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(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】2024-03-01
(45)【発行日】2024-03-11
(54)【発明の名称】加熱処理装置
(51)【国際特許分類】
   F26B 21/00 20060101AFI20240304BHJP
   F26B 23/02 20060101ALI20240304BHJP
【FI】
F26B21/00 P
F26B23/02 Z
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2021113038
(22)【出願日】2021-07-07
(65)【公開番号】P2023009612
(43)【公開日】2023-01-20
【審査請求日】2023-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】520432831
【氏名又は名称】ASTRA FOOD PLAN株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】519242078
【氏名又は名称】株式会社XEN GROUP
(74)【代理人】
【識別番号】100090985
【弁理士】
【氏名又は名称】村田 幸雄
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 久雄
【審査官】伊藤 紀史
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第10-2010-0119672(KR,A)
【文献】特表2012-520438(JP,A)
【文献】特開平06-105663(JP,A)
【文献】特開2002-168401(JP,A)
【文献】韓国登録実用新案第20-0427312(KR,Y1)
【文献】特開2012-083056(JP,A)
【文献】特開2010-266179(JP,A)
【文献】特開昭57-091186(JP,A)
【文献】特開2012-097042(JP,A)
【文献】特開2019-045078(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F26B
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
横設された円筒状のドラム(10)と、
その上方に取着された上部中空室(20)と、
前記円筒状のドラム(10)の底部付近の周壁に、同ドラム(10)の円周の接線方向に沿って過熱水蒸気含有ガス噴出口(9)が取着された過熱水蒸気含有ガス供給装置と、
前記ドラム(10)壁面で過熱水蒸気含有ガス供給口(9)と上部中空室(20)との間に配設された被加熱処理物の供給管路(30)とから構成され、
かつ、上部中空室(20)はその横断面が下方に向かって斬縮し、下端部の開口部が上記円筒状のドラム(10)の上壁部に開口して取着され、また上部中空室(20)の上部には被加熱処理物の取出口(21)が設けられてなり、
そして前記過熱水蒸気含有ガス供給装置は、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)と、前記筒体(1)の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)と、前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)と、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた、加圧水と加圧空気の混合物ミストを耐火蓄熱性成形体に向けて噴射する噴射ノズル(4)とからなることを特徴とする過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
【請求項2】
横設された円筒状のドラム(10)と、
その上方に取着された上部中空室(20)と、
前記円筒状のドラム(10)の底部付近の周壁に、同ドラム(10)の円周の接線方向に沿って過熱水蒸気含有ガス噴出口(9)が取着された過熱水蒸気含有ガス供給装置と、
前記ドラム(10)壁面で過熱水蒸気含有ガス供給口(9)と上部中空室(20)との間に配設された被加熱処理物の供給管路(30)とから構成され、
そして前記過熱水蒸気含有ガス供給装置は、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)と、前記筒体の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)と、前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)と、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた、加圧水と加圧空気の混合物ミストを耐火蓄熱性成形体に向けて噴射する噴射ノズル(4)と、前記長尺の筒体(1)を被包するごとく設けられた外筒(1A)からなり、かつ同外筒(1A)は内径及び延長長さが前記長尺の筒体(1)よりも長いものであることを特徴とする過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
