| 【発明の名称】 |
連続式マイクロ波加熱滅菌装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】江崎 光雄
【氏名】今井 新一
【氏名】西東 俊明
【氏名】下田 忠久
【氏名】山本 康二
|
| 【要約】 |
【課題】常温流通が可能な密封包装食品で、包装後の大きさ・形状によらずに、食品としての品質を保持して、均一的滅菌が連続的・短時間で、製造することが出来る滅菌装置の提供を課題とする。
【解決手段】包装材中に食品を密封し、これをマイクロ波照射して昇温するための昇温度部と滅菌温度を保持するための温度保持部の２つの区切られた空間で、水蒸気と空気が混在する加圧された雰囲気中で、マイクロ波加熱し、その後加圧下で降温する本装置により、従来マイクロ波加熱の欠点であった端効果と不均一加熱を防ぎ、上記課題を解決した。また昇温部と温度保持部の搬送速度を可変にする事により、装置を縮小できた。圧力調整装置，連続運転に必須要件を全てコントロ−ルする制御部を備える事により、連続的、短時間操作を達成できた。これにより、公衆衛生の安全な食品で消費者に貢献出来る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】気密容器内に、マイクロ波照射手段及び水蒸気を含む加圧気体供給口を備え、少なくとも部分的に囲まれた第１の処理領域としての昇温部、マイクロ波照射手段及び水蒸気を含む加圧気体供給口を備え、かつ少なくとも部分的に囲まれた第２の処理領域としての温度保持部、冷却手段及び水蒸気に乏しい加圧気体供給口を備えた第３の処理領域としての冷却部、が連通部を介して接続されており該気密容器と断続的に接続する前部圧力調整室と後部圧力調整室が設置され、前部圧力調整室から移入された密封包装食品を、昇温部、温度保持部、冷却部を経て、後部圧力調整室へ移出する搬送部を備え、温度、圧力、時間、マイクロ波出力を含む連続運転に要する全ての制御因子を備えることを特徴とする連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項２】気密容器内の圧力が０．５〜４．０ｋｇ／ｃｍ2 （ゲージ圧）に維持される請求項１に記載の連続式マイクロ波滅菌装置。
【請求項３】第１及び第２の処理領域の相対湿度が３０％を越えて維持される請求項１に記載の連続式マイクロ波滅菌装置。
【請求項４】前記搬送部は、第１処理領域における第１の搬送部と第２の処理領域における第２の搬送部を備え、該第１、第２の搬送部は各搬送速度が前記制御部により設定可能にされていることを特徴とする請求項１に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項５】前記第１、第２の搬送部は、それぞれベルトコンベアーを有することを特徴とする請求項４に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項６】前記制御部には、滅菌温度を得る条件が前記第１の処理領域でのマイクロ波出力とマイクロ波照射時間とにより設定されていることを特徴とする請求項５に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項７】前記滅菌温度は、１２０℃以上であることを特徴とする請求項６に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項８】前記制御部には、前記滅菌温度を保持する条件が前記第２の処理領域でのマイクロ波出力とマイクロ波照射時間とにより設定されていることを特徴とする請求項６ないし７に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項９】前記の圧力調整室の出入口には、前記搬送部との間で前記食品の受渡しを可能にする圧力調整装置が備わっていることを特徴とする請求項１に記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項１０】前記昇温部は、マイクロ波の照射を密封包装食品の対向する両側から行わせることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
【請求項１１】前記冷却部は、前記食品の内部温度を７０℃以下に３分間以内で冷却することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の連続式マイクロ波加熱滅菌装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象食品を密封包装して、１２０℃以上の滅菌温度に加熱し、ベルトコンベアーなどにより一定時間搬送し温度保持する連続式マイクロ波加熱滅菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】常温で流通させる密封包装食品については、クロストリジウム、ボツリヌス、腸炎ビブリオ、サルモネラ等の細菌の増殖で食品が変敗したり、当該食品に含まれる水分が多かったり、ｐＨが中性に近いものは食品変敗菌の成育に好適なものである。このため、例えば、該食品がｐＨ５．５を越え、かつ水分活性値が０．８５を越えると密封包装食品の中心部分を１２０℃、４分以上加熱するか、或はそれと同等以上の効果を有する方法で加熱殺菌することが義務づけられている。この条件は包装食品の中心部分まで、滅菌温度が到達することが必要であり、包材の大きさで著しく制約を受け、大きい包材程、長時間が必要となる。
