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WO2022097707A1 - 食品加工装置 - Google Patents

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WO2022097707A1
WO2022097707A1 PCT/JP2021/040701 JP2021040701W WO2022097707A1 WO 2022097707 A1 WO2022097707 A1 WO 2022097707A1 JP 2021040701 W JP2021040701 W JP 2021040701W WO 2022097707 A1 WO2022097707 A1 WO 2022097707A1
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WO
WIPO (PCT)
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reaction
reaction tube
light source
catalytic reaction
light
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2021/040701
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English (en)
French (fr)
Inventor
邦弘 鵜飼
泰宏 橋本
大輔 猪野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority to EP21889259.4A priority patent/EP4241634A4/en
Priority to JP2022560819A priority patent/JP7228787B2/ja
Publication of WO2022097707A1 publication Critical patent/WO2022097707A1/ja
Priority to US18/299,107 priority patent/US20230240338A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A23B2/50—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating
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    • A23B2/50—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating
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    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47J43/00—Implements for preparing or holding food, not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/003—Fermentation of beerwort
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C7/00—Preparation of wort
    • C12C7/28—After-treatment, e.g. sterilisation
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C9/00—Methods specially adapted for the making of beerwort
    • C12C9/02—Beerwort treatment; Boiling with hops; Hop extraction

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 includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, and a stirring unit having a stirrer for stirring the reactant in the reaction vessel by rotating.
  • Each of the plurality of catalytic reaction units includes a reaction tube and a light source provided inside the reaction tube, and a photocatalyst is provided on the outer surface of the reaction tube.
  • the reaction tube transmits the light emitted from the light source
  • the plurality of catalytic reaction portions are arranged around the rotation axis of the stirring body at intervals from each other, and the light source is the rotation axis of the rotation axis.
  • the plurality of light emitting units When viewed from the axial direction, the plurality of light emitting units are arranged at different positions, and when viewed from the axial direction of the rotating shaft, the plurality of catalytic reaction units are in the reference direction of each of the reaction tubes.
  • the phases of the straight line connecting the rotation axis and the center of the reaction tube are equal to each other, and the reference direction of the reaction tube is the plurality of inside of the reaction tube when viewed from the axial direction of the rotation axis. It is a direction determined based on the light emission direction of the light emitting unit and the positional relationship of the plurality of light emitting units.
  • the food processing apparatus of one aspect of the present disclosure can effectively modify the reactants used in the food.
  • 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 embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the fixing member.
  • FIG. 4 is a block diagram of the food processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation method of the food processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of the food processing apparatus in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • 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 embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the fixing member.
  • FIG. 4 is a block diagram of the food processing
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 1 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to Modification 2 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 3 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 4 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 5 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • 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 catalytic activity may decrease (catalyst deteriorates) when the raw material used for food is modified, and the expected reactivity may not be obtained.
  • the catalytic activity decreases, sufficient sterilizing characteristics cannot be obtained.
  • 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 includes a reaction vessel having a space for storing a liquid reactant used for food, and a stirring unit having a stirrer for stirring the reactant in the reaction vessel by rotating.
  • Each of the plurality of catalytic reaction units includes a reaction tube and a light source provided inside the reaction tube, and a photocatalyst is provided on the outer surface of the reaction tube.
  • the reaction tube transmits the light emitted from the light source
  • the plurality of catalytic reaction portions are arranged around the rotation axis of the stirring body at intervals from each other, and the light source is the rotation axis of the rotation axis.
  • the plurality of light emitting units When viewed from the axial direction, the plurality of light emitting units are arranged at different positions, and when viewed from the axial direction of the rotating shaft, the plurality of catalytic reaction units are in the reference direction of each of the reaction tubes.
  • the phases of the straight line connecting the rotation axis and the center of the reaction tube are equal to each other, and the reference direction of the reaction tube is the plurality of inside of the reaction tube when viewed from the axial direction of the rotation axis. It is a direction determined based on the light emission direction of the light emitting unit and the positional relationship of the plurality of light emitting units.
  • the phases of the respective reaction tubes in the reference direction of each reaction tube with respect to the straight line connecting the rotating shaft and the center of the reaction tube are equal to each other.
  • a light source is placed inside. Therefore, the distribution of the amount of light on the surface of each reaction tube and the flow distribution of the reactants on the surface of each reaction tube can be matched with each other in each catalytic reaction section. As a result, the reactants can be reacted so as to be equal to each other in each catalytic reaction section.
  • the reaction opportunities in each catalytic reaction section can be made substantially the same, the decrease in catalytic activity can proceed in almost the same manner in each catalytic reaction section, so that maintenance of each catalytic reaction section can be performed at the same timing. That is, the food processing apparatus can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • the light source of each of the plurality of catalytic reaction units may be arranged so as to emit light in line symmetry with the straight line as the axis of symmetry when viewed from the axial direction of the rotation axis.
  • the light source can be arranged so that the distribution of the amount of light by the light source on the surface of each reaction tube is line-symmetrical with respect to the straight line connecting the axis of rotation and the center of the reaction tube.
  • the reaction opportunities of the reactants can be made substantially the same in the first portion and the second portion in which the reaction tube is divided into two portions with the straight line as a boundary. Therefore, more effectively, the reaction opportunities in each catalytic reaction unit can be made substantially the same.
  • the light source of each of the plurality of catalytic reaction sections rotates more than the portion of the inner wall of the reaction tube of the catalytic reaction section, which is far from the rotation axis, when viewed from the axial direction of the rotation axis. It may be arranged at a position close to a portion close to the axis.
  • the amount of light from the light source to the part of the inner wall of the reaction tube near the axis of rotation can be larger than the amount of light from the light source to the part far from the axis of rotation.
  • the amount of exciter generated in the portion near the axis of rotation can be larger than that in the portion far from the axis of rotation.
  • the portion near the rotation axis has a higher probability of contact with the reactant than the portion far from the rotation axis. Therefore, by installing a light source inside the reaction tube so that the amount of excitons generated near the axis of rotation, which has a high contact probability of the reactants, is large, the generated excitons and the reactants can be quickly separated. Can be reacted with. Therefore, the reaction of the reactants can be effectively promoted.
  • the plurality of catalytic reaction sections are spaced apart from each other around the rotation axis and around the plurality of first catalytic reaction sections and the plurality of first catalytic reaction sections. It may have a plurality of second catalytic reaction units arranged in a state of being.
  • the first phase is the same as the phase of the straight line connecting the rotation axis and the center of the reaction tube in the reference direction of the reaction tube, and the plurality of second ones.
  • the second phase in the reference direction of each of the reaction tubes is the second phase in which the phases with respect to the straight line connecting the rotation axis and the center of the reaction tube are equal to each other, and the first phase and the second phase May be different from each other.
  • the reactants can be reacted so as to be equal to each other in each first catalytic reaction section, and the reactants can be reacted to be equal to each other in each second catalytic reaction section.
  • the light source may be a fluorescent lamp in which two glass tubes are arranged along the length direction of the reaction tube.
  • the light source can be realized with a simple configuration.
  • the light source has a plurality of light emitting units having a plurality of light emitting diodes arranged in the length direction of the reaction tube, and each of the plurality of light emitting units emits light toward the inner wall of the reaction tube. It may be arranged.
  • a cooling unit which is arranged so as to surround the outside of the plurality of catalytic reaction units and cools the reactant in the reaction tank may be provided.
  • Each of the plurality of catalytic reaction portions may further have a fixing member that is arranged between the light source and the bottom of the reaction tube and fixes the light source to the bottom of the reaction tube.
  • the light source can be fixed to the reaction tube in a stable state, it is possible to suppress the light source from shifting with respect to the reaction tube.
  • the distribution of the amount of light on the surface of each reaction tube can be maintained at a predetermined position in each reaction tube, so that the reactants can be reacted so as to be equal to each other in each catalytic reaction section.
  • 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, a temperature detecting unit 11, a control unit 13, and a water supply unit 14.
  • a discharge unit 15 is provided.
  • 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 through which the temperature detecting portion 11 penetrates.
  • 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 first space S1 inside the reaction tank 1.
