WO2022097705A1 - 食品加工装置 - Google Patents

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WO2022097705A1
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reaction tube
reaction
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food processing
processing apparatus
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French (fr)
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邦弘 鵜飼
泰宏 橋本
大輔 猪野
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages
    • C12H1/12—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages without precipitation
    • C12H1/16—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages without precipitation by physical means, e.g. irradiation
    • C12H1/165—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages without precipitation by physical means, e.g. irradiation by irradiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/30—Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/123—Ultraviolet light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/50—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating
    • A23B2/53—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating with ultraviolet light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals

Definitions

  • This disclosure relates to food processing equipment.
  • Patent Document 1 discloses a production method in which a photocatalyst is used in a food production process to sterilize microorganisms in a brewed product at room temperature without heating.
  • Patent Document 1 there is room for improvement in the apparatus or manufacturing method of Patent Document 1 above. For example, there is a problem that it is difficult to effectively modify a reactant used in food.
  • One aspect of the present disclosure is made in view of such circumstances, and provides a food processing apparatus capable of effectively modifying a reactant used in food.
  • the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure is arranged in the internal space, a reaction vessel having an internal space for storing a liquid reactant used for food, a cooling unit for cooling the reactant in the reaction vessel, and the internal space. It comprises a catalytic reaction section, the catalytic reaction section includes a reaction tube and a light source provided inside the reaction tube, a photocatalyst is provided on the outer surface of the reaction tube, and the reaction tube is from the light source. Through the irradiated light, the reaction tube has a first end, the first end is the bottom surface of the reaction tube, the first end is closed, and the inside of the reaction tube is dried. It is filled with gas.
  • the computer-readable recording medium includes a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).
  • the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a food processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the modified example 3 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the food processing apparatus according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the food processing apparatus according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a first example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a third example of the configuration of the catalytic reaction unit according to the third embodiment.
  • a method for modifying food raw materials there is a method using a catalyst.
  • a catalyst for example, in the production of margarine, there is a method using a nickel catalyst to hydrogenate the fat and oil component as a raw material.
  • Using an immobilized enzyme in the production of food can also be one of the catalyst utilization.
  • a catalyst may be used for the purpose of sterilization in the manufacturing process.
  • a photocatalyst is used in the manufacturing process of food and brewed at room temperature without heating. A manufacturing method for sterilizing microorganisms in food is being studied.
  • the conventional method using a catalyst is effective for modifying a single component raw material as a raw material used for food, but since it is an extension of a chemical engineering method, there are restrictions on the equipment configuration, making it versatile. There is room for improvement in order to accommodate the configuration suitable for the catalyst used in the development of.
  • the equipment used in the conventional manufacturing method using a photocatalyst is also for sterilization purposes, there is room for improvement in order to support a configuration suitable for modifying food raw materials.
  • a food processing apparatus that promotes a reaction in a reactant in contact with the outer surface of a reaction tube by irradiating the photocatalyst with light from the inside of a reaction tube provided with a photocatalyst on the outer surface, food is effectively used. It may be difficult to modify the raw material of. Due to the temperature difference between the reaction tube cooled by the cold reactant and the heat source, convection occurs in the gas inside the reaction tube, especially when the food processing equipment keeps the reactants at a low temperature.
  • the present inventors have found a food processing apparatus in which the effect of promoting the reaction of a reactant by a photocatalyst is difficult to reduce.
  • One aspect of the present disclosure is made in view of such circumstances, and provides a food processing apparatus using a photocatalyst that newly modifies a food material.
  • the food processing apparatus is arranged in the internal space, a reaction vessel having an internal space for storing a liquid reactant used for food, a cooling unit for cooling the reactant in the reaction vessel, and the internal space.
  • the catalytic reaction section includes a reaction tube and a light source provided inside the reaction tube, a photocatalyst is provided on the outer surface of the reaction tube, and the reaction tube is the light source.
  • the reaction tube has a first end, the first end is the bottom surface of the reaction tube, the first end is closed, and the inside of the reaction tube is inside the reaction tube. It is filled with dry gas.
  • the humidity inside the reaction tube can be set to a state lower than a predetermined humidity. Therefore, by cooling on the inner surface of the reaction tube, it is possible to suppress the occurrence of dew condensation on the inner surface of the reaction tube, and it is possible to irradiate the photocatalyst from the light source with light of a predetermined amount or more. As a result, the food processing apparatus can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • the catalytic reaction section further has a second end sealed by a sealing section, and the second end may face the first end.
  • the catalytic reaction unit may further have a discoloring member that is arranged inside the reaction tube and discolors when it comes into contact with moisture.
  • the catalytic reaction unit may be further arranged inside the reaction tube and may have a moisture detection sensor for detecting moisture.
  • the food reaction device can appropriately determine the mixing of water into the inside of the reaction tube as a physical quantity. Therefore, the food reaction apparatus can appropriately take measures against the occurrence of dew condensation inside the reaction tube.
  • a control unit may be provided to stop the light emission of the light source.
  • the food reaction apparatus stops the process of reacting the reactants when the effect of promoting the reaction of the reactants is reduced by the photocatalyst because the light source emits light when dew condensation occurs. can do. Therefore, it is possible to suppress the continuous operation of the food reaction device in a state where the reaction rate of the reactant is reduced, and it is possible to reduce the power consumption of the food reaction device.
  • the catalytic reaction section is further arranged at the second end, and the pressure inside the reaction tube is increased by introducing a gas into the inside of the reaction tube or discharging the gas from the inside of the reaction tube.
  • the second end may face the first end.
  • the internal pressure of the reaction tube can be increased by introducing a gas inside the reaction tube or by providing a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the reaction tube by discharging the gas from the inside of the reaction tube. It is possible to suppress the rise, and it is possible to suppress the intake of outside air into the inside of the reaction tube from the gap generated by the deformation of the structure. As a result, it is possible to suppress dew condensation on the inner surface of the reaction tube by cooling the outside air taken into the reaction tube.
  • the catalytic reaction unit further includes an introduction tube for introducing a dry gas inside the reaction tube and a discharge tube for discharging the dry gas introduced by the introduction tube to the outside of the reaction tube. May be good.
  • the distance between the introduction pipe and the first end is shorter than the distance between the introduction pipe and the second end, and the introduction pipe has an introduction port for introducing the dry gas into the inside of the reaction tube, and the discharge.
  • the distance between the tube and the second end is shorter than the distance between the discharge tube and the first end, and the discharge tube may have a discharge port for discharging gas inside the reaction tube.
