JPH0154010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は、パン生地のミキシング工程における
温度制御方法および、その装置、特に本〓生地を
作るときの自動温度制御方法およびその装置に関
するものである。

従来の技術 パン生地製造の典型例は、従来、次のようなも
のである。すなわち、適量割合の小麦粉、水、イ
ーストおよびイーストフードをミキサーにかけて
所定時間混〓し、生地温度約25℃の中種生地をつ
くる。これを適宜の容量に分割収納して、温度27
℃、湿度75％の室内で約４時間発酵させるが、そ
の発酵終了時の生地の温度は約29℃である。次
に、適量割合の水、砂糖、塩およびドライミルク
を、あらかじめ複材料ミキサーにかけて混合して
おいた材料と、新たに所要量の小麦粉、前記工程
を経た中種生地ならびにシヨートニングをミキサ
ーに順次投入し所定時間混〓して本〓生地をつく
るが、その際、ミキシングによる発熱によつて生
地温度が上昇し過ぎて製品の品質をおとさないよ
うに、また、〓上げ終了時のパン生地の温度を所
望温度にするために、ミキサーのボール壁面外周
に水ジヤケツトを付設して、ここに冷却水を流
し、生地混〓に基く発熱量を冷却水で吸収し、結
果的に、混〓終了時に目標の生地温度、すなわち
27℃付近の生地温度が得られるように操作されて
いた。

このため従来は、本〓工程中、機械を止めて指
で試みるとか、最近公開された技術としては、ミ
キサーの発熱量に見合う冷却熱量をミキサージヤ
ケツトに付与して、ミキサーの動力負荷を一定に
保持すると共に、前記ミキサーに投入される生地
材の温度に基いて所定温度のパン生地を得るに必
要な仕込水の温度を決定し供給することによつて
中種生地または本〓生地の温度管理を行う手段が
ある（特開昭59−198928号公報参照）。

その前者については技術的熟練者による管理が
必要不可欠であるほか、生地の品質のバラツキの
範囲が拡がることを免れない。後者の方法は、そ
の第１のポイントとしてミキサーを駆動する動力
側の負荷条件を一定に固定化することが前提とさ
れており、それには、生地を混〓する際に発生す
るミキサーの発熱量をあらかじめ計算し、この算
出された発熱量に見合う冷却熱量をミキサージヤ
ケツトに付与することにより、ミキサー側の温度
条件を一定に固定することが可能である旨の説明
がなされているだけであつて、そのための技術的
開示については、いささか具体性にとぼしいきら
いがある。

特に本〓生地のミキシングで低速混〓と高速混
〓とを交互に繰返して行い、また、その混〓継続
時間も長、短がある場合などミキサーを駆動する
側の負荷条件を一定に固定化すると云つても、常
時同一の条件に基いて繰返し作業を行つていると
きは兎も角、各種初期条件が変化する際には、そ
の調整が複雑であつて、直ちに対応させることは
困難であり、種々の問題がある。

発明が解決しようとする問題点 そこで本発明は、上述の問題点に鑑み、公知方
法または装置とは別の手段に基いて、初期条件を
異にする場合にも、ミキシング終了後のパン生地
の温度が適確に設定（目標）値に達する新規なパ
ン生地の温度制御方法および装置を提供しようと
するものである。

また、本発明の他の目的は、パン生地のミキシ
ングによつて発生する熱量を制御基準熱収支直線
のそれと比較し、必要以上の熱量をボールに付設
したウオータージヤケツトを流れる冷却水の流量
を自動的に制御することによつて外部に吸収、排
出してボール内の熱収支を調整し、もつてミキシ
ング終了時、丁度設定温度にパン生地を〓上げる
ことのできるミキサーにおけるパン生地温度制御
方法および装置を開発することにある。