  • the stirred reactant can move between the plurality of catalytic reaction units 6.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the catalytic reaction unit 6 according to the 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 18 that seals between the opening 7d at the end (the other end) opposite to the bottom 7c of the reaction tube 7 and the light source 8. good. A dry gas may be sealed inside the reaction tube 7.
  • the reaction tube 7 has an outer surface provided with a photocatalyst and a bottom portion 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. That is, the reaction tube 7 is arranged substantially parallel to the rotation axis 3.
  • 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 TiO2.
  • 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 provided on the outer surface of the reaction tube 7 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 portion 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 is arranged substantially parallel to the length direction of the reaction tube 7 and has two light emitting units 12 including two straight tube type fluorescent lamps that emit light toward the inner surface of the reaction tube 7.
  • This fluorescent lamp includes two glass tubes arranged along the length direction of the reaction tube 7. That is, the light source 8 has a plurality of light emitting units 12 arranged at different positions when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3.
  • the two light emitting units 12 are electrically connected at a position closer to the bottom portion 7c than the opening portion 7d of the reaction tube 7. As a result, the power supply of the light source 8 can be sought from one direction of the other open portion of the reaction tube 7.
  • Each of the plurality of catalytic reaction units 6 may further have a fixing member 16 arranged between the light source 8 and the bottom portion 7c of the reaction tube 7 and fixing the light source 8 to the bottom portion 7c of the reaction tube 7. .
  • the fixing member 16 has a fixing recess 17 into which the bottom portion 7c of the light source 8 fits, and has a shape of fitting into the bottom portion 7c of the reaction tube 7.
  • the outer side of the fixing member 16 fits into the bottom 7c of the reaction tube 7, and the fixing recess 17 fits into the bottom of the light source 8 to fix the light source 8 to the bottom 7c of the reaction tube 7.
  • the light source 8 is fixed inside the reaction tube 7 in a state of facing the thin film 7b of the photocatalyst. Therefore, the thin film 7b of the photocatalyst can be effectively irradiated 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.
  • 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.
  • LED Light Emitting Diode
  • 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 temperature detection 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 temperature detection unit 11 is arranged in the reaction tank 1 and detects the temperature of the reactants.
  • the temperature detection unit 11 is composed of, for example, a thermistor, a thermocouple, or the like.
  • the temperature detection unit 11 penetrates the lid portion 5 and is fixed to the lid portion 5, for example.
  • the water supply unit 14 is arranged in the lid unit 5 and supplies water to the first space S1 inside the reaction tank 1.
  • the water supply unit 14 is connected to a water supply pipe to which water is supplied, and switches between a state in which water from the pipe is supplied to the reaction tank 1 (open state) and a state in which water is not supplied (closed state). It may be composed of a valve such as an electromagnetic valve or an electric valve.
  • the discharge unit 15 is arranged at the bottom of the reaction tank 1 and discharges the reactants or water stored in the reaction tank 1.
  • the discharge unit 15 is connected to a discharge port (not shown) penetrating the bottom of the reaction tank 1, and the reaction product or water stored in the reaction tank 1 is discharged from this discharge port (open state). It may be composed of a valve such as a solenoid valve or an electric valve that switches between a non-discharged state (closed state).
  • FIG. 4 is a block diagram of the food processing apparatus 100 according to the embodiment.
  • the control unit 13 controls the operation of the food processing apparatus 100.
  • the control unit 13 acquires the detection result of the temperature detection unit 11, and controls at least one of the stirring unit 2, the light source 8, the cooling unit 10, the water supply unit 14, and the discharge unit 15 according to the acquired detection result.
  • the control unit 13 may be realized by, for example, a processor and a memory for storing a program executed by the processor.
  • the control unit 13 may be realized by, for example, a dedicated circuit.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation method of the food processing apparatus 100 according to the embodiment.
  • the control unit 13 inputs water from the water supply unit 14 to the reaction tank 1 by switching the water supply unit 14 from a state in which water is not supplied to a state in which water is supplied (S11: first input step).
  • a person may charge water into the reaction tank 1.
  • the control unit 13 switches the water supply unit 14 to a state in which water is not supplied when a predetermined amount of water is accumulated in the reaction tank 1.
  • the raw materials used for food (hereinafter referred to as raw materials) are charged into the reaction tank 1 (S12: second charging step).
  • the raw material weighed in a predetermined amount may be automatically charged into the reaction tank 1 by the charging device, or the raw material weighed in a predetermined amount by a person may be charged into the reaction tank 1. good.
  • the raw material is in the form of a solid, for example, a powder.
  • step S12 may be performed before step S11, or step S12 may be performed at the same time as step S11.
  • a mixture of water and raw materials may be charged into the reaction vessel 1.
  • control unit 13 may drive the stirring unit 2 to stir the water and the raw material to generate a liquid mixture.
  • the control unit 13 turns on the light source 8 and starts irradiating the thin film 7b of the photocatalyst of the reaction tube 7 from the inside of the reaction tube 7 (S13: reaction step).
  • the reaction step the reaction of the mixture is promoted by irradiating light from the light source 8 in a state where the charged mixture is in contact with the thin film 7b on the outer surface of the reaction tube 7.
  • the control unit 13 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.
  • the control unit 13 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 control unit 13 detects the temperature of the reaction product by the temperature detection unit 11, and supplies the temperature of the reaction product to the second space S2 so that the reaction product reaches a preset temperature, and / or the temperature of the cooling medium. Adjust the supply of cooling medium.
  • the control unit 13 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 control unit 13 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 may adjust the temperature of the cooling medium.
  • 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 control unit 13 adjusts the circulation amount by the circulation pump for circulating the cooling medium between the second space S2 outside the reaction tank 1 and the heat exchanger, so that the supply amount of the cooling medium to the second space is adjusted. 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 control unit 13 performs the reaction step at a preset reaction time to reform the mixture, and stops the operation of the reaction step when the reaction time is over. That is, the control unit 13 turns off the light source 8, stops the motor of the stirring unit 2, and stops the operation of the cooling unit 10.
  • control unit 13 takes out the reactant containing the mixture from the reaction tank 1 by switching the discharge unit 15 from the state in which the reactant is not discharged to the state in which the reactant is discharged (S14: take-out step).
  • the control unit 13 cleans the inside of the reaction tank 1 with water (S15: washing step).
  • the control unit 13 inputs water from the water supply unit 14 to the reaction tank 1 by switching from the state in which the water supply unit 14 water is not supplied to the state in which the water is supplied.
  • the control unit 13 cleans the inside of the reaction tank 1 with water by operating the stirring unit 2 in a state where the inside of the reaction tank 1 is filled with water.
  • the control unit 13 takes out the water used for washing from the reaction tank 1 by switching the discharge unit 15 from the state in which the water is not discharged to the state in which the water is discharged.
  • control unit 13 may determine whether or not there is an end instruction (S16).
  • control unit 13 determines that there is an end instruction (Yes in S16)
  • the control unit 13 ends the operation method.
  • the control unit 13 determines that there is no end instruction (No in S16)
  • the control unit 13 returns to step S11 and repeats the step group in which steps S11 to S15 are one cycle to proceed with the reforming process of the raw material used for food. That is, the control unit 13 repeats the charging step, the reaction step, the taking-out step, and the cleaning step until the end instruction is given.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of the food processing apparatus in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • the organic component of the raw material in contact with the thin film 7b of the photocatalyst of the catalytic reaction unit 6 and the excitons generated in the thin film 7b by the light emitted from the light source 8 react with each other to reform the raw material. Goes forward.
  • the plurality of catalytic reaction units 6 are evenly arranged so as to surround the stirring body 4 around the rotating shaft 3 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3. Therefore, the liquid reactant is supplied to the plurality of catalytic reaction units 6 substantially uniformly by the operation of the stirring unit 2. Since the generation of excitons correlates with the amount of light of the light source 8, the amount of excitons generated is distributed according to the light amount distribution formed on the thin film 7b of the photocatalyst of the catalytic reaction unit 6. That is, since the amount of excitons generated increases as the amount of light of the light source 8 increases, the reaction of the raw material is more likely to proceed in the region of the catalytic reaction unit 6 where the amount of light of the light source 8 is larger.
