JPH0344748B2

JPH0344748B2 -

Info

Publication number: JPH0344748B2
Application number: JP57072191A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugisawa; Kazuya Sekiguchi; Saburo Morioka; Hiroshi Sawada; Kenjiro Onda
Original assignee: House Food Industrial Co Ltd
Current assignee: House Foods Corp
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1991-07-08
Also published as: JPS58190383A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱伝達率の異なる２種以上の液体を熱
媒体によつて連続的に加熱する方法及びその装置
に関する。

従来より、液体の加熱に関する技術は多数開発
されている。そして、これら技術の内、液体の加
熱時において加熱される液体の品温を一定にする
ための制御に関する方法及び装置も多く開発され
ている。

しかしながら、従来の制御方法は１種の液体に
おいて該液体の加熱時における温度を検知し、該
検知した温度が所定の加熱温度条件に適合しない
場合、それを適合するように補正する方法、ある
いは所定の加熱温度条件に適合しないまま処理さ
れたものを再循環させて再度加熱処理する方法等
で代表されるものであつた。即ち、従来の方法は
１種の液体の加熱処理において、加熱処理不足の
状態が検出された時点で始めて、それを補正す
る。そして、その補正を如何に早く且つ適切にし
て加熱処理不足の状態を最小とするかという点に
努力が払われていた。

本発明はこうした従来の方法とは異なり、熱伝
達率の異なる２種以上の液体を熱媒体によつて連
続的に加熱するに当つて熱伝達率の異なることに
原因する液体の温度の下降を防止して上記２種以
上の液体の温度を所定の温度で連続的に加熱する
ための方法及び装置を提供しようとするものであ
る。

本発明者等は温度自動制御機能を有する熱交換
器によつて液体スープを完全殺菌するために、ま
ず熱交換器内に水を供給し、該水を所定の温度に
まで熱交換して上記熱交換器内の温度を安定化す
る。これは、熱交換器内の滅菌すると共に液体ス
ープの熱交換効率をよくするためである。

水供給終了後連続的に上記液体スープを熱交換
器内に供給したところ、熱交換された初期の液体
スープの品温が異常に低下して来て、初期の液体
スープの品温が希望した殺菌温度以下になり、そ
のために該液体スープを完全殺菌することができ
ない、ということを体験した。

本発明者等はこのことを重要視して研究をした
結果、水と液体スープとでは熱伝達率が異なるた
めに熱交換時における熱の伝わり方が異なり、そ
の結果温度自動制御機能を有する熱交換器であつ
ても水から液体スープに切換わつた時点での温度
制御が不可能となるという結論に至つた。

本発明者等はこうした欠点を解決すべく種々の
研究、実験を繰り返し検討した結果、水からスー
プに切換わる時点よりも少し前に検知した水の温
度Ｔを疑似温度Ｔ−αとして演算させ、その演算
させた擬似温度T′−αが設定温度Ｔになるよう
に熱媒体を供給して水を熱交換させて水の温度を
実質的にＴ＋βとした後、その条件で初期のスー
プを熱交換し、一定時間熱交換した後上記擬似温
度検知を解除して正常温度検知によつてスープの
品温が設定温度Ｔになるように熱媒体の供給を自
動制御して、上記した欠点を解決することができ
る、という知見を得た。

こうした知見を基に完成された本発明の要旨は
熱伝達率の異なる２種以上の液体を熱媒体によつ
て連続的に加熱する場合において、１つの液体Ａ
からの他の液体Ｂに切替え後該他の液体Ｂが熱交
換される前に液体Ａの温度T′を疑似温度T′−α
として演算させ、その演算させた疑似温度T′−
αが設定温度Ｔになるように熱媒体を供給制御す
ることを特徴とする液体の連続的加熱方法、及び
熱伝達率の異なる２種以上の液体を熱媒体によつ
て連続的に加熱する装置であつて、液体を一定量
ずつ供給する機能、熱伝達率の異なる液体の供給
を切換える機能、液体を熱媒体によつて連続的に
加熱する機能、液体の温度を検知する機能、検知
した液体の温度を一定時間疑似温度に変換する機
能、検知又は変換された温度に基いて熱媒体を自
動供給制御する機能、を有することを特徴とする
液体の連続的加熱装置にある。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明でいう熱伝達率の異なる２種以上の液体
とは、上記した水とスープに代表される如きもの
であるが、これに限るものでないことは元より当
然である。

