JP2006280227A - 冷菓製造方法及び冷菓製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分等の氷結やミックスの凍結により撹拌ユニットの電動機がロックすることを防止し、撹拌ユニットがスムーズに運転して急速冷却による短時間の冷菓製造を可能にした冷菓製造方法を提供すること。
【解決手段】撹拌ユニットが冷却シリンダ内のミックスを空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造方法が、撹拌ユニットを予冷却回転数で回転させながら冷却シリンダを冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程と、撹拌ユニットを注入回転数で回転させながら予冷却状態にある冷却シリンダ内にミックス及び空気を所定量注入する液体原料注入工程と、撹拌ユニットを冷菓製造回転数で回転させてミックス及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程と、完成した冷菓を冷却シリンダから外部へ取り出す冷菓取出工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソフトクリーム等の冷菓を製造する際に用いられる冷菓製造方法及び冷菓製造装置に関するものである。

従来より、たとえばソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する冷菓製造装置が広く普及している。この冷菓製造装置は、たとえばソフトクリームを製造する場合、一般的には牛乳ベースの液体原料（以下では「ミックス」と呼ぶ）を適量の空気とともに冷却シリンダ内に入れ、これを撹拌しながら所定温度に冷却して製造する。また、従来の冷菓製造装置は、比較的大きな容量（概ね冷菓２０〜３０個分）の冷却シリンダを備えた装置で開店時に予めシリンダ内に冷菓を作り置きし、冷菓の販売により減少した分については、冷却シリンダ内にミックスを追加供給して順次冷菓を補充するように構成されている。

このような冷菓製造装置においては、冷菓製造運転に伴って温度低下する撹拌ブレードにも氷塊が付着するため、撹拌ブレードの回転方向を冷菓製造時と逆方向に回転させる運転を行うことにより、この氷塊を短時間で確実に除去する技術が提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
また、アイスクリーム製造装置において、撹拌羽根を回転駆動する電動機が、初期撹拌と後期撹拌とにより設定される所定時間間隔で所定時間の運転を行うように制御して、消費電力を抑制することが開示されている。（たとえば、特許文献２参照）
特開平９−１３８０４３号公報 特開２００４−３１３１８２号公報

ところで、上述した従来の冷菓製造装置は、予め作り置きした冷菓を順次取り出して販売する方式であったが、近年においては、注文を受けてから短時間で冷菓を製造して販売する方式の装置が望まれている。このような受注生産方式の装置では、急速冷却により短時間で冷菓を製造する必要があるため、従来装置よりも高い冷却能力が要求される。
このため、冷却シリンダ内に必要量のミックスを注入してから撹拌装置を回転させて冷菓製造運転を開始する従来の装置で採用されている冷菓製造方法では、高い冷却能力により冷却シリンダ内で空気中の水分等が氷結したり、あるいは、ミックス注入と略同時に高い冷却能力の冷却を受けたミックスが冷却シリンダ内で瞬時に凍結することがある。このような氷結や凍結により冷却シリンダ内の撹拌装置が固着すると、撹拌装置の電動機がロックして冷菓製造運転を開始できなくなることや、撹拌機・モータ・その他部品類の損傷等が懸念される。

このように、上述した受注生産方式の冷菓製造装置においては、高い冷却能力により水分等の氷結や注入したミックスの凍結が発生する恐れがあるので、このような氷結や凍結により撹拌装置の電動機がロックするという問題を解決して急速冷却による短時間の冷菓製造を可能にすることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水分等の氷結やミックスの凍結により撹拌装置の電動機がロックすることを防止し、撹拌装置をスムーズに運転できて急速冷却による短時間の冷菓製造を可能にした冷菓製造方法及び冷菓製造装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る冷菓製造方法は、撹拌・混合手段が筒状容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造方法であって、
前記撹拌・混合手段を予冷却回転数で回転させながら前記筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程と、前記撹拌・混合手段を注入回転数で回転させながら予冷却状態にある前記筒状容器内に前記液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程と、前記撹拌・混合手段を冷菓製造回転数で回転させて前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程と、完成した冷菓を前記筒状容器から外部へ取り出す冷菓取出工程とを設けたことを特徴とするものである。

