(57)【要約】【課題】食料材料粉体の温度調整における作業の効率の向上が望まれる。【解決手段】小麦粉供給システム１は、食料材料粉体の供給装置であって、真空ミキサ２に小麦粉を供給するホールディングビン５０と、ホールディングビン５０のタンク５０Ａの排気口を開閉する第１の真空遮断弁であるバルブ５１と、タンク５０Ａの小麦粉の導入口を開閉する第２の真空遮断弁であるバルブ５２と、タンク５０Ａの中の小麦粉をチャンバ２Ａに供給する供給口を開閉する第３の真空遮断弁であるバルブ５３と、タンク５０Ａを真空状態にする真空装置７０とを含む。制御装置３は、バルブ５１を開放しバルブ５２とバルブ５３を閉鎖して真空装置７０を作動し、タンク５０Ａの内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させる。真空装置７０を含む冷却機構と加湿装置８０とを合わせて温度調整装置４を構成する。【選択図】図１
2020080780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品加工機械の加工容器に食品材料粉体を供給する供給槽と、前記供給槽の中の気体を排出する排気口を開閉する第１の真空遮断弁と、前記供給槽の中に前記食品材料粉体を導入する導入口を開閉する第２の真空遮断弁と、前記供給槽の中の前記食品材料粉体を前記加工容器に供給する供給口を開閉する第３の真空遮断弁と、前記供給槽の中を真空状態にする真空装置と、前記第１の遮断弁を開放し前記第２の遮断弁および前記第３の遮断弁を閉鎖した状態で前記真空装置を動作させて前記供給槽の内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させて前記供給槽の中の前記食品材料粉体を所要の温度に冷却する制御装置と、を含んでなる食品材料粉体の供給装置。
【請求項２】
前記真空装置は、異なる形式の２基の真空ポンプを備え、前記制御装置は、真空引きの期間中の前期と後期とにおいて前記真空ポンプを切り換えて使用することを特徴とする請求項１の食品材料粉体の供給装置。
【請求項３】
前記真空ポンプは、前記真空引きの期間中の前期において稼働する水封式真空ポンプと、前記真空引きの期間中の後期において稼働する油回転真空ポンプとであることを特徴とする請求項２に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項４】
前記食品加工機械が真空ミキサであって、前記食品材料粉体が小麦粉であることを特徴とする請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項５】
前記供給槽の中にミストを供給する加湿装置を含んでなる請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項６】
前記供給槽の中に水蒸気を供給する加湿装置を含んでなる請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品材料粉体の供給装置に関する。特に、本発明は、少なくとも材料粉体を冷却する冷却機構を備えた食品材料粉体の供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小麦粉、コーンスターチ、米粉、蕎麦粉のような微粒子状の食品材料粉体、あるいは米粒、大豆のような小粒状の食品材料粒体を貯蔵槽に保存しておき、貯蔵槽から材料を取り出して計量してから所定量の材料を供給槽まで搬送する構成であって、混合機、混練機、攪拌機、あるいは粉砕機のような食品加工機械に材料を供給するプラント型の食品材料の供給装置が知られている。
【０００３】
具体的に、例えば、うどんの麺生地を生成する製麺機のミキサに適用される食品材料粉体の供給装置においては、貯蔵槽に相当するサイロに所定の平均粒径の小麦粉、いわゆるうどん粉を保存しておき、１回の混合作業において予め決められている所定量の小麦粉をホールディングビン、ホッパ、あるいはレシーバタンクと称される供給槽まで搬送して、小麦粉をミキサのチャンバの中に投入するように構成されている。
【０００４】
このようなプラント型の食品材料の供給装置においては、貯蔵槽に材料を保存している保管期間中に外気温度の影響を受けて材料の温度が変化する。そのため、撹拌、混合、混練、あるいは粉砕のような加工を行なう前の材料の温度が加工における望ましい所定の温度に比べて、夏季においては高くなり、冬季においては低くなりすぎることがある。材料の温度が所定の温度の範囲で加工を実施することができないと、製品の品質に悪影響を及ぼすため、加工前に所定の温度まで冷却または加熱しておくことが要求される。
