JP6186302B2 - ジュール加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱すると糊化する食品材料を通電加熱するためのジュール加熱装置に関する。

加熱パイプの流路に流動性の食品材料を連続的に搬送しながら食品材料に通電してジュール熱により食品材料を調理加熱したり、殺菌加熱したりするために、特許文献１および特許文献２に記載されるように、連続加熱装置が開発されている。特許文献１に記載される連続加熱装置つまりジュール加熱装置は、断面四辺形の加熱パイプを有しており、加熱パイプの対向し合う２面には、プレート電極が設けられている。このタイプの加熱パイプはプレート電極形となっている。一方、特許文献２に記載されるジュール加熱装置は、複数の環状電極と絶縁性材料からなる複数の円筒部材とにより形成される加熱パイプを有しており、加熱パイプは環状電極と円筒部材とを交互に配置して接続することにより形成される。このタイプの加熱パイプはリング電極形となっている。

これらのジュール加熱装置においては、食品材料は加熱パイプの流路を流れながら通電加熱される。リング電極形の加熱パイプを有するジュール加熱装置においては、流路内に搬送しながら通電加熱される食品材料を均一に加熱するために、特許文献２に記載されるように、加熱パイプ内に回転式の撹拌部材が設けられている。

一方、プレート電極形の加熱パイプを有するジュール加熱装置においては、電極板に付着した食品材料を掻き取るために、加熱パイプ内には直線往復動式の掻き取り部材が設けられている。

特開平２−５０４３３１号公報 特開平１１−８９５２２号公報

特許文献１のように、加熱パイプ内に直線往復動式の掻き取り部材を設けると、掻き取り部材を食品材料の搬送方向に駆動したときには掻き取り部材により食品材料の流速が高められ、掻き取り部材を搬送方向に対して逆方向に駆動したときには掻き取り部材により食品材料が逆流方向に駆動されることになり、加熱パイプ内の食品材料を全体的に均一な速度で搬送することができなくなる。これに対し、回転式の撹拌部材を加熱パイプ内に設けると、食品材料は撹拌部材により回転されながら搬送されるので、食品材料を全体的に均一の搬送速度で搬送することができる。

食品のうち、例えば、カスタードプリンは、卵、砂糖および牛乳等を混ぜ合わせた食品材料を加熱することにより製造される。また、フラワーペーストは小麦粉、ココアおよび卵や油脂を混ぜ合わせた食品材料を加熱することにより製造される。このような食品を量産するには、食品材料を調理温度まで加熱するとともに、殺菌温度まで加熱する必要がある。例えば、フラワーペーストを量産するには、６０〜７０℃程度の調理温度に加熱した後、さらに１００℃未満の例えば９５℃程度の殺菌温度に加熱することにより製品化される。

カスタードプリンやフラワーペーストは、澱粉が含まれているので、６０〜７０℃程度の調理温度まで加熱すると、澱粉がα化して糊化することになる。このため、カスタードプリン等のように炭水化物を多く含み、加熱すると糊化する食品材料は、特許文献２に記載されるような撹拌部材を用いても、調理温度から殺菌温度までジュール熱により一度に加熱することができなかった。その理由は、材料を混ぜた後に加熱パイプに連続的に流しながら通電加熱すると、加熱パイプの内周面側の部分つまり流路の径方向外周部を流れる食品材料が糊化して粘度が高くなるのに対して、流路の径方向中心部分を流れる食品材料は糊化することなく、低い粘度のままとなるからである。

流路を流れる食品材料のうち、流路の外周部が糊化して中心部が糊化しない状態となると、外周部の食品材料が加熱パイプの内周面に付着した状態となるのに対し、中心部の食品材料は糊化されない状態で流路の中心部を通過してしまい、いわゆる中抜け状態が発生してしまうことになる。したがって、加熱すると糊化する食品材料を、加熱パイプを使用してジュール熱により連続的に加熱すると、食品材料を均一に加熱することができなくなる。

このため、澱粉等の炭水化物を多く含む食品材料を調理加熱してから殺菌加熱するには、容器内に食品材料を投入した状態として外部から熱源を加えて調理温度まで加熱している。容器内で調理温度まで加熱して食品材料全体が糊化された状態のもとでは、食品材料を加熱パイプ内に連続的に搬送しながらジュール加熱により殺菌温度まで加熱することは、中抜け現象が発生しないので、可能であるが、常温から糊化する温度まで加熱することは、従来のジュール加熱装置ではできなかった。このように、従来では、加熱により糊化する食品材料は、調理温度までの加熱工程と、殺菌温度までの加熱工程とを別々の加熱方式により二段階に分けて加熱処理する必要があった。