本発明の別の目的は、パン生地材料等に関する
初期条件および設定値を入力するだけで、ミキシ
ング工程終了時、自動的に所望の生地〓上げ温度
を得ることができるミキサーにおけるパン生地温
度制御方法および装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ミキシング終了時
から所要時間前に、パン生地温度の直接測定によ
る入力と所望の設定温度とを比較して両者の間の
差が零に近付くようジヤケツトを流れる冷却水流
量を制御するように混〓生地温度の制御を切換え
ることによつて、精度の高い情報に基いて設定温
度に生地を〓上げることもがきるミキサーにおけ
るパン生地の温度制御方法を開発しようとするも
のである。

その他の本発明の目的については、本発明技術
の説明が進むのに伴なつて明らかになるであろ
う。

(ロ) 発明の構成 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、以下に述
べるような構成要件を具備する。

(1) ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤ
ケツトの冷却水流入口における冷却水温度と出
口における冷却水温度との差を検出する手段、
前記ミキサーの駆動モータの実負荷を単位時間
毎に測定する手段とより成り、所定のミキシン
グ時間に対して生地材料の初期温度条件と設定
温度とを結ぶ制御基準熱収支直線を算定して、
ミキシングの始めから終り迄、前記熱収支直線
から割出される単位時間当りに必要な熱量と、
当該時間における前記駆動モータの実負荷に補
正係数を乗じた量とを比較して、両者の差が前
記冷却水の入口・出口の温度差と、そのときの
冷却水の流量の積に等しくなるよう次の単位時
間においてウオータジヤケツトを流れる冷却水
の流量を制御することによつて、設定温度にパ
ン生地を〓上げることを特徴とするミキサーに
おけるパン生地温度制御方法。

(2) ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤ
ケツトの冷却水流入口における冷却水温度と出
口における冷却水温度との差を検出する手段、
前記ボール底部に設けたパン生地温度検出手
段、ミキサーの駆動モータの実負荷を単位時間
毎に測定する手段とより成り、所定のミキシン
グ時間に対して生地材料の初期温度条件と設定
温度とを結ぶ制御基準熱収支直線を算定して、
ミキシングの始めから前記熱収支直線から割出
きれる単位時間当りに必要な熱量と、当該時間
における前記駆動モータの実負荷に補正係数を
乗じた量とを比較して、両者の差が前記冷却水
の入口・出口の温度差と、そのときの冷却水の
流量の積に等しくなるよう次の単位時間におい
てウオータジヤケツトを流れる冷却水の流量を
制御すると共に、ミキシング終了の所要時間前
に、ボール底部の生地温度検出手段からのパン
生地の直接測定による入力と前記設定温度とを
比較して両者の差を零に近付けるよう前記冷却
水の流量を制御するように切換えることによつ
て設定温度にパン生地を〓上げることを特徴と
するミキサーにおけるパン生地温度制御方法。

(3) ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤ
ケツトの冷却水流入口における冷却水温度と出
口における冷却水温度との差を検出する手段、
前記ミキサーの駆動モータの実負荷を単位時間
毎に測定する手段、ミキサーに投入するパン生
地材料の数量、温度、ミキシング時間、仕上温
度等の初期条件入力手段およびコンピユータよ
り成り、所定のミキシング時間に対して生地材
料の初期温度条件と設定温度とを結ぶ制御基準
熱収支直線を算定して、ミキシングの始めから
終り迄、前記熱収支直線から割出される単位時
間当りに必要な熱量と、当該時間における前記
駆動モータの実負荷に補正係数を乗じた量とを
比較して、両者の差が前記冷却水の入口・出口
の温度差と、そのときの冷却水の流量の積に等
しくなるよう次の単位時間においてウオータジ
ヤケツトを流れる冷却水の流量を制御すること
によつて、設定温度にパン生地を〓上げること
を特徴とするミキサーにおけるパン生地温度制
御装置。

作 用 本発明パン生地温度制御方法は、パン生地のミ
キシングによつてボール内に発生する熱量のう
ち、その余剰分を、ボールに付設したウオータジ
ヤケツトに流す冷却水の流量を自動制御によつて
調節して、これを吸収、排熱し、ボール内の熱収
支バランスをとり、ミキシング終了時におけるパ
ン生地温度が丁度設定値になるよう〓上げようと
するもので、基本的には、次に説明するようなも
のである。

