JP2023109173A - 液体または半液体食品を処理するための機械および液体または半液体食品を処理するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスの環境負荷を低減するために、よりエネルギー効率の良い態様で、特に加熱によって、液体または半液体食品を熱処理する。【解決手段】液体または半液体食品を処理するための機械であって、液状または半液状食品を処理するための、壁および出口を備えた処理容器と、少なくとも部分的に強磁性材料から作られ且つ処理容器の内部に配置された撹拌機であって、供給される製品を混合するために混合軸周りに回転する撹拌機と、撹拌機に接続されて混合軸周りに撹拌機を回転させるアクチュエータとを備え、機械は、１つまたは複数の巻線導体を備える誘導素子であって、１つまたは複数の巻線導体に電流が流れるときに磁場を生成するための誘導素子を備え、生成された磁場が処理容器の壁の少なくとも一部を通過して撹拌機に到達し磁気誘導による加熱を引き起こすように、誘導素子は処理容器の外側に配置されている、機械。【選択図】図２

Description

本発明は、液体または半液体食品を（特に熱的に）処理するための機械および当該機械でベース食品混合物を熱処理するための方法に関する。

特に、本発明は、低温殺菌機、調理器具、または低温殺菌およびクリーミングの両方を同一容器内で行うことができる多機能／複合機械等の装置に関する。

従来技術の機械は、処理される混合物が配置されて撹拌機によって回転される製品収容要素を備える。

これらの機械はまた、機械に組み込まれた熱力学的システムを備えており、供給される製品を熱処理することを可能にする。

一般的に言えば、熱力学的システムは、容器を加熱して製品を熱処理することを可能にするべく容器と熱交換するために熱交換流体が循環する（種々の熱力学的要素を備えた）閉回路を備える。

不利なことに、熱力学的システムを備えた従来技術の機械は、製品を熱処理するために必要な熱を得るために大量のエネルギーを必要とするという点で、特に効率的ではない。

さらに、これらの熱力学的システムの調整は容易ではないので、機械は、予め定められた加熱曲線に従った特定のプロセスを必要とする異なる種類の製品に対してあまりフレキシブルではない。

したがって、プロセスの環境負荷を低減するために、よりエネルギー効率の良い態様で、特に加熱によって、液体または半液体食品を熱処理する必要性がある。

本発明の目的は、特に効率的な態様で食品を熱処理することができる、液体または半液体食品を処理するための機械、および当該機械で食品を処理するための方法を提供することによって、少なくとも上記の必要性を満たすことである。

上記の目的に関連して本発明の技術的特徴は、以下の特許請求の範囲に明確に記載されており、その利点は、本発明の例示的な、したがって非限定的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかである。
本開示による液体または半液体食品を処理するための機械の斜視図を示す。 図１の機械に適用可能な動作回路の第１の実施形態を概略的に示す。 図１の機械に適用可能な動作回路の第２の実施形態を概略的に示す。 図２または３の動作回路の一部を概略的に表す。

添付の図面を参照すると、数字１は、本発明による液体または半液体食品を製造および供給するための機械を示す。

機械１は、例えば、パンおよび菓子製品、クリーム、スープなどの様々な種類の液体または半液体製品を製造することを可能にする。

機械１は、液体または半液体食品を熱処理するための、壁２Ａ、２Ｂおよび出口３を備えた容器２を備える。

機械１は、例えば、低温殺菌機、調理器具、または低温殺菌およびクリーミングの両方を同一の容器２内で行うことができる多機能／複合機械であってもよい。

有利なことに、熱処理は、最終製品の酸化を減少させることにより、処理された食品の保存および安全性を促進する。

機械１は、処理された製品を供給するためのディスペンサ１４を備える。

ディスペンサ１４は、出口３に接続されており、製品を供給する必要があるときに出口３を開閉するために移動可能な閉鎖要素（図示せず）を備える。

容器２内で必要な熱プロセスを受けた後、製品は出口３を通過してディスペンサ２４を介して供給できる。

好ましくは、最終製品はその後、図２または３に示されるように、タブ１４に集められる。

図１に示される実施形態では、機械１は、容器２と連通する第２の容器２８を備える（容器２および２８は、機械の内部で視界から隠されているので、破線の矢印で示されている）。

