JP5981576B2 - 混練方法および混練装置 - Google Patents

Description

本発明は、純ココア粉末等の粒状物が分散した流動体を調製するための混練方法および混練装置に関するものである。

従来、ココア飲料を家庭や店舗で調製する際には、純ココア粉末と少量の湯や牛乳を混練することで、滑らかなペーストにした後、このペーストに温めた牛乳や湯を少しずつ添加し、混合していた。このような方法で製造するココア飲料は、滑らかな舌触りとココアの本来の風味を味わうことができるものであるという利点があった。
前記混練の際、純ココア粉末の粒径を、より小さな粒径とすることによって、できあがるココア飲料の舌触りが滑らかになると同時に風味を高めることができるため、混練をより丁寧に時間をかけて行うことが肝要であるとされていた。
しかしながら、忙しい現代人においては、家庭でも店舗でも、このような操作が時に煩雑であるという問題があり、ココア飲料の普及を妨げる一因となっていた。
上記のような問題を解決する方法として、ココア粉末を顆粒状に加工したり、分散性を高めるための乳化剤等を配合したりする等して、ココア粉末の湯や牛乳への分散性を高めることも行われてきた。しかしながら、このような加工品では、ココア本来の風味が少なからず損なわれてしまう、という問題があった。

ところで、食品原料に限らず、粒状物と液体とを混合する作業を機械的に行なうことを目的として、たとえば、特許文献１ないし特許文献６において示される技術が提案されている。

特許文献１には、明細書第５ページ第１５行ないし第１８行に、混合槽側周部に近接して配設されて、この側周部の混練物を内側に掻き寄せるように撹拌する固定板状羽根が示され、明細書第７ページ第１３行ないし第１６行に、自転状態で公転状態に回転して混練物を撹拌する遊星子羽根が示されている。

特許文献２には、段落番号００３６に、撹拌槽の底面と摺動する可撓性部材を設け、この可撓性部材によって撹拌槽底部の材料を前記撹拌槽底面に押さえ付け、前記材料のダマ等の塊状物を繰り返し押し潰す技術が示され、また、段落番号００３７に、撹拌槽の内周壁と摺動する可撓性材料を設けておき、この可撓性材料によって、撹拌槽の内周壁に付着する材料を掻き取って撹拌槽の中心側へ掻き寄せるようにした技術が示されている。

特許文献３には、段落番号００３０に、柔軟性を有する合成樹脂部材などで構成されたワイパーを、ボウルの内壁に沿って移動させることにより、ボウル内壁に付着する被撹拌物を掻き取るようにした技術が示されている。

特許文献４には、特許請求の範囲に記載されたように、刃先部をゴム質材等の屈撓可能な材料で構成し、ミルの槽内面に密接摺動させて混練する掻板体が示されている。

特許文献５には、公報第１ページ右欄第１１行ないし第１４行に、突出縁が撹拌槽の内壁に接着弾発性（弾性的に当接するの意であると解釈される）で押圧して付着した内容物を押し返して混合させる技術が示されている。

特許文献６には、公報第１ページ右欄第３行ないし第４行、および、同欄第１３行ないし第１７行に、容器に接する付着物除去板を備えた環状翼を公転および自転させることにより、撹拌物を外周部から中心部に向かって押しやり更にこれを中心部から外周部に押しやることによって撹拌する技術が示されている。

実開平０１−１６３４３１号公報 特開２００９−２７９４７５号公報 実用新案登録３１８３５３２号公報 特公昭４１−１２５４７号公報 実公昭４１−６７８６号公報 実公昭４０−３０３１８号公報

前記特許文献１ないし特許文献６に記載されるように、従来の流動体を調製するための混練装置は、原料を撹拌したり、容器内面に付着した原料を掻き落としたり、原料を押し潰したりすることによって、原料に剪断力や押圧力を付与することによって、粒状物の塊を崩しつつこれを流動体中に均一に分散させることを目的とするものであった。

しかしながら、例えば、純ココア粉末を、水や牛乳等の水性の液体に分散させようとする場合には、従来の混練装置のように、原料に剪断力や押圧力を付与するという方法では、純ココア粉末を十分に細粒化することができず、滑らかな口当たりのココア飲料を調製することはできなかった。

ところで、従来、混練装置の分野では、攪拌羽根を容器の内壁に積極的に衝突させることは、攪拌羽根の摩耗の問題や耐久性の問題もあって、検討されたことがなかった。

本発明は、上述した従来の技術において残されている問題点に鑑み、純ココア粉末等の粒状物を分散させた流動体の調製において、前記粒状物の粒径を十分に小さくする技術を提供することを課題とする。特に純ココア粉末を用いたココア飲料の調製において、純ココア粉末の粒径を十分に小さくし、滑らかな口当たりのココア飲料を調製する技術を提供することを課題とする。

本発明者らは、純ココア粉末を、水や牛乳等の水性の液体に分散させ、ココア飲料を調整する際に、純ココア粉末の粒径を十分に小さくする方法について鋭意研究した。
その結果、粒状物に対し、剪断力や押圧力に加え、衝撃力を作用させることにより、粒状物を細粒化することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、容器内に投入された粒状物と液体とを混ぜ合わせて得られる流動体中の粒状物を細粒化する混練方法であって、前記容器内に配置した回転羽根の先端部分を容器の内壁に衝突させて回転させることを特徴とする。

