JP2019135913A - 焼成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の焼成装置では、ベーカリー製品の生地に含まれる水分の量の変動に対して、安定した焼き上がりを実現することが困難であった。【解決手段】焼成装置１は、耐圧構造の焼成室２と、焼成室２の内部を減圧する減圧装置１０と、焼成室２の内部に備えられた加熱装置３と、焼成室の湿度を計測する湿度計５と、湿度計５が計測する湿度に基づいて減圧装置１０による減圧状態、または加熱装置３による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する制御装置３０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、パンや焼き菓子等を焼成するための焼成装置に関する。

パンや焼き菓子等のいわゆるベーカリー製品の焼成には、電気オーブンを備える焼成装置が用いられている。一般的なベーカリー製品の生地には、質量パーセントで４０％程度の水分が含まれる。一方、焼成後のベーカリー製品の水分は質量パーセントで１０％程度であることが食感の観点から好ましい。従来の焼成装置においては、焼成は大気圧下で行われ、電気ヒータ等による加熱の温度と時間を制御することでベーカリー製品の焼き上がり状態（焼き色や水分の量）を調整していた。

特許文献１では、焼成時に生地の周囲の酸素濃度を低下させる焼成方法および焼成装置が提案されている。しかし、特許文献１に記載の焼成方法および焼成装置においても、焼成時の生地の周囲の圧力が大気圧であることに変わりはない。

特開２０００−２３６７９８号公報

焼成装置に搬入された生地に含まれる水分の量は、生地が調整されてから焼成装置に搬入されるまでに経過時間や搬送される環境により変動する。特に、ベーカリー製品の生産ラインに配置される各種の生産機械のトラブル等により、生産ラインが停止してしまった場合には、搬送中の生地から多くの水分が蒸発して失われるため、生地の状態の変動が大きくなる。

従来の焼成装置では、生地に含まれる水分の量の変動に対し、焼成時の温度と時間を制御することで完成品の焼き上がり状態の安定化を図っている。しかし、完成品の水分の量を一定にするために、水分の多い生地に対して高温または長時間の焼成を行うと焼き色が濃くなり、水分の少ない生地に対して比較的低温または短時間の焼成を行うと焼き色が薄くなる。逆に、焼き色を一定にすると、生地の水分変化に応じて完成品の水分の量も変化してしまう。
よって、生地に含まれる水分の量の変動に対して、安定した焼き上がりを実現することが困難であった。

本発明の焼成装置は、耐圧構造の焼成室と、前記焼成室の内部を減圧する減圧装置と、前記焼成室の内部に備えられた加熱装置と、前記焼成室の湿度を計測する湿度計と、前記湿度計が計測する湿度を示す物理量に基づいて前記減圧装置による減圧状態、または前記加熱装置による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する制御装置とを備える。

本発明によれば、生地に含まれる水分の量が変化しても安定した焼き上がりを実現する焼成装置を提供できる。

一実施形態の焼成装置の断面図。 図２（Ａ）は、焼成工程の一例における焼成時間と焼成室内の湿度の関係を示す図、図２（Ｂ）は、焼成工程の一例における焼成時間と調圧弁の開度の関係を示す図。 図３（Ａ）は、焼成工程の変形例１における焼成時間と焼成室内の湿度の関係を示す図、図３（Ｂ）は、焼成工程の変形例１における焼成時間と調圧弁の開度の関係を示す図。 図４（Ａ）は、焼成工程の変形例２における焼成時間と焼成室内の湿度の関係を示す図、図４（Ｂ）は、焼成工程の変形例２における焼成時間と加熱装置の熱出力の関係を示す図。 図５（Ａ）は、焼成工程の変形例３における焼成時間と調圧弁の開度の関係を示す図、図５（Ｂ）は、焼成工程の変形例３における焼成時間と加湿器出力の関係を示す図。 図６（Ａ）は、焼成工程の変形例４における焼成時間と生地および焼成皿の質量の計測値の関係を示す図、図６（Ｂ）は、焼成工程の変形例４における焼成時間と調圧弁の開度の関係を示す図。

（焼成装置の実施形態）
以下、図を参照して本発明の焼成装置の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態の焼成装置１を示す断面図である。
焼成装置１は、耐圧構造の焼成室（電気オーブン）２を備える。焼成室２の内部には、焼成されるべき生地１６ｃが載る焼成皿１５ｃを挟んで、その上方には上側均熱板４ａを介して上側電気ヒータ３ａが配置され、その下方には下側均熱板４ｂを介して下側電気ヒータ３ｂが配置されている。焼成皿１５ｃの下面は、その周辺部が載置枠７により支持されるが、下面の大部分は下側均熱板４ｂと対向して配置されている。従って、焼成皿１５ｃ上の生地１６ｃは、上からは上側均熱板４ａを介して上側電気ヒータ３ａにより加熱され、下からは焼成皿１５ｃおよび下側均熱板４ｂを介して下側電気ヒータ３ｂにより加熱され、焼成される。
上側電気ヒータ３ａおよび下側電気ヒータ３ｂを、併せて加熱装置３とも呼ぶ。

