JPS59217162A - 乳凝固の測定方法 - Google Patents

乳凝固の測定方法

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JPS59217162A
JPS59217162A JP58092079A JP9207983A JPS59217162A JP S59217162 A JPS59217162 A JP S59217162A JP 58092079 A JP58092079 A JP 58092079A JP 9207983 A JP9207983 A JP 9207983A JP S59217162 A JPS59217162 A JP S59217162A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はチーズ並びにヨーグルト等の製造工程において
原料乳の凝固状態を判定するための測定方法、更に詳し
くは乳の凝固に伴う物性変化を熱的に判定するための測
定方法に関する。
ここでいう“乳”とは牛乳、脱脂乳、還元乳などのよう
な主としてチーズ並びにヨーグルトの製造に原料乳とし
て用いられるものを意味する。
乳の凝固工程は、例えばチーズの製造における最も重要
な基本的処即工程であって、その凝固状態は製品の品質
を第−義的に決定づけるものである。而して、従来、こ
の乳の凝固状態の判定は主として熟練技術者の経験に基
づいて主観的に行われているのが現状である。なお、乳
凝固の機器による測定法も考案されているが、この測定
法では凝固乳に過大な力を加えて変形させたり、時には
切断破壊したりするため離水が生じ、その結果実際とは
異なった状態のものを測定するという欠点がみられるの
で、上記測定法は研究用に採用されている桟器であって
、チーズ等の製造に実際上用しるには適さない。
本発明者は上述したような現状に鑑み、チーズ等の製造
工程に組み込んで適用し得る乳凝固の=++定方法につ
いて検討しtc結果、乳の凝固に伴う物性愛化を熱的に
検討することにより、その凝固状態を判定できることの
知見を得て、本発明をなすに至った。
したがって、本発明は、凝固乳(凝乳)に外力等を加え
ることなく、凝固状態を判定することができ、かつチー
ズ等の製造工程に組み込んで実際に適用し得る乳凝固の
測定方法を提供することを目的とする。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の構成子の特徴は、乳の凝固工程において、乳中
に金属細P餞を装入し、該金属細線に電流を断続的もし
くけ連続的に通じながら金属細線の温度を経時的に測定
することにより、乳の凝固状態を判定することにある。
本発明において乳中に装入して用いる金属細線は、直径
0.01 mm〜2韮程度のものがよく、白金製のもの
が好ましい。このような金属細線を凝固すべき乳(原料
乳)K装入して電流を通ずるには。
ことに添付の第1図並びに第2図に例示した方式に従っ
て行うとよい。
第1図において1は白金細線であって、該白金細線の両
端には電流導入端子2および3を連結し、かつ電圧測定
端子4および5を白金細線の適当箇所、好ましくは上記
端子2,3よりそれぞれ1crn以上離れた箇所に設け
たものを、本発明における測定用センサーとして用いる
。第2図は、この測定用センサーを乳凝固の測定に用い
る態様を例示したものであって1図においてSは上記セ
ンサーを、6は電流源(定電流源)、7は電圧測定装置
、8は制御装置、9は時間対温度曲線の表示装置、10
は乳の凝固用バット、11は原料乳% 12〜14はG
P−IB制御系を示す。
本発明では上記例示した態様において、バット10内の
原料乳(例えば脱脂乳)11中にセンサ−Sを装入し、
これに電流源6より電流(通常は直流定電流)を断続的
もしくは連続的に通じながら、原料乳の凝固に伴う金属
細線の温度変化を経時的に測定する。この温度変化の測
定は、金属細線の電圧を電圧測定装@7で測定し、次式
により算出する。
θバ′v/1Ro−1/α 式中θは金属細線の温度(℃)、Vは金属細線の電圧(
V)、iは金属細線の電流(A)、Roは0℃における
金属細線の電気抵抗(幼およびαは電気抵抗の温度係数
(し。)を示す。
次に原料乳の凝固状態を判定するには、上記のように金
属細線に通電しながら、金属細線の対数時間対温度白砂
(断続的通電の場合)又は時間対温度曲線(連続的通電
の場合)の表示9を測定することにより行い得る。
上記金属細線の温度変化と対数時間との関係を第3図(
断続的通電の場合)に、上記温度変化と時間との関係を
@4図(連続的通電の場合)Kそれぞれ示す。
第3図にみられるように、A点以降では金属細線の周囲
に対流が発生し、金属細線から周囲の原料乳に向う伝熱
機構が伝導熱伝達から対流熱伝達に変化する。また、A
点の時間、すなわち対流発生時間tcは原料乳のレンネ
ット等の処理による凝固に伴い次第に長くなり、一方対