前記回転羽根の先端部分を容器の内壁に衝突させて回転させると、前記粒状物に衝撃力が付与され、これによって前記粒状物が粉砕される。
ここで、容器の内壁とは、容器の内周面および底面を含むものである。

本発明では、このような衝撃力により粒状物が細粒化され、そして回転羽根の回転に伴って、この粒状物が回転羽根の先端部分で容器の内壁に押し付けられた状態で容器の内壁に沿って移動させられることにより、この粒状物に押圧力及び剪断力が与えられる。

このように、前記粒状物に衝撃力、押圧力、剪断力の異なる力を付与することにより、前記粒状物の粉砕効率が高められて、前記粒状物の細粒化を効率よく行なうことができる。特に、容器の内壁に粒状物をたたきつけて衝撃力を付与することが、粒状物の粉砕効率の向上に寄与する。
また、当該混練方法によれば、容器内に粒状物と液体を入れた状態で、容器の内壁を利用して、粒状物に各力を付与することができるので、粒状物の細粒化をしながら、粒状物と液体の混練を行なうことができ、流動体の調製を効率的に行うことができる。

本発明では、前記回転羽根の先端部分を、容器の内壁に間欠的に衝突させることが好ましい。
このような構成とすることにより、前記粒状物に付与される衝撃力が大きくなるように外力を変動させることができ、その外力による粒状物の細粒化効率を高めることができる。

本発明の混練装置は、容器内に投入された粒状物と液体とを混ぜ合わせて得られる流動体中の粒状物を細粒化する混練装置であって、容器内に配置され前記粒状物と液体を混ぜ合わせる回転羽根と、この回転羽根に、前記容器内において回転を与える駆動機構とを備え、前記容器の中心線が前記回転羽根の回転の中心線と同一ではなく、前記回転羽根の回転の中心線から先端までの長さは、その回転の中心線と前記容器の内壁との最小距離よりも長く、かつ前記回転中心線と前記容器の内壁との最大距離よりも短く形成され、前記回転羽根の少なくとも容器の内壁に接触する部分が可撓性材料により形成されていることを特徴とする。

このような構成とすることにより、前記回転羽根の回転によって前記流動体の混練を行なうとともに、この回転羽根の回転により、この回転羽根の回転の外方の端部である先端部分が、前記容器の内壁に衝突させられた後に、その可撓性により前記容器の内壁に沿うように湾曲させられる。

そして、前記回転羽根が前記容器の内壁に衝突させられる際に前記粒状物に衝撃力が加えられる。また、前記回転羽根の湾曲変形が終了する間に、これらの回転羽根と容器の内壁との間に位置させられている前記粒状物に押圧力が加えられて、この粒状物が前記容器の内壁に押し付けられる。
また、前記粒状物に押圧力を加えた状態で、回転羽根が回転移動することにより、この回転羽根と前記容器の内壁との間に介在する粒状物が、容器の内壁に押し付けられた状態でこの容器の内壁に沿って移動させられる。これによって、前記粒状物に剪断力が加えられる。
したがって、本発明の混練装置によれば、前記粒状物に衝撃力、押圧力、および、剪断力の複数の力を与えることができ、前述した混練方法を有効に実施することができる。

また、本発明の混練装置において、前記駆動機構は遊星回転伝達機構であることが好ましい。

このように駆動機構を、遊星回転伝達機構とした場合、回転羽根の回転を、自転と公転を含む回転とすることができる。したがって、前記回転羽根の湾曲が終了した後にあっては、前述した公転と自転による前記回転羽根の回転移動により、この回転羽根と前記容器の内壁との間に介在する前記粒状物が、前記容器の内壁に押し付けられた状態でこの容器の内壁に沿って移動させられる。これによって、前記粒状物に剪断力がさらに加えられる。また、回転羽根を公転させることにより、回転羽根を容器の内壁に沿って順次衝突させつつ移動させることができる。これにより、粒状物をより均一に分散して混練することができ、その分、混練効率を高めることができる。

本発明の混練装置において、前記遊星回転伝達機構は、前記容器の中心線に略沿うように配置される駆動軸と、この駆動軸に、この駆動軸の回転軸線と直交して一体に装着されたリテーナーと、このリテーナーに、前記駆動軸に対して偏倚した位置に回転自在に装着され、かつ、一端部が前記容器内に挿入される従動軸と、前記駆動軸を中心として配置される環状の内歯車と、前記従動軸に一体に装着されて、前記内歯車に歯合させられる遊星歯車とを備え、前記従動軸の一端部に、前記回転羽根が、前記従動軸の半径方向外方へ向けて突出するように装着することによって構成される。

このような構成とすることにより、前記内歯車と遊星歯車との歯合により、両者間における回転伝達を確実なものとし、これによって、前記従動軸および前記回転羽根に十分な回転力を与えることができる。