本発明の目的は、澱粉等の炭水化物を含有し加熱すると糊化する食品材料をジュール熱により常温から殺菌温度まで連続的に通電加熱することにある。

本発明のジュール加熱装置は、加熱すると糊化する食品材料を加熱パイプ内に連続的に搬送させながら食品材料を通電加熱するジュール加熱装置であって、複数のリング状の電極と絶縁材料からなる円筒形状のスペーサとを備え、内部に食品材料を搬送する流路が設けられた加熱パイプと、前記加熱パイプに前記流路の中心部に位置させて設けられ、回転駆動源により回転駆動される回転軸と、前記回転軸の径方向外方に突出する支持ロッドに取り付けられ、前記加熱パイプの内周面に沿って軸方向に配置される掻き取り板と、前記回転軸に径方向外方に突出して設けられ、先端面が前記リング状の電極の内周面に接触する芯出しロッドと、を有し、前記掻き取り板の回転方向前方側の側面に前記加熱パイプの内周面に接触する掻き取りエッジを設け、食品材料の搬送方向における前記芯出しロッドの先端接触面の幅寸法を、前記リング状の電極の前記搬送方向の幅寸法よりも小さい寸法とした。

加熱パイプ内に配置される回転軸には、加熱パイプの内周面に沿って軸方向に延びる掻き取り板が支持ロッドにより取り付けられており、掻き取り板の側面には加熱パイプの内周面に接触する掻き取りエッジが設けられている。加熱すると糊化する食品材料が通電加熱により所定の温度まで加熱されて糊化して加熱パイプの内周面に付着しても、付着した食品材料は掻き取りエッジにより掻き取られて、流路の径方向中心部に案内される。これにより、加熱すると糊化する食品材料を、常温から殺菌温度まで連続的に搬送しながら加熱することができる。

回転軸には芯出しロッドが設けられており、芯出しロッドの先端面はリング状の電極の内周面に接触し、回転軸は芯出しロッドを介して電極により支持される。芯出しロッドの先端接触面は電極の幅寸法よりも小さい寸法に設定されているので、電極間の電流は芯出しロッドにより邪魔されることがなく、食品材料を効率的にジュール加熱することができる。

掻き取り板に貫通孔を設けると、掻き取り板により形方向中心部に案内された食品材料は、貫通孔を貫通して掻き取り板と加熱パイプとの間の隙間に案内される。これにより、食品材料が加熱パイプの内周面には付着することがなく、しかも、回転する掻き取り板により流路内の食品材料が撹拌されることになり、全体的に均一な温度に加熱される。

ジュール加熱装置を示す断面図である。 図１に示された回転軸と掻き取り板とを示す斜視図である。 （Ａ）は掻き取り板を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。 （Ａ）は図１における４Ａ−４Ａ線拡大断面図であり、（Ｂ）は図１における４Ｂ−４Ｂ線拡大断面図である。 （Ａ）は図１における５Ａ−５Ａ線拡大断面図であり、（Ｂ）は図１における５Ｂ−５Ｂ線拡大断面図である。 図１に示した６部の拡大断面図である。 変形例であるジュール加熱装置における回転軸を示す平面図である。 （Ａ）は図７の拡大左側面図であり、（Ｂ）は図８Ａにおける８Ｂ−Ｂ線矢視図である。 図７に示した回転軸の先端部分と、掻き取り板とを示す分解斜視図である。 変形例であるジュール加熱装置の一部を示す断面図である。 図１０における１１−１１線断面図である。 （Ａ）は図１０における部分１２の拡大断面図であり、図１２（Ｂ），（Ｃ）は（Ａ）に示した電極の内面加工工程を示す断面図である。 他の変形例であるジュール加熱装置における電極を示す断面図である。 さらに他の変形例であるジュール加熱装置の一部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すジュール加熱装置１０は、フラワーペースト等のように澱粉を含んでおり、加熱すると糊化する食品材料を常温から調理温度を経て殺菌温度まで連続的に通電加熱するために使用することができる。このジュール加熱装置１０は、食品材料を連続的に搬送する流路１１が内部に設けられた加熱パイプ１２を有している。この加熱パイプ１２は３つのリング状の電極１３ａ〜１３ｃと、それぞれ絶縁材料からなる円筒形状のスペーサ１４ａ，１４ｂとを有し、電極１３ａ〜１３ｃとスペーサ１４ａ，１４ｂとが交互に一直線状に配置されて突き当てられており、加熱パイプ１２の内周面は全体的に同一面となっている。それぞれの突き当て面の間には、図示しないシール部材が挟み込まれている。一方のスペーサ１４ａの両端部に突き当てられて軸方向に隣り合って配置される２つの電極１３ａ，１３ｂが対となっており、他方のスペーサ１４ｂの両端部に突き当てられて軸方向に隣り合って配置される２つの電極１３ｂ，１３ｃが対となっている。それぞれの電極１３ａ〜１３ｃは、電源ユニット１５に接続されており、食品材料の搬送方向に隣り合って対をなす２つの電極が逆極性となるように、電源ユニット１５からは高周波電流が供給される。図１に示すジュール加熱装置１０は、２対の電極対を有しているが、食品材料や通電条件等により、電極対の数は任意に設定することができる。電極１３ａ〜１３ｃは、チタンや白金等の電極材料により形成されている。