  • the introduction port of the introduction tube is arranged at a position closer to one end than the other end of the reaction tube, and the discharge port of the discharge tube is arranged at a position closer to the other end than one end of the reaction tube.
  • the dry gas can be introduced from one end of the reaction tube and the gas inside the reaction tube can be discharged from the other end. Therefore, it is possible to generate a flow of dry gas from the bottom surface to the opening inside the reaction tube, and the dry gas can be filled throughout the inside of the reaction tube.
  • the catalytic reaction section is further arranged so as to be penetrated through the introduction tube, arranged around the introduction port of the introduction tube, and with a gap formed between the inside surface of the reaction tube and the introduction port. It may have a rectifying member.
  • the dry gas introduced from the introduction port is rectified so as to flow in the vicinity of the inner surface of the reaction tube by the rectifying member. Therefore, it is possible to effectively suppress the formation of dew condensation on the inner surface of the reaction tube.
  • the light source may include at least one of a fluorescent lamp that emits ultraviolet rays and an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays.
  • a fluorescent lamp that emits ultraviolet rays
  • an LED Light Emitting Diode
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the food processing apparatus 100 of the embodiment.
  • the food processing apparatus 100 includes a reaction tank 1, a stirring unit 2, a catalytic reaction unit 6, a cooling unit 10, and a reaction tank temperature detecting unit 11.
  • the reaction tank 1 has a first space S1 for storing a liquid reactant used for food.
  • the reaction vessel 1 is, for example, a bottomed cylindrical container.
  • the reaction vessel 1 may be a bottomed tubular container having a first space S1 for storing a liquid reactant, and may not be cylindrical.
  • the reaction tank 1 is provided with a lid portion 5 that closes the opening at the top of the reaction tank 1.
  • the lid portion 5 is a disk-shaped member, and has a rotating shaft 3 of the stirring body 4, a plurality of catalytic reaction portions 6, and a through hole penetrated by the reaction tank temperature detecting portion 11.
  • the stirring unit 2 has a stirring body 4 that stirs the reactants in the reaction tank 1 by rotating.
  • the stirring unit 2 is arranged so that the rotating shaft 3 of the stirring unit 2 coincides with the central axis of the cylinder of the reaction tank 1.
  • the stirring unit 2 includes a motor (not shown) that rotates the rotating shaft 3.
  • the agitator 4 may be realized by, for example, an inclined paddle blade.
  • the agitator 4 is one of a propeller blade, a disc turbine blade, and a centrifugal agitator so that the optimum processing conditions are taken in consideration of the operation processing conditions such as the viscosity of the reactant and the power consumption of the stirring unit 2. It may be realized by.
  • the stirring body 4 should include at least one of an inclined paddle blade, a propeller blade, a disc turbine blade, and a centrifugal stirring body. good.
  • a plurality of catalytic reaction units 6 are provided in the food processing apparatus 100.
  • a plurality of (six in the present embodiment) catalytic reaction units 6 are spaced apart from each other around the rotating shaft 3 of the stirring body 4 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3 of the stirring body 4. Placed in.
  • the outside of the six catalytic reaction units 6 is surrounded by the inner wall surface of the reaction tank 1. That is, the catalytic reaction unit 6 is arranged in the internal space S1 of the reaction tank 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • Each of the plurality of catalytic reaction units 6 has a reaction tube 7 and a light source 8 as shown in FIG. Even if the catalytic reaction section 6 further has a sealing section 13 that seals between the opening 7d at the end (the other end) opposite to the bottom surface 7c of the reaction tube 7 and the light source 8. good. As a result, the reaction tube 7 is sealed, and the airtightness inside the reaction tube 7 is maintained. The inside of the reaction tube 7 is filled with the dry gas 12.
  • the reaction tube 7 has an outer surface provided with a photocatalyst and a bottom surface 7c having one end sealed, and transmits light. Specifically, the reaction tube 7 has a bottomed cylindrical glass base material 7a and a photocatalyst thin film 7b provided on the outer surface of the glass base material 7a.
  • the glass base material 7a is arranged so that the cylindrical axial direction of the glass base material 7a is oriented along the rotation axis 3 of the stirring body 4.
  • the photocatalyst thin film 7b provided on the outer surface of the glass substrate 7a is formed by, for example, a general sol-gel method.
  • the thin film 7b of the photocatalyst is composed of TiO 2 .
  • the sol-gel liquid used in the method for forming the thin film 7b of the photocatalyst is applied to the outer surface of the glass base material 7a, and the glass base material 7a to which the sol-gel liquid is applied is rotated by using a rotating machine. As a result, the sol-gel solution is uniformly applied over the entire outer surface of the glass substrate 7a.
  • the glass base material 7a coated with the sol-gel liquid is dried in an electric furnace after the sol-gel liquid is dried, and then heated at a high temperature of 500 ° C. or higher, so that a thin film 7b of a photocatalyst is formed on the outer surface of the glass base material 7a. It is fired.
  • the light source 8 irradiates the photocatalyst with light from the inside of the reaction tube 7.
  • the light source 8 is inserted into the glass base material 7a from an open portion on the opposite side of the bottom surface 7c of the glass base material 7a.
  • the light source 8 includes a light source having a center wavelength of about 260 nm to 400 nm in order to effectively generate excitons in the photocatalyst.
  • the light source 8 includes, for example, a fluorescent lamp having a wavelength in the wavelength range (UV—A) of ultraviolet rays 315 nm to 400 nm as a central wavelength. Therefore, the reaction of the reactants by the photocatalyst can be effectively promoted.
  • the light source 8 may be arranged so as to face the thin film 7b on the outer surface of the reaction tube 7 in order to effectively irradiate the thin film 7b provided on the outer surface of the glass substrate 7a with light.
  • the light source 8 may include, for example, a high-pressure mercury lamp, an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays, and the like. Since the LED has high luminous efficiency and generates less heat, the strength of convection generated inside the reaction tube 7 can be reduced as compared with a light source having a large heat generation, and it is possible to suppress the intake of outside air into the reaction tube 7. Similarly, a fluorescent lamp that generates less heat may be used.
  • the cooling unit 10 cools the reactants in the reaction tank 1.
  • the cooling unit 10 is arranged so as to surround the outside of the plurality of catalytic reaction units 6.
  • the cooling unit 10 has an outer wall 10a surrounding the reaction tank 1 and a cooling medium (refrigerant) flowing through the second space S2 between the reaction tank 1 and the outer wall 10a.
