JP2006280245A - 冷菓製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌による液面変動に起因するオーバーランの変化を防止し、常に適正なオーバーランを維持して良好な食感の冷菓を製造することができる冷菓製造装置を提供する。
【解決手段】フリーザ胴１内で順次固化するミックス２４の固形分とミックス２４及び空気とを撹拌・混合しながら練り上げる撹拌機２の回転数を可変制御するオーバーラン調整部５１を設けた。
【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キャブレータ式の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。
この場合、ミックスの追加供給には、キャブレータチューブと呼ばれる筒状部品が使用される。すなわち、冷却シリンダ内のキャブレータチューブ下端面に開口するミックス出口がミックス液面内にある場合、液封によりミックスの追加供給が停止される。しかし、冷菓の取出等によりミックス液面がキャブレータチューブ下端面より下がった場合には、ミックス出口の液封が解除されるため、ミックス及び空気の追加供給が可能となる。

このような冷菓製造装置においては、良好な食感を得るため、冷菓の種類、銘柄、味の好み等によってオーバーラン（冷菓中の空気容積比率）を変えることが好ましい。このため、ミックスを貯蔵するタンクの上部と冷却シリンダの下部とを連結する配管を設け、同配管中にバルブ及び可逆ポンプを設けた冷菓製造装置が提案されている。この冷菓製造装置においては、可逆ポンプの運転及びバルブの開度調節により、オーバーランの調整が可能とされる。（たとえば、特許文献１参照）
また、各種運転の作業効率と良好な食感とを高いレベルで両立するため、撹拌機に回転速度可変手段としてインバータ制御部を設けた冷菓製造装置が提案されている。（たとえば、特許文献２参照）
特開平８−１５４５９１号公報 特開２００２−１７６９２５号公報

上述したように、冷菓製造装置においては、良好な食感の冷菓を安定して製造するためには、オーバーランの適切な調整が欠かせない。
しかし、キャブレータ式の冷菓製造装置においては、たとえば仕込み運転時のように液体のミックスを撹拌しながら冷却する場合、流動性の高いミックスが撹拌により波立って大きな液面変動を生じやすいため、キャブレータチューブの下端に開口するミックス出口の液封は、不必要であるにもかかわらず解除されてしまうことがある。この結果、ミックス量が適正量より増加し、空気量の不足により適正なオーバーランを得られない冷菓となることが懸念される。
このような撹拌による液面変動は、冷却シリンダ内に混在するミックス（液体）と冷菓（固体）との割合によって大きく変動するため、従来のキャブレータ式の冷菓製造装置でオーバーランを適切に調整することは困難であった。

このように、キャブレータ式の冷菓製造装置においては、撹拌による液面変動が適正なオーバーランの確保に悪影響を及ぼすため、常に適正なオーバーランを維持して冷菓を製造するための対策が望まれる。
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、撹拌による液面変動に起因するオーバーランの変化を防止し、常に適正なオーバーランを維持して良好な食感の冷菓を製造することができる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装置は、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キャブレータ式の冷菓製造装置であって、
前記筒状容器内で順次固化する前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを撹拌・混合しながら練り上げる撹拌・混合手段の回転数を可変制御するオーバーラン調整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、筒状容器内で順次固化する液体原料の固形分と液体原料及び空気とを撹拌・混合しながら練り上げる撹拌・混合手段の回転数を可変制御するオーバーラン調整手段が設けられているので、オーバーランが低くなる運転状況では撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量（吸込量）を増加させ、反対にオーバーランが高くなる運転状況では撹拌・混合手段の回転数を下げて空気の取込量を減少させることができる。

上記の冷菓製造装置において、前記オーバーラン調整手段は、前記液体原料の供給量に応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることが好ましく、これにより、液体原料の供給量が多い場合は撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量を増加させ、反対に液体原料の供給量が少ない場合は撹拌・混合手段の回転数を下げて空気の取込量を減少させることができる。
この場合、前記液体原料の供給量は、前記液体原料を前記筒状容器に供給する貯蔵容器内の液面変化により検出されることが好ましく、これにより、液面変化が所定値以上に大きい場合は液体原料の供給量が多いと判断し、撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量を増加させる。反対に、液面変化が所定値より小さい場合は液体原料の供給量が少ないと判断し、撹拌・混合手段の回転数を下げて空気の取込量を減少させればよい。