電極１３ａにはスペーサ１４ｃを介してアース電極１６ａが突き当てられており、電極１３ｃにはスペーサ１４ｄを介してリング状のアース電極１６ｂが突き当てられている。それぞれのスペーサ１４ｃ，１４ｄはスペーサ１４ａ，１４ｂと同様に絶縁材料により形成されている。両方のアース電極１６ａ，１６ｂの間の部分が加熱パイプ１２を構成しており、加熱パイプ１２の一端部に取り付けられた端板１７ａには、真っ直ぐな連通パイプ１８が設けられ、加熱パイプ１２の他端部に取り付けられた端板１７ｂには、湾曲した連通パイプ１９が設けられている。両方の端板１７ａ，１７ｂには４本の締結ロッド２１が取り付けられており、締結ロッド２１により加熱パイプ１２と連通パイプ１８，１９とが一体に組み付けられている。端板１７ａに対向して締結板２２が配置されており、締結板２２と端板１７ａとの間に位置させて、それぞれの締結ロッド２１にはばね部材２３が装着されている。締結ロッド２１の一端部にねじ結合されるナット２４は締結板２２に突き当てられており、ナット２４の締結量を調整することにより、加熱パイプ１２と連通パイプ１８，１９との締結力が調整される。加熱パイプ１２には、複数枚の支持板２５が取り付けられており、それぞれの締結ロッド２１は支持板２５を貫通している。

図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、電極１３ａ，１３ｂにはねじ孔２６が設けられており、このねじ孔２６に給電線が接続され、給電線により電極１３ａ，１３ｂは電源ユニット１５に接続される。電極１３ｃにも同様のねじ孔が形成されている。なお、それぞれの電極１３ａ〜１３ｃに冷却液循環流路を設けることにより、電極や食品材料を冷却するようにしても良い。

連通パイプ１８を流入側とすると、この連通パイプ１８には未加熱の食品材料を供給する図示しない供給パイプが接続され、この供給パイプから連通パイプ１８に供給された食品材料は、流路１１を移動しながら電極間を流れる電流により発熱してジュール加熱される。加熱された食品材料は、連通パイプ１９から次の工程、例えば、温度保持工程や冷却工程等に搬送される。なお、連通パイプ１９を流入側として、連通パイプ１９から未加熱の食品材料を供給するようにしても良い。

加熱パイプ１２には、その中心部に位置させて回転軸３０が設けられている。回転軸３０には、回転駆動源としての図示しない電動モータのモータシャフト３１が連通パイプ１９を貫通して連結されており、このモータシャフト３１により回転軸３０は回転駆動される。回転軸３０とモータシャフト３１とを連結するために、回転軸３０の端部には締結スリーブ３２が六角穴付きボルト３３により締結されており、この六角穴付きボルト３３にねじ結合されるねじ棒３４によりモータシャフト３１は回転軸３０に締結されている。モータシャフト３１は連通パイプ１９に固定されるガイドスリーブ３５を貫通しており、ガイドスリーブ３５と締結スリーブ３２との間には、図示しないメカニカルシールが装着されており、食品材料がガイドスリーブ３５とモータシャフト３１との間に漏出することが防止されている。なお、回転軸とモータシャフト３１とをマグネットカップリングを介して連結するようにしても良い。

図２に示されるように、回転軸３０の一端部には２本の支持ロッド３６ａが径方向外方に突出して設けられており、２本の支持ロッド３６ａは同軸となっている。それぞれの支持ロッド３６ａに対して回転方向に９０度位相をずらして２本の芯出しロッド３７ａが回転軸３０の一端部に径方向外方に突出して設けられており、それぞれの芯出しロッド３７ａは同軸となっている。回転軸３０の長手方向中央部には、４本の支持ロッド３６ｂが径方向外方に向けて突出して設けられている。それぞれの支持ロッド３６ｂの回転方向の位置は、支持ロッド３６ａおよび芯出しロッド３７ａの回転方向の位置に対応しており、相互に回転方向に９０度位相がずれている。

回転軸３０の他端部には、一端部と同様に、２本の支持ロッド３６ｃと２本の芯出しロッド３７ｃが径方向外方に突出して設けられている。２本の支持ロッド３６ｃの回転方向の位置は芯出しロッド３７ａの位置に対応し、２本の芯出しロッド３７ｃは支持ロッド３６ｂの位置に対応しており、支持ロッド３６ｃと芯出しロッド３７ｃは相互に回転方向に９０度位相がずれている。

