(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の煮沸装置においては、原液を煮沸した際に、煮ムラが発生する場合があるという問題点があった。
【0007】
例えば、原液としての呉汁を煮沸して豆乳を得る場合、呉汁に煮ムラが発生して高品質の豆乳を安定して得ることができない場合がある。
【0008】
そこで、原液を煮沸した際に、煮ムラが発生するのを抑止することのできる煮沸装置、すなわち原液をムラなく煮沸することのできる煮沸装置が求められている。
【0009】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、原液をムラなく煮沸することのできる煮沸装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前述した目的を達成するため、本発明の煮沸装置は、煮沸に供する原液を収容するための
中空球状の煮沸容器と、前記煮沸容器内に収容された前記原液を煮沸するための加熱手段と、前記加熱手段により煮沸される原液を均一状態にするための攪拌手段とを有している煮沸装置であって、
前記加熱手段は、水蒸気を噴出させることのできる噴出孔が外周面および内周面に形成された環状の蒸気噴出管であって、前記煮沸容器内に収容される原液の液面下に没するようにして水平に配置される蒸気噴出管を有しており、前記加熱手段により煮沸されるとともに、前記攪拌手段により攪拌される原液に対して、上下循環熱対流を促進させるように前記原液の流れを制御するための流動制御手段
であって、前記環状の蒸気噴出管の頂部に前記内外周の噴出孔を隔てるようにして取り付けられた全体として筒状の整流体を前記煮沸容器内に収容される原液の液面下に没するように配置される流動制御手段を有しており、前記攪拌手段は、前記煮沸容器内に収容される原液の液面下に没するようにして前記加熱手段および流動制御手段の内側に配置された攪拌羽根を有していることを特徴としている。そして、このような構成を採用したことにより、流動制御手段は、加熱手段により加熱されて煮沸されるとともに、攪拌手段により攪拌される原液に対して、上下循環熱対流を促進させることができるから、攪拌効果および加熱効果をともに高めることができる。したがって、流動制御手段を設けるという簡単な構造で、原液をムラなく煮沸することができる。
そして、攪拌羽根は、攪拌すべき原液と接触して回転することにより、原液に周方向に沿った円運動、または円運動と同時に鉛直運動を付与して原液を均一状態にすることができるので、攪拌効果をより高めることができる。また、整流体は、その下端部に固定されている加熱手段により加熱されるとともに、攪拌羽根により攪拌される原液に対して、整流体および加熱手段の内外で互いに逆方向の流れを発生させることができるので、上下循環熱対流をより促進させることができる。更に、容器が球状の内面を有しているので、整流体および加熱手段の内外で互いに逆方向の流れとなる原液の流路の断面積を膨張・収縮するように変化させることができるので、原液をむらなく均一に攪拌させて煮沸することができる。更に、整流体を加熱手段に固定して、整流体を固定する部材を別個に設ける必要がないので、当該別個の固定部材による原液に対する流路抵抗を省略することができる。これらにより、原液を短時間で効率よく均一状態にすることができるとともに、原液を煮沸するまでの時間を短くすることができる。前記加熱手段は、水蒸気を加熱源としているので、原液を変質、変色させることなく容易に加熱することができる。環状の蒸気噴出管は、外周面および内周面に形成された噴出孔から加熱源となる水蒸気を、煮沸容器内に収容された原液の液中に効率よく噴出させることができ、短時間の効率的な加熱を図ることができる。
【0014】
またさらに、本発明において、前記原液は、呉汁あるいは呉汁を絞った生豆乳である構成とすることができる。そして、このような構成を採用したことにより、高品質の豆乳を効率よく得ることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る煮沸装置によれば、簡単な構造で、原液をムラなく煮沸することができるなどの優れた効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【0018】
本実施形態の煮沸装置1は、原液としての豆腐の製造に用いられる呉汁Gの煮沸処理に用いられるものを例示している。
【0019】
図1および
図2に示すように、本実施形態の煮沸装置1は、煮沸容器10と、加熱手段20と、攪拌手段30と、流動制御手段40とを有している。
【0020】
前記煮沸容器10は、煮沸に供する原液としての呉汁Gを収容するためのものであり、例えば半径が425mm程度の中空球状に形成された圧力釜本体11と、釜蓋12とを有している。この釜蓋12は、圧力釜本体11の周壁の所定位置、本実施形態においては、
