JP5717707B2 - 食品処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品処理装置に関し、特に、常温保存可能に無菌化された米飯などのパック食品を製造するに際して好適に採用され得る食品処理装置に関する。

特許文献１に記載される無菌パック米飯の製造方法は、容器に定量充填された米に対して密封チャンバーにて高圧高温飽和蒸気を間欠的にフラッシュすることにより滅菌処理する工程を含んでいる。この滅菌処理工程は、たとえば、５〜１０秒間の高圧高温飽和蒸気フラッシュを１サイクルとして６〜８回繰り返して行われる。この滅菌処理工程によって、米に付着されている可能性のある一般生菌および耐熱生菌をも死滅させることができると同時に、米が一定程度までアルファ化されるので、その後、炊き水を注水して炊飯する際の炊飯時間を短縮させることができる。炊飯後、クリーンルームないしクリーンブース内で容器に蓋材を被着して密封シールすることにより、無菌状態を保持したパック米飯を製造することができる。

特許文献２に記載される食品殺菌装置は、米などの食品が定量充填された容器を載置支持する載置板と、上下チャンバーと、これら上下チャンバーを互いに離隔した離隔位置と互いに密接してそれらの間に密閉空間を形成する密接位置との間で相対移動させる手段と、上下チャンバーが離隔位置にあるときに前記載置板を上下チャンバーの間に供給する手段と、上下チャンバーが密接位置にあるときにこれらの間に形成される密閉空間に加圧蒸気を導入する手段とを有して構成されている。上下チャンバー間の密閉空間に導入された加圧蒸気は、載置板に支持された各容器の内部に入り込み、内容物である食品を無菌化する。

特許文献１に記載される無菌パック米飯の製造方法において、特許文献２に記載される装置を用いて殺菌を行うことができ、これによって完全無菌化されたパック米飯を製造することが可能となった。このようにして製造された無菌パック米飯は、常温でも長期間の保存が可能であり、消費者は購入後電子レンジで数分程度温めれば炊き立てと同様の食味および食感のご飯を手軽に食することができ、一方、コンビニなどの販売店にとっては過剰な仕入れによる廃棄ロスや過小な仕入れによる売上チャンスロスを無くすことができるものであった。また、このような製造方法は米飯だけでなく、パスタなどの麺類や総菜類などの多用な食品にも適用可能であり、無菌パック食品の市場拡大に大きな展望を与えるものであった。

しかしながら、特許文献２記載の殺菌装置にもなお改良すべき点があった。すなわち、この殺菌装置は、まだ蓋材が被着されていない、したがって容器上面が開放された状態の食品充填容器に対して上方から高温高圧蒸気を導入して殺菌するものであることから、この蒸気フラッシュによって容器内の食品（米）が容器外に飛散したり、飛散した米がフランジに付着することがあった。殺菌処理中に米が容器外に飛散すると所定の内容量を確保することができない。また、飛散した米がフランジに付着すると、その後の蓋材シールが良好に行われなくなって密閉性が低下し、したがって保存性が低下する原因となる。

本出願人は、この問題を解決する新技術を開発し、特許文献３に開示した。特許文献３に開示される殺菌装置によれば、上下チャンバーを密接させた状態で蒸気殺菌を行うときに、引用文献２記載の殺菌装置のように蒸気を上方から容器内の食品に向けて噴出させるのではなく、容器の開放上面を押さえ板で閉止しながら、該押さえ板を貫通して容器内に入り込むノズルを介して食品の内部で蒸気噴出させるので、食品の飛散を防止することができる。また、食品の内部に直接入り込むノズルから蒸気がフラッシュ注入されるので、容器内の食品をムラなく均一に殺菌することができる。

特開平０９−１７２９９２号公報 特開平１０−０９９０６１号公報 特開２０１１−８７５７５号公報

上述したように、特許文献３に開示される装置構成は、蒸気噴出による食品の飛散を防止すると共に食品全体を均一に殺菌する効果を発揮する上ではきわめて有益であることが確認されているが、ノズルを食品中に突き刺して蒸気噴出するので、ノズルの側面に食品（米粒など）が付着することがあった。殺菌効果を万全にするために高温高圧蒸気による蒸気殺菌処理は複数回繰り返して行うことが好ましいが、一回の殺菌処理終了後に上下チャンバーを互いに離隔させたときに、側面に食品が付着した状態でノズルが食品から引き上げられることがあり、この付着した食品が次回以降の殺菌処理においてもノズル側面に付着したままであると、上下チャンバー間の密閉空間内の同じ位置で数十回またはそれ以上の高温蒸気フラッシュを浴びることになり、焼けによる変色が生ずる。この焼けて茶色に変色した食品（米）が何らかの原因（たとえば上下チャンバーを密着または離隔させたときの衝撃など）によってノズルから脱落して容器内に入り込んでしまうと、外観的および生理的に消費者には受け容れられないものとなるため市場に出荷することができなくなり、歩留まりが低下する。このような現象が見られるのはせいぜい数十回の殺菌処理で一回あるかどうかの頻度ではあるが、この問題に対する解決手段を開発することが望まれる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、特許文献３に記載されるノズル方式の殺菌処理技術の改良技術として、ノズルに食品が付着する問題を根本的に解決する手段を提供することである。