【０００５】
一般に、加工中にも食品材料の温度が高くなる傾向にある。例えば、粉砕機においては、材料の衝突と剪断にともなう発熱によって材料の温度が高温になり、製品の風味を損なうおそれがある。そのため、多くの食品加工機械には、少なくとも冷却器が設けられている。また、加工の種類によっては、加工中の環境温度に下限がある場合であって、例えば、凍結が始まる４℃以下の温度では、満足に加工することができないおそれもあり、そのような食品加工機械においては、加熱器が設けられる。
【０００６】
例えば、特許文献１に開示されているように、小麦粉に加水および加塩し混合して麺生地の元になるドウを生成する製麺機のミキサには、冷却器と加熱器とが設けられていることがある。熱媒体が気体である場合は、所定の温度の気体をミキサのチャンバの中に供給して小麦粉を直接冷却ないし加熱する。熱媒体が液体であるときは、チャンバにジャケットを設けて所定の温度の液体を循環供給し、小麦粉を間接的に冷却ないし加熱する。
【０００７】
小麦粉のように平均粒径が数十μｍないし数百μｍ程度の微細な食品材料粉体は、比較的熱伝導率が低い。小麦粉の平衡水分は、素材の平均温度が２５℃で湿度が４０％のときで大体１３重量％であって、嵩密度で若干の違いがあるが、具体的に、例えば、熱伝導率の実測値として、薄力粉で０．０４０９Ｗ／（ｍ・Ｋ），中力粉で０．４６１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、強力粉で０．０３８３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるから、微細な材料粉体の熱伝導率が相対的に低いことが明らかである。
【０００８】
そのため、食品加工機械に設けられる気体または液体を熱媒体とする冷却器または加熱器による温度調整方法によると、加工容器内に集積されている食品材料粉体の塊の外側の冷却または加熱が進み、内側の冷却または加熱が遅れる。その結果、特に、１回の加工量が比較的多い大型の食品加工機械の場合は、材料粉体の全体が均一に所要の温度になるまでにより長い時間を要するので、製品にこれまで以上の高い品質を求めるならば、冷却に要する時間を短縮することが望まれる。
【０００９】
真空ミキサの場合は、チャンバの真空引きにともなう減圧にともなって食品材料粉体に含まれている水分が水蒸気に変わるときの蒸発潜熱によって材料粉体の温度が下がり、意図せずに材料粉体が冷却されることがある。しかしながら、真空ミキサにおける減圧の範囲では、温度が高い材料粉体を材料粉体の混合に有利な５℃以上１５℃以下の範囲の低温まで温度を下げることは難しい。
【００１０】
仮に、真空ミキサにおいて、蒸発潜熱によって食品材料粉体の温度を材料粉体の混合に適する低温まで低下させることができるようにするならば、蒸発潜熱が生じる中真空領域から高真空領域まで対応し得るように耐圧性をより高くすることが要求され、真空ミキサの全体の構造を強化する必要がある。真空ミキサには、撹拌羽根のように、加工中に動作する可動部位があり、チャンバの耐圧性を上げることはそれほど簡単なことではないし、可動部位における消耗品の損耗がより大きくなって消耗品の寿命が短くなる。
【００１１】
ここで、例えば、特許文献２の発明は、粉砕機に香辛料粗粒のような食品材料粒体を供給する供給装置側に冷却器を設けている。また、特許文献３には、混合機の加工容器と混合機に食品材料粉体を供給するホッパとを真空状態にして材料粉体を混合する方法が開示されている。特許文献３の発明によると、真空状態で材料粉体を混合することによって、気泡を減らすとともに、空気抵抗による材料粉体の供給時のばらつきを抑えて均一な混合を行ないやすくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１４３３５７号公報
【特許文献２】特開２００９−６１２号公報
【特許文献３】特開平７−２２２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、供給槽を真空状態にする目的は、あくまでも加工を行ないやすくすることであるから、食品材料の温度が高い状態であるほど、依然として材料を所望の温度まで冷却できる見込みが小さい。ただし、加工中に動作する可動部位が存在しない供給槽の耐圧性を高くすることは、食品加工機械の構造を強化する場合に比べて安全であり、容易であるとともに、低廉であるので、供給槽側で事前に材料の冷却を行なうことができるならば、望ましいことである。