第１図は、ミキシングにおける熱量曲線を示
し、ｘ軸は時間軸でミキシング時間（単位分）、
ｙ軸は、熱量（単位Kcal）、実負荷（単位KWH）
または温度（単位℃）軸である。図中、Q_B曲線
はミキシング動力および材料発生熱量によつてミ
キシング時間の経過に伴なつてボール内に発生す
る熱量の変化を示し、Q_A曲線は、これに対しボ
ールに付設したウオータジヤケツトを流れる冷却
水により、ミキシング時間の経過に伴なつてボー
ル外へ吸熱または排熱する熱量の変化で、これは
冷却水流量制御弁の開度に関係する。Q′曲線は、
実際の熱収支曲線で、原則的にQ_B−Q_Aにより形
成される曲線、なお、Q′rは実測生地熱量曲線を
示す。

Qzは、制御基準熱収支直線で、０時間では、
ｙ軸と生地材料混〓初期条件温度で、END時間
ではｙ軸と設定温度（通常27℃±0.5℃）で交わ
り、ボール内で必要とする基準熱量を示す線であ
る。

今、所定のパン生地材料をミキサーに装入し
て、ミキシングを始めてからＴ時間経たときの実
際の熱収支Q′（Ｔ）を求めると Q′（Ｔ）＝Q_B（Ｔ）＋〔−Q_A（Ｔ） ここで、動力熱Q_B（Ｔ）はミキシングによる発
熱で、その熱量は、 Q_B（Ｔ）＝AKW・分×ｋ×η ただし、 Ａ：ミキサー駆動モータのパワー測定ユニツト
からの積分値 ｋ：換算熱量係数（Kcal／分KW） η：効率 ボール周壁外側に付設したウオータジヤケツトか
らの時間Ｔ迄の吸熱量−Q_A（Ｔ）は、 −Q_A（Ｔ）＝−（t₂−t₁）×ｑ（Ｔ） より求めた、ミキシング開始時からＴ時間迄の累
積された吸熱量（積分値）。

ただし、 t₁：冷却水のウオータジヤケツト流入口におけ
る温度（℃） t₂：冷却水のウオータジヤケツト流入口におけ
る温度（℃） ｑ：冷却水の流量（Kg／ｓ） 以上によつて求められたQ′（Ｔ）と、制御基準熱
収支直線Q_Zの積分値Q_Z（Ｔ）との差Q_Mを演算す
ることにより、その次の瞬間の吸熱量に必要な冷
却水の流量を制御するよう冷却水流量制御弁の開
きを調節すると共に、少くともTEND迄の間に、
Q_M＝０の目標に向つて前記弁開度の制御を行う。

上記、パン生地の温度制御は、また、TEND
−T_Zのとき（T_Zは通常３分間程度）または設定
温度に対して２〜３℃低いと予測される生地温度
になつたときから、前述の制御方法より切換え
て、ボール底部に設置して生地温度を直接測定す
るセンサーからの信号に基く温度制御方法に移行
する。これは、実際の生地温度を測定することに
よつて、〓上げ設定温度との差を前記手段と同様
演算しながら、その結果に基いて前述流量制御弁
の閉度を調節し、ミキシング動力により発生した
余分な熱量を吸収、排熱するに足る冷却水を通す
ことによつて行われる。

上述のように生地温度センサー制御に切換える
理由は、ミキシング工程の前半は、パン生地の実
際の温度を捕えることができないこと、また、た
とえ測定することができたとしても、生地のボー
ル内壁面への付着による断熱作用が働いて、冷却
水による発熱量の吸収ができ難いので、前述の本
発明方法に記載した制御によつて吸収、排熱すべ
き熱量を捕えている。