この課題を解決するため、請求項１に係る発明は、食品が充填された上面開口の容器を所定方向に搬送する容器搬送手段と、容器搬送手段により第一の所定位置に搬送された容器内の食品を予備処理する予備処理手段と、予備処理手段による処理を経て容器搬送手段により第一の所定位置からさらに所定方向に搬送された第二の所定位置において容器内の食品を殺菌する殺菌手段とを有し、予備処理手段は、昇降可能に設けられる均し板と、均し板の下面から下方に所定長さ突出する複数のピンを備え、均し板が上方の待機位置から下降したときに均し板の下面が容器内の食品の表面に圧接することにより容器内の食品を表面均しすると共にピンが容器内に入り込んで食品に穴を開けるものであり、殺菌手段は、互いに離隔する離隔位置と互いに密接して内部に密閉空間を形成する閉止位置との間で相対移動可能な上下チャンバーと、上下チャンバーが閉止位置にあるときに上下チャンバー間の密閉空間内において容器内の食品に既に開けられている前記穴に向けて高温高圧蒸気を噴出する複数のノズルを備え、前記予備処理手段に設けられる複数のピンと前記殺菌手段に設けられる複数のノズルとが同一パターンで配置され、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに各ノズルが容器内の食品に既に開けられている前記穴に対向する直上位置で蒸気を噴出することを特徴とする食品処理装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の食品処理装置において、前記予備処理手段に設けられる複数のピンは、均し板の下面が容器内の食品の表面に圧接する位置まで均し板が下降したときに、その先端が容器底面から３〜５ｍｍ離れた位置に到達するように突出長さが設定されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の食品処理装置において、前記予備処理手段に設けられる複数のピンは前記殺菌手段に設けられる複数のノズルより大径に形成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか記載の食品処理装置において、前記殺菌手段には、さらに、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに容器の上面開口を閉止する押さえ板が上チャンバーに設けられることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の食品処理装置において、前記殺菌手段には、さらに、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに容器を容器搬送手段から離して持ち上げる容器持ち上げ手段が設けられ、前記押さえ板は上下チャンバーが離隔位置にあるときは容器の上方に離れて位置すると共にその位置からさらに上方移動可能に上チャンバーに吊下されており、容器持ち上げ手段は、上下チャンバーを相対移動させて密閉空間を形成するときに該密閉空間内において容器を容器搬送手段から離脱させ、該容器のフランジを押さえ板の下面に当接させ、さらに容器と一緒に押さえ板を上昇させることにより容器の上面開口を閉止することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５記載の食品処理装置において、前記容器持ち上げ手段が、容器の下方において下チャンバーの底面に載置された容器底受部材であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項６記載の食品処理装置において、容器の深さに応じて異なる厚さの容器底受部材が交換可能に用いられることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、容器内に充填された食品に対して予備処理手段により穴を開けた後に、その穴に向けてノズルから高温高圧蒸気を噴出するので、ノズルから噴出された蒸気は主として穴の中に入り込み、その周囲から徐々に食品に浸透していく。ノズルから噴出された蒸気の一部は容器内の食品の表面から徐々に下方に入り込み、一部は容器の内面に向けて進む。このようにして、容器内の食品を全般にわたって均一に殺菌すると共に容器をも同時に殺菌し、さらに固まった食品をほぐす効果も得られる。

さらに、殺菌処理において、各ノズルが容器内の食品に既に開けられている前記穴に対向する直上位置で蒸気を噴出するので、各ノズルからの噴出蒸気をよりスムーズに穴の中に入り込ませることができ、容器内の食品を均一に殺菌する効果をより確実に達成することができる。

請求項２に係る発明によれば、殺菌処理において、各ノズルからの噴出蒸気が容器の奥底近くまで入り込むので、容器内の食品を均一に殺菌する効果をより確実に達成することができる。

請求項３に係る発明によれば、予備処理手段のピンが殺菌手段のノズルより大径に形成されるので、ピンによって容器内の食品に形成される穴もノズルより大径である。したがって、各ノズルからの噴出蒸気をよりスムーズに穴の中に入り込ませることができ、容器内の食品を均一に殺菌する効果をより確実に達成することができる。

請求項４に係る発明によれば、容器の開口部が押さえ板で閉止された状態で蒸気が注入されるので、容器内の食品が容器外に飛散したり、飛散した食品がフランジに付着することを防止することができる。したがって、所定の内容量を確保することができると共に、後の蓋材シール被着処理を支障なく行うことができるので密閉性・保存性を低下させることがない。

請求項５に係る発明によれば、容器持ち上げ手段との連動により、押さえ板の自重を働かせながら容器開口部を完全に閉止することができるので、上記効果をより確実に達成することができる。

請求項６に係る発明によれば、容器持ち上げ手段としての好適な一実施形態が提供される。この実施形態によれば、下チャンバーの底面に容器底受部材を載置するだけで容器持ち上げ手段が形成されるので、比較的装置構成が簡単で比較的低コストで製造可能である。

請求項７に係る発明によれば、一つの装置構成で異なる種類（深さ）の容器を処理対象とすることができる効果がある。

本発明による食品処理装置を構成する予備処理ユニットの一実施形態を示す正面視断面図である。 この予備処理ユニットのピン配置状態図である。 本発明による食品処理装置を構成する殺菌ユニットの一実施形態を示す正面視断面図である。 図１Ａ−Ａ断面図である。 この殺菌ユニットにおいて下チャンバーが下方に離れているときの状態を示すＡ−Ａ断面部分図である。 この殺菌ユニットに採用される蒸気導入／排出および減圧のための配管系統を示す図である。 この殺菌ユニットにおいて大容量の（深い）容器を対象とする場合のＡ−Ａ断面部分図である。 この食品処理装置を用いて最終的に製品として得られる無菌パック米飯の一部破断正面図である。 この食品処理装置を用いて行う一連の無菌パック米飯製造工程を示すフロー図である。 本発明による食品処理装置を構成する容器搬送ユニットの一実施形態を示す平面図である。

本発明による食品処理装置は、最終的に図８に示す無菌パック米飯（容器１内に米飯３’が収容された長期保存可能な製品）を製造するために、図９に示す一連の製造工程における加圧蒸気殺菌工程（Ｓ２）に用いられるものであるので、装置の説明に先立って、一連の製造工程について説明する。