  • the cooling unit 10 adjusts the temperature of the reactant by operating based on the temperature detected by the reaction tank temperature detecting unit 11. Specifically, when the reaction product having a temperature higher than the first temperature is cooled to the first temperature, the cooling unit 10 circulates a refrigerant having a temperature lower than the first temperature in the second space S2. As a result, the cooling unit 10 cools the reactant by exchanging heat between the refrigerant and the reactant with the reaction vessel 1 interposed therebetween.
  • the refrigerant whose temperature has risen due to heat exchange with the reactant is cooled to the first temperature or lower in a heat exchanger (not shown) arranged outside the second space S2, and then returns to the second space S2. As shown above, they may be connected by a pipe (not shown).
  • the refrigerant may be circulated between the second space S2 and the heat exchanger by, for example, a circulation pump (not shown). In this case, the cooling unit 10 may start cooling the reactants by starting the operation of the circulation pump.
  • the reaction tank temperature detection unit 11 is arranged in the reaction tank 1 and detects the temperature of the reactants.
  • the reaction tank temperature detection unit 11 is composed of, for example, a thermistor, a thermocouple, or the like.
  • the reaction tank temperature detecting unit 11 penetrates the lid portion 5 and is fixed to the lid portion 5, for example.
  • the food processing apparatus 100 starts the photocatalytic treatment. Specifically, in the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 starts irradiating the thin film 7b of the photocatalyst from the inside of the reaction tube 7 by turning on the light source 8 of the catalytic reaction unit 6. In the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 rotates the rotating shaft 3 of the stirring body 4 by driving the motor of the stirring unit 2, and agitates the reactants in the reaction tank 1. At the same time, in the photocatalytic treatment, the food processing apparatus 100 supplies the cooling medium to the second space S2 of the cooling unit 10 by driving the circulation pump of the cooling unit 10.
  • the food processing apparatus 100 detects the temperature of the reaction product by the reaction tank temperature detection unit 11, and supplies the temperature of the cooling medium to the second space S2 so that the reaction product reaches a preset temperature, and the temperature of the cooling medium. / Or adjust the supply of cooling medium.
  • the food processing apparatus 100 adjusts the temperature of the cooling medium by, for example, adjusting the amount of heat exchange in the heat exchanger installed outside the second space S2. Specifically, if the heat exchanger is air-cooled, the food processing apparatus 100 may adjust the temperature of the cooling medium by adjusting the air volume of the fan that promotes air cooling in the heat exchanger, or the heat exchanger.
  • the temperature of the cooling medium may be adjusted by adjusting the amount of water by the pump that promotes water cooling in the heat exchanger.
  • the food processing apparatus 100 supplies the cooling medium to the second space by adjusting the circulation amount by a circulation pump for circulating the cooling medium between the second space S2 outside the reaction tank 1 and the heat exchanger. The amount may be adjusted.
  • the temperature of the cooling medium and / or the supply amount of the cooling medium can be adjusted by using a circulation device (not shown) including a heat exchanger, a circulation pump and piping.
  • the reaction of the reactant in the food processing apparatus 100 is fermentation of brewer's yeast, it may be aged at a low temperature (for example, about 5 ° C.).
  • the target preset temperature in the cooling unit 10 is 5 ° C.
  • the photocatalyst irradiated with light is brought into contact with the reactant that is the raw material of the food, and the reactant is reformed by the photocatalyst.
  • the fermentation period can be shortened by decomposing the sugar content in the wort in advance.
  • the humidity of the gas inside the reaction tube 7 is lower than the predetermined humidity. can do. Therefore, by cooling on the inner surface of the reaction tube, it is possible to suppress the occurrence of dew condensation on the inner surface of the reaction tube, and it is possible to irradiate the photocatalyst from the light source with light of a predetermined amount or more. As a result, the food processing apparatus 100 can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6a according to the first modification of the first embodiment.
  • the catalytic reaction unit 6a may be configured such that the desiccant 14 is arranged inside the reaction tube 7. As a result, the inside of the reaction tube 7 is filled with the dry gas.
  • the desiccant 14 may be, for example, silica gel.
  • the catalytic reaction unit 6a may have the desiccant 14 arranged inside the reaction tube 7. This makes it possible to reduce the possibility of dew condensation.
  • the inside of the reaction tube 7 may be filled with the dry gas 12 and the desiccant 14 may be arranged.
  • the outside air containing water is discharged from the reaction tube 7 through minute gaps and / or gaps caused by material deformation. It may be mixed inside. As described above, even when the outside air containing water is mixed, the desiccant 14 is arranged inside the reaction tube 7, so that the possibility of dew condensation can be reduced.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6b according to the second modification of the first embodiment.
  • the catalytic reaction unit 6b according to the modified example 2 further includes a discoloring member 15 in the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • the discoloring member 15 is a member that is arranged inside the reaction tube 7 and discolors when it comes into contact with moisture.
  • the discoloring member 15 is arranged, for example, on the inner surface of the reaction tube 7.
  • the discoloring member 15 may be, for example, silica gel to which cobalt chloride is added, cobalt chloride paper, or the like.
  • the operator of the food processing apparatus can visually and appropriately determine that water has been mixed in the reaction tube 7. Therefore, for example, the operator takes measures against the occurrence of dew condensation, such as replacing the reaction tube 7 in which the light from the light source 8 is difficult to reach the photocatalyst with the reaction tube 7 in which dew condensation does not occur. Can be made. Therefore, even if dew condensation occurs on the inner surface of the reaction tube 7, it is possible to irradiate the photocatalyst with light of a predetermined amount or more from the light source 8 from the light source.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6c according to the modified example 3 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the food processing apparatus 200 according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the food processing apparatus 200 according to the third modification of the first embodiment.
  • the catalytic reaction unit 6c according to the modified example 3 further includes a moisture detection sensor 17 in the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • the moisture detection sensor 17 is arranged inside the reaction tube 7 and detects moisture.
  • the moisture detection sensor 17 is provided at the end of a rod-shaped or linear member arranged in the sealing portion 13 through the sealing portion 13.
  • the food processing apparatus 200 may include a control unit 16.
  • the control unit 16 controls the operation of the food processing apparatus 200.
  • the control unit 16 acquires the detection result of the moisture detection sensor 17, and controls at least one of the stirring unit 2, the light source 8, and the cooling unit 10 according to the acquired detection result. Even if the control unit 16 controls to stop the light emission of the light source 8, for example, when the moisture detection sensor 17 detects moisture, that is, when it is detected that moisture is generated inside the reaction tube 7. good.
  • the control unit 16 may stop the operation of the stirring unit 2 and the operation of the cooling unit 10.
  • the control unit 16 may be realized by, for example, a processor and a memory for storing a program executed by the processor.
