特許 7217436 食品加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-26

(45)【発行日】2023-02-03

(54)【発明の名称】食品加工装置

(51)【国際特許分類】

   A23P 30/00 20160101AFI20230127BHJP

【ＦＩ】

A23P30/00

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022560804

(86)(22)【出願日】2021-11-04

(86)【国際出願番号】 JP2021040529

(87)【国際公開番号】W WO2022097668

(87)【国際公開日】2022-05-12

【審査請求日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】P 2020184201

(32)【優先日】2020-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 邦弘

(72)【発明者】

【氏名】橋本 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】猪野 大輔

【審査官】川口 聖司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２１４０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２５０５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８６４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４９５８４５４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１１３３９４５９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２３Ｂ ４／００－ ９／３４

Ａ２３Ｃ １／００－２３／００

Ａ２３Ｄ ７／００－ ９／０６

Ａ２３Ｆ ３／００－ ５／５０

Ａ２３Ｇ １／００－ ９／５２

Ａ２３Ｊ １／００－ ７／００

Ａ２３Ｋ １０／００－５０／９０

Ａ２３Ｌ ２／００－３５／００

Ａ２３Ｎ １／００－１７／０２

Ａ２３Ｐ １０／００－３０／４０

Ａ４７Ｊ ９／００－４７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

食品に用いる液状の反応物を貯める第１空間を有する反応槽と、
回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する第１撹拌体を有する撹拌部と、
複数の触媒反応部と、前記複数の触媒反応部のそれぞれは反応管と前記反応管の内側に設けられた光源を有し、前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、
前記反応槽内の前記反応物の温度を調整する温度調整部と、を備え、
前記複数の触媒反応部は、前記第１撹拌体の第１回転軸の周囲に、互いに間隔を空けて配置され、
前記温度調整部は、前記複数の触媒反応部を囲む
食品加工装置。

【請求項2】

前記温度調整部は、前記反応槽を囲む外壁と、前記反応槽と前記外壁との間の第２空間を流通する熱媒体とを有する
請求項１に記載の食品加工装置。

【請求項3】

前記熱媒体は、前記反応物を冷却する冷媒である
請求項２に記載の食品加工装置。

【請求項4】

さらに、
前記反応槽内に配置され、前記反応物の温度を検出する温度検出部を備え、
前記温度調整部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいて動作することにより、前記反応物の温度を調整する
請求項１から３のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項5】

前記第１撹拌体は、プロペラ翼、ディスクタービン翼、傾斜パドル翼、および、遠心式撹拌体の少なくとも１つを含む
請求項１から４のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項6】

前記撹拌部は、第２攪拌体を有し、前記第１回転軸と前記第２攪拌体の回転軸は同じである
請求項１から５のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項7】

さらに、
前記反応槽の内壁面から前記反応槽の内方に向かって突出し、前記第１回転軸に沿って配置される撹拌板を備える
請求項１から６のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項8】

前記複数の触媒反応部は、第１領域に位置する複数の第１触媒反応部と第２領域に位置する複数の第２触媒反応部を含み、
前記第１領域は、前記第１の回転軸からの距離が第１距離である領域と前記第１の回転軸からの距離が第２距離である領域の間の領域であり、
前記第２領域は、前記第１の回転軸からの距離が第３距離である領域と前記第１の回転軸からの距離が第４距離である領域の間の領域であり、
前記第１距離は前記第２距離より小さく、前記第２距離は前記第３距離より小さく、前記第３距離は前記第４距離より小さい、
請求項１から７のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項9】

前記反応管は、有底円筒形のガラス基材と、前記ガラス基材の外表面に設けられた光触媒の薄膜とを有し、
前記ガラス基材は、前記ガラス基材の筒軸方向が前記第１回転軸に沿った向きで配置される
請求項１から８のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項10】

さらに、
前記反応槽の上部を覆う蓋部を備え、
前記蓋部は、前記複数の触媒反応部を固定する蓋側固定部材を有する
請求項１から９のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【請求項11】

さらに、
前記反応槽の底部に配置され、前記底部に前記複数の触媒反応部を固定する底側固定部材を備える
請求項１から１０のいずれか１項に記載の食品加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、食品加工装置及び光源付き反応管に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光触媒を食品の製造過程で用いて、加熱しない常温下において、醸造物中の微生物を殺菌する製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２５０５１４号公報

【発明の概要】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１の装置または製造方法には改善の余地がある。例えば、新たに食品に使用する反応物を効果的に改質することが難しいという課題がある。

