JP2019092423A - 発酵乳生成方法及び発酵乳生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液状の発酵乳を生成する方法を提供する。【解決手段】発酵乳生成装置で用いられ、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成方法であって、原料乳と種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、被加熱物を加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程の後、被加熱物の温度が第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように被加熱物を加熱する本加熱工程とを含み、予備加熱工程の時間と本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、予備加熱工程の時間と本加熱工程の時間との配分は、予備加熱工程の時間が１に対して、本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲であることを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、原料乳と乳酸菌とを加熱発酵させて発酵乳を生成する方法及び装置に関し、特に、滑らかな液状の発酵乳を生成する方法及び装置に関する。

ヨーグルトに代表される発酵乳は、生乳などの原料乳に乳酸菌を加えて加熱発酵させたものである。特許文献１は、発酵乳の製造方法を開示している。特許文献１に記載の製造方法は、原料乳に乳酸桿菌および乳酸球菌を添加して加熱発酵させる。発酵工程においては、従来の至適温度よりも高い温度である４４〜５５℃で発酵させる。これにより、冷蔵保存中における発酵乳の酸度の上昇を抑制し、風味の劣化を防止することができる。

再公表WO2011/083776号公報

ところで、ヨーグルトには、糊状のヨーグルト（食べるヨーグルト）、液状のヨーグルト（飲むヨーグルト）および凍結状のヨーグルト（フローズンヨーグルト）があるが、飲むヨーグルトは手軽に摂取が可能であり、その需要が高まっている。
飲むヨーグルトを生成するには、先ず、原料乳と乳酸菌とから食べるヨーグルトを生成し、その後、食べるヨーグルトを破砕する必要がある。すなわち、ヨーグルトを均質化して、口当たりを滑らかにする必要がある。しかし、単純にヨーグルトをスプーン等で混ぜるだけでは均質化をすることはできない。高粘度の部分（だま）が残らないようにするためには、撹拌や加圧を行う均質機等を用いる必要があり（特許文献１の段落０００２および００２２）、装置が大型化するという問題がある。装置の大型化は、特に家庭用のヨーグルトメーカにおいて問題となり得る。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、破砕の工程を追加することなく液状の発酵乳を生成することが可能な発酵乳生成方法及び発酵乳生成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発酵乳生成方法は、発酵乳生成装置で用いられ、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成方法であって、前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを含み、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜7．０の範囲であることを特徴とする。
本発明に係る発酵乳生成装置は、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成装置であって、前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを行う制御部を備え、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲であることを特徴とする。

上記の方法及び装置によれば、破砕の工程を追加することなく液状の発酵乳を生成することができる。

発酵乳生成装置の外観を示す図である。 発酵乳生成装置の構造を説明するための断面図である。 発酵乳生成装置の機能構成を示すブロック図である。 カゼインの凝固タイミングについて説明するための図である。 加熱発酵工程の温度上昇速度に応じた発酵乳の滑らかさを説明するための図である。 発酵乳生成方法のフローチャートである。 予備加熱のフローチャートであって、図８に続く。 予備加熱のフローチャートであって、図７から続く。 本加熱のフローチャートである。 本加熱の温度制御について説明するための図である。 実施形態に係る発酵乳生成方法の温度変化を説明するための図である。 実施形態に係る発酵乳生成方法で生成された発酵乳について説明するための図である。 （ａ）本加熱の変形例のフローチャートである。（ｂ）本加熱の変形例で用いるテーブルである。 変形例における温度センサについて説明するための図である。

＜概要＞
一態態に係る発酵乳生成方法は、発酵乳生成装置で用いられ、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成方法であって、前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを含み、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲であることを特徴とする。