容器１（図８）に米３を定量充填する（図９：Ｓ１）。より詳しくは、精米機により精米された米（精白米）が貯蔵庫に貯蔵されており、これを脱気米を用いて常法により洗米・浸漬して１０〜３０％程度の含水率に調整した上で、容器１に個食分の定量（たとえば１５０〜２００ｇ）を充填する。

容器１は、食品処理装置１０による殺菌処理工程（図９：Ｓ２）において、１００℃以上、たとえば１３０〜１５０℃程度の高温に晒されても熱軟化・熱変形しない耐熱性と、耐水性と、密封シール工程（図９：Ｓ５）後の二次汚染を実質的に防止するための酸素不透過性を兼ね備えたプラスチック材料から、消費者に供給する一食分の米飯を収容するに必要且つ十分な容量を有する食品収容部１ａと、その上端から略水平に外方に向けて延出するフランジ１ｂとを有して略皿状に一体成形されている。この容器１のプラスチック材料には主としてポリプロピレンが用いられるが、必要に応じて、ポリプロピレンにポリ塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合樹脂をラミネートしたもの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、表裏ポリプロピレン層の間に圧延アルミ箔などの金属箔を芯層として積層したものなどを使用することができる。

定量の米３が充填された容器１を高温高圧蒸気で殺菌処理する（Ｓ２）。本発明では、この殺菌処理に先立ち、容器搬送ユニット２０で搬送される米充填容器１内の米３の表面を平らにする均し処理を行うと同時に、米３内に穴を開ける予備処理を行うものであり、この予備処理が後述する予備処理ユニット３０で行われ、その直後に、高温高圧蒸気による殺菌処理が後述する殺菌ユニット４０で行われることによって容器１と容器１内の米が同時に滅菌される。この殺菌処理は、米３が定量充填された容器１（蓋材２はまだ被着されていないので上面が開口した状態にある）に対して、高温高圧蒸気をフラッシュ注入するにより、容器１自体を滅菌処理すると同時に容器１内の米をも殺菌して一般生菌だけでなく耐熱生菌をも実質的に完全に死滅させる。後述するように、本発明によれば、高温高圧蒸気が食品収容部１ａ内の隅々まで満遍なく行き渡って全体にムラなく均一に滅菌することができる。同時に、収容室１ａ内の米が加熱されることによってアルファ化が促進されるため、その後の炊飯（Ｓ４）を短時間で効率的に行うことができる。

数回（たとえば８回）の殺菌処理（Ｓ２）を経た後、容器１の食品収容部１ａ内に定量の炊き水（水または湯）を注水する（Ｓ３）。食感と歩留まり向上のために、炊き水には脱気水を用いることが好ましい。炊き水はあらかじめ無菌化処理されたものを用い、また、所定ｐＨ値にあらかじめ調整されたものを用いることができる。なお、混ぜご飯や赤飯などのパック製品を製造する場合は、この工程において、またはその前後に付加した別工程において、必要な調味液、着色液、具材などを添加する。

次いで、蒸気炊飯機に投入して常法により蒸気炊飯する（Ｓ４）。省スペース化のため、蒸気炊飯機には循環駆動される多列多段式のゴンドラを用いることが好ましい。すなわち、各々が複数（たとえば４〜１０個）の米充填容器１，１・・・を収容可能な棚板を複数段（たとえば７段）垂直方向に互いの間に間隔をおいて並行に積層してなる多段ゴンドラを複数基（たとえば８〜７０基）用い、これら多段ゴンドラを垂直平面上に周回駆動されるチェーンコンベアに等間隔で接続してなる搬送装置を設置する。複数の米充填容器１を収容する棚板には、米充填容器１の食品収容部１ａを嵌合するための開口が容器収容個数分形成されており、該開口の回りの縁面上にフランジ１ｂを係止することにより米充填容器１を吊り下げ状態で収容する構成を有するものを用いることができる。

このような多列多段式ゴンドラを用いた場合、滅菌済の米と炊き水と（場合によってはさらに調味液など）が充填された米充填容器１は、任意の移載装置により、リターンしてくる空の多段ゴンドラの各段に送り込まれる。そして、全段に米充填容器１を収容したゴンドラは蒸気炊飯機に送り込まれ、その室内を移動する間の所定時間（たとえば１５〜４０分）で蒸気炊飯される。

蒸気炊飯機の室内を複数のゾーンに分けて、各ゾーンごとに独立して温度制御するようにしても良い。これにより、炊飯工程に応じて最適な蒸気温度を設定することができる。

蒸気炊飯（Ｓ４）を完了したゴンドラはチェーンコンベアによって引き上げられ、一段ずつ容器１をコンベア上に送り出す。空になったゴンドラは蒸気炊飯機の入口に向けてリターンして次の容器収容に備える。

蒸煮処理完了後、炊飯された米飯を収容する米充填容器１を順次にシール装置に投入して、あらかじめＵＶ殺菌された蓋材２（図５）を被着して密封シールする（Ｓ５）。シール装置は公知のヒートシール装置であって良いが、必要に応じて、シールした蓋材２の不要部分をカットするトリミング手段が付設される。密封シール後の二次汚染を防止するため、蓋材２としては、前述の容器１の材質と同様に酸素不透過性を有するプラスチック材料で成形されたフィルムを用いることが好ましく、ポリエチレンやポリプロピレンを主体とするイージーピール性を有するものが好適に用いられる。また、米充填容器１に窒素ガスなどの不活性ガスをフラッシュ注入して容器１内の空気を追い出して不活性ガス置換した後に密封シールを行うことも、二次汚染による品質劣化を防止するために好ましい方策の一つである。さらに必要な場合には脱酸素材を封入して密封シールする。