【0005】

本開示の一態様は、このような事情に鑑みてなされたものであり、新たに食品に使用する反応物を効果的に改質することができる食品加工装置を提供する。

【0006】

本開示の一態様に係る食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める第１空間を有する反応槽と、回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する第１撹拌体を有する撹拌部と、複数の触媒反応部と、前記複数の触媒反応部のそれぞれは反応管と前記反応管の内側に設けられた光源を有し、前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、前記反応槽内の前記反応物の温度を調整する温度調整部と、を備え、前記複数の触媒反応部は、前記第１撹拌体の第１回転軸の周囲に、互いに間隔を空けて配置され、前記温度調整部は、前記複数の触媒反応部を囲む。

【0007】

この包括的又は具体的な態様は、方法、システムで実現されてもよく、装置、方法、システム、方法の任意な組み合わせで実現されてもよい。

【0008】

本開示の一態様の食品加工装置は、安定して運転させることができ、食品に使用する反応物を効果的に改質することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態の食品加工装置の一例を示す図である。

【図2A】図２Ａは、実施の形態の撹拌体の具体的な構成の一例を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、実施の形態の撹拌体の具体的な構成の他の一例を示す図である。

【図2C】図２Ｃは、実施の形態の撹拌体の具体的な構成の他の一例を示す図である。

【図2D】図２Ｄは、実施の形態の撹拌体の具体的な構成の他の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施の形態に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施の形態に係る触媒反応部を反応槽１の蓋部に固定する場合の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施の形態に係る触媒反応部を反応槽１の底部に固定する場合の一例を示す図である。

【図6】図６は、実施の形態に係る図１の食品加工装置のＶＩ－ＶＩ断面図である。

【図7】図７は、実施の形態に係る食品加工装置における反応物の流れを模擬的に示す図である。

【図8】図８は、変形例１に係る食品加工装置の撹拌部の構成の一例を示す図である。

【図9】図９は、変形例２に係る食品加工装置の複数の触媒反応部の設置構成の一例を示す図である。

【図10】図１０は、変形例３に係る食品加工装置の一例を示す図である。

【図11】図１１は、変形例４に係る食品加工装置の一例を示す図である。

【図12】図１２は、変形例５に係る食品加工装置の一例を示す図である。

【図13】図１３は、変形例６に係る食品加工装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（開示の基礎となった知見）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した、食品の製造装置または製造方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。

【0011】

食品の製造において、製造効率を向上する、栄養成分の含有性を良くする等の目的で、食品に使用する原料を改質することは広く行われている。

【0012】

食品の原料の改質する手法として、触媒を用いる手法があり、例えば、マーガリンの製造において、原料となる油脂成分を水素化するためニッケル触媒を用いる手法がある。食品製造に固定化した酵素を用いることも、触媒利用の一つとすることができる。

【0013】

食品の原料を改質する観点ではないが、製造過程での殺菌目的で触媒を用いることもあり、例えば、特許文献１では、光触媒を食品の製造過程で用いて、加熱しない常温下において、醸造物中の微生物を殺菌する製造方法が検討されている。

【0014】

従来の触媒を用いる手法は、食品に使用する原料として単一成分の原料の改質には効果的ではあるが、化学工学的な手法の延長であるため装置構成に制限があり、多用途への展開するために用いる触媒に適した構成に対応するためには改善の余地がある。

【0015】

光触媒を用いた製造方法に用いる装置も殺菌目的であるため、食品の原料を改質することに適した構成に対応するには改善の余地がある。

【0016】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める第１空間を有する反応槽と、回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する第１撹拌体を有する撹拌部と、複数の触媒反応部と、前記複数の触媒反応部のそれぞれは反応管と前記反応管の内側に設けられた光源を有し、前記反応管の外表面に光触媒が設けられ、前記反応管は前記光源から照射された光を透過し、前記反応槽内の前記反応物の温度を調整する温度調整部と、を備え、前記複数の触媒反応部は、前記第１撹拌体の第１回転軸の周囲に、互いに間隔を空けて配置され、前記温度調整部は、前記複数の触媒反応部を囲む。

【0017】

これによれば、反応管の内側から光源による光を照射するため、反応物を介することなく直接光源の光を反応管の光触媒の薄膜に照射することができる。このため、光触媒の励起子の発生が阻害されにくくできるため、光触媒における原料の反応性を向上させることができる。撹拌部によって反応後の反応物が直ちに複数の反応管の外側に配置されている温度調整部に送られるため、反応物の温度を適切な温度に調整することができ、反応管内の光源の発熱により反応管近傍の反応物の温度上昇を効果的に抑えことができる。このように、反応物の温度を目的の温度に効果的に調整することができるので、反応物の反応性の管理が容易となる。すなわち、食品加工装置を簡単な構成で実現でき、かつ、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する反応物の効果的な改質を可能する効果が奏される。