したがって、前記粒状物を含む流動体の粘性が大きい場合にあっても、その混練や粒状物の細粒化を確実に行なうことができる。

また、前記遊星回転伝達機構は、前記容器の中心線に略沿うように配置される駆動軸と、この駆動軸に、この駆動軸の回転軸線と直交して一体に装着されたリテーナーと、このリテーナーに、前記駆動軸に対して偏倚した位置に回転自在に装着され、かつ、一端部が前記容器内に挿入される従動軸と、前記駆動軸を中心として配置される摩擦リングと、前記従動軸に一体に装着されて、前記摩擦リングに接触させられるローラーとを備え、前記従動軸の一端部に、前記回転羽根が、前記従動軸の半径方向外方へ向けて突出するように装着された構成とすることもできる。

このような構成とすることにより、前記従動軸の回転は、前記摩擦リングと前記ローラーとの摩擦によって発生させられる。
したがって、前記従動軸および前記回転羽根に伝達される回転力が、前記摩擦リングと前記ローラー間の摩擦力に依存し、流動体の粘性が高い場合、前記摩擦リングと前記ローラー間に滑りが生じ、前記従動軸の回転が低下する可能性がある。

しかしながら、前記摩擦リングと前記ローラーを用いることにより、前記遊星回転伝達機構の主要な構成部材を簡素化することができ、また、機械的な作動音を小さく抑えることができる、等の利点を得ることができる。

そして、粘性の低い流動体を混練する場合には、前記摩擦リングと前記ローラー間の滑りは殆どないことから、このような粘性の低い流動体に適用することにより、前述した利点を生かすことができる。

前記回転羽根が装着された前記従動軸を、複数設けることができる。
このような構成とすることにより、前記回転羽根による混練回数を増やして、その効率を高めることができる。

また、前記回転羽根が装着された前記従動軸を、前記駆動軸の回転軸線を中心として対称となるように配置することにより、前記駆動軸回りの重量バランスや、回転時のモーメントバランスをよくし、駆動軸の作動を円滑化することができる。

前記回転羽根は、前記従動軸に、その軸線を中心として対称となるように一対設けることもできる。

このような構成とすることにより、前記従動軸１回転あたりの混練回数を増加させて、混練効率を高めることができる。

前記リテーナーに、前記容器内に挿入される補助軸が一体に装着され、この補助軸の、前記容器内に挿入された部位に固定羽根が装着され、この固定羽根が、前記容器内において公転させられるようになされた構成とすることもできる。

この固定羽根は、その公転移動に際して、前記容器の内壁に常時接触して移動し、この容器の内壁に付着した流動体に、剪断力を連続して加えることができる。

したがって、流動体には、前記回転羽根による多種類の力からなる間欠的な力と、前記固定羽根による連続した剪断力が加えられる。
これによって、前記流動体に加える力を変動させて、混入されている粒状物の細粒化を促進させることができる。

一方、前記回転羽根を備えた前記遊星回転伝達機構を、昇降手段によって上下に昇降可能に保持した構成とすることもできる。

このような構成とすることにより、前記混練装置の、前記容器へのセットやその解除を容易なものとすることができる。

また、前記昇降手段の下方に、前記容器を保持する容器保持手段を設けておくことにより、前記容器の、前記混練装置に対する定位置へのセットを簡便なものとして、混練作業の迅速化を図ることができる。

さらに、前記容器保持手段に、前記容器を加熱するヒーターを設けておくことにより、前記容器内の前記流動体を暖めた状態で混練することができる。

これによって、前記流動体の粘性を低くして、前記回転羽根や駆動装置にかかる負荷を軽減することができ、あるいは、前記流動体に混入されている粒状物の破砕を容易にすることができる。

本発明によれば、粒状物を含む流動体の調製の過程で、前記粒状物と液体とを十分に混練し、粒状物の粒径を小さくすることができる。
本発明によれば、特に、純ココア粉末を湯や牛乳に分散させる際に、純ココア粉末を十分に細粒化することができ、滑らかな口当たりのココア飲料を調製することができる。これにより、従来家庭や店舗にて手作業で調製していたココア飲料を、混練装置を用いて滑らかな口当たりに、簡便に調製できるようになる。

本発明の第１の実施形態を示すもので、要部を断面した正面図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、作動を説明するための要部を断面した正面図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、作動を説明するための要部を断面した正面図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、作動を説明するための要部を拡大した斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、作動を説明するための従動軸の動きを示す平面図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、回転羽根の変形形態を示す概略平面図である。 本発明の第２の実施形態を示すもので、要部を断面した正面図である。 本発明の第３の実施形態を示すもので、要部を断面した正面図である。 本発明の第４の実施形態を示すもので、回転羽根の取り付け部の斜視図である。 本発明の第５の実施形態を示すもので、回転羽根の取り付け部の側面図である。 本発明の第６の実施形態を示すもので、（ａ）は回転羽根の取り付け部の斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＨ矢視図である。 本発明の第７の実施形態を示すもので、作動を説明するための要部を拡大した斜視図である。 本発明の第８の実施形態を示すもので、要部を断面した正面図である。 試験例１の流動体における粒状物の粒度分布曲線を示す図である。 試験例２の流動体における粒状物の粒度分布曲線を示す図である。 比較例の流動体における粒状物の粒度分布曲線を示す図である。 コントロールの粒状物の粒度分布曲線を示す図である。