このような冷菓製造方法によれば、撹拌・混合手段を予冷却回転数で回転させながら筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程と、撹拌・混合手段を注入回転数で回転させながら予冷却状態にある筒状容器内に液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程と、撹拌・混合手段を冷菓製造回転数で回転させて前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌・混合して練り上げる冷菓製造工程と、完成した冷菓を前記筒状容器から外部へ取り出す冷菓取出工程とを備えているので、予冷却工程を設けたことにより冷却時間を短縮でき、しかも、予冷却工程時には撹拌・混合手段が予冷却回転数で回転しているため空気中の水分等が氷結することによるロックを防止できる。さらに、液体原料注入工程時には、撹拌・混合手段が注入回転数で回転している状態で液体原料の注入が行われるため、液体原料の凍結によるロックを防止しながらスムーズに注入することができる。
この場合、前記撹拌・混合手段の回転数は、前記予冷却回転数、前記注入回転数及び前記冷菓製造回転数の順に増速して高い回転数に設定されていることが好ましい。なお、各回転数には、液体原料の種類や製造する冷菓の種類や冷却能力に応じて異なる最適値がある。特に、注入回転数は、液体であるミックスの粘性等を考慮して実験等により決定されることが好ましい。

本発明に係る冷菓製造装置は、撹拌・混合手段が筒状容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
前記撹拌・混合手段の回転数を、前記筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程時の予冷却回転数と、予冷却状態にある前記筒状容器内に前記液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程の注入回転数と、前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程時の冷菓製造回転数とに可変制御する撹拌回転数制御手段を設けたことを特徴とするものである。

このような冷菓製造装置によれば、前記撹拌・混合手段の回転数を、前記筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程時の予冷却回転数と、予冷却状態にある前記筒状容器内に前記液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程時の注入回転数と、前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程時の冷菓製造回転数とに可変制御する撹拌回転数制御手段を設けたので、予冷却工程時には撹拌・混合手段を予冷却回転数で回転させて氷結によるロックを防止し、さらに、液体原料注入工程時には撹拌・混合手段を注入回転数で回転させた状態で液体原料の注入が行われるため、液体原料の凍結によるロックを防止しながらスムーズに注入することができる。
また、冷菓製造工程時には、冷菓製造に最適な冷菓製造回転数で冷菓を練り上げることができる。

上述した本発明によれば、予冷却工程を設けて予め冷却シリンダ内を冷却しておくことにより、冷菓製造時間の短縮が可能となる。そして、この予冷却工程時には撹拌・混合手段を予冷却回転数で回転させるようにしたので、空気中の水分等が氷結して筒状容器の内周面に付着しても回転中の撹拌・混合手段により掻き取られるため撹拌手段を固着・ロックさせることはなく、さらに、常時回転していることで可動部が固着することもない。このため、絶対量の少ない氷結が大きく成長したり可動部が固着することはなく、撹拌・混合手段を消費動力の少ない比較的低速で回転させても氷結によりロックすることはない。
また、液体原料注入工程時には、撹拌・混合手段が液体原料毎または冷却能力毎に異なる最適な注入回転数で回転している筒状容器内に液体原料をスムーズに注入することができ、特に、予冷却工程時よりも高い回転数で回転している筒状容器内に液体原料を注入することにより、冷却能力の高い冷却装置の冷却を受けて低温に維持されている前記筒状容器に液体原料を注入しても、比較的高い回転数で回転中の撹拌・混合手段で順次凍結していく原料を常に掻き取っているため、撹拌・混合手段を固着させて電動機がロックする程度の強い力が作用することはない。

この結果、予冷却工程を設けて急速冷却により短時間で冷菓を製造できるようになり、予冷却工程や液体原料注入工程においては、撹拌・混合手段が固着して電動機のロックによる運転の不具合や装置の破損を防止でき、冷菓製造工程時においては、冷菓製造に最適な冷菓製造回転数で冷菓を練り上げることができるので、良好な品質の冷菓を短時間で製造できる信頼性の高い冷菓製造方法及び冷菓製造装置となる。