【0018】

前記温度調整部は、前記反応槽を囲む外壁と、前記反応槽と前記外壁との間の第２空間を流通する熱媒体とを有してもよい。

【0019】

このため、反応槽内の反応物の温度調整を効果的に行うことができる。

【0020】

前記熱媒体は、前記反応物を冷却する冷媒であってもよい。

【0021】

このため、反応層内の反応物を目標温度に調整することができる。

【0022】

さらに、前記反応槽内に配置され、前記反応物の温度を検出する温度検出部を備え、前記温度調整部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいて動作することにより、前記反応物の温度を調整してもよい。

【0023】

このため、反応層内の反応物を効果的に冷却することができる。

【0024】

前記第１撹拌体は、プロペラ翼、ディスクタービン翼、傾斜パドル翼、および、遠心式撹拌体の少なくとも１つを含んでもよい。

【0025】

このため、反応層内の反応物を効果的に撹拌することができる。

【0026】

前記撹拌部は、第２攪拌体を有し、前記第１回転軸と前記第２攪拌体の回転軸は同じであってもよい。

【0027】

このため、反応層内の反応物の循環経路を短くすることができ、反応物を効果的に撹拌することができる。

【0028】

さらに、前記反応槽の内壁面から前記反応槽の内方に向かって突出し、前記第１回転軸に沿って配置される撹拌板を備えてもよい。

【0029】

このため、反応層内の反応物を効果的に撹拌することができる。撹拌板を温度調整部との間の熱伝達を促進するフィンとして利用することができるため、温度調整部との間の熱交換を効果的に行うことができる。

【0030】

前記複数の触媒反応部は、第１領域に位置する複数の第１触媒反応部と第２領域に位置する複数の第２触媒反応部を含み、前記第１領域は、前記第１の回転軸からの距離が第１距離である領域と前記第１の回転軸からの距離が第２距離である領域の間の領域であり、前記第２領域は、前記第１の回転軸からの距離が第３距離である領域と前記第１の回転軸からの距離が第４距離である領域の間の領域であり、前記第１距離は前記第２距離より小さく、前記第２距離は前記第３距離より小さく、前記第３距離は前記第４距離より小さくてもよい。

【0031】

このため、複数の第１触媒反応部の間を通過した反応物は、その外側に配置される第２触媒反応部に当たりやすくなる。よって、触媒反応部による反応物の反応性を向上させることができる。

【0032】

前記反応管は、有底円筒形のガラス基材と、前記ガラス基材の外表面に設けられた光触媒の薄膜とを有し、前記ガラス基材は、前記ガラス基材の筒軸方向が前記第１回転軸に沿った向きで配置されてもよい。

【0033】

さらに、前記反応槽の上部を覆う蓋部を備え、前記蓋部は、前記複数の触媒反応部を固定する蓋側固定部材を有してもよい。

【0034】

このため、触媒反応部を蓋部に固定することができる。

【0035】

さらに、前記反応槽の底部に配置され、前記底部に前記複数の触媒反応部を固定する底側固定部材を備えてもよい。

【0036】

このため、触媒反応部を反応槽の底部に固定することができる。

【0037】

本開示の一態様に係る光源付き反応管は、上記食品加工装置における触媒反応部に用いられる光源付き反応管であって、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管と、前記反応管の内側から光を照射する光源と、を備える。

【0038】

これによれば、反応管の内側から光源による光を照射するため、反応物を介することなく直接光源の光を反応管の光触媒の薄膜に照射することができる。このため、光触媒の励起子の発生が阻害されにくくできるため、光触媒における原料の反応性を向上させることができる。

【0039】

以下、添付図面を参照しつつ、実施の形態の具体例について説明する。

【0040】

以下で説明する具体例は、いずれも上記の各態様の一例を示すものである。よって、以下で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態等は、請求項に記載されていない限り、上記の各態様を限定するものではない。以下の構成要素のうち、本態様の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。図面において同じ符号が付いたものは説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比等については正確な表示ではない場合がある。

【0041】

（実施の形態）
食品加工装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態の食品加工装置１００の一例を示す図である。

【0042】

図１に示すように、食品加工装置１００は、反応槽１と、撹拌部２と、複数の触媒反応部６と、温度調整部１０とを備える。

【0043】

反応槽１は、食品に用いる液状の反応物を貯める第１空間Ｓ１を有する。反応槽１は、例えば、有底円筒形の容器である。なお、反応槽１は、液状の反応物を貯める第１空間Ｓ１を有する有底筒形の容器であればよく、円筒形でなくてもよい。反応槽１には、反応槽１の上部の開口を塞ぐ蓋部５が設けられている。蓋部５は、円板状の部材であり、撹拌体４の回転軸３、複数の触媒反応部６、および、温度検出部１１によって貫通される貫通孔を有する。

【0044】

撹拌部２は、回転することで反応槽１内の反応物を撹拌する撹拌体４を有する。撹拌部２は、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の円筒の中心軸に一致するように配置される。撹拌部２は、回転軸３を回転させる、図示しないモータを含む。