上記の冷菓製造装置において、前記オーバーラン調整手段が、前記撹拌・混合手段の負荷に応じて回転数を変化させることが好ましく、これにより、撹拌・混合手段の負荷が小さい場合、すなわち液体原料の割合が多く小さなトルクで撹拌・混合できる状況では、撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量を増加させ、反対に撹拌・混合手段の負荷が大きく撹拌・混合に大きなトルクを必要とする状況では、撹拌・混合手段の回転数を下げて空気の取込量を減少させることができる。

上記の冷菓製造装置において、前記オーバーラン調整手段が、運転モードに応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることが好ましく、これにより、全量が液体原料の状態で撹拌が開始される仕込み運転時に、撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量を増加させることができる。

上記の冷菓製造装置において、前記オーバーラン調整手段が、前記液体原料を前記筒状容器に供給する貯蔵容器内の液面変化率に応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることが好ましく、これにより、液面変化率が所定値以上に大きい場合は冷菓取出による液体原料の正常な補充がなされていると判断し、撹拌・混合手段の回転数を所定値に維持して冷菓を製造する。しかし、液面変化率が所定値より小さい場合は液面変動による液体原料の流入であると判断することができ、従って、撹拌・混合手段の回転数を上げて空気の取込量を増加させて補充することができる。
また、上記の冷菓製造装置において、前記オーバーラン調整手段がインバータ制御により回転数を変化させることが好ましく、これにより、回転数制御を容易に実施することができる。

上述した本発明の冷菓製造装置によれば、撹拌・混合手段の回転数を可変制御するオーバーラン調整手段を設けたので、オーバーランが低くなる運転状況では撹拌・混合手段の回転数を上げて空気のミックスへの取込量を増加させ、反対にオーバーランが高くなる運転状況では撹拌・混合手段の回転数を下げて空気の取込量を減少させることができる。このため、液面変動等に起因する空気量の不足を解消し、適正なオーバーランにして良好な食感の冷菓を製造できるという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係る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１は、冷菓製造装置の原料タンク・フリーザ胴及び冷媒配管系統（冷凍サイクル）を示す図で、１は液体原料（ミックス）２４を冷却して冷菓２５とするフリーザ胴（筒状容器）、８はミックス２４を貯蔵するとともにフリーザ胴１にミックス２４を供給する原料タンク（貯蔵容器）である。原料タンク８はフリーザ胴１の上方に設けられ、キャブレータチューブ９を介して連通するフリーザ胴１にミックス２４を供給可能とされる。原料タンク８には、ミックス２４の貯蔵量（液面）を検出するため液面センサ１２が設けられている。なお、液面センサ１２の検出値は、後述する制御部５０に入力される。

原料タンク８の周囲には伝熱管２１が巻かれ、フリーザ胴１の周囲にはジャケット３が設けられている。フリーザ胴１の内部には、冷菓製造時にフリーザ胴１内のミックス２４を冷却しながら空気とともに撹拌・混合する撹拌・混合手段として撹拌機２が配設されている。この撹拌機２は、フリーザ胴１の外部に設置された電動機７から図示しない減速機構（プーリ等）及び回転軸４を介して駆動力が伝達されて回転し、フリーザ胴１内で冷却を受けて順次固化するミックス２４の固形分と液体のミックス２４及び空気とを撹拌・混合しながら練り上げるようになっている。ここで使用する電動機７は、インバータ制御により回転数が可変とされる。
フリーザ胴１には、その一端開口を閉塞するフリーザ蓋２３が設けられており、フリーザ蓋２３には冷菓取り出し操作用のレバー１１が設けられている。フリーザ蓋２３には通孔３１が設けられており、レバー１１と連動するプランジャー１４によって閉塞または開放されるようになっている。

伝熱管２１及びジャケット３には、圧縮機１５によって送出された冷媒が流動される。このような冷媒の流動により、ミックス２４及び冷菓２５の冷却が可能となる。
また、冷媒の流動経路には、四方弁１６、凝縮器１７、膨張弁２０，２２が設けられている。なお、これら四方弁１６、凝縮器１７、膨張弁２０，２２、伝熱管２１及びジャケット３を冷媒の流動経路となる配管で接続することにより、冷媒が状態変化を繰り返して循環する冷凍サイクルが構成される。