【０００３】しかし長時間加熱滅菌処理を施すと、食品中の栄養分、風味、色調等の品質の劣化が生じる。最近、調理段階を衛生的に行い、含気状態で、シャワーレトルトを施す殺菌方法や、レトルトの温度を１２５〜１３０℃ で短時間で行う方法が考えられているが、前者はＦ0 値が充分にとれないため、細菌の残存の危険性があり、後者はレトルトより３〜５分間短縮できる程度であり、品質の劣化の改善にはなっていない。短時間で加熱できる殺菌機としては、液体状のものであれば直接蒸気吹き込み殺菌（ＶＴＩＳ、インフュージョン）、掻き取り式熱交換機、プレート式殺菌機等があるが、固形物入りや超高粘度食品（ポンプで送れない程の高粘度食品）での滅菌は技術上解決すべき課題が多い。
【０００４】現在、短時間滅菌方法として、電磁波を利用した方法が注目され、ジュール熱加熱滅菌機、マイクロ波加熱滅菌機などが提案されている。例えば、米国特許３，８８９，００９号公報では、タンク内で大気圧以上の圧力下で電磁波、蒸気を共存させて食品を滅菌する連続装置を示している。また、特開平７−２５５３８８号公報では、２種類の波長のマイクロ波を組み合わせて滅菌を保持しようとしているしかしながら、これらの従来技術は、包装材中に食品を密封し、これを、マイクロ波を照射して昇温するための昇温部と、滅菌温度を保持するための温度保持部の２つの区切られた空間で、水蒸気と空気が混在する加圧された雰囲気中でマイクロ波加熱し、その後加圧下で降温することを特徴とする本連続式マイクロ波加熱滅菌装置、とは異なる。
【０００５】世の中には密封して大量に滅菌処理できる装置としてレトルト装置があるが、温水を媒体として使用するため昇温に時間がかかり、食感、風味、色調などの品質が悪くなる。また連続のレトルト装置はあるが、高圧にできないこと、保持時間を連続的にとる方法がないことにより充分に確立されていない。
【０００６】マイクロ波滅菌装置での大量処理は、食品加熱において被加熱食品にマイクロ波エネルギーが浸透吸収し加熱される。通常の加熱においては周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波が用いられている。このエネルギ−の度合いは浸透深さ（入射電界強度が１／ｅになる深さ、を言う。以下、同様）により表され２〜３ｃｍ位しか均等に加熱できない。一般に照射するマイクロ波の周波数が低くなれば深くなる。また電気的性質として、誘電体損失係数が大きいものほどマイクロ波を吸収しやすく、浸透深さが浅くなる。誘電体損失係数は食品に含まれる水分、塩分等、温度により異なる。水は誘電体損失係数が小さいため浸透深さが深く、比較的内部まで均一に加熱できる。しかし塩分を含む食品、固形食品等は誘電体損失係数が大きいため浸透深さが浅く当該食品表面部分に比べて中心部分の昇温に遅れを生じるのでマイクロ波加熱滅菌装置による大量生産ではレトルトと異なり積み重ね置きができないため処理量に問題がある。
【０００７】滅菌温度までの昇温部をマイクロ波を使用し、蒸気の保温庫に一定時間保持する方法はあるがマイクロ波の性質により昇温部では局部加熱は避けられず、２種の波長での調整だけでは不均一加熱を完全に避けることはできない。マイクロ波滅菌に関しては、完全な連続式のものは現在のところ存在していないと判断される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】常温流通が可能な密封包装食品で、包装後の大きさ・形状によらずに、食品としての品質を保持して、均一滅菌が連続的・短時間で、製造することが出来る滅菌装置の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、気密容器内に、マイクロ波照射手段及び水蒸気を含む加圧気体供給口を備え、少なくとも部分的に囲まれた第１の処理領域としての昇温部、マイクロ波照射手段及び水蒸気を含む加圧気体供給口を備え、かつ少なくとも部分的に囲まれた第２の処理領域としての温度保持部、冷却手段及び水蒸気に乏しい加圧気体供給口を備えた第３の処理領域としての冷却部、が連通部を介して接続されており該気密容器と断続的に接続する前部圧力調整室と後部圧力調整室が設置され、前部圧力調整室から移入された密封包装食品を、昇温部、温度保持部、冷却部を経て、後部圧力調整室へ移出する搬送部を備え、温度、圧力、時間、マイクロ波出力を含む連続運転に要する全ての制御因子を備えることを特徴とする連続式マイクロ波加熱滅菌装置である。更に詳しくは、上記の方法でマイクロ波を照射して昇温するための第１処理室と滅菌温度を保持するためのマイクロ波を照射する第２処理室を有する装置、雰囲気の相対湿度が３０％を越え、好ましくは５０％以上に維持される装置、加圧が０．５〜４．