流の発生に伴う金属細線の温度降下θCは反対に短く々
る。また3点以降では非定常対流、すなわち乱流が発生
する。
又、第4図にみられるように、原料乳にレンネットを添
加して凝固させる場合は、酵素的反応(1次相)から非
酵素的変化(2次相)への移行および2次相における経
時的変化の過程が特徴的となる。この2次相の変化が原
料乳の凝固状態を示す。
因みに、上記1次相では原料乳のカゼインミセルの表面
に局在しているにカゼイン(乳質のカゼインミセルの安
定化に関与している)がレンネット中のキモシンによっ
て特異的に分解され、また2次相ではにカゼインの分解
によって疎水度の大きくなったカゼインミセルがカルシ
ウムイオンと反応してカゼインミセルの凝集を起して凝
固するようになる。
本発明において金属細線に通電する電流値は。
該細線の直径に応じて決められ、例えば直径0.03朋
並びに0.1 ynmの白金線の場合には直流定電流で
0.05〜0.2人並びに0.5〜1.OAが好ましい
また、金属細線の長さは特に制限されないが、測定上の
精度を考慮すると5〜30crn稈度が好ましい。
斜上のように、本発明によると原料乳中に装入した金属
細線に電流を通じながら、乳の凝固に伴う乳の61U体
力学的特性、主として動粘度の変化を通電により加熱さ
れた金4細線からその周囲における乳へ向っての熱伝達
の変化を検出することにより、乳の凝固状態を判定でき
るようになる。
なお、原料乳中に装入した金属細線、例えば白金線に直
流定電流を通電すると、ジュール熱によって金属細線の
温度が上昇するが、しかし無制限に上昇するわけではな
いので本発明での測定上支障がない。何故ならば、加熱
された金属細線により周囲の乳が加熱されると乳に密願
差が生じてやがて対流が発生するからである。すなわら
、この対流による熱伝達によって運ばれる熱量は、加熱
された金属細線の温度に比例して増加するため、直流定
電流を通電し続ける場合孔の皆が充分存在しておれば金
属細線の@度は成る時点で平衡値に達するからである。
また、この場合輻射の影yは無視できるので金属細線か
ら周囲の乳への熱移動は伝導伝熱と対流伝熱により行わ
れるが、乳?r−凝固処理する場合には熱伝達に占める
伝導伝熱と対流伝熱の割合は経時的に一定でなく、凝固
の進行に伴い動粘度が増加するだめ、対流伝熱の割合は
相対的に減少するようになる。
この点に関し、更に説明を加えると、一般に、液体中の
金属細線をステップ加熱(次第に昇温するのではなく瞬
間的に昇温する)すると、加熱直後(例えば全固形分含
有率10チ、温度30℃の還元脱脂乳中に垂直に固定し
た直径0.1 myn *長さ1O18−の白金細線に
0.7Aの直流定電流を流した場合は約5秒間)は、伝
導伝熱のみによって、金属細線から周囲流体に向って熱
が移動する。その結果、フーリエの熱伝導方程式から理
論的に導かれるように金属細線の温度は対数時間に対し
て直線的に上昇する。しかし、金属細線の@度がさらに
上昇しである臨界値を越えると、金属細線の周囲に対流
が発生しく第3図A点)、以後流体力学的効果が顕著と
なる。すなわち、対流伝熱の効J[よって熱の移動速度
が大きくなるため、金属細線の温度上昇速度が相対的に
減少し、やがて非周期的対流である乱流伝熱に移行しく
第3図B点)、金属細線の温度はほぼ平衡値に達する。
ここでステップ加熱から対流発生迄の時間の長さは乳凝
固に伴い次第に増加するので、乳凝固処理中に金属細線
に断続的に直流定電流を流しながら、対流発生時間tC
もしくは対流による金属細線の温g[降下幅θCを経時
的VC観測することによって、乳の凝固が測定できる。
一方、金属細線に連続的に直流定電流を流し6だ場合は
、金属細線の平衡温度の変化として、乳凝固を経時的に
測定できる。すなわち、前述したように乳凝固の進行に
伴い動粘度が増加し、熱伝達に占める対流伝熱の割合が
減少すると、金属細線の平衡温度は有意に上昇し、第4
図に示す時間対温度の特性曲線が得られる。
本発明に係る方法のうち、金属細線に連わ1z的通電す
る方法によれば、乳凝固を単に定性的に測定し得るだけ
ではなく1例えばレンネットを用いて乳凝固処理を行う
場合であれは、レンネットの種類や濃度、乳の状態、処
理温度等によって複雑に変化するレンネットの凝乳能力
を第4図の1次相の長さtrから判定できる。また、チ
ーズのテクスチャに大きな影響を与える凝乳速度が同じ
く第4図の2次相における温度変化率(例えばD点にお
ける曲線の傾きaC,へ、)から相対的に推定できる。
さらに、熱伝達の相似則を利用すれば、金属細線の温度
上昇幅から凝固乳の動粘度の絶対値が直ちに求まる。従
って、乳の凝固処理中に金属細線に連続的に直流定電流
を流すと、第4図の特性曲線から乳の凝固反応の全過程
を経時的、定量的かつ非破壊的に測定できる。また凝固
の完了は金属細線の温度が時間に対して一定となるE点
から判定できる。
以上述べたように、本発明によると、原料乳中に装入し
た金属細1線に電流を通したときの経時的温度変化に基