回転軸３０には、支持ロッド３６ａと支持ロッド３６ｂとの間に位置させて、２本の支持ロッド３８が径方向外方に突出して設けられており、それぞれの支持ロッド３８の回転方向の位置は、支持ロッド３６ａの位置に対応している。さらに、回転軸３０には、支持ロッド３６ｂと支持ロッド３６ｃとの間に位置させて、２本の支持ロッド３８が径方向外方に突出して設けられており、それぞれの支持ロッド３８の回転方向の位置は、支持ロッド３６ｃの位置に対応している。

支持ロッド３６ａと支持ロッド３６ｂとの間の軸方向の距離は、電極１３ａと電極１３ｂとの間の距離に対応し、支持ロッド３６ｂと支持ロッド３６ｃとの間の軸方向の距離は、電極１３ｂと電極１３ｃとの間の距離に対応している。したがって、図１に示されるように、回転軸３０を加熱パイプ１２内に挿入すると、支持ロッド３６ａ，３６ｂおよび３６ｃを、電極１３ａ，１３ｂおよび１３ｃの位置に位置決めすることができる。

回転軸３０の一端部側には、帯状の２つの掻き取り板４１が対となって設けられている。それぞれの掻き取り板４１は、加熱パイプ１２の内周面に沿って軸方向に配置され、支持ロッド３６ａと支持ロッド３６ｂとに両端部が取り付けられるとともに、支持ロッド３８により長手方向中央部が取り付けられる。回転軸３０の他端部側には、２つの掻き取り板４２が対となって設けられている。それぞれの掻き取り板４２は、掻き取り板４１と同様に、加熱パイプ１２の内周面に沿って軸方向に配置され、支持ロッド３６ｂと支持ロッド３６ｃとに両端部が取り付けられるとともに、支持ロッド３８により長手方向中央部が取り付けられる。図２に示される回転軸３０には、２枚の掻き取り板４１からなる掻き取り板対と、２枚の掻き取り板４２からなる掻き取り板対の２対が設けられており、２対の掻き取り板対は、回転方向に９０度位相がずれている。このように、回転軸３０には、掻き取り板対が複数対設けられている。それぞれの掻き取り板４１，４２には、支持ロッドの先端部に設けられた小径部が入り込む嵌合孔４３が形成されている。

支持ロッドと芯出しロッドを含めた回転軸３０の材質と、掻き取り板４１，４２の材質としては、電極からの電流が流れないようにするために絶縁材料が使用される。その材質としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリエーテルエーテルケトン、またはポリフェニレンサルファイドの何れかを使用することができる。また、回転軸３０として金属材料を使用することも可能であり、その場合には、表面に絶縁層を被覆する。絶縁層の材質としては、上述したポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリエーテルエーテルケトン、またはポリフェニレンサルファイドの何れかを使用することができる。

回転軸３０の回転方向を、図２において矢印で示す方向とすると、図１においては回転軸３０が９０度回転した状態となって示されている。それぞれの掻き取り板４１，４２の回転方向前方側の側面には、外面から内面に向けて回転方向後方側に角度θ傾斜した傾斜面４４が形成されており、傾斜面４４と外面との交差部により掻き取りエッジ４５が形成されている。図４および図５に示されるように、掻き取り板４１，４２の側面に形成された掻き取りエッジ４５は加熱パイプの内周面に接触している。傾斜角度θとしては、図示する場合には４５度に設定されている。

図４（Ａ）に示されるように、２本の支持ロッド３６ａの先端面間の寸法をＬ0とし、２本の芯出しロッド３７ａの先端面間の寸法をＬ1とすると、寸法Ｌ1は加熱パイプ１２の内径にほぼ対応している。他の２本の芯出しロッド３７ｃの先端面間の寸法もＬ1となっており、他の支持ロッド３６ｂ，３６ｃの先端面間の寸法もＬ0となっている。支持ロッドの先端面間の寸法Ｌ0は、芯出しロッドの先端面間の寸法Ｌ1よりも小さく設定されており、掻き取り板４１，４２と加熱パイプ１２の内周面との間には、隙間４６が設けられている。それぞれの芯出しロッド３７ａ，３７ｃは、電極１３ａ，１３ｃの内周面に位置することになる。これにより、それぞれの芯出しロッド３７ａ，３７ｃの先端が電極１３ａ，１３ｃの内周面に接触し、回転軸３０は両端部で芯出しロッド３７ａ，３７ｃを介して電極１３ａ，１３ｃに支持されることになる。電極１３ａ〜１３ｃは、金属製であり、樹脂製のスペーサ１４ａ〜１４ｄよりも硬度が高く、耐摩耗性がスペーサよりも大きい。芯出しロッド３７ａ，３７ｂをスペーサの内周面に接触させることなく、電極の内周面に接触させることにより、スペーサの内周面に接触させる場合に比して回転軸３０の耐久性を高めることができる。