【請求項3】
筒体(1)内のバーナ(2)の先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)が、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ジルコニア、コージエライト又は炭化ケイ素から選ばれるいずれかのセラミックで構成されるセラミック製のものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は加熱処理装置に関し、特に食材や飼料等の殺菌や乾燥・焙煎等に使用される簡単な構造の過熱水蒸気含有ガス発生装置を備えた過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、食品を腐敗させないため、あるいは加工するため、高温の乾燥空気を食品に当てて乾燥や焙煎をすることが行われており、また、食品に高温の過熱水蒸気を照射して殺菌することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2017-0080号公報
【文献】特開2019-009808号公報
【文献】特開2019-83056号公報
【文献】特許3182627号公報
【文献】特開2004-239516号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、食材に対して簡単な構造・低コストで熱風による乾燥と過熱水蒸気による殺菌・焙煎ができる装置は提案されていない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明はそうした従来の課題を解決するものであり、下記構成の過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置である。
〔1〕横設された円筒状のドラム(10)と、
その上方に取着された上部中空室(20)と、
前記円筒状のドラム(10)の底部付近の周壁に、同ドラム(10)の円周の接線方向に沿って過熱水蒸気含有ガス噴出口(9)が取着された過熱水蒸気含有ガス供給装置と、
前記ドラム(10)壁面で過熱水蒸気含有ガス供給口(9)と上部中空室(20)との間に配設された被加熱処理物の供給管路(30)とから構成され、
かつ、上部中空室(20)はその横断面が下方に向かって斬縮し、下端部の開口部が上記円筒状のドラム(10)の上壁部に開口して取着され、また上部中空室(20)の上部には被加熱処理物の取出口(21)が設けられてなり、
そして前記過熱水蒸気含有ガス供給装置は、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)と、前記筒体(1)の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)と、前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)と、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた、加圧水と加圧空気の混合物ミストを耐火蓄熱性成形体に向けて噴射する噴射ノズル(4)とからなることを特徴とする過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
〔2〕横設された円筒状のドラム(10)と、
その上方に取着された上部中空室(20)と、
前記円筒状のドラム(10)の底部付近の周壁に、同ドラム(10)の円周の接線方向に沿って過熱水蒸気含有ガス噴出口(9)が取着された過熱水蒸気含有ガス供給装置と、
前記ドラム(10)壁面で過熱水蒸気含有ガス供給口(9)と上部中空室(20)との間に配設された被加熱処理物の供給管路(30)とから構成され、
そして前記過熱水蒸気含有ガス供給装置は、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)と、前記筒体の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)と、前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)と、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた、加圧水と加圧空気の混合物ミストを耐火蓄熱性成形体に向けて噴射する噴射ノズル(4)と、前記長尺の筒体(1)を被包するごとく設けられた外筒(1A)からなり、かつ同外筒(1A)は内径及び延長長さが前記長尺の筒体(1)よりも長いものであることを特徴とする過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