上側電気ヒータ３ａが配置されている上側均熱板４ａ、および下側電気ヒータ３ｂが配置されている下側均熱板４ｂは、支柱６ｐに取り付けられた上側支持部６ｔおよび下側支持部６ｂにより支持されている。そして、上側支持部６ｔおよび下側支持部６ｂが、支柱６ｐに沿って上下に移動することにより、上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂも、それぞれ上下への移動が可能であり、すなわち、加熱装置としての上側電気ヒータ３ａおよび下側電気ヒータ３ｂと生地１６ｃとの間隔が調整可能となっている。支柱６ｐ、上側支持部６ｔおよび下側支持部６ｂを、併せて均熱板支持部６とも呼ぶ。上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂは、均熱化のために熱伝導度の良い金属等で形成されている。

焼成室２は耐圧構造となっており、焼成室２は底部に設けられた排気口２ｏに接続されている排気管１１および調圧弁１３を介して減圧ポンプ１４に接続されている。本明細書では、排気管１１、調圧弁１３および減圧ポンプ１４を総称して、減圧装置１０とも言う。
焼成装置１は、食品であるベーカリー製品を製造する装置であるので、減圧ポンプ１４は、油の拡散の恐れのない水封式ポンプを使用することが好ましい。

本実施形態の焼成装置１は、耐圧構造の焼成室２内を例えば１０ｋＰａ程度に減圧した状態でベーカリー製品（生地１６ｃ）を焼成することができる。水の沸点は常圧下では１００℃であるが、減圧下ではこれより低下するので、減圧下で焼成することにより、生地１６ｃに含まれる水分を効率よく除去することが可能となる。従って、従来から行われていた加熱装置３による焼成温度や焼成時間による焼き色や水分の量の調整に加えて、本実施形態の焼成装置１においては、別途、減圧ポンプ１４や調圧弁１３による圧力の調整により水分の量の調整を行うことが可能である。
焼成室２内には、焼成室２内に水蒸気を供給する加湿器１７も設けられている。

図１中の焼成室２の左側にはロードロック室としての搬入予備室１９が、焼成室２の右側にはロードロック室としての搬出予備室２４が、それぞれ設けられている。そして、焼成室２と搬入予備室１９との間には上下スライド開閉式のロードロック扉１８ａが設けられ、焼成室２と搬出予備室２４との間には上下スライド開閉式のロードロック扉１８ｂが設けられている。ロードロック扉１８ａ、１８ｂには不図示の駆動機構が設けられており、駆動機構は制御装置３０からの指令により、ロードロック扉１８ａ、１８ｂを個別に開閉する。

搬入予備室１９内には、未焼成生地１６ｂが載る焼成皿１５ｂを載置する載置台２０と、焼成皿１５ｂを焼成室２の内部に搬入するための搬送機構の一例であるロードアーム２３とロードスライダ２２が設けられている。搬入予備室１９の焼成室２とは反対側には、開閉式の搬入扉２１が設けられている。
搬出予備室２４内には、焼成室２内の焼成皿１５ｃを搬出予備室２４に搬出するための搬送機構の一例であるアンロードアーム２８およびアンロードスライダ２７と、搬出された焼成済生地１６ａが載る焼成皿１５ａを載置する載置台２５が設けられている。搬出予備室２４の焼成室２とは反対側には、開閉式の搬出扉２６が設けられている。

ロードアーム２３およびアンロードアーム２８は、それぞれ制御装置３０からの駆動信号Ｓ７および駆動信号Ｓ８により駆動され、それぞれロードスライダ２２およびアンロードスライダ２７上を左右に移動して、焼成皿１５ｃ等を搬送する。
搬入予備室１９および搬出予備室２４には、それぞれに不図示の排気系が接続され、排気系は、制御装置３０からの指示により、搬入予備室１９および搬出予備室２４の内部を個別に減圧し、あるいは大気圧に開放する。

焼成室２を減圧する減圧装置１０には、排気管１１の一部から分岐して圧力計１２が設けられており、圧力計１２は焼成室２内の圧力を計測する。また、焼成室２の内部には湿度計５が設けられており、湿度計５は焼成室２内の湿度（絶対湿度）を計測する。
湿度計５が計測した湿度は湿度信号Ｓ１に変換され、圧力計１２が計測した圧力は圧力信号Ｓ２に変換され、それぞれ制御装置３０に送られる。

上述の載置枠７は、質量計測器８を介して支持台９により支持される。質量計測器８は、その上に載せられた載置枠７、焼成皿１５ｃおよび生地１６ｃの合計の質量を計測する。質量計測器８が計測した質量は質量信号Ｓ３に変換され、入力装置３０ａを経由して制御装置３０内に送られる。
制御装置３０は、これらの湿度信号Ｓ１、圧力信号Ｓ２、質量信号Ｓ３に基づいて、減圧装置１０による減圧状態、または加熱装置３による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する。

すなわち、制御装置３０は、必要に応じて調圧弁１３に開閉信号Ｓ５を送り、または減圧ポンプ１４に排気量調整信号Ｓ６を送ることで、減圧装置１０による減圧状態を制御する。また、制御装置３０は、必要に応じて加熱装置３に出力調整信号Ｓ４を送り、またはロードアーム２３に駆動信号Ｓ７を送り、アンロードアーム２８に駆動信号Ｓ７を送ることで、加熱装置３による加熱状態または加熱時間を制御する。