電極１３ａ〜１３ｃの内周面に表面硬化処理を施すと、電極１３ａ〜１３ｃの耐摩耗性を更に向上させることができる。絶縁性の表面硬化処理層を電極１３ａ〜１３ｃの内周面に施す場合には、電極１３ａ〜１３ｃの食品搬送材料方向の中央部分のみに表面硬化処理層を施すようにする。一方、導電性の表面硬化処理層を電極１３ａ〜１３ｃの内周面に施す場合には、内周面全体に表面硬化処理層を施すようにしても良い。

図６に示すように、芯出しロッド３７ｃの外径ｄは電極１３ｃの幅寸法Ｗよりも小さく設定されており、芯出しロッド３７ｃの先端面は外方に突出した凸面３９となっている。つまり、食品搬送方向の中央部分が外方に突出している。そして、芯出しロッド３７ｃの回転方向は電極の内周面に対応した湾曲面となっている。他の芯出しロッド３７ａも同様となっている。したがって、電極１３ａ，１３ｃの内周面エッジが芯出しロッド３７ａ，３７ｃにより部分的にでも覆われることがなくなる。食品材料を介して電極１３ａ〜１３ｃの間に流れる電流Ｆは、電極１３ａ〜１３ｃの内周面のエッジＥの部分から主として流れることになるので、エッジＥの部分が芯出しロッド３７ａ，３７ｃの先端面に覆われたり、邪魔されたりすることなく、確実に食品材料を通電加熱することができる。

このように、外径ｄを幅寸法Ｗよりも小さくすることにより、食品材料の搬送方向における芯出しロッド３７ｃの先端接触面の幅寸法を、電極の搬送方向の幅寸法よりも小さい寸法としている。ただし、凸面３９のうち電極の内周面に接触する部分、つまり先端接触面の搬送方向における幅寸法を電極の幅寸法よりも小さくすることができれば、芯出しロッド３７ａ，３７ｃの基部外径は幅寸法Ｗよりも大きくしても良い。

それぞれの掻き取り板４１，４２には、図２および図３に示されるように、長手方向に延びた長孔からなる貫通孔４７が複数形成されている。図５（Ｂ）に矢印で示すように、回転軸３０の回転に伴って掻き取り板４１，４２が回転すると、加熱パイプ１２の内周面に付着した食品材料は、掻き取りエッジ４５により掻き取られて、内周面から剥離し、傾斜面４４に案内されて流路１１の中心側に案内される。中心部側に案内された食品材料は、貫通孔４７を通って掻き取り板４１，４２と加熱パイプ１２の内周面との間の隙間４６に戻されることになる。これにより、加熱パイプ１２の内周面に食品材料が付着することが防止されるとともに、流動状態の食品材料が隙間４６に常に供給されることになる。この隙間４６は、加熱パイプ１２内の流路１１の外周部であり、中心部よりも大電流が流れるので、隙間４６に食品材料を案内することにより、効率的に食品材料を加熱することができる。

上述したジュール加熱装置１０は、フラワーペースト等のように加熱すると糊化する食品材料を通電加熱する場合に適用することができる。フラワーペーストは、小麦粉、ココアおよび卵等を撹拌して食品材料が準備される。準備されたフラワーペーストの食品材料は、例えば、図示しないホッパに投入され、このホッパからポンプにより連通パイプ１８に連続的に供給される。連通パイプ１８から加熱パイプ１２内に供給されたフラワーペーストの食品材料は、電動モータにより回転軸３０を回転駆動することによって、４枚の掻き取り板４１，４２が回転駆動された状態のもとで、流路１１内を上流側から下流側に向けて搬送される。電源ユニット１５から電極１３ａ〜１３ｃに電力を供給すると、電極間には食品材料を介して電流が流れて、食品材料は通電加熱される。

食品材料は、澱粉を含んでいるので、例えば、６０〜７０℃程度の温度にまで加熱されると、澱粉が糊化つまりα化して加熱パイプ１２の内周面に付着することになる。糊化した澱粉が加熱パイプ１２の内周面に付着したままとなると、その部分が過加熱されるのに対し、流路１１の径方向中央部を流れる食品材料は所定の温度まで加熱されなくなる。このジュール加熱装置１０は、流路１１内に掻き取り板４１，４２が加熱パイプ１２の内周面に沿って軸方向に配置されており、掻き取り板４１，４２の側面に設けられた掻き取りエッジ４５により加熱パイプ１２の内周面に付着した食品材料が掻き落とされる。掻き落とされた食品材料は、傾斜面４４により流路１１の中央部に案内されるとともに、図５（Ｂ）に矢印で示すように、貫通孔４７を通って引き寄せられるようにして隙間４６に供給される。これにより、食品材料が糊化しても、糊化した食品材料が加熱パイプ１２の内周面に付着することが防止されるとともに、流路１１内の食品材料は撹拌されて下流側に連続的に搬送される。食品材料が下流側から搬出されるまでに、食品材料を調理温度よりも高い９０〜１３０℃殺菌温度まで連続的に通電加熱される。