【0045】

ここで、撹拌体４の具体例について、図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。図２Ａ～図２Ｄは、それぞれ、撹拌体４の具体的な構成の一例を示す図である。

【0046】

撹拌体４は、例えば、図２Ａに示すように、傾斜パドル翼４ａで実現されてもよい。撹拌体４は、反応物の粘性、撹拌部２の消費動力等の動作処理条件を考慮して最適処理条件となるように、図２Ｂ～図２Ｄにそれぞれ示すプロペラ翼４ｂ、ディスクタービン翼４ｃ、および遠心式撹拌体４ｄのいずれか１つで実現されてもよい。なお、食品加工装置１００に複数の撹拌体４が用いられる場合には、撹拌体４は、傾斜パドル翼４ａ、プロペラ翼４ｂ、ディスクタービン翼４ｃおよび遠心式撹拌体４ｄのうちの少なくとも１つを含んでいればよい。

【0047】

複数（本実施の形態では６個）の触媒反応部６は、後述する図６に示すように、回転軸３の軸方向から見た場合に、撹拌体４の回転軸３の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される。その結果、６個の触媒反応部６の外側は、反応槽１の内壁面により取り囲まれる。これにより、撹拌部２によって反応槽１の内部の反応物が撹拌された場合に、撹拌された反応物は、複数の触媒反応部６の間を移動することができる。

【0048】

ここで、図３を用いて、触媒反応部６の構成の詳細について説明する。図３は、本実施の形態に係る触媒反応部６の構成の一例を示す図である。

【0049】

複数の触媒反応部６のそれぞれは、図３に示すように、光触媒が設けられた外表面を有し、かつ、光を透過する反応管７、および、反応管７の内側から光を照射する光源８を有する。つまり、各触媒反応部６は、反応管７と、光源８とを備える光源付き反応管である。反応管７は、具体的には、有底円筒形のガラス基材７ａと、ガラス基材７ａの外表面に設けられた光触媒の薄膜７ｂとを有する。ガラス基材７ａは、ガラス基材７ａの円筒形の筒軸方向が撹拌体４の回転軸３に沿った向きで配置される。光源８は、ガラス基材７ａの底部とは反対側の開放部分からガラス基材７ａの内部に挿入されている。

【0050】

ガラス基材７ａの外表面に設けられる光触媒の薄膜７ｂは、例えば、一般的なゾルゲル法で形成される。光触媒の薄膜７ｂは、具体的には、ＴｉＯ_２により構成される。光触媒の薄膜７ｂの形成方法において用いられるゾルゲル液を、ガラス基材７ａの外表面に塗布し、ゾルゲル液が塗布された状態のガラス基材７ａを、回転機を用いて回転させる。これにより、ガラス基材７ａの外表面の全体に亘って、ゾルゲル液が均一に塗布する。ゾルゲル液が塗布されたガラス基材７ａは、ゾルゲル液が乾燥した後に、電気炉において乾燥後、５００℃以上の高温で加熱されることで、ガラス基材７ａの外表面に光触媒の薄膜７ｂが焼成される。

【0051】

光源８は、光触媒での励起子の発生を効果的に行うため、具体的には、２６０ｎｍ～４００ｎｍ程度を中心波長とする光源を含む。本実施の形態では、光源８は、３６５ｎｍの波長を中心波長とするＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含む。光源８は、ガラス基材７ａの外表面に設けられた薄膜７ｂに光を効果的に照射するため、反応管７の内部の薄膜７ｂに対向するように、配置されてもよい。光源８は、例えば、基材となる棒状の部材の長手方向に複数のＬＥＤが並んで配置されることで構成される。長手方向に並んで配置される複数のＬＥＤは、例えば、棒状の部材の軸方向の周囲に複数列が並んで配置されてもよい。これにより、光源８は、円筒形の反応管７の薄膜７ｂの全体に亘って光を照射することができる。光源８は、ＬＥＤに限定されず、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、蛍光剤を含む蛍光灯型光源であってもよい。

【0052】

次に、図４および図５を用いて、触媒反応部６の反応槽１への固定形態について説明する。図４は、本実施の形態に係る触媒反応部６を反応槽１の蓋部５に固定する場合の一例を示す図である。図５は、本実施の形態に係る触媒反応部６を反応槽１の底部に固定する場合の一例を示す図である。

