JPH0520060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ヘツドスペースを残して、カレー等
の液状食品が充填密封された、加熱殺菌処理のさ
い永久変形を起し易い壁部を備え、かつ自己保形
性を有する密封容器を回転式加圧加熱殺菌釜にて
殺菌処理する方法に関する。

（従来の技術） 比較的大型の密封容器に充填された食品の加圧
加熱殺菌処理、所謂レトルト殺菌処理は比較的長
時間を要し、従つて内容食品の品質劣化を起こし
易い。そのため従来、液状食品が充填された比較
的大型の缶詰（例えば１号缶）の殺菌処理に対し
ては、加熱殺菌処理時間が比較的短かくて済む回
転式加圧加熱殺菌釜が好ましく用いられていた。

しかしながら、ヘツドスペースを残して液状食
品が充填された、加熱殺菌処理のさい永久変形を
起こし易い比較的低剛性の壁部を備え、かつ自己
保形性を有する密封容器に対しては回転式加圧加
熱殺菌釜は従来採用されていなかつた。

その理由は次のように考えられる。加圧加熱殺
菌釜で加熱殺菌処理する場合に、容器内圧と殺菌
釜内の圧力に差を生ずると、比較的低剛性の壁部
に凸状又は凹状に永久変形が生じて商品価値が失
われ易く、特にこの圧力差が大きい場合にはヒー
トシール部が剥離して密封性が失なわれたり、極
端な場合は壁部が破裂する等のトラブルを生じ易
い。

このようなトラブルを防止するためには、密封
容器内圧と殺菌釜内圧の圧力差が実質的にないよ
うに、もしくは通常はこの圧力差を約0.3Kg／cm²
以内に保ちながら加熱殺菌処理する必要がある。

しかし回転式加圧加熱殺菌釜の場合は、密封容
器が釜の軸の周りに公転しているため、上記のよ
うな圧力制御が事実上困難である。例えば殺菌釜
に覗き窓を設けて、作業員がこの覗き窓から壁部
の凹みや脹らみ等の僅かの変形を観察して、これ
らの変形が戻つて壁部が正常な形になるように、
殺菌釜の圧力を制御する方法が考えられる。しか
し容器が回転しているため壁部の僅かの変形の目
視による検出は困難であり、かりに可能である場
合も作業員の疲労が大きく、実作業への採用は困
難である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、ヘツドスペースを残して液状食品が
充填された、加圧加熱殺菌処理のさい永久変形を
起こし易い壁部を備え、かつ自己保形性を有する
密封容器を、容器内圧と殺菌釜内圧の圧力差を、
壁部の永久変形や破裂等が起らない程度の僅少に
自動制御して、回転式加圧加熱殺菌釜で殺菌する
ことが可能な、密封容器の加熱殺菌方法を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ヘツドスペースを残して液状食品が
充填された、加圧加熱殺菌処理のさい永久変形を
起こし易い壁部を備え、かつ自己保形性を有する
密封容器を、回転式加圧加熱殺菌釜にて殺菌する
方法であつて、該液状食品の代わりに水が充填さ
れている以外は該密封容器と同様のサンプル容器
を該殺菌釜に該密封容器と一緒に収納し、該殺菌
釜内の圧力を、該殺菌釜内の媒体温度Trが該サ
ンプル容器内の該水の温度Tw以上である期間
は、該サンプル容器内の該水の温度Twにおけ
る、ヘツドスペースの空気分圧Paと水の飽和蒸
気圧Pwの和に実質的に等しい圧力になるように、
かつ媒体温度Trが該サンプル容器内の水の温度
Twより低い期間は、該媒体温度Trにおける、該
ヘツドスペースの空気分圧Paと水の飽和蒸気圧
Pwの和に実質的に等しい圧力になるように、制
御することを特徴とする密封容器の加熱殺菌方法
を提供するものである。

本明細書において液状食品とは、常温や加熱殺
菌温度において液状を呈して、殺菌釜内で容器の
回転（公転）に伴ない容器内で流動し易い食品を
称し、液体のみよりなる調理食品もしくは固液混
合の調理食品（固体は通常細片又は小粒状、もし
くは賽の目状等である）等であつて、水を含んで
いる。液状食品として、スープ、ゼリー、シチユ
ー、ホワイトソース、カレー、スイートコーン
（ホールカーネル又はクリームスタイル）等が例
示される。

