液体食品用加热灭菌装置和其方法与流程

本申请是国际申请日为2012年3月11日、国际申请号为pct/jp2012/056207、进入中国国家阶段的申请号为201280013282.8、发明名称为“液体食品用加热灭菌装置和其方法”的pct申请的分案申请。

本发明涉及制造浓缩还原（）的饮料等液体食品的系统中的液体食品用加热灭菌装置和其方法。

背景技术：

加工乳制品、果汁/蔬菜汁、矿泉水和其它饮料、粘性高的汤或调味料、番茄酱、奶油冻・甜点、水果加工品、蔬菜泥、婴儿食品、浓缩还原饮料等的流质食品在制造工序中利用热处理等被杀菌或灭菌。

在用于杀菌/灭菌的热处理中，例如有直接向食品中吹入高热的蒸气、火焰等来进行的直接灭菌、和将食品装填到热交换器中，并经由器壁将食品用热介质加热的间接灭菌。

对于在间接灭菌中利用的热交换器，有器壁为板状的板式装置（参考专利文献1）、或器壁为管状的管式装置等，可以根据各自的用途而使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-103834号公报。

技术实现要素：

在直接灭菌中，直接在液体食品中吹入高热的蒸气等，因此有与高温的热介质接触的食品受到损坏、例如带有焦臭的担心。相对于此，对于具有较大的接触面积的间接灭菌，可以减少上述直接灭菌的缺点。通常，对热敏感的液体食品用间接灭菌进行热处理。

在制造浓缩还原的饮料和液体食品的系统中，浓缩了的饮料和液体食品、例如果汁饮料，用容量500%的稀释水稀释至规定的浓度，容量增加至600%。与进行还原稀释前的液体食品相比，容量增加至6倍，因此通过间接灭菌用热交换器加热杀菌并进行热回收/冷却时，估计需要6倍的投入能量。另外，容量变为6倍，因此加热和冷却的热交换中所需的时间也为长时间，食品滞留在高温区域的时间也变长。因此，存在由高温导致的对食品品质的损坏（制品热负荷）也变大的缺点。

本发明是与上述需要性、期望相适应的发明，其目的在于提供可以避免由于与高温的热介质直接接触而导致的食品损坏、能够缩短热交换所需要的时间、食品滞留在高温区域的时间也变短、可以减少由高温导致的对食品品质的损坏的液体食品用加热灭菌装置和其方法。