  • the light source is composed of one light emitting part and one light emitting part is arranged in the center of the reaction tube
  • the light is radiated toward the inner surface of the reaction tube 7 with the light emitting part as the center and reacts.
  • the thin film 7b of the photocatalyst on the outer surface of the tube 7 is irradiated with light almost uniformly.
  • the reaction tube 7 is viewed from the length direction of the reaction tube 7, the light amount distribution from the light source in the circular circumferential direction of the thin film 7b of the photocatalyst of the reaction tube 7 is omitted at any position in the circumferential direction. It becomes constant.
  • the two light emitting units 12 and the reaction tube 7 Due to the positional relationship with the outer surface of the photocatalyst, the light amount distribution of the light applied to the thin film 7b of the photocatalyst is biased. As shown in FIG. 7, the distance from the two light emitting units 12 to the point 71 where the straight line L2 connecting the centers of the two light emitting units 12 and the reaction tube 7 intersect, and the straight line L2 passing through the center of the reaction tube 7 and perpendicular to the straight line L2.
  • the distances to the point 72 where the straight line L3 and the reaction tube 7 intersect are different from each other. Therefore, the amount of light at the point 71 and the amount of light at the point 72 are different from each other. Specifically, the distance from the two light emitting units 12 to the point 71 is larger than the distance from the two light emitting units 12 to the point 72. short. Therefore, the amount of light at the point 71 is larger than the amount of light at the point 72. In this way, the thin film 7b of the reaction tube 7 is formed with a light amount distribution in which the light amount differs depending on the circumferential direction.
  • the liquid reactant supplied to each reaction tube 7 is substantially uniformly supplied to the plurality of catalytic reaction units 6 as described above. Therefore, when the light amount distributions in the reaction tubes 7 of the plurality of catalytic reaction units 6 installed in the reaction tank 1 are matched with each other in each catalytic reaction unit 6, the reaction between the exciter and the reactant is caused in each catalytic reaction unit 6. It can proceed almost uniformly. Thereby, for example, by making the reaction with the reactant almost uniform, control of controlling the side reaction with which the reactant reacts after the reaction, time control or light source of the reactivity of the reactant between the food processing devices can be controlled. It becomes easy to match by inputting to 8.
  • the rotation shaft 3 When viewed from the axial direction, the plurality of catalytic reaction units 6 are arranged so that the phases of the respective reaction tubes 7 with respect to the straight line L1 connecting the axis of rotation 3 and the center of the reaction tube 7 in the reference direction are equal to each other.
  • the reference direction of the reaction tube 7 is the light emission direction of the plurality of light emitting units 12 inside the reaction tube 7 and the positional relationship of the plurality of light emitting units 12 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3. The direction is determined based on this.
  • the light emission direction of the plurality of light emitting units 12 is, for example, a 360-degree all-around direction when viewed from the axial direction of the rotation axis 3.
  • the reference direction of the reaction tube 7 may be the direction in which the straight line L2 connecting the centers of the plurality of light emitting units 12 extends. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the phase with respect to the straight line L1 in the reference direction of the reaction tube 7 is the angle ⁇ 1 formed by the straight line L1 and the straight line L2.
  • the positional relationship between the rotating shaft 3 and the two light emitting units 12 of the light source 8 possessed by each catalytic reaction unit 6. Are equal to each other.
  • the light emission direction of one of the plurality of light emitting units may be set as the reference direction of the reaction tube 7.
  • one light emitting part selected from the plurality of light emitting parts is selected by the same criterion among the plurality of catalytic reaction parts.
  • the criterion to be selected may be determined by the amount of light emitted, may be determined by the positional relationship of a plurality of light emitting units, or may be determined by the emission direction of light.
  • the food processing apparatus 100 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3, a straight line connecting the rotating shaft 3 and the center of the reaction tube 7 in the reference direction of each reaction tube 7.
  • the light source 8 is arranged inside each reaction tube 7 so that the phases with respect to L1 are equal to each other. Therefore, the distribution of the amount of light on the surface of each reaction tube 7 and the flow distribution of the reactants on the surface of each reaction tube 7 can be matched with each other in each catalytic reaction unit 6. As a result, the reactants can be reacted so as to be equal to each other in each catalytic reaction unit 6.
  • the reaction opportunities in each catalytic reaction unit 6 can be made almost the same, the decrease in catalytic activity can proceed in almost the same manner in each catalytic reaction unit 6, so that maintenance of each catalytic reaction unit 6 can be performed at the same timing. can. That is, the food processing apparatus 100 can be operated stably, and the reactants used in the food can be effectively modified.
  • the light source 8 is a fluorescent lamp in which two glass tubes are arranged along the length direction of the reaction tube 7. Therefore, the light source 8 can be realized with a simple configuration.
  • each of the plurality of catalytic reaction units 6 is further arranged between the light source 8 and the bottom portion 7c of the reaction tube 7, and the light source 8 is placed on the bottom portion 7c of the reaction tube 7.
  • It has a fixing member 16 for fixing. Therefore, since the light source 8 can be fixed to the reaction tube 7 in a stable state, it is possible to suppress the light source 8 from being displaced with respect to the reaction tube 7. As a result, the distribution of the amount of light on the surface of each reaction tube 7 can be maintained at a predetermined position in each reaction tube 7, so that the reactants can be reacted in each catalytic reaction section 6 so as to be equal to each other.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 1 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • the light source 8 in the catalytic reaction unit 6 of one of the plurality of catalytic reaction units 6 is a line with the straight line L1 as the axis of symmetry when viewed from the axial direction of the rotation axis 3. It is arranged so that it emits light symmetrically.
  • the two light emitting units 12 are arranged at positions that are axisymmetric with the straight line L1 as the axis of symmetry.
  • the two light emitting units 12 are arranged so that the straight line L1 is located between the two light emitting units 12. That is, in the first modification, as shown in FIG.
  • the phase with respect to the straight line L1 in the reference direction of the reaction tube 7 is the angle ⁇ 2 formed by the straight line L1 and the straight line L12 connecting the centers of the two light emitting portions 12. It is an angle, and the angle ⁇ 2 is 90 degrees.
  • the light source 8 can be arranged so that the distribution of the amount of light by the light source 8 on the surface of each reaction tube 7 is axisymmetric with respect to the straight line L1 connecting the axis of rotation 3 and the center of the reaction tube 7. ..
  • the reaction tube 7 is divided into two parts with the straight line L1 as a boundary, and the first part (the left half part of FIG. 9) and the second part (the right half part of FIG. 9) are reacted with each other. Reaction opportunities can be made almost the same. Therefore, more effectively, the reaction opportunities in each catalytic reaction unit can be made substantially the same.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG. 1 of the food processing apparatus according to the modified example 2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG. 10.
  • the light source 8 in the catalytic reaction portion 6 of one of the plurality of catalytic reaction units 6 is in the axial direction of the rotating shaft 3, as in the food processing apparatus 100A according to the modified example 1.
  • it is arranged so as to emit light in line symmetry with the straight line L1 as the axis of symmetry.
  • the two light emitting units 12 are arranged at positions that are axisymmetric with the straight line L1 as the axis of symmetry.
  • the two light emitting units 12 are arranged so that their centers are located on the straight line L1. That is, in the second modification, as shown in FIG.
  • the phase with respect to the straight line L1 in the reference direction of the reaction tube 7 is the angle ⁇ 3 formed by the straight line L1 and the straight line L22 connecting the centers of the two light emitting portions 12. It is an angle, and the angle ⁇ 3 is 180 degrees.
  • the light source 8 can be arranged so that the distribution of the amount of light by the light source 8 on the surface of each reaction tube 7 is axisymmetric with respect to the straight line L1 connecting the axis of rotation 3 and the center of the reaction tube 7. ..
  • the reaction tube 7 is divided into two parts with the straight line L1 as a boundary, and the first part (the left half part of FIG. 11) and the second part (the right half part of FIG. 11) are reacted with each other. Reaction opportunities can be made almost the same. Therefore, more effectively, the reaction opportunities in each catalytic reaction unit can be made substantially the same.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 3 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG. 12.