壁部は、胴壁部の他に、蓋部および底壁部等を
含む。加熱殺菌処理のさい永久変形を起こし易い
壁部を備え、かつ自己保形性を有する密封容器と
しては、比較的薄いプラスチツクシート、もしく
はプラスチツクフイルムと金属箔よりなる積層体
等より成形された、カツプ状容器本体のフランジ
部に、プラスチツクフイルム、またはプラスチツ
クフイルムと金属箔を含む可撓性の積層体よりな
る蓋部をヒートシールしてなる成形容器、あるい
は比較的低剛性の胴壁部を有するプラスチツクボ
トル、あるいは絞り−しごき成形缶等が例示され
る。密封容器としては比較的大型のものが本発明
に好ましく適用されるが、比較的小型であつても
よい。

（作 用） 回転式加圧加熱殺菌内において、液状食品１２
を収納した密封容器１０は、軸９ａ（第２図参照）
の軸線周りに第１図ａに示すように回転（公転）
して、食品１２は流動撹拌され、ヘツドスペース
１０ｃの接する主な壁部部分は、蓋部１０ｂ、胴
部１０ｄ、底部１０ｅ、胴部１０ｄと連続的に変
化する。そしてヘツドスペース１０ｃに接する壁
部部分の内側には液状食品１２の薄層１２ａが形
成される。

液状食品１２の加熱期間、すなわちTrT_F
（T_W）の間（第４図参照、時間t₂までの期間）
は、この薄層１２ａの方が液状食品１２の、温度
センサ３１が挿入された中心部（本明細書におい
ては正立状態の中心部に対応する位置を中心部と
称する）よりも温度上昇が速いので、ヘツドスペ
ース１０ｃの内圧は、薄層１２ａ中の水の飽和蒸
気圧P_Wとヘツドスペース１０ｃ内の空気の分圧
P_aの和P₁（第３図参照）にほぼ等しいと見做され
る。

サンプル容器１４も第１図ｂに示されるよう
に、密封容器１０と同じ回転をし、蓋部１４ｂ、
胴部１４ｄ、底部１４ｅ等のヘツドスペース１４
ｃと接する壁部部分の内側に水１３の薄層１３ａ
が形成される。この場合も薄層１３ａの方が水中
心部よりも速く加熱されるが、水１３は粘性が低
く、しかも絶えず流動撹拌されているので（薄層
１３ａの水は水本体に移り、水本体の水は薄層１
３ａ中へ移動するという過程を繰返す）、薄層１
３ａの温度は水１３の温度、すなわち温度センサ
１６の温度と実質的に等しいと考えられる。

ところで液状食品１２の薄層１２ａ中の水の温
度は、サンプル容器１４の水の薄層１３ａの温
度、従つて水１３の温度に実質的に等しいと考え
られる。また密封容器１０のヘツドスペース１０
ｃ内の平均温度も薄層１２ａの温度従つてサンプ
ル容器１４内の水１３の温度にほぼ近似できると
考えられる。従つてこの期間の密封容器１０の内
圧は、サンプル容器１４内の水１３の温度におけ
るヘツドスペースの空気分圧P_aと水の飽和蒸気
圧P_Wの和P₁にほぼ等しいと考えられる。

液状食品１２が冷却期間に入り、T_r＜T_Wにな
つたとき、密封容器１０のヘツドスペース１０ｃ
に接する壁部部分の温度が媒体（冷却水）温度
T_rに接近して、その近傍のヘツドスペース部分
の温度より低くなるため、ヘツドスペース１０ｃ
内の水蒸気が薄層１２ａに凝結して、飽和水蒸気
圧が減少し、ヘツドスペース１０ｃにおける飽和
水蒸気圧は媒体温度T_rによつて支配される。同
様にしてヘツドスペース１０ｃの空気分圧は媒体
温度T_rによつて近似される。従つてこの期間の
密封容器１０の内圧は、媒体（冷却水）温度T_r
における、ヘツドスペースの空気分圧P_aと水の
飽和蒸気圧P_Wの和P₂にほぼ等しいと考えられる。