  • the control unit 16 may be realized by, for example, a dedicated circuit.
  • control unit 16 starts the photocatalytic treatment (S11). Since the photocatalyst treatment is the same as the treatment described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • control unit 16 determines whether or not moisture has been detected by the moisture detection sensor 17 (S12).
  • the control unit 16 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the photocatalyst treatment was started (S13). Specifically, the control unit 16 starts counting when the photocatalyst treatment is started, and by determining whether or not the count is equal to the predetermined time, a predetermined time has elapsed since the photocatalytic treatment was started. Judge whether or not.
  • the predetermined time is a light emission time set in the photocatalyst treatment, and is stored in a memory (not shown) of the control unit 16.
  • control unit 16 determines that moisture has been detected by the moisture detection sensor 17 (Yes in S12), or determines that a predetermined time has elapsed since the start of the photocatalyst treatment (Yes in S13), the control unit 16 performs the photocatalyst treatment. Stop (S14). When the control unit 16 determines that a predetermined time has not elapsed since the photocatalyst treatment was started (No in S13), the control unit 16 returns to step S12.
  • the food processing apparatus 200 can appropriately determine the mixing of water into the inside of the reaction tube 7 as a physical quantity. Therefore, the food processing apparatus 200 can take measures against the occurrence of dew condensation inside the reaction tube 7. Specifically, the food processing apparatus 200 can control to stop the photocatalytic treatment as a countermeasure.
  • the inside of the reaction tube 7 may be depressurized with the opening 7d of the reaction tube 7 sealed by the sealing portion 13.
  • the inside of the reaction tube 7 may be a vacuum. As a result, it is possible to prevent the formation of dew condensation on the inner surface of the reaction tube 7.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6d according to the second embodiment.
  • the food processing apparatus according to the second embodiment has a different configuration of the catalytic reaction unit 6d as compared with the food processing apparatus 100 according to the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, the configuration of the catalytic reaction unit 6d will be described.
  • the catalytic reaction unit 6d further includes a pressure adjusting unit 18 in the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • the pressure inside the reaction tube 7 is adjusted by introducing a gas into the pressure adjusting unit 18 and the reaction tube 7, or by discharging the gas from the inside of the reaction tube 7.
  • the pressure adjusting portion 18 is arranged in the sealing portion 13 through the other end of the reaction tube 7, that is, the sealing portion 13.
  • the pressure adjusting unit 18 is, for example, a pressure valve that externally regulates the pressure inside the reaction tube 7.
  • the gas inside expands due to the heat generated when the light source 8 emits light, and the pressure inside the reaction tube 7 increases.
  • the pressure adjusting section 18 can suppress the internal pressure of the reaction tube 7 from rising from a predetermined pressure, and the material of the sealing section 13 or the like is deformed. It is possible to suppress the generation of fine gaps. As a result, the possibility that the outside air is mixed inside the reaction tube 7 can be reduced.
  • FIG. 9 is a diagram showing a first example of the configuration of the catalytic reaction unit 6e according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second example of the configuration of the catalytic reaction unit 6f according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a third example of the configuration of the catalytic reaction unit 6 g according to the third embodiment. The arrows in the figure indicate the gas flow inside the reaction tube 7.
  • the food processing apparatus according to the third embodiment has different configurations of the catalytic reaction units 6e, 6f, and 6g as compared with the food processing apparatus 100 according to the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, the configurations of the catalytic reaction units 6e, 6f, and 6g will be described.
  • the catalytic reaction unit 6e further includes an introduction pipe 19 and a discharge pipe 20 in the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the first embodiment.
  • the introduction tube 19 is a tubular member that introduces a dry gas into the reaction tube 7.
  • the discharge pipe 20 is a tubular member that discharges the dry gas introduced by the introduction pipe 19 to the outside of the reaction pipe 7.
  • the introduction tube 19 is arranged at a position closer to the other end (opening 7d) than one end (bottom surface 7c) of the reaction tube 7, and has an introduction port 19a for introducing dry gas into the inside of the reaction tube 7.
  • the discharge tube 20 is arranged at a position closer to the other end (opening 7d) than one end (bottom surface 7c) of the reaction tube 7, and has a discharge port 20a for discharging the gas inside the reaction tube 7. That is, the introduction port 19a and the discharge port 20a are arranged in the vicinity of the opening 7d of the reaction tube 7.
  • the introduction pipe 19 and the discharge pipe 20 are arranged in the sealing portion 13 through the sealing portion 13.
  • the introduction tube 19 and the discharge tube 20 are arranged at different positions of the sealing portion 13, for example, the introduction tube 19 is arranged on the side opposite to the discharge tube 20 with the light source 8 interposed therebetween.
  • the gas inside the reaction tube 7 is replaced with the dry gas in order to release the gas inside the reaction tube 7 from the discharge tube 20 while introducing the dry gas from the introduction tube 19 into the inside of the reaction tube 7. be able to. Therefore, the state in which the inside of the reaction tube 7 is filled with the dry gas can be effectively maintained.
  • the catalytic reaction section 6f has an introduction tube 19A instead of the introduction tube 19 of the catalytic reaction section 6e of the first example.
  • the introduction pipe 19A is different from the introduction pipe 19 in that the length of the pipe is longer.
  • the introduction tube 19A is arranged at a position closer to one end (bottom surface 7c) than the other end (opening 7d) of the reaction tube 7, and has an introduction port 19Aa for introducing dry gas into the inside of the reaction tube 7. That is, the introduction port 19Aa is arranged in the vicinity of the bottom surface 7c of the reaction tube 7.
  • the dry gas can be introduced from the vicinity of one end (bottom surface 7c) of the reaction tube 7 and the gas inside the reaction tube 7 can be discharged from the vicinity of the other end (opening 7d). Therefore, it is possible to generate a flow of dry gas from the bottom surface 7c to the opening 7d inside the reaction tube 7, and the dry gas can be filled over the entire inside of the reaction tube 7.
  • the catalytic reaction unit 6g further includes a rectifying member 21 in the configuration of the catalytic reaction unit 6f of the second example.
  • the rectifying member 21 is a member that penetrates the introduction pipe 19A, is arranged around the introduction port 19Aa of the introduction pipe 19A, and is arranged in a state where a gap is formed between the rectifying member 21 and the inner surface of the reaction tube 7. be.
  • the rectifying member 21 is, for example, a plate-shaped member, for example, a disk-shaped member.
  • the rectifying member 21 may be penetrated by the light source 8. When the reaction tube 7 is viewed from above, the rectifying member 21 may be arranged in a state where a gap is formed between the entire circumference of the outer peripheral edge of the rectifying member 21 and the inner surface of the reaction tube 7.