蒸気炊飯機の出口から密封シール装置への容器搬送はコンベアなどによって行われるが、この間に外気に晒されると雑菌が混入して二次汚染を招くおそれがあるので、これを防止するために、この間の領域は、たとえばクラス１００〜１０００程度のクリーン度を有するクリーンブースないしクリーンルームに収容される。これにより、加圧蒸気殺菌（Ｓ３）および蒸気炊飯（Ｓ６）による無菌状態が維持されて密封シールされるので、無菌パック製品として提供することが可能となる。クリーンブースの構造は、たとえば、蒸気炊飯機の出口からシール装置の入口までの間をトンネル状のブースとし、クリーンエア発生装置をブース中央上部に取り付けて連続的にクリーンエアを送入する。クリーンブース内を陽圧（たとえば外気圧より０．５〜２ｍｍＡｑ程度高い圧力）に保持して、クリーンエアをブースの上から下へ、中央から外周へと流し、また搬送コンベア上では搬送方向と反対方向に（密封シール装置から蒸気炊飯機に向けて）流すことにより、汚染された外気の侵入を防ぐように構成することが好ましい。

密封シール装置により米充填容器１を密封シールした後、常法により所定時間蒸らしを行って（Ｓ６）、炊飯後の上層部と下層部の水分量の均一化を図ると同時にアルファ化の促進を図る。蒸らし処理に先立って、密封シールされた容器１を上下反転させると、上下の水分量の均等化を促進させるのに有効である。

その後、蒸らし処理（Ｓ６）に伴う臭いを除去するために、密封シールされた米充填容器１をチラー水などの冷水槽に通過させて常温近く、たとえば４０℃程度まで冷却する（Ｓ７）。米充填容器１を上下反転させて蒸らし処理を行った場合は、その上下反転状態を元に戻した後に冷却処理を行う。蒸らし処理および冷却処理においては、前述の蒸気炊飯機と同様の多段多列式ゴンドラを採用して処理効率の向上を図ることが好ましい。

冷却後、水分を除去して所定含水率まで乾燥させる処理を行い（Ｓ８）、さらに、製造年月日や賞味期限などの印刷、ピンホール検査、ウエイトチェックなどの製品化のために必要な後処理（Ｓ９）を経て、所望の無菌パック米飯（図８）が製造される。

このようにして製造された無菌パック米飯は、高圧高温蒸気による殺菌（Ｓ２）および蒸気炊飯（Ｓ４）によって保存性が高められ、一連の処理工程の間で外気に触れる可能性のある処理領域はクリーンブースで外気から遮断されており、且つ、酸素不透過性の容器１および蓋材２で内容物（米飯３）が外気から遮断されていて二次汚染を防止しているため、実質的な無菌状態が維持され、常温でも長期間（６ヶ月〜１年またはさらにそれ以上）の保存が可能である。したがって、消費者は購入後、電子レンジで１〜３分程度温めれば茹で立てと同様の食味および食感の米飯を手軽に食することができる。また、コンビニなどの販売店にとっては、過剰な仕入れによる廃棄ロスや過小な仕入れによる売上チャンスロスがなくなり、きわめて大きなコストメリットが得られる。

以下、本発明の一実施形態による食品処理装置１０について、図１ないし図９を参照して詳述する。この食品処理装置は、容器搬送ユニット２０（本発明の「容器搬送手段」に相当する）と、予備処理ユニット３０（本発明の「予備処理ユニット」に相当する）と、殺菌ユニット４０（本発明の「殺菌手段」に相当する）とを有して構成される。

容器搬送ユニット２０はリテーナ２１を有する。リテーナ２１は、モータなどの駆動機構（図示せず）で所定方向（図１，図３，図５の紙面鉛直方向）に間欠的に駆動されるコンベア（図示せず）によって搬送される。リテーナ２１には複数（図示例では４個）の略楕円形開口２２が幅方向に所定間隔を置いて並設され、各開口にそれぞれ容器１の食品収容部１ａが嵌合収容され、フランジ１ｂが各開口縁に係止された状態（図１，図５）で、容器１を支持する。リテーナ２１の幅方向両端２３，２３にはブラケット２４を介して遊転ローラ２５が軸支され、このローラ２５が、容器搬送方向に沿って延長するレール２６上を自由に回転することにより、リテーナ２１が容器搬送方向に円滑に移動可能とされている。なお、以上に説明した容器搬送ユニット２０の詳細構成は図１に示されているが、図３および図５ではリテーナ２１のみを示して他の構成要素は図示省略されている。

予備処理ユニット３０は、リテーナ２１に保持された容器１内の米３を均すと共に、本発明ではより重要な役割として容器１内の米３に穴を開けるものであり、図１に示すように、容器１内に入り込むことができる平面寸法を有する均し板３１と、この均し板３１の下面３２から下方に所定長さ突出する中実のピン３３と、均し板３１（およびピン３３）を待機位置（図１実線）と均し位置（図１仮想線）との間で昇降させるエアシリンダーなどの駆動機構３４とを有する。ピン３３は容器１内の米３に満遍なく穴を開けるために複数個設けられ、一例として図２に示されるような配置状態で設けられる。均し位置は、図１に仮想線で示すように、均し板３１の下面３２が容器１内の米３の表面４に密接して軽く圧力をかけられる位置であり、このときにピン３３の先端が容器１の底面近くまで（たとえば容器底面から３〜５ｍｍ離れた位置まで）入り込むようにピン３３の突出長を設定する。この予備処理ユニット３０は、幅方向中心線Ｘ（図１）を中心として左右対称に構成されており、図1にはその左半分が図示されている。したがって、この予備処理ユニット３０は、一度に４個の米充填容器１を処理することができる。