ところが、ミキシング工程の後半に入ると生地
材料が塊状に連らなるようになつて伸展性ある、
つながりを持つた生地となり、ボール内壁面への
付着現象が無くなるため、冷却能力が大きくなる
ことと、実際の生地温度を正確に拾うことができ
るようになるので、生地温度センサーによる制御
に移行する。これによつてミキシング前半の制御
中、演算のための入力値に誤りがあるなどして
T_END−T_Zの時点で生地温度が設定値より大きく
ズレていた場合にも、直接的に生地温度を測定す
るセンサーの信号に基いて行う温度制御によつ
て、これを補正をすることができるものとなる。
また、生地温度を直接測定してその資料に基いて
温度制御を施すため精度の良い制御が可能とな
る。

第２ａ図は、本発明パン生地温度制御装置の詳
細なフローチヤートを示すもので、その工程中、
製品の種類に応じて「パターン呼出し」を行い、
その内容に変更がなければ、その数量と「各材料
温度自動計測」センサーから入る初期温度条件と
設定された「生地の目標温度」との差と、各材料
が有する比熱とを、それぞれ掛合わせて加算する
ことにより「各材料の比熱量演算」が成立し、上
述数値のうちから、小麦粉の数量を捕えて、これ
に単位の水和熱を乗ずることにより「小麦粉の水
和熱」が算出されるから、それら両者を加え、こ
れをミキサーの駆動「モータ７」のパワー測定ユ
ニツト１０からの測定値に基き計算された「動力
による発熱量」Q_Bから差引いて「総発熱量演算」
をする一方、ジヤケツト出入口の「冷却水温」差
と「流量」との積によつて「冷却負荷演算」Q_A
を成立させ、この数値と前記「総発熱量演算」と
「比較」して、両者が等しくなるようミキサージ
ヤケツトを流れる冷却水の「流量制御弁コントロ
ール」出力を得ることにより、所定のミキシング
時間終了時に設定（目標）温度のパン生地を得る
ことができるようにされている。

なお上記のうち、最初の入力である「パター
ン」に変更があるときには、キー盤により「各材
料の重量」であるとか、混〓済生地の「目標温
度」の設定とか、「ミキシング時間」の指定など、
従来のパターンと相違する資料を入力することを
要する。このときは、その入力資料に基いて「各
材料の比熱量の演算」がなされることは云う迄も
ない。

第２ｂ図は、上記制御操作の概略のフローチヤ
ートである。

実施例 第３図は、本発明パン生地温度制御装置を施し
たミキサーの一実施例の側面略図を示すもので、
図中、１はミキサー、２はボールで、その中心に
はミキシングアームを備えた回転軸が横架軸受さ
れ、同アームはプーリおよびベルトチエーンを介
して極数変換モータ７によつて駆動されるように
されており、前記モータ７には単位時間毎に、そ
の実負荷を測定するためのパワー測定ユニツト１
０が連結されている。同ユニツトは、パルス定数
10000pulse／KWH、出力容量DC35V、
50mAmax、パルス巾180±50msの特性を持つも
のを用い、動力熱Q_B（ｔ）演算のための資料を採
取している。

３は、ボール２の外側壁面に付設したウオータ
ジヤケツトで、ボール２の外周全部に配置され、
その一方の口は冷却水入口温度センサー５を取付
けた流入管７に、その他方の口は冷却水出口温度
センサー６と冷却水流量制御弁とを取付けた排出
管８に連通している。前記冷却水排出管８の下流
側には冷却手段が設けてあり、排出された冷却水
を一定温度に冷し、これを流入管７側に循環させ
ている。これらのセンサーによつて冷却水のジヤ
ケツト入口・出口温度差値を自動検出することが
可能である。１１は、ボール２の底部に設置され
た生地温度センサーで、混〓生地中にグルテンが
形成されてきて、伸展性のある、つながりを持つ
た生地となつて塊状に集まり、ボール内壁に付着
しなくなつた頃、通常ミキシング終了時の２〜３
分位前に制御手段を切換えて、センサー１１を用
い直接的に生地温度を測定するためのもの、ミキ
シングの最終工程で生地温度を設定値に向つて精
密に誘導制御する。１２は、ジヤケツト温度セン
サーで、初期温度条件から設定温度に昇る迄に必
要なボール２等の材質による熱容量計算のための
資料採取用センサーである。この種の熱容量も動
力による発熱量Q_Bに対して負の方向に働くもの
となる。