  • the dry gas introduced from the introduction port 19Aa of the introduction pipe 19A is rectified so as to flow in the vicinity of the inner surface of the reaction tube 7 by the rectifying member 21. Therefore, it is possible to effectively suppress the formation of dew condensation on the inner surface of the reaction tube 7.
  • the food processing apparatus according to the third embodiment operates in the same manner as the food processing apparatus 100 according to the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the food processing apparatus has been described above based on the embodiment, but the present disclosure is not limited to this embodiment. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, one or more of the present embodiments may be modified by those skilled in the art, or may be constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiment.
  • One aspect of the present disclosure can be used, for example, in a food processing apparatus using a photocatalyst that modifies a raw material of food.

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Abstract

食品加工装置（１００）は、食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間（Ｓ１）を有する反応槽（１）と、反応槽（１）内の反応物を冷却する冷却部（１０）と、内部空間Ｓ１に配置される触媒反応部（６）と、を具備し、触媒反応部（６）は、反応管（７）と反応管（７）の内部に設けられた光源（８）を含み、反応管（７）の外表面に光触媒が設けられ、反応管（７）は光源（８）から照射された光を透過し、反応管（７）は第一端を有し、第一端は反応管（７）の底面（７ｃ）であり、第一端は閉じられており、反応管（７）の内部には乾燥気体（１２）が充填されている。

Description

食品加工装置
　本開示は、食品加工装置に関する。
　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。
特開２００３－２５０５１４号公報
　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、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。
　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、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。
　本開示の一態様の食品加工装置は、食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間を有する反応槽と、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、前記触媒反応部は、反応管と前記反応管の内部に設けられた光源を含み、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、前記反応管は第一端を有し、前記第一端は前記反応管の底面であり、前記第一端は閉じられており、前記反応管の内部には乾燥気体が充填されている。
　なお、この包括的又は具体的な態様は、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。
　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２は、実施の形態１に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１の変形例１に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１の変形例２に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１の変形例３に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例３に係る食品加工装置の機能ブロック図である。 図７は、実施の形態１の変形例３に係る食品加工装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態２に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図９は、実施の形態３に係る触媒反応部の構成の第１の例を示す図である。 図１０は、実施の形態３に係る触媒反応部の構成の第２の例を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係る触媒反応部の構成の第３の例を示す図である。
　（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。
　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。
　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。食品の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。
　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。
　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。
　従来の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。例えば、外表面に光触媒が設けられた反応管の内部から光触媒に光を照射することで、反応管の外表面と接触している反応物における反応を促進する食品加工装置において、効果的に食品の原料を改質しにくい場合がある。食品加工装置が特に反応物を低温に維持する場合に、低温の反応物により冷却された反応管と、発熱する光源との間の温度差によって、反応管の内部の気体には、対流が生じ、反応管の内部に反応管の外気を取り込むおそれがある。外気が湿気を多く含む場合、反応管の内面には、取り込まれた気体が反応管の外部の反応物によって冷却されることで結露が発生する。これにより、光源からの光が反応管の外部に届きにくくなり、光触媒により反応物の反応を促進する効果が低減するおそれがある。
　本発明者らは、光触媒により反応物の反応を促進する効果が低減しにくい食品加工装置を見出すに至った。
　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、新たに食品の原料を改質する光触媒を用いた食品加工装置を提供する。
　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内部空間を有する反応槽と、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、前記触媒反応部は、反応管と前記反応管の内部に設けられた光源を含み、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、前記反応管は第一端を有し、前記第一端は前記反応管の底面であり、前記第一端は閉じられており、前記反応管の内部には乾燥気体が充填されている。
　これによれば、反応管の内部には、乾燥気体が充填されているため、反応管の内部の湿度を所定の湿度よりも低い状態とすることができる。このため、反応管の内面で冷却されることで、反応管の内面に結露が発生することを抑制でき、所定の光量以上の光を光源から光触媒へ照射することができる。これにより、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を効果的に改質することができる。
　前記触媒反応部は、さらに、封止部で封止された第二端を有し、前記第二端は前記第一端と対向してもよい。
　これにより、反応管の内部の気体が乾燥した状態に維持することができる。よって、反応管の内部の気体が、反応管の内面で冷却されることで、反応管の内面に結露することを抑制することができる。
　前記触媒反応部は、さらに、前記反応管の内部に配置され、水分と接触することで変色する変色部材を有してもよい。