  • the light source 8C of each catalytic reaction unit 6C is a plurality of light emitting units having a plurality of light emitting diodes arranged in the length direction of the reaction tube 7 (4 in the present embodiment). It has a light emitting unit 12C. Each of the four light emitting units 12C is arranged so as to emit light toward the inner wall of the reaction tube 7.
  • the amount of light at the point 73 and the amount of light at the point 74 are different from each other. Specifically, the distance from the four light emitting units 12 to the point 73 is larger than the distance from the four light emitting units 12 to the point 74. short. Therefore, the amount of light at the point 73 is larger than the amount of light at the point 74. In this way, the thin film 7b of the reaction tube 7 is formed with a light amount distribution in which the light amount differs depending on the circumferential direction.
  • the phases of the respective reaction tubes 7 with respect to the straight line L1 connecting the rotation axis 3 and the center of the reaction tube 7 in the reference direction are arranged to be equal to each other.
  • the reference direction of the reaction tube 7 is set to the light emission direction of the plurality of light emitting units 12C inside the reaction tube 7 and the positional relationship of the plurality of light emitting units 12C when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3.
  • the direction is determined based on this.
  • the reference direction is the direction in which the straight line L32 extends. Therefore, in the modified example 3, as shown in FIG.
  • the phase with respect to the straight line L1 in the reference direction of the reaction tube 7 is the angle ⁇ 4 formed by the straight line L1 and the straight line L32.
  • the positional relationship between the rotating shaft 3 and the four light emitting units 12C of the light source 8C possessed by each catalytic reaction unit 6C. are equal to each other.
  • the energy saving and durability of the light source 8C can be improved.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 4 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the flow of the reactants and the light amount distribution in one catalytic reaction section in FIG.
  • each light source 8 of the plurality of catalytic reaction units 6D is a portion of the inner wall of the reaction tube 7 of the catalytic reaction unit 6D when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3. Among them, it is arranged at a position closer to the point 75 of the portion closer to the rotating shaft 3 than the point 76 of the portion far from the rotating shaft 3. Point 75 is the point closest to the axis of rotation 3 of the two points where the straight line L1 intersects the reaction tube 7, and point 76 is the point far from the axis of rotation 3 of the two points where the straight line L1 intersects the reaction tube 7. be.
  • the amount of light from the light source 8 to the portion of the inner wall of the reaction tube 7 near the rotation axis 3 may be larger than the amount of light from the light source 8 to the portion far from the rotation axis 3.
  • the amount of exciter generated in the portion near the rotating shaft 3 can be increased as compared with the portion far from the rotating shaft 3.
  • the portion close to the rotating shaft 3 has a higher probability of contact with the reactant than the portion far from the rotating shaft 3. Therefore, the generated excitons and the reactants are generated by installing the light source 8 inside the reaction tube 7 so that the amount of excitons generated in the portion close to the rotation axis 3 where the contact probability of the reactants is large is large. Can be reacted promptly. Therefore, the reaction of the reactants can be effectively promoted.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the food processing apparatus according to the modified example 5 corresponding to the VI-VI cross-sectional view in FIG.
  • the plurality of catalytic reaction units 6E include a plurality of first catalytic reaction units 61 arranged around the rotation shaft 3 at intervals from each other, and a plurality of first catalyst reaction units 61.
  • a plurality of second catalytic reaction units 62 arranged at intervals from each other are provided around the catalytic reaction unit 61.
  • the plurality of first catalytic reaction units 61 are arranged at equal intervals on the circle C1 centered on the rotation axis 3.
  • the plurality of second catalytic reaction units 62 are arranged around the rotation shaft 3 at equal intervals on the circle C2 having a diameter larger than that of the circle C1. Therefore, a large number of catalytic reaction units 6E can be arranged.
  • Each of the plurality of first catalytic reaction units 61 may have the first phase with respect to the straight line L1 at an angle ⁇ 1 as in the catalytic reaction unit 6 shown in FIG. That is, in the plurality of first catalytic reaction units 61, the first phase in the reference direction of each reaction tube 7 is equal to each other with respect to the straight line L1 connecting the rotation axis 3 and the center of the reaction tube 7.
  • Each of the plurality of second catalytic reaction units 62 may have a second phase at an angle ⁇ 2 with respect to the straight line L1, as in the catalytic reaction unit 6 shown in FIG. That is, in the plurality of second catalytic reaction units 62, the phases of the respective reaction tubes 7 with respect to the straight line L1 connecting the rotation axis 3 and the center of the reaction tube 7 in the reference direction are the same as the second phase.
  • the first phase and the second phase may be different from each other. Not limited to this, the first phase and the second phase may be equal to each other.
  • the reactants can be reacted so as to be equal to each other in each first catalytic reaction unit 61, and the reactants can be reacted to be equal to each other in each second catalytic reaction unit 62.
  • the food processing apparatus 100 includes a reaction tank 1 having a space for storing a liquid reactant used for food, a stirring unit 3 having a stirring body 4, and a plurality of catalytic reaction units 6 arranged in the space.
  • the rotating shaft 3 of the stirring body 4 is rotated to cause the stirring body 4 to stir the reactants in the reaction tank 1.
  • the i-th catalytic reaction section eg, the catalytic reaction section 6 shown in FIG. 2 included in the plurality of catalytic reaction sections (eg, the six catalytic reaction sections 6 shown in FIG. 6) is the i-reaction tube (eg, the catalytic reaction section 6 shown in FIG. 2).
  • the i-th light source 6 has an i-th light emitting unit (example: the light emitting unit 12 on the left side of the two light emitting units 12 shown in FIG. 2) and a (i + n) light emitting unit (example: shown in FIG. 2). Of the two light emitting units 12 formed above, the light emitting unit 12) on the right side of the drawing is included.
  • the side surface of the i-th light emitting unit 7 has a cylindrical shape centered on the i-axis parallel to the rotation axis 3 (see FIGS. 2 and 6), and the side surface of the (i + n) light emitting unit 7 is parallel to the rotation axis 3. It has a cylindrical shape centered on the (i + n) axis (see FIGS. 2 and 6).
  • the side surface of the i-th reaction tube 7 has a cylindrical shape centered on the (i + 2n) axis parallel to the rotation axis 3 (see FIGS. 2 and 6).
  • the i-th catalyst reaction unit 6 includes a rotation axis 3 and a th (i + 2n) axis (eg, a plane perpendicular to the paper surface of FIG. 7 and including L1), an i-axis, and a th-th.
  • the i-th angle (eg, ⁇ 1 shown in FIG. 7) with respect to the (i + n) plane including the (i + n) axis (eg, a plane perpendicular to the paper surface of FIG. 7 and including L2).
  • the i-th angle is defined clockwise with respect to the i-th plane.
  • the distance between the rotation axis 3 and the (i + 2n) axis is the i-th distance.
  • the first distance, ..., And the nth distance are the same (eg, the distances between the six catalytic reaction units 6 shown in FIG. 6 and the rotation axis 3 are the same).
  • the size of the first angle, ..., And the size of the nth angle are the same (example: see FIG. 6).
  • N may be 2.
  • the light source of the catalytic reaction unit may be composed of a U-shaped fluorescent lamp.
  • the U-shaped fluorescent lamp has two straight tube portions and a curved tube portion connecting the two straight tube portions. That is, since the U-shaped fluorescent lamp has two straight tube portions, it can be said that it has a plurality of light emitting portions arranged at different positions when viewed from the axial direction of the rotating shaft 3.