制御装置３０は上述したように、ロードロック扉１８ａ，１８ｂの開閉や、搬入予備室１９および搬出予備室２４内の圧力の制御も行う。また、焼成室２内の加湿器１７が供給する水蒸気量の制御も行なう。
なお、焼成室２および搬入予備室１９あるいは搬出予備室２４の内部と外部を繋ぐ信号線は、ハーメチックシール等を介して各室に導入されている。

本実施形態の焼成装置１においても、従来の各種の電気オーブンと同様に、焼成に先立って、制御装置３０は加熱装置３に電力の投入を指示し、加熱装置３および上側均熱板４ａ、下側均熱板４ｂが所定の温度となるように予熱しておく。
焼成に先立って、オペレータまたは本実施形態の焼成装置１と連携する他の装置は、焼成されるべき未焼成生地１６ｂを、焼成装置１の外部で焼成皿１５ｂの上に載置しておく。

制御装置３０はロードロック扉１８ａを閉め、搬入予備室１９内を大気圧とし、搬入扉２１を開ける。オペレータまたは本実施形態の焼成装置１と連携する他の装置は、焼成皿１５ｂを搬入予備室１９内に搬入し、載置台２０上に載置する。その後、制御装置３０は、搬入扉２１を閉め、不図示の排気系に指令を出し、搬入予備室１９内を１０ｋＰａ程度に減圧する。制御装置３０は搬入予備室１９内が減圧された後に、ロードロック扉１８ａを開ける。ロードアーム２３は、焼成皿１５ｂを保持するとともに、ロードスライダ２２上を図中右側に移動して、焼成皿１５ｃに示すとおり焼成室２内の載置枠７上に搬送する。

焼成皿１５ｂを焼成室２内に搬送した後に、制御装置３０は、ロードアーム２３を搬入予備室１９内に戻し、ロードロック扉１８ａを閉める。
続いて、焼成室２内で生地１６ｃの焼成を行う。その焼成工程についての詳細は後述する。
制御装置３０は、生地１６ｃの焼成中に、搬出予備室２４の搬出扉２６を閉め、不図示の排気系を用いて搬出予備室２４内を１０ｋＰａ程度に減圧しておく。

生地１６ｃの焼成が完了すると、制御装置３０はロードロック扉１８ｂを開ける。そしてアンロードアーム２８を、アンロードスライダ２７上を左に移動させて焼成室２内に送り込む。アンロードアーム２８は、載置枠７上の焼成皿１５ｃを受け取り、アンロードスライダ２７上を右に移動して、焼成皿１５ｃを搬出予備室２４内の載置台２５上に載置する。焼成皿１５ｃが搬出予備室２４内に格納された状態が焼成皿１５ａである。

その後、制御装置３０はロードロック扉１８ｂを閉め、搬出予備室２４内を大気圧にした後に搬出扉２６を開ける。これにより、オペレータまたは本実施形態の焼成装置１と連携する他の装置は、焼成済生地１６ａ、すなわちベーカリー製品の載った焼成皿１５ａを搬出予備室２４から取り出すことができる。
また、新たに焼成すべき未焼成生地１６ｂ（焼成皿１５ｂ）の上記の如き焼成室２に搬入は、焼成済生地１６ａ（焼成皿１５ａ）の焼成室２からの搬出と、平行して行うこともできる。これにより、搬入および搬出に必要な時間を短縮し焼成の生産性を高めることができる。

（焼成工程の一例）
焼成室２内で生地１６ｃの焼成工程の一例について、図１および図２を参照しつつ説明する。上述のとおり、焼成は焼成室２内を１０ｋＰａ程度に減圧した状態で行う。
なお、この焼成工程の一例においては、焼成室２内に備えられている加湿器１７は動作を停止した状態である（加湿しない）ものとしている。

図２（Ａ）は、焼成時間に対する湿度計５が計測する焼成室２内の湿度の変化を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の湿度Ｈａの変化を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の湿度Ｈｂの変化を表す。
図２（Ｂ）は、焼成時間に対する調圧弁１３の開度の制御結果を表すグラフであり。グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の開度Ｖａの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の開度Ｖｂの制御結果を表す。

始めに、調圧弁１３の開度（開口面積）を、Ｖ１に設定しておく。そして、生地１６ｃが載る焼成皿１５ｃが焼成室２内に搬入される時刻を時刻ｔ０とする。
焼成室２に搬入されると、生地１６ｃは加熱され温度が上昇するため、生地１６ｃから水分が蒸発し焼成室２内の湿度が上昇する。制御装置３０は、湿度計５により計測された焼成室２内の湿度（湿度信号Ｓ１）が第１の基準値Ｈ１に達した時点で、調圧弁１３の開度を上げ、開度をＶ２に設定する。これにより、減圧装置１０の排気能力（減圧状態）が上がり、焼成室２からの水蒸気およびその他の気体の排気が促進される。

生地１６ｃの水分が少ない場合、焼成室２内での加熱により生地１６ｃの温度が早期に上昇するため、焼成室２内の湿度Ｈａは比較的早期の時刻ｔ１で第１の基準値Ｈ１に達する。この時刻ｔ１で制御装置３０は調圧弁１３の開度をＶ２に設定する。一方、生地１６ｃの水分が多い場合、生地１６ｃの温度の上昇が緩やかになるため、焼成室２内の湿度Ｈｂは時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２で第１の基準値Ｈ１に達する。この時刻ｔ２で制御装置３０は調圧弁１３の開度をＶ２に設定する。