このように、予備加熱工程および本加熱工程において適切な温度制御を行うことにより、破砕による均質化の工程を追加することなく、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨの値が４．３〜４．９の範囲である発酵乳（飲むヨーグルト）を生成することが可能である。
なお、予備加熱工程および本加熱工程のトータル時間は、７．５時間以上且つ８．５時間以下としているが、好ましくは８．０時間である。
また、本加熱工程の最終的な狙い温度は、上記のように、２８℃以上且つ３３℃未満であるが、より好ましくは２９℃以上３１℃以未満であり、最も好ましくは３０℃である。
また、発酵乳生成方法により生成される発酵乳のｐＨの値は、上記のように、４．３以上且つ４．９以下の範囲であるが、最も好ましい値は、４．６である。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記発酵乳生成装置は、前記被加熱物を収容する筐体と、前記筐体を介して前記被加熱物を加熱するヒータと、前記筐体を介して前記被加熱物の温度を測定するセンサとを備え、前記本加熱工程は、設定された加熱量で前記ヒータを駆動し、前記被加熱物が収容された前記筐体を加熱する第１工程と、前記ヒータの駆動を停止させる第２工程と、前記ヒータの駆動を停止してから前記被加熱物が収容された前記筐体の温度が予め定められた温度に低下するまでの時間を計測する第３工程と、計測された時間に応じて前記ヒータの加熱量を設定する第４工程と、前記第１工程から前記第４工程を繰り返して行う工程とを含むことを特徴とする。
ここで加熱量の一例は、加熱温度である。すなわち、発酵乳生成方法において、本加熱工程は、ヒータ１０３を駆動して、温度センサ１０４の温度が設定された第１温度に上昇するまで内筐体４を加熱する第１工程と、ヒータ１０３の駆動を停止する第２工程と、ヒータ１０３の駆動を停止してから、温度センサ１０４の温度が予め定められた第２温度に低下するまでの時間を測定する第３工程と、測定された時間に応じて、第１工程で用いる第１温度を設定する第４工程と、第１工程から第４工程を繰り返して行う工程とを含んでもよい。
このように、ヒータ１０３の駆動と停止とを繰り返して被加熱物（被加熱物を収容した内筐体４）を加熱することにより、急激な温度上昇を避けることができる。また、自然冷却に要する時間を用いて、加熱量、加熱温度のフィードバック制御を行うことにより、最終的な狙い温度である２８℃以上且つ３３℃未満を実現しやすくなる。これらのことから、室温の影響を受けにくくなり、発酵乳の仕上がりが安定する。
なお、生成方法は、第１工程や第３工程の途中で終了してもよい。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記第４工程は、前記第３工程で計測された時間が、予め定められた時間より長いか否かを判断し、長い場合に前記ヒータの加熱量を減らし、短い場合に前記ヒータの加熱量を増やすことを特徴とする。
これにより、急激な温度上昇を避け、最終的な狙い温度である２８℃以上且つ３３℃未満を実現しやすくなる。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記発酵乳製造装置は、時間が短いほど加熱量が多くなるように、複数の時間と加熱量とを対応付けて記載したテーブルを保持しており、前記第４工程は、前記テーブルに記載された複数の時間の中から前記第３工程で計測された時間に最も近い時間を選択し、選択された前記時間に対応付けられた加熱量を用いて、前記ヒータの加熱量を設定することを特徴とする。
これにより、急激な温度上昇を避け、最終的な狙い温度である２８℃以上且つ３３℃未満を実現しやすくなる。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記予備加熱工程は、前記ヒータの温度を５６℃〜６６℃の範囲に設定し、前記被加熱物が収容された前記筐体を加熱することを特徴とする。
被加熱物とヒータとの間には筐体が介在しており、ヒータの熱がダイレクトに被加熱物に伝わらない。そこで、予備加熱工程では、このように高い温度で加熱することにより、それ以降の本加熱工程における発酵が進みやすくなる。また、原料乳および種菌が冷蔵庫で冷やされている場合もあるので、このような高い温度で加熱することが望ましい。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記予備加熱工程は、前記筐体に収容された前記被加熱物の量に応じて予備加熱工程の時間を異ならせることを特徴とする。
これにより、被加熱物の量に応じて適切な温度制御を行うことができる。
別態様に係る発酵乳生成方法おいて、前記筐体は牛乳パックを収容することが可能であって、前記筐体に容量が１０００ｍｌの牛乳パックが収容された場合に、前記予備加熱の時間は１．５時間であり、前記本加熱の時間は、６．５時間であることを特徴とする。

別態様に係る発酵乳生成方法において、前記筐体は牛乳パックを収容することが可能であって、前記筐体に容量が５００ｍｌの牛乳パックが収容された場合に、前記予備加熱の時間は１．０時間であり、前記本加熱の時間は７．０時間であることを特徴とする。
このように、市販の牛乳パックをそのまま容器として使用することが可能であり、ユーザにとっては非常に利便性が高い。

一態態に係る発酵乳生成装置は、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成装置であって、前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを行う制御部を備え、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲であることを特徴とする。
このように、予備加熱工程および本加熱工程において適切な温度制御を制御部が行うことにより、破砕による均質化の工程を追加することなく、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨの値が４．３〜４．９の範囲である発酵乳（飲むヨーグルト）を生成することが可能である。
なお、予備加熱工程および本加熱工程のトータル時間は、７．５時間以上且つ８．５時間以下としているが、好ましくは８．０時間である。
また、本加熱工程の最終的な狙い温度は、上記のように、２８℃以上且つ３３℃未満であるが、より好ましくは２９℃以上３１℃以未満であり、最も好ましくは３０℃である。
また、発酵乳生成方法により生成される発酵乳のｐＨの値は、上記のように、４．３以上且つ４．９以下の範囲であるが、最も好ましい値は、４．６である。

別態様に係る発酵乳生成装置において、前記発酵乳生成装置は、前記被加熱物を収容する筐体と、前記筐体を介して前記被加熱物を加熱するヒータと、前記筐体を介して前記被加熱物の温度を測定するセンサと、時間を測定するタイマとを備え、前記制御部は、前記本加熱工程において、設定された加熱量で前記ヒータを駆動する第１工程と、前記ヒータの駆動を停止させる第２工程と、前記ヒータの駆動を停止させてから前記被加熱物が収容された前記筐体の温度が予め定められた温度に低下するまでの時間を前記タイマに計測させる第３工程と、計測された時間に応じて前記ヒータの加熱量を設定する第４工程と、前記第１工程から前記第４工程を繰り返して行う工程とを行うことを特徴とする。

ここで加熱量の一例は、加熱温度である。すなわち、本加熱工程は、ヒータ１０３を駆動して、温度センサ１０４の温度が設定された第１温度に上昇するまで内筐体４を加熱する第１工程と、ヒータ１０３の駆動を停止する第２工程と、ヒータ１０３の駆動を停止してから、温度センサ１０４の温度が予め定められた第２温度に低下するまでの時間をタイマ１０５に測定させる第３工程と、測定された時間に応じて、第１工程で用いる第１温度を設定する第４工程と、第１工程から第４工程を繰り返して行う工程とを含んでもよい。
このように、ヒータ１０３の駆動と停止とを繰り返して被加熱物（被加熱物を収容した内筐体４）を加熱することにより、急激な温度上昇を避けることができる。また、自然冷却に要する時間を用いて、加熱量、加熱温度のフィードバック制御を行うことにより、最終的な狙い温度である２８℃以上且つ３３℃未満を実現しやすくなる。これらのことから、室温の影響を受けにくくなり、発酵乳の仕上がりが安定する。
なお、生成処理は、第１工程や第３工程の途中で終了してもよい。