〔3〕筒体(1)内のバーナ(2)の先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)が、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ジルコニア、コージエライト又は炭化ケイ素から選ばれるいずれかのセラミックで構成されるセラミック製のものであることを特徴とする前記〔1〕又は〔2〕に記載の過熱水蒸気含有ガスを用いる加熱処理装置。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、食材や飼料等の被加熱処理物に対して過熱水蒸気と熱風による乾燥と殺菌・焙煎をすることができる簡単な構造の低コストな装置が提供される。
そして、従来食材の乾燥装置として使用されていた食材の熱風乾燥装置、例えば1.特許3182627号公報「豆腐殻乾燥装置」や2.特開2004-239516号公報「熱風発生装置」に簡単な改良を加えるだけで、すなわち該1.特許公報の「熱風供給路(34)」に過熱水蒸気含有ガスを供給すること、あるいは2.公開公報の「熱風筒(10)」内に本発明の耐火蓄熱性成形体を載置するだけの簡単な改変を加えるだけで本発明の過熱水蒸気含有ガスによる無酸素雰囲気の加熱処理装置に改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明実施例の過熱水蒸気含有ガス発生装置を組み込んだ食材細片の熱処理装置の構成説明図。
図2】本発明実施例に係る過熱水蒸気含有ガス発生装置の構成説明図。
図3】本発明実施例に係る過熱水蒸気含有ガス発生装置の他例の構成説明図。
図4】本発明実施例の長尺の筒体内に耐火蓄熱性成形体としての耐火性篭状容器(パンチングメタル製)を配置した構成図。
図5】本発明実施例の窒化ケイ素セラミックボールが充填された耐火性篭状容器(パンチングメタル製)の一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示す装置は、本発明の加熱処理装置(細片状食材の殺菌・焙煎装置)であり、
図において、被加熱処理物である食材細片が供給される円筒状のドラム(10)が横設されており、その内部には多数のセラミックボール(11)が収容されている。
食材細片としては、おから、米糠、米粉、ふすま、魚粉、椎茸栽培用使用済みおが屑等が採用される。
また、セラミックボール(11)としてはアルミナセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミック、ジルコニアセラミック等が採用される。
【0009】
円筒状のドラム(10)の上方には、箱筒状に形成された上部中空室20が配置され、その下端がドラム(10)に開口・連通するとともに、その側面の上端部には、熱処理された食材細片を取り出すための取出口(21)が突設されている。
また、円筒状のドラム(10)の底部付近の周面には、ドラム(10)の円周の接線方向に沿って配設された過熱水蒸気含有ガス供給口(9)の先端が開設されている。
さらに、ドラム(10)壁において、過熱水蒸気含有ガス供給口(9)と上部中空室(20)との間には、食材細片をドラム(10)内に供給するための食材細片供給通路(30)が、その先端をドラム(10)の周壁に開口して付設され、その上方には、食材細片を定量供給するためのロータリーフィーダ(31)が設けられている。
【0010】
上記図1の装置を使用して、過熱水蒸気含有ガス供給口(9)から、円筒状のドラム(10)内に過熱水蒸気含有ガスを送給し、また食材細片供給通路(30)から食材細片を供給すると、円筒状のドラム(10)内で食材細片がセラミックボール(11)と接触して拡散されながら過熱水蒸気含有ガスと接触して加熱処理される。
そして、加熱処理されて比重が軽くなった食材細片は上部中空室(20)を上昇して取出口(21)から外部に取り出される。
【0011】
図2は本発明実施例に係る過熱水蒸気含有ガス発生装置の要部構成説明図であり、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)と、同筒体(1)の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)と、前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)と、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた、加圧水と加圧空気の混合物ミストを噴射する噴射ノズル(4)とから構成されている。
また、図3図2に示す過熱水蒸気含有ガス発生装置の筒体(1)を外筒(1A)で被包した構成説明図であり、気体導入口(1B)から冷却用空気又は不活性ガスを導入する。
【0012】
本発明に係る一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)は、例えばステンレススチール(例えばSUS310S(25Cr-20Ni))などの耐熱性の金属で製作された円筒、角筒等の筒体である。
この長尺の筒体(1)内に設置される耐火蓄熱性成形体(3)は、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、コージエライト、炭化ケイ素等のセラミックで構成され、バーナーの火炎に接して1,000℃前後に加熱され高温を保持するものである。
なお、耐火蓄熱性成形体(3)は多孔質のものが表面積も多いので好ましいが、特に熱衝撃に強いものが好ましく、窒化ケイ素セラミックは非常に好ましいものである。