１３は、ホツパーの底部に配置された小麦粉温
度検出センサーで、第２ａ図示の各材料温度の自
動計測手段のうちの一つである。同センサーから
の温度と生地設定温度との差と小麦粉の量および
比熱とから生地材料による発熱量の一部が算出可
能であることは前述した。

１４は、イングレジエント（複合材料）ミキサ
ーで、あらかじめ仕込み水、砂糖、塩およびドラ
イミルクの所定量比を混合・攪拌し副材料として
用意をしておくタンク部分、１５は、前記副材料
の温度検出センサーで、これも各材料温度の自動
計測手段のうちの一つであり、同センサーからの
温度とミキシング終了時における生地設定温度と
の差と、供給量およびその比熱とから生地材料に
よる発熱量の一部が算出可能である。

なお、上述した各温度検出センサーは、すべて
pt100Ωの温度計測器が施される。

以上の装置により各自動計測された数値とミキ
シング開始時に入力された各初期条件とより算
出、出力された信号は冷却水流量制御弁４に付設
されたコントロールモータに送られ、単位時間毎
に順次、算出冷却負荷に見合う冷却水流量を通す
ように制御される。

上述、パン生地のミキシングは、たとえば低速
２分間、次いで高速２分間運転された後、機械を
停止し、その間にシヨートニングをボール内に投
入して再び低速２分間、次いで高速６分間の運転
を行うが、ミキシング終了時よりも２〜３分間前
になると、生地中にダルテンが形成されてきて、
それ迄はポール壁に付着して生地温度を正確に検
出できなかつたものが、塊状に連らなるようにな
つてきて伸展性のある、つながりを持つた生地と
なりボール底に設置した生地温度センサー１１に
よつて温度の正確な測定が可能になる。そこで生
地温度の制御の基礎資料を前記センサー１１から
採るようにして、それ以降は生地温度を設定値に
正確に近付くよう誘導し、冷却水の流量制御を行
うよう温度制御手段を切換える。これによつて、
それ以前の生地温度制御方法中の資料に若干の誤
りがあるなどして混〓生地の温度が目標値と幾分
異つて出た場合にも、その後の生地温度の直接計
測による制御方法によつて、生地温度の補正も可
能になるメリツトもある。

なお、第１図示の動力熱曲線Q_Bをみれば解る
ように生地中にグルテンが形成されて来て、ボー
ル壁に付着しない傾向が現われると駆動モータ９
の負荷曲線もピークを描くようになる。ところ
で、生地中にグルテンが形成されてもミキシング
を継続するとグルテンが破壊されて了うために、
最良の生地を得るのに適したミキシング時間が存
在する。それは、シヨートニングを投入して高速
運転を始めてから負荷曲線の変動の微分値が正か
ら負に変つてから約30秒後である。もつとも、そ
の時間は、生地材料の違いによつても若干異るの
で可変しておく事が望ましい。かくして、当該時
間経過後に、ランプを点灯または点滅させて、最
良状態の生地が形成されていることも報知する
か、要すればミキサーの駆動を停止させるよう制
御することもできる。