液体の熱伝達率は、液体の粘度、品温、比重
量、熱伝導率の相異によつて異なつてくる。従つ
て、ここにいう熱伝達率の異なる２種以上の液体
とは上記した液体の粘度、品温、比重量、熱伝導
率等の異なる液体をいい、単に種類の相異（例え
ば、水とスープ、スープとソース、豆乳と牛乳等
の如き種類の相異）のみを意味するのではなく、
同一種類でも熱伝達率の相違するものは当然含ま
れる。

そして、本発明において、こうした熱伝達率の
異なる２種以上の液体を連続的に熱交換すると
は、掻取り式、チユーブラー式、プレート式等の
連続式熱交換方式によつて液体を加熱する場合及
び液体を冷却する場合の二つの態様を含むもので
ある。

上記熱交換に当つて使用される熱媒体としては
加熱する場合は蒸気、熱水、油等が一般的であ
る。冷却する場合はフロンガス、窒素ガス等の冷
媒ガス、冷水等が一般的である。

そこで、まず液体を加熱する場合の方法及び装
置について、本発明の一具体例である第１図、第
２図に基いて説明する。

第１図は熱交換器から排出されてくる液体の品
温変遷を表わし、図中の実線は本発明の方法によ
る場合、破線は従来法による場合の品温変遷であ
り、一点鎖線は擬似温度変遷を表わす。

第２図は本発明方法を実施するためのプラント
の簡略図であつて、該プラントはホツパー１およ
び２、原料供給ポンプ３、熱交換器４からなつて
いる。そして、上記ホツパー１および２、原料供
給ポンプ３及び熱交換器４とは原料供給管５によ
つて接続されており、該熱交換器４の他方には熱
交換された原料を次工程へ供給するための原料排
出管６が接続されている。該原料排出管６には熱
交換された原料の品温を検知するための温度セン
サー７が設置されており、該温度センサー７、変
換器８、回路切換え制御盤９、温度演算装置１
０、蒸気供給制御装置１１、蒸気供給バルブ１２
はそれぞれ回路によつて連結されている。

上記のような構成を有するプラントによるＡ液
とＢ液（但し、各々の液体の熱伝達率はＡ液＞Ｂ
液である）との連続的熱交換方法について述べる
と、まずバルブ１３，１４を閉めた状態でホツパ
ー１にＡ液、ホツパー２にＢ液を供給する。次に
バルブ１３，１５，１６を開き原料供給ポンプ３
によつて原料供給管５を通してＡ液を熱交換器４
へ送る。該熱交換器４はジヤケツト１７を有して
おり、該ジヤケツト１７には蒸気供給管１８と蒸
気排出管１９とが接続され、蒸気排出管１９には
スチームトラツプ２０が設置されている。

原料供給管５から送られてきたＡ液が熱交換器
４内に供給されてから蒸気供給バルブ１２を開い
てジヤケツト１７内へ蒸気を供給する。熱交換器
４で熱交換されたＡ液は原料排出管６を通つて次
工程へ送られる。

この際熱交換されたＡ液の品温は該原料排出管
６に設置されている温度センサー７によつて抵抗
の変化として検知される。抵抗の変化として検知
されたＡ液の品温は変換器８で電流に変換され、
該電流は回路２１を経て蒸気供給制御装置１１へ
送られる。蒸気供給制御装置１１では予め定めら
れている設定温度値と送られてきた電流値との偏
差からＡ液の品温を設定温度Ｔにするために必要
な蒸気供給バルブ１２の開度を算出し、該算出値
に基いて蒸気供給制御装置１１から指令が回路２
２を経て蒸気供給バルブ１２へ送られて熱交換さ
れたＡ液の品温が設定温度Ｔになるように該蒸気
供給バルブ１２の開閉が調整される。ここまでに
おける熱交換されたＡ液の品温変遷を第１図でみ
ると、イで示すような温度変遷となる。

熱交換されたＡ液の品温が設定温度Ｔで安定す
るように蒸気供給バルブ１２によつて蒸気供給量
が調整された後は、その状態を維持してＡ液の熱
交換を実行すればよい。

Ａ液の熱交換後バルブ１３を閉じバルブ１４を
開いてＢ液を熱交換器４へ送るが、この際バルブ
１４を開いた後Ｂ液が熱交換器４内へ供給される
以前の予め定められた時点（第１図のｘの時点）
で切換え制御盤９中の回路のｂとｃとを接続させ
る。