図７〜図９は、ジュール加熱装置の変形例である回転軸を示す。これらの図においては上述したジュール加熱装置の構成部材と共通する部材には、同一の符号が付されている。

図７に示される支持ロッド３６ａ，３６ｂには、それぞれ掻き取り板４１の両端部が図２に示した場合と同様に取り付けられ、支持ロッド３６ｂ，３６ｃには、それぞれ掻き取り板４２の両端部が図２に示した場合と同様に取り付けられる。それぞれの掻き取り板４１，４２は、図２および図３に示したものと同様の形状となっている。さらに、図２に示した回転軸３０と同様に、回転軸３０の先端部には芯出しロッド３７ａが径方向に突出し、回転軸３０の後端部には芯出しロッド３７ｃが径方向に突出している。

回転軸３０の先端部には、図７に示されるように、円錐形状の尖端凸部５１が設けられており、連通パイプ１８を流入側とした場合には、図２に示すように、回転軸３０の先端部を平坦とした場合に比して、回転軸３０の先端部に食品材料が付着しないようになっている。

支持ロッド３６ａおよび芯出しロッド３７ａは、図８および図９に示されるように、回転方向に沿った外周面が流線型となっている。他の支持ロッド３６ｂ，３６ｃ、他の芯出しロッド３７ｃ、および支持ロッド３８も同様の形状となっている。それぞれの支持ロッドと芯出しロッドの食品材料の搬送方向前面側の外周面５２と、搬送方向後面側の外周面５３は、それぞれ流線型となっており、それぞれの回転方向の幅寸法を図８（Ａ）に示されるようにｄ1とし、搬送方向の幅寸法を図８（Ｂ）に示されるようにｄ2とすると、回転方向の幅寸法ｄ1は、搬送方向の幅寸法ｄ2よりも大きくなっている。

図２に示した支持ロッドと芯出しロッドが断面円形であるのに対し、図７〜図９に示した支持ロッドと芯出しロッドは、それぞれの外周面５２，５３の曲率半径が断面円形の場合よりも大きい値に設定されている。図７〜図９に示すように、外周面５２，５３を流線型とし、両方の外周面５２，５３が交わる交叉線５４，５５により撹拌エッジが形成される。撹拌エッジとしての交叉線５４は回転方向の一方側に位置し、交叉線５５は他方側に位置する。したがって、回転軸３０により掻き取り板４１，４２を回転させるときに、断面円形とした場合に比して、支持ロッドおよび撹拌ロッドに、食品材料が付着することを抑制することができる。

支持ロッド３６ａ〜３６ｃの厚み寸法は、図９に示されるように、嵌合孔４３の内径よりも小さい寸法となっている。それぞれの支持ロッドの先端部には、嵌合孔４３に嵌合する小径部５６が設けられており、小径部５６は嵌合孔４３の内径に対応した長径部と、これよりも幅寸法が小さく設定された短径部とを有している。芯出しロッド３７ａ，３７ｃの先端部にも、支持ロッドと同様の小径部５７が設けられており、支持ロッドと同一の素材を用いて芯出しロッドを製造することができる。ただし、図８（Ａ）に示すように、芯出しロッド３７ａ，３７ｃの小径部５７の先端面は、電極の内周面に対応させて円周方向に湾曲しており、さらに、図６に示した場合と同様に食品搬送方向に突出した凸面となっている。

図１０は他の変形例であるジュール加熱装置の一部を示す断面図であり、図１１は図１０における１１−１１線断面図であり、図１２（Ａ）は図１０における部分１２の拡大断面図であり、図１２（Ｂ），図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）に示した電極の内面加工工程を示す断面図である。

図１０には、図１に示されたリング状の電極１３ａと、その両側に配置されるスペーサ１４ａ，１４ｃの一部に相当する部分が拡大して示されている。電極１３ａは、図１０および図１１に示されるように、内部に冷却液循環流路６４が環状に形成されている。電極１３ａには給電線を接続するためのねじ孔２６に加え、冷却液を循環させるためのねじ孔６５が設けられている。ねじ孔２６には、給電線が接続された給電プラグが取り付けられる。一方、２つのねじ孔６５には、冷却液を案内する配管の継手が取り付けられ、一方のねじ孔６５に取り付けられる供給側の配管から供給された冷却液は、冷却液循環流路６４を流れて、他方のねじ孔６５に取り付けられる排出側の配管に吐出される。このようにして冷却液循環流路６４を流れる冷却液により電極１３ｂは冷却される。

電極１３ａの両端面とスペーサ１４ａ，１４ｃとの間には、シール部材６６が配置されている。それぞれのシール部材６６は、環状となっており、両面には位置決め用の突起６７が設けられている。

電極１３ａの内周面は、軸方向中央部の硬質材面６８と、その両側の通電面６９とを有している。硬質材面６８は、内側リング６１の内周面に形成された凹溝に硬質材からなる硬質材層７０を設けることにより形成されている。硬質材層７０を形成するための硬質材としては、硬質セラミックスとしてのタングステンカーバイド（ＷＣ）が用いられている。ただし、硬質材としては、これに限られることなく、窒化チタン（ＴｉＮ）等の他の硬質セラミックスを用いても良い。