そのため殺菌釜１内の圧力をT_rT_Wの期間
は、サンプル容器１４内の水１３の温度におけ
る、ヘツドスペースの空気分圧P_aと水の飽和蒸
気圧P_Wの和P₁に実質的に等しい圧力になるよう
に、かつT_r＜T_Wの期間は、媒体温度T_rにおけ
る、ヘツドスペースの空気分圧P_aと水の飽和蒸
気圧P_Wの和に実質的に等しい圧力P₂になるよう
に制御することにより、所謂等圧制御が実現され
て、密封容器１０の壁部の永久変形や破裂等のト
ラブルが起こるのが防止される。

（実施例） 第２図において、１は熱水タイプの回転式加圧
加熱殺菌釜（所謂回転レトルト）であつて、熱水
タンク２より送られた熱水３が空間部４を残して
収納されている。５は空間部４のエア圧を所定圧
に上昇させるための加圧エア配管、６は熱水３の
温度を加熱期に上昇させるため、および所定殺菌
温度を維持するためのスチーム配管、７は熱水３
の温度を冷却期に下降させるための冷却水配管で
ある。また８は空間部４を減圧するための排気配
管である。熱水３は、図示されない循環系統を通
つて作業中循環されて、殺菌釜１における温度分
布が一様になるようになつている。

９はバスケツト１１を収納する回転ドラムであ
つて、バスケツト１１には液状食品１２が充填さ
れた密封容器１０（図示は省略したが多数の）、
および水１３が充填された１個のサンプル容器１
４が収納されている。回転ドラム９は、図示され
ない駆動機構に設けられたギヤ９ｃに噛合するギ
ア９ｂおよびシヤフト９ａによつて、一定方向
に、または左右交互に回転（通常１〜30r.p.m.）
して、密封容器１０およびサンプル容器１４をシ
ヤフト９ａの軸線の周りに回転（公転）するよう
に構成されている。

１５は熱水３および後述の冷却水３０の温度
（すなわち媒体温度）を測定するための温度セン
サであり、１６はサンプル容器１４に、正立状態
における水１３の中心部温度を測定可能に取付け
られた温度センサである。温度センサ１５の出力
（通常mvのオーダ）は増幅器１７ａに入力し、温
度センサ１６の出力は、シヤフト９ａ内を通り、
スリツプリング機構１９を介して増幅器１７ｂに
入力する。なお１９ａはスリツプリング、１９ｂ
は固定リングである。増幅器１７ａおよび１７ｂ
の出力は、プログラマブル演算器２０に入力す
る。

演算器２０には、媒体温度（T_r）とサンプル
容器１４の水１３の中心部温度（T_W）と比較し
て、T_rT_Wのとき、つまりセンサ１５の出力が
センサ１６の出力以上の場合は、第３図（この図
については後述する）よりT_Wにおける水の飽和
蒸気圧P_Wとヘツドスペース空気分圧P_aの和P₁（電
圧換算値）を出力し、T_r＜T_Wのとき、つまり温
度センサ１５の出力が温度センサ１６の出力より
小さい場合は、第３図より、T_rにおける水の飽
和蒸気圧P_Wと、ヘツドスペース空気分圧P_aの和
P₂（電圧換算値）を出力するよう命令するプログ
ラムが、プログラマー２１より入力されている。

演算器２０よりの出力は、信号変換器（図示さ
れない）を介して、電流−空気圧変換器２２に入
力し、空気信号に変換される。変換器２２の出力
は圧力コントローラ２３に入力し、圧力コントロ
ーラ２３は、加圧エア配管５に設けられた調節弁
２５を開閉して、殺菌釜１内の圧力が、上記P₁
又P₂と等しくなるように制御する。

第３図は、サンプル容器１４に20℃の水１３を
充填密封した場合の、温度T_r又はT_Wと、ヘツド
スペース空気分圧（P_a曲線）と、水の飽和蒸気
圧（P_W曲線）の関係を示す。P_a曲線は、水の熱
膨脹による影響は無視できるものとして、ボイ
ル・シヤールの法則にもとづき計算により作製し
た。