【0053】

図４に示すように、複数の触媒反応部６は、それぞれ、反応槽１の蓋部５に設けられた複数の貫通孔５ａを貫通しており、蓋部５において反応槽１に固定されていてもよい。この場合、蓋部５には、触媒反応部６が貫通される貫通孔５ａを挟んで押さえ部１３と、押さえ部１３との並び方向で可動する可動押さえ部１４とが配置される。触媒反応部６は、押さえ部１３および可動押さえ部１４により挟み込まれた状態で、押さえねじ１５で可動押さえ部１４の可動が固定される。このように、触媒反応部６は、蓋部５に固定されることで、撹拌による反応物の流動で触媒反応部６がぶれる影響を緩和することができる。なお、押さえ部１３、可動押さえ部１４および押さえねじ１５は、蓋側固定部材の一例である。各触媒反応部６は、押さえねじ１５を緩めて可動押さえ部１４を可動可能な状態とすることで、蓋部５から取り外すことができる。つまり、各触媒反応部６は、反応槽１に対して着脱自在である。

【0054】

さらに、図５に示すように、複数の触媒反応部６は、それぞれ、反応槽１の底部１ａに設けた底側固定部材１６で、底部１ａにおいて反応槽１に固定されてもよい。底側固定部材１６は、例えば、反応槽１の底部１ａに配置され、上部において上側に凹形の形状を有し、触媒反応部６の底部を凹形の形状で支持する。これにより、底側固定部材１６は、触媒反応部６の底部を反応槽１の底部１ａに固定することができ、撹拌による反応物の流動で触媒反応部６がぶれる影響を緩和することができる。

【0055】

なお、複数の触媒反応部６は、図４に示したように、蓋部５の蓋側固定部材により固定されてもよいし、図５に示したように、底部１ａにおいて底側固定部材１６により固定されてもよいし、蓋側固定部材および底側固定部材１６の両方により固定されてもよい。

【0056】

温度調整部１０は、反応槽１内の反応物の温度を調整する。温度調整部１０は、複数の触媒反応部６の外側を囲んで配置される。具体的には、温度調整部１０は、反応槽１を囲む外壁１０ａと、反応槽１と外壁１０ａとの間の第２空間Ｓ２を流通する熱媒体とを有する。

【0057】

温度調整部１０は、温度検出部１１で検出された温度に基づいて動作することにより、反応物の温度を調整する。具体的には、温度調整部１０は、第１温度よりも高い温度の反応物を第１温度に冷却する場合、熱媒体として第１温度以下の冷媒を第２空間Ｓ２に流通させる。これにより、温度調整部１０は、冷媒と反応物とを反応槽１を挟んで熱交換させることで反応物を冷却する。反応物と熱交換することで、温度が上昇した冷媒は、例えば、第２空間Ｓ２外に配置されている図示しない熱交換器において第１温度以下に冷却され、その後に第２空間Ｓ２に戻るように図示しない配管で接続されていてもよい。冷媒は、例えば、図示しない循環ポンプなどにより第２空間Ｓ２と上記熱交換器との間を循環していてもよい。この場合、温度調整部１０は、循環ポンプの動作を開始させることにより、反応物の冷却を開始してもよい。

【0058】

温度調整部１０は、第２温度よりも低い温度の反応物を第２温度に加熱してもよい。この場合、温度調整部１０は、第２温度以上の熱媒体を第２空間Ｓ２に流通させる。これにより、温度調整部１０は、熱媒体と反応物とを反応槽１を挟んで熱交換させることでえ反応物を加熱する。反応物と熱交換することで、温度が低下した熱媒体は、例えば、第２空間Ｓ２外に配置されている熱交換器において第２温度以上に加熱され、その後に第２空間Ｓ２に戻るように配管で接続されていてもよい。

【0059】

温度検出部１１は、反応槽１内に配置され、反応物の温度を検出する。温度検出部１１は、例えば、サーミスタ、熱電対などにより構成される。温度検出部１１は、蓋部５を貫通しており、例えば、蓋部５に固定されている。

【0060】

次に、食品加工装置１００の動作について、図１、図６、および図７を用いて説明する。図６は、実施の形態に係る図１の食品加工装置１００のＶＩ－ＶＩ断面図である。図は、実施の形態に係る食品加工装置１００における反応物の流れを模擬的に示す図である。

【0061】

まず、食品加工装置１００では、反応槽１に、食品の原料となる反応物が投入される。次に、食品加工装置１００は、触媒反応部６の光源８を点灯することで、反応管７の内部から光触媒の薄膜７ｂへの光照射を開始する。食品加工装置１００は、撹拌部２のモータを駆動させることにより撹拌体４の回転軸３を回転させ、反応槽１内の反応物の撹拌を行う。合わせて、食品加工装置１００は、温度調整部１０の循環ポンプを駆動させることで、温度調整部１０の第２空間Ｓ２へ熱媒体を供給する。