＜実施形態＞

以下では、一態様に係る発酵乳生成方法の実施形態を説明する。
１．発酵乳生成装置の構成
本発明の一態様に係る発酵乳生成方法は、発酵乳生成装置で用いられる方法である。ここでは先ず、発酵乳生成装置１の構成について説明する。なお、ここで説明する発酵乳生成装置の一例は家庭用である。

図１は、発酵乳生成装置１の外観図である。同図に示すように、発酵乳生成装置１は、外筐体２、蓋体３および内筐体４から構成され、外筐体２には、各種の表示や操作を行うための操作パネル５を備えている。外筐体２および内筐体４は、樹脂材料で形成されている。蓋体３は、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シリコン樹脂等の透明な樹脂材料、またはガラス材料で形成されている。操作パネル５は、複数のボタンから成る操作部１０６、液晶の表示部１０７、選択されているモード等を識別するためのＬＥＤ（不図示）等を含む。

図２は、発酵乳生成装置１の断面図である。同図に示すように、内筐体４は、有底の筒状体であって、少なくとも原料乳および種菌を含む被加熱物を入れた容器を内部に収容することが可能である。内筐体４の側壁の外側（外筐体２側）には、被加熱物を加熱するためのヒータ１０３と、ヒータ１０３の温度管理をするための温度センサ１０４とを備えている。被加熱物を入れる容器は、筒状の樹脂製の容器、または、図２に記載されているように、紙製の牛乳パック１０を用いることも可能である。

ここで、被加熱物とヒータ１０３および温度センサ１０４との間には、容器（樹脂製容器または牛乳パック１０）、空気層および内筐体４が介在している。そのため、温度センサ１０４で検知される温度と被加熱物の実際の温度との間には乖離がある。そこで、加熱発酵のためのヒータ１０３の温度管理を工夫する必要がある。詳細は後述する。
図３は、発酵乳生成装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、発酵乳生成装置１は、制御部１０１、記憶部１０２、ヒータ１０３、温度センサ１０４、タイマ１０５、操作部１０６および表示部１０７から構成される。

制御部１０１は、具体的にはＣＰＵおよび作業用のＲＡＭで構成され、記憶部１０２に記憶されているコンピュータプログラムや各種の設定データに基づき、発酵乳生成装置１の全体を制御する。例えば、制御部１０１は、温度センサ１０４により検出された温度およびタイマ１０５により計測された時間等を用いてヒータ１０３の駆動を制御し、発酵乳生成処理における被加熱物の温度管理を行う。また、制御部１０１は、操作部１０６が利用者から受け付けた操作に応じた処理を行ったり、設定温度やタイマ設定時間を表示部１０７に表示したりする。
制御部１０１は、発酵乳生成処理では、例えば、原料乳と種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、被加熱物を加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程の後、被加熱物の温度が第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように被加熱物を加熱する本加熱工程とを行う。

記憶部１０２は、具体的にはＲＯＭまたはフラッシュメモリで構成され、本実施形態に係る発酵乳生成方法のコンピュータプログラムをはじめ、各種のコンピュータプログラムや設定データを記憶している。
ヒータ１０３は、制御部１０１の制御に基づき駆動し、内筐体４を介して被加熱物を加熱する。ヒータ１０３の温度は、例えば２５℃〜８０℃に設定可能である。温度センサ１０４は、内筐体４を介して被加熱物の温度を計測する。温度センサ１０４は、ヒータ１０３の設定可能温度２５℃〜８０℃と同程度の範囲を計測可能である。タイマ１０５は、時間を計測する。温度センサ１０４およびタイマ１０５は、それぞれ検出した温度および測定した時間を、制御部１０１へ通知する。

操作部１０６は利用者からの操作を受け付けるボタンを含み、利用者の操作を受け付けると、それを制御部１０１へ通知する。表示部１０７は、液晶表示装置を含み、設定温度やタイマ設定時間等を液晶表示装置に表示する。
２．発酵乳生成方法
（１）発酵乳生成方法を得るに至った経緯

上記に説明したように、液状の発酵乳を生成するためには、糊状の発酵乳を生成した後に、それを破砕して均質化する必要がある。しかしながら、破砕工程を追加すると装置の大型化が懸念されるため、発明者らは、破砕工程を追加せずに液状の発酵乳を生成する方法について検討した。
発酵乳は、原料となる生乳に乳酸菌（例えば、ブルガリア菌、サーモフィルス菌、アシドフィルス菌、ビフィズス菌、ガセリ菌、またはこれらの組み合わせ等）を添加して加熱することにより生成される。具体的には、乳酸菌が生乳に含まれる乳糖を分解して乳酸を生成し、この乳酸が生乳に含まれるたんぱく質であるカゼインを凝固させることにより、生乳から糊状の発酵乳が生成される。発明者らは、発酵乳の生成過程におけるカゼインの凝固タイミングに着目した。