電極１３ａの硬質材面６８には、図２および図９に示した芯出しロッド３７ａの先端面が接触する。このように、芯出しロッド３７ａの先端面を硬質材面６８に接触させるようにすると、芯出しロッド３７ａの先端面をチタン製の電極の内周面に直接接触させる場合と比較して、電極１３ａの内周面のうち芯出しロッド３７ａの先端面が接触する部分の耐摩耗性を高めることができ、電極１３ａの耐久性を向上させることができる。

電極１３ａの内周面の両端部に設けられた通電面６９は、硬質材層７０が設けられておらず、露出されている。図６に示したように、食品材料を介して電極１３ａ〜１３ｃの間を流れる電流は、電極１３ａ〜１３ｃの内周面のエッジの部分から主として流れることになるので、硬質材層７０が電極１３ａの内周面の軸方向中央部分に設けられていても、確実に食品材料を通電加熱することができる。図示する電極１３ａの軸方向の厚み寸法は、約２０ｍｍであり、硬質材層７０の径方向の厚み寸法は、約０．１５ｍｍである。

電極１３ａに硬質材層７０を形成するには、図１２（Ｂ）に示すように、電極１３ａの内周面に環状の凹溝７１を形成する。この状態のもとで、内側リング６１の内周面全体に溶射等の表面処理技術によって、図１２（Ｃ）に示すように、硬質材７０ａをコーティングする。コーティングされたときには、内周面の両端部の通電面６９にも硬質材７０ａがコーティングされることになるので、通電面６９にコーティングされた硬質材７０ａを除去するために、内周面全体を研削加工して、通電面６９を露出させる。これにより、図１２（Ａ）に示されるように、内周面の両端部に通電面６９が露出され、中央部に硬質材層７０からなる硬質材面６８が形成される。

図１０〜図１２は、図１に示された電極１３ａを示しているが、電極１３ｃも同様の構造となっている。

図１３は、さらに他の変形例であるジュール加熱装置における電極を示す断面図であり、図１に示された電極１３ａに相当する部分を示している。ただし、他の電極１３ｃも同様の構造となっている。電極１３ａは、内側リング６１と外側リング６２とを有しており、内側リング６１は外側リング６２の内周面に密着した状態となって嵌合されている。外側リング６２はチタンまたはステンレス等の他の導電性の金属により形成されている。内側リング６１はタングステンカーバイド（ＷＣ）により形成されており、内側リング６１は、図１１および図１２にした電極と相違して、内側リング６１自体が硬質材により形成され、その内周面は硬質材面６８となっている。

内側リング６１の外周面の軸方向中央部には、環状溝６３が形成されており、環状溝６３と外側リング６２の内周面とにより冷却液循環流路６４が形成されている。内側リング６１はチタンにより形成されており、通電リング７２は、チタンにより形成されており、通電リング７２の内周面は通電面６９となっている。さらに、この電極１３ａは、２つの通電リング７２を有しており、通電リング７２は、内側リング６１および外側リング６２の端面に、シール部材７３を介して突き当てられる。このように、硬質材面６８と通電面６９は、図１３に示す電極においては、別の部材により形成されている。

通電リング７２は導電性材料からなるねじ部材７４により外側リング６２に締結されており、通電リング７２は導電性材料からなる外側リング６２にねじ部材７４を介して電気的に接続される。

上述のように、電極の内周面に硬質材層７０を設けてその内面により硬質材面６８を形成するようにしても良く、電極を構成する部材である内側リング６１自体を硬質材により形成し、硬質材の内面により硬質材面６８を形成するようにしても良い。図１に示した電極１３ｂには芯出しロッド３７ａは接触しないが、この電極１３ｂも、図１０〜図１３に示した構造のものを使用するようにしても良い。

また、図１および図６に示した電極のように内側リングと外側リングとを有しておらず、一体型となって電極においても、その内周面の中央部分に硬質材面６８を設け、軸方向の両端部に通電面６９を設けるようにしても良い。

図１４は変形例であるジュール加熱装置の一部を示す断面図であり、図１４には２つの掻き取り板４１の部分が示されている。このジュール加熱装置においては、芯出しロッド３７ａ，３７ｃが、設けられておらず、掻き取り板４１を加熱パイプ１２の内周面に接触させることにより、回転軸３０が加熱パイプ１２に芯出しされて支持される。支持ロッド３６ａ，３６ｂ，３８は、嵌合溝４３ａに嵌合されており、支持ロッドの先端面は加熱パイプ１２の内周面には露出していない。このように、回転軸３０の芯出しを芯出しロッドに代えて、掻き取り板４１により行うようにしても良く、回転軸３０の芯出し形態としては、掻き取り板４１により芯出しを行う形態と、芯出しロッドを用いる形態とがある。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したジュール加熱装置１０は、４本の掻き取り板を有しているが、少なくとも１枚の掻き取り板を加熱パイプ１２内に設けることにより、食品材料の糊化に起因した加熱パイプ内周面への付着を防止することができる。