殺菌ユニット４０は、上下に対向して配置された上チャンバー４１と下チャンバー４２とを有する。上下チャンバー４１，４２は、これらが互いに離隔した位置（図５）と、これらが互いに密接してこれらの間に実質的に密閉された空間４３を与える位置（図３）との間で相対移動可能である。この実施形態では、上チャンバー４１は固定であり、下チャンバー４２が下方に離隔した離隔位置（図５）と上チャンバー４１に密接する閉止位置（図３）との間で油圧シリンダーなどの駆動機構４４を介して昇降可能に構成されている。密閉空間４３は、４個の容器１を支持するリテーナ２１を収容するに十分な平面寸法を有すると共に、後述するようにリテーナ２１から容器１を持ち上げるための容器底受部材４５を下チャンバー４２の底面４６と容器１との間に配置するためのスペースを与えている。符号４７は密閉空間４３を形成・保持するためのパッキンを示す。この殺菌ユニット４０は、前述の予備処理ユニット３０と共通の幅方向中心線Ｘを中心として左右対称に構成されており、図３ないし図５にはその左半分が図示されている。

上チャンバー４１は、蒸気導入口４８および蒸気排出口４９を有する。スチームジェネレータ（図示せず）で発生させた高温高圧蒸気は蒸気導入口４８から密閉空間４３に入り込み、この密閉空間４３において容器１内の米３を殺菌した後に、蒸気排出口４９から排出されて、一回の蒸気殺菌処理を終了する。図６に略示されるように、蒸気導入口４８にはスチームジェネレータからの蒸気導入管５０が接続され、蒸気排出口４９には蒸気排出管５１が接続されており、これら蒸気導入管５０および蒸気排出管５１にそれぞれ設けられる電磁バルブ５２，５３を開閉することによって、蒸気導入および排出のタイミングを制御している。このような制御手法自体は公知であるので、詳細な説明を省略する。

前述の容器底受部材４５は、リテーナ２１に支持される容器１の直下において下チャンバー４２の底面４６上に載置される。容器底受部材４５としてはステンレス製などの穴あき板（パンチングプレート）を用いることが好ましく、これによって上下チャンバー４１，４２間の密閉空間４３に導入された高温高圧蒸気を容器１の下方に回り込ませて容器底面から加熱殺菌することが可能になる。容器底受部材４５は、上下チャンバー４１，４２が互いに離隔した離隔位置（図５）にあるときは、リテーナ２１に支持される容器１の下方に待避して干渉しないが、駆動機構４４によって下チャンバー４２が上昇していく過程でリテーナ２１に支持された容器１の底面に当たり、さらに下チャンバー４２が上昇することにより容器１をリテーナ２１から外して所定高さまで持ち上げる（図３）。この動作については後に詳述する。

ノズルユニット６０は、ノズルベース６１と、上チャンバー４１とノズルベース６１との間に実質的に密閉された蒸気室６２を形成するためにノズルベース６１上に設けられるスチームガイド６３と、ノズルベース６１の下面に固着されるノズルホルダー６４と、複数のノズル６５と、押さえ板６６とを有する。ノズルベース６１は、上チャンバー４１の上隅の内設段部５４の下面にビスなどの固着具（図示せず）で固定されており、したがってノズルユニット６０全体が上チャンバー４１と一体になっている。ノズルベース６１はステンレスなどの金属板であり、上下チャンバー４１，４２間の密閉空間４３と略同一の平面寸法を有する。

スチームガイド６３は上チャンバー４１の段部５４と略同一の高さ寸法を有する（図３）と共に、この実施例では中心線Ｘの両側に設けられ、それぞれ２個の容器１の開口部を取り囲む形状（図４）を有し、ノズルベース６１が上チャンバー４１に取り付けられたときにその上面が上チャンバー４１の下面５５に密接することにより、これらの間に実質的に閉じられた空間としての蒸気室６２を形成する。蒸気導入口４８はスチームガイド６３により形成される蒸気室６２内で開口しており、蒸気導入口４８に導入された高温高圧蒸気は蒸気室６２に入り込み、後述の殺菌処理の後、蒸気室６２の外側においてノズルベース６１に形成されている開口６７および蒸気排出口４９を介して装置外に排出される。

なお、スチームガイド６３は上述のように実質的に閉じられた空間としての蒸気室６２を規定するが、ノズルベース６１上においてスチームガイド６３の壁厚を貫通する壁厚貫通穴（図示せず）が数ヶ所に形成されており、この壁厚貫通穴において蒸気室６２の内外がノズルベース６１上で部分的に連通している。蒸気室６２を「実質的に」閉じられた空間と表現したのはこの意味である。この壁厚貫通穴は、後述するように、蒸気に含まれる熱水を蒸気室６２の外に排出する作用を果たすと共に、容器１の外側を加熱殺菌し、併せて、容器１の内外の圧力差をなくす作用を果たす。

押さえ板６６は、容器１ごとにそのフランジ１ｂを覆うに十分な平面寸法を有するステンレスなどの板状体であり、ノズルホルダー６４の下方において若干の上下動を許容して取り付けられる。取付の一例として、図示実施例では、複数箇所においてスチームガイド６３およびノズルホルダー６４に固着したネジ軸６８の各々先端に、下端にストッパー６９を有するガイド支柱７０を螺着し、このストッパー６９を押さえ板６６の外周端近くに形成した裏面凹部７１に嵌合収容させることにより、押さえ板６６とノズルホルダー６４との間の隙間高さ範囲内において若干の上下動を許容しつつ押さえ板６６を吊り下げた状態で取り付ける構成が採用されている。この構成によれば、すべてのガイド支柱７０をネジ軸６８から取り外すことによって押さえ板６６を容易に着脱することができ、メンテナンスや交換に有利である。

押さえ板６６にはノズル６５を挿通させるためのノズル挿通孔７２がノズル６５の位置に対応して同数だけ形成されている。ノズル挿通孔７２は、ノズル６５の外径より幾分大きい口径を有するものとして形成されており、したがってノズル６５を挿通させた状態においてもその周囲には蒸気を通過（排出）させるための蒸気通路７３が残されている。