図４は、牛乳から固形ヨーグルトが生成されるまでの経過時間と被加熱物のｐＨの値との関係を示す図である。牛乳のｐＨの値は６．８程度であるが、乳酸菌から生成される乳酸によって、徐々にｐＨの値が下がる。ｐＨが５.０まで下がると、腐敗菌は増殖することができなくなり死滅する。一方で乳酸菌は増殖を続ける。ｐＨの値が４．６になると牛乳のたんぱく質であるカゼインが凝固する。その後、ｐＨの値が４.０付近になると乳酸菌は生育を停止し、被加熱物の発酵が終了する。

このような生成過程を鑑みると、カゼイン凝固のタイミングであるｐＨ＝４．６付近で発酵を終了すれば、固形ヨーグルトになる手前の飲むヨーグルトが生成されることになる。ここで、ヨーグルトの風味を損なわないためには、ｐＨの値が４．３〜４．９程度が良く、また、ユーザに好まれる飲むヨーグルトは粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓであることが分かった。

更に、実験の結果、図５に示すように、加熱発酵工程において、被加熱物の温度上昇速度が速い場合は、固形ヨーグルトになりやすく、温度上昇速度が遅い場合は、滑らかなヨーグルトになりやすいことが分かった。
以上のことから、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４.９の範囲である発酵乳を生成するために、発明者らは、適切な温度管理を行う以下の発酵乳生成方法を見出した。
（２）発酵乳生成方法の詳細説明

ここでは、図６〜図９に示すフローチャートを用いて、発酵乳生成方法及び発酵乳生成処理について詳細に説明する。なお、ここに示す発酵乳生成方法及び発酵乳生成処理は、発酵乳生成装置１がコンピュータプログラムに従い動作することにより実現される。換言すると、制御部１０１が、コンピュータプログラムに従い動作して、ヒータ１０３、温度センサ１０４やタイマ１０５を利用して、発酵乳生成処理を実行する。また、ここに示す発酵乳生成方法及び発酵乳生成処理を開始する前に、準備段階として、原料乳および種菌を含む被加熱物を内筐体４に収容する。このとき、被加熱物を入れる容器としては、樹脂製の容器を用いてもよいし、紙製の牛乳パックを用いてもよい。牛乳パックを用いる場合、容量が１０００ｍｌのものを用いてもよいし、容量が５００ｍｌのものを用いてもよい。さらに、牛乳パックを用いる場合、購入してきた牛乳パック入りの牛乳をそのまま内筐体４に収容させてもよい。
（２．１）発酵乳生成方法のフローチャート

図６は、発酵乳生成方法の全体を示すフローチャートである。発酵乳生成方法は、先ず、予備加熱を行い（ステップＳ１）、続いて、本加熱を行う（ステップＳ２）。つまり、制御部１０１は、先ず、予備加熱工程を行い（ステップＳ１）、続いて、本加熱工程を行う（ステップＳ２）。
（２．２）予備加熱のフローチャート
図７は、予備加熱の処理を示すフローチャートである。ここに示す処理は、図６のステップＳ１の詳細である。

発酵乳の原料である生乳および種菌として、市販されている牛乳およびヨーグルトが用いられることがある。通常、牛乳およびヨーグルトは冷蔵庫内において１０℃以下の低温で保存されている。そのため、本実施形態における発酵乳生成方法は、本加熱を行う前に予備加熱を行い、発酵が開始される温度近傍まで被加熱物の温度を上げる。
先ず、ヒータ１０３の設定温度を、第一の昇温目標温度Ｔ１＝６５℃に設定し（ステップＳ１０１）、加熱を開始する（ステップＳ１０２）。このとき、図示していない計時手段を用いて、トータル加熱時間の計時を開始する。

被加熱物とヒータ１０３との間には、容器、空気層および内筐体４が介在しており、ヒータ１０３の熱がダイレクトに被加熱物に伝わらない。そこで、予備加熱では５６℃〜６６℃、好ましくは６５℃程度の高温で被加熱物を加熱する。
温度センサ１０４が検出する温度Ｔを監視し、Ｔ＝Ｔ１に達したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。Ｔ＝Ｔ１でない場合（ステップＳ１０３でＮ）、ステップＳ１０３に戻る。Ｔ＝Ｔ１の場合（ステップＳ１０３でＹ）、タイマ１０５の値をｔ＝０にセットし、加熱時間の計測を開始する（ステップＳ１０４）。

タイマ１０５による計時を継続しつつ（ステップＳ１０５）、加熱時間がｔ＝ｔ１に達したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ｔ１は、予め設定された値であり、被加熱物の容量が概ね５００ｍｌである場合の加熱継続時間である。本実施形態では、具体的にｔ１＝１６２０ｓである。
ｔ＝ｔ１でない場合（ステップＳ１０６でＮ）、ステップＳ１０５に戻り、タイマ１０５による計時を継続する。ｔ＝ｔ１の場合（ステップＳ１０６でＹ）、被加熱物の容量が概ね５００ｍｌであるか否か判断する（ステップＳ１０７）。

被加熱物の容量が５００ｍｌである場合（ステップＳ１０７でＹ）、ステップＳ１１０へ進む。被加熱物の容量が５００ｍｌでない場合（ステップＳ１０７でＮ）、タイマ１０５による計時を継続しつつ（ステップＳ１０８）、加熱時間がｔ＝ｔ２に達したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ｔ２は、予め設定された値であり、被加熱物の容量が概ね１０００ｍｌである場合の加熱継続時間である。本実施形態では、具体的にｔ２＝２４００ｓである。
ｔ＝ｔ２でない場合（ステップＳ１０９でＮ）、ステップＳ１０８に戻り、タイマ１０５による計時を継続する。ｔ＝ｔ２の場合（ステップＳ１０９でＹ）、ステップＳ１１０へ進む。