例えば、容器２は調理器具であってもよいし、第２の容器２８はクリーミングシリンダであってもよい。

容器２および第２の容器２８は、機械１のコンパクトさを保証するために、好ましくは同一方向に向けられるが、必ずしもそうである必要はない。

しかしながら、容器２は、図２および３に示されるように、水平または垂直である主の展開方向を有し得ることに留意されたい。

容器２および第２の容器２８の両方が存在する場合、機械は、第２の容器２８につながるホッパ２７に容器２の内容物を注ぐように構成されたディスペンサ２６を備えてもよい。

ディスペンサ２４およびディスペンサ２６は、（供給を開始または停止するために）互いに独立したそれぞれの閉鎖要素を備える。

機械１は、少なくとも部分的に強磁性材料から作られた撹拌機４であって、容器２の内部に配置され且つ供給される製品を混合するために混合軸Ａ周りに回転する撹拌機４を備える。

機械１は、撹拌機４を混合軸Ａ周りに回転させるために撹拌機４に接続されたアクチュエータ５を備える。

好ましくは、アクチュエータ５は電気モータである。

撹拌機４は、第１の強磁性材料から作られた第１の部分４Ａを備える。

有利なことに、強磁性材料は、磁場を受けると容易に磁化することができる。

一実施形態では、第１の部分４Ａは、少なくとも部分的にフェライト鋼から作られる。

一実施形態では、第１の部分４Ａは、オーステナイト鋼コーティングを有する（これにより、撹拌機４の衛生状態を高め、その耐久性および洗浄の容易さを改善することが可能である）。

撹拌機４は、第１の強磁性材料とは異なる材料（例えば、異なる金属）から作られた第２の部分４Ｂを備える。

機械１は、誘導素子６を備えることを特徴とする。

誘導素子６は、１つまたは複数の巻線導体７であって、電流がそれらを流れるときに磁場Ｍを生成するための１つまたは複数の巻線導体７を備える。

誘導素子６は、生成された磁場Ｍが処理容器２の壁２Ａ、２Ｂの少なくとも一部を通過して撹拌機４に到達し、撹拌機４を磁気誘導によって加熱するように、処理容器２の外部に配置される。

有利なことに、磁気誘導による加熱は、他の加熱方法と比較して持続時間の短い熱プロセスを生成することを可能にすると同時に、（処理中の製品に基づいて）熱出力の供給においてより高い精度を保証する。

有利なことに、磁気誘導による加熱は過渡加熱（heating transients）を低減するので、処理中の製品をより迅速に予め定められた温度にすることができる。

言い換えれば、これは、機械１の加熱を非常に迅速にオンオフすることを可能にする。

有利なことに、磁気誘導による加熱は、熱交換流体が流れる蒸発器と回路とを備えた従来の加熱システムと比較して、特にコンパクトで且つサイズが縮小されたシステムで高い電力密度を保証することを可能にする。

図３に示される実施形態では、混合軸Ａは垂直であり、壁２Ａは容器２の底２Ａ’を規定する。誘導素子６は、容器２の底２Ａ’の外側に配置される。

図２に示される実施形態では、混合軸Ａは水平であり、壁２Ａは容器２の後部２Ａ’’を規定する。誘導素子６は、処理容器２の後部２Ａ’’の外側に配置され且つ出口３の反対側にある。