　これにより、食品用反応装置の操作者は、反応管の内部に水分が混入したことを視覚的に適切に判断することができる。このため、例えば、光源からの光が光触媒へ届きにくい状態の反応管を、結露が発生していない反応管に交換させるなどのような、結露の発生に対する対策を、操作者に行わせることができる。よって、反応管の内面に結露が発生したとしても、光触媒への光源からの所定の光量以上の光を光源から照射することができる。
　前記触媒反応部は、さらに、前記反応管の内部に配置され、水分を検知する水分検知センサを有してもよい。
　これにより、食品用反応装置は、反応管の内部への水分の混入を物理量として適切に判断することができる。よって、食品用反応装置は、反応管の内部における結露の発生に対する対策を適切に行うことができる。
　さらに、前記水分検知センサにより水分が検知された場合、前記光源の発光を停止させる制御部を備えてもよい。
　これによれば、食品用反応装置は、結露が発生したときに、光源の発光するため、光触媒により反応物の反応を促進する効果が低減している場合に、反応物を反応させる処理を停止することができる。よって、反応物の反応速度が低下している状態で食品用反応装置を運転させ続けることを抑制でき、食品用反応装置の消費電力を低減することができる。
　前記触媒反応部は、さらに、前記第二端に配置され、かつ、前記反応管の内部に気体を導入する、または、前記反応管の内部から気体を放出することで前記反応管の内部の圧力を調整する圧力調整部を備え、前記第二端は前記第一端と対向してもよい。
　これによれば、反応管の内部に気体を導入する、または、反応管の内部から気体を放出することで反応管の内部の圧力を調整する圧力調整部を設けることで、反応管の内圧が上昇することを抑制することができ、構造体変形で生じる隙間から反応管の内部への外気が取り込まれることを抑制することができる。その結果、反応管に取り込まれた外気が冷却されることで反応管の内面に結露することを抑制することができる。
　前記触媒反応部は、さらに、前記反応管の内部に乾燥気体を導入する導入管と、前記導入管により導入された前記乾燥気体を前記反応管の外部へ放出する放出管と、を有してもよい。
　これによれば、反応管の内部に導入管から乾燥気体を導入しつつ、放出管から反応管の内部の気体を放出するため、反応管の内部が乾燥気体で充填された状態を効果的に維持することができる。
　前記導入管と前記第一端の距離は、前記導入管と前記第二端の距離より短く、前記導入管は、前記乾燥気体を前記反応管の内部に導入する導入口を有し、前記放出管と前記第二端の距離は、前記放出管と前記第一端の距離より短く、前記放出管は、前記反応管の内部の気体を放出する放出口を有してもよい。
　これによれば、導入管の導入口が反応管の他端よりも一端に近い位置に配置され、かつ、放出管の放出口が反応管の一端よりも他端に近い位置に配置されるため、反応管の一端から乾燥気体を導入して、他端から反応管の内部の気体を放出することができる。よって、反応管の内部において底面から開口部へ乾燥気体の流れを生じさせることができ、反応管の内部の全体に亘って乾燥気体が充填された状態とすることができる。
　前記触媒反応部は、さらに、前記導入管に貫通され、かつ、前記導入管の前記導入口の周囲に配置され、かつ、前記反応管の内面との間に隙間が形成された状態で配置される整流部材を有してもよい。
　このため、導入口から導入された乾燥気体は、整流部材により、反応管の内面の近傍を流れるように整流される。よって、反応管の内面に結露が発生することを効果的に抑制することができる。
　前記光源は、紫外線を発光する蛍光灯および紫外線を発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の少なくとも１つを含んでもよい。
　このため、光触媒による反応物の反応を効果的に促進させることができる。
　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。
　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。
　（実施の形態１）
　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。
　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、触媒反応部６と、冷却部１０と、反応槽温度検知部１１とを備える。
　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、反応槽温度検知部１１によって貫通される貫通孔を有する。
　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。
　ここで、撹拌体４の具体例について説明する。
　撹拌体４は、例えば、傾斜パドル翼で実現されてもよい。撹拌体４は、反応物の粘性、撹拌部２の消費電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、プロペラ翼、ディスクタービン翼、および遠心式撹拌体のいずれか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、プロペラ翼、ディスクタービン翼および遠心式撹拌体のうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
　触媒反応部６は、食品加工装置１００に複数設けられる。複数（本実施の形態では６個）の触媒反応部６は、撹拌体４の回転軸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。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。つまり、触媒反応部６は、反応槽１の内部空間Ｓ１に配置される。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。
　ここで、図２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２は、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成の一例を示す図である。
　複数の触媒反応部６のそれぞれは、図２に示すように、反応管７と、光源８とを有する。触媒反応部６は、さらに、反応管７の底面７ｃとは反対側の端部（他端）の開口部７ｄと、光源８との間を封止する封止部１３を有していてもよい。これにより、反応管７は、密閉され、反応管７の内部の気密性が保たれている。反応管７の内部には、乾燥気体１２が充填されている。
　反応管７は、光触媒が設けられた外表面、および、一端が封止された底面７ｃを有し、光を透過する。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。
　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、ＴｉＯ２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される。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。
　光源８は、反応管７の内側から光触媒に光を照射する。光源８は、ガラス基材７ａの底面７ｃ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。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。光源８は、例えば、紫外線３１５ｎｍ～４００ｎｍの波長域（ＵＶ－Ａ）の波長を中心波長とする蛍光灯を含む。このため、光触媒による反応物の反応を効果的に促進させることができる。
　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の外表面の薄膜７ｂに対向するように、配置されてもよい。なお、光源８は、例えば、高圧水銀ランプ、紫外線発光のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等を含んでもよい。ＬＥＤは、発光効率が高く発熱が少ないので、発熱の大きな光源と比較すると反応管７の内部に発生する対流の強さを小さくでき、外気を反応管７に取り込むことを抑制することができる。同様に発熱が少ない蛍光灯を使用してもよい。
　冷却部１０は、反応槽１内の反応物を冷却する。冷却部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、冷却部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を流通する冷却媒体（冷媒）とを有する。
　冷却部１０は、反応槽温度検知部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、冷却部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、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、冷却部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、冷却部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。
