JP2008022850A - 螺旋管による循環を用いる通電加熱系 - Google Patents

Abstract

【課題】食料品を、詳細には液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品を通電加熱するための装置を提供する。
【解決手段】食料品を、詳細には液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品を通電加熱するための装置であって、管状の断面を有し、その両端に環状電極を有する、電気絶縁材料製の１つ以上の加熱管と、同２つの環状電極は電源に接続されていることと、加熱装置は第１のモータによって駆動されるフィードポンプによって供給されていることと、前記フィードポンプは前記加熱管の中へ直接的に開いていることと、前記加熱管は、加熱チャンバにおいて流速を提供するように制御される第２のモータによって駆動される、非導体材料からなる螺旋管を備えることと、からなる装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は食料品の通電加熱用の装置に関する。詳細には、本発明はスープの通電加熱用の装置に関する。

食料品加工産業においては、液体又は固体の食料品の加熱に関して、通電加熱が非常に発達している。これは、この手法が急速な温度上昇を可能とし、食料品の官能品質を保持するためである。通電加熱は食料品の殺菌のために用いられ得る。

通電加熱では、電流を流すことによって食料品の加熱が可能となる。電気の循環に対する食料品の抵抗によって、温度の上昇が生じる。
ジュール効果によって加熱を行うこの手法は周知である。例えば、管状の中央の導管と、その両端に配置された電極とを備え、管及びその集合の中へ流体を導くことを可能とする孔を有する通電加熱装置が知られている。一般的に用いられるカラムは絶縁材料（パイレックス（登録商標）ガラス又はプラスチック）製の管からなり、加熱される食料品は２つの電極間を循環する。これらの２つの電極は、導管と、全体的な流体の流れ方向との両方に対し垂直である。

例として、特許文献１には、ポンプによって供給される食料品を殺菌するための装置が記載されている。この装置は第１の予備加熱管を備え、第１の予備加熱管の出力は、第２の通電加熱管の中へ開いている。

シチュー又は調理済み料理など、大きな具材を含む食料品の加熱処理に通電加熱を用いる際に遭遇される問題のうちの１つは、食料品に含まれる成分の加熱が不均一なことであり、一部の成分は調理され過ぎて、官能品質が損なわれる。

この加熱の不均一性は、部分的には、通電加熱カラムにおける液相の通過時間と粒子の通過時間との差による。通電加熱カラムにおける成分の通過時間を制御するには、カラムにおける食料品の流れを制御することが必要である。

上述の解決策では、第１の管において、次いで、中間の管、また第２の管において、液相は固体粒子より迅速に移動する。この現象を考慮に入れるには、第１の管、接続導管、及び第２の管を含む機器の全てのアイテムにおいて最も高速の相の移動速度に従って、第２の管における加熱時間を設定し、したがって液相を過熱する必要がある。これは確かに装置全体において最も迅速に移動する相の殺菌を保証することが可能であるが、最も遅い相の栄養及び官能品質の保持は損なわれる。

さらに、予熱後、２つの相が異なる温度で殺菌管に入ることによって、上述の現象は悪化する。
通過時間の差は、一方では沈降の問題によって説明される。この問題は、液相の粘性が低いことによって強調される。したがって、ごく最近までは、既知の通電加熱カラムのうちの多くは垂直であり、断面積は大きかった。沈降現象を制限するために、最近、幾つかの機器製造業者は、流れ方向にごくわずかな上り勾配を有する水平な加熱カラムを市場に提供した。

これらの改良によって液相における具材の垂直沈降の現象を回避することが可能となった場合にも、依然として、加熱カラムにおける異なる成分の通過時間の不均一性は観察さ
れる。これは、流体力学現象によって説明され得る。

実際、通過時間の分散は食料品の層流に結び付けて考えられ得る。層流条件下の流体食料品の通過時間の分散は、ニュートン流体では２に達する場合がある。これは壁と接する食料品の速度はほぼ０であるのに対し、流れの中心の速度は流体の平均流速の２倍程度に速いためである。取り扱われる食料品における具材の含有量は大きいため、液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品におけるこの現象は非常に限定されている。これは、いわゆるピストン流に近い。

第２の流体力学現象は「スリップ速度」である。具材が懸濁している場合、キャリア流体は自身の輸送している具材より高速となる傾向にある。この現象によって、具材の平均存在時間は流体の平均存在時間より長くなる。
特開２００４−２９００９４号公報

食料品を、詳細には液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品を通電加熱するための装置を提供する。

上記問題点を解決するために、詳細には、食料品の連続的な流れの加熱を可能とし、食料品の成分の通過時間を一様とし、また通電加熱カラムによって加熱される食料品の官能品質を保持するために、請求項１に記載の発明は、食料品を、詳細には液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品を通電加熱するための装置であって、管状の断面を有し、その両端に環状電極を有する、電気絶縁材料製の１つ以上の加熱管と、同２つの環状電極は電源に接続されていることと、加熱装置は第１のモータによって駆動されるフィードポンプによって供給されていることと、前記フィードポンプは前記加熱管の中へ直接的に開いていることと、前記加熱管は、加熱チャンバにおいて流速を提供するように制御される第２のモータによって駆動される、非導体材料からなる螺旋管を備えることと、からなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の装置において、螺旋管は回転軸として作用する固体コアを備えることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の装置において、加熱導管は、その両端に環状電極を有する電気絶縁材料製の通電加熱管であることと、２つの電極は電源に接続されていることと、を含むことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の装置において、螺旋管のピッチは最大の具材の側面の寸法の２倍より大きいことを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置において、螺旋管のモータはその回転速度を変化させるための周波数コンバータを備えることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置において、螺旋管は非摩耗性プラスチック材料からなることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置において、食料品の粘性は２５０〜１５００ｍＰａ／ｓであることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置において、食料品の粒子含有率は３０％〜８０％であることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置において、食料品の電気伝導率は一様であり、液相の電気伝導率と粒子の電気伝導率との差は１〜３であることを要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置において、螺旋管のピッチは２Ｌ〜４Ｌであり、Ｌは最大の具材の長さであることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置において、前記第２のモータは加熱チャンバにおいて供給流速と同期する流速を提供するように制御されることを要旨とする。