誘導素子６は、単純な単一巻線コイルまたはソレノイドコイルであり得る。

一実施形態では、誘導素子６は、導体７が巻き付けられたプレートの形態で具現化される。

一実施形態では、誘導素子６はフェライトコアを備える。

この実施形態では、導体７はフェライトコアの周りに巻かれている。

一実施形態では、１つまたは複数のコイルを形成するために、導体７が巻かれている。

導体７は、例えば銅または鋼のような低電気抵抗率の材料から作られた電気ケーブルである。

導体７は、（交流）電磁場Ｍを介して、エネルギーが容器２の壁を通って伝達されて撹拌機４に到達することを可能にする。

例えば強磁性材料である（このケースでは、撹拌機４の部分４Ａである）導電性構成要素が磁場Ｍ内に配置されると、それは誘導電流の形でエネルギーを吸収する。

渦電流とも呼ばれる誘導電流は、材料の電気抵抗のために強磁性部分４Ａの表面に熱を発生させる（それによっていわゆるジュール効果が得られる）。

言い換えれば、電流は導体７を通って流れて撹拌機４内に誘導電流を生成できる電磁場Ｍを生成し、誘導電流はジュール効果によって熱に変換される。

加熱は撹拌機４の強磁性部分４Ａに生じる。

有利なことに、磁気誘導加熱を使用する機械は、電磁場が撹拌機の強磁性部分のみに影響を及ぼし且つその表面に制限されたままであるので、特に安全であることが保証される。

さらに、磁気誘導加熱を使用する機械は、加熱時の熱変換性能が特に高いという点において非常に有効且つ効率的である。

有利なことに、容器２の壁（例えば、壁２Ａ、２Ｂ）は、加熱プロセスの影響を受けずに冷たいままなので、容器内の食品が局所的に焦げるリスクが回避される。実際、加熱要素、すなわち撹拌機４は、加熱中に回転し続けることを考慮すべきである。これにより、製品がそれにくっつくのを防止し、それによって、食品が局所的に焦げるリスクを低減または軽減する。

磁場Ｍによる磁気誘導により加熱される撹拌機４の部分４Ａは、熱処理される製品に浸漬され、したがって、製品を加熱させる。

有利なことに、熱は容器２の内部で直接生成され、周囲の外部空間への熱損失はない。

有利なことに、誘導による加熱は、必要な熱強度に到達するための特に高性能で且つ迅速な方法である。

有利なことに、熱プロセスをより効率的且つ迅速にすることはエネルギーの節約につながり、これは、消費量の削減を可能にする。

さらに、誘導による加熱は特に正確であり、必要な温度プロファイルを得ることを可能にする。

機械１は、制御ユニット１０を備える。

制御ユニット１０は、アクチュエータ５を制御および駆動するように構成される。

有利なことに、制御ユニット１０は、熱処理プロセスを自動化することを可能にする。

有利には、プロセスを自動化することにより、熱プロセスサイクルの再現性が促進される。

制御ユニット１０は、誘導素子６およびアクチュエータ５を同時に始動させて、撹拌機４が加熱されている間に撹拌機４を回転させるように構成される。

有利なことに、撹拌機４を加熱し且つ同時に動かすことにより、容器２の一部を過熱したり過熱された部分と接触した最終製品を焦がしたりして、ひいては全体の品質を損なうリスクなく、製品を均一に熱処理することが可能である。

機械１は、電力調整ユニット１１を備える。

電力調整ユニット１１は、制御ユニット１０によって駆動される。

ユニット１１は、可変周波数電圧発生器として機能する。これは、主電源ラインの固定電圧を必要な周波数の交流電圧に変換する。

電力調整ユニット１１は、特に導体７に電力を供給するために、誘導素子６に接続されている。

電力調整ユニット１１は、一定の実効電圧で導体７に電力を供給するように構成される。

電力調整ユニット１１は、インバータ１１Ａを備える。

インバータ１１Ａは、制御ユニット１０から受信したコマンドに応じて、導体７に供給される電圧の周波数を調整するように適切に構成される。

したがって、インバータ１１Ａは、供給電圧の周波数を調整することによって電力伝達を変えることを可能にする（それは誘導素子６の導体７を通って流れる電流を変えることを可能にする）。

