JPH0615953B2 - 間接加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体の殺菌や変性に用いられる間接加熱装置
に関するものである。

［従来の技術］ 濃縮魚肉エキス、豆乳、或いは醸造用諸味等の高粘性の
液体の殺菌や、変性を目的とした加熱処理装置として、
従来、熱交換器を用いた間接加熱装置、及び水蒸気と液
体とを直接接触させる直接加熱装置とを組合せ、液体を
加熱処理することが行なわれている。

以上の加熱処理方式において、間接加熱装置として、主
にプレートヒータ式の熱交換器が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上の従来技術で用いられている間接加熱装置を構成す
るプレートヒータ式熱交換器は、ヒートプレート間を液
体が層状に流れるので、プレートと接触する外層の接触
部と、中央部との間に液体の入れ替りがなく、特に高粘
性の液体ではこの傾向が強い。

このため、液体のプレートと接触する外層部は常に高温
にさらされることとなり、焦げ付きが発生したり、或い
は焦げ付きを防止するには過度の加熱を防止する必要が
あり、加熱温度に限界があった。

従って、間接加熱装置の下流に設けられる二段目の直接
加熱手段の加熱負担が多くなり、水蒸気の凝縮水も増加
し、結果として処理恵の水分増加傾向が多くなるという
欠点があった。

本発明は、以上の課題を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、高粘性の加熱処理液体であっても、
処理液体の焦げ付きを無くし、処理液体を万遍なく、効
率良く間接加熱処理することができ、これを直接加熱処
理装置と組合せることにより、直接加熱装置での加熱負
担を少なくし、液体の殺菌、変性等を行なう加熱処理装
置に用いるに好適する間接加熱装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記した課題を解決するための手段は、被加熱処理液体
を流通せしめる内筒と、該内筒の外周を離間して囲むよ
うに設けられた外筒とからなり、内外筒間の空間に加熱
媒体通路を形成し、内筒内には、断面の中央部に配設さ
れ、軸方向に長さを有する軸部と、該軸部から径方向外
方突出し、軸方向に角度を有する複数の翼片とからなる
固定撹拌機構を軸方向に離間して複数設けたことであ
る。

［上記手段による作用］ 間接加熱装置に流入した液体は、流路中の固定撹拌機
構、即ち、軸部周に径方向外方に突出した軸方向に角度
を有する複数の翼片で撹拌され、液体は各部均等に熱交
換されて加熱され、層流とならないので外層部の焦げ付
きは防止され、効率の良い加熱がなされる。

［実施例］ 第１図は本発明にかかる間接加熱装置の縦断側面図、第
２図は本発明にかかる間接加熱装置を組込んだ加熱処理
装置の模式的説明図、第３図は同加熱処置装置に用いら
れる直接加熱装置の一例を示す縦断面図である。

間接加熱装置４は第１図に示す如くで、本実施例では第
２図に示すような液体の加熱処理装置に用いられる例を
示す。

間接加熱装置４は図の如きユニット５を複数接続して構
成される。ユニット５は加熱処理される液体が流通する
内筒６と、これの外周を離間して囲む同心的に配設され
た外筒７とからなり、内・外筒６，７間には間接加熱媒
体が流通する通路７１が形成さている第１図に締した例
は、内・外筒６，７を組合せたユニット５…を上下平行
に３本５−１，５−２，５−３備え、ユニット５−１の
内筒６の下流端とユニット５−２の内筒６の上流端、こ
れの下流端とユニット５−３の内筒６の上流端を、夫々
横Ｕ字型の連管９で連通接続し、各ユニット５…の各内
筒６…内に形成される液体流通通路６１…を連通接続す
る。

上記ユニット５…の内筒６の最上流端部、即ちユニット
５−１の内筒の上流端部に取付けフランジ６２が設けら
れ、又、下流部のユニット５−３の内筒６の下流端部に
は同様に取付けフランジ６３が設けられている。そし
て、各ユニット５…の外筒７の軸方向両端部には閉蓋７
２…、７３…が夫々設けられて軸方向両端部を閉止し、
各内筒６…の外周に区画密閉された間接加熱媒体の通路
７１…が形成されることとなる。

最上流のユニット５−１の外筒７の上流部外周には、間
接加熱媒体の入口部７４が端部に取付けフランジ７５を
備えて上方に起立するように突設されている。このユニ
ット５−１の外筒７の下流部と、次段のユニット５−２
の外筒７の上流部間を連通管７６で連通接続し、このユ
ニット５−２の下流部と最終段のユニット５−３の外筒
７の上流部とを連通管７７で連通接続する。そして、最
終段のユニット５−３の外筒７の下流部には間接加熱媒
体の出口部７８を径方向下方に垂下突設し、出口部７８
は、上記と同様にフランジ７９を備える。