いて凝固に伴う原料乳の物性変化を熱的に測定すること
によってその凝固状態を的確に利足できるようになるの
で、従来の経験に依任する判定や研死室的に用いられて
いる機器による測定にみられる、前述したような欠点が
解泊できる。
更に、本発明によると、原料乳の凝固に伴う流体力学的
特性に関連した量も測定し得るので、従来困難とされて
いた、非常に軟かい凝固状態(例えばヨーグルトの凝固
)の判定も確実に行い得るようになる。
また、本発明で測定に用いるセンサーは、原理的には1
本の金属細線で構成されているので、実際の製造工程に
組み込んで適用した場合でも、従来のような機器の洗浄
操作上の煩雑さもなく、かつ実際に測定する物理量は金
属細線の電圧であるので自動制御用の信号として直接利
用でき/−舌多くの利点がみられる。
以下に実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。
実施例1 全固形分10c16.温度30℃の還元脱脂乳1!にレ
ンネットo、oa%を添加した試料を直径&5副、高さ
18cInの円筒形容器に入れ、該容器の中心軸に沿っ
て直径0.1糖、長さ10.8crnの白金線(R0=
1.3974Ω、α=3.817X10−5 1/℃)
を装入して固定した。
次に、この白金線に、レンネット添加後5分ごとにそれ
ぞれ1分間、0.7への直流定電流を断続的に流して対
数時間対温度曲線を求め、第3図A点に対応する対流発
生時間tc及び対流に対中る温度降下幅θC(通電30
秒後)を測定したところ、  tc及びaCは、上記還
元脱脂乳の凝固に伴い、それぞれ有意に増加及び減少し
た(第5図、第6図参照)。
また、同じ試料を用いて0.7Aの直流定電流を連続通
電して第4図に示しlこ特性曲線を求めたところ、レン
ネット添加後約20分で1次相、すなわち酵素的反応か
ら2次相であるカゼインミセルの凝集反応へ移行する状
態が測定できた(第7図参照)。一方、コントロールと
してレンネットを添加しない試料についても特性曲線を
求めたが、乳凝固を特徴づける変化は認められなかった
実施例2 全固形分85チ、温度30°〜45℃の僅元脱賭乳1ノ
にレンネット0.09チを添加し5た試料を用いて、実
施例1と同じ測定東件で連続通電して1次相の長さく 
tr 、分)と凝固速((第4図のD点における傾きa
&、  、 ℃/時)を求めたところ。
t レンネット処理温度の上昇に伴い、1次相の反応所要時
間trは指数関数的に減少し、40℃では(:J]平衡
に達した。また、凝固速度に対応すると考えられる昇温
速度6e7 、は処理温度に対し、て直線的に増加した
(第8図参照)6なお、これら測定上の知見はレンネッ
ト処理に伴う乳の物性変化に関する経験事実と良く一致
した。
上記各実施例はレンネットによる凝固に関するものであ
るが、微生物レンネット(例えばMu COrpusi
llus )を用いて凝固させる場合にも同様にして測
定し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で測定に用いる金属細線を構成するセン
サーを例示し/ヒものであり、第2図は該センサーを用
いて測定する態様を例示したものである。 第3図並びに第4図は、金属細線に直流定電流を断続的
並びに連続的に通電した場合の該金属細線の温度変化と
時間との関係をそれぞれ示し、たものであり、第5図並
びに第6図は、本発明の実施例1において直流定電流を
断続的に通電した場合の原料乳における対流発生時間(
tC)並びに対流による温度降下幅(θC)をそれぞh
示したものであり、第7図は同じく直流定電流を連続的
に通電した場合の金属細線の温度の経時的変化を示した
ものであり、第8図は実施例2において直流定電流を連
続的に通電した場合の1次相の長さくtr)と原料乳の
凝固速度< 吃t )と温度との関係をそれぞれ示した
ものである。 第1図に訃いて、 1〜金属細線 2.3〜電流導入端子 4.5〜電圧測定端子 第2図において。 S〜センサー 6〜電流源 7〜電圧測定装置 11〜原料乳 第3図 tl: 叶閏qN散植 第4図 t「 吟閲 ?1’S7図 ) 時間 第8図 ズへy里シ昌ガ(

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)乳の凝固工程において、乳中に金属細線を装入し
    、該金属細線に電流を断続的もしくは連続的に通電しな
    がら金属細線の温度を経時的に測定することにより、乳
    の凝固状態を判定することを特徴とする乳凝固の測定方
    法。
  2. (2)金属細線が白金細線であり、電流が直流定電流で
    ある特許請求の範囲第(1)項記載の測定方法。
JP58092079A 1983-05-25 1983-05-25 乳凝固の測定方法 Granted JPS59217162A (ja)

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