０kg／cm2（ゲージ圧）である装置、マイクロ波出力とベルトコンベアーの速度を調整することにより１２０℃以上の加熱温度に任意の時間で設定できる装置、１２０℃以上の加熱温度に到達後・保持時間を任意に設定するためにマイクロ波出力とベルトコンベアーの速度が調整出来る装置、マイクロ波の照射を包装材の対向する側から、例えばベルトコンベアーの上下より照射し局部加熱を抑え浸透深さを大きくする装置、滅菌終了後の120 ℃以上の温度帯から７０℃以下への温度帯まで降温を３分間以内に行う装置、密封包装された状態の食品が扁平・若しくは角（かど）を有する形状のものまでも滅菌出来る装置、加熱前・後の密封包装食品を常圧から加圧へ入れたり又は加圧から常圧へ出したり連続的に出来る圧力調整装置で隔離された圧力調整室を持つ装置。圧力調整装置としては、圧力を調整できる機能の装置であればよく、扉方式シャットダウンバルブ、二重ダンパ−、ロ−タリ−パルブ等を用いることが出来る。温度測定を予め光ファイバー温度計にて計測し滅菌温度を得る条件をコンピューターに記憶させ以降を自動的にその条件で加熱昇温を作動させる装置、などの機能も含めることも出来る装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明で、相対湿度は、加圧された雰囲気中の相対湿度で表わし、雰囲気温度における全体圧（絶対圧）に対する水蒸気圧（絶対圧）の百分率で算出し、以下、Ｒ．Ｈ．と略称する。マイクロ波を加熱する際に、水蒸気を存在させ、加圧された雰囲気中の相対湿度を３０％を越え、好ましくは５０％以上に維持する装置である。この場合、雰囲気は水蒸気又は水蒸気と他の気体（空気、窒素、炭酸ガスなど）で所定の圧力まで加圧するものである。その加圧は、0.5 kg／cm2（ゲージ圧。110 ℃に相当、以下同様の意味）〜4.0(151 ℃) kg／cm2、好ましくは1.0(119 ℃) 〜2.7(140 ℃) kg／cm2 である。マイクロ波の照射加熱は、上記の雰囲気下と加圧下で対象の密封包装食品にマイクロ波を照射加熱し、対象食品の中心温度を119 ℃〜140 ℃の所定温度と所定時間の間、保持するものである。又、マイクロ波の波長は2450ＭＨｚ（メガヘルツ）を用いたが、特に限定するものではない。
【００１１】昇温部と温度保持部の２つの区切られた空間では、マイクロ波の相互干渉と湿度の調整による不均一加熱の防止、昇温速度の調整の働きをするものである。
【００１２】対象食品を、マイクロ波透過性包装容器に充填、密封状態とし、0.5 〜4.0kｇ／cm2 (ゲージ圧) で水蒸気または水蒸気と他の気体（空気，窒素，炭酸ガスなど）で加圧し、マイクロ波加熱で昇温させる。圧力を保持するのは、マイクロ波照射による昇温で包装内容物が突沸したり、容器が変形したりするのを防ぐためである。局部に集中するマイクロ波を水蒸気（気体から水滴）が吸収し、再び気化することで、局部への集中を抑制することができる。即ち、包材の端や角（かど）を冷却する効果（先端効果の発生防止）として水蒸気が利用される。これにより、密封包装された状態の食品が、偏平若しくは角を有する形状のままで品質（風味、色調、栄養）の劣化を抑制することができた。
【００１３】前記方法において 0.5〜4.0kｇ／cm2 (ゲージ圧) の圧力と１１０〜１５１℃の温度を、対象食品の種類に応じて所定時間維持することで、予期される食品変敗菌を滅菌することができる。このとき相対湿度を３０％を越え好ましくは５０％以上に維持するが、その目的は包装容器の局部加熱による焦げや破れの防止とそれによる菌の混入防止である。
【００１４】対象食品を、前記の様に充填・密封し、水蒸気又は水蒸気と他の気体（空気、窒素、炭酸ガスなど）で 0.5〜4.0kｇ／cm2 (ゲージ圧) に加圧し、加熱昇温させ所定時間保持させた場合、該食品の中心部分と端の部分の温度差が５℃以内となるように、マイクロ波の出力をコントロールすることにより局部への発熱の集中を抑制することができる。
【００１５】上記方法により、前記容器に密封した食品にマイクロ波照射することにより、対象食品の中心温度を１１０〜１４０℃まで加熱するが、加熱温度が１１０℃より低い場合は充分な滅菌を行うことができず、加熱温度が１４０℃より高い場合は加熱時間は短縮されるが過分加熱することとなり、食品の品質を劣化させることとなる。また過分な加熱により、容器の変形や破れを生ずることもある。
【００１６】蒸気存在下で滅菌温度と保持時間を調整することにより均一加熱できるが、任意に加熱時間、保持時間を設定出来るように、例示として、外部から２種類以上の変速可能なベルトコンベアーを駆動し調整する。
【００１７】対象食品の降温の方法は、上記の加熱処理で対象食品の中心温度が120 ℃以上の温度帯から70℃以下への降温までを、滅菌時の圧力を維持しながら100 ℃以下へ冷水で降温するなどの方法を用いて３分間程度以内に行うものとする。その理由は対象食品の品質（風味、色調、栄養など）の低下及び包材、容器の焦げ、破損などを伴うことなく、効果的な滅菌を達成するためである。
【００１８】包装容器に充填、密封する食品としては、惣菜類（煮物等々）、乳製品類（チーズ等々）、大豆加工食品類（卯の花等々）、煮物副菜類、等の固形食品、固液食品、高粘度食品、ペースト状食品等のあらゆる食品に応用出来る。