以下、本発明に係る冷菓製造方法及び冷菓製造装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図３の概略構成図において、冷菓製造装置１０は、容器内のミックス（液体原料）を撹拌しながら冷却してソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する装置である。この冷菓製造装置１０は、ミックスを空気とともに収容する円筒形状の筒状容器（以下、「冷却シリンダ」と呼ぶ）１１と、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるヒートポンプ式の冷却装置（冷却手段）３０と、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化されるミックスの固形分とミックス及び空気とを混合して練り上げる撹拌ユニット（撹拌・混合手段）４０と、冷却シリンダ１１の内周面に沿って軸方向へ移動することでシリンダ１１内に練り上げられた（できあがった）冷菓を押し出して取り出すピストン装置（冷菓取出手段）６０とを具備して構成される。
また、図示の冷菓製造装置１０は、各種の設定及び運転制御を行う制御部９０を備えている。

冷却シリンダ１１は、適量の空気とともにミックスを収容するが、たとえば図４に示すように、円筒形状の上端部に設けたミックス注入用の入口開口部１２と、円筒形状の一端部側開口を利用した冷菓取出用の出口開口部１３とを備えている。このうち、入口開口部１２は、適量のミックスを供給するミックス供給装置１４と接続されている。なお、入口開口部１２及び出口開口部１３には、それぞれに後述する開閉手段が設けられている。
冷却シリンダ１１の外周面には、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるため、図３に示すように、冷却装置３０の構成要素となる銅チューブ３１ａが冷却能力を増すため密に巻き付けられている。この銅チューブ３１ａ内は、冷菓製造時に液冷媒が流れるので、この液冷媒が気化することにより冷却シリンダ１１内のミックスを冷却することができる。

ここで、冷却装置３０の構成例を図３に基づいて簡単に説明する。
この冷却装置３０は、ガス冷媒を圧縮して閉回路の冷凍サイクルに送出する電動の圧縮機３２と、圧縮機３２の下流で冷媒の循環方向を切り替える四方弁３３と、冷媒と外気との間で熱交換を行う第１熱交換器３４と、気液二相冷媒を減圧する絞り機構３５と、銅チューブ３１ａ内を流れる冷媒と冷却シリンダ１１内のミックスとの間で熱交換を行う第２熱交換器３６と、これらの各機器を連結することで冷媒が循環する閉回路を形成する銅チューブ３１とを具備して構成される。なお、図３において、図中の符号３７はレシーバ、３８は電動ファンである。

上述した冷却装置３０は、四方弁３３の操作により、冷媒の循環方向の選択切替が可能となる。
すなわち、第１熱交換器３４に圧縮機３２から高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第２熱交換器３６に液冷媒を供給する冷菓製造時の冷媒循環方向と、これとは逆方向に循環して第２熱交換器３６に高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第１熱交換器３４に液冷媒を供給する加熱殺菌時の冷媒循環方向とがあり、運転に応じていずれか一方を選択することができる。従って、図中に矢印で示す冷菓製造時の冷媒循環方向では、第１熱交換器３４が凝縮器として機能し、第２熱交換器３６が蒸発器として機能するが、加熱殺菌時の冷媒循環方向では、第２熱交換器３６が凝縮器として機能し、第１熱交換器３４が蒸発器として機能する。

撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化していくミックスの固形分と、ミックス及び空気とを混合して練り上げる機能を有するものである。この撹拌ユニット４０は、たとえば図４ないし図７に示すように、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って回転する板状部材の撹拌羽根４１と、同内周面１１ａから所定の距離をもって回転する棒状部材の混合棒４２とが撹拌用回転軸４３に固定支持されて一体に回転する撹拌回転体４４を備えている。
なお、撹拌用回転軸４３は、たとえば図３に示すように、出口開口部１３の反対側で冷却シリンダ１１の外側に突出し、同回転軸４３に固着されたプーリ４５が撹拌用電動機４６の出力軸４６ａに固着されたプーリ４７とベルト４８を介して連結されている。

撹拌羽根４１は、冷却シリンダ１１内の軸方向において、２枚の細長い板状部材が略全長をカバーするように設けられている。この撹拌羽根４１は、板状部材の外周側端部が内周面１１ａとの間に微小隙間を形成するようにして、両端部を円形支持部材４９，５０に固定支持されている。
混合棒４２は、冷却シリンダ１１の軸方向において撹拌羽根４１と同様の範囲をカバーする長さを有し、内周面１１ａとの間に形成される距離は、上述した撹拌羽根４１の微小隙間より大きな値に設定される。この混合棒４２は、たとえば円形断面、三角形及び四角形等の多角形断面とした中実または中空の棒材であり、その両端部は円形支持部材４９，５０に固定支持されている。