第一の昇温目標温度Ｔ１の加熱が終了した後は、ヒータ１０３の設定温度を、第一の昇温目標温度Ｔ１よりも低い第二の昇温目標温度Ｔ２＝４０℃に設定し（ステップＳ１１０）、加熱を継続する（ステップＳ１１１）。
温度センサ１０４が検出する温度Ｔを監視し、Ｔ＝Ｔ２に達したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。Ｔ＝Ｔ２でない場合（ステップＳ１１２でＮ）、ステップＳ１１２に戻る。Ｔ＝Ｔ２の場合（ステップＳ１１２でＹ）、タイマ１０５の値をｔ＝０にセットし、加熱時間の計測を開始する（ステップＳ１１３）。

タイマ１０５による計時を継続しつつ（ステップＳ１１４）、加熱時間がｔ＝ｔ３に達したか否かを判断する（ステップＳ１１５）。ｔ３は、予め設定された値であり、被加熱物の容量が概ね５００ｍｌである場合の加熱継続時間である。本実施形態では、具体的にｔ３＝１９８０ｓである。
ｔ＝ｔ３でない場合（ステップＳ１１５でＮ）、ステップＳ１１４に戻り、タイマ１０５による計時を継続する。ｔ＝ｔ３の場合（ステップＳ１１５でＹ）、被加熱物の容量が概ね５００ｍｌであるか否か判断する（ステップＳ１１６）。

被加熱物の容量が５００ｍｌである場合（ステップＳ１１６でＹ）、予備加熱を終了する。
被加熱物の容量が５００ｍｌでない場合（ステップＳ１１６でＮ）、タイマ１０５による計時を継続しつつ（ステップＳ１１７）、加熱時間がｔ＝ｔ４に達したか否かを判断する（ステップＳ１１８）。ｔ４は、予め設定された値であり、被加熱物の容量が概ね１０００ｍｌである場合の加熱継続時間である。本実施形態では、具体的にｔ４＝３０００ｓである。ｔ＝ｔ４でない場合（ステップＳ１１８でＮ）、ステップＳ１１７に戻り、タイマ１０５による計時を継続する。ｔ＝ｔ４の場合（ステップＳ１１８でＹ）、予備加熱を終了する。
以上説明したように、予備加熱では２段階の昇温制御を行う。また、予備加熱では被加熱物の容量に応じた適切な加熱時間を制御している。予備加熱が終了すると、続いて本加熱を行う。

（２．３）本加熱のフローチャート
図９は、本加熱の処理を示すフローチャートである。ここに示す処理は、図６のステップＳ２の詳細である。
本加熱では、被加熱物の温度が緩やかに上昇し、最終的に、被加熱物の温度が２８度以上且つ３３℃未満に達することが好ましい。被加熱物の温度が２８℃より低いと出来上がる発酵乳が水っぽくなり、３３℃よりも高いと固形の発酵乳になってしまうからである。

そのために、先ず、ヒータ１０３の設定温度Ｔ３を予め定められた初期値である４２℃に設定し（ステップＳ２０１）、加熱を開始する（ステップＳ２０２）。
温度センサ１０４が検出する温度Ｔを監視し、Ｔ＝Ｔ３に達したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。Ｔ＝Ｔ３でない場合（ステップＳ２０３でＮ）、ステップＳ２０３に戻る。Ｔ＝Ｔ３の場合（ステップＳ２０３でＹ）、ヒータ１０３による加熱を停止して、被加熱物を自然冷却する（ステップＳ２０４）。そして、タイマ１０５の値をｔ＝０にセットし、時間の計測を開始する（ステップＳ２０５）。

続いて、温度センサ１０４が検出する温度Ｔを監視し、Ｔ＝Ｔ４に達したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。Ｔ４は、予め設定された値であり、本実施形態では、具体的にＴ４＝３８℃である。すなわち、タイマ１０５は、被加熱物の温度が３８℃に自然冷却されるまでに要する時間を計測している。
Ｔ＝Ｔ４でない場合（ステップＳ２０６でＮ）、ステップＳ２０６に戻る。Ｔ＝Ｔ４の場合（ステップＳ２０６でＹ）、タイマ１０５が計測している時間ｔがｔ＞６００ｓを満たすか否か判断する（ステップＳ２０８）。ｔ＞６００ｓの場合（ステップＳ２０８でＹ）、ヒータ１０３の設定温度Ｔ３の値を２℃下げる（ステップＳ２０９）。ｔ≦６００ｓの場合（ステップＳ２０８でＮ）、ヒータ１０３の設定温度Ｔ３を２℃上げる（ステップＳ２１０）。

ここで、トータル加熱時間が８．０時間に達したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。トータル加熱時間が８．０時間に達していない場合（ステップＳ２１１でＮ）、ステップＳ２０２に戻り処理を継続する。トータル加熱時間が８．０時間に達した場合（ステップＳ２１１でＹ）、本加熱を終了する。
なお、図７〜図９に示したフローチャートでは、温度に関する判断や時間に対する判断を行う際に、「＝」そなわち、比較対象の温度と等しいか、比較対象の時間と等しいかの判断を行っている。この判断を、「＞」すなわち、比較対象の温度より高いか、比較対象の時間より長いかの判断に適宜変更してもよい。