図1の左斜め上部位置に形成された呉汁Gの供給に用いるための釜開口部13を開閉自在に密閉するためのものであり、圧力釜本体11の外周面に回動自在に取り付けられている。なお、呉汁Gの流動を阻害するデッドスペースを少なくするという意味で、圧力釜本体11の内部に収容した呉汁Gの液面の高さ位置を圧力釜本体11の中心より低くすることが好ましい。また、原液としては生豆乳であってもよい。
【0021】
前記圧力釜本体11の形状としては、攪拌時の対流が円滑であり、呉汁Gをムラなく効率よく攪拌ですることができるという意味で、少なくとも呉汁Gの収容部分の内周面の形状が下方に凸の半球状などの回転凹曲面形状とすることが好ましい。更に、回転凹曲面形状の内周面には、攪拌時に内周面に沿って螺旋状に流動する呉汁Gの流動を螺旋状に案内する複数本の螺旋状に長い突部および溝部(
図2の破線参照)の少なくとも一方からなる流動補助手段11aを設けるとよい。
【0022】
前記加熱手段20は、煮沸容器10に収容された呉汁Gを加熱して煮沸するためのものであり、加熱源としての図示しない高温の水蒸気、例えば90℃の水蒸気を噴出させることのできる蒸気噴出管21と、煮沸容器10の内部において水蒸気を蒸気噴出管21に導くための内部蒸気供給管22とを有している。そして、蒸気噴出管21は、
図3および
図4に示すように、円環状に形成された噴出本体24と、この噴出本体24の外周面に形成された複数の噴出孔25と、噴出本体24の上面に接続された上下方向に沿って延在する接続管部26とを有している。そして、接続管部26には、
図1に示すように、内部蒸気供給管22の一端が接続されている。この内部蒸気供給管22は、接続管部26の上端から上方に延びた後、直角に水平方向に曲がり、圧力釜本体11の周壁のうちの中心より下方位置に周壁を内外に貫通するように形成されており、内部蒸気供給管22の他端は、蒸気供給口22aとされている。この蒸気供給口22aには、図示しない外部蒸気供給管の一端が接続されるようになっており、図示しないボイラにより発生させた水蒸気をポンプなどによって供給できるように形成されている。なお、蒸気供給口22aは、呉汁Gを煮沸する際に、呉汁Gの液面下に配置されている。
【0023】
なお、水蒸気の供給および停止は、図示しない制御バルブによって行われるようになっている。また、噴出本体24は、圧力釜本体11の内部に収容された呉汁Gの液面下に没するように、圧力釜本体11の内部における底部近傍に配置されている。さらに、噴出本体24に形成された噴出孔25の位置、数などは、設計コンセプトなどの必要に応じて設定すればよい。さらにまた、噴出本体24の形状としては、円環状に限らず、直線状、十字状、三股状などとしてもよく、設計コンセプトなどの必要に応じて設定すればよい。また、噴出本体24の径方向外側に接続管部26を設ける構成としてもよい。
【0024】
前記水蒸気としては、100℃の水蒸気や100℃を越える過熱水蒸気を用いることもできる。
【0025】
また、加熱手段20としては、電気加熱、マイクロ波加熱、誘導加熱(IH)、間接蒸気加熱などを用いることもできる。
【0026】
前記攪拌手段30は、加熱手段20により煮沸される呉汁Gの各部を均一状態にするためのものであり、複数、本実施形態においては3枚の攪拌羽根31を有している(
図2)。これらの攪拌羽根31は、その回転軸線を圧力釜本体11の中心部に上下方向(鉛直方向)に向けて配置された回転軸32の下端部に取り付けられている。すなわち、攪拌羽根31は、圧力釜本体11に収容される呉汁Gの液面下に没するように配置され、圧力釜本体11の中心部に上下方向に沿って設けられた回転軸32を中心として回転可能に形成されている。また、攪拌羽根31は、呉汁Gに対して回転軸32を中心とした円運動と、鉛直運動とを付与するように捩られて形成されている。さらに、回転軸32は、圧力釜本体11の外周面に取り付けられた駆動モータ33の駆動力によって、回転駆動されるようになっている(
図1)。
【0027】
前記攪拌手段30としては、櫂型、タービン型、プロペラ型、ねじ翼型などの公知の各種のものを用いることができる。また、攪拌羽根31の羽根の枚数としては、3枚に限らず、2枚、4枚、5枚・・・などとしてもよい。さらに、攪拌羽根31を上下方向に複数段設ける構成としてもよい。
【0028】
