JPH06225707A - 高圧液体連続処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造の減圧装置を採用することで、コ
ンパクトで安価な高圧液体連続処理装置による高圧流体
の安定した減圧、排出を可能とする。 【構成】 飲料等の液体を高圧処理する高圧液体連続処
理装置であり、高圧容器胴２０内の加圧室２３の入口側
に接続された加圧ポンプ２５と出口側に接続されたオリ
フィスノズル１とにより構成され、加圧ポンプ２５によ
る液体供給により加圧室２３内が加圧されて所定時間加
圧処理された後、高圧仕切弁３を開放すると、加圧液体
はオリフィスノズル１にて適度に減圧されて排出され
る。加圧室２３内の圧力を検知して圧力を適正に保つた
めに加圧ポンプ２５の吐出量が加減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は天然果汁、牛乳等の液状
食品或いは薬液等の液状を高圧加圧して殺菌或いは物性
変化を行なう高圧液体連続処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来天然果汁等の飲料の殺菌は加熱処理
により行なってきたが、加熱に伴う風味の劣化、栄養素
の損失或いは加熱臭の生成など好ましくない面が多く、
新しい殺菌技術の開発が望まれていた。これに対し近年
食品を数千気圧の高い静水圧下で高圧処理することによ
り、殺菌或いは有用な物性変化が生じることが分かり、
加熱に代わる食品の加工方法として実用化の研究が盛ん
である。

【０００３】図４に従来使用されている液状食品の高圧
処理装置の概要を示す（特願平３−１１６９７号）。図
４において、高圧容器胴２０内の加圧室２３は、下蓋２
１、上蓋２２と加圧時の軸力を支持するヨークフレーム
２４とで構成される。この高圧容器の外部に液体被処理
物を連続で加圧、注入する加圧ポンプ２５と高圧処理物
を減圧、排出する減圧ポンプ２６が設けられている。ま
た各ポンプに取付けられた油圧ユニット２７及び２８
は、付属する切替弁操作コントロールにより、ピストン
２９，３０を油圧シリンダ３１，３２内で左右にスライ
ドさせる。各ポンプの両側には、油圧シリンダ３１，３
２と隔離されたシリンダ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４
ｂを持ち、油圧ピストン２９，３０と同軸に連結したピ
ストン３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂを設ける。また
各ポンプの両端に処理液の出入を司る弁機構３７ａ，３
７ｂ、３８ａ，３８ｂを設ける。弁機構３７ａ，３７
ｂ，３８ａ，３８ｂ群はチェック弁３７ａ，３７ｂ及び
自動弁（自動開閉弁）３８ａ，３８ｂからなり、制御装
置５０の設定に従って作動する。なお、制御装置５０に
は高圧容器内圧を検出する圧力センサー５１、被処理物
流量センサー５２、油圧ピストン２９，３０の作動をコ
ントロールする油圧切替弁操作ユニット５３，５４等の
検出及び制御機構が内蔵されており、高圧容器内圧の保
持と被処理物の一定流量注入及び加圧作動をコントロー
ルさせる。更に補機として原料供給ポンプ６０、供給タ
ンク６１等が設けられている。

【０００４】以下この従来の高圧処理装置における連続
処理工程について述べる。原料供給ポンプ６０及び加圧
ポンプ２５用油圧ユニット２７を作動させると、ピスト
ン２９が左右に往復運動し、例えば右側にスライドする
時は左側の原料シリンダ３３ａ内に原料がチェック弁３
７ａを通って吸引される。同時にシリンダ３３ｂの原料
は、チェック弁３７ｂを経て矢印の流れ方向で、連絡管
４１を経て高圧容器加圧室２３内へ供給される。加圧室
２３内が充満されると、次いで昇圧が始まる。次いで加
圧室２３が制御装置５０に設定された高圧値になると、
減圧ポンプ２６が作動する。また高圧処理液が、例えば
自動弁３８ｂを通してシリンダ部３４ａへ流入すると、
ピストン３６ａには高圧がかかって、急激に右側に移動
することにより高圧容器室２３内が急激に減圧する。従
ってこれを防ぐために、ピストン３０の右側シリンダに
油圧で背圧をかけると、高圧容器内圧力の変動を抑える
ようにピストン３０は徐々に右へスライドする。