その後、焼成が進むと、生地１６ｃの水分は蒸発により減少し、焼成室２内の水蒸気は減圧装置１０により排気されるので、焼成室２内の湿度は低下する。制御装置３０は、焼成室２内の湿度が第２の基準値Ｈ２を下回った時点で、調圧弁１３に指令を発し、調圧弁１３の開度の絞り込みを開始する。

生地１６ｃの水分が少ない場合、焼成室２内の湿度Ｈａは比較的早期に時刻ｔ３で第２の基準値Ｈ２を下回る。よって制御装置３０は、時刻ｔ３において調圧弁１３に開度Ｖａの絞り込みを指令し、時刻ｔ４までに調圧弁１３の開度Ｖａを初期状態のＶ１に戻す。
その後、時刻ｔ６において制御装置３０は焼成を終了するために、ロードロック扉１８ｂに対して扉開放の指令を送り、アンロードアーム２８に対して焼成皿１５ｃの搬出を命じる駆動信号Ｓ８を送る。

生地１６ｃの水分が多い場合、焼成室２内の湿度Ｈｂは、上記の時刻ｔ３より後の時刻ｔ５で第２の基準値Ｈ２を下回る。よって制御装置３０は、時刻ｔ５において調圧弁１３に開度の絞り込みを指令し、時刻ｔ７までに調圧弁１３の開度Ｖｂを初期状態のＶ１に戻す。
その後、時刻ｔ８において制御装置３０は焼成を終了するために、ロードロック扉１８ｂに対して扉開放の指令を送り、アンロードアーム２８に対して焼成皿１５ｃの搬出を命じる駆動信号Ｓ８を送る。

生地１６ｃの焼成は、焼成皿１５ｃが焼成室２から搬出されることにより終了する。
上記の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間間隔、および時刻ｔ４から時刻ｔ６までの時間間隔は、ベーカリー製品の品種に応じて設定することが好ましい。
また、例えば、時刻ｔ４と時刻ｔ６を同一時刻としても良い。

あるいは、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間間隔、および時刻ｔ４から時刻ｔ６までの時間間隔を、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの所要時間、および時刻ｔ１から時刻ｔ３までの所要時間に応じて設定してもよい。なお、時刻ｔ１、時刻ｔ３は、焼成室２内の湿度計５が計測する湿度に基づいて定まる時刻であるから、この場合にも焼成時間（加熱時間）は湿度計５が計測した湿度に基づいて制御されていることになる。

生地１６ｃの水分が多い場合の各時刻である時刻ｔ５、時刻ｔ７、ｔ８についても、上記の生地１６ｃの水分が少ない場合の各時刻と同様の手法で決定することができる。
すなわち、ベーカリー製品の品種ごとに、焼成後の生地１６ｃに含まれる水分の量が質量パーセントで１０％程度となり、視覚的においしそうな焼き色に仕上がるように上記の諸条件を設定することが好ましい。

上述の焼成室２内の湿度の第１の基準値Ｈ１および第２の基準値Ｈ２は、焼成するベーカリー製品の品種に応じて適当な値を設定することが好ましい。また、第１の基準値Ｈ１と第２の基準値Ｈ２の大小関係は、任意であってかまわない。
なお、上記の例においては、焼成室２内の湿度が第１の基準値Ｈ１に達した段階で、調圧弁１３の開度をＶ１からＶ２にステップ的に上げるものとしたが、調整弁の開度は、ある程度の時間を掛けて連続的にＶ１からＶ２に変化させても良い。

また、減圧装置１０の排気能力の制御は調圧弁１３の開度の調整によって行うものとしたが、調圧弁１３による調整に代えて、あるいはこれに加えて、制御装置３０が減圧ポンプ１４に排気量調整信号Ｓ６を送り、減圧ポンプ１４自体の排気能力を調整することにより行うようにしても良い。

本例の焼成工程では、上述のとおり生地１６ｃの焼成時間（加熱時間）の制御は、制御装置３０の制御の下で、搬送機構であるロードアーム２３およびアンロードアーム２８により行っている。ただし、加熱時間の制御はこれに限られるものではなく、制御装置３０の制御の下で、加熱装置３への投入電力を制御し、加熱装置３から出力される熱量を制御することで、加熱時間や加熱状態を制御することもできる。その場合には、加熱装置３の出力の変動が短時間で、すなわち短い時定数で生地１６ｃに伝達されるように、上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂは、比熱が小さい材質で、薄く形成しておくことが望ましい。

本例の焼成工程では、制御装置３０は、焼成室２内の湿度の計測値に応じて、すなわち生地１６ｃに含まれる水分量に応じて、減圧装置１０による焼成室２の減圧状態および、加熱装置３による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する。これにより、焼成前に生地１６ｃに含まれている水分の量が変化しても、焼成工程においてその水分の量を制御することができるので、安定した焼き上がりを実現することができる。

（焼成工程の変形例１）
焼成工程の変形例１は、焼成開始から焼成終了までの加熱時間は焼成室２内の湿度によらずに固定し、代わりに、焼成室２内の湿度の計測値に応じて、減圧装置１０の排気能力を連続的に変化させるものである。他の条件は、上述の焼成工程の一例と同様である。

