JP5871318B2

JP5871318B2 - 冷菓製造装置

Info

Publication number: JP5871318B2
Application number: JP2012071785A
Authority: JP
Inventors: 佑輔生野; 治充柳川
Original assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Current assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: WO2013145912A1; JP2013201917A

Description

本発明は、冷菓製造装置に関し、特に、冷菓原料を充填したモールドをブライン槽内を移動させながらブライン槽内のブラインによって冷菓原料を冷却することによって冷菓を製造するようにした冷菓製造装置に関するものである。

従来、冷菓用原料を充填したモールドをブライン槽内を移動させながら冷菓用原料を凍結するようにした冷菓製造装置が汎用されている。
そして、ブライン槽内に貯留されたブラインに、ブライン槽に配設されたブライン供給管から、このブライン供給管に形成した多数の丸孔からなるブライン噴出口を介して冷却したブラインを供給するようにした冷菓製造装置が提案され、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、この冷菓製造装置において、冷却効率を向上させるためには、ブラインからモールド内の冷菓原料に熱が伝わる速度（熱移動量Ｑ）を上げる必要がある。

この熱移動量Ｑは、熱を受ける固体（モールド）の表面積及び固体（モールド）と媒質（ブライン）の温度差に比例し、以下の式で表される。
Ｑ＝ｈ・Ａ・（Ｔｗ−Ｔａ）
ｈ＝Ｎｕ・ｋ／Ｌ
Ｎｕ＝０．６６４・Ｒｅ^１／２・Ｐｒ^１／３
ここで、ｈ：比例定数（熱伝導係数）（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））
Ａ：表面積（ｍ^２）
Ｔｗ：モールドの表面温度（Ｋ）
Ｔａ：ブライン温度（Ｋ）
Ｎｕ：ヌセルト数
ｋ：流体の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））
Ｌ：流れ方向の板長（ｍ）
Ｒｅ：レイノルズ数（＝Ｕ・Ｌ／ν）（Ｕ：流速、ν：動粘性係数）
Ｐｒ：プラントル数（＝η・Ｃｐ／ｋ）（η：粘性係数、Ｃｐ：比熱）
である。
上記の式より、熱移動量Ｑを向上させるためには、固定値である表面積Ａ並びに温度Ｔｗ及びＴａ以外の熱伝導係数ｈを大きくする必要がある。
そして、熱伝導係数ｈを決定するパラメータのうち、使用するブラインを変更しない（動粘性係数νや粘性係数ηが変わらない）場合には、変動させることができるパラメータは流速Ｕとなる。
したがって、ブラインからモールド内の冷菓原料に熱が伝わる速度（熱移動量Ｑ）を上げるためには、モールドに当たるブラインの流速Ｕを上げる必要がある。

ところで、モールドに当たるブラインの流速Ｕを上げるには、例えば、ブライン供給管からブライン噴出口を介して供給する冷却したブラインの流量（循環量）を増やすことが考えられる。
しかしながら、単に、ブラインの流量を増やす方法では、本件出願人が行った実験では、例えば、ブラインの流量が１００Ｌ／ｍｉｎの場合に、常温で供給されたモールド内の冷菓原料の温度を−１６℃に到達させるために必要となる凍結時間が、約５５０秒であるブライン噴出口を備えたブライン槽の場合、この凍結時間を約４００秒にまで短縮するためにはブラインの流量を５倍以上にする必要があり、設備が大型化するとともに、エネルギ消費が大きくなるという問題があった。
また、この場合、ブラインの流量が大幅に増大することで、ブライン供給管の隣接するブライン噴出口を介して供給されたブライン同士が干渉し合うことによって、ブラインの流れが阻害され、幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生しやすくなるという問題があった。

また、ブラインは、粘度が高いため、多数の丸孔からなるブライン噴出口での初速度をモールドの近傍まで維持することは困難であり、これに対処するため、ブライン噴出口をモールドに近接して配設した場合、ブラインの流れに偏りが生じ、幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生しやすくなるという問題があった。