上記のように、本加熱では、ヒータ１０３のオンオフを切り替え、被加熱物の加熱と自然冷却とを繰り返し行う。自然冷却に要した時間が短い場合、被加熱物の温度が低く、加熱不足であると想定される。そこで、加熱量を増やすために、ヒータ１０３の設定温度を上げる。一方で、自然冷却に要した時間が長い場合、被加熱物の温度が高く、加熱過剰であると想定される。そこで、加熱量を減らすために、ヒータ１０３の設定温度を下げる。

図１０に記載された具体例を用いて説明する。図１０の横軸は加熱時間を示し、縦軸は温度センサ１０４により測定された温度を示している。
第１の温度制御３０１では、ヒータ１０３の設定温度は４２℃であり、自然冷却に要した時間は４２０ｓ（７分）である。そこで、第２の温度制御３０２では、ヒータ１０３の設定温度を２℃上げて４４度にする。このとき自然冷却に要した時間は５４０ｓ（９分）である。そこで、第３の温度制御３０３では、ヒータ１０３の設定温度を更に２℃上げて４６℃にする。このとき自然冷却に要した時間は６６０ｓ（１１分）である。そこで、第４の温度制御３０４では、ヒータ１０３の設定温度を２℃下げて４４℃にする。このとき自然冷却に要した時間は６００ｓ（１０分）である。
このように、本加熱では、被加熱物の温度を緩やかに上昇させるために、自然冷却に要した時間が６００ｓ（１０分）に達するか否かを判断しながら、ヒータ１０３の設定温度を変えていく。

３．考察
図１１は、一例として１０００ｍｌの牛乳パックを用いて発酵乳を生成した場合の、温度センサ１０４により測定される温度（グラフＡ）と、実際の被加熱物の温度（グラフＢ）とを示している。

図１１によると、１．５時間（９０分間）の予備加熱により、被加熱物の温度は、概ね１０℃から２４℃まで上昇している。その後、６．５時間（３９０分）の本加熱により、被加熱物の温度は、概ね２４℃から３０℃まで上昇している。このように、予備加熱の温度上昇と比較して、本加熱の温度上昇は緩やかである。このように緩やかな温度上昇を経て、最終的に被加熱物の温度を３０℃程度まで上昇させると、口当たりが滑らかな発酵乳が生成される。

図１２は、本実施形態の発酵乳生成方法を用いて４０回発酵乳を生成し、その都度生成された発酵乳のｐＨおよび粘度を測定して記録したものである。生成された発酵乳のｐＨおよび粘度にバラツキが見られるのは、室温、気温の違いや、使用した種菌に含まれる初期菌数の違い等に基づくものと思われる。このように、多少のばらつきはあるものの、本実施形態の発酵乳生成方法を用いると、発明者らが目標としていた、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を、９０パーセントの確率で生成できることがわかる。
４．その他の変形例

以下、本発明を上記の実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されないのは勿論である。以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記の実施形態における本加熱は、被加熱物の温度を緩やかに上昇させるために、自然冷却に要した時間が６００ｓ（１０分）に達するか否かを判断して、ヒータ１０３の設定温度を変えていた。しかし、本発明においてこの方法は必須ではない。本加熱の変形例を図１３に示す。

図１３（ａ）は、変形例に係るフローチャートの一部分である。具体的には、図９のステップＳ２０８、ステップＳ２０９およびステップＳ２１０の処理を、図１３（ａ）に示す処理と入れ替えることができる。図１３（ｂ）は、変形例で用いるテーブル５００を示す。テーブル５００は、自然冷却に要した時間とヒータ１０３の設定温度の変化量ΔＴとを対応付けて記載したテーブルである。例えば、自然冷却に要した時間が４００ｓのときは、ヒータ１０３の設定温度を３．０℃上昇させることを意味する。

変形例では、ステップＳ２０１からステップＳ２０８までは図９と同様である。ステップＳ２０８でＹの場合には、図１３（ａ）に示すように、タイマ１０５が計測している時間ｔに対応するΔＴをテーブル５００から取得する（ステップＳ４０１）。そして、取得したΔＴを用いて、ヒータ１０３の設定温度をＴ３＋ΔＴに設定しなおす（ステップＳ４０２）。その後、図９のステップ２１１に進み、処理を継続する。このように、本加熱は、テーブルを参照してヒータ１０３の設定温度を変更してもよい。

なお、図１３（ｂ）に示すテーブル５００に記載されているΔＴの値は一例であって、必ずしもこの値を用いる必要はなく、例えば、時間が６００を基準にして、ΔＴの値を−（設定温度を下げる）にしてもよい。被加熱物の温度が緩やかに上昇し、最終的に、被加熱物の温度が２８度以上且つ３３℃未満に達するように、自然冷却に要した時間が短いほどヒータ１０３の加熱量を増やし、または、自然冷却に要した時間が長いほどヒータ１０３の加熱量を減らすように値を設定すればよい。

（２）上記の実施形態における本加熱は、被加熱物の温度を緩やかに上昇させるために、自然冷却に要した時間が６００ｓ（１０分）に達するか否かを判断して、ヒータ１０３の設定温度を変えていた。しかし、これに限定されない。例えば、自然冷却に要した時間が、５８０ｓに達していない場合に加熱温度（設定温度）を上げ、５８０ｓ〜６２０ｓの範囲にある場合に加熱温度（設定温度）を維持し、６２０ｓに達した場合に加熱温度（設定温度）を下げるようにしてもよい。