また、冷菓製造装置には、装置全体の各種制御を行う制御部５０が設けられている。この制御部５０には、撹拌機２の回転数を可変制御するオーバーラン調整部５１が設けられている。このオーバーラン制御部５１は、オーバーランが低くなる運転状況、たとえば仕込み運転時のように液面変化が大きい場合には、キャブレータチューブ９の出口開口９ａよりも液面が低下して液封が解除されることにより、原料タンク８からミックス２４が流入するためフリーザ胴１内のミックス２４と空気との割合が変化し、適正なオーバーランよりミックス２４の割合が増加してオーバーランを低下させる。
そこで、撹拌機２の回転数を上げて空気のミックスへの取込量を増加させ、フリーザ胴１内のミックス２４に空気量を補充して所望のオーバーランが得られるようにミックス２４及び空気の混入割合を修正する。

ここで、撹拌機２の回転数を上げると空気のミックスへの取込量が増加するのは、撹拌機２の回転数を上げると、フリーザ胴後部のキャブレータチューブ下端の液封面より上部に残存している空気が撹拌エリア内に吸い込まれるのと同時に、その撹拌エリア内に取り込んだ空気を撹拌機２の撹拌によりミックス内に取り込んでいるためである。
また、撹拌機２の回転数を上げることは、その撹拌エリア内に導入された空気をミックス内に取り込むことを促進する効果もある。

なお、フリーザ胴後部のキャブレータチューブ下端の液封面より上部は、その空気が撹拌エリアに導入されて減ったことで減圧されるが、最終的にはタンクに貯蔵されているミックスのヘッドによる圧力と釣り合いを保つような圧力となる。
このため、バランスするまで、キャブレータチューブ内のミックスがフリーザ胴へ流入するが、キャブレータチューブ内のミックス量でバランスしなければタンクからキャブレータチューブを介してフリーザ胴にミックスが供給される。この場合、キャブレータチューブを介して大気中の空気もフリーザ胴へ入り（補給され）、最終的に圧力バランスすることになる。その結果、タンクのミックス液面やフリーザ胴後部のミックス液面も決定される。この圧力バランスは、次回取出時等により液封が解除された段階で解除され、ミックスと空気がフリーザ胴内に導入されて通常状態に戻る。

上述したように、適正なオーバーランから外れるのはミックス２４の液面変動が主な原因であるから、ミックス２４の導入量が適正値より増加してオーバーランを低下させる現象はあるものの、オーバーランが適正値より高くなることはほとんどない。従って、オーバーランが低下することを検知または予知した場合を除き、通常は撹拌機２を所定の回転数に維持して運転する。しかし、オーバーランが高くなる運転状況、たとえばミックス２４の供給が所定量得られなかった場合などオーバーランが高くなる運転状況では、オーバーラン制御部５１が撹拌機２の回転数を下げて空気のミックスへの取込量を減少させ、フリーザ胴１内のミックス量に応じた空気のミックスへの取込量となるよう補正してミックス２４への空気の混入割合を修正することも可能である。

ここで、オーバーラン２４が適正値より低くなることの検知または予知について、具体例を上げて説明する。第１の検知・予知例は、ミックス２４の供給量に応じて撹拌機２の回転数を変化させることである。
すなわち、液面センサ１２の検出値から原料タンク８内に貯蔵されているミックス２４の液面変化を検知し、その液面変化が所定値以上に大きい場合には、フリーザ胴１に供給されたミックス２４の供給量が適正値よりも多いと判断することができる。このため、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気は、空気量が不足してオーバーランを小さくする状況にあると推測されるので、インバータ制御により電動機７の回転数を上げ、撹拌機２の回転数を通常よりも高くして空気の取込量を増加させる。この結果、空気量の不足が補充されるので、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気の割合が適正な値に戻ってオーバーランも適正値となる。

また、第２の検知・予知例は、撹拌機２の負荷に応じて、その回転数を変化させることである。
すなわち、撹拌機２を回転させて撹拌・混合を行う場合には、冷菓２５やミックス２４の固形分と比較すると、液体であるミックス２４の混合割合が大きいほど粘度が低く流動性の高い被撹拌物質となるため、撹拌機２は小さなトルクで回転でき、従って、電動機７の負荷も小さくなる。

そこで、図示しないインバータ制御部の電流値モニタリング部で検出される電流値等から電動機７の負荷を検知し、この負荷が所定値以下に小さい場合には、ミックス２４の割合（供給量）が所定値以上に多いと判断することができる。このため、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気は、空気量が不足してオーバーランを小さくする状況にあると推測されるので、インバータ制御により電動機７の回転数を上げ、撹拌機２の回転数を通常よりも高くして空気の取込量を増加させる。この結果、空気量の不足が補充されるので、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気の割合が適正な値に戻ってオーバーランも適正値となる。