　反応槽温度検知部１１は、反応槽１内に配置され、反応物の温度を検出する。反応槽温度検知部１１は、例えば、サーミスタ、熱電対などにより構成される。反応槽温度検知部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。
　次に、食品加工装置１００の動作について、図１および図２を用いて説明する。
　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、光触媒処理を開始する。具体的には、光触媒処理では、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。光触媒処理では、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、光触媒処理では、食品加工装置１００は、冷却部１０の循環ポンプを駆動させることで、冷却部１０の第２空間Ｓ２へ冷却媒体を供給する。
　このとき、食品加工装置１００は、反応物の温度を反応槽温度検知部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Ｓ２に供給する、冷却媒体の温度、及び/または、冷却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冷却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冷却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冷却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冷却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冷却媒体の第２空間への供給量を調整してもよい。このように、冷却媒体の温度、及び/または、冷却媒体の供給量は、熱交換器、循環ポンプおよび配管を含む循環装置（図示せず）等を用いて調整することができる。
　例えば、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、冷却部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。
　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、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。
　本実施の形態に係る食品加工装置１００によれば、反応管７の内部には、乾燥気体１２が充填されているため、反応管７の内部の気体の湿度を所定の湿度よりも低い状態とすることができる。このため、反応管の内面で冷却されることで、反応管の内面に結露が発生することを抑制でき、所定の光量以上の光を光源から光触媒へ照射することができる。これにより、食品加工装置１００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を効果的に改質することができる。
　（実施の形態１の変形例）
　（変形例１）
　実施の形態１の変形例１について図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１の変形例１に係る触媒反応部６ａの構成の一例を示す図である。
　触媒反応部６ａは、反応管７の内部に乾燥剤１４が配置される構成であってもよい。これにより、反応管７の内部は、乾燥気体で充填されることになる。乾燥剤１４は、例えば、シリカゲルであってもよい。
　このように、触媒反応部６ａは、反応管７の内部に配置される乾燥剤１４を有していてもよい。これにより、結露発生の可能性を低減することができる。なお、反応管７の内部には、乾燥気体１２が充填され、かつ、乾燥剤１４が配置されてもよい。
　触媒反応部６ａでは、封止部１３により反応管７の開口部７ｄが封止されていても、微細な隙間、及び／または、材料変形によって生じる隙間等から水分を含む外気が反応管７の内部に混入する可能性がある。このように、水分を含む外気が混入した場合であっても、反応管７の内部には、乾燥剤１４が配置されているため、結露発生の可能性を低減することができる。
　（変形例２）
　実施の形態１の変形例２について図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１の変形例２に係る触媒反応部６ｂの構成の一例を示す図である。
　変形例２に係る触媒反応部６ｂは、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成にさらに、変色部材１５を有する。変色部材１５は、反応管７の内部に配置され、水分と接触することで変色する部材である。変色部材１５は、例えば、反応管７の内面に配置される。変色部材１５は、例えば、塩化コバルトを添加したシリカゲル、塩化コバルト紙等をであってもよい。
　これにより、実施の形態１の変形例２に係る食品加工装置の操作者は、反応管７の内部に水分が混入したことを視覚的に適切に判断することができる。このため、例えば、光源８からの光が光触媒へ届きにくい状態の反応管７を、結露が発生していない反応管７に交換させるなどのような、結露の発生に対する対策を、操作者に行わせることができる。よって、反応管７の内面に結露が発生したとしても、光触媒への光源８からの所定の光量以上の光を光源から照射することができる。
　（変形例３）
　実施の形態１の変形例３について図５～図７を用いて説明する。図５は、実施の形態１の変形例３に係る触媒反応部６ｃの構成の一例を示す図である。図６は、実施の形態１の変形例３に係る食品加工装置２００の機能ブロック図である。図７は、実施の形態１の変形例３に係る食品加工装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。
　図５に示すように、変形例３に係る触媒反応部６ｃは、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成にさらに、水分検知センサ１７を有する。水分検知センサ１７は、反応管７の内部に配置され、水分を検知する。具体的には、水分検知センサ１７は、封止部１３を貫通して封止部１３に配置される棒状または線状の部材の端部に設けられる。
　図６に示すように、食品加工装置２００は、制御部１６を備えていてもよい。制御部１６は、食品加工装置２００の動作を制御する。制御部１６は、水分検知センサ１７の検知結果を取得し、取得した検知結果に応じて、撹拌部２、光源８および冷却部１０の少なくとも１つを制御する。制御部１６は、例えば、水分検知センサ１７により水分が検知された場合、つまり、反応管７の内部に水分が発生したことが検知された場合、光源８の発光を停止させる制御を行ってもよい。制御部１６は、この場合、撹拌部２の動作、および、冷却部１０の動作を停止してもよい。制御部１６は、例えば、プロセッサ、および、プロセッサにより実行されるプログラムを格納しているメモリにより実現されてもよい。制御部１６は、例えば、専用回路により実現されてもよい。
　次に、食品加工装置２００の動作について、図７を用いて説明する。
　まず、制御部１６は、光触媒処理を開始する（Ｓ１１）。光触媒処理は、実施の形態１で説明した処理と同様であるため説明を省略する。
　次に、制御部１６は、水分検知センサ１７により水分が検知されたか否かを判定する（Ｓ１２）。
　制御部１６は、水分検知センサ１７により水分が検知されていないと判定した場合（Ｓ１２でＮｏ）、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ１３）。具体的には、制御部１６は、光触媒処理が開始されるとカウントを開始しており、カウントが所定時間と等しいか否かを判定することで、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する。なお、所定時間は、光触媒処理において設定されている発光時間であり、制御部１６が有する図示しないメモリに記憶されている。
　制御部１６は、水分検知センサ１７により水分が検知されたと判定した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、または、光触媒処理が開始されてから所定時間経過したと判定した場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、光触媒処理を停止する（Ｓ１４）。制御部１６は、光触媒処理が開始されてから所定時間経過してないと判定した場合（Ｓ１３でＮｏ）、ステップＳ１２に戻る。
　これにより、食品加工装置２００は、反応管７の内部への水分の混入を物理量として適切に判断することができる。よって、食品加工装置２００は、反応管７の内部における結露の発生に対する対策を行うことができる。具体的には、食品加工装置２００は、対策として、光触媒処理を停止する制御を行うことができる。
　（変形例４）
　反応管７の内部は、反応管７の開口部７ｄが封止部１３により封止された状態で、減圧されていてもよい。反応管７の内部は、真空であってもよい。これにより、反応管７の内面に結露が発生することを抑制することができる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２における食品加工装置の触媒反応部について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２に係る触媒反応部６ｄの構成の一例を示す図である。