【0062】

このとき、食品加工装置１００は、反応物の温度を温度検出部１１で検出し、反応物が予め設定した温度になるように、第２空間に供給する、熱媒体の温度及び／または熱媒体の供給量を調整する。食品加工装置１００は、例えば、第２空間Ｓ２外に設置されている熱交換器での熱交換量を調整することで熱媒体の温度を調整する。食品加工装置１００は、具体的には、熱交換器が空冷であれば熱交換器における空冷を促進するファンの風量を調整することで熱媒体の温度を調整してもよいし、熱交換器が水冷であれば熱交換器における水冷を促進するポンプによる水量を調整することで熱媒体の温度を調整してもよい。食品加工装置１００は、反応槽１の外側の第２空間Ｓ２と熱交換器との間で熱媒体を循環させるための循環ポンプによる循環量を調製することで熱媒体の第２空間への供給量を調整してもよい。このように、熱媒体の温度や供給量は、熱交換器、循環ポンプおよび配管を含む恒温水循環装置（図示せず）等を用いて調整することができる。

【0063】

例えば、食品加工装置１００における反応物の反応がヨーグルトのような発酵であれば、発酵に適した温度（乳酸菌であれば４０℃程度）に維持し、雑菌の繁殖を防止してもよい。この場合、温度調整部１０において目標とされる予め設定される温度は、４０℃である。食品加工装置１００における反応物の反応がビール酵母の発酵であれば、低温（例えば５℃）程度で熟成させてもよい。この場合、温度調整部１０において目標とされる予め設定される温度は、５℃である。

【0064】

食品加工装置１００では、光照射された光触媒と食品の原料となる反応物とを接触させ、光触媒によって反応物を改質させる。例えば、ヨーグルトの原料を改質する場合、原料中のタンパク質を光触媒で分解させることができ、マイルドな風味を持たせることができる。ビールの原料を改質する場合、麦汁中の糖分をあらかじめ分解させることで、発酵期間を短くすることができる。

【0065】

ただ、触媒反応部６近傍における反応物は、光源８の発熱の影響を受けて温度が上昇する。一方で、食品加工装置１００は、反応物の温度管理を厳密に行うことで反応によって生成される食品などの品質を一定の水準以上に維持することが求められている。このため、食品加工装置１００では、光触媒で反応と、反応物の温度調整とを両立させることが重要となる。

【0066】

そこで、本実施の形態に係る食品加工装置１００では、複数の触媒反応部６は、撹拌体４の回転軸３の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置されている。このため、撹拌により反応物が移動する際に、複数の触媒反応部６の間を通過して移動することができる。これにより、反応管７内の光源８の発熱により反応管７近傍の反応物が加熱されるが、撹拌部２によって複数の触媒反応部６の間を通過した後の反応物が、反応管７の外側に配置されている温度調整部１０にスムーズに送られて冷却される。このように、反応物の温度を目的の温度に効率よく調節できるので、反応物の反応の管理が容易となる。

【0067】

図６に示すように、反応管４近傍の反応物は、撹拌体４による撹拌で反応管７の側面に沿い外側に流れだし、複数の反応管７のうち隣り合う２つの反応管７の間の空間を流れた後で、反応槽１の内壁面に向かって流れる。このように、隣り合う２つの反応管７の間に空間が設けられるため、２つの反応管７の間の空間は狭隘な空間となり反応管７に沿う流れの流速を増加させることができる。これにより、反応管７の光触媒の薄膜７ｂにおける反応物の境膜厚さを薄くできるので、光触媒による反応性を向上させることができる。

【0068】

反応管７の近傍を流れ、反応管７からの発熱によって加熱される反応物は、隣り合う２つの反応管７の中間の空間を流れる、発熱の影響の小さい反応物と混合できるので、反応管７からの発熱による反応物の温度上昇の影響を小さくすることができる。さらに、反応槽１の内壁面に流れた反応物は、図７に示すように、当該内壁面に沿うように流れるため、温度調整部１０内を流れる熱媒体との間の熱交換性能を向上でき、反応物の温度を効果的に調整することができる。

【0069】

本実施の形態に係る撹拌部２の構成では、反応槽１の上部の反応物は、図７に示すように、底部における流れと反対の流れとなる。つまり、反応槽１の上部では、反応槽１の外側から内側へ向かう流れが生じ、反応槽１の底部では、反応槽１の内側から外側へ向かう流れが生じる。このように、反応槽１の上部と底部とでは異なる方向に反応物が流れるため、反応槽１の上部では、温度調整部１０により十分に温度調整された反応物が隣り合う２つの反応管７の間を通過して撹拌部２に向かって流れる。反応槽１の上部においても底部と同様に、隣り合う２つの反応管７の間に空間が設けられているため、２つの反応管７の間の空間は狭隘な空間となり反応管７に沿う流れの流速を増加させることができる。これにより、反応管７の光触媒の薄膜７ｂにおける境膜厚さを薄くできるので、光触媒による反応性を向上させることができる。

【0070】

反応槽１の上部においても、反応管７の近傍を流れ、反応管７からの発熱によって加熱される反応物は、隣り合う２つの反応管７の中間の空間を流れる、発熱の影響の小さい反応物と混合できるので、反応管７からの発熱による反応物の温度上昇の影響を小さくすることができる。