  • 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

反応槽（１）、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）、複数の触媒反応部（６）を備え、複数の触媒反応部の各々は、反応管（７）、反応管の内部に設けられた光源（８）を含み、反応管の外表面に光触媒が設けられ、反応管は光源から照射された光を透過し、複数の触媒反応部は回転軸（３）の周囲に配置され、光源は異なる位置に配置される複数の発光部（１２）を有し、複数の触媒反応部は回転軸の軸方向から見た場合において、それぞれの反応管の基準の方向の、回転軸と反応管の中心とを結ぶ直線（Ｌ１）に対する位相が互いに等しく、反応管の基準の方向は、回転軸の軸方向から見た場合において、当該反応管の内側の複数の発光部の光の放出方向と、複数の発光部の位置関係とに基づいて定められる方向である。

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空間を有する反応槽と、回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、複数の触媒反応部と、を備え、前記複数の触媒反応部の各々は、反応管、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、前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部を有し、前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記複数の触媒反応部は、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しく、前記反応管の基準の方向は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、当該反応管の内側の前記複数の発光部の光の放出方向と、前記複数の発光部の位置関係とに基づいて定められる方向である。
　本開示の一態様の食品加工装置は、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、実施の形態に係る触媒反応部の構成の一例を示す図である。 図３は、固定部材の構成を示す図である。 図４は、実施の形態に係る食品加工装置のブロック図である。 図５は、実施の形態に係る食品加工装置の運転方法の例を示すフローチャートである。 図６は、図１における食品加工装置のＶＩ－ＶＩ断面図である。 図７は、図６において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。 図８は、変形例１に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。 図９は、図８において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。 図１０は、変形例２に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。 図１１は、図１０において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。 図１２は、変形例３に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。 図１３は、図１２において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。 図１４は、変形例４に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。 図１５は、図１４において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。 図１６は、変形例５に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。
　（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の改質時に触媒活性が低下（触媒が劣化）し、期待した反応性が得られなくなるおそれがある。例えば、光触媒を殺菌目的で製造方法に用いる装置においても、触媒活性が低下すると、十分な殺菌特性が得られなくなる。
　食品の大量製造のために装置を大型化する場合、触媒を用いて反応を促進するための触媒反応部の大容量化も必要となる。例えば、大容量化のために触媒反応部を複数用いる手法では、それぞれの触媒反応部の触媒活性が相違すると、期待した反応性が得られなくなり、触媒活性が低下する要因となり、頻繁なメンテナンスが必要になる。すなわち、光触媒を食品の原料の改質に用いる手法では、省エネルギー化、触媒活性の維持、メンテナンス性向上への整合に向けて改善の余地がある。
　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、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空間を有する反応槽と、回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、複数の触媒反応部と、を備え、前記複数の触媒反応部の各々は、反応管、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、前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部を有し、前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記複数の触媒反応部は、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しく、前記反応管の基準の方向は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、当該反応管の内側の前記複数の発光部の光の放出方向と、前記複数の発光部の位置関係とに基づいて定められる方向である。
　これによれば、回転軸の軸方向から見た場合において、それぞれの反応管の基準の方向の、回転軸と反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しくなるように、各反応管の内部に光源が配置される。このため、各反応管の表面における光量の分布と、各反応管の表面における反応物の流れ分布とを、各触媒反応部において互いに一致させることができる。これにより、各触媒反応部において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。各触媒反応部における反応機会をほぼ同一にできることから、触媒活性の低下も各触媒反応部においてほぼ同様に進行させることができるので、各触媒反応部のメンテナンスを同じタイミングで行うことができる。すなわち、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。
　前記複数の触媒反応部のそれぞれの前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記直線を対称軸として線対称に発光するように配置されていてもよい。
　このため、各反応管の表面における光源による光量の分布が、回転軸と反応管の中心とを結ぶ直線に対して線対称となるように、光源を配置することができる。これにより、反応管が上記直線を境界として２つの部分に分割された第１部分と第２部分とで互いに反応物の反応機会をほぼ同一にすることができる。よって、より効果的に、各触媒反応部における反応機会をほぼ同一にすることができる。
　前記複数の触媒反応部のそれぞれの前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、当該触媒反応部の前記反応管の内壁の部分のうち、前記回転軸に遠い部分よりも前記回転軸に近い部分に近い位置に配置されていてもよい。
　このため、反応管の内壁の部分のうち、回転軸に近い部分への光源からの光の光量が回転軸に遠い部分への光源からの光の光量よりも多くすることができ、この結果、回転軸に近い部分における励起子の発生量を回転軸に遠い部分よりも多くすることができる。ここで、回転軸に近い部分は、回転軸に遠い部分よりも反応物との接触確率が大きい。このため、反応物の接触確率が大きい、回転軸に近い部分の励起子の発生量が多くなるように光源を反応管の内部に設置することで、発生させた励起子と反応物とを速やかに反応させることができる。よって、反応物の反応を効果的に促進することができる。
　前記複数の触媒反応部は、前記回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される複数の第１触媒反応部と、前記複数の第１触媒反応部の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される複数の第２触媒反応部とを有してもよい。
　このため、多数の触媒反応部を配置することができる。
　前記複数の第１触媒反応部では、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しい第１位相であり、前記複数の第２触媒反応部では、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しい第２位相であり、前記第１位相と前記第２位相とは、互いに異なってもよい。
　このため、各第１触媒反応部において互いに等しくなるように反応物を反応させることができ、各第２触媒反応部において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。
　前記光源は、２本のガラス管体が前記反応管の長さ方向に沿って配置された蛍光灯であってもよい。
　このため、光源を簡単な構成で実現することができる。
　前記光源は、前記反応管の長さ方向に並ぶ複数の発光ダイオードを有する複数の発光ユニットを有し、前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記反応管の内壁に向かって光を放出するように配置されてもよい。
　これによれば、光源に発光ダイオードを用いているため、光源の省エネルギー性及び耐久性を向上させることができる。
　さらに、前記複数の触媒反応部の外側を囲んで配置され、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部を備えてもよい。
　このため、反応物の反応、または、光源から発生する熱による反応物の温度上昇を抑制することができる。
　前記複数の触媒反応部のそれぞれは、さらに、前記光源と前記反応管の底部との間に配置され、前記光源を前記反応管の前記底部に固定する固定部材を有してもよい。
　このため、光源を反応管に安定した状態で固定することができるため、光源が反応管に対してずれることを抑制することができる。これにより、各反応管の表面における光量の分布を各反応管の所定の位置に維持することができるため、各触媒反応部において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。