【０００５】高圧液体が大気圧まで減圧する際の膨張代
として必要なシリンダ容積の或る割合を残す位置までピ
ストンが移動すると、左側自動弁３８ｂが閉じ、同時に
背圧をかけている油圧を抜くことによってピストンはそ
のまま右端までスライドしてシリンダの内圧力を大気圧
近くまで減圧する。この時点で右側自動弁３８ｂが開
き、高圧処理液が流入すると、油圧は左シリンダ部に切
替えられて背圧をかけ、同時に左自動弁３８ａが開き、
ピストン３６ａの左スライドにつれて、高圧処理液が排
出され、これが繰り返される。また原料ポンプ６０は連
続的に駆動して、流量センサー５２の設定値により加圧
ポンプ用油圧ユニット、油圧切替操作ユニット５３が作
動し、高圧容器内へ連続して一定流量の供給が行なわれ
る。以上の操作により被処理液は高圧加圧状態で加圧室
２３内を図４において下から上へ流動し、一定時間高圧
下に保持され、この間に殺菌或いは物性変化がなされ
る。加圧ポンプの注入量と減圧ポンプの排出量を同一に
コントロールすることにより、加圧室２３内は一定圧力
に保たれることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記したような従来の
高圧処理装置では、急激な減圧を回避するために背圧を
かけたり、減圧を得るための油圧切替操作ユニットや制
御機構、更には自動開閉弁を必要とし、減圧ポンプが大
型化して設備の設置面積に占める割合も大きくなる。従
って設備価格も高くなり、更に減圧ポンプの運転制御が
複雑になりがちであり、操作の安定性を確保することも
難しいなどの問題があった。本発明はこのような従来の
高圧処理装置における減圧ポンプが有する課題を解決し
ようとするもので、簡単な構造の減圧装置を採用するこ
とによってコンパクトで安価な高圧液体連続処理装置を
提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、飲料
等の液体食品を高圧処理する高圧処理装置において、被
処理液が供給口から流入して高圧下で内部を流動通過し
た後、別の排出口から排出される高圧容器と、同容器の
入口側に接続された加圧ポンプと、同容器の出口側に接
続されたオリフィスノズルで構成され、同加圧ポンプで
連続的に被処理液を高圧容器内に加圧、供給すると共
に、高圧容器からオリフィスノズルを通って被処理液が
連続的に減圧、排出されるようにしてなるもので、これ
を課題解決のための手段とするものである。また本発明
は、高圧容器内の圧力に相応して加圧ポンプからの供給
量を増加、減少させてなるものであり、更にオリフィス
ノズルの出口に噴流を受止めるキャッチャーを設けると
共に、同キャッチャー及びキャッチャーからの排出配管
に冷却装置を設けてなるもので、これを課題解決のため
の手段とするものである。