密封容器１０は、カツプ状の容器本体１０ａ
と、そのフランジ部１０a₁（第１図参照）にヒー
トシールされた蓋部１０ｂを備えており、内部に
ヘツドスペース１０ｃ（通常内容積に対して約10
〜40容積％）を残して、液状食品１２が、この例
においては20℃において充填密封されている。

容器本体１０ａは、室温においては自己保形性
は有するが、加熱殺菌処理時に外圧や内圧によつ
て永久変形を起こし易い壁部より構成されてい
る。すなわち比較的薄い、例えば厚さ約0.4〜1.0
mmの、ポリプロピレンシート、もしくはポリプロ
ピレン−カルボン酸変性ポリプロピレン−エチレ
ン・ヒニールアルコール共重合体−カルボン酸変
性ポリプロピレン−ポリプロピレンの５層よりな
る積層体等のプラスチツク積層シート、あるいは
ポリオレフイン（例えばポリプロピレン）−接着
剤層（例えばポリウレタン系の）−金属箔（例え
ばアルミニウム箔）よりなる積層体、または金属
箔単体等よりなるブランクを真空成形やプレス成
形等によつて成形することによつて形成される。
蓋部１０ｂも前述の如き材料より形成されてい
る。

本実施例の場合、密封容器１０の１つに、液状
食品１２の中心部温度を測定可能の温度センサ３
１が挿入されており、その出力はスリツプリング
機構１９を介して、殺菌条件を設定するための温
度記録計（図示されない）に記録されるようにな
つている。実作業の場合は、既に殺菌条件は設定
されているため、必ずしも温度センサ３１を挿入
する必要はない。

サンプル容器１４の容器本体１４ａおよび蓋部
１４ｂ（第１図ｂ参照）はそれぞれ、密封容器１
０の容器本体１０ａおよび蓋部１０ｂと同一のも
のから形成されている。サンプル容器１４のヘツ
ドスペース１４ｃ（第１図ｂ）の容積も、密封容
器１０のヘツドスペース１０ｃのそれと等しい。

以上の装置により、密封容器１０内の液状食品
１２の加熱殺菌処理は次のようにして行なわれ
る。

１個のサンプル容器１４および多数の密封容器
１０を収納したバスケツト１１を回転式加圧加熱
殺菌釜１の回転ドラム９に装入し、温度センサ１
６および３１をスリツプリング１９ａに接続す
る。

次に送湯弁３３を開いて、熱水タンク２より殺
菌釜１に熱水３を所定レベルまで送入し、回転ド
ラム９を所定回転数で回転する。その後スチーム
配管６の開閉弁２８を開いて、スチームを送つて
熱水３を加熱殺菌温度T_rn（T_rの最高温度；第４
図参照）まで加熱する。熱水温度がT_rnに達した
ら開閉弁２７を開閉して温度コントロールを行な
う。また熱水送入後から図示されない循環ポンプ
を動作させて、熱水３を循環系統（図示されな
い）を通つて殺菌釜１の中を循環させる。その間
熱水３のレベルはバスケツト１１より上方の所定
レベルに保持されるようにする。

密封容器１０は第１図に示すように、回転ドラ
ム９の回転と共にシヤフト９ａの軸線の周りに公
転し、その中の液状食品１２は流動撹拌されなが
ら加熱される。液状食品１２の中心部温度（温度
センサ３１の温度）が上昇し、所定の殺菌値F₀
を満足する時間t₂（第４図参照；密封容器の１つ
に温度センサ３１を挿入しない場合の時間t₂は予
め実験により定めておく）に達したら、開閉弁２
８を閉じ、冷却水配管７の開閉弁２６を開いて冷
却水３０を送入して、それまでの熱水３と混合し
ながら（その間熱水３を熱水タンク２に戻して）
冷却する。