また、図示の撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１の軸方向と平行な２枚の撹拌羽根４１及び２本の混合棒４２を備えており、各々が冷却シリンダ１１の円周方向に９０度ピッチで交互に配設されている。このようにして一体化された撹拌回転体４４は、一方の円形支持部材５０に撹拌用回転軸４３を固定した構成とされる。なお、撹拌ユニット４０を構成する撹拌羽根４１及び混合棒４２の数については、複数であれば特に限定されることはない。
また、撹拌用回転軸４３及び円形支持板４９，５０の軸中心部には、後述するピストン装置６０を配設するため、貫通孔５１，５２，５３が設けられている。

ピストン装置６０は、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って軸方向へ移動し、同シリンダ１１内で練り上げられて完成した冷菓を開状態とした出口開閉部１３からシリンダ外へ押し出して取り出す機能を有している。このピストン装置６０は、たとえば図４に示すように、ピストン軸６１の一端部側にピストン本体６２が取り付けられ、他端部側には図３に示すように駆動機構６３を備えた構成とされる。
また、ピストン装置６０のピストン本体６２は、冷菓製造時に冷却シリンダ１１内の冷菓製造領域を外部から遮断して閉じる入口開口部１２の開閉手段としても機能する。

ピストン本体６２は、出口開口部１３側となるピストン軸６１の先端部に固定支持されており、冷却シリンダ１１と同軸に支持されて摺動自在のピストン軸６１と一体に、内周面１１ａに沿って冷却シリンダ１１の軸方向に摺動する。ピストン本体６２の先端面には、円形支持板４９の貫通孔５３に嵌合して略平坦な先端面を形成する凸部６２ａを備えている。
そして、ピストン本体６２には、上述した撹拌羽根４１及び混合棒４２を貫通させる切欠溝６２ｂ及び貫通孔６２ｃが円周方向へ９０度ピッチで交互に設けられている。このため、撹拌羽根４１及び混合棒４２は、ピストン本体６２のスムーズな摺動を助けるガイド部材としても機能する。なお、撹拌羽根４１と切欠溝６２ｂとの間、及び混合棒４２と貫通孔６２ｃとの間については、ピストン本体６２が軸方向へ摺動する動作を妨げない最小隙間となるよう寸法設定され、冷菓がピストン後方へ漏出しないようにしてある。

駆動機構６３は、ピストン軸６１を軸方向へスライドさせて往復移動させる機能を有しており、たとえば図３に示すように、ピストン軸６１と連結された治具６４に一体化されたナット部６５が螺合するボールねじ６６を同一位置で回動させることにより、ピストン軸６１が治具６４及びナット部６５と一体に移動するように構成されている。この場合、ボールねじ６６は、電動機６７の駆動軸６７ａに固定されたプーリ６８とボールねじ６６に固定されたプーリ６９との間を連結するベルト７０によって回動し、電動機６７の回転運動がボールねじ６６及びナット部６５間でピストン軸６１の直線運動（軸方向のスライド）に変換されるようになっている。
このため、ピストン本体６２及びピストン軸６１は、冷却シリンダ１１内で撹拌回転体４４と一体に回転する。なお、治具６４は、ピストン軸６１の自由な回転を許容するとともに、ピストン軸６１を軸方向にスライドさせることが可能な構成となっている。

冷却シリンダ１１には、出口開口部１３を塞ぐようにしてプランジャ装置８０が設けられている。このプランジャ装置８０は出口開口部１３の開閉手段であり、冷却シリンダ１１内で冷菓を製造して取り出す製造工程において、筒状としたケーシング８１内の軸方向にプランジャ本体８２がスライドすることにより、図４に示す製造準備位置から段階的に上方へ移動し、冷菓製造位置及び冷菓取出位置の３段階にわたって選択可能な切替弁機構である。図示の例では、ケーシング８１の軸方向が鉛直方向となるよう配置して上下両端部を開口させているので、プランジャ本体８２のスライド方向は、水平方向とした冷却シリンダ１１の軸方向と直交するようになっている。
出口開口部１３を塞ぐケーシング８１の側壁には、出口開口部１３と連通する位置に冷菓取出開口８３が設けられている。さらに、ケーシング８１の側壁には、プランジャ本体８２の製造準備位置で冷却シリンダ１１内とケーシング８１の外部とを連通状態にする一対の空気流通口８４ａ，８４ｂが穿設されている。なお、ケーシング８１の外部に連通する一方の空気流通口８４ａには、エアフィルタ８５が設けられている。