　（実施の形態）
　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、温度検知部１１と、制御部１３と、給水部１４と、排出部１５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、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の内部の第１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の底部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１８を有していてもよい。反応管７の内部には、乾燥気体が封入されていてもよい。
　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部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。つまり、反応管７は、回転軸３と略平行に配置される。
　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の内側から反応管７の外表面に設けられた光触媒に光を照射する。光源８は、ガラス基材７ａの底部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。光源８は、反応管７の長さ方向に略平行に配置され、反応管７の内面に向かって発光する２本の直管形の蛍光灯を含む２つの発光部１２を有する。この蛍光灯は、反応管７の長さ方向に沿って配置された２本のガラス管体を含む。つまり、光源８は、回転軸３の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部１２を有する。
　２つの発光部１２は、反応管７の開口部７ｄよりも底部７ｃに近い位置で電気的に接続される。これにより、反応管７の他方の開放部分の一方向から、光源８の電力供給の取り合いができる。
　複数の触媒反応部６のそれぞれは、さらに、光源８と反応管７の底部７ｃとの間に配置され、光源８を反応管７の底部７ｃに固定する固定部材１６を有していてもよい。固定部材１６は、図３に示すように、光源８の底部７ｃが嵌合する固定くぼみ１７を有し、反応管７の底部７ｃに嵌合する形状を有する。固定部材１６は、外側が反応管７の底部７ｃに嵌合し、固定くぼみ１７が光源８の底部と嵌合することで、光源８を反応管７の底部７ｃに固定する。
　これにより、光源８は、反応管７の内部に光触媒の薄膜７ｂに対向した状態で固定される。このため、光触媒の薄膜７ｂに光を効果的に照射することができる。
　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。
　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、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。
　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。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。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。
　給水部１４は、蓋部５に配置され、反応槽１の内部の第１空間Ｓ１に水を供給する。給水部１４は、水が供給される給水配管と、給水配管に接続され、当該配管からの水が反応槽１に供給される状態（開状態）と、供給されない状態（閉状態）とを切り替える電磁弁、電動弁などの弁とにより構成されていてもよい。
　排出部１５は、反応槽１の底部に配置され、反応槽１に貯められた反応物または水を排出する。排出部１５は、反応槽１の底部を貫通する排出口（図示せず）に接続され、この排出口から反応槽１に貯められた反応物または水が排出される状態（開状態）と、排出されない状態（閉状態）とを切り替える電磁弁、電動弁などの弁により構成されていてもよい。
　次に、図４を用いて、食品加工装置１００が備える制御部１３について説明する。図４は、実施の形態に係る食品加工装置１００のブロック図である。
　制御部１３は、食品加工装置１００の動作を制御する。制御部１３は、温度検知部１１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、冷却部１０、給水部１４および排出部１５の少なくとも１つを制御する。制御部１３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１３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１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態に係る食品加工装置１００の運転方法の例を示すフローチャートである。
　まず、制御部１３は、給水部１４を水が供給されない状態から水が供給される状態に切り替えることで、給水部１４から反応槽１に水を投入する（Ｓ１１：第１投入工程）。第１投入工程では、人が反応槽１に水を投入してもよい。制御部１３は、第１投入工程において、所定の水量の水が反応槽１に貯まると、給水部１４を水が供給されない状態に切り替える。
　次に、食品に用いる原料（以下、原料という）を反応槽１に投入する（Ｓ１２：第２投入工程）。第２投入工程では、所定の量に計量された原料が投入装置により反応槽１に自動的に投入されてもよいし、人が所定の量に計量した原料を反応槽１に投入してもよい。原料は、固形状、例えば、粉末状である。
　なお、ステップＳ１１およびステップＳ１２を含む投入工程では、ステップＳ１１の前にステップＳ１２が行われてもよいし、ステップＳ１１と同時にステップＳ１２が行われてもよい。この投入工程では、水と原料とが混合された混合物が反応槽１に投入されてもよい。
　制御部１３は、反応槽１に水と原料とが反応槽１に投入されると、撹拌部２を駆動することで水と原料とを撹拌して液状の混合物を生成してもよい。
　次に、制御部１３は、光源８を点灯させ、反応管７の内部から反応管７の光触媒の薄膜７ｂへの光照射を開始する（Ｓ１３：反応工程）。反応工程では、投入された混合物が反応管７の外表面の薄膜７ｂに接している状態で、光源８から光を照射することで混合物の反応を促進する。反応工程では、制御部１３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、反応工程では、制御部１３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、制御部１３は、反応物の温度を温度検知部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。制御部１３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。制御部１３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。制御部１３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。
　制御部１３は、予め設定された反応時間で反応工程を行って混合物を改質させ、反応時間が終わると反応工程の動作を停止する。つまり、制御部１３は、光源８を消灯し、撹拌部２のモータを停止し、冷却部１０の動作を停止する。
　次に、制御部１３は、排出部１５を反応物が排出されない状態から排出される状態に切り替えることで、反応槽１から混合物を含む反応物を取り出す（Ｓ１４：取り出し工程）。
　次に、制御部１３は、反応槽１内を水で洗浄する（Ｓ１５：洗浄工程）。本実施の形態では、制御部１３は、給水部１４水が供給されない状態から水が供給される状態に切り替えることで、給水部１４から反応槽１に水を投入する。そして、制御部１３は、反応槽１内を水で満たした状態で、撹拌部２を動作させることにより、反応槽１内を水で洗浄する。これにより、反応管７の外表面に付着した反応物を洗い流すことができる。そして、制御部１３は、排出部１５を水が排出されない状態から排出される状態に切り替えることで、反応槽１から洗浄に用いられた水を取り出す。
　制御部１３は、ステップＳ１５が終了すると、終了指示があるか否かを判定してもよい（Ｓ１６）。
　制御部１３は、終了指示があると判定した場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、運転方法を終了する。制御部１３は、終了指示がないと判定した場合（Ｓ１６でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１～Ｓ１５を１サイクルとする工程群を繰り返すことで食品に用いる原料の改質処理を進める。つまり、制御部１３は、終了指示があるまで、投入工程、反応工程、取り出し工程、及び、洗浄工程を繰り返す。
　次に、各触媒反応部における改質処理について説明する。
　図６は、図１における食品加工装置のＶＩ－ＶＩ断面図である。図７は、図６において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。
　改質処理では、触媒反応部６の光触媒の薄膜７ｂに接触した原料の有機成分と、光源８から照射された光で薄膜７ｂに発生させた励起子とが反応して、原料の改質反応が進む。
　図６に示すように、複数の触媒反応部６は、回転軸３の軸方向から見た場合において、回転軸３を中心に撹拌体４を取り囲むように均等に配置されている。このため、液状の反応物は、撹拌部２が動作することにより、複数の触媒反応部６にほぼ均一に供給される。励起子の発生は、光源８の光量と相関があるため、励起子の発生量は、触媒反応部６の光触媒の薄膜７ｂにできる光量分布に応じた分布となる。つまり、光源８の光量が多くなるにつれて励起子の発生量が増えるため、触媒反応部６のうち光源８の光量が多い領域ほど原料の反応が進みやすい。
　例えば、光源が１つの発光部で構成されており、１つの発光部が反応管の中央に配置されている場合、発光部を中心として反応管７の内面に向かい光が放射状に照射され、反応管７の外表面の光触媒の薄膜７ｂにほぼ均一に光が照射される。具体的には、反応管７を反応管７の長さ方向から見た場合、反応管７の光触媒の薄膜７ｂの円形の周方向における光源からの光量分布は、周方向のどの位置においても略一定になる。
　一方、本実施の形態の食品加工装置１００のように、反応管７の長さ方向に反応管７内面に向かい２つの発光部１２を有する光源８の場合、２つの発光部１２と反応管７の外表面との位置関係により、光触媒の薄膜７ｂに照射される光の光量分布に偏りが生じる。図７に示すように、２つの発光部１２から、２つの発光部１２の中心を結ぶ直線Ｌ２と反応管７とが交わる点７１までの距離と、反応管７の中心を通り直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と反応管７とが交わる点７２までの距離とは、互いに異なる。このため、点７１における光量と、点７２における光量とは、互いに異なる、具体的には、２つの発光部１２から点７１までの距離は、２つの発光部１２から点７２までの距離よりも短い。よって、点７１における光量は、点７２における光量よりも多い。このように、反応管７の薄膜７ｂには、周方向に応じて光量が異なる光量分布が形成される。