【０００８】

【作用】本発明はオリフィスの有する減圧作用を利用す
るもので、流体の粘度、圧力が一定であれば噴出流量は
オリフィスの孔径に依存して決定されることから、加圧
ポンプの供給量（吐出量）に相応してオリフィスノズル
の孔径を選定してオリフィスノズルを高圧の被処理液が
通過する際の圧損によって高圧容器の加圧室内の圧力を
保持しつつ、連続的に被処理液を減圧、排出する。また
温度変化により流体の粘度が変化してオリフィスの噴出
流量が変化する場合には、加圧室内の圧力変化に応じて
加圧ポンプの吐出量を変化させることで安定した圧力保
持が可能となる。更にオリフィスノズル出口側に冷却装
置を設けることにより、オリフィス通過後の高速噴流の
衝突による被処理液の温度上昇を抑え、品質への悪影響
を最小限とする。このようにオリフィスの有する減圧作
用と加圧ポンプの制御とを組合せることにより、常に最
適な流量と圧力を維持して高圧で液体を連続処理でき
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１に本発明の高圧液体連続処理装置の第１実施例
を示す。被処理液が流動し、高圧下で所定時間保持され
る加圧室２３は、高圧容器胴２０と下蓋２１、上蓋２２
で形成されている。下蓋２１、上蓋２２はヨークフレー
ム２４で支持され、内圧により生じる軸力を支えてい
る。また下蓋２１に連結した供給管である連絡管４１の
前流に加圧ポンプ２５が設けられており、同加圧ポンプ
２５は油圧シリンダ３１、高圧シリンダ３３ａ，３３ｂ
を持ち、油圧シリンダ３１内の油圧ピストン２９と同軸
に高圧ピストン３５ａ，３５ｂが連結されている。油圧
ピストン２９は油圧ユニット２７の作動油により左右に
往復作動する。また高圧シリンダ３３ａ，３３ｂには高
圧逆止弁３７ａ，３７ｂが連結され、被処理液が供給タ
ンク６１から供給ポンプ６０を介し、逆止弁３７ａを通
って加圧ポンプ２５へ供給される。

【００１０】一方高圧容器の上蓋２２に連結した連絡管
４２には圧力センサー５１が接続され、更に後流側に高
圧仕切弁３及びオリフィスノズル１が接続されている。
オリフィスノズル１の出口にはキャッチャー２を介して
排出管４が連結されており、同キャッチャー２は、例え
ば一端を封止した円筒管であり、同排出管４は同円筒管
の側面に連結される。機器の動作は制御装置５０によっ
て制御される。図３にオリフィスノズル１の詳細構造を
示す。オリフィスホルダー１３に嵌着されたオリフィス
１４は、ダイヤモンド或いはサファイア等の硬質材料に
より製作され、中央部に通過流量に応じて０．１〜１．
０ｍｍ程度の微小な孔が加工されている。オリフィスホ
ルダー１３はオリフィス押え１２によってボディ１１に
固定されており、同ボディ１１とオリフィス１４との間
には外部へ流体が逃げないようにＯリング１５が組込ま
れている。またボディ１１側には連絡管４２がカラー１
７、グランドナット１８によって接続され、オリフィス
押え１２にはキャッチャー２が接続されている。

【００１１】次に以上のように構成された本発明の実施
例について作用を説明すると、被処理液は供給タンク６
１から供給ポンプ６０により加圧ポンプ２５に供給され
る。次いで油圧ユニット２７を作動させてピストン２９
が左右に往復運動し、例えば右側へ高圧ピストン３５ａ
が移動すると、高圧シリンダ３３ａ内に被処理液がチェ
ック弁３７ａを通って吸引される。同時にシリンダ３３
ｂ内の被処理液はチェック弁３７ｂ及び連絡管４１を通
って加圧室２３に供給される。なお、初めは高圧仕切弁
３は閉じられており、加圧室２３内の圧力は上昇する。
圧力が所定値に達したら油圧ユニット２７を一時停止し
て加圧ポンプ２５からの供給を停止し、加圧室２３内の
被処理液を所定時間高圧下で保持する。所定時間が経過
したら再び油圧ユニット２７を起動し、加圧ポンプ２５
を作動させて被処理液を加圧、供給すると同時に、高圧
仕切弁３を開放し、加圧室２３内の被処理液をオリフィ
スノズル１を通して排出する。オリフィス１に加工した
孔は小径であり、流体が通過する際に大きな圧力損失を
伴う。従って加圧ポンプ２５の吐出量に等しい量だけ噴
出させるための差圧が、所定加圧保持圧力に等しくなる
ようにオリフィス孔径を選定しておけば、加圧室２３内
の圧力を保持しながら連続的に被処理液を排出させるこ
とが可能となる。