以下、図１および図３を参照して、焼成工程の変形例１について説明する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に、焼成時間に対する湿度計５が計測する焼成室２内の湿度の変化を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の湿度Ｈｃの変化を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の湿度Ｈｄの変化を表す。
図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同様に、焼成時間に対する調圧弁１３の開度の制御結果を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の開度Ｖｃの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の開度Ｖｄの制御結果を表す。

変形例１においても、始めに調圧弁１３の開度をＶ１０に設定しておく。そして、生地１６ｃが載る焼成皿１５ｃが焼成室２内に搬入される時刻を時刻ｔ０とする。焼成室２に搬入されると焼成室２内の湿度が上昇する。制御装置３０は、湿度計５が計測した焼成室２内の湿度（湿度信号Ｓ１）に応じて、調圧弁１３の開度を上げる。

生地１６ｃの水分が少ない場合には、焼成室２内の湿度Ｈｃの上昇は比較的少ないため、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｃをそれほど上げない。一方、生地１６ｃの水分が多い場合には、焼成室２内の湿度Ｈｄが大きく上昇するため、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｄを大きく上げる。
その後、焼成が進むにつれ、焼成室２内の湿度Ｈｃおよび湿度Ｈｄは低下するので、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｄを下げていく。そして、生地１６ｃの最初の水分の量に関わらず、時刻ｔ１０で焼成を終了する。

焼成工程の変形例１における、焼成室２内の湿度Ｈｃ、Ｈｄと調圧弁１３の開度Ｖｃ，Ｖｄの関係、および焼成を終了する時刻ｔ１０は、最適な焼き上げ状態が実現されるように、ベーカリー製品の品種毎に事前に最適化しておくことが好ましい。なお、調圧弁１３の開度を、一例として焼成室２の湿度に対する１次関数として制御することもできる。

焼成工程の変形例１においては、制御装置３０は、焼成室２内の湿度に応じて、すなわち生地１６ｃに含まれる水分の量に応じて焼成室２からの排気状態を制御するので、焼成前に生地１６ｃに含まれている水分が変化しても、安定した焼き上がりを実現することができる。

（焼成工程の変形例２）
焼成工程の変形例２は、焼成開始から焼成終了までの加熱時間、および減圧装置１０の排気能力は焼成室２内の湿度によらずに固定し、代わりに、焼成室２内の湿度の計測値に応じて、加熱装置３の加熱条件を変化させるものである。

以下、図１および図４を参照して、焼成工程の変形例２について説明する。図４（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に、焼成時間に対する湿度計５が計測する焼成室２内の湿度の変化を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の湿度Ｈｅの変化を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の湿度Ｈｆの変化を表す。
図４（Ｂ）は、焼成時間に対する加熱装置３の加熱条件（熱出力）の制御結果を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の熱出力Ｅｅの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の熱出力Ｅｆの制御結果を表す。

焼成を開始する時刻ｔ０において、加熱装置３の加熱条件（熱出力）は、Ｅ０に設定しておく。生地１６ｃが焼成室２に搬入されると焼成室２内の湿度が上昇する。制御装置３０は、焼成室２内の湿度の計測値（湿度信号Ｓ１）に応じて、加熱装置３の熱出力を上昇させる。
生地１６ｃの水分が少ない場合には、焼成室２内の湿度Ｈｅの上昇は比較的少ないため、制御装置３０は加熱装置３の熱出力Ｅｅをそれほど上げない。一方、生地１６ｃの水分が多い場合には、焼成室２内の湿度Ｈｆが大きく上昇するため、制御装置３０は加熱装置３の熱出力Ｅｆを大きく上昇させる。

その後、焼成が進むにつれ、焼成室２内の湿度Ｈｅまたは湿度Ｈｆは低下するので、制御装置３０は加熱装置３の熱出力を下げていく。そして、生地１６ｃの最初の水分の量に関わらず、時刻ｔ２０で焼成を終了する。
焼成工程の変形例２における、焼成室２内の湿度Ｈｅ、Ｈｆと加熱装置３の熱出力Ｅｅ、Ｅｆの関係、および焼成を終了する時刻ｔ２０は、最適な焼き上げ状態が実現されるように、ベーカリー製品の品種毎に事前に最適化しておくことが好ましい。なお、加熱装置３の熱出力を、一例として焼成室２の湿度に対する１次関数として制御することもできる。

焼成工程の変形例２においては、制御装置３０は、焼成室２内の湿度に応じて、すなわち生地１６ｃに含まれる水分の量に応じて加熱装置３の熱出力（加熱状態）を制御するので、焼成前に生地１６ｃに含まれている水分が変化しても、安定した焼き上がりを実現することができる。
なお、焼成工程の変形例２においても、焼成中に、減圧装置１０の排気能力を、焼成室２内の湿度に応じて変化させても良い。

（焼成工程の変形例３）
焼成工程の変形例３は、焼成室２内に備えられている加湿器１７を用いて焼成室２内に加湿を行い、制御装置３０は加湿器１７と調圧弁１３を制御して焼成室２内の湿度を一定値に保った状態で焼成を行うものである。
以下、図１および図５を参照して、焼成工程の変形例３について説明する。図５（Ａ）は、図２（Ｂ）と同様に、焼成時間に対する調圧弁１３の開度の制御結果を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の開度Ｖｇの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の開度Ｖｈの制御結果を表す。