　一方、各反応管７に供給される液状の反応物は、上述したように複数の触媒反応部６にほぼ均一に供給される。このため、反応槽１に設置した複数の触媒反応部６の反応管７での光量分布を各触媒反応部６で互いに一致させると、各触媒反応部６で励起子と反応物との反応をほぼ均一に進めることができる。これにより、例えば、反応物との反応をほぼ均一にすることで、反応後の反応物が反応する副反応を管理する制御、食品加工装置間での反応物の反応性を、時間管理または光源８への入力等で、一致させることが容易になる。
　上記を実現するため本実施の形態の食品加工装置１００では、複数の触媒反応部６の間での原料の反応分布を同等にするため、図６及び図７に示すように、回転軸３の軸方向から見た場合において、複数の触媒反応部６は、それぞれの反応管７の基準の方向の、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対する位相が互いに等しくなるように配置されている。反応管７の基準の方向は、回転軸３の軸方向から見た場合において、当該反応管７の内側の複数の発光部１２の光の放出方向と、複数の発光部１２の位置関係とに基づいて定められる方向である。
　本実施の形態では、複数の発光部１２の光の放出方向は、例えば、回転軸３の軸方向から見た場合に、３６０度の全周方向である。複数の発光部１２の発光方向が３６０度の全周方向である場合、反応管７の基準の方向は、複数の発光部１２の中心を結ぶ直線Ｌ２が延びる方向としてもよい。よって、本実施の形態では、図７に示すように、反応管７の基準の方向の、直線Ｌ１に対する位相とは、直線Ｌ１と直線Ｌ２とが為す角θ１の角度である。このように、複数の触媒反応部６のうちのどの反応管７においても、図７に示すように、回転軸３と各触媒反応部６が有する光源８の２つの発光部１２との位置関係は、互いに等しい。
　なお、複数の発光部の光の放出方向が１つの方向に定められる場合には、複数の発光部のうちの１つの発光部の光の放出方向を反応管７の基準の方向としてもよい。この場合に、複数の発光部から選択される１つの発光部は、複数の触媒反応部の間で同じ基準で選択される。選択する基準とは、発光量で定められてもよいし、複数の発光部の位置関係で定められてもよいし、光の放出方向で定められてもよい。
　本実施の形態に係る食品加工装置１００によれば、回転軸３の軸方向から見た場合において、それぞれの反応管７の基準の方向の、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対する位相が互いに等しくなるように、各反応管７の内部に光源８が配置される。このため、各反応管７の表面における光量の分布と、各反応管７の表面における反応物の流れ分布とを、各触媒反応部６において互いに一致させることができる。これにより、各触媒反応部６において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。各触媒反応部６における反応機会をほぼ同一にできることから、触媒活性の低下も各触媒反応部６においてほぼ同様に進行させることができるので、各触媒反応部６のメンテナンスを同じタイミングで行うことができる。すなわち、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。
　本実施の形態に係る食品加工装置１００において、光源８は、２本のガラス管体が反応管７の長さ方向に沿って配置された蛍光灯である。このため、光源８を簡単な構成で実現することができる。
　本実施の形態に係る食品加工装置１００において、複数の触媒反応部６のそれぞれは、さらに、光源８と反応管７の底部７ｃとの間に配置され、光源８を反応管７の底部７ｃに固定する固定部材１６を有する。このため、光源８を反応管７に安定した状態で固定することができるため、光源８が反応管７に対してずれることを抑制することができる。これにより、各反応管７の表面における光量の分布を各反応管７の所定の位置に維持することができるため、各触媒反応部６において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。
　（変形例１）
　変形例１について説明する。
　図８は、変形例１に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。図９は、図８において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。
　変形例１に係る食品加工装置１００Ａでは、複数の触媒反応部６のうちの一の触媒反応部６における光源８は、回転軸３の軸方向から見た場合において、直線Ｌ１を対称軸として線対称に発光するように配置されている。具体的には、図９に示すように、２つの発光部１２は、直線Ｌ１を対称軸として線対称となる位置に配置される。変形例１では、２つの発光部１２は、２つの発光部１２の間に直線Ｌ１が位置するように、配置される。つまり、変形例１では、図９に示すように、反応管７の基準の方向の、直線Ｌ１に対する位相とは、直線Ｌ１と２つの発光部１２の中心を結ぶ直線Ｌ１２とが為す角θ２の角度であり、角θ２は９０度である。
　このため、各反応管７の表面における光源８による光量の分布が、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対して線対称となるように、光源８を配置することができる。これにより、反応管７が上記直線Ｌ１を境界として２つの部分に分割された第１部分（図９の左半分の部分）と第２部分（図９の右半分の部分）とで互いに反応物の反応機会をほぼ同一にすることができる。よって、より効果的に、各触媒反応部における反応機会をほぼ同一にすることができる。
　（変形例２）
　変形例２について説明する。
　図１０は、変形例２に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。図１１は、図１０において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。
　変形例２に係る食品加工装置１００Ｂでは、変形例１に係る食品加工装置１００Ａと同様に、複数の触媒反応部６のうちの一の触媒反応部６における光源８は、回転軸３の軸方向から見た場合において、直線Ｌ１を対称軸として線対称に発光するように配置されている。具体的には、図１１に示すように、２つの発光部１２は、直線Ｌ１を対称軸として線対称となる位置に配置される。変形例２では、２つの発光部１２は、その中心が直線Ｌ１上に位置するように配置される。つまり、変形例２では、図１０に示すように、反応管７の基準の方向の、直線Ｌ１に対する位相とは、直線Ｌ１と２つの発光部１２の中心を結ぶ直線Ｌ２２とが為す角θ３の角度であり、角θ３は１８０度である。
　このため、各反応管７の表面における光源８による光量の分布が、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対して線対称となるように、光源８を配置することができる。これにより、反応管７が上記直線Ｌ１を境界として２つの部分に分割された第１部分（図１１の左半分の部分）と第２部分（図１１の右半分の部分）とで互いに反応物の反応機会をほぼ同一にすることができる。よって、より効果的に、各触媒反応部における反応機会をほぼ同一にすることができる。
　（変形例３）
　変形例３について説明する。
　図１２は、変形例３に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。図１３は、図１２において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。
　変形例３に係る食品加工装置１００Ｃでは、各触媒反応部６Ｃの光源８Ｃは、反応管７の長さ方向に並ぶ複数の発光ダイオードを有する複数の発光ユニットである複数（本実施の形態では４つ）の発光部１２Ｃを有する。４つの発光部１２Ｃのそれぞれは、反応管７の内壁に向かって光を放出するように配置される。
　変形例３の食品加工装置１００Ｃのように、反応管７の長さ方向に反応管７内面に向かい４つの発光部１２Ｃを有する光源８Ｃの場合であっても、４つの発光部１２Ｃと反応管７の外表面との位置関係により、光触媒の薄膜７ｂに照射される光の光量分布に偏りが生じる。図１３に示すように、４つの発光部１２から、４つの発光部１２のうちの対向する２つの発光部１２の中心を結ぶ直線Ｌ３２および直線Ｌ３３と反応管７とが交わる４つの点７３までの距離と、反応管７において４つの点７３の間の４つの点７４までの距離とは、互いに異なる。このため、点７３における光量と、点７４における光量とは、互いに異なる、具体的には、４つの発光部１２から点７３までの距離は、４つの発光部１２から点７４までの距離よりも短い。よって、点７３における光量は、点７４における光量よりも多い。このように、反応管７の薄膜７ｂには、周方向に応じて光量が異なる光量分布が形成される。
　このような複数の触媒反応部６Ｃであっても、それぞれの反応管７の基準の方向の、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対する位相が互いに等しくなるように配置されている。反応管７の基準の方向は、回転軸３の軸方向から見た場合において、当該反応管７の内側の複数の発光部１２Ｃの光の放出方向と、複数の発光部１２Ｃの位置関係とに基づいて定められる方向である。例えば、基準の方向は、直線Ｌ３２が延びる方向である。よって、変形例３では、図１３に示すように、反応管７の基準の方向の、直線Ｌ１に対する位相とは、直線Ｌ１と直線Ｌ３２とが為す角θ４の角度である。このように、複数の触媒反応部６Ｃのうちのどの反応管７においても、図１３に示すように、回転軸３と各触媒反応部６Ｃが有する光源８Ｃの４つの発光部１２Ｃとの位置関係は、互いに等しい。
　変形例３に係る食品加工装置１００Ｃによれば、光源８Ｃに発光ダイオードを用いているため、光源８Ｃの省エネルギー性及び耐久性を向上させることができる。
　（変形例４）
　変形例４について説明する。
　図１４は、変形例４に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。図１５は、図１４において、１本の触媒反応部における反応物の流れと光量分布との関係について説明するための図である。
　変形例４に係る食品加工装置１００Ｄでは、複数の触媒反応部６Ｄのそれぞれの光源８は、回転軸３の軸方向から見た場合において、当該触媒反応部６Ｄの反応管７の内壁の部分のうち、回転軸３に遠い部分の点７６よりも回転軸３に近い部分の点７５に近い位置に配置されている。点７５は、直線Ｌ１が反応管７と交差する２点のうち回転軸３に近い点であり、点７６は、直線Ｌ１が反応管７と交差する２点のうち回転軸３から遠い点である。
　これにより、反応管７の内壁の部分のうち、回転軸３に近い部分への光源８からの光の光量が回転軸３に遠い部分への光源８からの光の光量よりも多くすることができ、この結果、回転軸３に近い部分における励起子の発生量を回転軸３に遠い部分よりも多くすることができる。ここで、回転軸３に近い部分は、回転軸３に遠い部分よりも反応物との接触確率が大きい。このため、反応物の接触確率が大きい、回転軸３に近い部分の励起子の発生量が多くなるように光源８を反応管７の内部に設置することで、発生させた励起子と反応物とを速やかに反応させることができる。よって、反応物の反応を効果的に促進することができる。