【００１２】この時被処理液は加圧室２３内を流動する
間高圧下で保持され、殺菌、物性変化がなされる。また
オリフィス１を通過した流体は高速ジェット噴流となる
ので、キャッチャー２で噴流を受け止めた（例えば封止
端に噴流を衝突させる）後、排出管４から排出し、次工
程（バッファタンク等）へ送液される。処理装置を停止
する場合は仕切弁３を閉じると同時に加圧ポンプ２５に
よる供給を停止し、一度加圧室２３内の被処理液をすべ
て所定時間高圧下で保持する。その後仕切弁３を開放し
て減圧排出し、更に供給ポンプ６０で、例えば無菌水を
加圧室に供給して加圧室内の処理済液を全量排出する。
被処理液の温度が変化すると、粘度が変化してオリフィ
スの噴出量が変化する場合があるので、圧力センサー５
１の測定値を制御装置５０で読み取り、圧力が低下する
場合は油圧ユニット２７の吐出量を増大して加圧ポンプ
２５による供給量を増大させ、反対に圧力が上昇する場
合には同様に加圧ポンプ２５による供給量を減少させる
制御を行なう。

【００１３】次に図２により本発明の高圧液体連続処理
装置の第２実施例を説明すると、図２ではオリフィス１
の出口のキャッチャー２及び排出管４にそれぞれ熱交換
器５，６を取付け、冷却装置７からの冷媒を循環配管８
を通じて循環させるようにしている。またオリフィスノ
ズル１を通過した高速噴流がキャッチャー２で受け止め
られる際被処理液の温度が上昇するが、前記の冷却機構
により速やかに冷却して被処理液の品質への影響を最小
限に抑えることができる。またこの第２実施例では被処
理液が高圧に保持される加圧室２３が高圧円筒胴及び上
下蓋で構成されているが、これは耐圧強度を有する高圧
配管の長い管路であってもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、簡単なオリフィスノズルと加圧ポンプとを組合せて
使用することにより、高圧加圧保持した液状食品を連続
的に減圧、排出することができ、コンパクトで安価な高
圧液体連続処理装置を提供しすることができる。またオ
リフィス出口に続くキャッチャー部及び排出配管に冷却
装置を設けることにより、オリフィス通過後の被処理液
の温度上昇を有効に抑え、食品品質への悪影響を最小限
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る高圧液体連続処理装
置のフロー図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る高圧液体連続処理装
置のフロー図である。

【図３】本発明の実施例を示すオリフィスノズルの断面
図である。

【図４】従来の高圧液体連続処理装置を示すフロー図で
ある。

【符号の説明】

１ オリフィスノズル ２ キャッチャー ３ 高圧仕切弁 ４ 排出管 ５，６ 熱交換器 ７ 冷却装置 ２０ 高圧容器胴 ２１ 下蓋 ２２ 上蓋 ２３ 加圧室 ２４ ヨークフレーム ２５ 加圧ポンプ ２７ 油圧ユニット ３１ 油圧シリンダ ４１，４２ 連絡管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飲料等の液体食品を高圧処理する高圧処
   理装置において、被処理液が供給口から流入して高圧下
   で内部を流動通過した後、別の排出口から排出される高
   圧容器と、同容器の入口側に接続された加圧ポンプと、
   同容器の出口側に接続されたオリフィスノズルで構成さ
   れ、同加圧ポンプで連続的に被処理液を高圧容器内に加
   圧、供給すると共に、高圧容器からオリフィスノズルを
   通って被処理液が連続的に減圧、排出されることを特徴
   とする高圧液体連続処理装置。
2. 【請求項２】 高圧容器内の圧力に相応して加圧ポンプ
   からの供給量を増加、減少させることを特徴とする請求
   項１記載の高圧液体連続処理装置。
3. 【請求項３】 オリフィスノズルの出口に噴流を受止め
   るキャッチャーを設けると共に、同キャッチャー及びキ
   ャッチャーからの排出配管に冷却装置を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の高圧液体連続処理装置。