解决该课题的本发明的液体食品用加热灭菌装置的特征在于，具有：

将被还原前的浓缩液体食品送出的液体食品用泵、

具有入口、出口、在该入口和出口之间进行不漏液地（）流动的由管状交换壁形成的流路的旋管型管状加热用热交换器、

具有入口、出口、在该入口和出口之间进行不漏液地流动的由交换壁形成的流路的冷却用热交换器、

将被冷却、并还原了的液体食品制品暂时贮存的制品液体食品用贮存槽、

将被除菌/灭菌了的冷却稀释水送出的稀释水用泵、

使液体食品用泵的排出口与加热用热交换器的入口不漏液地连通的第1流路、

使加热用热交换器的出口与冷却用热交换器的入口不漏液地连通的第2流路、

使冷却用热交换器的出口与贮存槽的入口不漏液地连通的第3流路、和

使稀释水用泵的排出口与第2流路的合流点不漏液地连通的第4流路。

在该发明的优选方式中，冷却用热交换器是具有由管状交换壁形成的流路的旋管型管状加热用热交换器。

在该本发明的优选方式中，具有使稀释水用泵的排出口与第1流路的合流点不漏液地连通的第5流路。

解决该课题的本发明的液体食品用加热灭菌方法的特征在于，含有下面的步骤：

准备被还原前的浓缩液体食品、和被除菌/灭菌了的冷却稀释水的步骤、

将浓缩液体食品送入液体食品用泵并从排出口送出的步骤、

经由第1流路，使浓缩液体食品从液体食品用泵的排出口不漏液地流向加热用热交换器的入口的步骤、

将浓缩液体食品从旋管型管状加热用热交换器的入口送入，使其从入口至出口为止经由由管状交换壁形成的流路内、不漏液地流动并加热的步骤、

经由第2流路，使被加热了的浓缩液体食品从加热用热交换器的出口不漏液地流向冷却用热交换器的入口的步骤、

经由稀释水用泵，将被除菌/灭菌了的冷却稀释水送出的步骤、

经由第4流路，使冷却稀释水从稀释水用泵的排出口不漏液地流向第2流路的合流点的步骤、

将液体食品从冷却用热交换器的入口送入，使其从入口至出口为止经由由交换壁形成的流路内、不漏液地流动并冷却的步骤、

经由第3流路，使被冷却了的液体食品从冷却用热交换器的出口不漏液地流向贮存槽的入口的步骤、和

在制品液体食品用贮存槽中，暂时贮存被冷却并还原了的液体食品制品的步骤。

在该发明的优选方式中，冷却用热交换器是具有由管状交换壁形成的流路的旋管型管状加热用热交换器。

在该发明的优选方式中，包含经由第5流路，使冷却稀释水从稀释水用泵的排出口不漏液地流向第1流路的合流点（）的步骤。

根据上述构成的本发明，可以发挥以下的作用功能，得到有利的效果。

在本发明的液体食品用加热灭菌中，首先，准备被还原前的浓缩液体食品、和被除菌/灭菌了的冷却稀释水。

液体食品有加工乳制品、加入桔子果粒、果肉等固形物质的果汁/蔬菜汁、矿泉水、汤、调味料、番茄酱、奶油冻・甜点、水果加工品、蔬菜泥、婴儿食品等。在该发明中，浓缩液是与作为食品消费的状态相比，水分比率较低的液体食品。

被除菌/灭菌了的冷却稀释水是将自来水、井水、泉水等进行水处理并用除菌膜等进行过滤除菌而得的水、或同样地进行水处理并用uv等杀菌而得的水。

通过准备浓缩液体食品和冷却稀释水，可以向液体食品用加热灭菌的步骤推进。

在本发明的加热灭菌中，将浓缩液体食品送入液体食品用泵中并从排出口送出。

液体食品用泵可以以规定的排出压力、例如定量地将浓缩液体食品送入加热灭菌系统体系内，进行热处理。

在本发明的加热灭菌中，经由第1流路，使浓缩液体食品从液体食品用泵的排出口不漏液地流向加热用热交换器的入口。

通过液体食品用泵的排出压力，可以例如定量地将浓缩液体食品不漏液地运送到加热用热交换器中。

在本发明的加热灭菌中，将浓缩液体食品从旋管型管状加热用热交换器的入口送入，使其从入口至出口为止经由由管状交换壁形成的流路内、不漏液地流动，进行加热。

在间接加热的热交换器中，夹着交换壁，热（冷却）介质和被热处理物（液体食品）授受热能量。在该发明中，液体食品在从形成为螺旋状的管状交换壁的入口至出口中移动时，可将液体食品进行加热。

由于是间接加热，因此可以避免由于与高温的热介质直接接触而导致的食品损坏。

由于交换壁为螺旋状且为管状，因此即使为粘度高的食品、含有固形物的食品，也可以不堵塞、不附着在器壁上而顺畅地移动，能够均匀地进行热处理。

在本发明的加热灭菌中，经由第2流路，使被加热了的浓缩液体食品从加热用热交换器的出口不漏液地流向冷却用热交换器的入口。

通过液体食品用泵的排出压力，可以将被加热了的浓缩液体食品不漏液地运送到冷却用热交换器中。

在本发明的加热灭菌中，经由稀释水用泵，将被除菌/灭菌了的冷却稀释水送出，经由第4流路，使冷却稀释水从稀释水用泵的排出口不漏液地流向第2流路的合流点。

通过稀释水用泵的排出压力，可以将冷却稀释水经由第4流路不漏液地运送到第2流路的合流点中。在第2流路的合流点中，冷却稀释水与经由了第2流路的加热浓缩液体食品混合，通过该混合，可以直接地被冷却。

通过直接冷却，可以缩短热交换所需要的时间，食品滞留在高温区域的时间也可变短，能够减少由高温导致的对食品品质的损坏。

在本发明的加热灭菌中，将液体食品从冷却用热交换器的入口送入，使其从入口至出口为止经由由交换壁形成的流路内、不漏液地流动并冷却。

在间接冷却的热交换器中，夹着交换壁，冷却介质和被热处理物（液体食品）授受热能量。在该发明的优选方式中，液体食品在从形成为螺旋状的管状交换壁的入口至出口中移动时，可将液体食品冷却。

在前面的步骤中，冷却稀释水与液体食品混合，通过该混合，大致冷却，但在冷却用热交换器中，可以进而精密地控制，进行规定的冷却。

在优选的方式中，交换壁为螺旋状且为管状，因此即使是粘度高的食品、含有固形物的食品，也可以不堵塞、不附着在器壁上而顺畅地移动，均匀地进行冷却。

在本发明的加热灭菌中，经由第3流路，使被冷却了的液体食品从冷却用热交换器的出口不漏液地流向贮存槽的入口，在制品液体食品用贮存槽中，暂时贮存被冷却并还原了的液体食品制品。