電力調整ユニット１１は、交流?直流電圧変換モジュール１１Ｂを備える。

変換モジュール１１Ｂは、コネクタ１３によって主電源ラインに接続されている。

モジュール１１Ｂはインバータ１１Ａの入力に接続されており、インバータ１１Ａに直流電圧を供給する。

調整ユニット１１は、複数の異なる電力レベルに従って導体７に電力を送るように構成される。

有利なことに、様々なレベルに従って電力を調整することにより、機械の精度および柔軟性が向上し、製品が最適な温度で処理されることが保証される。

有利なことに、最適な温度を保証することは、特にパンおよび菓子製品の製造に使用されるプロセスにとって、特に重要な側面である。

一実施形態では、電力調整ユニット１１は、５から３０レベルの間、好ましくは１０から２０レベルの間で電力を供給できる。

一態様によれば、電力レベルの少なくとも１つは、パルスモードで電力を送信することを含む。

言い換えれば、低い電力レベルではシステムは断続的に動作して、電源をオンオフする。

有利なことに、パルスモードは、機械のエネルギー効率の改善にさらに貢献する。

一実施形態では、３から５までの数の電力レベルが、パルスモードのレベルを構成する。

一態様によれば、電力レベルの少なくとも１つはブースタモードを含む。

好ましくは、ブースタモードは、直近の電力レベルで動作する。

ブースタモードは、予め定められた時間間隔の間、誘導素子６が定格の最大電力（好ましくは２ｋＷから９ｋＷの間）を吸収することを可能にする動作モードである。

一実施形態では、機械１は、制御ユニット１０に接続されたユーザインタフェース１２を備える。

ユーザインタフェース１２は、電力レベルの１つを選択できるように構成されている。

したがって、ユーザインタフェース１２には、電力レベルを選択できるようにするための制御部（物理ボタンまたはタッチボタンまたはセレクタ）が設けられている。

一実施形態では、機械１は、容器２の内部に配置され且つ制御ユニット１０と通信する第１の温度センサ３２を備える。

有利なことに、容器２内にセンサ３２を有することにより、処理中の製品の温度を測定することが可能になる。

一実施形態では、機械１は、撹拌機４に配置され且つ制御ユニット１０と通信する第２の温度センサ３４を備える。

有利なことに、撹拌機４にセンサ３４を有することにより、撹拌機の温度を測定することが可能になり、したがって、誘導素子６の状態を感知し、それにより、発生している誘導加熱の強度の測定値を得ることが可能になる。

有利なことに、センサ３２およびセンサ３４の両方を有することにより、進行中の熱プロセスの全体的な制御が可能になり、誘導素子６と撹拌機４との間の電力伝達の測定値を得て処理中の製品に対して必要な温度プロファイルを得ることが可能になる。

例えば図２または３に示される実施形態では、機械１は、熱交換流体を循環させるように構成された閉回路１６を備えた冷却システム１５を備える。

冷却システム１５は任意付加的であり、その存在により、容器２内で処理中の食品を冷却することが可能になる。

有利なことに、製品が（誘導によって）加熱されるサイクルと、製品が（冷却システムを起動することによって）冷却されるサイクルとを交互に行うことが可能である。

好ましくは、冷却システム１５は、蒸発器１７、圧縮機１８、凝縮器１９および絞り要素２０を備える。

冷却システム１５、具体的には圧縮機１８は、制御ユニット１０によって起動および制御される。

容器２に関連付けられた蒸発器１７は、好ましくは、熱交換流体と容器２との間の熱交換を容易にするコイルを備える。

絞り要素２０は、熱交換流体に水頭損失を発生させて圧力を下げるように構成された、回路１６の少なくとも１つの狭窄部分または少なくとも１つの弁によって画定される。

凝縮器１９は好ましくは空冷凝縮器である。

熱交換流体は、圧縮機１８、蒸発器１７、絞り要素２０および凝縮器１９をこの順序で流れる。

本開示はまた、前述の特徴の少なくとも１つによる機械１を提供するステップを含む、液体または半液体食品を処理するための方法を目的とする。

本方法は、少なくとも、
導体７に交流電流を流すステップと、
容器２の壁を通過する磁場Ｍを生成するステップと、
撹拌機４によって液体または半液体食品を加熱するために、磁場Ｍによって生成された電流で撹拌機４を加熱するステップと、を含む。

有利なことに、磁気誘導による加熱は、プロセスが実行される温度の最適な制御を提供する。

有利なことに、温度を制御して加熱を均一にすることによって、最終製品の品質が向上する。

本方法は、撹拌機４を加熱するステップと同時に、撹拌機４を駆動するステップを含む。

有利なことに、製品を加熱して撹拌機を同時に動かすことにより、容器の一部を過熱したり過熱された部分と接触した最終製品を焦がしたりして、ひいては全体の品質を損なうリスクなく、製品を均一に熱処理することが可能になる。

一実施形態では、容器２の壁を通って流れる磁場を生成するステップは、パルス磁場を生成するステップを含む。

有利なことに、パルスモードは、機械のエネルギー効率の改善にさらに貢献する。

有利なことに、プロセスをより効率的にして電力消費を削減することにより、それに関連する環境負荷を低減することが可能になる。

Claims (18)

