JP6478427B2 - 加熱処理評価用の模擬検体および模擬検体を用いた加熱処理評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱処理評価用の模擬検体および模擬検体を用いた加熱処理評価方法に関する。

缶詰やレトルト食品といった包装食品を製造する際に、製造された包装食品の加熱殺菌が行われている。特定の加熱条件が食品の殺菌に適しているか否かは、一般に、温度と時間との関係で表される殺菌値であるＦ値により評価されている。すなわち、特定の加熱条件下における食品の温度履歴が、定められたＦ値を満たす場合には、その加熱条件が食品の殺菌に適していると評価できる。例えば、レトルト食品のＦ値は、食品衛生法により、１２０．０℃４分相当以上とされている。

一方、食品を加熱処理すると食品に含まれるたんぱく質やビタミン等の栄養成分が分解されることとなり、加熱条件の設定はこれらの有効成分への影響も考慮する必要がある。食品以外についても同様であり、例えば、医薬品や医療機器の加熱処理は、医薬品に含まれる医薬成分や医療機器を構成する材料等にも悪影響を及ぼすおそれがある。このように、処理対象物の加熱処理条件を、殺菌以外の観点でも評価することが求められている。

従来、加熱処理対象物の加熱温度を評価する方法としては、コンピュータを用いて処理対象物の加熱温度を演算するシミュレーション方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０７１４１２号公報

しかし、シミュレーションによって得られる演算結果は、処理対象物を実際に加熱処理した際の温度を完全に再現しうるものではない。従って、シミュレーションによる演算結果の精度を検証するためには、処理対象物を実際に加熱処理してその温度を実測するとともに、シミュレーションにより得られた演算結果と実測で得た結果とを比較し、その精度を検証し、場合によってはシミュレーションにおける各種設定条件を修正する必要がある。

本発明は、例えば上述のように処理対象物の加熱処理に関するシミュレーションの精度を検証するべく、処理対象物を実際に加熱処理して温度を実測する場合に、当該処理対象物である実際の製品の代替物として好適に使用し得る加熱処理評価用の模擬検体を提供することを課題とする。また、本発明は、模擬検体を用い、加熱処理が処理対象物に及ぼす熱影響について評価を行うための加熱処理評価方法を提供することを課題とする。

本発明に係る加熱処理評価用の模擬検体は、柔軟性のある多孔質吸水性材料と、該多孔
質吸水性材料を吸水させた状態で収容しうると共に、内部に温度計を挿入するための挿入口が設けられている容器とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る模擬検体を用いた加熱処理評価方法は、水を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性を容器内に収容して模擬検体を作成するステップと、該模擬検体の内部温度を計測しながら該模擬検体を加熱処理するステップと、を含
むことを特徴とする。

また、本発明に係る模擬検体を用いた加熱処理評価方法は、水および加熱により変質する成分を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料を容器内に収容して模擬検体を作成するステップと、該模擬検体の内部温度を計測しながら該模擬検体を加熱処理するステップと、加熱処理の前後において前記加熱により変質する成分の変化量を測定するステップと、を含むことを特徴とする。

柔軟性のある多孔質吸水性材料は、該模擬検体が加熱された場合においても、吸収した水の対流を抑制するため、実際の加熱処理対象製品であるレトルト食品や缶詰などの食品や、ゼリー状、クリーム状の医薬品又は医薬部外品等に近似した温度勾配がその模擬検体内部に形成されやすい。従って、当該模擬検体を用いて加熱処理した際の温度を実測することにより、実際の製品に近い品温を実測することが可能となる。従って、例えば上記のようなシミュレーションの検証等において好適に使用することができる。

また、本発明に係る模擬検体を用いた加熱処理評価方法は、水を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料に、加熱により変質する成分が収容された小容器が埋設され、該多孔質吸水性材料が容器内に収容された模擬検体を作成するステップと、該模擬検体を加熱処理するステップと、加熱処理の前後において前記加熱により変質する成分の変化量を測定するステップと、を含むことを特徴とする。