以上により、ユニット５−１，５−２，５−３の間接加
熱媒体通路７１…は相互に連通され、加熱媒体は入口部
７４からユニット５−１の通路７１内に流入し、通路７
１内を通って内側の内筒６を加熱し、連通管７６を介し
て中間のユニット５−２の通路７１内に流入し、これを
経て連通管７７から最終段のユニット５−３の通路７１
内に流入し、出口部７８から排出される。この過程で、
各ユニット５…の内筒６…は加熱されることとなる。

間接加熱処理される液体が流通する各内筒６…の液体流
通通路６１…内には、固定撹拌機構８…が設けられる。

固定撹拌機構８は、通路６１の断面中央部に設けらた軸
部８１と、この軸部８１の外周に突設された複数の翼片
８３…とからなる。軸部８１は、通路６１の処理液体が
流れてくる上流方向の先端部が先鋭、或いは、湾曲した
円錐状に形成され、通路６１内を流れる液体が軸部先端
部８２に衝突して径方向外方、即ち内筒６の壁面６４方
向に分流するように構成されている。

上記した翼片８３…は、軸部８１の外周に放射状に、例
えば４枚９０゜間隔で設けられている。翼片８３…は、
その外端部が内筒６の内壁面６４に接続、固着され、支
持されている。そして、翼片８３…は、軸方向に角度を
付けるように捻られ、軸方向に対して所定角度傾斜して
設けられており、通路６１内を流通する処理液体を、角
度がある翼片８３…で効率的に、万遍な撹拌するように
構成されている。

以上の固定撹拌機構８…は、内筒６内の通路６１内に軸
方向に所定間隔離間して複数個配設する。各ユニット５
…の各内筒６内の通路１内に夫々かかる固定撹拌機構８
…が設けられ、第１図中処理液体はユニット５−１の内
筒６の通路６１の左側端部から流入し、これを右方向に
流れ、連管９で反転し、ユニット５−２の通路６１では
右から左に流れ、従って軸部８１は、先端部８２を上流
側である右方向に向け、下流端で連管９により反転し、
最上流のユニット５−１と々むきにユニット５−３の通
路６１内を流れる。

間接加熱装置に用いられる間接加熱媒体は、例えば、熱
水や水蒸気等を用い、第２図に示した液体の加熱処理装
置のライン１０からユニット５Ｂの外筒入口部７４に流
入させ、媒体は各ユニットの通路７１…が各出口部で連
通管７６，７７で接続していることから、各通路７１内
を流れ、ユニット５−Ａの出口部７８から排出され、こ
れにより、内筒６内を流れる液体を間接加熱する。

一方、ポンプ２から圧送される処理液体は、ユニット５
Ａの内筒６内の通路６１に流入し、通路６１内を上流か
ら下流に流れ、通路６１内の固定撹拌機構８…の翼片８
３…によって液流は捻られ、下流方向に流れ、続いて次
段の固定撹拌機構８に至り、この部分で捻られ、順次こ
れを反復して効率的に撹拌されつつ下流のに送られ、ユ
ニット５Ｂの内筒６に至る。

内筒６内を流れる液体は、軸部８１の先端部８２が上記
した如くなので、外方に分流され、且つ、翼片８３…に
衝突し、これが軸方向に角度を有するので捻られ、実施
例では軸部８１を中心として４枚の翼片８３…が設けら
れていることから、液流は４分割されて夫々が捻られて
撹拌され、従って、液流は層流になることがなく、外
層、中間層、内層夫々が万遍なく撹拌されつつ内筒６の
内壁に接しつつ移動し、効率良く熱交換を行なって加熱
されることとなる。

以上において、撹拌機構を構成する翼片８３…の数等、
ひねり角度、即ち軸方向への傾斜角度等を選定すること
により、液体の物性に応じて最適条件で加熱するように
設定することができる。

このように、固定撹拌機構８…で内筒６内に流入した処
理液体は、効率的に、万遍なく撹拌され、内筒６の外側
を流れる加熱媒体で間接加熱される。

ところで、第２図に従って本発明にかかる間接加熱装置
４が用いられる加熱処理装置を更に説明すると、加熱媒
体供給ライン１０の入口部７４に近い下流部には制御弁
１３が設けられ、一方、連結管１２の上流部に温度セン
サ１４が設けられ、サーモコントローラ１５にセンサ１
４の上方を投入し、コントローラ１５の判断で、制御弁
１３を、例えばダイヤフラム１３１で開閉制御、或いは
開閉調整を行なって流量制御を行ない、媒体の供給量を
調節し、加熱温度の制御を行なう。