【００１９】前記方法において、対象食品を調製後充填する包装容器は、少なくとも一部が、または全部が、マイクロ波透過性を有し、滅菌温度に応じた耐熱性を有する必要があり、その材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の重合体やエチレン−ビニルアルコール共重合体などである。対象食品を充填した包装容器は、上記の材質と同材質の蓋でヒートシール等の公知の手段により密封する。
【００２０】加熱滅菌を連続的に行うために、常圧状態から加圧状態へ投入する必要があるが、今までは該食品が外圧により押しつぶされたり、袋が破れたりしていた。本発明は二重ダンパーと圧力調整室を設置して、被加熱食品が常圧から高圧へ気密容器（以下、器と略称する）内圧を徐々に高めることにより、破れとか潰れを抑制することができる。
【００２１】マイクロ波滅菌では温度計測が問題となるが、マイクロ波雰囲気下では熱電対が使用できず温度の管理は殆どなされていない。一部連続式のマイクロ波装置は赤外線温度計を使用しているが、被加熱食品の表面の温度を測定しており芯部の温度ではない。光ファイバー温度計はマイクロ波雰囲気下においても該食品の芯部温度を測定できるが、光ファイバーを温度計測器に接続する上で連続式に使えず、共に一長一短がある。先ず光ファイバー温度計で該食品の芯温度を測定し、同時に赤外線温度計で表面の温度を測定し相対比較を収集する。実際に赤外線温度計を使用し、その測定値を使用し、及び／又は光ファイバー温度計の測定値と，マイクロ波出力及び器内圧力、湿度を制御部のマイクロコンピューターと連動させることにより該食品の連続滅菌が可能となった。
【００２２】１つ又は複数の収容部を有するマイクロ波透過性容器に１種類又は複数の種類の食品が充填密封された対象食品に対して、本発明で用いる処理装置を以下に例示的に説明する。充填された密封包装食品である対象食品の処理は、手順として(1) 加圧を目的として、空気供給口と蒸気供給口（窒素、炭酸ガス等の供給もできる）を有し、(2) 対象食品は二重ダンパーで圧力調整室に投入され、(3) 圧力を内部と均一化したのち、加圧下でベルトコンベアー上または上下に設けられ、(4) 導波管より、前記の密封包装食品にマイクロ波を照射する装置を用い、(5) 前記温度を前記加圧下で、かつ相対湿度を任意に調整でき、雰囲気温度を１２０℃以上の雰囲気下で所定時間維持する加熱処理装置（ベルトコンベアー速度可変装置）を用い、(6) 加圧加熱滅菌された密封包装食品を加圧下で冷却する装置を用いる。(7) 温度測定は、予め光ファイバー温度計にて昇温、滅菌温度、保持時間を記憶測定し、その結果をマイクロコンピューターに記憶させ、制御部（ＣＰＵ）の指示で作動させる。
【００２３】本発明を図面により詳細に説明する。各番号は図−１の中の番号を示す。
【００２４】先ず常圧から加圧部へ該食品を投入するための１．二重ダンパーと圧力調整室が設けられている。上部のダンパーに置かれた該食品は常圧で圧力調整室に移り、直ちにダンパーが閉まって器内部より空気もしくは蒸気により均一圧に保持される。平衡圧に保たれた該食品は圧力調整室の下部にあるダンパーを開くことにより、自重により器内圧と同じ雰囲気下で、９．外部の駆動モーターで動かされる８．搬送部上に落ちそれに沿って２．第１処理領域に運ばれる。
【００２５】２．第１処理領域では、上部と下部にマイクロ波を照射する４．導波管が設置され、出来るだけ均一に照射する目的で該食品の近くから照射する。また上部と下部より照射することにより、４〜６ｃｍの厚みまで均等に加熱できる。加熱時、均一に加熱できるようにするため１１．雰囲気設定部から蒸気を投入する配管口、１２．圧力を均一に制御し、湿度を調整するための空気配管口が設置されている。マイクロ波は５．マイクロ波発振機より発生し４．導波管により食品へ照射される。
【００２６】２．第１処理領域を出た食品は３．第２処理領域へ移るが、ここでは滅菌温度に到達した該食品を一定時間保持する役割を果たす。ここでも均一加熱を保つ目的から蒸気、空気を投入する配管が設置されている。また該食品が滅菌温度以下に降下したとき、マイクロ波出力をオン−オフ制御して素早く滅菌温度を回復できるようにしている。
【００２７】３．第２処理領域出口には、試験的に温度を計測できるように光フアイバー温度計を通す配管が設置され、または１３．赤外線放射温度計があり、温度上昇曲線、保持時間、制御条件等の必要なデーターを７. 制御部（ＣＰＵ）のマイクロコンピューターに送り、マイクロ波の出力及び器内圧、湿度を制御することにより自動、連続生産ができる。
【００２８】滅菌保持された該食品は、マイクロ波とは隔離された６．第３処理領域（冷却部）に入り冷水シャワーで加圧状態下で１００℃以下まで冷却される。
【００２９】冷却が終了した食品は、初めと同様に、食品を排出するための１４．二重ダンパーに囲まれた圧力調整室に移動する。先ず加圧状態で上部のダンパーが締まり、圧力を徐々に開放して常圧状態に戻どし圧力調整室の下部にあるダンパーを開くことにより、自重によりベルトコンベアー上に落ち滅菌工程以降の箱詰め工程へ移動する。