【００１４】
水温と飽和水蒸気圧との関係で、そのときの水温における水の蒸散が始まる圧力が判明している。例えば、水温が１０℃のときで、小麦粉の中に含まれる十数％の水分の蒸発にともなう蒸発潜熱による冷却の作用を得るためには、１×１０３ Ｐａ（１０ｈＰａ）以下に圧力を下げて維持する必要がある。混合機、混練機、あるいは粉砕機において、加工を行ないやすくする上で、加工容器および供給槽の中をこのような低圧に減圧する必要がないので、水蒸気が発生せず、材料が殆ど冷却されないことが判る。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みて、小麦粉のような食品材料粉体の供給装置において、供給槽に蒸発潜熱による冷却機構を設けることによって供給槽の中の材料粉体を意図的に所要の温度に冷却することができる新規な食品材料粉体の供給装置を提供することを主たる目的とする。本発明によって得ることができるいくつかの利点は、本発明の食品材料粉体の供給装置の実施の形態を具体的に説明するときに、その都度示される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の食品材料粉体の供給装置は、上記課題を解決するために、食品加工機械の加工容器（２Ａ）に食品材料粉体を供給する供給槽（５０）と、供給槽（５０）の中の気体を排出する排気口を開閉する第１の真空遮断弁（５１）と、供給槽（５０）の中に食品材料粉体を導入する導入口を開閉する第２の真空遮断弁（５２）と、供給槽（５０）の中の食品材料粉体を加工容器（２Ａ）に供給する供給口を開閉する第３の真空遮断弁（５３）と、供給槽（５０）の中を真空状態にする真空装置（７０）と、第１の遮断弁（５１）を開放し第２の遮断弁（５２）および第３の遮断弁（５３）を閉鎖した状態で真空装置（７０）を動作させて供給槽（５０）の内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させて供給槽（５０）の中の食品材料粉体を所要の温度に冷却する制御装置（３）と、を含んでなるようにする。なお、括弧内の符号は、図面の符号と一致するが、説明の便宜上付されているものであって、本発明を図面に示されている実施の形態の食品材料粉体の供給装置に限定するものではない。
【００１７】
本発明の食品材料粉体の供給装置は、真空装置（７０）が異なる形式の２基の真空ポンプを備え、制御装置（３）が真空引きの期間中の前期と後期とにおいて真空ポンプを切り換えて使用するようにすることができる。特に、真空ポンプが真空引きの期間中の前期において稼働する水封式真空ポンプと、真空引きの期間中の後期において稼働する油回転真空ポンプであることが望ましい。また、食品加工機械が真空ミキサであって、食品材料粉体が小麦粉であるときに、より有効である。
【００１８】
また、本発明の食品材料粉体の供給装置は、供給槽（５０）の中にミストを供給する加湿装置（８０）を含んでなるようにすることが望ましい。また、供給槽（５０）の中に水蒸気を供給する加湿装置（８０）を含んでなるようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
制御装置は、真空遮断弁を閉じて供給槽を密封して真空ポンプを作動し、混合、混練、または撹拌のような加工を行なうときに要求される圧力よりも低い圧力になるまで供給槽の真空引きを行なう。供給槽の内圧が食品材料粉体に含まれる水分が蒸散する圧力まで低下すると蒸発潜熱が生じ、材料粉体の塊の中から冷却が進んで全体の温度が均等に低下する。材料粉体の温度が所要の温度に低下したときに、真空ポンプを停止し真空遮断弁を開放して、食品加工機械の加工容器に材料粉体を供給する。
【００２０】
そのため、本発明の食品材料粉体の供給装置によると、１回の加工における材料粉体の量が多いときでも加工前に比較的短時間に材料粉体を所要の温度にすることができる。また、供給槽は、食品加工機械の加工容器に比べて強化することが容易であり、食品加工機械の加工の効率を向上させ、高耐圧性で安全性に優れるとともに、蒸発潜熱による材料粉体の冷却を比較的低廉に実現することができる。
【００２１】