１０ ジュール加熱装置
１１ 流路
１２ 加熱パイプ
１３ａ〜１３ｃ 電極
１４ａ〜１４ｄ スペーサ
１５ 電源ユニット
１８，１９ 連通パイプ
２１ 締結ロッド
３０ 回転軸
３１ モータシャフト
３６ａ，３６ｃ 支持ロッド
３７ａ，３７ｃ 芯出しロッド
３９ 凸面
４１，４２ 掻き取り板
４４ 傾斜面
４５ 掻き取りエッジ
４６ 隙間
４７ 貫通孔
５２，５３ 外周面
５４，５５ 交叉線（撹拌エッジ）
６１ 内側リング
６２ 外側リング
６４ 冷却液循環流路
６８ 硬質材面
６９ 通電面
７０ 硬質材層

Claims (11)

1. 加熱すると糊化する食品材料を加熱パイプ内に連続的に搬送させながら食品材料を通電加熱するジュール加熱装置であって、
   複数のリング状の電極と絶縁材料からなる円筒形状のスペーサとを備え、内部に食品材料を搬送する流路が設けられた加熱パイプと、
   前記加熱パイプに前記流路の中心部に位置させて設けられ、回転駆動源により回転駆動される回転軸と、
   前記回転軸の径方向外方に突出する支持ロッドに取り付けられ、前記加熱パイプの内周面に沿って軸方向に配置される掻き取り板と、
   前記回転軸に径方向外方に突出して設けられ、先端面が前記リング状の電極の内周面に接触する芯出しロッドと、を有し、
   前記掻き取り板の回転方向前方側の側面に前記加熱パイプの内周面に接触する掻き取りエッジを設け、
   食品材料の搬送方向における前記芯出しロッドの先端接触面の幅寸法を、前記リング状の電極の前記搬送方向の幅寸法よりも小さい寸法とした、ジュール加熱装置。
2. 請求項１記載のジュール加熱装置において、前記掻き取り板により剥離されて前記流路の中心側に戻された食品材料を前記掻き取り板と前記加熱パイプの内周面との間に案内する貫通孔を前記掻き取り板に設けた、ジュール加熱装置。
3. 請求項１または２記載のジュール加熱装置において、前記芯出しロッドおよび前記支持ロッドの回転方向に沿った外周面を流線型とした、ジュール加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のジュール加熱装置において、前記電極の内周面のうち前記芯出しロッドが接触する部分に硬質材からなる硬質材面を形成した、ジュール加熱装置。
5. 請求項４記載のジュール加熱装置において、前記電極の内周面に凹溝を形成し、前記凹溝内に硬質材からなる硬質材層をコーティングし、前記硬質材層の内周面により前記硬質材面を形成した、ジュール加熱装置。
6. 加熱すると糊化する食品材料を加熱パイプ内に連続的に搬送させながら食品材料を通電加熱するジュール加熱装置であって、
   複数のリング状の電極と絶縁材料からなる円筒形状のスペーサとを備え、内部に食品材料を搬送する流路が設けられた加熱パイプと、
   前記加熱パイプに前記流路の中心部に位置させて設けられ、回転駆動源により回転駆動される回転軸と、
   前記回転軸に設けられ、前記加熱パイプの内周面に沿って軸方向に配置される掻き取り板と、を有し、
   前記掻き取り板の回転方向前方側の側面に前記加熱パイプの内周面に接触する掻き取りエッジを設け、
   前記掻き取り板により剥離されて前記流路の中心側に戻された食品材料を前記掻き取り板と前記加熱パイプの内周面との間に案内する貫通孔を前記掻き取り板に設けた、ジュール加熱装置。
7. 請求項３記載のジュール加熱装置において、搬送方向前面側の前記外周面と搬送方向後面側の前記外周面とが交わる交叉線により撹拌エッジを形成した、ジュール加熱装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のジュール加熱装置において、前記回転軸に回転方向に位相をずらして対をなして複数の前記掻き取り板を前記回転軸に設けた、ジュール加熱装置。
9. 請求項８記載のジュール加熱装置において、複数の前記掻き取り板により対をなす掻き取り板対を軸方向に隣り合わせて前記回転軸に複数対設け、軸方向に隣り合う掻き取り板対における前記掻き取り板を回転方向に位相をずらした、ジュール加熱装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のジュール加熱装置において、前記掻き取り板の端部を前記電極の内周面に位置させた、ジュール加熱装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のジュール加熱装置において、食品材料を調理温度よりも高い９０〜１３０℃の殺菌温度にまで連続的に加熱する、ジュール加熱装置。

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