上述したプランジャ本体８２は、最も下になる製造準備位置から中間の冷菓製造位置を経て、最も上の冷菓取出位置まで鉛直（上下）方向にスライドするが、上述した冷菓取出開口８３は、たとえば図４に示すように、出口開口部１３の下端面と一致する位置を下端にして冷却シリンダ１１の軸中心線近傍が上端となるよう開口している。この冷菓取出開口８３は、製造準備位置及び冷菓製造位置ではプランジャ本体８２によって閉じられ、プランジャ本体８２が最も上に移動した冷菓取出位置のみ開口するようになっている。
また、空気流通口８４ａ、８４ｂは、冷却シリンダ１１の上端面近傍位置で、かつ、ケーシング８１の軸線を通る直線上に配設されている。さらに、プランジャ本体８２には、図１に示す冷菓製造位置のみで両端が空気流通口８４ａ，８４ｂと一致するようにして、空気流通用のプランジャ貫通孔８６が穿設されている。

上述したプランジャ装置８０は、ケーシング８１の下端出口８１ａに、必要に応じて図示省略の出口型部材を設けることができる。この出口型部材を設けることにより、たとえば星形など所望の断面形状にして冷菓を取り出すことができる。
なお、上述したプランジャ本体８２のスライド動作は、手動あるいはソレノイド等を用いた遠隔操作のいずれであってもよい。

また、冷菓製造装置１０は、撹拌ユニット４０の回転数制御を含む各種制御を行う制御部９０が設けられている。
制御部９０は、図２に示すように、冷却装置３０の各種制御を行う冷却装置制御部９１と、撹拌ユニット４０の各種制御を行う撹拌ユニット制御部（撹拌回転数制御手段）９２と、ミックス供給に関する各種制御を行うミックス供給制御部９３と、ピストン装置４０の電動機６７に接続されて各種制御を行うピストン装置制御部９４と、プランジャ装置８０の各種制御を行うプランジャ装置制御部９５とを具備して構成される。

このうち、撹拌ユニット制御部９２は、インバータ制御部９６を介して撹拌用電動機４６と接続され、撹拌ユニット４０の回転数をインバータ制御により変化させる機能を有している。この場合の回転数制御は、冷却シリンダ１１を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程時の予冷却回転数と、予冷却状態にある冷却シリンダ１１内にミックス及び空気を所定量注入する液体原料注入工程時の注入回転数と、ミックス及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程時の冷菓製造回転数とに可変制御するものである。
また、撹拌回転数制御部９１は、たとえば図８に示すように、ミックスの種類に応じて最適な回転数を選択切換することができる。ここで、注入回転数は、原料の粘度（投入ミックス温度における粘度）により、投入時に投入口から吹き飛ばされずに投入可能な回転数を設定する。他方、冷却温度と冷菓製造回転数は、製造装置における電動機側能力または冷却能力から、回転数に制約を受けるときには凍らない温度を、温度に制約を受ける場合は凍らない回転数を選択するといったバランスを考慮した設定とする。具体例をあげると、予めミックスの種類毎に最適な回転数を登録しておくことにより、たとえばミックスＡを選択すれば注入回転数１５０ｒｐｍ及び冷菓製造回転数５００ｒｐｍに設定され、ミックスＢが選択されれば注入回転数２００ｒｐｍ及び冷菓製造回転数７００ｒｐｍに設定されるというように、自動的な回転数設定が可能となる。なお、ミックスや冷菓の種類毎に異なる最適な冷却温度についても、ミックスの選択により冷却装置制御部９１で自動的に設定される。