本発明による加熱装置は絶縁材料製の中空管（１）によって構成される。中空の管（１）は、その一方の端部に管（１）の中へ半径方向に開く供給導管（２）を有し、その他方の端部に加熱された食料品の出力用の導管（３）を有する。供給導管及び管の断面は、装置を低速で通過することを可能とし、異なる固体組成を保持するように決定される。

管（１）は、管状のコア（６）を取り囲むねじれ溝（５）を有する螺旋管（４）を包囲している。
コア（６）はモータ（７）によって駆動され、螺旋管を回転駆動する。このモータは、螺旋管の回転速度の調整と、管の出力で測定される温度変動や場合によっては殺菌部に備えられたセンサに由来する他のパラメータに関連したフィードバック制御とを可能とするように、周波数コンバータによって制御される。

管の中へ導かれる材料の通電加熱を行うために、螺旋管の上流及び下流に環状電極（８，９）が備えられる。
これらの材料はフィードポンプ（１０）によって管の中へ導かれる。フィードポンプ（１０）の流速は、定常的に螺旋管を充填するように決定される。フィードポンプ（１０）は、ポンプと螺旋管との間の圧力低下を回避するように、通電加熱管に直接的に接続される。管（１）の内部に定常的なフィード及び一定の流速を提供するために、ポンプ（１０）の駆動モータ及び螺旋管（４）の駆動モーター（７）は、調整回路によって同期制御される。

ねじれ溝の連続するセグメントによって、管の長手方向の仕切りが形成される。この仕切りによって、管の中へ導かれる不均一混合物の異なる成分の移動速度の差は制限される。最高速の粒子の平均移動速度は最低速の粒子の平均移動速度にほぼ等しく、螺旋管の連続する２つのセグメントの存在によって、その変動は限定的である。

したがって、加熱は電流強度、食料品の抵抗、及び管の通過時間に関連するが、成分の性質にかかわらず一定である。
管は、管の出力に近接して配置された温度プローブ（１１）を備え、螺旋管の移動速度を制御する調整回路によって用いられる電気信号を発する。

例として、管の直径は１２５ミリメートルである。ねじれ溝のピッチは１００ミリメートルであり、殺菌される混合物に存在する固体片の寸法に関連する。最適にはピッチは２Ｌ以上である。ここで、Ｌは最大の具材の長さである。好適には、ピッチは２Ｌ〜４Ｌの間である。

電極の動力は、周波数１５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、かつ、電圧１５００〜５０００Ｖ／ｍの交流電流によって供給される。動作範囲は２０℃〜１５５℃である。
螺旋管は非摩耗性プラスチック材料から製造される。

例えば、加熱工程において殺菌を行うために、幾つかのチューブを連続して用いることが可能である。
次いで、殺菌された食料品は、冷水熱交換器を通過することによって、４０℃の温度まで冷却される。

そうした装置において殺菌される食料品の粘度は、２５０〜１５００ｍＰａ／ｓである。粒子含有率は３０％〜８０％である。
好適には、電気伝導率は２５℃において０．０１ｍＳ／ｃｍ〜１０ｍＳ／ｃｍである。

具材が肉片の場合、電気伝導率は１ｍＳ／ｃｍ〜７ｍＳ／ｃｍである。

本発明による加熱装置の概略図。

符号の説明

１…加熱管、４…螺旋管、７…モータ、８，９…環状電極、１０…フィードポンプ。

Claims (11)

1. 食料品を、詳細には液相及び固体粒子の不均一混合物から形成された食料品を通電加熱するための装置であって、
   管状の断面を有し、その両端に環状電極を有する、電気絶縁材料製の１つ以上の加熱管（１）と、
   同２つの環状電極は電源に接続されていることと、
   加熱装置は第１のモータによって駆動されるフィードポンプ（１０）によって供給されていることと、
   前記フィードポンプは前記加熱管（１）の中へ直接的に開いていることと、
   前記加熱管（１）は、加熱チャンバにおいて流速を提供するように制御される第２のモータ（７）によって駆動される、非導体材料からなる螺旋管（４）を備えることと、からなる装置。
2. 螺旋管（４）は回転軸として作用する固体コアを備える請求項１に記載の装置。
3. 加熱導管は、その両端に環状電極（８，９）を有する電気絶縁材料製の通電加熱管（１）であることと、２つの電極（８，９）は電源に接続されていることと、を含む請求項１又は２に記載の装置。
4. 螺旋管（４）のピッチは最大の具材の側面の寸法の２倍より大きい請求項２に記載の装置。
5. 螺旋管（４）のモータ（７）はその回転速度を変化させるための周波数コンバータを備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 螺旋管（４）は非摩耗性プラスチック材料からなる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 食料品の粘性は２５０〜１５００ｍＰａ／ｓである請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. 食料品の粒子含有率は３０％〜８０％である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 食料品の電気伝導率は一様であり、液相の電気伝導率と粒子の電気伝導率との差は１〜３である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
10. 螺旋管（４）のピッチは２Ｌ〜４Ｌであり、Ｌは最大の具材の長さである請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記第２のモータは加熱チャンバにおいて供給流速と同期する流速を提供するように制御される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。

Images