加熱により変質する成分が収容された小容器は、水を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料の任意の部位に埋設することができ、これによって多孔質吸水性材料が加熱処理された際に、該多孔質吸水性材料の局所的な熱履歴を個別に評価することが可能となる。

本発明の一態様として、前記多孔質吸水性材料としては、スポンジを採用し得る。スポンジは吸水性の異なる種々のものを容易に入手でき、しかも種類によって空隙の割合や給水量の異なるものを使用し得るため、実際の製品に近い物性を再現しやすいという利点がある。

本発明の一態様として、前記模擬検体には、熱の影響により変質する成分が含まれていてもよい。熱の影響により変質する成分を前記多孔質吸水性材料に吸収させて加熱処理することにより、加熱処理前後における該成分の量又は割合の変化を測定することで該模擬検体の内部温度をより具体的に評価することができる。

本発明によれば、例えば上述のように食品や医薬品等の加熱処理を評価するためのシミュレーションの正確性を検証するべく、処理対象物を実際に加熱処理して温度を実測する場合に、処理対象物である実際の製品の代替物として好適に使用し得る加熱処理評価用の模擬検体を提供することができる。また、本発明によれば、模擬検体を用いた加熱処理評価方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る加熱処理評価用の模擬検体の一実施形態を示した斜視図である。 図２は、図１におけるII−II線断面図である。 図３は、図１におけるIII−III線断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る加熱処理評価用の模擬検体１は、実際の製品としていわゆるレトルトパウチ食品を想定した模擬検体であり、図１〜３に示すように、柔軟性のある多孔質吸水性材料２と、該多孔質吸水性材料２を吸水させた状態で密封収容する容器３とを備えて構成されている。

柔軟性のある多孔質吸水性材料２としては、水を吸収して保持し得る材料であって柔軟性のあるものを使用することができる。また、食品や医薬品等の殺菌を目的とする加熱処理に利用する観点からは、該多孔質吸水性材料の耐熱温度は１２０℃程度であることが好ましく、該温度に加熱した場合でも該多孔質吸水性材料自体が、分解、変質等することのないものが好ましい。該多孔質吸水性材料としては、具体的には、スポンジ、不織布、タオル地等を好適に使用することができる。前記スポンジとしては、ポリウレタンスポンジ、ナイロンスポンジ、メラミンスポンジ等の合成樹脂系スポンジや、セルローススポンジ等の天然素材系スポンジ等が挙げられる。不織布としては、ナイロン、ポリエステル等の化学繊維で構成された不織布、および綿、羊毛、麻等の天然繊維で構成された不織布が挙げられる。

前記多孔質吸水性材料２は、所望の形状および寸法に調整して使用することができ、実際の製品と同じ形状および寸法とすることが好ましい。実際の製品寸法が大きい場合、前記多孔質吸水性材料２は、同種の材料を複数積層して用いてもよい。

あるいは、該多孔質吸水性材料として上記の材料を２種以上組み合わせ、部分的に性質の異なるものとすることも可能である。より具体的には、前記検体の中心部を含む内側領域として第一の多孔質吸水性材料と、該内側領域を囲む外側領域として第二の多孔質吸水性材料とを備えた模擬検体とすることができる。係る構成の模擬検体は、実際の製品において内側領域と外側領域とで異なる物性を有するものについても、より正確に温度を再現することが可能となる。

容器３としては、所望の形状に調整され、水分を吸収させた状態の前記多孔質吸水性材料２を収容できるものを使用することができ、好ましくは内部を密封することのできる容器を使用することができる。模擬検体１を加熱処理した際に、実際に加熱処理される製品に近い温度となるようにするため、実際の加熱処理される製品と同じ又は同様の容器が好ましい。例えば、レトルト食品に対応する模擬検体とするには、該レトルト食品の容器として用いられるフィルム状の容器が好ましく、缶詰に対応する模擬検体とするには金属製の容器が好ましい。同様に、医薬品や医薬部外品等が加熱処理の対象である場合にも、該医薬品を収容している容器と同じ又は同様の容器を好適に使用することができる。