上記した間接加熱装置４の下流に直接加熱装置１６を設
け、相互を連結管１２で連通接続する。

直接加熱装置１６は、例えば第３図に示したものが用い
られる。

直接加熱装置１６は、予熱された液体が流れる管体から
なる本体１７と、これの軸方向両端部に、連結管への接
続フランジ１７１，１７２を備える。本体１７の上に
は、平行に両端閉塞管体からなる水蒸気分配室１８を備
え、これの一端上壁には、飽和水蒸気等の直接加熱媒体
入口部１８１が設けられ、入口端部には接続フランジ１
８２が設けられている。分配室１８を形成する管体１８
３の底壁１８４と、本体１７の上壁１７３との間を複数
導入パイプ１９…で連通接続し、パイプ１９…は小径
で、且つ、液体が流れる方向、図では左から右に液体が
流れるためにこの方向に傾斜し、各パイプ１９…は平行
である。本体１７の上流端１７４は、既述の連通管１２
の下流端に接続し、既述の間接加熱処理された液体は、
本体１７の通路１７５に流入し、下流端１７６に接続し
た連結管２０を介してホールドチューブ２１に排出され
る。

ところで、入口部１８１から供給ライン２２を介して、
例えば飽和水蒸気が分配室１８に供給され、分配室１８
からパイプ１９…を介して通路１７５内に飽和水蒸気が
導入され、水蒸気の噴出方向は、液体の流動方向に対し
て順方向に傾斜しているため、水蒸気は効率良く液体に
混入し、液体を効率良く加熱する。

尚、供給ライン２２には制御弁２３を介設し、弁２３の
上流にはフィルタ２４を介設する。そして、直接加熱装
置１６から流出した直後の加熱処理後の液体の温度を、
連結管２０に設けたセンサ２５で検出し、情報をサーモ
コントローラ２６に入力し、制御弁２３を、例えばダイ
ヤフラム２３１で開閉制御、或いは開度調整を行なって
流量制御を行ない、加熱媒体の供給量を調節して加熱温
度の制御を行なう。

既述のホールドチューブ２１を諸入液体輸送ライン２７
に接続し、このライン２７の下流端を間接冷却装置２８
に接続し、この冷却装置２８は前記間接加熱装置４と類
似構造で、内筒２９と、これを囲む外筒３０の間に冷水
等を流通させ、輸送されてくる加熱処理後の液体を冷却
する。間接冷却装置２８の下流端に、最終輸送ライン３
１を接続し、ライン３１を製品収納タンク３２に接続
し、ライン３１には、圧力センサ３３を介設して液体の
輸送圧力を検出し、必要に応じては、圧力コントローラ
３４により、センサ３３下流に設けた制御弁３５を調節
する。そして、圧力コントローラ３４により、処理ライ
ン内の圧力を直接加熱装置における蒸発温度より適宜高
めに設定することにより、ライン内の処理液の沸騰を防
止できる。

以上により、液体の加熱処理ラインを構成した。

［発明の効果］ 以上で明らかなように本発明によれば、 高粘性の液体を間接加熱処理するに際し、間接加熱装置
は、液体の流通通路内に固定撹拌機構を備え、内筒中央
部に設けた軸部周に複数の翼片を突設し、翼片は軸方向
に角度を付けるように捻って設け等れているので、通路
内に圧送流入する液体は、翼片で捻られ、且つこれが軸
方向に離間して複数設けられていりことから、上流から
下流へ捻り作用が反復される。従って、液体は、層流に
なることがなく、外層、中間層、内層夫々が翼片で万遍
なく撹拌されて通路をなす内筒内壁に接触しつつ移動
し、効率良く熱交換を行なって加熱することができ、液
体は、各部均等に、焦げ付きの無い、効率的な間接加熱
を実現することができ、又、上記を、パイプ状の内筒内
に軸部を設け、これの外周に軸方向に角度を付けるよう
に翼片を設け、これを軸方向離間して複数設けるだけな
ので、簡単な構造で上記の如き画期的な利点がえられる
等多大の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
にかかる間接加熱装置の縦断側面図、第２図は本発明に
かかる間接加熱装置を組込んだ加熱処理装置の模式的説
明図、第３図は同加熱処理装置に用いられる直接加熱装
置の一例を示す縦断面図である。 尚図面中４は間接加熱装置、５はこれの単体をなすユニ
ット、６は内筒、６１は液体流通通路、７は外筒、７１
は間接加熱媒体通路、８は固定撹拌機構、８１は軸部、
８３は翼片である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱処理液体を流通せしめる内筒と、該
   内筒の外周を離間して囲むように設けられた外筒とから
   なり、内外筒間の空間に加熱媒体通路を形成し、内筒内
   には、断面の中央部に配設され、軸方向に長さを有する
   軸部と、該軸部から径方向外方突出し、軸方向に角度を
   有する複数の翼片とからなる固定撹拌機構を軸方向に離
   間して複数設けたことを特徴とする間接加熱装置。