(ハ) 発明の効果 以上のとおりであるから、本発明方法および装
置によれば、生地材料、ミキシング時間等の初期
条件および仕上り目標温度設定値を入力するだけ
で、自動的にミキシング中ボールジヤケツトを通
る冷却水流量を制御することにより、ボール内で
発生する動力熱その他の熱量のうちの余剰分を吸
収、排熱し、また、ミキシング終了近くになると
ボール内生地温度を直接計測するセンサーを働か
せて生地温度の制御装置を作動させ、目標温度に
対してより精度の高い温度制御を実施することが
できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ミキシングにおける熱量曲線、第２
ａ図は、本発明パン生地温度制御装置のフローチ
ヤート、第２ｂ図は、前記装置操作の概略フロー
チヤート、第３図は、同装置を施したミキサーの
一実施例の側面略図を示す。 １……ミキサー、２……ボール、３……ウオー
タジヤケツト、４……冷却水流量制御弁、５……
冷却水流入口温度センサー、６……冷却水出口温
度センサー、７および８……冷却水供給、排出
管、９……ミキサー駆動モータ、１０……パワー
測定ユニツト、１１……生地温度センサー、１３
……粉温度センサー、１４……イングレジエント
ミキサー、１５……仕込み水温度センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
   ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤケ
   ツトの冷却水流入口における冷却水温度と出口に
   おける冷却水温度との差を検出する手段、前記ミ
   キサーの駆動モータの実負荷を単位時間毎に測定
   する手段とより成り、所定のミキシング時間に対
   して生地材料の初期温度条件と設定温度とを結ぶ
   制御基準熱収支直線を算定して、ミキシングの始
   めから終り迄、前記熱収支直線から割出される単
   位時間当りに必要な熱量と、当該時間における前
   記駆動モータの実負荷に補正係数を乗じた量とを
   比較して、両者の差が前記冷却水の入口・出口の
   温度差と、そのときの冷却水の流量の積に等しく
   なるよう次の単位時間においてウオータジヤケツ
   トを流れる冷却水の流量を制御することによつ
   て、設定温度にパン生地を〓上げることを特徴と
   するミキサーにおけるパン生地温度制御方法。 ２ ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
   ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤケ
   ツトの冷却水流入口における冷却水温度と出口に
   おける冷却水温度との差を検出する手段、前記ボ
   ール底部に設けたパン生地温度検出手段、ミキサ
   ーの駆動モータの実負荷を単位時間毎に測定する
   手段とより成り、所定のミキシング時間に対して
   生地材料の初期温度条件と設定温度とを結ぶ制御
   基準熱収支直線を算定して、ミキシングの始めか
   ら前記熱収支直線から割出される単位時間当りに
   必要な熱量と、当該時間における前記駆動モータ
   の実負荷に補正係数を乗じた量とを比較して、両
   者の差が前記冷却水の入口・出口の温度差と、そ
   のときの冷却水の流量の積に等しくなるよう次の
   単位時間においてウオータジヤケツトを流れる冷
   却水の流量を制御すると共に、ミキシング終了の
   所要時間前に、ボール底部の生地温度検出手段か
   らのパン生地の直接測定による入力と前記設定温
   度とを比較して両者の差を零に近付けるよう前記
   冷却水の流量を制御するように切換えることによ
   つて設定温度にパン生地を〓上げることを特徴と
   するミキサーにおけるパン生地温度制御方法。 ３ ミキサーのボールに付設したウオータジヤケ
   ツトを流れる冷却水の流量制御手段、前記ジヤケ
   ツトの冷却水流入口における冷却水温度と出口に
   おける冷却水温度との差を検出する手段、前記ミ
   キサーの駆動モータの実負荷を単位時間毎に測定
   する手段、ミキサーに投入するパン生地材料の数
   量、温度、ミキシング時間、仕上温度等の初期条
   件入力手段およびコンピユータより成り、所定の
   ミキシング時間に対して生地材料の初期温度条件
   と設定温度とを結ぶ制御基準熱収支直線を算定し
   て、ミキシングの始めから終り迄、前記熱収支直
   線から割出される単位時間当りに必要な熱量と、
   当該時間における前記駆動モータの実負荷に補正
   係数を乗じた量とを比較して、両者の差が前記冷
   却水の入口・出口の温度差と、そのときの冷却水
   の流量の積に等しくなるよう次の単位時間におい
   てウオータジヤケツトを流れる冷却水の流量を制
   御することによつて、設定温度にパン生地を〓上
   げることを特徴とするミキサーにおけるパン生地
   温度制御装置。