具体例をあげてより詳細に説明すると、完成した冷菓を２個取り出してフリーザ胴１内にミックス２４を補充した場合、たとえば撹拌機２のトルクがヒートリーク運転時を基準（１００％）として８０％の所定値になるところ６０％になったときには、撹拌機２の回転数は、撹拌機２のトルクが所定値のときの回転数（１００％）の１２０％に増加させるような調整を行えばよい。なお、ヒートリーク運転とは、フリーザ胴１内で完成した冷菓を撹拌しながら冷却して保持する運転のことであり、液体のミックス２４が全く混合されていない場合である。

また、第３の検知・予知例は、液体のミックス２４をフリーザ胴１に供給する原料タンク８内の液面変化率に応じて撹拌機２の回転数を変化させることである。この液面変化率は、単位時間当たりの液面変化であり、液面センサ１２の検出値から算出される。
この液面変化率が所定値以上に大きい場合は、冷菓取出による液体原料の正常な補充がなされていると判断できるので、撹拌機２の回転数を変化させることなく通常運転時の所定値に維持して冷菓を製造する。しかし、液面変化率が所定値より小さい場合は、液面変動によりミックス２４が少しずつ流入しているものと判断することができるので、撹拌機２の回転数を通常運転時の所定値よりも上げて空気の取込量を増加させ、ミックス２４の増量に見合った空気量を補充することができる。この結果、空気量の不足が補充されるので、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気の割合が適正な値に戻ってオーバーランも適正値となる。

また、第４の検知・予知例は、運転モードに応じて撹拌機２の回転数を変化させることである。具体例をあげると、たとえば全量がミックス２４の液体である状態から撹拌を開始する仕込み運転時において、液面変動の影響が大きく規定量以上のミックス２４が流入しやすいので、予め撹拌機２の回転数を上げて撹拌・混合することで空気の取込量を増加させる。この結果、空気量の不足が補充されるので、フリーザ胴１内で撹拌・混合されるミックス２４及び空気の割合が適正な値に戻ってオーバーランも適正値となる。

上述した構成の冷菓製造装置は、以下のように使用される。まず冷却運転に先立って原料タンク８内にミックス２４を充填する。このミックス２４は、キャブレータチューブ９を通ってフリーザ胴１内にも充填される。このとき、フリーザ胴１内と大気開放されたキャブレ−タチューブ９の上端部との間においては空気の流通が可能になるので、ミックスの充填に伴ってフリーザ胴１内の空気を排気したり、あるいは、ミックスとともにフリーザ胴１内に空気を導入することができる。
なお、ミックス２４の充填及び空気の導入は、キャブレータチューブ９の下端開口が液面により閉じられて液封された時点で終了する。

次に、冷菓２５の仕込み運転を行う。制御部５０によって電動機７及び圧縮機１５が作動されると、圧縮機１５から吐出配管４１へ冷媒ガスが吐出される。冷媒ガスは図１の実線矢印で示すように、吐出配管４１から四方弁１６，冷媒管３５を通って凝縮器１７に入り、凝縮器１７内部の伝熱管１８内を流過する冷却水に放熱することで凝縮液化する。この液冷媒は冷媒管３５ａ，３５ｂの２つに分岐し、その一方は膨張弁２０で絞られることによって断熱膨張し、その後伝熱管２１内を流過する過程で蒸発気化することにより、その蒸発潜熱で原料タンク８内のミックス２４を保冷する。他方の液冷媒は膨張弁２２で絞られることによって断熱膨張した後、ジャケット３内で蒸発気化することによってその蒸発潜熱によりフリーザ胴１内のミックス２４または冷菓２５を冷却する。

その後、伝熱管２１内及びジャケット３内で蒸発した冷媒ガスは冷媒管３４において合流し、吸入配管４０を経て圧縮機１５に吸入された後、上記過程を繰り返す。この間、撹拌機２は電動機７により回転軸４を介して駆動され、フリーザ胴１内のミックス２４を撹拌する。上記冷却運転を暫時継続すると、フリーザ胴１内のミックス２４が冷却固化して冷菓２５となる。