複数のノズル６５はノズルホルダー６４を厚さ方向に貫通している。ノズル６５の上端は蒸気室６２において所定高さまで突出した位置で開口し、また、押さえ板６６のノズル挿通孔７２を挿通してその下方に所定長さ突出した位置でその下端が開口している。ノズル６５の配置は予備処理ユニット３０のピン３３の配置（図２）と同じであり、ノズル６５の外径は予備処理ユニット３０のピン３３より若干（１〜２ｍｍ程度）小さくしてある。

以上のように構成された食品処理装置１０の作用について説明する。米３が定量充填された容器１が容器搬送ユニット２０のリテーナ２１に保持された状態で予備処理ユニット３０の直下位置に到達すると、該位置で所定時間停止し、その間に予備処理ユニット３０による均しおよび穴あけの処理が行われる。すなわち、駆動機構３４により均し板３１が待機位置（図１実線）から均し位置（図１仮想線）まで下降し、その下面３２が容器１内の米３の表面４に密接して軽く圧力をかけることにより米３の表面４の凹凸を無くして均すと共に、この下降によってピン３３が容器１内の米３に突き刺さって米３に穴５を開ける。ピン３３の先端は容器１の底近くにまで達するので、容器１内の米３の表面４から容器１の底近くにまで達する深さの穴５が、ピン３３の配置（図２）と同じ配置で形成される。

予備処理ユニット３０による上記処理が完了した後、再びコンベア（図示せず）を駆動して、米充填容器１を容器搬送ユニット２０のリテーナ２１に保持された状態で搬送し、殺菌ユニット４０の直下位置に到達すると、該位置で所定時間停止し、その間に殺菌ユニット４０による殺菌処理が行われる。既述したように、殺菌効果を高めるためには数回（たとえば８回）の殺菌処理を繰り返して行うことが好ましいので、図３および図４に示されるような殺菌ユニット４０を容器搬送方向に数個連設し、各殺菌ユニット４０の直下位置で殺菌処理を行う。米充填容器１が各殺菌位置に送り込まれるとき、上下チャンバー４１，４２は互いに離隔した離隔位置（図５）にある。また、このとき、押さえ板６６はその裏面凹部７１の天井面にストッパー６９が係止された吊り下げ状態で保持されており、容器１もそのフランジ１ｂがリテーナ２１に吊り下げられた状態で支持されていて、押さえ板６６は容器フランジ１ｂとは離れている。また、リテーナ２１に支持されている容器１の底面は、その直下位置において下チャンバー４２に載置されている容器底受部材４５から離れている。そして、この位置でコンベアを停止させた後、駆動機構４４により下チャンバー４２を上昇させて上チャンバー４１に密接させ、それらの間に密閉空間４３を形成する。

下チャンバー４２が上チャンバー４１と密接して密閉空間４３を形成するに至る上昇過程において、まずリテーナ２１に支持されている容器１の底面に容器底受部材４５が当接し、さらに下チャンバー４２が上昇することによって容器１はリテーナ２１による係止状態から離れて持ち上げられていく。そして、容器フランジ１ｂが押さえ板６６の下面に当接した後もなお若干上昇することにより、容器フランジ１ｂによって持ち上げられるようにして押さえ板６６が上昇し、密閉空間４３が形成されるときには図３に示す状態が得られる。このとき、容器１は、食品収容部１ａがリテーナ２１の開口２２に入り込み、底面が容器底受部材４５の上に支持され、フランジ１ｂの上に押さえ板６６の自重が作用して密接した状態となっている。また、容器フランジ１ｂに密接する押さえ板６６のノズル挿通孔７２を挿通して更に下方に延長しているノズル６５は、予備処理ユニット３０のピン３３によって容器１内の米３に開けられた穴５の直上位置で該穴５に対向している。ノズル５４の先端は容器１内に入り込んでいても良いが、容器１内の米３の表面４には達しておらず、したがって穴５の中には入り込まない位置に止まっている。

この状態で、蒸気導入口４８から高温高圧蒸気を導入する。たとえば、１４５℃の高温高圧蒸気を５．５秒間フラッシュ注入する。蒸気導入口４８から導入された蒸気は、上チャンバー４１の下面５５とノズルベース６１との間でスチームガイド６３に囲まれている蒸気室６２を充満した後、該蒸気室６２で上端開口しているノズル６５に入り込み、その下端から容器１内に噴射される。予備処理ユニット３０におけるピン３３の配置（図２）と殺菌ユニット４０におけるノズル６５の配置は同一であるから、ノズル６５の下端から噴射された高温高圧蒸気は主としてその直下にある穴５の中に入り込み、穴５から容器１内の米の中に徐々に入り込んでいく。また、一部は容器１内の米３の表面４から徐々に下方に入り込み、一部は容器１の内面に向けて進む。このようにして、容器１に充填された食品３を全般にわたって満遍なく均一に殺菌すると共に容器１自体をも殺菌し、併せて固まった食品３をほぐす効果も得られる。このとき、容器１の開口部は、フランジ１ｂに密接する押さえ板６６の自重が作用することによって実質的に閉塞されているので、ノズル６５からの蒸気噴射によっても食品が容器外に飛散したり、フランジ１ｂに付着することがない。また、噴射された蒸気は、スチームガイド６３の外側でノズルベース６１に形成された開口６７を通って密閉空間４３に入り込んで、容器１の外側からも加熱殺菌効果を与える。

また、容器１が押さえ板６６と容器底受部材４５との間に挟まれた状態で蒸気殺菌が行われるのでその高さ寸法が維持され、また、リテーナ２１の開口２２に嵌み込まれているので横方向への膨らみ変更も防止される。したがって、殺菌処理中に高温高圧蒸気が容器１内に注入されたときに容器１が内圧上昇によって膨らんで変形することを防止する。この構成によれば容器１の膨らみが物理的に規制されるので、下記のように蒸気通路７３を通って行われる蒸気排出をスムーズに行わせて、過度の内圧上昇を防止することができる。