以下、本発明の混練方法の説明に先立って、この混練方法を有効に実施するための混練装置について説明する。
図１ないし図６は、本発明の混練装置の第１の実施形態を示す。
図１において、符号１は、本実施形態に係わる混練装置を示し、この混練装置１は、この混練装置１を昇降可能に支持するとともに、この混練装置１の回転羽根が挿入されて混練が行なわれる容器２を支持する基台Ｂに装着されている。

図１において、符号３が、前記混練装置１を支持する昇降手段の昇降ロッドであり、符号４が、前記容器２を支持する容器保持手段を示している。

詳述すれば、前記混練装置１は、その構成部材が組み付けられるベースプレート５を備えている。
このベースプレート５は、その中心部に、上下方向の貫通孔５ａが形成されており、この貫通孔５ａに上方から対峙させられるように、駆動用のモーター６が配置されている。

このモーター６は、前記ベースプレート５にボルト７によって固定されているとともに、固定された状態において、その出力軸が駆動軸８として前記貫通孔５ａを経て、前記ベースプレート５の下方へ突出させられている。

前記駆動軸８の先端には、スプライン９が形成されており、このスプライン９に、前記駆動軸８の軸線と直交して配置されたリテーナー１０が、前記駆動軸８の軸回りの相対回動が拘束された状態で嵌着され、かつ、前記リテーナー１０が、前記駆動軸８の先端に螺合させられた固定ボルト１１によって前記駆動軸８の先端に固定されている。

前記リテーナー１０の、前記駆動軸８からその軸線と直交する方向に離間した位置に、前記駆動軸８と平行となされた従動軸１２が嵌挿されている。
この従動軸１２は、前記リテーナー１０に装着されているベアリング１３によって回転自在に支持されている。

また、前記従動軸１２の、前記リテーナー１０の上方に位置させられた上端部には、遊星歯車１４が一体に取り付けられており、下端部の側面には、前記容器２内に挿入されてその内壁に対峙させられる回転羽根１５が装着されている。

さらに、前記ベースプレート５の下面には、前記駆動軸８を取り囲むように、環状の内歯車１６が一体に取り付けられており、この内歯車１６の内歯に、前記従動軸１２の上端部に装着された前記遊星歯車１４が歯合させられている。

本実施形態においては、前記駆動軸８、前記遊星歯車１４、および、前記内歯車１６によって、前記回転羽根１５を公転および自転させる駆動機構としての遊星回転伝達機構が構成されている。

前記回転羽根１５は、可撓性材料（例えば、シリコーン樹脂や天然ゴム等）によって略矩形状に形成されており、前記従動軸１２に、一対のボルト１７によって、前記従動軸１２の半径方向外方に向けて突出するように固着されている。

また、前記回転羽根１５は、前記従動軸１２に固着された基部１５ａが肉厚に形成され、この基部１５ａから先端に向かう先端部分１５ｂが肉薄に形成されている。これは、回転羽根１５の固定部の剛性を高めてその変形を抑制し、かつ、作用部である先端部分をしなりやすくするための処置である。

従動軸１２は、図４及び図５に示すように、容器２の中心線よりも容器２の半径方向に偏倚した位置に配置されている。そして、この従動軸１２に固定されている回転羽根１５の回転の中心線から先端までの長さは、その回転の中心線と容器２の内周面（内壁）との最小距離よりも長く、かつ回転中心線と容器２の内周面（内壁）との最大距離よりも短く形成されている。これにより、回転羽根１５の回転に伴ってその先端部分が容器２の内周面に衝突する形態で接触した後、容器２の内周面に沿って回転移動する際に湾曲変形することができるように設定されている。

なお、回転羽根１５の好ましい長さについては、容器２の内径の大きさ、容器２の内周面と従動軸１２との距離、回転羽根１５の柔軟性や反発力、回転羽根１５の回転速度等によっても左右されるが、回転羽根１５の先端部分が容器２の内壁面に衝突する際の粒状物に対する十分な衝撃力と、容器２の内周面に粒状物を押し付ける押圧力と、粒状物を押し付けて回転移動することによる十分な剪断力とを与えることができるように設定される。

一方、本実施形態においては、前記リテーナー１０の、前記駆動軸８を挟んで前記従動軸１２と反対側の部位に、この従動軸１２と平行なカウンター軸１８がベアリング１９を介して回転自在に、かつ、嵌挿状態で支持されている。

そして、前記カウンター軸１８の上端部には、前記内歯車１６の内歯に歯合させられる遊星歯車２０が一体に取り付けられ、また、下端部には、前記従動軸１２および前記回転羽根１５との重量バランスをとるためのカウンターウェイト２１が一体に取り付けられている。

前記ベースプレート５の上面には、前記モーター６を覆うようにしてカプラー２２が装着されており、このカプラー２２の上端中央には、前記昇降ロッド３が嵌合される円筒状のフランジ２２ａが突設されている。

前記昇降ロッド３の側面には、前記フランジ２２ａのキー溝に嵌合させられるキー２３が埋め込まれており、このキー２３の作用により、前記昇降ロッド３の軸回りにおいて、前記カプラー２２との相対回動が拘束されている。

また、前記フランジ２２ａの側壁を貫通してロックボルト２４が設けられており、このロックボルト２４によって、前記昇降ロッド３の軸線方向における、この昇降ロッド３と前記カプラー２２との相対移動が拘束されている。