被冷却至规定的温度、还原至规定浓度的制品的液体食品可以暂时贮存在制品液体食品用贮存槽（制品槽）中，做好填充到容器中的准备。

在本发明的加热灭菌的优选方式中，经由第5流路，使冷却稀释水从稀释水用泵的排出口不漏液地流向第1流路的合流点。

在本发明的加热灭菌中，经由第1流路，通过液体食品用泵的排出压力使浓缩液体食品向加热用热交换器不漏液地运送，在其途中，为了降低粘度，可以部分地稀释。

附图的简单说明

[图1]是概要地表示该发明的液体食品用加热灭菌装置的概要图。

[图2]是概要地表示该发明的一实施例的液体食品用加热灭菌方法（a）和比较例的方法（b）的工序的概要程序图。

[图3]是概要地表示利用了该发明的一实施例的液体食品用加热灭菌方法、直接加热灭菌法和以往的间接加热灭菌法的、制品的热经历（时间-制品温度的关系）的曲线图。

具体实施方式

以下对于本发明的实施方式，参考附图，同时进行详细地说明。

图1所示方式的液体食品用加热灭菌装置具有：将被还原前的浓缩液体食品1送出的液体食品用泵2、

具有入口3、出口4、在该入口3和出口4之间进行不漏液地流动的由管状交换壁5形成的流路6的旋管型管状加热用热交换器7、

具有入口8、出口9、在该入口8和出口9之间进行不漏液地流动的由交换壁10形成的流路11的冷却用热交换器12、

将被冷却并还原了的液体食品制品13暂时贮存的制品液体食品用贮存槽14、

将被除菌/灭菌了的冷却稀释水15送出的稀释水用泵16、

使液体食品用泵的排出口17与加热用热交换器7的入口3不漏液地连通的第1流路18、

使加热用热交换器7的出口4与冷却用热交换器12的入口8不漏液地连通的第2流路19、

使冷却用热交换器12的出口9与贮存槽14的入口20不漏液地连通的第3流路21、和

使稀释水用泵16的排出口22与第2流路19的合流点23不漏液地连通的第4流路24。

图1所示方式的液体食品用加热灭菌装置如以下这样工作。

在该方式的液体食品用加热灭菌中，首先准备被还原前的浓缩液体食品1、和被除菌/灭菌了的冷却稀释水15。

对于该方式的液体食品，浓缩了的粘性、或粘糊糊的固形成分多，例如有咖啡、加工乳制品、加入了桔子果粒或果肉等固形物质的果汁/蔬菜汁、矿泉水、汤、调味料、番茄酱、奶油冻・甜点、水果加工品、蔬菜泥、婴儿食品等。

该方式的被除菌/灭菌了的冷却稀释水是将自来水、井水、泉水等进行水处理、并用除菌膜等进行过滤除菌而得的水、或同样地进行水处理并用uv等杀菌而得的水。冷却稀释水的温度可以适当改变，例如为2～3℃。

在该方式的加热灭菌中，将浓缩液体食品1送入液体食品用泵2中并从排出口17送出。

液体食品用无菌定量泵2以规定的排出压力、例如在规定的时间中以容量100、将浓缩液体食品送入加热灭菌系统体系内，供于热处理。

在该方式的加热灭菌中，经由第1流路18，使浓缩液体食品1从液体食品用泵2的排出口17不漏液地流向加热用热交换器7的入口3。

例如在规定时间中以容量100、将浓缩液体食品1利用液体食品用泵2的排出压力，不漏液地向加热用热交换器7运送。

在该方式的加热灭菌中，将浓缩液体食品1从旋管型管状加热用热交换器7的入口3送入，使其从入口3至出口4为止经由由管状交换壁5形成的流路6内、不漏液地流动并加热。

在该热交换器7中，夹着交换壁5，热介质26和被热处理物（液体食品1）授受热能量。液体食品在从形成为螺旋状的管状交换壁5的入口至出口中移动时，将液体食品加热。在该方式中，液体食品1被加热至95.5℃。回收了的热介质26用高温的蒸气27再次加热。

由于是间接加热，从而可以避免由与高温的热介质直接接触而导致的食品损坏。另外，交换壁5为螺旋状且为管状，因此即使为粘度高的食品、含有固形物的食品，也可不堵塞、不附着在器壁上而顺畅地移动，均匀地进行热处理。

对于可在该方式中使用的旋管型管状加热用热交换器，有テトラパック公司制“テトラサームアセプティックビスコhp”。

在该方式的加热灭菌中，经由第2流路19，使被加热了的浓缩液体食品1从加热用热交换器7的出口4不漏液地流向冷却用热交换器12的入口8。

通过液体食品用泵的排出压力，将被加热了的浓缩液体食品1向冷却用热交换器12不漏液地运送。

在该方式的加热灭菌中，经由稀释水用泵16，将被除菌/灭菌了的冷却稀释水15送出，经由第4流路24使冷却稀释水15从稀释水用泵16的排出口22不漏液地流向第2流路19的合流点23。