特開２０１１−６７１９８号公報

本発明は、上記従来の冷菓製造装置の有する問題点に鑑み、モールドの表面に対して、流速の大きなブラインが均一に当たることによって、ブライン槽の幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率の高い冷菓製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の冷菓製造装置は、ブライン槽内に貯留されたブラインに、冷却されたブラインを供給するブライン噴出口を備えたブライン槽の槽内を、該ブライン槽の長手方向に冷菓用原料を充填したモールドを移動させることによって前記冷菓用原料を凍結させるようにした冷菓製造装置において、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って開口したスリット状のブライン噴出口を、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数、かつ、ブラインの噴出方向が、ブライン槽のモールドの入側と出側とで異なる方向の斜め上向きとなるように形成し、モールドの前面及び背面にブラインが当たるようにしたことを特徴とする。

この場合において、前記ブライン噴出口を、ブラインの噴出方向が、ブライン槽の中央部で、鉛直上向きとなるように形成することができる。

また、前記ブライン噴出口を、モールドの下端から１０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔をあけて形成することができる。

また、前記ブライン噴出口を、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って、かつ、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数配設したブライン供給管にそれぞれ形成することができる。

また、ブライン槽の面積１ｍ^２当たりのブライン噴出口から供給するブラインの流量を１５０Ｌ／ｍｉｎ〜３５０Ｌ／ｍｉｎ、ブラインの噴出速度を０．４ｍ／ｓｅｃ〜１．５ｍ／ｓｅｃとすることができる。

本発明の冷菓製造装置によれば、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って開口したスリット状のブライン噴出口を、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数形成することにより、ブライン噴出口から噴出されるブラインは、スリット状のブライン噴出口から面状に噴出されることとなるため、ブライン噴出口をブライン供給管に形成した多数の丸孔で構成した従来の冷菓製造装置のようにブライン供給管の隣接するブライン噴出口を介して供給されたブライン同士が干渉し合うことがなく、また、ブライン槽内に貯留されたブラインから受ける抵抗が小さいため、ブライン噴出口での初速度をモールドの近傍まで維持しやすく、さらに、ブラインの流れに偏りが生じにくいことと相俟って、ブライン槽の幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。
そして、ブライン噴出口を、ブラインの噴出方向が、ブライン槽のモールドの入側と出側とで異なる方向の斜め上向きとなるように形成することにより、モールドの前面及び背面に対して、ブラインを均一に当てることができ、ブライン槽の幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。

また、ブライン噴出口を、ブラインの噴出方向が、ブライン槽の中央部で、鉛直上向きとなるように形成することにより、ブライン噴出口からモールドまでの最短距離で噴出されたブラインがモールドに当たり、ブラインの噴出速度の低下を最小限に抑え、冷却効率を向上させることができる。

また、ブライン噴出口を、モールドの下端から１０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔をあけて形成することにより、ブライン噴出速度の低下を最小限に抑え、冷却効率を向上させることができる。

また、ブライン噴出口を、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って、かつ、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数配設したブライン供給管にそれぞれ形成することにより、ブライン噴出口を簡易に形成することができるとともに、各ブライン噴出口への冷却されたブラインの供給量の調整を簡易に行うことができる。

また、ブライン槽の面積１ｍ^２当たりのブライン噴出口から供給するブラインの流量を１５０Ｌ／ｍｉｎ〜３５０Ｌ／ｍｉｎ、ブラインの噴出速度を０．４ｍ／ｓｅｃ〜１．５ｍ／ｓｅｃとすることにより、モールド内に充填した常温の冷菓原料を短時間で製品となる所望の温度（例えば、約−１６℃）まで冷却することができる。

本発明の冷菓製造装置の一実施例を示す一部切り欠きの全体概略図である。図１のＸ−Ｘ断面図である。図２のＹ−Ｙ断面図である。同冷菓製造装置のブライン噴出口を説明する斜視図である。同冷菓製造装置のモールドの斜視図である。同冷菓製造装置及び従来の冷菓製造装置の冷却テストの結果を示すグラフである。