図５（Ｂ）は、焼成時間に対する加湿器１７の出力である水蒸気放出量（加湿器出力）の制御結果を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の加湿器出力Ｊｇの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の加湿器出力Ｊｈの制御結果を表す。
焼成を開始する時刻ｔ０において、調圧弁１３の開度をＶ２０に、加湿器出力はＪ０に設定しておく。生地１６ｃが焼成室２に搬入されると、生地１６ｃは加熱され水蒸気を放出する。

焼成工程の変形例３においては、制御装置３０は焼成室２内の湿度を一定値に保つように、調圧弁１３および加湿器１７を制御する。すなわち、調圧弁１３の開度を上げ、加湿器１７の出力を絞る。
生地１６ｃの水分が少ない場合には、生地１６ｃから焼成室２内に放出される水蒸気は比較的少ないため、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｇをそれほど上げず、加湿器出力Ｊｇをそれほど絞らない。

生地１６ｃの水分が多い場合には、生地１６ｃから焼成室２内に放出される水蒸気は比較的多くなるため、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｈを上昇させ、加湿器出力Ｊｈを絞り込む。圧力上昇に伴い減圧室内の温度は上昇し、加湿出力の絞り込みと相俟って、湿度一定のまま生地からの水分蒸発が促進される。
これにより、焼成室２内の湿度は一定値に保たれることとなり、生地１６ｃは安定した湿度の下で焼成される。

その後、焼成が進むにつれ、生地１６ｃからの水蒸気放出量は減少するので、制御装置３０は、湿度は一定値に保つために、調圧弁１３の開度Ｖｇ、Ｖｈを減少させ、加湿器出力Ｊｇ、Ｊｈを増加させる。そして、生地１６ｃの最初の水分の量に関わらず、時刻ｔ３０で焼成を終了する。

焼成工程の変形例３において、調圧弁１３の開度の調整量と加湿器１７の出力の調整量の関係、および焼成を終了する時刻ｔ３０は、最適な焼き上げ状態が実現されるように、ベーカリー製品の品種毎に事前に最適化しておくことが好ましい。
なお、調圧弁１３の開度の調整量と加湿器１７の出力の両方ではなく、どちらか一方を制御することによって、焼成室２内の湿度を一定値に保つこともできる。

焼成工程の変形例３においては、制御装置３０は、焼成室２内の湿度が一定値となるように、減圧装置１０（調圧弁１３の開度）と加湿器１７の出力の少なくとも一方を制御する。これにより、焼成前に生地１６ｃに含まれる水分が変化しても、安定した焼き上がりを実現することができる。

なお、焼成工程の変形例３においては、焼成中の調圧弁１３の開度、または加湿器１７の出力の制御結果に応じて、焼成を終了する時刻ｔ３０を延長または繰り上げても良い。
すなわち、生地１６ｃから放出された水蒸気が多い場合（生地１６ｃの含まれていた水分が多い場合）には焼成時間を長くし、水蒸気が少ない場合には焼成時間を短くしても良い。
これにより、焼成前に生地１６ｃに含まれていた水分の変化に対して、さらに安定した安定した焼き上がりを実現することができる。

（焼成工程の変形例４）
焼成工程の変形例４においては、制御装置３０は、湿度計５による湿度の計測値（湿度信号Ｓ１）に加えて、焼成室２内の質量計測器８が計測した生地１６ｃおよび焼成皿１５ｃの質量（質量信号Ｓ３）にも基づいて、減圧装置１０による減圧状態を制御する。加熱制御、時間制御は併用しない。

以下、図１および図６を参照して、焼成工程の変形例４について説明する。図６（Ａ）は、焼成時間に対する質量計測器８が計測する焼成皿１５ｃと生地１６ｃの質量の変化を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の質量Ｗｉの変化を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の質量Ｗｊの変化を表す。
図６（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同様に、焼成時間に対する調圧弁１３の開度の制御結果を表すグラフであり、グラフ中の実線は水分の少ない生地１６ｃの場合の開度Ｖｉの制御結果を表し、破線は水分の多い生地１６ｃの場合の開度Ｖｊの制御結果を表す。

変形例Ａにおいても、始めに調圧弁１３の開度をＶ３０に設定しておく。そして、生地１６ｃが載る焼成皿１５ｃが焼成室２内に搬入される時刻を時刻ｔ０とする。焼成室２に搬入されると生地１６ｃの温度が上昇し、生地１６ｃから水分が蒸発するため、質量計測器８による焼成皿１５ｃと生地１６ｃの質量の計測値が減少していく。この質量の減少量は、生地１６ｃから放出された水分の質量に他ならないので、制御装置３０は、湿度の計測値Ｓ１に代えて、あるいはこれに加えてさらに質量の計測値（質量信号Ｓ３）も用いて、調圧弁１３の開度の制御を行う。

図６（Ａ）に示すとおり、生地１６ｃの水分が多い場合、すなわち焼成前に生地１６ｃに多くの水分が残留している場合には、焼成開始時の質量Ｗｊ０は、生地１６ｃの水分が少ない場合の焼成開始時の質量Ｗｉ０に比べて重くなる。また、焼成中の質量Ｗｊの減少量も、生地１６ｃの水分が少ない場合の質量Ｗｉの減少量に比べて大きくなる。従って、 制御装置３０は、質量計測器８による質量の計測値Ｗｉ、Ｗｊ（質量信号Ｓ３）の値、および変化量に基づいて、生地１６ｃに残存する水分の量を推定できる。

