飽和蒸気ならびに空気混合蒸気を加熱媒体とするレトルト加熱殺菌時における表面熱伝達係数んの測定と評価

摘要

本研究ではレトルトパウチ食品のモデルとしてシリコンゴム板を加熱試料とし，飽和蒸気ならびに空気混合蒸気を加熱媒体とするレトルト加熱時の加熱媒体と加熱試料表面間のhの実測と評価を行った.その結果，飽和蒸気においてはhが272.6W/m~2K，空気混合蒸気では，循環気流の影響を除いた蒸気比0.57～0.80の範囲でhは85.2～170.4W/m~2Kとなった.本研究で求められたhはRa-maswamyらの結果よりも1オーダ一低い寺島の結果に近い値となった.また，蒸気比0.57の空気混合蒸気テストにおいて，加熱試料をフードで覆わず，循環気流や飛散する凝縮水の影響を直接受ける雰囲気下でのhが331.8W/m~2Kと本研究のテスト範囲の中で最大となった.以上よりhの値は蒸気比だけでなく，循環気流やレトルト内を飛散する凝縮水の加熱試料表面への衝突などの影響も大きいと考えられる.すなわち，加熱試料表面を取り巻く加熱媒体の流動性を促進することでhの値の向上が期待できるだろう.しかしながら加熱試料の中心温度の熱伝達性との関連で見ると，hを実質無限大とみなせるh=10,000W/m~2Kと設定したシミュレーションとの比較でfに有意な差は認められなかった.つまり加熱媒体と容器外表面間のhの値がいくら高くても当該容器詰食品の熱伝達速度はさほど向上しない.その一方，加圧空気量が多く，蒸気比が極端に低い条件ではfに有意な変化が生じる.蒸気比0の乾燥空気による加熱ではfはレトルト加熱に比べ約5～6倍大きく，これにより加熱試料の熱伝達は相当の遅れを示した.以上より，空気混合蒸気式レトルトは通常の加圧空気設定量で使用する限りでは当該容器詰食品の昇温能力に関して他の種類の加熱媒体を用いた静置式レトルトと大差なく，言い換えれば当該製品の最終殺菌値の程度に差が生じることはないと示唆された.%Surface heat transfer coefficients, h associated with the heating mediums in the batch retorts were measured and evaluated. Silicon rubber plate was used as the heat sample that was a simulant of retort pouched food. The retort tests were carried out by introducing the heating mediums of saturated steam and steam/air mixtures each, while measuring the surface and central temperature of sample as well as the heat flux between heating medium and sample's surface. The value of h for saturated steam was 272.6 W/m~2K and those for steam/air mixtures were 85.2 to 170.4 W/m~2K when the steam ratios ranged from 0.57 to 0.80. In contrast with these retort tests, the h for dry air of natural convection was 8.9 W/m~2K. The measured h values were represented as a regression curve of h=9.7384•exp(3.4643p), where p was steam ratio. The f values associated with the heating rate indexes at the central of sample through the experiments were 10.61 to 12.20 min. that were on a level with f=11.11 min. when applying h=10,000 W/m~2K. Thus, the f values were not very sensitive to the changes of h values under the ranges of this study. The h values would be influenced by not only steam ratio of heating medium but airflow rate and pouring condensed water in the retort. Despite the lowest steam ratio of 0.57, the h was the highest value as much as 331.8 W/m~2K in the case of no hood.