【0071】

以上のように、本実施の形態で示す食品加工装置１００は、反応管７の内側から光源８による光を照射するため、反応物を介することなく直接光源８の光を反応管７の光触媒の薄膜７ｂに照射することができる。このため、光触媒の励起子の発生が阻害されにくくできるため、光触媒における原料の反応性を向上させることができる。撹拌部２によって反応後の反応物が直ちに複数の反応管７の外側に配置されている温度調整部１０に送られるため、反応物の温度を適切な温度に調整することができ、反応管７内の光源８の発熱により反応管７近傍の反応物の温度上昇を効果的に抑えことができる。このように、反応物の温度を目的の温度に効果的に調整することができるので、反応物の反応性の管理が容易となる。すなわち、食品加工装置を簡単な構成で実現でき、かつ、食品加工装置を安定して運転させることができ、食品に使用する反応物の効果的な改質を可能する効果が奏される。

【0072】

（変形例１）
図８は、変形例１に係る食品加工装置１００Ａの撹拌部２Ａの構成の一例を示す図である。

【0073】

図８に示すように、撹拌部２Ａは、共通する回転軸３で回転する複数（例えば、２個）の撹拌体４を有する。具体的には、撹拌部２Ａは、回転軸３の軸方向の異なる位置に複数の撹拌体４を有していてもよい。このように、共通する回転軸３に複数の撹拌体４を配置することで、撹拌部２Ａによる、反応物の撹拌性を向上させることができる。その結果、反応物の流れ（概要を図８の矢印付き点線で示す）が、温度調整部１０に向かい、かつ、温度調整部１０から中心に向かう反応槽１内を循環する複数の流れが、それぞれ、複数の撹拌体４によって構成される。このため、反応物の温度調整をより効果的に実施できる。すなわち、１つの回転軸３に配置する撹拌体４の数を増加せることで、反応物の光触媒の反応性および温度調整性を向上させることができる。

【0074】

（変形例２）
図９は、変形例２に係る食品加工装置の複数の触媒反応部６の設置構成の一例を示す図である。

【0075】

図９に示すように、複数の触媒反応部６は、撹拌部２の回転軸３を囲んで配置される複数の第１触媒反応部６ａと、複数の第１触媒反応部６ａの外側を囲んで配置される複数の第２触媒反応部６ｂとを有していてもよい。複数の触媒反応部６は、第１領域に位置する複数の第１触媒反応部６ａと第２領域に位置する複数の第２触媒反応部６ｂを含み、第１領域は、回転軸３からの距離が第１距離である領域と回転軸３からの距離が第２距離である領域の間の領域であり、第２領域は、回転軸３からの距離が第３距離である領域と回転軸３からの距離が第４距離である領域の間の領域であり、第１距離は第２距離より小さく、第２距離は第３距離より小さく、第３距離は第４距離より小さくてもよい。なお、本変形例では、複数の触媒反応部６は、複数の第２触媒反応部６ｂのさらに外側を囲んで配置される複数の第３触媒反応部６ｃを有する配置構成が例示されている。複数の第１触媒反応部６ａは、互いに間隔を空けた状態で配置され、複数の第２触媒反応部６ｂは、互いに間隔を空けた状態で配置され、複数の第３触媒反応部６ｃは、互いに間隔を空けた状態で配置される。

【0076】

複数の第１触媒反応部６ａは、回転軸３周りの仮想的な円の周方向において複数の第２触媒反応部６ｂとは異なる位置に配置される。つまり、第１触媒反応部６ａは、上記周方向において、複数の第２触媒反応部６ｂのうちの隣り合う２つの第２触媒反応部６ｂの間の位置に配置される。複数の第２触媒反応部６ｂは、回転軸３周りの仮想的な円の周方向において複数の第３触媒反応部６ｃとは異なる位置に配置される。つまり、第２触媒反応部６ｂは、上記周方向において、複数の第３触媒反応部６ｃのうちの隣り合う２つの第３触媒反応部６ｃの間の位置に配置される。

【0077】

これにより、複数の第１触媒反応部６ａの間を通過した反応物は、その外側に配置される第２触媒反応部６ｂに当たりやすくなる。複数の第２触媒反応部６ｂの間を通過した反応物は、その外側に配置される第３触媒反応部６ｃに当たりやすくなる。反対に、複数の第３触媒反応部６ｃの間を通過した反応物は、その内側に配置される第２触媒反応部６ｂに当たりやすくなる。複数の第２触媒反応部６ｂの間を通過した反応物は、その内側に配置される第１触媒反応部６ａに当たりやすくなる。よって、触媒反応部６による反応物の反応性を向上させることができる。