以下、本発明の冷菓製造装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図５に、本発明の冷菓製造装置の一実施例を示す。
この冷菓製造装置１は、ブライン槽２内に貯留されたブラインに、ブライン冷却手段５によって冷却されたブラインを供給するブライン噴出口３を備えたブライン槽２と、板状部材４０に冷菓の形状をした複数の袋部４１を設けた冷菓原料を充填するモールド４（図５参照。）と、このモールド４を架け渡すようにして取り付けた無端状の搬送手段６と、ブライン槽２の手前でモールド４の袋部４１に冷菓原料を充填する原料充填手段７と、モールド４がブライン槽２から出たところでモールド４の袋部４１から凍結した冷菓を取り出す冷菓取出手段８とを備えるようにしている。
また、冷菓製造装置１には、ブライン槽２を移動する途中で部分的に凍結した冷菓原料にスティックを挿入するスティックインサータ（図示省略）を配備することができる。

ブライン槽２は、ブライン冷却手段５によって冷却されたブラインが、ブライン噴出口３から供給、噴出されることで、ブライン槽２内でモールド４を冷却するとともに、ブライン槽２内の温度が上昇したブラインを、堰２０から溢れ出させるようにし、ブライン冷却手段５に環流させるようにしている。
そして、ブライン冷却手段５に環流したブラインは、冷却され、再びブライン噴出口３からブライン槽２に供給、噴出されるように構成されている。
これにより、ブライン槽２内のブラインは、常に所定温度（例えば、−３５℃）を保ち、モールド４の袋部４１内の冷菓原料を冷却、凍結することができるようにしている。

ブライン槽２に形成されるブライン噴出口３は、モールド４の移動方向に対して直交するブライン槽２の幅方向に亘って開口したスリット状とし、ブライン槽２の長手方向に間隔をあけて複数形成するようにしている。
この場合、スリット状のブライン噴出口３は、ブライン槽２の幅方向の寸法（対向する堰２０間の寸法）の、好ましくは、８０％以上、より好ましくは、９０％以上をカバーするように形成する。
これにより、ブライン噴出口３から噴出されるブラインは、スリット状のブライン噴出口３から面状に噴出されることとなるため、ブライン噴出口をブライン供給管に形成した多数の丸孔で構成した従来の冷菓製造装置のようにブライン供給管の隣接するブライン噴出口を介して供給されたブライン同士が干渉し合うことがなく、また、ブライン槽２内に貯留されたブラインから受ける抵抗が小さいため、ブライン噴出口３での初速度をモールド４の近傍まで維持しやすく、さらに、ブラインの流れに偏りが生じにくいことと相俟って、ブライン槽２の幅方向に並ぶ複数の袋部４１を備えたモールド４の冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。

ブライン噴出口３は、ブライン槽２を移動するモールド４の下方で、モールド４の移動方向に対して直交するブライン槽２の幅方向に亘って、かつ、図４に示すように、ブライン槽２の長手方向に間隔Ｐをあけて複数配設したブライン供給管３０に形成するようにしている。
これにより、ブライン噴出口３を簡易に形成することができるとともに、各ブライン噴出口３への冷却されたブラインの供給量の調整を簡易に行うことができる。
この場合、ブライン供給管３０を配設する長手方向の間隔Ｐは、等間隔に、例えば、１００ｍｍ〜４００ｍｍの間隔、好ましくは２００ｍｍ〜３００ｍｍの間隔（本実施例においては、約２５０ｍｍの間隔）で配設するようにしている。
このように、ブライン供給管３０を長手方向に間隔Ｐをあけて配設することにより、隣接するブライン噴出口３を介して供給されたブライン同士が干渉し合うことがなく、移動方向に対して５０〜７０ｍｍ（本実施例においては、６３．５ｍｍ）の等間隔に並ぶモールド４に対して、ブラインを均一に当てることができ、ブライン槽２の幅方向に並ぶ複数の袋部４１を備えたモールド４の冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。
なお、ブライン供給管３０を配設する長手方向の間隔Ｐ、すなわち、ブライン噴出口３の間隔は、ブライン槽２の長手方向の全長に亘って等間隔とするほか、例えば、ブライン槽２のモールド４の入側では狭く、出側では広く設定したり、その逆に設定することで、モールド４の袋部４１に充填した冷菓原料の冷却状態を調整するようにすることができる。

ブライン噴出口３のスリット幅ａは、ブラインの所定の初速度が得られ、かつ、粘度の高いブラインを円滑に噴出させることができるように、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ（本実施例においては、約２ｍｍ程度）に形成するようにしている。
また、スリット長さｂは、ブライン供給管３０の略全長に亘る１本の連続したスリットとすることも可能であるが、本実施例においては、強度を保持するために、部分的に接続部を設けた断続的な形状に形成するようにしている。