一方、前記容器保持手段４は、前記駆動軸８の下方に同軸上に位置させられ、かつ、前記容器２が嵌合保持されるホルダー２５と、このホルダー２５の両側部に配置されて、前記ホルダー２５に保持された前記容器２の側面を両側から把持して固定する一対のアーム２６とを備えている。

そして、前記各アーム２６は、前記基台Ｂに取り付けられた回転型のアクチュエーター２７によって、相互に接近離間する方向に相対移動させられるようになっている。

さらに、本実施形態においては、前記ホルダー２５内には、抵抗発熱体等からなるヒーター２８が内装されている。

そして、前記ベースプレート５、前記リテーナー１０、前記内歯車１６、および、前記カプラー２２は、前記ベースプレート５に固定されたサイドカバー２９によってその側部が覆われ、また、前記サイドカバー２９の上方に取り付けられるトップカバー３０によってその上部が覆われている。

ついで、本発明の混練方法について、本実施形態に係わる混練装置１の作用とともに説明する。
以下において、粒状物として純ココア粉末を用い、この純ココア粉末と砂糖、および、水とを混練する場合について説明する。

まず、前記混練装置１を、上部に設けられている前記フランジ２２ａを、前記昇降手段を構成する前記昇降ロッド３に被嵌させて固定することにより、前記基台Ｂに装着する。

ついで、純ココア粉末、砂糖、及び少量の水が入れられた容器２を、前記基台Ｂの下部に設けられている前記ホルダー２５上に載置した後に、前記一対のアーム２６を作動させて、これらによって前記容器２を挟み込むようにして保持する（図１参照）。

これより、まず、前記混練装置１を少しずつ作動させて、図２に示すように、前記回転羽根１５を、その先端部が、前記容器２の内側に対峙させられる位置まで移動させる。

この際に、回転羽根１５が容器２の内壁に接触しないように回転羽根１５の回転位置を調整することで、回転羽根１５を容器２内に挿入する操作や容器２から抜き出す操作を容易に行うことができる。

ついで、前記昇降ロッド３を操作することにより、前記混練装置１を下降させて、前記回転羽根１５を、図３に示すように、前記容器２内に所定位置まで挿入する。

これより、前記モーター６を駆動させて混練を開始し、必要に応じて前記ヒーター２８によって前記容器２を温める。

前記モーター６の駆動により、前記駆動軸８が回転させられ、これに伴い前記リテーナー１０が回転させられるとともに、このリテーナー１０に装着されている前記従動軸１２が、図４および図５に矢印（イ）で示すように、前記駆動軸８を回転中心として公転移動させられる。

また、前述した従動軸１２の公転移動に伴い、この従動軸１２に装着されている前記遊星歯車１４が、前記内歯車１６に対して相対移動させられることにより、図４および図５に矢印（ロ）で示すように、前記従動軸１２に自転が生じる。

ここで、前記内歯車１６と前記遊星歯車１４とのギア比により、前記容器２に対する前記従動軸１２の相対速度よりも、前記容器２に対する前記回転羽根１５の相対速度の方が早いことから、前記回転羽根１５が、前記容器２の内壁に対して当接離間を繰り返す。

すなわち、図６（ａ）に示すように、前記回転羽根１５が、前記容器２から離間した位置にある状態から作動を開始したとすると、まず、前記回転羽根１５の先端が、図６（ｂ）に示すように、前記容器２の内壁に当接させられる。
このとき、前記回転羽根１５によって、前記容器２の内壁近傍にある粒状物に衝撃力が加えられる。

さらに、作動が継続されると、前記回転羽根１５が、図６（ｃ）に示すように、前記従動軸１２と前記容器２との隙間に入り込む位置へ移動させられる。

ここで、前記回転羽根１５の長さが、前記従動軸１２の回転中心と前記容器２の内壁（内周面）との距離よりも長く形成されていること、また、前記回転羽根１５が可撓性材料によって形成されていることから、この回転羽根１５が、その先端部分が前記容器２の内壁に沿うように湾曲させられる。

そして、前記図６（ｂ）の当接位置から図６（ｃ）の湾曲状態に至る間に、前記容器２の内壁との間に介在する粒状物に、前記回転羽根１５の湾曲に伴い押圧力が加えられるとともに、前記回転羽根１５の湾曲部と前記容器２との相対移動に伴い剪断力が加えられる。

ついで、前記回転羽根１５は、図６（ｄ）に示すように、前述したような湾曲変形が解かれて、前記容器２から離間させられるが、前記容器２から離間するまでの間も、前記回転羽根１５と前記容器２との相対移動が継続して行なわれていることにより、前記流動体に前述した剪断力が継続して加えられる。

このように、本実施形態の混練装置１にあっては、混練する流動体に、衝撃力、押圧力、および、剪断力の多種類の外力を与えることができるので、流動体の混練機能に加えて、流動体に混入されている粒状物（純ココア粉末）の細粒化機能を実現することができる。