本発明の食品材料粉体の供給装置が真空装置が真空引きの期間中の前期に稼働する水封式真空ポンプと後期に稼働する油回転真空ポンプとを備えている場合は、供給槽内の空気の量が多い真空引き期間中の前期において、単位時間当たりの排気量が多い水封式真空ポンプによって排気し、供給槽内の空気が減った後期においては、高真空領域でも排気能力がある油回転真空ポンプによって排気するので、食品材料粉体を冷却する時間をより短くすることができる。
【００２２】
本発明の食品材料粉体の供給装置がミストを供給する加湿装置を含んでなる場合は、供給槽内の水分を多くすることによって水蒸気を多く発生させて単位時間当たりの蒸発潜熱を増大し、食品材料粉体を冷却する時間をより短くすることができる。また、水蒸気（真空蒸気）を供給する加湿装置を含んでなる場合は、水蒸気の凝縮潜熱によって低温の食品材料粉体の温度をある程度上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の食品材料粉体の供給装置として小麦粉供給システムの全体の概容を示すブロック図である。
【図２】ホールディングビンの側面図である。
【図３】ホールディングビンの上面図である。
【図４】真空装置を含む冷却機構と加湿装置を示すブロック図である。
【図５】水温と飽和水蒸気圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、食品材料粉体の供給装置の１つの実施の形態を示す。図１は、具体的に、食品加工機械が真空ミキサである場合を示す。真空ミキサで供給される食品材料粉体は、小麦粉である。図１は、食品材料粉体の供給装置の全体の概容をブロック図を用いて模式的に示すものであるから、複数の装置の間の相対的な大きさの関係が実物と異なることがある。
【００２５】
図１に示される実施の形態の食品材料粉体の供給装置は、食品加工機械に食品材料粉体である小麦粉を供給するプラント型の小麦粉供給システム１である。食品加工機械は、真空ミキサ２である。小麦粉供給システム１は、制御装置３によって遠隔操作と連続運転を行なうことができる。小麦粉供給システム１は、貯蔵槽であるサイロ１０と、中間の貯留槽であるユースビン２０と、計量装置であるスケール３０と、異物除去装置であるインラインシフタ４０と、供給槽であるホールディングビン５０と、移送装置であるブロワ６０と、真空装置７０とを含んでなる。
【００２６】
図１に示される小麦粉供給システム１は、真空装置７０を含んでなり、少なくともホールディングビン５０の中に貯留される小麦粉を冷却する冷却機構を有する。特に、小麦粉供給システム１は、図４に具体的に示される加湿装置８０を有する。上記冷却機構と加湿装置８０とを合わせて温度調整装置４を構成する。冷却機構に加えて加湿装置８０を設けている場合は、単に小麦粉の温度を下げるだけではなく、数℃の誤差の範囲で所要の温度に調整することができる。
【００２７】
真空ミキサ２は、例えば、製麺機、製菓機、あるいは製パン機において、生地の素材となる小麦粉を練り合わせる。真空ミキサ２は、少なくとも食品加工機械の加工容器に相当するチャンバ２Ａと回転する撹拌羽根２Ｂとを含んでなる。実施の形態の真空ミキサ２における加工は、詳しくは、小麦粉に水と塩を加えて混合し、撹拌し、混練することによって小麦粉の塊を生成することであるが、以下の説明においては、単に小麦粉を混合するという。
【００２８】
真空ミキサ２には、真空遮断弁であるバタフライバルブ２１と、真空ポンプ２２と、濾過装置であるフィルタ２３とが設けられている。フィルタ２３は、真空容器に相当するチャンバ２Ａの真空引きを行なうときに、真空ポンプ２２が吸引する気体中に含まれる小麦粉を除去することができ、真空ポンプ２２の排気による工場内の環境の汚染を抑制する。
【００２９】
真空ミキサ２には、加熱器を設けることができる。加熱器は、気体を熱媒体とする方式と、液体を熱媒体とする方式のどちらの構成であってもよい。加熱器は、気温が水が凍結し始める４℃を下回らない温暖な環境であるときは、不要であるかも知れない。また、小麦粉供給システム１が加湿装置８０を含む温度調節装置４を備えている場合は、ホールディングビン５０において、小麦粉の温度が低いときに、小麦粉の混合に必要な温度まで予備的に温度を上げることができるので、真空ミキサ２に加熱器を設けなくても構わない。
【００３０】