（３）本加熱の温度制御において、自然冷却に要した時間が短い場合、加熱量を増やすために、ヒータ１０３の設定温度を上げる代わりに、加熱時間を延長してもよい。一方、自然冷却に要した時間が長い場合、加熱量を減らすために、ヒータ１０３の設定温度を下げる代わりに、加熱時間を短縮してもよい。この場合、トータルの加熱時間に与える影響が少ない範囲で行うことが望ましい。同様に、加熱量を調整するために、設定温度と加熱時間との両方を変化せてもよい。

（４）発酵乳生成装置１は、複数の温度センサを備えていてもよい。例えば、図１４に示すように、内筐体４の高さ方向の中心よりも下側に温度センサａ（６０１）を備え、内筐体４の高さ方向の中心よりも上側に温度センサｂ（６０２）を備えていてもよい。
この場合、発酵乳生成方法において、被加熱物の容量が５００ｍｌの場合は、温度センサａ（６０１）を用いて被加熱物の温度を検出し、被加熱物の容量が１０００ｍｌの場合は、温度センサａ（６０１）および温度センサｂ（６０２）の両方を用いて被加熱物の温度を検出し、検出された温度の平均値を算出してもよい。これにより、被加熱物の容量による検出温度のバラツキを抑制することができる。

（５）予備加熱では、被加熱物の量に応じて加熱時間を加減した。そこで、上記の実施形態に係る発酵乳生成方法に被加熱物の量を自動で検出する処理を追加してもよい。
被加熱物の量を検出する方法としては、牛乳パックの大きさ（高さ）をセンサで検知したり、牛乳パック表面に記載されている内容を文字認識で判別したり、計量機能を追加して任意の量を計量してもよい。この場合、発酵乳生成装置１に、牛乳パックの大きさ（高さ）を検出するためのセンサ、文字認識手段、計量手段をそれぞれ追加してもよい。

（６）上記の実施形態に係る発酵乳生成方法に、冷却処理を追加してもよい。すなわち、生成された発酵乳の鮮度を保持するために、本加熱が終了した後に、自動で保冷モードに移行してもよい。この場合、発酵乳生成装置１に、冷却ファンを追加してもよい。さらには、例えば、夏季または冬季等における外気温度の影響を少なくするために、室温を測定する温度計を別途備え、夏季であれば生成中に冷却ファンを駆動させるようにしてもよい。

（７）上記の実施形態に係る発酵乳生成方法に、ユーザへの報知、通知処理を追加してもよい。すなわち、本加熱が終了した後に、発酵乳の生成完了をユーザの携帯端末に通知してもよい。更に、ユーザの携帯端末から、保冷モードへ移行する指示を遠隔から受信してもよい。この場合、発酵乳生成装置１に無線通信手段を追加してもよい。これにより、ユーザが在宅していない時間帯に発酵乳が生成された場合であっても、生成された発酵乳の鮮度を保持することができる。

（８）上記の実施形態に係る発酵乳生成方法に、破砕の処理を追加してもよい。この場合は、発酵乳生成装置１の大型化を抑制するために、小型で実現可能な破砕手段を用いることが望ましい。例えば、撹拌手段が付いた専用容器を用い、本加熱終了の後、撹拌手段によって生成された発酵乳を撹拌し、破砕してもよい。また、内筐体４の側壁または底部に超音波振動子を設け、本加熱終了の後、超音波振動子により生成された発酵乳を破砕してもよい。これにより、さらに滑らかな口当たりの発酵乳を生成することができる。

（９）上記の実施形態に係る発酵乳生成方法の準備段階として、原料乳と種菌とを内筐体４にセットする必要があるが、このとき、原料乳の量を自動で計測し、計測された原料乳の量に応じて、必要な種菌の量を算出してもよい。さらに、算出した値を表示部１０７に表示することによりユーザに通知してもよい。また、種菌の投入量に応じて、更に必要な種菌の量を算出し、「種菌があと１０グラム必要です。」のように、必要な種菌の量を表示部１０７に表示してもよいし、音声で通知してよい。

（１０）上記の実施形態に係る発酵乳生成方法に、糊状の発酵乳（食べるヨーグルト）を生成する処理を追加してもよい。発酵乳生成装置１は、食べるヨーグルトを生成するためのコンピュータプログラムを記憶しており、ユーザの選択に応じて、食べるヨーグルトおよび飲むヨーグルト、それぞれを自動で生成可能としてもよい。
（１１）上記の発酵乳生成装置１において、加熱する牛乳の量をユーザが設定可能であるとしてもよい。例えば、５００ｍｌまたは１０００ｍｌの何れかを選択してもよいし、任意の量を入力して設定してもよい。そして、上記の実施形態に係る発酵乳生成方法では、ユーザが設定した各容量に応じて発酵乳の自動生成を行うようにしてもよい。

（１２）上記の実施形態では、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成するようにしているが、例えば、固めの発酵乳や酸っぱい発酵乳等の上記範囲内の希望の発酵乳をユーザが希望できるようにしておき、加熱温度や加熱時間をユーザの希望に合わせて変更するようにしてもよい。
（１３）上記の実施形態で説明した方法は、実際にはコンピュータプログラムによって実現されるが、このコンピュータプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものも本発明に含まれる。