1. 液体または半液体食品を処理するための機械（１）であって、
   液状または半液状食品を処理するための、壁（２Ａ、２Ｂ）および出口（３）を備えた処理容器（２）と、
   少なくとも部分的に強磁性材料から作られ且つ前記処理容器（２）の内部に配置された撹拌機（４）であって、供給される前記食品を混合するために混合軸（Ａ）周りに回転する撹拌機（４）と、
   前記撹拌機（４）に接続されて前記混合軸（Ａ）周りに前記撹拌機（４）を回転させるアクチュエータ（５）と、を備え、
   前記機械（１）は、１つまたは複数の巻線導体（７）を備える誘導素子（６）であって、前記１つまたは複数の巻線導体（７）に電流が流れるときに磁場（Ｍ）を生成するための誘導素子（６）を備え、
   生成された前記磁場（Ｍ）が前記処理容器（２）の前記壁（２Ａ、２Ｂ）の少なくとも一部を通過して前記撹拌機（４）に到達し磁気誘導による加熱を引き起こすように、前記誘導素子（６）は前記処理容器（２）の外側に配置されている、機械（１）。
2. 前記混合軸（Ａ）が垂直であり、前記誘導素子（６）が前記処理容器（２）の底（２Ａ’）の外側に配置されている、請求項１に記載の機械（１）。
3. 前記混合軸（Ａ）が水平であり、前記誘導素子（６）が前記出口（３）の反対側で、前記処理容器（２）の後部（２Ａ’’）の外側に配置されている、請求項１に記載の機械（１）。
4. 前記撹拌機（４）が、第１の強磁性材料から作られた第１の部分（４Ａ）と、異なる材料から作られた第２の部分（４Ｂ）とを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の機械（１）。
5. 前記撹拌機（４）の前記第１の部分（４Ａ）が、少なくとも部分的にフェライト鋼から作られている、請求項４に記載の機械（１）。
6. 前記撹拌機（４）の前記第１の部分（４Ａ）が、オーステナイト鋼コーティングを有する、請求項４または５に記載の機械（１）。
7. 前記誘導素子（６）がプレートの形態で作られている、請求項１から６のいずれか一項に記載の機械（１）。
8. 制御ユニット（１０）と、前記制御ユニット（１０）によって駆動され且つ前記誘導素子（６）に接続されて前記導体（７）に電力を供給する電力調整ユニット（１１）とを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の機械（１）。
9. 前記電力調整ユニット（１１）が、前記制御ユニット（１０）から受信したコマンドに応じて前記導体（７）への電圧の周波数を調整するように構成されたインバータ（１１Ａ）を備える、請求項８に記載の機械（１）。
10. 前記電力調整ユニット（１１）が、前記インバータ（１１Ａ）に直流電圧を供給するために前記インバータ（１１Ａ）の入力に接続された交流－直流電圧変換モジュール（１１Ｂ）を備える、請求項９に記載の機械（１）。
11. 前記電力調整ユニット（１１）が、一定の実効電圧で前記導体（７）に電力を供給するように構成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の機械（１）。
12. 前記電力調整ユニット（１１）が、複数の異なる電力レベルに従って前記導体（７）に電力を供給するように構成されており、前記複数の電力レベルの少なくとも１つは、パルスモードでの電力の送信を含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の機械（１）。
13. 前記複数の電力レベルの少なくとも１つがブースタモードを含む、請求項１２に記載の機械（１）。
14. 前記制御ユニット（１０）に接続され且つ前記複数の電力レベルの１つを選択することを可能にするように構成されたユーザインタフェース（１２）を備える、請求項１２または１３に記載の機械（１）。
15. 熱交換流体が圧縮機（１８）、前記処理容器（２）に関連付けられた蒸発器（１７）、絞り要素（２０）および凝縮器（１９）をこの順序で流れるように構成された閉回路（１６）を備えた冷却システム（１５）を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の機械（１）。
16. 液体または半液体食品を処理するための方法であって、請求項１から１５のいずれか一項に記載の機械を提供するステップを含み、さらに、
    前記導体（７）に交流電流を流すステップと、
    前記処理容器（２）の壁（２）を通過する磁場（Ｍ）を生成するステップと、
    前記撹拌機（４）によって前記液体または半液体食品を加熱するために前記磁場（Ｍ）によって生成された電流で前記撹拌機（４）を加熱するステップと、を含む方法。
17. 前記撹拌機（４）を加熱する前記ステップと同時に前記撹拌機（４）を駆動するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記処理容器（２）の壁（２Ａ、２Ｂ）を通って流れる磁場（Ｍ）を生成する前記ステップが、パルス磁場を生成するステップを含む、請求項１６または１７に記載の方法。

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