本実施形態に係る容器３は、フィルム材で構成されており、前記多孔質吸水性材料２であるスポンジを吸水させた状態でこれをその内部に収容し、該容器３の開口部３１が熱溶着される。これにより、容器３は、前記多孔質吸水性材料２を密封収容した状態とされる。

さらに、本実施形態に係る模擬検体１には、前記容器３の内部に温度計を挿入するための挿入口４が設けられている。具体的には、開閉可能な連通孔を有する挿入バルブ４０が容器３の熱溶着された開口部３１においてフィルム材に挟まれた状態で固定されることで挿入口４が構成されている。

模擬検体１に挿入口４を設けることにより、該挿入口４を介して温度計を模擬検体１の内部に挿入できるため、該模擬検体１を加熱処理する際に容器内部の温度を測定することが容易となる。

前記多孔質吸水性材料２には、加熱により変質する成分を添加することができる。該成分としては、例えば、ビタミン、タンパク質、酵素、細菌、菌類、栄養細胞、感温性高分子材料等を挙げることができる。本実施形態においては該成分のうち１種のみ、又は２種以上組み合わせて用いることができる。なお、ここでいう変質とは、成分の物性が変化することやその成分が分解して消失することを意味する。

例えば、前記ビタミンとしては、ビタミンＡ、ビタミンＢ、ビタミンＣ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、ビタミンＫ、酪酸リボフラビンなどが挙げられる。また、ビタミンＢとしては、チアミンやその塩などのビタミンＢ１誘導体、ビタミンＢ２、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２、ビオチン、パントテン酸、ニコチン酸、葉酸などの各種ビタミンＢ複合体などが挙げられる。

特に、熱すなわち温度と時間による成分の変質すなわち減衰や生成の相関関係が既に判明しているものが好ましく、これを用いることによってシミュレーション結果と実測値の分析結果とを対比する際に、容易かつ正確に評価することができる。

次に、本発明に係る加熱処理評価方法の一実施形態について説明する。該実施形態における第一ステップでは、柔軟性のある多孔質吸水性材料としてのスポンジを、実際の加熱処理対象製品の寸法形状と同程度となるように調整する。製品寸法が大きい場合、同一種類の複数のスポンジを重ねて用いてもよい。あるいは、複数種類のスポンジを複合して用いてもよい。そして、該スポンジに水を含浸させ、前記容器内に収容し、該容器の開口部を真空包装機で密封することにより模擬検体を作成する。容器の開口部を密封する際には、好ましくは、上述のような温度計挿入用の挿入バルブをフィルム材の溶着部で挟むようにして装着することが好ましい。

第二ステップでは、作成した模擬検体に温度計を装着し、加熱殺菌装置内に設置する。挿入バルブを設けた場合には、該挿入バルブから容器の内部に温度計を差し込み、中心部や外側領域など所望の位置における温度が測定できるように該温度計を固定する。挿入バルブを設けない場合には、容器の一部に孔をあけて温度計を差し込み、所望の部位の温度が測定されるように温度計を取り付けてもよい。

そして、所定の加熱条件に従って該模擬検体の加熱処理を実施し、該模擬検体の内部に設置された温度計により、検体内部の温度を計測する。

このようにして得られた模擬検体についての温度の測定結果は、実際に加熱処理を行う製品についての温度の測定結果と比較し、もし両者の差が大きい場合にはスポンジの種類を変えて新たな模擬検体を作成してもよい。例えば、実際の製品において中心部分と周囲の部分との温度差がより大きい場合には、空隙率が大きく熱伝導率のより小さいスポンジに変更すべきと考えられる。逆に、実際の製品において中心部分と周囲の部分との温度差がより小さい場合には、空隙率が小さく熱伝導率の大きいスポンジに変更すべきと考えられる。