（１４）上記の実施形態の制御部１０１は温度センサ１０４を備え、温度センサ１０４が測定した温度に基づいて、ヒータ１０３を駆動させたり、停止させたりしている。
しかしながら、別の実施形態としての制御部は、生成処理開始前の原料乳と種菌とを含む被加熱物の温度を測定し、当該温度に対応したプログラムを、処理中の被加熱物の温度を測定することなく、実行するようにしてもよい。この場合、生成処理開始前の被加熱部の温度と、処理前の温度に対応した加熱・冷却スケジュールとを関連付けて予めテーブルとして記憶しておくことで実施できる。
さらに、別の実施形態としての発酵乳生成装置は、温度センサを備えず、生成処理開始前の被加熱部の温度をユーザからの入力により受け付け、当該温度に対応した加熱・冷却を行いようにしてもよい。この場合も、生成処理開始前の被加熱部の温度と、処理前の温度に対応した加熱・冷却スケジュールとを関連付けて予めテーブルとして記憶しておくことで実施できる。
（１５）上記の実施形態に、（１）〜（１４）の変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 発酵乳生成装置
２ 外筐体
３ 蓋体
４ 内筐体
５ 操作パネル
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ ヒータ
１０４ 温度センサ
１０５ タイマ
１０６ 操作部
１０７ 表示部

Claims (10)

1. 発酵乳生成装置で用いられ、原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成方法であって、
   前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、
   前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを含み、
   前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、
   前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲である
   ことを特徴とする発酵乳生成方法。
2. 前記発酵乳生成装置は、前記被加熱物を収容する筐体と、前記筐体を介して前記被加熱物を加熱するヒータと、前記筐体を介して前記被加熱物の温度を測定するセンサとを備え、
   前記本加熱工程は、
   設定された加熱量で前記ヒータを駆動し、前記被加熱物が収容された前記筐体を加熱する第１工程と、
   前記ヒータの駆動を停止させる第２工程と、
   前記ヒータの駆動を停止してから前記被加熱物が収容された前記筐体の温度が予め定められた温度に低下するまでの時間を計測する第３工程と、
   計測された時間に応じて前記ヒータの加熱量を設定する第４工程と、
   前記第１工程から前記第４工程を繰り返して行う工程とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の発酵乳生成方法。
3. 前記第４工程は、前記第３工程で計測された時間が、予め定められた時間より長いか否かを判断し、長い場合に前記ヒータの加熱量を減らし、短い場合に前記ヒータの加熱量を増やす
   ことを特徴とする請求項２に記載の発酵乳生成方法。
4. 前記発酵乳製造装置は、時間が短いほど加熱量が多くなるように、複数の時間と加熱量とを対応付けて記載したテーブルを保持しており、
   前記第４工程は、前記テーブルに記載された複数の時間の中から前記第３工程で計測された時間に最も近い時間を選択し、選択された前記時間に対応付けられた加熱量を用いて、前記ヒータの加熱量を設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の発酵乳生成方法。
5. 前記予備加熱工程は、
   前記ヒータの温度を５６℃〜６６℃の範囲に設定し、前記被加熱物が収容された前記筐体を加熱する
   ことを特徴とする請求項２に記載の発酵乳生成方法。
6. 前記予備加熱工程は、
   前記筐体に収容された前記被加熱物の量に応じて予備加熱工程の時間を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１に記載の発酵乳生成方法。
7. 前記筐体は牛乳パックを収容することが可能であって、前記筐体に容量が１０００ｍｌの牛乳パックが収容された場合に、前記予備加熱の時間は１．５時間であり、前記本加熱の時間は、６．５時間である
   ことを特徴とする請求項６に記載の発酵乳生成方法。
8. 前記筐体は牛乳パックを収容することが可能であって、前記筐体に容量が５００ｍｌの牛乳パックが収容された場合に、前記予備加熱の時間は１．０時間であり、前記本加熱の時間は７．０時間である
   ことを特徴とする請求項６に記載の発酵乳生成方法。
9. 原料乳と種菌とを加熱発酵させることにより、粘度が９〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲であり、且つ、ｐＨが４．３〜４．９の範囲である発酵乳を生成する発酵乳生成装置であって、
   前記原料乳と前記種菌とを含む被加熱物の温度が第１の速度で上昇するように、前記被加熱物を加熱する予備加熱工程と、
   前記予備加熱工程の後、前記被加熱物の温度が前記第１の速度よりも緩やかな第２の速度で上昇し、２８℃以上且つ３３℃未満の範囲に達するように前記被加熱物を加熱する本加熱工程とを行う制御部を備え、
   前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との合計は７．５〜８．５時間であり、
   前記予備加熱工程の時間と前記本加熱工程の時間との配分は、前記予備加熱工程の時間が１に対して、前記本加熱工程の時間が４．３〜７．０の範囲である
   ことを特徴とする発酵乳生成装置。
10. 前記発酵乳生成装置は、前記被加熱物を収容する筐体と、前記筐体を介して前記被加熱物を加熱するヒータと、前記筐体を介して前記被加熱物の温度を測定するセンサと、時間を測定するタイマとを備え、
    前記制御部は、前記本加熱工程において、
    設定された加熱量で前記ヒータを駆動する第１工程と、
    前記ヒータの駆動を停止させる第２工程と、
    前記ヒータの駆動を停止させてから前記被加熱物が収容された前記筐体の温度が予め定められた温度に低下するまでの時間を前記タイマに計測させる第３工程と、
    計測された時間に応じて前記ヒータの加熱量を設定する第４工程と、
    前記第１工程から前記第４工程を繰り返して行う工程とを行う
    ことを特徴とする請求項９に記載の発酵乳生成装置。
    

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