さらに、ノズル６５は、その下端が穴５の中には入り込まない位置で穴５に向けて蒸気を噴出するので、ノズル６５に米３が付着しない。したがって、特許文献３の従来技術において散見される不具合、すなわち、ノズル側面に付着した食品が繰り返し同じ位置で高温蒸気フラッシュを浴びることにより焼けて変色し、これがノズルから脱落して容器内に入り込むことで製品価値が大きく低下するという問題に対して、根本的な解決手段を与えることができる。

なお、ノズル６５の上端はノズルベース６１上に所定高さまで突出しているので、導入された高温高圧蒸気に含まれる熱水はノズル６５に入り込むことなく、蒸気室６２の内部においてノズルベース６１上を流れた後に前述の壁厚貫通穴からスチームガイド６３の外に導かれ、さらにノズルベース６１の周縁部に形成された複数の切欠き７４から落下して排出される。

所定時間の蒸気フラッシュによる殺菌処理を終えた後、蒸気排出口４９からの蒸気排出管５１に設けられた電磁バルブ５３を開く。容器１内に入り込んだ蒸気は、押さえ板６６のノズル挿入孔７２の口径とノズル６５の外径との寸法差によって与えられる蒸気通路７３を通って容器１外に排出され、さらに、上下チャンバー４１，４２間の密閉空間４３からノズルベース６１の開口６７および蒸気排出口４９を介して殺菌ユニット４０外に排出される。そして、駆動機構４４により下チャンバー４２を下降させて、図５に示す離隔状態に戻す。容器１はリテーナ２１に保持された状態となり、コンベアにより次の（２回目の）殺菌処理位置に搬送される。

このようにして、コンベア停止により容器１が殺菌処理位置で停止している間に、型密閉→蒸気フラッシュ→型開放を１サイクルとする殺菌処理が行われ、これを数ヵ所の殺菌処理位置において繰り返して行うものであり、各殺菌処理位置において既述した構成の殺菌ユニット４０が用いられる。

この殺菌ユニット４０では一食分の米飯を封入するパック米飯を製造する過程で殺菌処理を行うものであるが、一食分と言ってもニーズは様々であり、たとえば１００ｇパック米飯、２００ｇパック米飯、３００ｇパック米飯など数種類のパック米飯を製造する場合がある。このような場合、容器１の平面寸法を大きく変えずに、深さを変えることで容量の増減に対応させるのが一般的であり、リテーナ２１を共用できるので有利である。

図７は、既述した構成の殺菌ユニット４０において、これまで対象としてきた容器１よりも容量が大きい（したがって深い）容器１’を殺菌処理対象とする場合の用例を示している。この場合には、容器１を対象とする場合に用いた容器底受部材４５に代えて、容器の深さ寸法増大分だけ厚さを小さくした容器底受部材４５’を用いる。これにより、既述したと同様にして、下チャンバー４２を上チャンバー４１に密接させるための上昇移動の過程で、容器底受部材４５’によって容器１’をリテーナ２１から浮上させ、そのフランジ１ｂを押さえ板６６の下面に当接させ、さらに押さえ板６６を浮上させて、押さえ板６６の自重によって容器１’の開口を閉止することができる。このように、一つの殺菌ユニット４０において厚さの異なる複数の容器底受部材４５，４５’を用意しておいて、容器１，１’の深さに応じたものを選択して用いることにより、深さの異なる容器に対応させることができる。もちろん、単一の深さの容器のみを対象とする場合は、その容器深さに応じた厚さを有する一つの容器底受部材を使用すれば良い。

この実施形態による食品処理装置１０による効果を確認するために、図８の容器１に浸漬米３を充填して予備処理ユニット３０による予備処理を行った後に殺菌ユニット４０による殺菌処理を行ったときのＦ値を測定した。米は平成２２年度埼玉県産「彩のかがやき」（登録商標）を使用し、これを洗米した後、埼玉県羽生市の水道水に１時間浸漬し、よく水切りして、酸素バリア性を有するポリプロピレン製の容器（「ラミコン」登録商標）１に充填した。この容器は炊飯後の出来上がり状態で３００ｇの米を収容するものであり、歩留まりを２３０％に設定して、浸漬米１６５ｇを容器１に充填した。充填した米は生米の状態で１３０．５ｇであり、浸漬率１２６．４％であった。これを予備処理ユニット３０に投入して容器１内の米３にピン３３で穴５を開けた後、殺菌ユニット４０に投入し、１４５℃の蒸気を蒸気導入口４８から５．５秒間導入してノズル６５から穴５に向けて噴射する蒸気殺菌処理を８回繰り返して行った。同一条件で５１回の試験を行って、雰囲気最終Ｆ値および底面部最終Ｆ値を測定した。結果を表１に示す。

この表に示すように、既述食品処理装置１０を使用して予備処理として容器１内の米３に穴５を開けた後に該穴に対して高温高圧蒸気をノズル６５から注入して殺菌を行うと、全体雰囲気の最終Ｆ値が平均７６．９（最大９１．２）、底面部における最終Ｆ値が６０．２ときわめて高い数値が安定して取れており、しかも底面部最終Ｆ値が雰囲気最終Ｆ値とそれほど大きく変わらないことから、容器１内の米３が満遍なく均一に殺菌されていることが確認できた。表１に併せて示されている従来技術（特許文献３、すなわち容器内の米に穴を開ける予備処理を行わず、ノズルを直に米の中に挿入して蒸気噴出することにより殺菌処理を行う場合）による数値（特許文献３の表１から転記）と対比すれば、あらかじめ開けておいた穴の中に蒸気を注入する本発明方式による効果がきわめて顕著であることが明らかである。これは、あらかじめ複数の穴を開けておくことにより蒸気が穴の中に入り込みやすくなり、且つ、穴に入り込んだ蒸気（熱）が容器の表面近くから底面近くまでのあらゆる深さ地点において穴から米の中に浸透していくため、より高い殺菌効果を均一に与えることに寄与しているものと考えられる。