このようにして得られた模擬検体についての温度の測定結果は、実際に加熱処理を行う製品についての温度の測定結果と極めて近いものとなるため、例えばシミュレーションにより得られた演算結果を検証するための比較対象として用いることができる。該シミュレーションとしては特に限定されるものではなく、従来公知の如何なるシミュレーションであってもよい。加熱により変質する成分の算出については、一例として、食品の殺菌において知られているＦ値の算出方法と同じ方式を用いることができる。

本実施形態の模擬検体は、容器内部に柔軟性のある多孔質吸水性材料が収容されているため、加熱処理される際に容器内での水の対流が抑制されることとなる。従って、多孔質吸水性材料を用いることなく水だけを収容した模擬検体を用いた場合と比較して、容器内部での対流伝熱が生じにくく、伝導伝熱による温度勾配が形成されやすい。これは、例えばレトルト食品や缶詰など、固形物や粘性の高い内容物が含まれている製品に近い状態であり、実際の製品に近い温度分布が再現されやすいという効果がある。

また、本実施形態で用いた模擬検体は、容器内部に柔軟性のある多孔質吸水性材料が収容されているため、例えば先端が針状又は尖った温度計や各種検知器を模擬検体１の内部の任意の位置に設置しやすいという効果がある。

続いて、本発明の加熱処理評価方法の他の実施形態について説明する。該実施形態における第一ステップでは、柔軟性のある多孔質吸水性材料としてのスポンジを、実際の加熱処理対象製品の寸法形状と同程度となるように調整する。製品寸法が大きい場合、複数のスポンジを重ねて用いてもよく、また、複数種類のスポンジを複合して用いてもよい。そして、該スポンジに、加熱により変質する成分と水との混合液を含浸させ、容器内に収容し、該容器の開口部を真空包装機で密封することにより模擬検体を作成する。

続く第二ステップでは、前記第一の実施形態と同様、所定の加熱条件に従って該模擬検体の加熱処理を実施する。

そして第三ステップでは、加熱処理後の前記模擬検体から、多孔質吸水性材料に吸収させた混合液を回収し、前記加熱により変質する成分の量を測定する。これにより、加熱処理前後における該成分の量の変化、例えば加熱による該成分の減少量、を実測することができる。

加熱処理が実際の製品に及ぼす影響については、実際の製品を用いて評価することも考えられるが、実際の製品には内容物として種々の成分が混在しているため、加熱により変質する特定の成分の量のみを測定することは容易ではない。これに対し、本実施形態における模擬検体では、加熱により変質する成分のみを含んでいるため、加熱処理の前後におけるその量の変化を測定しやすく加熱処理が該製品に及ぼす影響をより正確に評価することができる。

また、容器内での液の対流を抑制する手段としては、柔軟性のある多孔質吸水性材料を用いることなく、水に増粘剤を加えるという方法も考えられるが、加熱により変質する成分と増粘剤とが混合されると、加熱処理後に加熱により変質する成分と増粘剤とを分離することが困難となり、前記加熱により変質する成分の減少量を正確に測定できない。これに対し、本実施形態における模擬検体では、加熱により変質する成分と水との混合液を柔軟性のある多孔質吸水性材料に含浸させて用いるため、加熱処理後には該多孔質吸水性材料を圧搾すること等により、加熱により変質する成分と水との混合液を容易に該多孔質吸水性材料から分離することが可能となる。

加熱により変質する成分の量については、加熱処理の前後においてその全量を測定してもよいし、その一部、即ち単位液量あたりの成分の量（濃度）を測定してもよい。

本実施形態においても、容器の開口部を密封する際に挿入バルブを装着し、該挿入バルブを介して温度計を装着してもよい。該模擬検体の内部に設置された温度計により、検体内部の温度を計測することができ、前記加熱により変質する成分の量による評価と併せて、温度測定による評価を行うことも可能となる。