【００３０】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。ただし、本発明はこれらの実施例にその技術範囲が限定されるものではない。
【００３１】実施例１先ず、連続式マイクロ波加熱滅菌装置で、光ファイバー温度計を使用してバッチ・連続操作で目的の滅菌温度まで第１処理領域で昇温後、第２処理領域で温度保持した。そのときのマイクロ波出力、湿度、器内圧力、コンベアー速度等を制御部のマイクロコンピューターに記憶させた。その後マイクロコンピューターの指示で連続的に運転し、該食品の品質、菌数、風味を調べた。オカラ150 ｇを縦１００mm、横１５０mmのレトルト用のポリエチレン袋（凸版印刷株式会社製。以後、レトルト袋と言う）に入れ、ヒートシールした。先ず、加熱滅菌条件を121 ℃×7 分と設定した。即ち121 ℃に常温から昇温する時間が１分、121 ℃を保持する時間が７分となるように２種のベルトコンベアー速度を調整した。周知の様に、ゲージ圧＋１気圧＝絶対圧であり、ゲージ圧１．１ｋｇ／ｃｍ2 ＝絶対圧２．１ｋｇ／ｃｍ2 で、その飽和蒸気温度が１２１℃の関係にある。以後は、（ ）内に絶対圧を記し、前記の様にその絶対圧を用いて算出したR.H.% を示す。器内の空気をゲージ圧４ｋｇ／cm2 の水蒸気で20秒間かけて充分に置換し、直ちにゲージ圧1.1 ｋｇ／cm2 (2.1ｋｇ／cm2)の水蒸気分圧とした。この場合、相対湿度はR.H.＝100%である。レトルト袋の局部加熱の有無を調べるために前もって光ファイバー温度計のセンサーを食品充填したレトルト袋の中心部分と端の部分に取付けた。その袋に、出力３KW（上下各1.5KW)でマイクロ波照射を開始した。なお、以後の実施例や比較例においても同様に対象食品を密封した包装材に上記の温度センサーを取りつけて操作を行った。加熱初期では袋の中心部よりも端部の方が速く昇温する傾向があり、温度にバラツキが見られた。しかし、中心温度が100 ℃を越える時点から、そのバラツキの差は縮まり、端部が目的の121 ℃に到達後は上昇せず、中心温度が121 ℃になる迄、待機する状態が見られ、端部、中央部とも121 ℃となった。この傾向はバッチと全く同じであった。中心温度が121 ℃に到達した時点から７分間その温度をマイクロ波をコントロールしながら保持し、その後、昇温時より低下した1.1 ｋｇ／cm2 未満の加圧雰囲気中で 10 ℃の冷水シャワーで冷却し70℃まで3 分以内で降温した。品質的にはレトルト袋のシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず( 外観評価) 、またオカラは色調、風味、食感も優れていた（官能評価) 。また、実施品（未開封品) を用いて保存テストも行った。調理後（充填時）の初発菌が104/ｇのオカラを使用したが、37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100/ｇであった（菌数測定) ので無菌状態が出来た。同実験条件下で、連続的にマイクロ波を照射したが、包材の中心温度、端の温度は、１２１℃に保たれていることが、サーモペーパーにより確認された。品質的にはレトルト袋のシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず（外観評価) 、またオカラは色調、風味、食感も優れていた（官能評価) 。また、実施品（未開封品) を用いて保存テストもおこなった。調理後（充填時）の初発菌が104/ｇのオカラを使用したが、37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100/ｇであり、同条件で1 ケ月後も０×100/ｇであった（菌数測定) ので無菌状態が出来た。
【００３２】実施例２実施例１で、水蒸気分圧を0.5 ｋｇ／cm2(1.5 ｋｇ／cm2)、R.H.=71%とした以外は同じ条件で行い、これを実施例２とした。器内の水蒸気量が増加した結果、中心部の温度上昇速度に若干の差は見られたが、実施後の外観評価でレトルト袋の端の状態は実施例１よりも良かった。その温度曲線を図２に示した。また、官能評価や保存テストの結果は実施例１と同様に良好であった。またコンピューター制御による連続運転でも良好の結果となった。
【００３３】比較例１実施例１で、水蒸気分圧を0.0 ｋｇ／cm2(絶対圧も0.0 ｋｇ／cm2)及び器内圧を空気のみで圧送して1.1 ｋｇ／cm2(2.1 ｋｇ／cm2)とし、従ってR.H.=0% とした以外は同じ条件で行い、これを比較例１とした。その結果、レトルト袋の中心部分と端の部分では温度にバラツキが見られ、端部が設定温度の121 ℃より3 〜5℃程度高くなった。その理由としては、一般に言われる様にマイクロ波が端に集中して温度が上昇する先端効果が見られたものと判断される。その結果、レトルト袋のシールが剥がれ易い状態が見られたが、37℃で3 日保持後の菌数は106 以上／ｇが観察され( 従って1 ケ月後の観察は中止した）、無菌にならなかった。コンピューター制御による連続運転では、品質、菌、風味の点で悪い結果となった。