ブライン供給管３０は、ブライン供給母管３１を介して、ブライン冷却手段５に接続するようにしている。
より具体的には、ブライン槽２の長手方向の略全長に亘って配設した２本のブライン供給母管３１に形成したブライン供給口３１ａと連結する連結口３０ａをブライン供給管３０に形成し、ブライン供給管３０を２本のブライン供給母管３１に架け渡すように水平に配設するようにしている。
なお、ブライン供給管３０は、水平に配設するほか、例えば、中央部を高くした山形となるように配設することもできる。

ブライン噴出口３は、ブライン供給管３０に、ブラインの噴出方向が鉛直上向きとなるように形成するようにしている。
これにより、ブライン噴出口３からモールド４までの最短距離で噴出されたブラインがモールド４に当たり、ブラインの噴出速度の低下を最小限に抑え、冷却効率を向上させることができる。

また、ブライン噴出口３は、ブライン供給管３０に、ブラインの噴出方向が鉛直上向きとなるように形成するほか、図３の二点鎖線で示すように、ブラインの噴出方向が斜め上向きとなるように形成することもできる。
斜め上向きに形成する場合の角度α（図３に示す鉛直上向きを０度としたときの時計回り及び反時計回りの角度α）は、ブライン噴出口３からモールド４までの距離、ブラインの粘性等の諸条件に応じて任意に設定することができるが、ブライン噴出口３から噴出されたブラインがモールド４に到達するまでの距離を考慮して、通常、４５度以下、好ましくは、３０度以下、より好ましくは、５〜１５度程度の角度に設定するようにする。
これにより、モールド４の前面又は背面に対して、ブラインを均一に当てることができ、ブライン槽２の幅方向に並ぶ複数の袋部４１を備えたモールド４の冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。
ここで、ブラインの噴出方向は、ブライン槽２の全長に亘って同じ方向とする（参考例）ほか、ブライン槽２のモールド４の入側（図１における右側）と出側（図１における左側）とで異なるようにすることができる。例えば、ブライン槽２の入側では、モールド４の移動方向に向け、モールド４の背面側にブラインが当たるようにし、ブライン槽２の中央部近傍で鉛直上向きとなるようにするとともに、ブライン槽２の出側では、モールド４の移動方向と逆方向に向け、モールド４の前面側にブラインが当たるようにすることができる。

また、ブライン噴出口３は、モールド４の下端から１０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔Ｌをあけて形成するようにしている。
この間隔Ｌは、ブラインが、スリット状に形成したブライン噴出口３から面状に噴出されるため、モールド４に可及的に近付けることもでき、好ましくは、１０ｍｍ〜７０ｍｍ、さらに好ましくは、１０ｍｍ〜５０ｍｍとすることにより、ブラインの速度の低下を最小限に抑え、冷却効率を向上させることができる。
また、冷菓の形状に合わせて変更するモールド４に合わせて、間隔Ｌを変更することができるように、ブライン噴出口３を上下に移動させる駆動機構（図示省略）を設けることができる。
そして、駆動機構を備えることで、間隔Ｌを、冷菓製造装置１の運転中に作業者が最適と思われる値に設定することもできる。

次に、上記冷菓製造装置１を使用して冷菓を製造した場合（本件）と、ブライン噴出口をブライン供給管に形成した多数の丸孔で構成した従来の冷菓製造装置を使用して冷菓を製造した場合（従来）とを比較した冷却テスト（ブライン温度が−３５℃±０．５℃で、常温の冷菓原料を−１６℃まで冷却する時間（以下、「凍結時間」という。））を行った結果を、図６に基づいて説明する。

ここで、モールド４は、搬送手段６によってブライン槽２内を間歇的に移動するようにしており、冷却テストにおいては、１６．７サイクル／分及び２５サイクル／分で行った。
また、実験に使用したブライン槽２は、長手方向の寸法が１８５０ｍｍ、幅方向の寸法が４９０ｍｍ（表面積約１ｍ^２）のものを使用した。
なお、ブライン槽２の長手方向の寸法の関係から、モールド４を、ブライン槽２の長手方向を往復移動させて凍結時間を計測した。

