JP5765735B2 - 冷菓製造装置の運転方法 - Google Patents
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しかし、製造する冷菓がアイスクリームである場合のように、製造する冷菓に空気を混在させた食感が望まれる場合には、原料冷却運転から冷菓製造運転に切り替えたときに、原料供給ポンプP1の作動による冷菓原料の供給とともに、空気供給手段5を作動させてシリンダ2内に空気を供給し、所望の食感となるようにしている。
そのため、冷菓製造運転の開始時に排出される空気が混在されていない状態の冷菓は製品として使用することができず、原料冷却運転の開始から冷菓製造運転までの間に冷やした冷菓材料は廃棄されることとなる。
係る問題点に対処するため、原料冷却運転の際に、原料供給ポンプP1によるシリンダ2への冷菓原料の供給とともに、冷菓原料に混在させる空気を空気供給手段5によって供給し、シリンダ2に供給する冷菓原料に所定量の空気を混在させ、製品として求められるオーバーラン(ここで、オーバーランとは、冷菓原料の重量をA(g)、該冷菓原料と同容量の冷菓の重量をB(g)としたとき、(A−B)÷B×100(%)で表される値をいう。以下、同じ。)となるようにして、原料冷却運転を行うようにした冷菓製造装置も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
このため、排出され始めた冷菓が安定して製品として使用できる品質となるために時間を要し、冷菓原料のロス量を十分に低減することができないという問題があった。
また、シリンダ2の内圧は、空気供給手段5から供給される空気の圧力が一定であるため、内圧が低い場合には空気の供給量が多くなり、逆に内圧が高くなると少なくなり、シリンダ2の内圧が安定しない場合には、製品に混在させる空気量の目安であるオーバーランが不安定となる。
そのため、初期の原料冷却運転から、原料を供給しながら冷菓を排出する冷菓製造運転に切り替えたとき、冷菓排出ポンプP2の排出量を調節しながらシリンダ2内を所定の内圧として、それを保持した運転となるまでに時間を要し、その間に排出される冷菓は廃棄することとなるため、冷菓原料のロス量が増えるという問題があった。
また、原料冷却運転から、冷菓排出ポンプを停止した冷菓製造初期運転を経てから冷菓製造通常運転に切り替えるようにすることにより、冷菓製造初期運転のときに、シリンダの内圧を容易に所望の内圧まで上昇させることができ、冷菓製造通常運転の際にシリンダの内圧を短時間で安定させることができる。
この冷菓製造装置1は、冷菓原料を供給する原料供給ポンプP1と、冷菓原料に混在させる空気を供給する空気供給手段5と、一端側に原料供給ポンプP1及び空気供給手段5が接続される供給口21を形成し、他端側に冷菓を排出する冷菓排出口22を形成したシリンダ2と、冷菓排出口22に接続される冷菓排出ポンプP2と、シリンダ2の外表面2Aを冷却する冷却手段3と、シリンダ2内で回転駆動機構40によって回転駆動することにより、シリンダ2の内表面2Bに氷着する冷菓原料を掻き取りながら攪拌する攪拌手段4とを備え、回転駆動機構40の駆動電流値を検出する電流検出手段6と、原料供給ポンプP1、空気供給手段5、冷菓排出ポンプP2、冷却手段3及び回転駆動機構4の作動を制御する制御手段10とを備え、制御手段10によって、シリンダ2内に冷菓原料及び空気を供給し、原料供給ポンプP1、空気供給手段5及び冷菓排出ポンプP2を停止した状態で、冷却手段3及び回転駆動機構40を作動させる原料冷却運転D1、その後、停止していた原料供給ポンプP1及び空気供給手段5を作動させて冷菓原料及び空気の供給を開始する冷菓製造初期運転D2、その後、停止していた冷菓排出ポンプP2を作動させて冷菓の排出を開始して冷菓製造通常運転D3に順に切り替えるように制御するとともに、原料冷却運転D1から冷菓製造初期運転D2への切り替えを、電流検出手段6によって検出した駆動電流値が、冷菓製造通常運転D3時の回転駆動機構40の目標駆動電流値TAよりも高い、制御手段に予め設定した所定の駆動電流値に達したときに行うようにすることにより、冷菓原料の温度を冷菓製造通常運転時の目標温度よりも低い温度になるようにしている。