また、成形体の所々に多数の貫通孔を設けたものであっても良い。
本装置では、その高温を保持した耐火蓄熱性成形体(3)の表面に向けて、同筒体(1)の閉塞部近傍の壁に設けられた噴射ノズルから加圧水と加圧空気の混合物ミストを噴射する。
すると、高温の耐火蓄熱性成形体(3)の表面に当たった加圧水と加圧空気の混合物ミストが瞬時に加熱されて膨大で高温の過熱水蒸気となって長尺の筒体(1)の開口部(過熱水蒸気含有ガス供給口)(9)方向へ噴出する。
【0013】
なお、水と空気の混合物ミストは、単なる加圧水とは異なり、水粒子の粒径が非常に細かく、15~30μmなので、耐火蓄熱性成形体(3)の表面に当たっても結露にならず、瞬間的に気化して過熱水蒸気となる。
この際、水は400℃の過熱水蒸気になると、その体積が2,500倍以上に膨張する。
そのため、バーナー4からの燃料ガスが空気と反応して生じる炭酸ガスや水蒸気や窒素ガスも混有した混合ガスが筒体(1)内で生成するが、ミスト水の体積膨張が膨大なため、筒体(1)から噴出する混合ガスは、過熱水蒸気の含有率が80%以上のものとなる。
したがって、この混合ガス(過熱水蒸気含有ガス)は無酸素状態のガスであって、被加熱処理物の食材を酸化させることがない。すなわち、食材を酸化させずに殺菌・焙煎等を行うことができる。
【実施例
【0014】
次に本発明の実施例について説明する。
実施例1;
図1図3図5に示す装置を用いて実験をした。
まず、図2に示す過熱水蒸気含有ガス発生装置の、筒体(1)の閉塞された一方端部に取り付けられた燃料と空気を供給するためのバーナ(2)から火炎を前記筒体内のバーナの先方位置に設置された耐火蓄熱性成形体(3)に照射して高温に加熱し、次いでその高温に加熱された耐火蓄熱性成形体(3)に対して、前記筒体内の閉塞部近傍の壁に設けられた噴射ノズル(4)から加圧水と加圧空気の混合物ミストを噴射した。
その結果、長尺の筒体(1)開口部(9)から水蒸気ガス(H2O)80%以上を含む800℃のガスが勢いよく噴出した。
【0015】
本例で用いられる、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)は、ステンレススチール(SUS310S)で製作された。
まず、一方端が閉塞され他方端が開口した長尺の筒体(1)を厚み2mmのステンレス鋼;SUS310Sで作成した。
そのサイズは胴体直径が101.6mm、全長が770mmであり、筒体(1)の一方端にバーナー(2)を取着し、また噴射ノズル(4)を取着した。
さらに図4に示すごとく、筒体(1)内のバーナー(2)の先方位置に、ステンレス鋼;SUS310S製の籠状容器(3a)に多数の窒化ケイ素セラミックボール(3b)を充填して製作された耐火蓄熱性成形体(3)を配置した。
該耐火蓄熱性成形体(3)としては、厚み3mmのSUS310S製板に直径5mmの穴を0.9個/10mm2穿設した板を用いて作成された高さ60mm×幅60mm×長さ80mmのパンチングメタル製の籠状容器(3a)内に直径10mmの窒化ケイ素セラミック製のボール(3b)を一杯に充填したものを使用した。
本発明の耐火蓄熱性成形体(3)として、窒化ケイ素セラミックは非常に好適なものであり、耐熱衝撃性に強く、高温の窒化ケイ素セラミックに加圧空気(0.3MPa)と加圧水の混合物ミストを直接噴射しても亀裂が入らず長期間安定的に使用することができた。
耐熱金属製の籠状の耐火蓄熱性成形体(3)は、その後端部が筒体(1)内のバーナー(2)から200mm離れた位置に配置された。
そして、前記長尺の筒体(1)の内壁面と耐火蓄熱性成形体(3)の外面との間に筒体胴体部の断面積の40~60%の間隙を設けた。
【0016】
そこで、バーナー(2)から燃料のLPG2m3/hと、空気8.6m3/hを噴射し、また噴射ノズルから加圧空気(0.3MPa)と加圧水の混合物ミスト(水滴直径20μm)(加圧空気;水=500;1)を150ml/minを1000℃に加熱された耐火蓄熱性成形体(3)に向けて噴射した。
その結果、水蒸気ガス(H2O)80%以上を含む800℃の過熱水蒸気が筒体(1)の他方端が開口部から5.9m3/minで噴出した。
【0017】
次いで、図1に示す過熱水蒸気含有ガス供給口(9)から、円筒状のドラム(10)内に400℃の過熱水蒸気を送給し、また食材供給通路(30)から椎茸栽培用使用済みおが屑を供給し、円筒状のドラム(10)内でおが屑とセラミックボール(11)と接触・攪拌させながら過熱水蒸気含有ガスと5秒間接触させた。
そして、加熱処理されて比重が軽くなったおが屑を上部中空室(20)の取出口(21)から取り出した。
その結果、処理前には水分が39.6%、一般生菌の菌数が測定不能多数、大腸菌群の菌数が測定不能多数の使用済みおが屑が、水分1.65%、一般生菌の菌数8.7×103個及び大腸菌群の菌数が陰性の優良な椎茸栽培用再生おが屑となった。
【符号の説明】
【0018】
1;長尺の筒体
1A;外筒
1B;気体導入口
2;バーナ
3;耐火蓄熱性成形体
3a;篭状容器
3b;セラミックボール
4;噴射ノズル
9;過熱水蒸気含有ガス供給口(長尺の筒体の開口部)
10;円筒状のドラム
11;セラミックボール
20;上部中空室
21;取出口
30;食材細片供給通路
31;ロータリーフィーダ

図1
図2
図3
図4
図5