続いて、本発明に係る加熱処理評価方法の更に別の実施形態について説明する。該実施形態における第一ステップでは、柔軟性のある多孔質吸水性材料としてのスポンジを、実際の加熱処理対象製品の寸法形状と同程度となるように調整する。製品寸法が大きい場合、複数のスポンジを重ねて用いてもよく、また、複数種類のスポンジを複合して用いてもよい。一方、加熱により変質する成分を、前記多孔質吸水性材料と比較して相対的に小さい小容器に収容し、該小容器を前記多孔質吸水性材料に埋設する。そして、該多孔質吸水性材料が水を吸収した状態とし、これを容器内に収容し、該容器の開口部を真空包装機で密封することにより模擬検体を作成する。

加熱により変質する成分は、水等の溶媒とともに小容器に収容することができる。小容器としては、多孔質吸水性材料と比較して相対的に小さく、加熱により変質する成分を封入し且つ取り出すことのできるものであれば特に限定されない。該小容器としては、例えば、内容量が数ｍｌ程度のカプセル型の容器を好適に採用しうる。また、当該小容器は、同時に複数個用いることができ、多孔質吸水性材料の異なる部位に埋設することができる。

第二ステップでは、他の実施形態と同様、所定の加熱条件に従って該模擬検体の加熱処理を実施する。

そして第三ステップでは、加熱処理後の前記模擬検体から多孔質吸水性材料に埋設した小容器を取り出し、その中から加熱により変質する成分を回収し、該成分の量を測定する。

本実施形態では、加熱により変質する成分を収容した小容器を多孔質吸水性材料の所望の部位に埋設することができるため、部位ごとに、加熱により変質する成分の加熱処理前後における量の変化を実測することができる。つまり、模擬検体の各部位、例えば中心部と周辺部などにおいて、個々に熱による影響を実測し、評価することが可能となる。

尚、上記実施形態で説明した模擬検体及び加熱処理評価方法は本発明の一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では容器３がフィルム材で構成された場合について説明したが、本発明における容器はフィルム材に限定されず、例えば、プラスチック製や金属製の容器を採用することもできる。

また、上記実施形態では真空包装機を用いて容器内部を減圧した状態で密封したが、容器内部を減圧することなく、敢えて容器内部に空気を残存させた含気状態のまま、通常のヒートシーラーで容器を密封してもよい。また、上記実施形態では、加熱により変質する成分と水とを混合した混合液としたが、水とは別に前記多孔質吸水性材料に含浸させてもよい。

１…模擬検体、２…スポンジ（柔軟性のある多孔質吸水性材料）、３…容器、４…挿入口、４０…挿入バルブ

Claims (7)

1. 柔軟性のある多孔質吸水性材料と、該多孔質吸水性材料を吸水させた状態で収容しうると共に、内部に温度計を挿入するための挿入口が設けられている容器とを備えたことを特徴とする加熱処理評価用の模擬検体。
2. 前記多孔質吸水性材料が、スポンジであることを特徴とする請求項１記載の加熱処理評価用の模擬検体。
3. さらに、熱の影響により変質する成分を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱処理評価用の模擬検体。
4. 水を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料を容器内に収容して模擬検体を作成するステップと、
   該模擬検体の内部温度を計測しながら該模擬検体を加熱処理するステップと、
   を含むことを特徴とする模擬検体を用いた加熱処理評価方法。
5. 水および加熱により変質する成分を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料を容器内に収容して模擬検体を作成するステップと、
   該模擬検体の内部温度を計測しながら該模擬検体を加熱処理するステップと、
   加熱処理の前後において前記加熱により変質する成分の変化量を測定するステップと
   を含むことを特徴とする模擬検体を用いた加熱処理評価方法。
6. 水を吸収した柔軟性のある多孔質吸水性材料に、加熱により変質する成分が収容された小容器が埋設され、該多孔質吸水性材料が容器内に収容された模擬検体を作成するステップと、
   該模擬検体を加熱処理するステップと、
   加熱処理の前後において前記加熱により変質する成分の変化量を測定するステップと、
   を含むことを特徴とする模擬検体を用いた加熱処理評価方法。
7. 前記多孔質吸水性材料がスポンジであることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の模擬検体を用いた加熱処理評価方法。