上述した制御部９０には、手動操作用のスイッチとして、冷菓製造装置１０の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチＳＷ１、電源ＯＮの待機モードから予冷却運転を開始する予冷却スイッチＳＷ２、冷菓製造を開始する冷菓製造スイッチＳＷ３及び予冷却を停止して待機モードに戻す停止スイッチＳＷ４が接続されている。さらに、制御部９０には、ピストン装置６０におけるピストン本体の位置を検出するピストン位置検出センサ９７や、プランジャ装置８０におけるプランジャ本体８２の位置を検出するプランジャ位置検出センサ９８が、各々必要に応じて適宜接続されている。

このように構成された冷菓製造装置１０においては、フローチャート（図１参照）に基づいて以下に説明する手順（工程）により冷菓が製造される。
最初に電源スイッチＳＷ１を手動でＯＮにすると、冷菓製造装置１０の制御部９０に電源が通電されて待機モードとなる。この待機モードでは、冷却装置３０や撹拌ユニット４０の運転は停止されており、フローチャートにおけるステップＳ１のスタートとなる。

次に、ステップＳ２で予冷却スイッチＳＷ２をＯＮに操作すると、待機モードにある冷菓製造装置１０は次のステップＳ３に進んで予冷却工程に入る。
この予冷却工程では、撹拌ユニット４０を予冷却回転数で回転させながら、冷却装置３０を運転して冷却シリンダ１１を予冷却する。この予冷却は、後工程の冷菓製造時間を短縮するため、冷却シリンダ１１を所定温度の低温に維持する冷却運転である。この場合の予冷却温度は、後述する冷菓製造工程時の冷却温度と同等もしくはそれより高い温度に設定されていればよい。
具体的には、前提として液体原料注入に弊害が起こらない程度にスムーズな注入を維持するできるだけ高い回転数を注入回転数とすることが好ましく、次に、その回転数でモータがロックしないような予冷却温度を設定することが好ましい。また、予冷却工程時の冷却温度や冷菓製造工程時の冷却温度は、液体原料の種類や製造する冷菓の種類、掻取・撹拌能力に応じて異なる最適値がある。よって、これに鑑みて、予冷時の省エネルギーの観点から複数のミックスに共通した温度を設定してもよいが、各ミックス毎に定められた最適な冷菓製造工程時の冷却温度にまで立ち上がる時間を揃えるような異なる予冷却温度設定、あるいは冷菓製造終了時までの時間を揃えるような異なる予冷却温度設定を行ってもよい。

また、この場合の予冷却回転数は、予冷却運転中に冷却シリンダ１１内の空気に含まれている水分等が氷結することにより撹拌ユニット４０の可動部が固着し、撹拌用電動機４６をロックさせない程度の低速回転数とされる。図８に示したミックス毎の具体例では、たとえば１００ｒｐｍ程度のように、ミックスＡ〜Ｄに最適な注入回転数より低い回転数に設定することが好ましい。
このような予冷却工程は、後述する冷菓製造工程における冷却時間を短縮し、しかも、撹拌機を回転させることで撹拌ユニット４０が氷結により固着してロックすることを防止できる。また、予冷却回転数は低速回転となるので、特にインバータ制御の電動機を採用すれば、冷却装置３０の運転や撹拌ユニット４０の運転に必要な動力消費を最小限に抑えた省エネルギー運転が可能となる。なお、冷却シリンダ１１内の空気に含まれる水分をホットエア等で除去する装置及び工程を設けた場合は、撹拌ユニット４０を予冷却回転数で回転させることを省略した予冷却工程としてもよい。

上述した予冷却工程の実施中に冷菓の注文を受けると、次のステップＳ４では冷菓製造スイッチＳＷ３がＯＮに操作される。
冷菓製造スイッチＳＷ３がＯＮになると、次のステップＳ５に進んで所定量のミックスを冷却シリンダ１１内に注入する液体原料注入工程に入る。この液体原料注入工程では、撹拌ユニット４０の回転を注入回転数に変更し、この注入回転数で回転させながら予冷却状態にある冷却シリンダ１１内にミックス及び空気を所定量注入する。
すなわち、ミックス注入装置１４から入口開口部１２を通って冷却シリンダ１１内に所定量のミックスが注入されると、冷菓及びミックスの種類に応じて異なる所定量のミックスが冷却シリンダ１１内に注入され、液体であるミックスの注入量に応じて冷却シリンダ１１内の空気が排気される。従って、冷却シリンダ１１内の容積が一定であるため、ミックス量及び空気量は所定のオーバーラン（冷菓中の空気容積比率）を得られる混合割合となる。