【００３４】比較例２実施例１で、器内圧を空気のみで圧送して3.0 ｋｇ／cm2(4.0 ｋｇ／cm2)とし、従ってR.H.=0% とした以外は同じ条件で行い、これを比較例２とした。その結果、レトルト袋の中心部分と端の温度に大きなバラツキが見られ、端部が中心温度より１０℃以上高くなった。その理由として端部は中心部分より速く昇温するが、内圧が高く、滅菌温度（121 ℃) 以上の飽和蒸気温度まで上昇するためである。 その温度曲線を図３に示した。その結果、レトルト袋のシールが剥がれ易い状態が見られたが、37℃で3 日保持後の菌数は106 以上／ｇが観察され( 従って1 ケ月後の観察は中止した）、無菌にならなかった。コンピューター制御による連続運転では、品質、菌、風味の点で悪い結果となった。
【００３５】実施例３実施例１〜２、比較例１はレトルト袋を用いてオカラをテストしたが、R.H.=0%である比較例１では特に前記の先端効果によるためか、熱が端部に溜まり焦げつき、シール剥がれの原因となりやすく、121 ℃以上の滅菌温度でその傾向が顕著に現れやすいため以下のテストを行った。ナチュラルチーズにクリーム、砂糖などを加えて乳化、加熱、攪拌の調理をしたチーズを、楕円型の底が丸いポリプロピレン包材( 住友ベークライト社製。容量250 ml。以後、楕円カップと言う) に 250ｇを入れ、ヒートシール後、滅菌温度が１３０℃となるようにマイクロ波を照射した。即ち常温から１３０℃までの昇温時間を１分とし１３０℃に保持する時間を３分となるようにベルトコンベアー速度を調整した。なお器内圧を1.8 ｋｇ／cm2(2.8 ｋｇ／cm2 。130 ℃に相当)とするため、先ず水蒸気を1.0 ｋｇ／cm2(2.0 ｋｇ／cm2)の圧となるように調整し、その後空気を圧送して全体圧を1.8 ｋｇ／cm2 とした。R.H.=71%である。実施例１と同様に予め、光ファイバー温度計のセンサーを楕円カップの中心部分と端の部分に設置し、出力３KWでマイクロ波を照射した。カップの中心部分と端の部分では上昇温度にバラツキが見られ、端部が中心部分より速く昇温する傾向にあった。しかし100 ℃を越える時点からその速度は鈍り、中心の温度が端の温度に近づき、即ち端の温度は目的の130 ℃に到達した後、それ以上温度が上昇せず、中心温度が130 ℃になるまで待機する傾向が見られた。中心温度が130 ℃に到達した時点から3 分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持し、保持時間終了後、1.8 ｋｇ／cm2 未満で空気加圧しながら10℃の冷水シャワーで２分以内に70℃とした。品質的には楕円カップのシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず( 外観評価) 、またこのクリームチーズ調合品の色調、風味、食感も優れていた( 官能評価) 。保存テストの結果も37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も0 ×100 ／ｇとなり( 菌数測定) 無菌性が確認出来た。上記実験の代わりに連続的にマイクロ波照射したが、包材の中心温度、端の温度は130 ℃に保たれていることが，サーモペーパーにより確認された。品質的にはレトルト袋のシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず（外観評価) 、またオカラは色調、風味、食感も優れていた。（官能評価) 。また、実施品（未開封品)を用いて保存テストもおこなった。調理後（充填時）の初発菌が104 ／ｇのオカラを使用したが、37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も０× 100 ／ｇであった（菌数測定) ので無菌状態が出来た。
【００３６】実施例４実施例３で水蒸気分圧を1.8 ｋｇ／cm2(2.8 ｋｇ／cm2)とした以外は同じ条件で行い、これを実施例４とした。即ち、全体圧を1.8 ｋｇ／cm2 を水蒸気1.8 ｋｇ／cm2 のみで加圧した。この時のR.H.=100% である。実施例６と同じ量の調理したチーズ及び楕円カップを使用して滅菌温度が130 ℃となるように３KWの出力でマイクロ波を照射した。昇温状況は実施例６と同様の傾向があり、端の温度が130 ℃に到達したがそれ以上に温度が上昇せず中心温度が130 ℃になるまで待機する状態が見られ中心温度が130 ℃に到達した時点から3 分間その温度をマイクロ波のコントロールしながら保持し、実施例６と同方法で降温し2 分以内で70℃とした。品質的には楕円カップのシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず( 外観評価) 、またこのクリームチーズ調合品の色調、風味、食感も優れていた( 官能評価) 。保存テストの結果も37℃で3 日間保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も0 ×100 ／ｇとなり( 菌数測定) 無菌性が確認出来た。以上の結果より、楕円カップでも滅菌が出来ることが判った。またコンピューター制御による連続運転でも良好の結果となった。