ここで、回転駆動機構40の駆動電流値は、シリンダ2内の冷菓原料の凝固度合い(冷却度合い)によって異なり、凝固が進み、冷菓原料の温度が下がるにつれて上昇することから、同一の回転駆動機構40に対して、同一容量のシリンダ2に同一のオーバーラン(空気量)とした冷菓原料であれば、温度低下に比例して、駆動電流値は上昇する関係にある。
冷却手段3による冷却方式は、本実施例においては、直接膨張満液式を採用し、冷媒導入口31から導入される冷媒の蒸発によって直接シリンダ2の外表面2Aを冷却するようにしている。
また、原料冷却運転D1から、冷菓排出ポンプP2を停止した冷菓製造初期運転D2を経てから冷菓製造通常運転D3に切り替えるようにすることにより、冷菓製造初期運転D2のときに、シリンダ2の内圧を容易に所望の内圧まで上昇させることができ、冷菓製造通常運転D3の際にシリンダ2の内圧を短時間で安定させることができる。
このように、切り替えの基準を回転駆動機構40の駆動電流値とすることは、冷菓排出ポンプP2を停止しているために、冷菓排出口22に配備されている温度計によって冷菓の温度を測定できないためであるが、実際に冷菓排出口22から排出される際に温度計で計測される実際の冷菓の温度での制御は、駆動電流値で行う場合よりも目標温度に収束するまでに時間を要するため、駆動電流値による起動切り替えで行う冷菓の温度制御では、短時間で目標温度に収束し、廃棄されて無駄となる冷菓を減らし、冷菓原料のロス量を低減することができる。
そして、切り替えを行う際の駆動電流値は、シリンダ容量、使用する電動機の容量、冷菓製品のオーバーランの値を考慮した発明者らの実験によれば、目標駆動電流値TAの105%〜140%の範囲、好ましくは110%〜130%の範囲、設定値としてさらに好ましくは、目標駆動電流値TAが8Aの場合には、その125%である10Aとすることで、冷菓を製品の品質に早期に安定させことができ、廃棄することで無駄となる冷菓を減らし、冷菓原料のロス量を低減できることが判明した。
なお、上限値として、回転駆動機構40の定格電流値としているのは、回転駆動機構40の損傷を防止するためである。
上述したように、原料冷却運転D1から冷菓を排出する運転に切り替える間に、冷菓排出ポンプP2を停止した冷菓製造初期運転D2を経てから冷菓製造通常運転D3に切り替えるようにしたことで、冷菓製造初期運転D2のときに、シリンダ2の内圧が上昇するが、冷菓製造初期運転D2開始時にシリンダ2の内圧が直ちに上昇するものではなく、冷菓製造初期運転D2開始時の内圧を超えた範囲となるには一定の時間を要する。
これによって、内圧の目標値TPに対して、低すぎる内圧で冷菓製造通常運転D3に切り替えることがないから、短時間で目標の内圧に収束し、安定した冷菓製造通常運転D3を行うことができ、廃棄することで無駄となる冷菓を減らし、冷菓原料のロス量を低減することができる。
まず、原料供給ポンプP1と空気供給手段5を作動させ、シリンダ2内に製品となる冷菓所望のオーバーランとなる割合で冷菓原料及び空気を供給する。
このとき、冷却手段3による冷却は、上述したとおり、シリンダ2の外表面2Aを覆う筒状部材30に冷媒を導入することでシリンダ2の外表面2Aを直移設冷却するものであるが、冷媒の蒸発温度は、バッチ冷却であるため、熱量計算によって求められた温度である必要はなく、熱量計算によって求めた温度の場合には冷菓原料の物性が安定するのに却って時間がかかることとなり、安定した冷菓の排出に時間を要することで冷菓原料のロス量が増える場合がある。これは図2のグラフに示すとおり、冷媒蒸発温度を低くした場合(グラフG1の場合)、冷菓の目標温度TTへの到達は早く、攪拌時間K1は短く済むものの、冷菓温度が目標温度TTに到達してからの温度の振れが大きく安定しないため、目標温度TTに安定(目標温度TTの前後数%の誤差範囲を含めて)するまでの時間(T3−T1)が長く、その間に排出される冷菓が製品として使用できず多量の冷菓原料のロスが発生することとなる。