また、冷菓の製造個数を変更可能とする場合には、冷却シリンダ１１内に注文を受けた冷菓個数分のミックスを注入した後、ピストン装置６０を軸方向に移動させて冷菓製造に使用する容積を調整し、最適のオーバーランを得られるようにすればよい。
この液体原料注入工程で撹拌ユニット４０を回転させる注入回転数には、たとえば図８に示すように、ミックスの種類に応じて異なる最適値がある。この注入回転数は、ミックスの凍結による撹拌ユニット４０のロックを防止するとともに、撹拌ユニット４０が回転しているにも係わらず、冷却シリンダ１１内にミックスをスムーズに注入できる最適な回転数であり、上述した予冷却回転数よりも高く、かつ、後述する冷菓製造回転数よりも低い値となる。なお、上述した注入回転数は、液体であるミックスの粘性等を考慮して実験等により決定される値である。

この結果、冷却シリンダ１１内にはミックスがスムーズに注入され、しかも、予冷却時より回転数を高くした注入回転数で回転する撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１内に注入されて冷却を受けたミックスが凍結した固形分を掻き取るので、撹拌回転体４４が固形分に固着して負荷を増すようなことはなく、従って、撹拌用電動機４６がロックすることなく回転する。
この液体原料注入工程は、ミックス注入装置１４から所定量のミックス注入が完了した信号を受けて終了する。なお、ミックスの注入については、ミックス注入装置１４による自動に限定されることはなく、たとえば手動で注入してスイッチ操作により注入完了の信号を出力してもよい。

続いて、液体原料注入工程が完了すると、次のステップＳ６に進んで冷菓製造工程を開始する。
この冷菓製造工程では、撹拌ユニット４０を冷菓製造回転数で回転させ、ミックス及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる。すなわち、撹拌ユニット４０の回転数を冷菓製造回転数に変更するとともに、冷却装置３０の冷却能力を冷菓製造時の設定に変更する。この結果、撹拌ユニット４０の回転数は液体原料注入時より増速されてミックスに応じた所定の高速回転（たとえば７００〜１２００ｒｐｍ程度）となり、さらに、冷却装置３０の冷却能力を増すことにより、予冷却時よりも低くミックス毎に異なる所定の冷却温度まで冷却シリンダ１１内を短時間で冷却する。この結果、冷却シリンダ１１内のミックスは、予冷却時の冷却温度以下の冷却温度に冷却された状態で高速回転する撹拌ユニット４０に練り上げられ、短時間の急速冷却により冷菓が製造される。

このように、撹拌ユニット４０を冷菓製造回転数で高速回転させながら冷却して冷菓製造運転を行うと、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに付着したミックスの固形分は撹拌羽根４１に掻き取られ、ミックス及び空気と撹拌・混合されて練り上げられる。こうして撹拌・混合しながら冷却を続けると、固形分の割合が徐々に増して撹拌ユニット４０の撹拌トルクが上昇し、やがて撹拌トルクの設定値に到達するので、撹拌ユニット４０が撹拌トルクの設定値を検出した信号を受けて冷菓の製造が完了したと判断する。
こうして冷菓製造工程が終了すると、次のステップＳ７に進んで冷菓取出工程を開始する。この冷菓取出工程では、プランジャ装置８０が冷菓取出開口８３を開いた状態とし、ピストン装置６０が動作して冷却シリンダ１１内の冷菓を押し出すことにより、完成した冷菓を冷却シリンダ１１内から外部の容器１５へ取り出すことができる。

冷菓取出工程で冷却シリンダ１１内の冷菓を取り出した後には、次のステップＳ８に進んで冷菓製造は終了か否かを判断する。この結果、冷菓製造を継続する場合は再度ステップＳ３に進んで予冷却工程に切り換え、以下同様の制御を繰り返して冷菓を製造する。
なお、冷菓取出中、撹拌装置や押出装置の凍結を防ぐため、電動機４６を駆動して撹拌器・ピストンを回転させておいてもよい。
一方、ステップＳ８で冷菓製造を終了する場合、具体的には停止スイッチＳＷ３を操作した場合には、次のステップＳ９に進んで制御を終了する。なお、ステップＳ９に進むことによって冷菓製造装置１０は待機モードに切り換えられ、この状態でさらに電源スイッチＳＷ１が操作されると電源がＯＦＦとなる。