　（変形例５）
　変形例５について説明する。
　図１６は、変形例５に係る食品加工装置の、図１におけるＶＩ－ＶＩ断面図に対応する断面図である。
　変形例５に係る食品加工装置１００Dでは、複数の触媒反応部６Ｅは、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複数の第１触媒反応部６１と、複数の第１触媒反応部６１の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される複数の第２触媒反応部６２とを有する。具体的には、複数の第１触媒反応部６１は、回転軸３を中心とする円Ｃ１上に等間隔で配置される。複数の第２触媒反応部６２は、回転軸３を中心とし、かつ、円Ｃ１よりも直径が大きい円Ｃ２上に等間隔で配置される。このため、多数の触媒反応部６Ｅを配置することができる。
　複数の第１触媒反応部６１のそれぞれは、図７に示した触媒反応部６と同様に、直線Ｌ１に対する第１位相が角θ１の角度であってもよい。つまり、複数の第１触媒反応部６１では、それぞれの反応管７の基準の方向の、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対する位相が互いに等しい第１位相である。
　複数の第２触媒反応部６２のそれぞれは、図９に示した触媒反応部６と同様に、直線Ｌ１に対する第２位相が角θ２の角度であってもよい。つまり、複数の第２触媒反応部６２では、それぞれの反応管７の基準の方向の、回転軸３と反応管７の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対する位相が互いに等しい第２位相である。そして、第１位相と第２位相とは、互いに異なっていてもよい。なお、これに限らずに、第１位相と第２位相とは、互いに等しくてもよい。
　このため、各第１触媒反応部６１において互いに等しくなるように反応物を反応させることができ、各第２触媒反応部６２において互いに等しくなるように反応物を反応させることができる。
　（変形例６）
　変形例６に係る食品加工装置を説明する。
　食品加工装置１００は、食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽１と、撹拌体４を有する撹拌部３と、空間に配置される複数の触媒反応部６とを備える。攪拌体４の回転軸３を回転させて攪拌体４に反応槽１内の反応物を撹拌させる。複数の触媒反応部（例：図６に示された６つの触媒反応部６）に含まれる第ｉ触媒反応部（例：図２に示された触媒反応部６）は、第ｉ反応管（例：図２に示された反応管７）、第ｉ反応管７の内部に設けられた第ｉ光源（例：図２に示された光源８）を含む。iは１以上ｎ以下の自然数であり、ｎは２以上の自然数である。第ｉ反応管７の外表面に第ｉ光触媒（例：図２に示された薄膜７ｂ）が設けられる。第ｉ反応管７は第ｉ光源８から照射された光を透過する。第ｉ光源６は、第ｉ発光部（例：図２に示された２つの発光部１２のうち図面に向かって左側の発光部１２）と第（ｉ＋ｎ）発光部（例：図２に示された２つの発光部１２のうち図面に向かって右側の発光部１２）を含む。
　第ｉ発光部７の側面は、回転軸３と平行な第ｉ軸を中心とする円筒状であり（図２、図６参照）、第（ｉ＋ｎ）発光部の側面は、回転軸３と平行な第（ｉ＋ｎ）軸を中心とする円筒状である（図２、図６参照）。第ｉ反応管７の側面は、回転軸３と平行な第（ｉ＋２ｎ）軸を中心に有する円筒状であり（図２、図６参照）。第ｉ触媒反応部６は、回転軸３と第（ｉ＋２ｎ）軸を含む第ｉ平面（例：図７の紙面に対して垂直な平面であって、Ｌ１を含む平面）と第ｉ軸と第（ｉ＋ｎ）軸を含む第（ｉ＋ｎ）平面（例：図７の紙面に対して垂直な平面であって、Ｌ２を含む平面）との間の第ｉ角度（例：図７に示されたθ１）に対応し、第ｉ角度は第ｉ平面を基準として時計回りに定義される。
　回転軸３と第（ｉ＋２ｎ）軸との距離は第ｉ距離である。第１距離、～、第ｎ距離は同じである（例：図６に示された６つの触媒反応部６と回転軸３の距離のそれぞれは同じ）。第１角度の大きさ、～、第ｎ角度の大きさ同じである（例：図６参照）。
　ｎは２であってもよい。
　（その他）
　なお、触媒反応部が有する光源は、Ｕ字形の蛍光灯で構成されていてもよい。Ｕ字形の蛍光灯は、２つの直管部分と、２つの直管部分を接続する曲管部分とを有する。つまり、Ｕ字形の蛍光灯は、２つの直管部分を有するため、回転軸３の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部を有すると言える。
　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などに利用できる。
　　１　　反応槽
　　２　　撹拌部
　　３　　回転軸
　　４　　撹拌体
　　５　　蓋部
　　６、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ　　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、８Ｃ　　光源
　１０　　冷却部
　１０ａ　　外壁
　１１　　温度検知部
　１２、１２Ｃ　　発光部
　１３　　制御部
　１４　　給水部
　１５　　排出部
　１６　　固定部材
　１７　　固定くぼみ
　１８　　封止部
　６１　　第１触媒反応部
　６２　　第２触媒反応部
　７１～７６　　点
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ　　食品加工装置
　Ｃ１、Ｃ２　　円
　Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ３３　　直線
　θ１、θ２、θ３　　角

Claims (10)

  1. 　食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
    　回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、
    　複数の触媒反応部と、を備え、
    　前記複数の触媒反応部の各々は、反応管、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、
    　前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、
    　前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部を有し、
    　前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記複数の触媒反応部は、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しく、
    　前記反応管の基準の方向は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、当該反応管の内側の前記複数の発光部の光の放出方向と、前記複数の発光部の位置関係とに基づいて定められる方向である
    　食品加工装置。
  2. 　前記複数の触媒反応部のそれぞれの前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記直線を対称軸として線対称に発光するように配置されている
    　請求項１に記載の食品加工装置。
  3. 　前記複数の触媒反応部のそれぞれの前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、当該触媒反応部の前記反応管の内壁の部分のうち、前記回転軸に遠い部分よりも前記回転軸に近い部分に近い位置に配置されている
    　請求項１または２に記載の食品加工装置。
  4. 　前記複数の触媒反応部は、
    　　前記回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される複数の第１触媒反応部と、
    　　前記複数の第１触媒反応部の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置される複数の第２触媒反応部とを有する
    　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. 　前記複数の第１触媒反応部では、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しい第１位相であり、
    　前記複数の第２触媒反応部では、それぞれの前記反応管の基準の方向の、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線に対する位相が互いに等しい第２位相であり、
    　前記第１位相と前記第２位相とは、互いに異なる
    　請求項４に記載の食品加工装置。
  6. 　前記光源は、２本のガラス管体が前記反応管の長さ方向に沿って配置された蛍光灯である
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  7. 　前記光源は、前記反応管の長さ方向に並ぶ複数の発光ダイオードを有する複数の発光ユニットを有し、
    　前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記反応管の内壁に向かって光を放出するように配置される
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  8. 　さらに、
    　前記複数の触媒反応部の外側を囲んで配置され、前記反応槽内の前記反応物を冷却する冷却部を備える
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  9. 　前記複数の触媒反応部のそれぞれは、さらに、前記光源と前記反応管の底部との間に配置され、前記光源を前記反応管の前記底部に固定する固定部材を有する
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の食品加工装置。
  10. 　食品に用いる液状の反応物を貯める空間を有する反応槽と、
    　回転することで前記反応槽内の前記反応物を撹拌する撹拌体を有する撹拌部と、
    　複数の触媒反応部と、を備え、
    前記複数の触媒反応部の各々は、反応管、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、
    　前記複数の触媒反応部は、前記撹拌体の回転軸の周囲に、互いに間隔を空けた状態で配置され、
    　前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において異なる位置に配置される複数の発光部を有し、
    　前記複数の触媒反応部のそれぞれの前記光源は、前記回転軸の軸方向から見た場合において、前記回転軸と前記反応管の中心とを結ぶ直線を対称軸として線対称に発光するように配置されている
    　食品加工装置。
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