この間の加熱冷却サイクルの例を第４図に示
す。密封容器１０内の液状食品１２の温度T_Fは
温度センサ３１にもとづくものであるが、温度
T_Fの上昇が温度T_Wのそれより遅いのは、液状食
品１２は水１３よりも粘度が高いので、回転によ
る撹拌による容器壁部から食品内部までの熱伝達
が、水の場合よりも小さいことによるものと考え
られる。また温度T_Fの上昇曲線が波状になつて
いるのは、内容品温度が均一でないので、回転に
より温度が高い部分と低い部分がセンサに当るこ
とによると思われる。

このように温度T_Fの上昇は温度T_Wのそれより
遅いので、温度T_Wが加熱殺菌温度T_rnに達した
時点t₁では温度T_FはまだT_rnに達しない。時点t₂
まではT_rT_Wであるが、時点t₂後は、温度T_Wの
下降は温度T_rのそれより遅れてT_r＜T_Wとなり、
温度T_Fの下降は温度T_Wのそれよりさらに遅れて
T_W＜T_Fとなる。

この加熱冷却期間の密封容器１０の内外の圧力
差にもとづく容器壁部の永久変形等を防止するた
め、この間プログラマブル演算器２０および圧力
コントローラ２３を用いて、前述の方法に従い、
殺菌釜１に送入されるエア量および殺菌釜より送
出される排気量を調節して、殺菌釜１内の圧力を
調節する。密封容器１０内の液状食品１２が所定
温度まで冷却された後、殺菌釜１を開き、密封容
器１０およびサンプル容器１４を取出す。

本発明は以上の例によつて制約されるものでな
く、例えば液状食品１２および水１３の充填密封
は20℃以外の温度、例えば50℃で行なつてもよ
い。ただしこの場合、ヘツドスペース部の温度が
50℃とみなせるとすると、50℃における飽和蒸気
圧P_Wと空気分圧P_aの和P₁が１気圧となるように、
第３図の空気分圧直線P_aの位置を、P_a′線までず
らす必要がある。

また密封容器も、比較的薄肉のプラスチツクボ
トルを密封したものであつてもよい。さらに蒸気
−空気タイプの加圧加熱殺菌釜を用いてもよい。

またサンプル容器１４内の温度センサ１６は、
水１３内の適宜の位置にあつてもよい。回転のた
め水１３の温度の場所による差は殆んどないから
である。

以下具体例について説明する。

厚さ1.0mmのポリプロピレンシートより内容積
200c.c.の、カツプ状容器本体１０ａを形成し、20
℃においてカレー１２を、50c.c.のヘツドスペース
１０ｃを残して充填した後、フランジ部１０_a1に
蓋部１０ｂをヒートシールして密封して密封容器
１０を作製した。なお蓋部１０ｂは、内層が厚さ
70μmのポリプロピレンフイルム、中間層が厚さ
9μmのアルミニウム箔、外層が厚さ12μmのポリ
エステルフイルムよりなる積層体より形成され
た。この場合蓋部１０ｂが容器本体１０ａよりも
変形し易い。

水１３を充填した以外は前記と同様にしてサン
プル容器１４を作製した。

サンプル容器１４および密封容器１０の各１個
について、それぞれ水１３およびカレー１２の中
心部に熱電対よりなる温度センサ１６および３１
を取付け、温度センサ１６，３１と容器壁部の間
を、アタツチメントにより密封した。

上記温度センサ付、サンプル容器１４および密
封容器１０、ならびに温度センサを取付けられな
い通常の同様な密封容器１０を800個バスケツト
１１に載置後、第２図に示すタイプの熱水式加圧
加熱殺菌釜に収納し、センサ１６，３１をスリツ
プリング１９ａに接続した。

次に熱水タンク２より殺菌釜１に熱水３を送入
した後、回転ドラム９を毎分10回の速度で回転し
ながら、スチーム配管６の弁２８を開いて、スチ
ームを送つて熱水３を120℃まで加熱した。

サンプル容器１４の水温および密封容器１０の
カレー温度が120℃に達し、カレーに対する殺菌
値F₀を満足する時間経過後、弁２８を閉じ、弁
２６を開いて冷却水を送入し、それまでの熱水と
置換した。このときの加熱冷却サイクルを第４図
に示す。その間実施例に示すようにして殺菌釜内
圧力の等圧制御を行なつた。