そして、制御装置３０は、質量計測器８の計測値に基づいて、図６（Ｂ）に示すとおり、調圧弁１３の開度を制御する。
生地１６ｃの水分が少ない場合には、焼成開始時の質量の計測値Ｗｉ０が比較的小さく、焼成中の質量Ｗｉの減少量も比較的少ないので、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｉをそれほど上げない。一方、生地１６ｃの水分が多い場合には、焼成開始時の質量の計測値Ｗｊ０が比較的大きく、焼成中の質量Ｗｊの減少量も比較的多いので、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｊを大きく上げる。

その後、焼成が進むにつれ、生地１６ｃの水分が減少し、生地１６ｃからの水蒸気の放出量は低下するため、質量Ｗｉ、Ｗｊの変化量も減少していく。そこで、制御装置３０は調圧弁１３の開度Ｖｉ、Ｖｊを下げていく。そして、生地１６ｃの最初の水分の量に関わらず、時刻ｔ４０で焼成を終了する。

焼成工程の変形例４における、質量の計測値Ｗｉ、Ｗｊと調圧弁１３の開度Ｖｃ，Ｖｄの関係、および焼成を終了する時刻ｔ４０は、最適な焼き上げ状態が実現されるように、ベーカリー製品の品種毎に事前に最適化しておくことが好ましい。なお、調圧弁１３の開度を、一例として焼成開始時の質量および焼成中の質量の減少量に対する１次関数として制御することもできる。

焼成工程の変形例４においては、制御装置３０は、質量計測器８が計測した焼成皿１５ｃおよび生地１６ｃの質量およびその変化に応じて、すなわち生地１６ｃに含まれる水分の量に応じて焼成室２の排気状態を制御するので、焼成前に生地１６ｃに含まれている水分が変化しても、安定した焼き上がりを実現することができる。

なお、焼成工程の変形例４においても、質量変化に応じて制御装置３０が制御する対象を、焼成室２の排気状態ではなく、焼成工程の変形例３と同様に加熱装置の加熱状態（加熱出力）とすることもでき、制御対象を加熱時間とすることもできる。あるいは、制御対象として、焼成室２の排気状態と、加熱状態および加熱時間とを併用することもできる。 また、質量計測器８は、焼成室２の内部ではなく、搬入予備室１９の内部の例えば載置台２０の上に設置しても良い。この場合、焼成中の生地１６ｃの質量の変化は計測できなくなるが、焼成開始時の質量を計測して、生地１６ｃに含まれる水分の量を推定し、それをその後の制御に用いることができる。

また、質量計測器８は、必ずしも焼成装置１内に設けなくても良い。この場合、本実施形態の焼成装置１に未焼成生地１６ｂを搬送する経路上のどこかに、未焼成生地１６ｂの質量または未焼成生地１６ｂと焼成皿１５ｂの合計の質量を計測する外部質量計を設けておく。そして、制御装置３０は、その外部質量計による質量の計測結果の電気信号を入力装置３０ａを介して受信し、それをその後の制御に用いることができる。

（実施形態の効果）
（１）本発明の実施形態の焼成装置は、耐圧構造の焼成室２と、焼成室２の内部を減圧する減圧装置１０と、焼成室２の内部に備えられた加熱装置３と、焼成室２の湿度を計測する湿度計５と、湿度計５が計測する湿度を示す物理量に基づいて減圧装置１０による減圧状態、または加熱装置３による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する制御装置３０とを備えている。
このような構成としたので、焼成される生地１６ｃに最初に含まれる水分の量が変動した場合、制御装置３０は、その変動を焼成中の焼成室２内の湿度の変化として計測することが可能である。そして、焼成室２の減圧状態や、加熱装置３による加熱状態または加熱時間を制御することで、生地１６ｃに最初に含まれる水分の量が変動しても、安定した焼き上がりを実現できる。
（２）さらに、制御装置３０は、生地の焼成中に湿度計５が計測する湿度を示す物理量の大きさに応じて、減圧装置１０による排気能力を高め、または加熱装置３の熱出力を高め、もしくは加熱時間を増加させることで、生地１６ｃに最初に含まれる水分の量の変動に対して、安定した焼き上がりを実現できる。
（３）さらに、焼成する生地１６ｃを焼成室２に搬入および焼成室２から搬出する搬送機構（ロードアーム２３、アンロードアーム２８）を備えることで、オペレータの作業負荷を低減し、運転費用の安い焼成装置を実現できる。
（４）さらに、搬送機構がロードロック室（搬入予備室１９、搬出予備室２４）を備えることで、焼成室２の減圧に要する時間を短縮することができ、生産性の高い焼成装置を実現できる。
（５）さらに、制御装置３０による加熱時間の制御は、搬送機構（ロードアーム２３、アンロードアーム２８）による生地の搬入および搬出によって行うことにより、時定数の長い加熱装置を制御する場合に比べて、加熱時間の正確な制御が可能になる。
（６）さらに、制御装置３０が、焼成する生地１６ｃの質量の計測値を入力する入力装置３０ａを備え、入力装置３０ａから入力された質量の計測値に基づいて制御を行うものとしてもよく、これにより、生地１６ｃの質量の変化に対応した焼成を実現できる。
（７）さらに、焼成装置１が、焼成する生地１６ｃの質量を計測する質量計測器８を備え、制御装置３０は、質量計測器８が計測した質量の計測値に基づいて制御を行うことにより、焼成中の生地１６ｃの質量の変化に基づいて最適な焼成の制御を行うことができる。