以上に本発明の実施形態について添付図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された発明の範囲内において様々な態様を取り得ることは言うまでもない。たとえば、予備処理ユニット３０のピン３３はすべて同じ長さとして図示されているが、これは一例にすぎず、長さの異なるピン３３を設けても良い。たとえば、底面の中央が若干盛り上がった形状の容器１の場合は、容器中央に入り込むピン３３より周縁部に入り込むピン３３を若干長くして、容器１の全般にわたってピン３３の先端が底面近くまで入り込むようにし、これにより容器１の深さが異なる位置においても一様に底面近くまで入り込む深さの穴５を形成するようにしても良い。

なお、既述実施形態による殺菌ユニット４０では、ノズル６５からの蒸気噴出による食品（米３）の飛散を防止するためにノズルユニット６０に押さえ板６６が設けられているが、蒸気殺菌処理を受けることによって容器１内の米３は蒸気によって水分量が増大し、蒸気噴出を受けても徐々に飛散しにくいものとなる。したがって、複数回繰り返し行われる蒸気殺菌処理のうちの最初の数回の蒸気殺菌処理については既述実施形態と同様に押さえ板６６を有する殺菌ユニット４０を用い、その後の後半の蒸気殺菌処理については押さえ板６６を割愛した構成の殺菌ユニット４０を用いるようにしても良い。

１，１’ 容器
１ａ 食品収容部
１ｂ フランジ
２ 蓋材
３ 米（食品）
３’ 炊飯後の米
４ 米の表面
１０ 食品処理装置
２０ 容器搬送ユニット（容器搬送手段）
２１ リテーナ
２２ 開口
２３ リテーナの幅方向両端
２４ ブラケット
２５ 遊転ローラ
２６ レール
３０ 予備処理ユニット（予備処理手段）
３１ 均し板
３２ 均し板の下面
３３ ピン
４０ 殺菌ユニット（殺菌手段）
４１ 上チャンバー
４２ 下チャンバー
４３ 密閉空間
４４ 駆動機構
４５，４５’ 容器底受部材（容器持ち上げ手段）
４６ 下チャンバーの底面
４７ パッキン
４８ 蒸気導入口
４９ 蒸気排出口
５０ 蒸気導入管
５１ 蒸気排出管
５２ 蒸気導入用の電磁バルブ
５３ 蒸気排出用の電磁バルブ
５４ 上チャンバー上隅の内設段部
５５ 上チャンバーの下面
６０ ノズルユニット
６１ ノズルベース
６２ 蒸気室
６３ スチームガイド
６４ ノズルホルダー
６５ ノズル
６６ 押さえ板
６７ 開口
６８ ネジ軸
６９ ガイド支柱
７０ ストッパー
７１ 凹部
７２ ノズル挿通孔
７３ 蒸気通路
７４ ノズルベース周縁部の切欠き

Claims (7)

1. 食品が充填された上面開口の容器を所定方向に搬送する容器搬送手段と、容器搬送手段により第一の所定位置に搬送された容器内の食品を予備処理する予備処理手段と、予備処理手段による処理を経て容器搬送手段により第一の所定位置からさらに所定方向に搬送された第二の所定位置において容器内の食品を殺菌する殺菌手段とを有し、予備処理手段は、昇降可能に設けられる均し板と、均し板の下面から下方に所定長さ突出する複数のピンを備え、均し板が上方の待機位置から下降したときに均し板の下面が容器内の食品の表面に圧接することにより容器内の食品を表面均しすると共にピンが容器内に入り込んで食品に穴を開けるものであり、殺菌手段は、互いに離隔する離隔位置と互いに密接して内部に密閉空間を形成する閉止位置との間で相対移動可能な上下チャンバーと、上下チャンバーが閉止位置にあるときに上下チャンバー間の密閉空間内において容器内の食品に既に開けられている前記穴に向けて高温高圧蒸気を噴出する複数のノズルを備え、前記予備処理手段に設けられる複数のピンと前記殺菌手段に設けられる複数のノズルとが同一パターンで配置され、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに各ノズルが容器内の食品に既に開けられている前記穴に対向する直上位置で蒸気を噴出することを特徴とする食品処理装置。
2. 前記予備処理手段に設けられる複数のピンは、均し板の下面が容器内の食品の表面に圧接する位置まで均し板が下降したときに、その先端が容器底面から３〜５ｍｍ離れた位置に到達するように突出長さが設定されることを特徴とする、請求項１記載の食品処理装置。
3. 前記予備処理手段に設けられる複数のピンは前記殺菌手段に設けられる複数のノズルより若干大径に形成されることを特徴とする、請求項１または２記載の食品処理装置。
4. 前記殺菌手段には、さらに、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに容器の上面開口を閉止する押さえ板が上チャンバーに設けられることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載の食品処理装置。
5. 前記殺菌手段には、さらに、第二の所定位置において前記密閉空間内で殺菌手段による殺菌処理が行われるときに容器を容器搬送手段から離して持ち上げる容器持ち上げ手段が設けられ、前記押さえ板は上下チャンバーが離隔位置にあるときは容器の上方に離れて位置すると共にその位置からさらに上方移動可能に上チャンバーに吊下されており、容器持ち上げ手段は、上下チャンバーを相対移動させて密閉空間を形成するときに該密閉空間内において容器を容器搬送手段から離脱させ、該容器のフランジを押さえ板の下面に当接させ、さらに容器と一緒に押さえ板を上昇させることにより容器の上面開口を閉止することを特徴とする、請求項４記載の食品処理装置
6. 前記容器持ち上げ手段が、容器の下方において下チャンバーの底面に載置された容器底受部材であることを特徴とする、請求項５記載の食品処理装置。
7. 容器の深さに応じて異なる厚さの容器底受部材が交換可能に用いられることを特徴とする、請求項６記載の食品処理装置。