　実施の形態２に係る食品加工装置は、実施の形態１に係る食品加工装置１００と比較して、触媒反応部６ｄの構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、触媒反応部６ｄの構成について説明する。
　触媒反応部６ｄは、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成にさらに、圧力調整部１８を有する。圧力調整部１８、反応管７の内部に気体を導入する、または、反応管７の内部から気体を放出することで反応管７の内部の圧力を調整する。圧力調整部１８は、反応管７の他端、つまり、封止部１３を貫通して封止部１３に配置される。圧力調整部１８は、例えば、反応管７の内部の圧力を外部調圧する圧力弁である。
　反応管７では、光源８の発光時の発熱により内部の気体が膨張し、反応管７内部の圧力が高くなる。圧力調整部１８は、膨張した気体を反応管７の内部から放出することで、所定の圧力より反応管７の内圧が上昇することを抑制することができ、封止部１３等の材料変形による微細な隙間の発生を抑制することができる。その結果、外気が反応管７の内部に混入する可能性を小さくできる。
　なお、実施の形態２に係る食品加工装置は、実施の形態１の食品加工装置１００と同じ動作をするので、その詳細説明は省略する。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３における食品加工装置の触媒反応部について、図９～図１１を用いて説明する。図９は、実施の形態３に係る触媒反応部６ｅの構成の第１の例を示す図である。図１０は、実施の形態３に係る触媒反応部６ｆの構成の第２の例を示す図である。図１１は、実施の形態３に係る触媒反応部６ｇの構成の第３の例を示す図である。なお、図中における矢印は、反応管７の内部における気体の流れを示す。
　実施の形態３に係る食品加工装置は、実施の形態１に係る食品加工装置１００と比較して、触媒反応部６ｅ、６ｆ、６ｇの構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、触媒反応部６ｅ、６ｆ、６ｇの構成について説明する。
　まず、第１の例の触媒反応部６ｅの構成について図９を用いて説明する。
　触媒反応部６ｅは、実施の形態１に係る触媒反応部６の構成にさらに、導入管１９と、放出管２０とを有する。導入管１９は、反応管７の内部に乾燥気体を導入する管状の部材である。放出管２０は、導入管１９により導入された乾燥気体を反応管７の外部へ放出する管状の部材である。導入管１９は、反応管７の一端（底面７ｃ）よりも他端（開口部７ｄ）に近い位置に配置され、かつ、乾燥気体を反応管７の内部に導入する導入口１９ａを有する。放出管２０は、反応管７の一端（底面７ｃ）よりも他端（開口部７ｄ）に近い位置に配置され、かつ、反応管７の内部の気体を放出する放出口２０ａを有する。つまり、導入口１９ａおよび放出口２０ａは、反応管７の開口部７ｄの近傍に配置されている。
　導入管１９および放出管２０は、封止部１３を貫通して封止部１３に配置される。導入管１９および放出管２０は、封止部１３の異なる位置に配置され、例えば、導入管１９は、光源８を挟んで放出管２０とは反対側に配置される。
　これによれば、反応管７の内部に導入管１９から乾燥気体を導入しつつ、放出管２０から反応管７の内部の気体を放出するため、反応管７の内部の気体を乾燥気体に入れ替えることができる。このため、反応管７の内部が乾燥気体で充填された状態を効果的に維持することができる。
　次に、第２の例の触媒反応部６ｆの構成について図１０を用いて説明する。
　触媒反応部６ｆは、第１の例の触媒反応部６ｅの導入管１９の代わりに、導入管１９Ａを有する構成である。導入管１９Ａは、導入管１９と比較して、管の長さが長い点が異なる。導入管１９Ａは、反応管７の他端（開口部７ｄ）よりも一端（底面７ｃ）に近い位置に配置され、かつ、乾燥気体を反応管７の内部に導入する導入口１９Ａａを有する。つまり、導入口１９Ａａは、反応管７の底面７ｃの近傍に配置されている。
　このため、反応管７の一端（底面７ｃ）付近から乾燥気体を導入して、他端（開口部７ｄ）の近傍から反応管７の内部の気体を放出することができる。よって、反応管７の内部において底面７ｃから開口部７ｄへ乾燥気体の流れを生じさせることができ、反応管７の内部の全体に亘って乾燥気体が充填された状態とすることができる。
　次に、第３の例の触媒反応部６ｇの構成について図１１を用いて説明する。
　触媒反応部６ｇは、第２の例の触媒反応部６ｆの構成にさらに、整流部材２１を有する。整流部材２１は、導入管１９Ａに貫通され、かつ、導入管１９Ａの導入口１９Ａａの周囲に配置され、かつ、反応管７の内面との間に隙間が形成された状態で配置される部材である。整流部材２１は、例えば、板状の部材であり、例えば、円板状の部材である。整流部材２１は、光源８に貫通されていてもよい。整流部材２１は、反応管７を上方からみた場合、整流部材２１の外周縁の全周と反応管７の内面との間に隙間が形成された状態で配置されていてもよい。
　このため、導入管１９Ａの導入口１９Ａａから導入された乾燥気体は、整流部材２１により反応管７の内面の近傍を流れるように整流される。よって、反応管７の内面に結露が発生することを効果的に抑制することができる。
　なお、整流部材２１の外周縁の全周と反応管７の内面との間に隙間が形成されていなくてもよく、整流部材２１の外周縁の一部と反応管７の内面の一部との間に隙間が形成されていればよい。つまり、整流部材２１の一部と反応管７の内面とは接触していてもよい。
　なお、実施の形態３に係る食品加工装置は、実施の形態１の食品加工装置１００と同じ動作をするので、その詳細説明は省略する。
　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。
　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。
　　１　　反応槽
　　２　　撹拌部
　　３　　回転軸
　　４　　撹拌体
　　５　　蓋部
　　６、６ａ～６ｇ　　触媒反応部
　　７　　反応管
　　７ａ　　ガラス基材
　　７ｂ　　薄膜
　　７ｃ　　底面
　　７ｄ　　開口部
　　８　　光源
　１０　　冷却部
　１１　　反応槽温度検知部
　１２　　乾燥気体
　１３　　封止部
　１４　　乾燥剤
　１５　　変色部材
　１６　　制御部
　１７　　水分検知センサ
　１８　　圧力調整部
　１９、１９Ａ　　導入管
　２０　　放出管
　２１　　整流部材
１００、２００　食品加工装置

Claims (10)

  1. 　食品に用いる液状の反応物を貯める内部空間を有する反応槽と、
    　前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部と、
    　前記内部空間に配置される触媒反応部と、を具備し、
    　前記触媒反応部は、反応管と前記反応管の内部に設けられた光源を含み、
    　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、
    　前記反応管は第一端を有し、前記第一端は前記反応管の底面であり、前記第一端は閉じられており、
    　前記反応管の内部には乾燥気体が充填されている
    　食品加工装置。
  2. 　前記反応管は封止部で封止された第二端を有し、前記第二端は前記第一端と対向する
    　請求項１に記載の食品加工装置。
  3. 　前記触媒反応部は、さらに、前記反応管の内部に配置され、水分と接触することで変色する変色部材を有する
    　請求項１または２に記載の食品加工装置。
  4. 　前記触媒反応部は、さらに、前記反応管の内部に配置され、水分を検知する水分検知センサを有する
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  5. 　さらに、
    　前記水分検知センサにより水分が検知された場合、前記光源の発光を停止させる制御部を備える
    　請求項４に記載の食品加工装置。
  6. 　前記触媒反応部は、さらに、前記第二端に配置され、かつ、前記反応管の内部に気体を導入する、または、前記反応管の内部から気体を放出することで前記反応管の内部の圧力を調整する圧力調整部を備え、前記第二端は前記第一端と対向する
    　請求項１に記載の食品加工装置。
  7. 　前記触媒反応部は、さらに、
    　前記反応管の内部に乾燥気体を導入する導入管と、
    　前記導入管により導入された前記乾燥気体を前記反応管の外部へ放出する放出管と、を有する
    　請求項１に記載の食品加工装置。
  8. 　前記導入管と前記第一端の距離は、前記導入管と前記第二端の距離より短く、
    　前記導入管は、前記乾燥気体を前記反応管の内部に導入する導入口を有し、
    　前記放出管と前記第二端の距離は、前記放出管と前記第一端の距離より短く、
    　前記放出管は、前記反応管の内部の気体を放出する放出口を有する
    　請求項７に記載の食品加工装置。
  9. 　前記触媒反応部は、さらに、前記導入管に貫通され、かつ、前記導入管の前記導入口の周囲に配置され、かつ、前記反応管の内面との間に隙間が形成された状態で配置される整流部材を有する、
    　請求項８に記載の食品加工装置。
  10. 　前記光源は、紫外線を発光する蛍光灯および紫外線を発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の少なくとも１つを含む
    　請求項１から９のいずれか１項に記載の食品加工装置。
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