このように、撹拌ユニット４０を予冷却回転数で回転させながら冷却シリンダ１１を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程（ステップＳ３）と、撹拌ユニット４０を注入回転数で回転させながら予冷却状態にある冷却シリンダ１１内にミックス及び空気を所定量注入する液体原料注入工程（ステップＳ５）と、撹拌ユニット４０を冷菓製造回転数で回転させてミックス及び空気を冷却しながら撹拌・混合して練り上げる冷菓製造工程（ステップＳ６）と、完成した冷菓を冷却シリンダ１１から外部へ取り出す冷菓取出工程（ステップＳ７）とを備えた冷菓製造方法としたので、予冷却工程を設けたことにより冷菓製造工程における冷却温度差が小さくなって冷却時間の短縮が可能となり、しかも、予冷却工程時には撹拌ユニット４０が予冷却回転数で回転しているため空気中の水分等が氷結することによるロックを防止できる。
さらに、液体原料注入工程時には、撹拌ユニット４０が注入回転数で回転している状態でミックスの注入が行われるため、ミックスの凍結によるロックを防止しながらスムーズなミックス注入が可能となる。

従って、予冷却工程を設けて急速冷却により短時間で冷菓を製造できるようになり、予冷却工程や液体原料注入工程においては、撹拌ユニットが固着して電動機がロックすることによる運転の不具合や装置の破損を防止でき、冷菓製造工程時においては、冷菓製造に最適な冷菓製造回転数で冷菓を練り上げることができるので、良好な品質の冷菓を短時間で製造できる信頼性の高い冷菓製造方法及び冷菓製造装置となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係る冷菓製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る冷菓製造装置の概略構成例を示す図である。 本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態として、要部の構成例を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４の主要構成部品形状例を示す図で、（ａ）は撹拌回転体を示す正面図、（ｂ）はピストン軸及びピストン本体を示す正面図である。 ミックスの種類に応じた予冷却時冷却温度、注入回転数、冷却温度及び冷菓製造回転数の具体例を示す図である。

符号の説明

１０ 冷菓製造装置
１１ 冷却シリンダ
１２ 入口開口部
１３ 出口開口部
３０ 冷却装置（冷却手段）
４０ 撹拌ユニット（撹拌・混合手段）
４１ 撹拌羽根
４２ 混合棒
４３ 撹拌用回転軸
４４ 撹拌回転体
６０ ピストン装置（冷菓取出手段）
６１ ピストン軸
６２ ピストン本体
６２ａ 凸部
６２ｂ 切欠溝
６２ｃ 貫通孔
６３ 駆動機構
７０ 電磁クラッチ
８０ プランジャ装置
８１ ケーシング
８２ プランジャ本体
８３ 冷菓取出開口
９０ 制御部
９１ 撹拌ユニット制御部

Claims (3)

1. 撹拌・混合手段が筒状容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造方法であって、
   前記撹拌・混合手段を予冷却回転数で回転させながら前記筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程と、
   前記撹拌・混合手段を注入回転数で回転させながら予冷却状態にある前記筒状容器内に前記液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程と、
   前記撹拌・混合手段を冷菓製造回転数で回転させて前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程と、
   完成した冷菓を前記筒状容器から外部へ取り出す冷菓取出工程とを設けたことを特徴とする冷菓製造方法。
2. 前記撹拌・混合手段の回転数が、前記予冷却回転数、前記注入回転数及び前記冷菓製造回転数の順に増速されていることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造方法。
3. 撹拌・混合手段が筒状容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
   前記撹拌・混合手段の回転数を、前記筒状容器を冷却して所定温度の低温に維持する予冷却工程時の予冷却回転数と、予冷却状態にある前記筒状容器内に前記液体原料及び空気を所定量注入する液体原料注入工程時の注入回転数と、前記液体原料及び空気を冷却しながら撹拌混合して練り上げる冷菓製造工程時の冷菓製造回転数とに可変制御する撹拌回転数制御手段を設けたことを特徴とする冷菓製造装置。

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