【0078】

（変形例３）
図１０は、変形例３に係る食品加工装置１００Ｂの一例を示す図である。

【0079】

上記実施の形態に係る食品加工装置１００では、撹拌部２の回転軸３が、反応槽１の上部に設けられる蓋部５を貫通して配置される構成であるとしたが、これに限らない。例えば、図１０に示す食品加工装置１００Ｂのように、撹拌部２は、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の底部１ａを貫通して配置される構成としてもよい。

【0080】

（変形例４）
図１１は、変形例４に係る食品加工装置１００Ｃの一例を示す図である。

【0081】

上記実施の形態に係る食品加工装置１００では、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の円筒の中心軸に一致するように配置されるとしたが、これに限らない。例えば、図１１に示す食品加工装置１００Ｃのように、撹拌部２は、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の円筒の中心軸からズレた位置に配置されてもよい。なお、図１１は、変形例３のように、撹拌部２の回転軸３が、反応槽１の底部１ａを貫通する構成を例示しているが、実施の形態のように、回転軸３が、反応槽１の蓋部５を貫通する構成であってもよい。

【0082】

（変形例５）
図１２は、変形例５に係る食品加工装置１００Ｄの一例を示す図である。

【0083】

上記変形例３に係る食品加工装置１００Ｂでは、撹拌部２の回転軸３が反応槽１の底部１ａを貫通して配置される構成としたが、これに限らない。例えば、図１２に示す食品加工装置１００Ｄのように、撹拌部２Ｄの回転軸３Ｄは、反応槽１の外側に配置される外側回転軸３ａと、反応槽１の内側に配置され、かつ、外側回転軸３ａと磁気的に結合される内側回転軸３ｂとを有する構成であってもよい。外側回転軸３ａは、撹拌部２Ｄの図示しないモータに接続されており、モータからの回転力を受けて回転する。内側回転軸３ｂは、外側回転軸３ａの磁気作用を受けて、外側回転軸３ａの回転に応じて回転する。内側回転軸３ｂには、撹拌体４が設けられており、内側回転軸３ｂが回転することで、反応槽１内の反応物が撹拌される。このように、外側回転軸３ａと、内側回転軸３ｂとは、マグネットカップリングを構成しており、撹拌部２Ｄは、反応槽１を貫通しなくても、反応槽１内の反応物を撹拌することができる。このため、反応槽１の底部１ａにおいて、反応物が反応槽１の外部に漏れることを防止するためのシール構造を設けなくてもよい。

【0084】

（変形例６）
図１３は、変形例６に係る食品加工装置１００Ｅの一例を示す図である。

【0085】

変形例６に係る食品加工装置１００Ｅは、図１に示す実施の形態に係る食品加工装置１００と比較して、食品加工装置１００にさらに複数の撹拌板１７を備える点が異なる。

【0086】

複数の撹拌板１７のそれぞれは、反応槽１の内壁面から反応槽１の内方に向かって突出し、回転軸３に沿って配置される。複数の撹拌板１７のそれぞれは、例えば、長尺板状の部材であり、短手方向が回転軸３に向かう方向に沿い、かつ、長手方向が回転軸３に沿う向きに配置される。複数の撹拌板１７は、例えば、６枚の撹拌板を有し、回転軸３周りの仮想的な円の周方向において複数の触媒反応部６とは異なる位置に配置される。つまり、複数の撹拌板１７は、上記周方向において、複数の触媒反応部６のうちの隣り合う２つの触媒反応部６の間の位置に配置される。複数の撹拌板１７は、例えば、金属製の部材である。

【0087】

これにより、撹拌部２により発生させた温度調整部１０内面に沿う反応物の流れが撹拌板１７に当たって、より温度調整部１０内面に沿って上方向に流すことができる。複数の撹拌板１７は、反応槽１の内壁面に固定されているため、温度調整部１０による熱が伝導される。このため、複数の撹拌板１７は、反応槽１内の反応物と温度調整部１０の熱媒体との熱交換を促進する熱伝導体（つまり、フィン）としても機能させることができる。よって、反応物の温度をより効果的に調整できる効果を得ることができる。

【0088】

以上、本開示の一つまたは複数の態様に係る食品加工装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本開示の一態様は、例えば、食品の原料を改質する光触媒を用いた食品加工装置に利用できる。

【符号の説明】

【0090】

１ 反応槽
２ 撹拌部
３ 回転軸
４ 撹拌体
５ 蓋部
６ 触媒反応部
７ 反応管
７ａ ガラス基材
７ｂ 薄膜
８ 光源
１０ 温度調整部
１０ａ 外壁
１１ 温度検出部
１３ 押さえ部
１４ 可動押さえ部
１５ 押さえねじ
１６ 底側固定部材
１７ 撹拌板
１００、１００Ａ～１００Ｅ 食品加工装置

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】