図６に示すように、従来のブライン噴出口を備えた冷菓製造装置における、ブラインの流量１００Ｌ／ｍｉｎでモールドの移動サイクルを１６．７サイクルとした場合、冷菓原料を−１６℃に到達させるために必要な時間は約５６０秒である。

この凍結時間を、約４００秒に（２８％の改善）するために、従来の冷菓製造装置では、ブラインの流量５００Ｌ／ｍｉｎで、ブラインの噴出速度約１．０ｍ／ｓｅｃ（モールドの移動サイクルを２５サイクル）とすることで達成することができた。

一方、上記冷菓製造装置１の場合、ブラインの流量２５０Ｌ／ｍｉｎで、ブラインの噴出速度約０．８ｍ／ｓｅｃ（モールドの移動サイクルを２５サイクル）としたときに凍結時間を、約４００秒とすることができた。
冷菓製造装置１の場合、ブラインの流量１００Ｌ／ｍｉｎの場合には、従来の冷菓製造装置と比べて凍結時間に大きな違いはないものの、ブラインの流量を増加させたときに、冷却効率の向上（凍結時間の短縮）の効果が顕著に表れる結果が得られた。

この冷却テストの結果から、ブライン槽の面積１ｍ^２当たりのブライン噴出口から供給するブラインの流量を１５０Ｌ／ｍｉｎ〜３５０Ｌ／ｍｉｎ、ブラインの噴出速度を０．４ｍ／ｓｅｃ〜１．５ｍ／ｓｅｃとすることにより、モールド内に充填した常温の冷菓原料を短時間で製品となる所望の温度（例えば、約−１６℃）まで冷却することができることが確認できた。

また、モールド４のブライン槽２の幅方向に配設される袋部４１を６個としたときの各袋部４１の凍結時間を計測した結果を表１に示す。

表１に示すように、各袋部４１の温度ムラ（凍結時間が最長の袋部と最短の袋部との時間差（通常、ブラインの流量を増やすことで時間差が大きくなる））は、上記冷菓製造装置１の場合、従来の冷菓製造装置と比べ短縮することができ、安定した品質の冷菓を製造することができることを確認した。

以上、本発明の冷菓製造装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の冷菓製造装置は、モールドの表面に対して、流速の大きなブラインが均一に当たることによって、ブライン槽の幅方向に並ぶ複数の袋部を備えたモールドの冷却温度に温度ムラが発生することを防止することができ、また、冷却効率も高いものであることから、冷菓原料を充填したモールドをブライン槽内を移動させながらブライン槽内のブラインによって冷菓原料を冷却することによって冷菓を製造するようにした冷菓製造装置の用途に好適に用いることができる。

１冷菓製造装置
２ブライン槽
２０堰
３ブライン噴出口
３０ブライン供給管
３１ブライン供給母管
４モールド
ａスリット幅
ｂスリット長さ
Ｐブライン供給管の間隔

Claims

ブライン槽内に貯留されたブラインに、冷却されたブラインを供給するブライン噴出口を備えたブライン槽の槽内を、該ブライン槽の長手方向に冷菓用原料を充填したモールドを移動させることによって前記冷菓用原料を凍結させるようにした冷菓製造装置において、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って開口したスリット状のブライン噴出口を、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数、かつ、ブラインの噴出方向が、ブライン槽のモールドの入側と出側とで異なる方向の斜め上向きとなるように形成し、モールドの前面及び背面にブラインが当たるようにしたことを特徴とする冷菓製造装置。
前記ブライン噴出口を、ブラインの噴出方向が、ブライン槽の中央部で、鉛直上向きとなるように形成したことを特徴とする請求項１記載の冷菓製造装置。
前記ブライン噴出口を、モールドの下端から１０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔をあけて形成するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷菓製造装置。
前記ブライン噴出口を、モールドの移動方向に対して直交するブライン槽の幅方向に亘って、かつ、ブライン槽の長手方向に間隔をあけて複数配設したブライン供給管にそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の冷菓製造装置。
ブライン槽の面積１ｍ^２当たりのブライン噴出口から供給するブラインの流量を１５０Ｌ／ｍｉｎ〜３５０Ｌ／ｍｉｎ、ブラインの噴出速度を０．４ｍ／ｓｅｃ〜１．５ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の冷菓製造装置。