上記予め定められた時点（第１図のｘの時点）
はＡ液とＢ液の熱伝達率の差、各液の供給流量等
の相異によつて異なつているために、予備実験に
よつてＡ液とＢ液とを連続的に熱交換して初期の
Ｂ液が熱交換されて熱交換器から排出されてきた
時の品温（温度センサー７で検知された品温）が
下がり始める時点ｘ、蒸気供給制御装置１１が追
従し始める時点ｙ、上記品温から最下点になる時
点ｚを把握しておく方が好ましい。

上記した操作によつて未だ熱交換器４内にある
Ａ液が原料排出管６へ送られ、ここで温度センサ
ー７で検知されたＡ液の品温T′は変換器８を経
て温度演算装置１０へ電流として送られる。電流
として送られてきたＡ液の品温T′は温度演算装
置１０内で擬似温度T′−αとして演算され回路
を経て蒸気供給制御装置１１へ送られる。蒸気供
給制御装置１１では予め原料排出管６を通る原料
の品温が設定温度Ｔになるように蒸気供給バルブ
１２を自動的に制御する機能を有しているので、
該蒸気供給制御装置１１へ送られてきた擬似温度
T′−αが設定温度Ｔになるように蒸気供給制御
装置１１から蒸気供給バルブ１２へ指令が出され
ることになる。その結果、蒸気供給バルブ１２は
検知された擬似温度T′−αが設定温度Ｔになる
様に蒸気を供給する。

それによつて熱交換器４から原料排出管６へ送
られるＡ液の品温が上昇し、その品温が実質的に
T′＋βになる様に蒸気の供給を続ける。ここま
での熱交換されたＡ液の品温変遷を第１図でみる
と、ロで示すような温度変遷となる。

上記の場合において、擬似温度T′−αのαは、
Ａ液の品温を設定温度Ｔにするための蒸気の供給
量及び温度と同一の条件でＢ液を熱交換した時に
生ずる温度低下Ｔ−γを補正するのに必要な熱量
によつて決定される。該熱量が大きくなればαの
値は大きくなり、反対に該熱量が小さくなればα
の値も小さくなる。

この段階ではＢ液はすでに熱交換器４内で熱交
換されているが、この際の熱交換は温度センサー
７で検知されるＡ液の品温がT′＋βとなるよう
な条件、換言するならばＢ液の品温が設定温度Ｔ
となるような条件である。

そして、熱交換器４内で熱交換されたＢ液が原
料排出管６へ排出される直前（第１図ではＹ点）
に、切換え制御盤９中の回路のｂとｃとを接続さ
せて正常の状態に戻し、原料排出管６内を通るＢ
液の品温がＴになるように蒸気供給制御装置１１
の指令に基く蒸気供給バルブ１２の調整によつて
蒸気の供給を制御する。

ここまでにおける原料排出管６を通る液温の変
遷を第１図でみると、ハで示すような温度変遷と
なる。尚、第１図のハの段階では、熱交換器内に
おいてＡ液の熱交換が終了しつつあり、それと同
時にＢ液の熱交換が開始されつつある段階である
ために、この段階ではＡ液とＢ液とが混在した状
態であり、従つて熱交換される液体の熱伝達率は
Ａ液の熱伝達率からＢ液の熱伝達率に変わりつつ
ある段階である。それ故に、熱交換される液体の
品温も除々に変遷するのである。その後は通常通
りの操作によつて熱交換すればよい。

上記のような方法及び装置を採用することによ
つて、熱交換時における熱伝達率の異なる２種以
上の液体の品温を、設定温度以下に低下させるこ
となく略均一な品温によつて連続的に熱交換する
ことが可能となる。

次に、液体を冷却する場合については、液体を
加熱する場合とは全く反対の現象が生ずる。上記
したＡ液とＢ液を例にとつて述べると、まずＢ液
を冷却しようとする設定温度ｔにＡ液を熱交換器
によつて冷却した後連続的にＢ液を該熱交換器に
流すと熱交換された品温はｔ＋αとなるために前
記した液体の加熱の場合と温度変遷が反対になる
ように操作すればよい。即ち、Ａ液からＢ液に切
換わる時点よりも少し前に検知したＡ液の温度
t′を擬似温度t′＋α′として演算させ、その演算さ
せた擬似温度t′＋α′が設定温度ｔになるようにＡ
液を熱交換させてＡ液の温度を実質的にｔ−β′と
した後その条件で初期のＢ液を熱交換し一定時間
熱交換した後上記擬似温度検知を解除して正常温
度検知によつてＢ液の品温が設定温度ｔになるよ
うに熱媒体の供給を自動制御する操作を行なえば
よい。