【００３７】比較例３実施例３、実施例４で、水蒸気分圧を0.0 ｋｇ／cm2(0.0 ｋｇ／cm2)とし、器内圧を空気のみを圧送して1.8 ｋｇ／cm2(2.8 ｋｇ／cm2)とした以外は同じ条件で行い、これを比較例３とした。R.H.=0% である。これに３KWの出力でマイクロ波を照射し、カップの中心部分と端の部分では上昇温度にバラツキが見られ当初は端の部分が中心部分より速く昇温した。しかし、100 ℃を越える時点から、その速度は鈍り、中心の温度が端の温度に近くなる傾向が見られた。端の温度は目的の130 ℃より5 〜8 ℃程高くなり、それ以上に温度が上昇せず中心温度が130 ℃になる迄、待機する状態が見られた。中心温度が130 ℃に到達した時点から３分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持し、保持時間終了後、前記の方法で冷却し２分以内に70℃とした。品質的には楕円カップのシール剥がれと、端の焦げも見られた。保存テストは37℃で3 日保持後の菌数は106 以上／ｇであり、無菌にならず、風味、食感も不良で食するに耐えられるものではなかった。コンピューター制御による連続運転では悪い結果となった。
【００３８】実施例５実施例３で、水蒸気分圧を0.5 ｋｇ／cm2(1.5 ｋｇ／cm2)、器内圧力を2.7 ｋｇ／cm2(3.7 ｋｇ／cm2 。140 ℃に相当) とした以外は同じ条件で行い、これを実施例５とした。常温から140 ℃に到達時間を１分とし、滅菌保持時間を１分となるように、ベルトコンベアー速度を調整した。この時のR.H.=41%である。実施例５と同様に、水蒸気を送入し空気を圧送した後、３ KW の出力でマイクロ波を照射した。実施例５同様にカップの中心部分とを照射した。端の部分では上昇温度にバラツキが見られたが、その差は昇温と共に近くなり端の温度は目的の140 ℃に到達したが、それ以上に温度は上昇せず中心温度が140 ℃になる迄、待機する状態が見られた。中心温度が140 ℃に到達した時点から１分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持した後、前記と同様の方法で冷却し3 分以内に70℃とした。品質的には、カップのシール剥がれも無く、焼け焦げも見られず( 外観評価) 、またこのクリームチーズ調合品の色調、風味、食感も優れていた( 官能評価) 。保存テストの結果も37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も0 ×100 ／ｇとなり( 菌数測定) 無菌性が確認出来た。上記実験の代わりに、連続的にマイクロ波照射したが、包材の中心温度、端の温度は140 ℃に保たれていることが，サーモペーパーにより確認された。品質的にはレトルト袋のシール剥がれも無かった。品質的には焼け焦げも見られず（外観評価) 、またオカラは色調、風味、食感も優れていた（官能評価) 。また、実施品（未開封品) を用いて保存テストもおこなった。調理後（充填時）の初発菌が104 ／ｇのオカラを使用したが、37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も０×100 ／ｇであった（菌数測定) ので無菌状態が出来た。
【００３９】実施例６人参、竹の子、グリーンピース、とり肉、調味料などを加えて加熱、攪拌調理した筑前煮を実施例５の楕円カップに 300ｇ入れ、ヒートシール後、滅菌温度が140 ℃となる様にマイクロ波を照射した。まず、器内圧力を水蒸気を1.3 ｋｇ／cm2 （2.3 ｋｇ／cm2)の圧となる様に入れ、更に空気にて2.7 ｋｇ／cm2(3.7 ｋｇ／cm2)の圧とした。この時のR.H.=62%である。次に、出力１KWでマイクロ波を照射した。楕円カップの中心部分と端の部分では温度にバラツキが見られ端部は滅菌温度以上に昇温する傾向がみられたが直ぐに140 ℃でコントロールした。その後、その温度をマイクロ波をコントロールしながら１分間保持し、前記同様の方法で冷却し3 分以内に70℃とした。品質的には楕円カップのシールの破れも、焦げも見られなかった( 外観評価) 。またこの筑前煮は色調、風味、食感も優れていた( 官能評価) 。保存テストの結果も37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も0 ×100 ／ｇとなり( 菌数測定) 無菌性が確認出来た。コンピューター制御による連続運転でも良好の結果となった。