したがって、混練工程において、前記粒状物の細粒化を行なって、粒状物の分散性の高い流動体を得ることができる。

なお、前記回転羽根１５の公転方向および自転方向は任意であり、また、前記遊星回転伝達機構における歯車の組み合わせを変更することにより、公転方向に対する自転方向を前述した回転方向と逆方向とすることもできる。
また、実施形態では、回転羽根を遊星回転伝達機構により、回転羽根に公転と自転を与える構成としたが、回転羽根に自転のみを与える構成としても良い。このように構成しても、混練する流動体（粒状物）に、衝撃力、押圧力、および、剪断力の多種類の外力を与えることができる。
回転羽根に自転のみを与える構成としては、例えば、本実施形態における従動軸１２に相当する位置で回転させる駆動軸を配置し、この駆動軸に回転羽根１５を設けた構成とすることができる。この場合、遊星回転伝達機構を不要とすることができるので、駆動機構をよりシンプルに構成することができる。

図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
この実施形態は、前述した第１の実施形態における、前記カウンター軸１８やカウンターウェイト２１に代えて、前記従動軸１２と回転羽根１５とを設けたものである。

このような構成とすることにより、流動体の混練箇所を増やして混練効率を高めることができるとともに、前記駆動軸８の両側に略同一の負荷を発生させることにより、前記駆動軸８の作動を安定化する効果が得られる。

図８は、本発明の第３の実施形態を示す。
この実施形態は、前述した第２の実施形態における一方の従動軸１２と回転羽根１５に代えて、前記リテーナー１０に固定される補助軸３１を設け、この補助軸３１の下端に、前記容器２の内壁に当接させられる固定羽根３２を装着した構成としたものである。

そして、前記固定羽根３２は、前記回転羽根１５と同様の特性および形状を有している。

このような構成とすることにより、前記補助軸３１は、公転移動のみを行ない、この補助軸３１に取り付けられている前記固定羽根３２は、前記容器２の内壁に湾曲した状態で接触させられ、この状態を維持したまま前記容器２の内壁に沿って移動させられる。

したがって、前記固定羽根３２は、前記流動体へ剪断力のみを継続して加えることとなり、前記回転羽根１５によって加えられる、多種類の間欠的な外力とは異なる外力を流動体に加えることができる。

これによって、流動体に加える外力に変化をつけることにより、その細粒化作用に変化をつけて、その効率を高めることができる。

図９は、本発明の第４の実施形態を示すもので、前述した回転羽根１５や固定羽根３２の基部で、自転による羽根の回転移動方向後方となる位置に、当て板３３を設置した構成としたものである。

これは、前記当て板３３と、前記回転羽根１５や固定羽根３２の基部との重畳量を調整することにより、これらの回転羽根１５や固定羽根３２の湾曲可能領域を調整するようにしたもので、これによって、厚みの均一な材料によって前記回転羽根１５や固定羽根３２を構成することができる。

これによって、前記回転羽根１５や前記固定羽根３２に複雑な加工を施す必要がなくなり、その制作性を向上させることができるとともに、前記当て板３３の大きさを変えることにより、前記回転羽根１５や前記固定羽根３２の湾曲特性（しなり具合）を調整して、これらの回転羽根１５や固定羽根３２によって発生させられる衝撃力や押圧力、および、剪断力の調整を可能にする。

図１０は、本発明の第５の実施形態を示すもので、前記回転羽根１５を、その自転による回転方向に対して下方へ向かうように傾斜させて固定したものである。

図１０（ａ）は、前記容器２の内壁との非接触状態を示す側面図で、図１０（ｂ）は、前記容器２の内壁と接触して湾曲した状態を示す側面図である。

このような構成とすることにより、前記回転羽根１５によって押し出される前記流動体を、前記容器２の底面へ向けることにより、前記流動体を上下に対流させ、より均一に撹拌することが可能となる。また、前記流動体が前記容器２の上方開口から溢れることを抑制することができる。

図１１は、本発明の第６の実施形態を示すもので、前記回転羽根１５を回転方向前方に対して下方へ向かうように傾斜させるための他の構造例である。

すなわち、前記回転羽根１５は、基端部が厚く先端部が薄くなった板状の可撓性材料をねじった形状としたものであり、基端部を前記従動軸１２に取り付けた状態において、先端部が、回転方向前方下方へ向くようにしている。

このような構成とすることにより、前記流動体を上下に対流させ、より均一に撹拌することが可能となる。また、前記流動体が前記容器２の上方開口から溢れることを抑制することができる。
また、前記従動軸１２の、前記回転羽根１５を止着する部位の形状を簡素化することができる。なお、回転羽根１５の従動軸１２への取り付けについて、図１１では、省略されているが、ボルト止め、接着など公知の技術を適用することができる。

図１２は、本発明の第７の実施形態を示すもので、前記回転羽根１５を、前記従動軸１２に、その回転軸線を中心として線対称となるように一対設けた構成としたものである。

このような構成とすることにより、混練時に流動体へ間欠的に与える外力の周期を短くして、混練効果を高めることができる。

図１３は、本発明の第８の実施形態を示す。
この実施形態は、前記回転羽根１５を、前記従動軸１２に、その回転軸線を中心として線対称となるように一対設け、前記リテーナー１０に固定される補助軸３１の下端に、前記容器２の内壁に当接させられる固定羽根３２を装着した構成としたものである。
前記補助軸３１は、公転移動のみを行ない、この補助軸３１に取り付けられている前記固定羽根３２は、前記容器２の内壁に湾曲した状態で接触させられ、この状態を維持したまま前記容器２の内壁に沿って移動させられる。