以上述べた方法及び装置は、本発明における一
具体例であつて、本発明は上記方法及び装置に限
定されるものではなく、要は熱伝達率の異なる２
種以上の液体を熱媒体によつて連続的に加熱する
場合において、１つの液体Ａからの他の液体Ｂに
切替え後該他の液体Ｂが熱交換される前に液体Ａ
の温度T′を擬似温度T′−αとして演算させ、そ
の演算させた擬似温度T′−αが設定温度Ｔにな
るように熱媒体を供給制御するものであれば如何
なる方法であつてもよい。また、装置についても
液体を一定量ずつ供給する機能、熱伝達率の異な
る液体の供給を切換える機能、液体を熱媒体によ
つて加熱する機能、液体の温度を検知する機能、
検知した液体の温度を一定時間擬似温度に変換す
る機能、検知又は変換された温度に基いて熱媒体
を自動供給制御する機能を有するものであればど
んな装置であつてもよい。

実施例ホツパー１に水、ホツパー２にスープを入れ、
まずバルブ１３，１５を開いて水を流量2000／
hrで原料供給ポンプ３で熱交換器４へ送り、温度
センサー７が設定温度140℃になる様に蒸気供給
制御装置１１で蒸気供給バルブ１２を制御しつつ
熱交換器４のジヤケツト１７中へ蒸気を供給す
る。熱交換器４で熱交換された水の温度が設定温
度140℃で安定してからバルブ１３を閉じそれと
同時にバルブ１４を開いて、水からスープに切り
換えた。水運転時の総括伝熱係数は、約
2000kcal／m²．hr.℃で、スープ運転時の総括伝
熱係数は約1500kcal／m²．hr.℃であつた。水か
らスープへの切換え後、水とスープとの界面が熱
交換器４の入口２３に到達した時点t₀で回路切換
え制御盤９の回路のａとｃとを接続させ、それに
よつて温度演算装置１０が作動し、上記水とスー
プとの界面が熱交換器４の出口２６に到達した時
点t₁で解除するという条件で運転した。該温度演
算装置１０の作動条件は、Ｔ−〔ｘ／（t₁−to）〕
×ｔ（但し、Ｔ：設定温度（℃）、ｘ：時刻t₁にお
ける擬似温度低下度（℃）、ｔ：温度演算装置作
動後の経過時間（秒）を表わす）で与えられ、当
該実施例での各設定値はt₁−to＝40秒、ｘ＝3.5℃
の条件で行なつた。

以上に述べた各条件で運転を行なうことにより
水からスープへの切換え時における温度低下は全
くなかつた。

尚、従来法で行つた場合、水からスープへの切
換え時に２℃の温度低下があつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器から排出されてくる液体の品
温変遷を表わし、図中の実線は本発明の方法によ
る場合、破線は従来法による場合の品温変遷であ
り、一点鎖線は擬似温度変遷を表わす。第２図は
本発明方法を実施するための一具体例であるプラ
ントの簡略図で、図中１，２……ホツパー、３…
…原料供給ポンプ、４……熱交換器、５……原料
供給管、６……原料排出管、７……温度センサ
ー、８……変換器、９……回路切換え制御盤、１
０……温度演算装置、１１……蒸気供給制御装
置、１２……蒸気供給バルブ、１３，１４，１
５，１６……バルブ、１７……ジヤケツト、１８
……蒸気供給管、１９……蒸気排出管、２０……
スチームトラツプ、２１，２２……回路を表わ
す。

Claims

【特許請求の範囲】１熱伝達率の異なる２種以上の液体を熱媒体に
よつて連続的に加熱する場合において、１つの液
体Ａからの他の液体Ｂに切替え後該他の液体Ｂが
熱交換される前に液体Ａの温度T′を疑似温度
T′−αとして演算させ、その演算させた疑似温
度T′−αが設定温度Ｔになるように熱媒体を供
給制御することを特徴とする液体の連続的加熱方
法。２熱伝達率の異なる２種以上の液体が水とスー
プであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の液体の連続的加熱方法。３熱伝達率の異なる２種以上の液体を熱媒体に
よつて連続的に加熱する装置であつて、液体を一
定量ずつ供給する機能、熱伝達率の異なる液体の供給を切換える機能、
液体を熱媒体によつて連続的に加熱する機能、液
体の温度を検知する機能、検知した液体の温度を一定時間疑似温度に変換
する機能、検知又は変換された温度に基いて熱媒体を自動
供給制御する機能、を有することを特徴とする液体の連続的加熱装
置。４熱伝達率の異なる２種以上の液体が水とスー
プであることを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の液体の連続的加熱装置。