【００４０】実施例７実施例６に対して、調理したオカラ 150ｇを対象食品とし、レトルト袋に入れ、マイクロ波出力を３KWにした以外は実施例６と同じ条件で行い、これを実施例７とした。水蒸気圧1.3 ｋｇ／cm2(2.3 ｋｇ／cm2)、全体圧2.7 ｋｇ／cm2(3.7 ｋｇ／ cm2)、R.H.=62%である。当初この場合も、袋の中央と端では上昇温度で差が見られ2 〜3 ℃端が袋の中央より高くなったがそれ以上は上昇せず、中心温度が140 ℃になる迄、待機する状態が見られた。中心温度が140 ℃に到達した時点から1 分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持した後、前記同様の方法で冷却した。品質的にはレトルト袋が若干剥がれる傾向にあったが、破れは無く、焦げも見られず( 外観評価) 、またこの卯の花は色調、風味、食感も優れていた( 官能評価) 。保存テストの結果は37℃で3 日保持後の菌数は0 ×100 ／ｇであり、同条件で1 ケ月後も0 ×100 ／ｇとなり( 菌数測定) 無菌性が確認出来た。コンピューター制御による連続運転でも良好の結果となった。
【００４１】比較例４調理した筑前煮を楕円カップに 300ｇ入れ、ヒートシール後、滅菌温度が140 ℃となる様にマイクロ波を照射した。まず、器内圧力を空気のみにて3.0 ｋｇ／cm2(4.0 ｋｇ／cm2 。155 ℃に相当) の圧となる様に調整し( この時のR.H.=0%)、出力1KW でマイクロ波を照射した。楕円カップの中心部分と端の部分では上昇温度にバラツキが見られ、端部は滅菌温度以上に昇温する傾向がみられ中心部が端の温度より5 〜8 ℃高くなる傾向となった。中心温度が140 ℃に到達した時点から1 分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持し、保持時間終了後、前記同様の方法で冷却し3 分以内に70℃とした。品質的には楕円カップの剥がれ、焼け焦げが見られ( 外観評価) 、筑前煮は色調不良、焦げで風味、食感は食するに耐えられるものではなかった。菌も37℃で3 日保持後の菌数は106 以上／ｇとなり、無菌とはならなかった。コンピューター制御による連続運転では、品質、菌、風味とも悪い結果となった。
【００４２】比較例５比較例３で、水蒸気分圧を0.2 ｋｇ／cm2(1.2 ｋｇ／cm2)とした以外は同じ条件で行い、これを比較例４とした。この時のR.H.=30%である。次いで出力3KW でマイクロ波を照射し、滅菌温度が140 ℃到達後は1 KWの出力で滅菌温度をコントロールした。楕円カップの中心部分と端の部分では初期温度にバラツキが見られ、端部は滅菌温度以上に昇温する傾向が見られ中心部分が端の部分の温度より5 〜8 ℃高くなる傾向となった。中心温度が140 ℃に到達した時点から1 分間その温度をマイクロ波のコントロールで保持し、保持時間終了後、前記同様の方法で冷却し3 分以内に70℃とした。品質的には楕円カップの剥がれ、焼け焦げが見られ( 外観評価) 、筑前煮は色調不良、やや焦げで風味、食感は不良であった。37℃で3 日保持後の菌数は106 以上／ｇとなり、無菌とはならなかった。コンピューター制御による連続運転では、品質、菌、風味とも悪い結果となった。
【００４３】比較例６比較例１で、ベルトコンベアーが昇温部分と滅菌温度保持部分に分かれていない条件として、常温から１２１℃への昇温時間を１分とし、保持時間を７分としようと試みたが電源のオン−オフが頻繁になり制御が困難であった。また低出力で試みたがその際は１２１℃までの時間がかかり品質が悪かった。
【００４４】以上、実施例１〜７ 及び比較例１〜６の結果から次のことが判明した。即ち、器内圧が空気のみであれば包材の端部へのマイクロ波の集中による局部加熱が見られ( 先端効果) るが、器内の空気を水蒸気で置換し器内圧が０．５ｋｇ／cm2〜４ｋｇ／cm2 （５ｋｇ／cm2 ）であって相対湿度R.H.が３０％越える条件下、好ましくは５０％以上の条件下で、端部への異常なマイクロ波の集中を防ぐことができ、均一加熱ができることがわかった。上記の条件下で水蒸気のみで器内の圧を上げ、相対湿度R.H.100%であっても昇温の速度が遅くなるのみで、品質や無菌性には全く影響を与えず良好であった。また、適正なＦ0 値をとる必要上滅菌温度とその温度を保持する時間を分けて考える必要があり、連続運転の場合は２つの速度の違うベルトコンベアーが不可欠であることがわかった。
【００４５】
【発明の効果】本発明の連続式マイクロ波加熱滅菌装置を用いることにより、常温流通が可能な密封包装食品を、包装後の大きさ・形状によらずに、食品としての品質を保持して、均一的滅菌が連続的・短時間で、製造することが出来る滅菌装置の提供が可能になった。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３６７６８
【氏名又は名称】不二製油株式会社
【識別番号】５９６１６０５６２
【氏名又は名称】社団法人食品需給研究センター
【識別番号】３９００２４３９４
【氏名又は名称】山本ビニター株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年９月３０日（１９９８．９．３０） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−１０２３６９（Ｐ２０００−１０２３６９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月１１日（２０００．４．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２７８２０４ |
|