通过稀释水用泵16的排出压力，使冷却稀释水15经由第4流路24向第2流路19的合流点23不漏液地运送。在第2流路的合流点23中，冷却稀释水15与经由了第2流路19的加热浓缩液体食品1混合，通过该混合，直接地进行冷却。

冷却稀释水15的温度在该方式中为2～3℃。另外，液体食品1的温度为95.5℃。冷却稀释水15的容量在规定时间中为容量400，液体食品1的容量如上所述，在规定时间中为容量100。因此，混合后的容量为500（＝100＋400），温度为20℃。

通过该直接冷却，可以缩短热交换中所需的时间，食品滞留在高温区域的时间也缩短，减少由高温导致的对食品品质的损坏。

在该方式的加热灭菌中，将液体食品1从冷却用热交换器12的入口8送入，使其从入口8至出口9为止经由由交换壁10形成的流路11内、不漏液地流动并冷却。

在该热交换器12中，夹着交换壁10，冷却介质和被热处理物（液体食品1）授受热能量。在该方式中，液体食品在从形成为螺旋状的管状交换壁的入口至出口中移动时，将液体食品冷却。

在前面步骤的交流点23中，低温的冷却稀释水15与高温的液体食品1混合，通过该混合，大致冷却。在该冷却用热交换器12中，进而精密地控制，进行所需的冷却。

在该方式的加热灭菌中，经由第3流路21，使冷却了的液体食品1从冷却用热交换器12的出口9不漏液地流向贮存槽14的入口20，在制品液体食品用贮存槽14中，暂时地贮存被冷却并还原了的液体食品制品1。

冷却至规定的温度、并还原至规定浓度的制品的液体食品在制品液体食品用贮存槽（制品槽）中暂时贮存，做好填充到容器中的准备。

在该方式的加热灭菌的方式中，经由第5流路28，使冷却稀释水从稀释水用泵16的排出口22不漏液地流向第1流路18的合流点29。

在该方式的加热灭菌中，经由第1流路18，通过液体食品用泵的排出压力使浓缩液体食品1向加热用热交换器7不漏液地运送，在其途中热回收后，为了降低粘度，部分地进行稀释。

图2中，将一实施例的液体食品用加热灭菌方法（a）和现有技术的比较例的方法（b）的工序表示为概要的程序。

在该实施例中，准备被还原前的浓缩液体食品100容量、和冷却稀释用除菌/灭菌水400容量。将浓缩液体食品100容量用旋管型管状加热用热交换器加热。将被加热了的浓缩液体食品100容量用冷却稀释用除菌/灭菌水400容量稀释。将稀释的液体食品500容量冷却。将被冷却并还原了的液体食品制品作为缓冲物暂时贮存。

在比较例中，将被还原前的浓缩液体食品100容量用稀释用水400容量稀释。将稀释了的液体食品500容量用加热用热交换器加热。将被加热了的还原液体食品500容量冷却。将被冷却并还原了的液体食品制品500容量作为缓冲物暂时贮存。

在比较例中，将大容量（500容量）加热、冷却，因此液体食品长时间地暴露于热中，热负荷高。热负荷高，因此有对品质产生不良影响、例如产生异臭的担心。

在实施例中，仅加热浓缩液体食品，因此热负荷低，加热所需要的能量的使用量少。快速加热并快速冷却，因此热负荷低，可以维持高品质。

图3概要地表示实施例和比较例、以及直接加热灭菌法的热经历（时间-制品温度的关系）。在实施例的液体食品用加热灭菌方法中，如图3所示的那样，显示a-e-f-h-i的热经历（时间-制品温度的关系）。在直接加热灭菌法中，如图3所示的那样，显示a-b-c-d-g-h-i的热经历（时间-制品温度的关系）。在以往比较例的间接加热灭菌法中，如图3所示的那样，显示a-e-f-i的热经历（时间-制品温度的关系）。

如图示的那样，在直接加热灭菌方法中，热经历短。在以往的间接加热灭菌方法中，用热交换器进行热回收/冷却，因此冷却需要时间，热经历长。

在利用了该发明的间接加热灭菌方法中，加热后直接用杀菌水冷却，因此与现有的间接加热灭菌方法相比，可以缩短热经历。进一步地，没有利用直接加热灭菌法时的、由于与高温的热介质直接接触而导致的食品损坏。

应予说明，本发明不限于上述实施方式，可以基于本发明的宗旨进行各种变形，不将这些变形排除在本发明的范围之外。

产业上的可利用性

该发明可以适用于液体食品的制造。

符号的说明

1・・液体食品

2・・液体食品用泵

3・・入口

4・・出口

5・・管状交换壁

6・・流路

7・・旋管型管状加热用热交换器

8・・入口

12・・冷却用热交换器

13・・液体食品制品

14・・制品液体食品用贮存槽

15・・冷却稀释水

16・・稀释水用泵

23・・合流点