このような仕込み運転では、上述した検知・予知例で説明したように、オーバーラン調整部５１が回転数を調整した回転数で撹拌機２を回転させ、ミックス２４を撹拌・混合しながら冷却して冷菓２５を練り上げる。この仕込み運転時は、ミックス２４が液体の状態から撹拌・混合が開始されるため、液面変動により規定値以上のミックス２４が流入しやすいので、原料タンク８内の液面変化、撹拌機２の負荷、原料タンク８内の液面変化率及び運転モードのうち、少なくともいずれか一つの条件を満たせば撹拌機２の回転数を上げて空気量を補充し、オーバーランを規定値にして良好な食感の冷菓を製造する。

冷菓２５を取り出す時にはレバー１１を下方に引く。レバー１１と連動して作動するプランジャ１４が上方に移動し、これに伴って取出しスイッチ１３が閉路するとともに通孔３１が開となる。するとフリーザ胴１内の冷菓２５が通孔３１を経て取出し口３３から取り出される。取出しスイッチ１３が閉路している間及び開路後所定時間（たとえば電動機７のトルクが所定トルクに到達するまで）、圧縮機１５及び電動機７が運転を継続し、しかる後に停止する。
こうして冷菓２５が取り出されると、ミックス２４及び空気がフリーザ胴１側へ補給され、その分だけ原料タンク８内のミックス２４の液面が低下する。従って、フリーザ胴１内には、原料タンク８及び大気からキャブレータチューブ９を経て、ミックス２４及び空気が補給される。

また、衛生のため１日１回は原料タンク８内のミックス２４及びフリーザ胴１内のミックス２４及び冷菓２５を加熱殺菌する加熱殺菌運転が行われる。
加熱殺菌運転時、圧縮機１５から吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、図１に破線矢印で示すように、四方弁１６から冷媒管３４に導入される。この後、冷媒ガスは２つの流路に分岐し、一方は伝熱管２１を流過する過程で原料タンク８内のミックス２４を加熱するとともに凝縮液化し、その後、冷媒管３５ａに介装されている膨張弁２０で絞られることにより断熱膨張する。他方はジャケット３内に入り、ここでフリーザ胴１内のミックス２４及び冷菓２５を加熱殺菌するとともに凝縮液化し、その後、冷媒管３５ｂに介装されている膨張弁２２で絞られることにより断熱膨張する。これら膨張弁２０及び膨張弁２２を流過した冷媒は合流して凝縮器１７に入り、ここで伝熱管１８内を流過する冷却水から吸熱することによって蒸発気化し、その後四方弁１６を経て圧縮機１５に吸込まれる。

このように、本発明の冷菓製造装置によれば、液面変動に伴うミックス２４の流入により空気との混合割合が規定値からずれたことを検知・予知した場合、撹拌機２の回転数を上げて空気の取込量を増し、混合割合を補正して所望のオーバーランとした冷菓を製造することができる。このため、良好な食感が得られ、商品価値の高い冷菓を製造することができる。
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。

本発明の一実施形態として示した冷菓製造装置の断面図及び配管系統を示す図である。

符号の説明

１ フリーザ胴（筒状容器）
２ 撹拌機（撹拌・混合手段）
７ 電動機
８ 原料タンク
９ キャブレータチューブ
９ａ 出口開口
１２ 液面センサ
１５ 圧縮機
１６ 四方弁
２４ 液体原料（ミックス）
２５ 冷菓
５０ 制御部
５１ オーバーラン調整部（オーバーラン調整手段）

Claims (7)

1. 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キャブレータ式の冷菓製造装置であって、
   前記筒状容器内で順次固化する前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを撹拌・混合しながら練り上げる撹拌・混合手段の回転数を可変制御するオーバーラン調整手段を設けたことを特徴とする冷菓製造装置。
2. 前記オーバーラン調整手段が、前記液体原料の供給量に応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
3. 前記液体原料の供給量が、前記液体原料を前記筒状容器に供給する貯蔵容器内の液面変化により検出されることを特徴とする請求項２に記載の冷菓製造装置。
4. 前記オーバーラン調整手段が、前記撹拌・混合手段の負荷に応じて回転数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
5. 前記オーバーラン調整手段が、運転モードに応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
6. 前記オーバーラン調整手段が、前記液体原料を前記筒状容器に供給する貯蔵容器内の液面変化率に応じて前記撹拌・混合手段の回転数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
7. 前記オーバーラン調整手段がインバータ制御により回転数を変化させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の冷菓製造装置。

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