一方、冷媒蒸発温度を高くした場合(グラフG2の場合)には、冷菓の目標温度TTへ到達するまでに時間がかかり、攪拌時間K2が長くなるものの、冷菓温度が目標温度TTに到達してからの温度の振れが小さく、早期に安定するため冷菓原料のロスが発生する時間(T4−T2)が短くなる。
そのため、本実施例においては、例えば、排出する冷菓の温度を−4℃〜−7℃の範囲で安定させたい場合には、冷媒の蒸発温度は、−25℃〜−35℃、好ましくは約−30℃となるように、比較的高い冷媒蒸発温度を採用するようにしている。
原料冷却運転D1から冷菓製造初期運転D2へ切り替わることによって、シリンダ2の内圧が徐々に上昇する。
具体的には、上述したとおり、目標値TPを0.2MPaとして記録手段11に記録し、これに対して、切り替え時の内圧は、記録手段11の当該目標値TPの60%〜90%、好ましくは70%〜80%、設定値としてさらに好ましくは、目標値TPの75%である0.15MPaとするようにして、冷菓製造初期運転D2から冷菓製造通常運転D3へ切り替えるようにしている。
これによって、目標値TPに対して、目標値よりも低い値から目標値に向かって収束させるように制御することができ、シリンダ2内の内圧を短時間で目標値である0.2MPaに収束させ、供給する空気量を安定させるとともに、オーバーランを安定させ冷菓原料のロス量を低減する運転を行うことができる。
2 シリンダ
2A シリンダの外表面
2B シリンダの内表面
21 供給口
22 冷菓排出口
3 冷却手段
4 攪拌手段
40 回転駆動機構
5 空気供給手段
6 電流検出手段
7 圧力検出手段
10 制御手段
11 記録手段
P1 原料供給ポンプ
P2 冷菓排出ポンプ
D1 原料冷却運転
D2 冷菓製造初期運転
D3 冷菓製造通常運転
Claims (3)
- 冷菓原料を供給する原料供給ポンプと、前記冷菓原料に混在させる空気を供給する空気供給手段と、一端側に前記原料供給ポンプ及び空気供給手段が接続される供給口を形成し、他端側に冷菓を排出する冷菓排出口を形成したシリンダと、前記冷菓排出口に接続される冷菓排出ポンプと、前記シリンダの外表面を冷却する冷却手段と、前記シリンダ内で回転駆動機構によって回転駆動することにより、シリンダの内表面に氷着する冷菓原料を掻き取りながら攪拌する攪拌手段とを備えてなる冷菓製造装置の運転方法において、前記冷菓製造装置が、さらに、回転駆動機構の駆動負荷値を検出する負荷検出手段としての回転駆動機構の駆動電流値を検出する電流検出手段と、前記シリンダの内圧を検出する圧力検出手段と、前記原料供給ポンプ、空気供給手段、冷菓排出ポンプ、冷却手段及び回転駆動機構の作動を制御する制御手段とを備え、該制御手段によって、前記シリンダ内に冷菓原料及び空気を供給し、原料供給ポンプ、空気供給手段及び冷菓排出ポンプを停止した状態で、冷却手段及び回転駆動機構を作動させる原料冷却運転、その後、停止していた原料供給ポンプ及び空気供給手段を作動させて冷菓原料及び空気の供給を開始する冷菓製造初期運転、その後、停止していた冷菓排出ポンプを作動させて冷菓の排出を開始して冷菓製造通常運転に順に切り替えるように制御するとともに、前記原料冷却運転から冷菓製造初期運転への切り替えを、前記電流検出手段によって検出した駆動電流値が、冷菓製造通常運転時の回転駆動機構の目標駆動電流値よりも高い、制御手段に予め設定した所定の駆動電流値に達したときに行うようにすることにより、冷菓原料の温度を冷菓製造通常運転時の目標温度よりも低い温度になるようにし、前記冷菓製造初期運転から冷菓製造通常運転への切り替えを、前記圧力検出手段によって検出された内圧の値が、冷菓製造通常運転時のシリンダの内圧の目標値よりも低い、制御手段に予め設定した所定の内圧の値に達したときに行うようにしたことを特徴とする冷菓製造装置の運転方法。
- 前記制御手段に予め設定した所定の駆動電流値が、冷菓製造通常運転時の回転駆動機構の目標駆動電流値の105%〜140%であることを特徴とする請求項1記載の冷菓製造装置の運転方法。
- 前記制御手段に予め設定した所定の内圧の値が、冷菓製造通常運転時のシリンダの内圧の目標値の60%〜90%であることを特徴とする請求項1又は2記載の冷菓製造装置の運転方法。
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