なお、攪拌手段30としては、攪拌羽根31が呉汁Gに接触して回転することで、呉汁Gに上昇流あるいは下降流を付与することができるように、一方向(正回転あるいは逆回転)に回転させる構成としてもよいし、呉汁Gに上昇流および下降流を交互に付与することができるように、正回転および逆回転を交互に繰り返す正逆方向に回動させることで攪拌効率を向上させる構成としてもよい。また、攪拌手段30としては、呉汁Gの量(液面の高さ位置)に応じて攪拌羽根31の上下方向の位置を調節できる構成としてもよいし、攪拌羽根31を回転させつつ、上下方向に移動させる構成としてもよい。さらに、攪拌手段30としては、加熱手段20と組み合わせた構成、例えば攪拌羽根31から水蒸気を噴出させて攪拌羽根31を回転駆動させる構成としてもよい。
【0029】
前記流動制御手段40は、加熱手段20により加熱されて煮沸されるとともに、攪拌手段30により攪拌される呉汁Gに対して、攪拌効果および加熱効果をともに高めるためのものであり、上下方向の両端側にそれぞれ開口部を具備する全体として筒状の整流体41を有している。この整流体41は、
図3および
図4に示すように、円筒の一部を上下方向に沿って形成された切り欠き部42により切り欠いた形状とされており、その下端部は噴出本体24の外周面の上端に取り付けられて固定されている。また、切り欠き部42の相互に対向する対向面の下部側は、接続管部26の外周面とわずかな隙間をもって隣接されており、対向面の上部側は、内部蒸気供給管22の一端側の外周面とわずかな隙間をもって隣接されており、整流体41は、全体として円筒形をなすように形成されている。
【0030】
前記整流体41としては、パンチングメタルなどからなるメッシュ状の平板や、格子状の平板を折曲形成したものであってもよいし、全体として筒状をなすように円周方向に沿って所定の間隔をおいて部分的に設けられたものであってもよい。勿論、噴出本体24の径方向外側に内部蒸気供給管22を接続する構成とした場合には、円筒状とすることができる。
【0031】
また、整流体41の形状としては、円筒状に限らず、上端部が下端部より小径の中空テーパ状(中空円錐状)、上端部が下端部より大径の中空テーパ状(中空逆円錐状)、上下方向中央部が大径の中空太鼓状、上下方向中央部が小径の中空鼓状など各種の形状を用いることができる。
【0032】
前記整流体41としては、圧力釜本体11の内部に個別に配置してもよいし、攪拌羽根31に取り付ける構成としてもよい。この整流体41を攪拌羽根31に取り付ける構成とした場合、噴出孔25から噴出する蒸気により攪拌羽根31を回転駆動させるようにすることができる。これにより、駆動モータ33を設けずに済むので、軽量化、小型化、低コスト化を図ることができる。また、整流体41を噴出本体24の上方に離して配置してもよい。さらに、整流体41に対する攪拌羽根31の高さ位置としては、整流体41の内側であってもよいし、整流体41の上方であってもよいし、整流体41の下方であってもよく、設計コンセプトなどの必要に応じて設定すればよい。
【0033】
前記流動制御手段40としては、加熱されつつ攪拌される呉液Gに対して上下循環熱対流を促進させるように呉液Gの流れを制御することのできるものであればよい。
【0034】
その他の構成については、従来公知の煮沸装置と同様とされているので、その詳しい説明については省略する。
【0035】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【0036】
本実施形態の煮沸装置1による呉汁Gの煮沸処理は、釜蓋12を開いて圧力釜本体11の釜開口部13を外部に露出させ、釜開口部13を介して所定量の呉汁Gを圧力釜本体11の内部に供給する。そして、圧力釜本体11の内部に所定量の呉汁Gを収容したら、釜蓋12を閉じる(
図1)。
【0037】
ついで、内部蒸気供給管22に所定温度の水蒸気の供給と、駆動モータ33の駆動とを開始する。すると、内部蒸気供給管22に供給された水蒸気は、噴出本体24の噴出孔25から呉汁Gの液中に噴出して呉汁Gを煮沸するまで加熱する。この水蒸気による呉汁Gの加熱により、呉汁Gの液中には加熱されて上昇する上昇流と、呉汁Gの液面に到達して下方に戻る下降流とからなる上下循環熱対流が発生する。さらに、駆動モータ33の駆動力により、煮沸容器10の中心部に上下方向に沿って設けられた回転軸32を中心として攪拌羽根31が例えば正回転する。この攪拌羽根31の正回転により、呉汁Gに周方向への回転流と下方に向かう下降流とが発生する。続いて、呉汁Gの流れは、
図1および
図2の太矢印に示すように、圧力釜本体11の回転凹曲面形状の内周面の底面に到達し、続いて、内周面の上昇回転凹曲面形状に案内されて強制的に径方向に拡大すると共に
図2において周方向に時計回りに回転する上昇拡大螺旋流となって体積的に膨張しながら上昇し、続いて、呉汁Gの液面に到達した呉汁Gの流れは、
図1および