作業中殺菌釜１の扉１ａの中心に設けられた覗
き窓（図示されない）から、最近接の密封容器１
０Ａの蓋部１０ｂの変形を特別の装置により観察
したが、変形は殆んど認められなかつた。カレー
１２の温度がほぼ30℃になつた後、殺菌釜を開
き、密封容器１０を取出したが、全数に変形等の
異常は認められなかつた。

なお比較のため、密封容器１０内の温度センサ
３１の出力を増幅器１７ａに入力し（温度センサ
１６の出力は増幅器１７ａに入力しない）た点以
外は前記と同様にして加熱冷却した。この場合
は、加熱期間に容器内圧の方が殺菌釜圧力よりも
遥かに低くなり、冷却期には逆に高くなつたため
と考えられるが、密封容器１０の全数について、
壁部の変形（底部の膨らみや胴部の凹み等の）が
発生した。

第５図の丸点は、第４図の加熱冷却サイクルの
場合について、以上に述べた本発明の方法に従つ
て計算された容器内圧を示す。一方実線による曲
線は、密封容器１０Ａを上記サイクルで殺菌処理
するに当り、覗き窓より蓋部１０ｂを観察して、
その変形が起らないように手動で殺菌釜圧力を調
節した場合の、この圧力の時間的変動を示す。両
者はよく一致していることが分る。

（発明の効果） 本発明の密封容器の加熱殺菌方法は、ヘツドス
ペースを残して液状食品が充填された、加圧加熱
殺菌処理のさい永久変形を起こし易い壁部を備
え、かつ自己保形性を有する密封容器を、容器内
圧と殺菌釜内圧の圧力差を、壁部の永久変形や破
裂等が起らない程度の僅少に自動制御して回転式
加圧加熱殺菌釜で殺菌することができるという効
果を奏する。そしてこのように回転式加圧加熱殺
菌ができるので、殺菌時間が短縮でき、かつ高品
質の所謂レトルト殺菌処理食品が得られるという
メリツトを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂはそれぞれ、本発明の方法に
おいて密封容器およびサンプル容器が回転する状
態を示す説明用縦断面図、第２図は本発明を実施
するための装置の例を示す説明用図面、第３図は
容器のヘツドスペースにおける空気分圧および飽
和水蒸気圧と温度との関係の例を示す線図、第４
図は回転式加圧加熱殺菌釜内の媒体温度、サンプ
ル容器内の水温および密封容器内の液状食品の中
心部温度の関係の例を示す線図、第５図は本発明
の方法に基づいて計算された密封容器の内圧、お
よび密封容器に変形が生じない殺菌釜圧力と時間
との関係を示す線図である。 １…回転式加圧加熱殺菌釜、３…熱水（媒体）、
１０…密封容器、１０ｂ…蓋部（壁部）、１０ｃ
…ヘツドスペース、１０ｄ…胴部（壁部）、１０
ｅ…底部（壁部）、１２…液状食品、１３…水、
１４…サンプル容器、３０…冷却水（媒体）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヘツドスペースを残して液状食品が充填され
   た、加圧加熱殺菌処理のさい永久変形を起こし易
   い壁部を備え、かつ自己保形性を有する密閉容器
   を、回転式加圧加熱殺菌釜にて殺菌する方法であ
   つて、該液状食品の代わりに水が充填されている
   以外は該密封容器と同様のサンプル容器を該殺菌
   釜に該密封容器と一緒に収納し、該殺菌釜内の圧
   力を、該殺菌釜内の媒体温度Trが該サンプル容
   器内の該水の温度Tw以上である期間は、該サン
   プル容器内の該水の温度Twにおける、ヘツドス
   ペースの空気分圧Paと水の飽和蒸気圧Pwの和に
   実質的に等しい圧力になるように、かつ媒体温度
   Trが該サンプル容器内の水の温度Twより低い期
   間は、該媒体温度Trにおける、該ヘツドスペー
   スの空気分圧Paと水の飽和蒸気圧Pwの和に実質
   的に等しい圧力になるように、制御することを特
   徴とする密封容器の加熱殺菌方法。