このように２枚の回転羽根１５と、１枚の固定羽根３２を装備した構成とすることにより、混練時に流動体へ間欠的に与える外力の周期を短くして、混練効果を高める作用と、補助軸３１の公転移動により、固定羽根３２が流動体へ剪断力のみを継続して加える作用とを同時に発揮させることができる。
なお、実施形態５、６で説明した回転羽根１５の、流動体を上下に対流させる機能を実現する構成は、固定羽根３２を有する実施形態においても同様に適用することができる。

＜１＞純ココア粉末を分散させた流動体の調製試験
本発明の混練装置による純ココア粉末の細粒化効果を確認するために、本発明の第７の実施形態にかかる混練装置１と、本発明の第８の実施形態にかかる混練装置１と、固定羽根の先端を継続して容器の内壁に当接させて公転移動させることにより剪断力のみを継続して与える構造の混練装置とを用いて混練を行なった。
試験条件および得られた純ココア粉末を分散した流動体の粒度分布の測定結果を以下に示す。
ここで、試験例１が第７の実施形態の混練装置を用いた例を示し、試験例２が第８の実施形態の混練装置１を用いた例を示し、比較例（図８において、固定羽根３２のみで、回転羽根１５が存在しない形態）が剪断力のみを継続して与える構造の混練装置を用いた例を示す。

試験条件（試験例、比較例ともに同様）
Ａ：被混練物の配合
ａ）純ココア粉末１５ｇ
ｂ）砂糖２１ｇ
ｃ）水２４０ｃｃ
Ｂ：混練条件
前記ａ）、ｂ）、およびｃ）の４０ｃｃを容器に投入し、混練装置を用いて３分間混練し、その後１分間弱い熱量で加熱した。
ついで、容器に、前記ｃ）の残り２００ｃｃを加え、弱〜中の熱量で３分間加熱した。
また、コントロールとして、ａ）をｃ）に分散させた純ココア粉末についても粒度分布を測定した。

このようにして調製された流動体における純ココア粉末の粒度分布の測定結果を、図１４〜１７、表１に示す。

図１４は、試験例１の流動体における粒状物の粒度分布曲線、図１５は、試験例２の流動体における粒状物の粒度分布曲線、図１６は、比較例の流動体における粒状物の粒度分布曲線、図１７はコントロールの流動体における粒状物の粒度分布曲線である。
また、表１は、試験例１、２および比較例、並びにコントロールの各流動体における粒状物のメディアン径ｄ５０およびｄ９０を示す。

この結果から明らかなように、容器の内壁に回転羽根を衝突させる構成である試験例１、試験例２では、容器の内壁に常時羽根を接触させる構成である比較例１に比して、流動体における粒状物の粒径をより細かくすることができることが判った。
さらに、試験例１、試験例２との比較から明らかなように、容器の内壁に回転羽根を衝突させる構成と、容器の内壁に常時羽根を接触させる構成を組み合わせることによって、さらに粒状物の粒経を細かくすることができることが判った。
すなわち、回転羽根を容器の内壁に衝突させ、粒状物に衝撃力を与えることによって、粒状物を細粒化することができること、及び、粒状物に衝撃力を与えることに加え、流動物に継続的に剪断力を加えることにより、粒状物をさらに細粒化することができることが判った。

＜２＞ココア飲料の調製
第８の実施形態にかかる混練装置１（本発明の混練装置）を用いて、以下の原料の配合、及び方法を用いてココア飲料を調製した。
Ａ：原料の配合
ａ）純ココア粉末２２．５ｇ
ｂ）砂糖３１．５ｇ
ｃ）牛乳３６０ｃｃ
Ｂ：混練装置を用いた方法
混練装置を用いて、前記ａ）とｂ）、および、前記ｃ）の６０ｃｃを３分間混練し、次いで１分間を弱い熱量で加熱した。
ついで、前記ｃ）の残り３００ｃｃを加え、弱い熱量で３〜４分間加熱し、８０℃程度のココア飲料を得た。
Ｃ：コントロール
同様の原料を用いて手作りでココア飲料を調製した。
すなわち、前記ａ）とｂ）、および、前記ｃ）の６０ｃｃを鍋に入れ、ダマがなくなるまで撹拌しながら中の熱量で加熱した。
ついて、前記ｃ）の残り３００ｃｃを少しずつ加え、全て溶けるまで撹拌しながら中の熱量で加熱し、煮沸手前（８０℃程度）で操作を終了し、ココア飲料を得た。

得られた各ココア飲料を３つのカップに分注したところ、混練装置で調製したココア飲料のほうが、表面に多く泡立ちが観察され、見た目にも良好なココア飲料が得られた。

また、得られた各ココア飲料の風味について、４名の専門パネラーによって評価したところ、本発明の混練装置を用いて調製したココア飲料は、見た目のおいしさ（泡立ち）に加え、クリーミー感、なめらかさ、粉っぽさのなさにおいて、手作りのココア飲料に比して優れていることが判った。

なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

たとえば、前記各実施形態においては、前記回転羽根１５若しくは固定羽根３２を、前記容器２の内周面に接触させる例について示したが、これに加えて、前記回転羽根１５若しくは固定羽根３２の下部を、前記容器２の底面に接触させるようにしてもよい。
また、前記各実施形態においては、１つの軸に対して、回転羽根が１〜２枚設けられている例を示したが、当該回転羽根の数は、３枚以上であってもよい。
また、前記各実施形態においては、粒状物として純ココア粉末を例示したが、抹茶やきなこ等の他の粉末飲料の調製に適用できる。
さらに、前記従動軸１２の自転を独立したモーター等によって行なうようにしてもよい。

本発明の混練装置は、家庭や店舗で、簡便にココア飲料を調製することを可能とするココア調製装置に利用できる。

１ 混練装置
２ 容器
３ 昇降ロッド
４ 容器保持手段
５ ベースプレート
５ａ 貫通孔
６ モーター
７ ボルト
８ 駆動軸
９ スプライン
１０ リテーナー
１１ 固定ボルト
１２ 従動軸
１３ ベアリング
１４ 遊星歯車
１５ 回転羽根
１５ａ 基部
１５ｂ 先端部
１６ 内歯車
１７ ボルト
１８カウンター軸
１９ ベアリング
２０ 遊星歯車
２１ カウンターウェイト
２２ カプラー
２２ａ フランジ
２３ キー
２４ ロックボルト
２５ ホルダー
２６ アーム
２７ アクチュエーター
２８ ヒーター
２９ サイドカバー
３０ トップカバー
３１ 補助軸
３２ 固定羽根
３３ 当て板
Ｂ 基台

Claims (12)

1. 容器内に投入された粒状物と液体とを混ぜ合わせて得られる流動体中の粒状物を細粒化する混練方法であって、
   前記容器内に配置され前記粒状物と液体を混ぜ合わせる回転羽根の先端部分を容器の内壁に衝突させて回転させることを特徴とする、混練方法。
2. 前記回転羽根の先端部分を、容器の内壁に間欠的に衝突させることを特徴とする、請求項１に記載の混練方法。
3. 容器内に投入された粒状物と液体とを混ぜ合わせて得られる流動体中の粒状物を細粒化する混練装置であって、
   前記容器内に配置され前記粒状物と液体を混ぜ合わせる回転羽根と、この回転羽根に、前記容器内において回転を与える駆動機構とを備え、
   前記容器の中心線が前記回転羽根の回転の中心線と同一ではなく、
   前記回転羽根の回転の中心線から先端までの長さは、その回転の中心線と前記容器の内壁との最小距離よりも長く、かつ前記回転中心線と前記容器の内壁との最大距離よりも短く形成され、
   前記回転羽根の少なくとも容器の内壁に接触する部分が可撓性材料により形成されていることを特徴とする混練装置。
4. 前記駆動機構は、前記回転羽根に自転と公転を与える遊星回転伝達機構を含むことを特徴とする請求項３に記載の混練装置。
5. 前記遊星回転伝達機構は、前記容器の中心線に略沿うように配置される駆動軸と、この駆動軸に、この駆動軸の回転軸線と直交して一体に装着されたリテーナーと、このリテーナーに、前記駆動軸に対して偏倚した位置に回転自在に装着され、かつ、一端部が前記容器内に挿入される従動軸と、前記駆動軸を中心として配置される環状の内歯車と、前記従動軸に一体に装着されて、前記内歯車に歯合させられる遊星歯車とを備え、前記従動軸の一端部に、前記回転羽根が、前記従動軸の半径方向外方へ向けて突出するように装着されていることを特徴とする請求項４に記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
6. 前記遊星回転伝達機構は、前記容器の中心線に略沿うように配置される駆動軸と、この駆動軸に、この駆動軸の回転軸線と直交して一体に装着されたリテーナーと、このリテーナーに、前記駆動軸に対して偏倚した位置に回転自在に装着され、かつ、一端部が前記容器内に挿入される従動軸と、前記駆動軸を中心として配置される摩擦リングと、前記従動軸に一体に装着されて、前記摩擦リングに接触させられるローラーとを備え、前記従動軸の一端部に、前記回転羽根が、前記従動軸の半径方向外方へ向けて突出するように装着されていることを特徴とする請求項４に記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
7. 前記回転羽根が装着された前記従動軸が、複数設けられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
8. 前記回転羽根が、前記従動軸に、その軸線を中心として対称となるように一対設けられていることを特徴とする請求項５ないし請求項７の何れかに記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
9. 前記リテーナーに、前記容器内に挿入される補助軸が一体に装着され、この補助軸の、前記容器内に挿入された部位に固定羽根が装着され、この固定羽根が、前記容器内において公転させられるようになされていることを特徴とする請求項５ないし請求項８の何れかに記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
10. 前記回転羽根を備えた前記駆動機構が、昇降手段によって上下に昇降可能に保持されていることを特徴とする請求項３ないし請求項９の何れかに記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
11. 前記昇降手段の下方には、前記容器を保持する容器保持手段が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の粒状物を含む流動体の混練装置。
12. 前記容器保持手段が、前記容器を加熱するヒーターを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の粒状物を含む流動体の混練装置。