができる。
【０１３３】
また、容器は、底板、天板および環状の側壁部とで構成されているため、構造が簡単でありながら、これらの構成要素の厚み寸法を適切に設定することにより容易に圧力容器となり、容器の製造コストの低減化を図ることができる。
【０１３４】
さらに、容器は、底板および天板の少なくとも一方を金属材料で形成しているため、この金属材料を構造材として使用することにより、他の部分が金属材料でなくても、容器を全体的に耐圧構造にすることができる。特にロック手段は、それを支持する部分を金属材料からなる底板または天板に設けることにより、構造的に安定したものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ波加熱殺菌装置に適用される圧力容器の一実施形態を示す一部切欠き分解斜視図である。
【図２】図１に示す圧力容器の組立て斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図であり、（イ）は天板が開放された状態、（ロ）は天板が閉止された状態をそれぞれ示している。
【図４】本発明方法の一実施形態を示す工程図である。
【図５】本発明に係るマイクロ波加熱殺菌装置の一実施形態を示す説明図である。
【図６】圧力容器の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】包装食品の温度上昇の経時変化を示すグラフであり、（イ）は実施例のグラフ、（ロ）は比較例のグラフである。
【符号の説明】
Ｆ包装食品１圧力容器
１１底板１２天板
１２ｂロック溝１３容器本体
１３０装填室１４蝶番部材
１５ロック部材１５ｄロックボルト
１６Ｏリング１７圧空導入管
１８クイックカプラー
２マイクロ波加熱殺菌装置
３搬送手段３２搬送ベルト
４食品装填機構４１天板開放手段
４２装填手段５水装填機構
５１制御バルブ５２貯水槽
５３水処理装置６容器密閉機構
６１天板閉止手段７圧力設定機構
７１圧縮ポンプ７２圧空配管
７３接離手段８マイクロ波照射装置
８１マイクロ波発振機
８２マイクロ波照射フード
８３導波管８４容器反転手段
９冷却機構９１冷却水槽
９２引上げベルト１０食品取出し機構
１０１ロック解除手段

Claims

包装食品より大きい内部収容空間を有する密閉容器内に収容された包装食品にマイクロ波を照射することにより包装食品を加熱殺菌するマイクロ波加熱殺菌方法であって、上記容器の内部に包装食品を装填する食品装填工程と、容器に包装食品が収容された状態で内部空間を満たさない量の液体を充填する液体充填工程と、容器を密閉する容器密閉工程と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入工程とを有するとともに、最終工程として容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程を実行することを特徴とするマイクロ波加熱殺菌方法。
上記液体は、誘電加熱されるものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱殺菌方法。
上記液体は、予め誘電損失係数を所定の処理により調整されたものであることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱殺菌方法。
上記液体を予め所定の温度に調節した状態で上記容器に注入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロ波加熱殺菌方法。
包装食品へのマイクロ波照射中に上記容器を少なくとも１回上下反転させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波加熱殺菌方法。
上記液体充填工程で充填される液体の量は、少なくとも上記内部空間の１／２以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロ波加熱殺菌方法。
密閉容器内に収容された包装食品にマイクロ波を照射することにより包装食品を加熱殺菌するマイクロ波加熱殺菌装置であって、上記容器の内部に１または複数の包装食品を装填するとともに包装食品が収容された内部空間を満たさない量の液体を注入して容器を密閉する包装食品装填機構と、この密閉された内部空間に所定圧力の空気を圧入する空気圧入機構と、空気の圧入された容器を介して包装食品にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とが備えられていることを特徴とするマイクロ波加熱殺菌装置。
上記液体の誘電損失係数を所定の処理により調節する水処理装置をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載のマイクロ波加熱殺菌装置。
複数個の上記容器を所定の移動路に沿って移動させる容器移動手段が設けられ、上記移動路に沿って上記包装食品装填手段と、上記マイクロ波照射手段とが配設されていることを特徴とする請求項７または８に記載のマイクロ波加熱殺菌装置。
上記マイクロ波照射手段の下流側に容器を介して包装食品を冷却する冷却機構と、冷却された包装食品を容器から取り出す食品取出し機構とがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項９記載のマイクロ波加熱殺菌装置。
包装食品へのマイクロ波照射位置に上記容器を上下反転させる容器反転機構が設けられていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のマイクロ波加熱殺菌装置。
上記容器は、底板と、天板と、これら底板および天板間に介設された環状の外壁部と、外壁部が底板および天板間に介設された状態をロックするロック手段とから構成され、上記底板および天板の少なくとも一方は金属材料で形成されているとともに、上記外壁部はマイクロ波が透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載のマイクロ波加熱殺菌装置。