以上の実施形態および変形例において、搬入予備室１９および搬出予備室２４は必ずしも両方を設けなくても良く、予備室は１つであって、その１つの予備室を経由して焼成皿の搬入および搬出の双方を行っても良い。ただし、両方を設けそれにより搬入と搬出を平行して行うことで、より高い処理能力を得ることができるという効果が得られる。

加熱装置３についても、必ずしも上側電気ヒータ３ａと下側電気ヒータ３ｂの両方を設ける必要は無く、上側または下側のどちらか一方であっても良い。また、加熱装置３は電気ヒータに限らず、マイクロ波加熱器や電磁加熱器を用いることもできる。
上記の例では、湿度計５は焼成室２内部の底部に配置しているが、湿度計５の位置はこれに限るわけではない。ただし、湿度計５を、焼成室２内部の上下方向の中央部より下側に設けると、焼成室２内の水蒸気量の総量を計測し易いという効果がある。

湿度計５は、排気管１１の管内等の減圧装置１０の内部に設けても良い。例えば、焼成室２と調圧弁１３の間の排気管１１の一部に冷却トラップを設け、その冷却トラップにトラップされた水の量を計測することで、焼成室２内で生地１６ｃから蒸発した水分の量を計測することもでき、すなわち焼成室２の湿度を計測することもできる。

排気管１１、調圧弁１３および減圧ポンプ１４からなる減圧装置１０については、必ずしもこの３つを全て備える必要はない。例えば、減圧ポンプ１４の排気能力を直接制御することで焼成室２内の圧力や湿度を制御できる場合には、調圧弁１３は設けなくても良い。また、焼成装置１の外部から例えば工場用力として真空配管(減圧配管)が供給される場合には、減圧ポンプ１４は設けずに、調圧弁１３の開閉により圧力や湿度を制御することもできる。

上記の実施形態では、上側均熱板４ａを支持する上側支持部６ｔおよび下側均熱板４ｂを支持する下側支持部６ｂが支柱６ｐに沿って上下に移動するものとした。これにより、上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂと生地１６ｃとの距離を調節することができ、ベーカリー製品の品種毎に、最適な加熱条件を設定できるという効果が得られる。
ただし、製造するベーカリー製品の品種が限定されている場合には、上側支持部６ｔおよび下側支持部６ｂは支柱６ｐに固定され、上下に移動しなくても良い。

また、上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂ自体も省略してもよく、この場合には加熱装置３の時定数を短くでき、生地１６ｃに照射される熱量を短時間で変化させることができる。もちろん、上側均熱板４ａおよび下側均熱板４ｂを設けることで、生地１６ｃへの熱の供給が場所的に均一化されるという効果が得られる。

上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：焼成装置、２：焼成室、３：加熱装置、５：湿度計、７：載置枠、８：質量計測器、１０：減圧装置、１２：圧力計、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：焼成皿、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：生地、１７：加湿器、１９：搬入予備室、２３：ロードアーム、２４：搬出予備室、２８：アンロードアーム、３０：制御装置

Claims (10)

1. 耐圧構造の焼成室と、
   前記焼成室の内部を減圧する減圧装置と、
   前記焼成室の内部に備えられた加熱装置と、
   前記焼成室の湿度を計測する湿度計と、
   前記湿度計が計測する湿度を示す物理量に基づいて前記減圧装置による減圧状態、または前記加熱装置による加熱状態もしくは加熱時間のうちの少なくとも１つを制御する制御装置とを備える焼成装置。
2. 請求項１に記載の焼成装置において、
   前記制御装置は、生地の焼成中に前記湿度計が計測する湿度を示す物理量の大きさに応じて、前記減圧装置による排気能力を高め、または前記加熱装置の熱出力を高め、もしくは、前記加熱時間を増加させる焼成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の焼成装置において、
   焼成する生地を前記焼成室に搬入および前記焼成室から搬出する搬送機構を備える焼成装置。
4. 請求項３に記載の焼成装置において、
   前記搬送機構はロードロック室を備える焼成装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の焼成装置において、
   前記制御装置による前記加熱時間の制御は、前記搬送機構による前記生地の搬入および搬出により行う焼成装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の焼成装置において、
   前記制御装置は、焼成する生地の質量の計測値を入力する入力装置を備え、前記入力装置から入力された前記質量の計測値に基づいて前記制御を行う焼成装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の焼成装置において、
   焼成する生地の質量を計測する質量計測器を備え、
   前記制御装置は、前記質量計測器が計測した質量の計測値に基づいて前記制御を行う焼成装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の焼成装置において、
   前記焼成室の内部に水分を供給する加湿器を備え、
   前記制御装置は、前記加湿器が前記焼成室の内部に供給する水分の量を制御する焼成装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の焼成装置において、
   前記湿度計は、前記焼成室の内部の上下方向中央部より下側に設けられている焼成装置。
10. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の焼成装置において、
    前記湿度計は、前記減圧装置に設けられている焼成装置。
    

Images