図2の細矢印に示すように、下向きに方向を変えて整流体41の上側開口部を通って径方向に縮小すると共に周方向に時計回りに回転する下降縮小螺旋流となって体積的に縮小しながら下降して、整流体41内を下降螺旋流となって回転凹曲面形状の内周面の底面に向けて下降し、続いて、再度上昇流となって巡回する。このように圧力釜本体11の回転凹曲面形状の内周面により、呉汁Gの流れは、上昇拡大螺旋流および下降縮小螺旋流並びに体積の防縮を繰り返されるので、呉汁Gが攪拌されて呉汁Gの各部を均一状態にするように攪拌することができる。攪拌羽根31が逆転する場合には、呉汁Gは、
図1および
図2の矢印方向が逆となって、
図2において周方向に反時計回りに回転する螺旋流となって、上昇拡大螺旋流および下降縮小螺旋流並びに体積の防縮を繰り返されることとなる。これと同時に、水蒸気を呉汁Gの液中に噴出すること、および呉液Gを攪拌することにより発生する気泡を液面に上昇させて消泡することができる。さらに、整流体41は、その内外で呉汁Gに相互に異なる流れ、例えば
図1に示すように、整流体41の内側で下降流、外側で上昇流を発生させるので、上下循環熱対流を促進、すなわち熱対流による熱伝達を効率よく行うように呉汁Gの流れを制御することができる。したがって、整流体41は、攪拌効果および加熱効果をともに高めることができる。
【0038】
このように、本実施形態の煮沸装置1によれば、流動制御手段40を設けるという簡単な構造で、加熱手段20により煮沸されるとともに、攪拌手段30により攪拌される呉汁Gに対して、上下循環熱対流を促進させることができるから、攪拌効果および加熱効果をともに高めることができる。したがって、流動制御手段40を設けるという簡単な構造で、呉液Gをムラなく煮沸することができる。
【0039】
さらに、本実施形態の煮沸装置1によれば、攪拌羽根31は、攪拌すべき呉汁Gと接触して回転することにより、呉汁Gに周方向に沿った円運動、または円運動と同時に鉛直運動を付与して呉汁Gを均一状態にすることができるので、攪拌効果をより高めることができる。さらに、圧力釜本体11の内周面を回転凹曲面形状とすることにより、呉汁Gの流れは、上昇拡大螺旋流および下降縮小螺旋流並びに体積の防縮を繰り返されるので、より一層早期に均一に攪拌されることとなる。そして、整流体41は、加熱手段20により加熱されるとともに、攪拌羽根31により攪拌される呉汁Gに対して、整流体41の内外で互いに逆方向の流れ、すなわち上昇流および下降流を発生させることができるので、上下循環熱対流をより促進させることができる。したがって、呉汁Gを短時間で均一状態にすることができるとともに、呉汁Gを煮沸するまでの時間を短くすることができる。これにより、呉汁Gをよりムラなく煮沸することができる。
【0040】
このことは、整流体41を設けない従来の煮沸装置における呉汁Gを加熱して沸騰に至るまでの時間を100%としたときに、本実施形態の整流体41を設けた煮沸装置1における呉汁Gを加熱して煮沸に至るまでの時間が90%程度になるという比較実験結果により確認することができた。すなわち、本実施形態の煮沸装置1は、流動制御手段を設けない従来の煮沸装置に比較して10%程度の性能向上を図ることができる。なお、比較実験は、整流体41の有無を除く、呉汁Gの量、呉汁Gの初期温度、加熱条件、攪拌条件などの各種条件を同一として行った。
【0041】
また、本実施形態の煮沸装置1によれば、加熱手段20が水蒸気を加熱源としているから、呉汁Gを変質、変色させることなく容易に加熱することができる。
【0042】
また、本実施形態の煮沸装置1によれば、加熱手段20が煮沸容器10内に収容される呉汁Gの液面下に没するように配置され、水蒸気を噴出させることのできる複数の噴出孔25が外周面に形成された蒸気噴出管21を有しているから、加熱源となる水蒸気を煮沸容器10内に収容された呉汁Gの液中に効率よく噴出させることができる。
【0043】
またさらに、本実施形態の煮沸装置1によれば、原液として呉汁Gが用いられているから、煮ムラのない高品質の豆乳を効率よく得ることができる。
【0044】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【0045】
例えば、圧力釜本体11の回転凹曲面形状の内周面には、攪拌時に内周面に沿って螺旋状に流動する呉汁Gの流動を確実に螺旋状に案内する複数本の螺旋状に長い突部および溝部(
図2の2点鎖線参照)の少なくとも一方からなる流動補助手段を設けるとよい。このような複数本の螺旋状に長い突部および溝部からなる流動補助手段によって、呉汁Gの流れがより確実に上昇螺旋流および下降螺旋流とされるので、呉汁Gはより確実に短時間に均一に攪拌されることとなる。なお、流動補助手段の螺旋方向は攪拌羽根31の正逆回転方向において共通の方向として設置することができる。また、整流体を既存の煮沸装置に設置することで、既存の煮沸装置の高性能化に寄与できる。また、従来公知の消泡装置を設けた構成とすることができる。さらに、複数の煮沸容器を配管で連結した構成とすることもできる。