実施の形態の小麦粉供給システム１は、ホールディングビン５０に冷却機構が設けられており、真空ミキサ２に冷却装置を設ける必要がない。特に、真空ミキサ２のチャンバ２Ａの中は、小麦粉を混合するときに適する低真空領域の真空状態であればいいので、真空ミキサ２と真空ポンプ２２の構造に高耐圧性が要求されない。具体的に、実施の形態における真空ミキサ２においては、低真空領域で使用する水封式真空ポンプを使用している。そのため、本発明は、真空ミキサのような食品加工機械の構造が比較的簡単である点で優位である。
【００３１】
真空ミキサ２の本体には、図示されていない操作盤を含む制御器が設けられている。真空ミキサ２の制御器を小麦粉供給システム１の制御装置３に接続して、真空ミキサ２を遠隔操作するようにすることができる。また、真空ミキサ２の制御器と、例えば、製麺機の複合機、圧延機、あるいは切出機のような他の食品加工機械のそれぞれの制御器をパーソナルコンピュータの機能を有する１つの統合制御装置に接続するようにすることによって、複数の食品加工機械を一括して管理するとともに、各食品加工機械を連動させて自動運転するようにすることができる。
【００３２】
サイロ１０は、図１に示される実施の形態における食品材料粉体である小麦粉を備蓄する。サイロ１０は、１基以上設置することができる。サイロ１０は、ステンレス製、布製、または鋼鉄製のタンクである。サイロ１０は、タンクの上面に小麦粉を導入するための開閉する開口を備える。サイロ１０の漏斗形状の底部位に仕切弁であるバルブ１０Ａが設けられる。バルブ１０Ａの開閉によってサイロ１０に貯蔵されている小麦粉を所定量ずつ自由落下させてホッパ１０Ｂに供給する。
【００３３】
例えば、三方混合弁であるバルブ１０Ｃを全開したときに、ホッパ１０Ｂに集積されている所定量の小麦粉がブロワ６０Ａによって発生する気流に乗って小麦粉供給システム１におけるサイロ１０からユースビン２０までの第１の搬送ラインを移動する。したがって、実施の形態の小麦粉供給システム１は、ホッパ１０Ｂの容量の単位でバッチ方式で小麦粉をユースビン２０に移送する。第１の搬送ライン中には、必要に応じて逆止弁１０Ｄのような回路要素を適宜設けることができる。また、制御装置３によってバルブ１０Ａとバルブ１０Ｃの開閉を遠隔操作し、ないしは自動で開閉を制御するようにすることができる。
【００３４】
ユースビン２０は、計量のために、ブロワ６０Ａによって移送されてくる所定量の小麦粉をタンクの中に一時的に保持する。実施の形態の小麦粉供給システム１におけるユースビン２０は、一対２基のタンクを備えている。そのため、サイロ１０からユースビン２０までの間で小麦粉が断続的に移送されてきても、連続的に計量を行なうことができ、計量工程における作業性が低下することを抑えている。
【００３５】
スケール３０は、計量用タンク３０Ａと計量ホッパ３０Ｂとを含んでなる。スケール３０は、計量ホッパ３０Ｂの中の小麦粉の量が予め決められている所定量に達するまで、自由落下によって送出タンク３０Ａの中の小麦粉を計量ホッパ３０Ｂに移す。計量ホッパ３０Ｂの中の小麦粉の量が所定量に達したときに、小麦粉の自由落下を停止する。スケール３０は、計量が完了したときに、自動的に三方混合弁であるバルブ３０Ｃを全開し、所定量の小麦粉は、計量ホッパ３０Ｂからホールディングビン５０までの第２の搬送ラインに入って、ブロワ６０Ｂによって発生する気流に乗ってホールディングビン５０まで移動する。
【００３６】
インラインシフタ４０は、送られてくる小麦粉を所定の大きさのメッシュを有し振動するふるいに連続的にかけて、所要の小麦粉だけを通過させるようにして、異物を機外に排出する。異物除去装置として、例えば、重力式シフタを使用することもできる。
【００３７】
ホールディングビン５０は、インラインシフタ４０を通してスケール３０から送られてくる所定量の小麦粉をタンクの中に一旦貯留する。ホールディングビン５０は、複数設けることができる。真空ミキサ２において生地の元になる小麦粉の塊を生成するときに、ホールディングビン５０の真空容器であるタンク５０Ａの中の所定量の小麦粉を自由落下によって真空ミキサ２のチャンバ２Ａの中に投入して供給する。
【００３８】
ホールディングビン５０には、第１の真空遮断弁であるバルブ５１と、第２の真空遮断弁であるバルブ５２と、第３の真空遮断弁であるバルブ５３とが設けられている。各バルブ５１，５２，５３を全て閉鎖してホールディングビン５０のタンク５０Ａを密閉し、タンク５０Ａの中を高真空状態に保持することができる。
【００３９】
ホールディングビン５０は、真空ポンプ７１と、濾過器であるフィルタ７２と、水分除去装置であるコールドトラップ７３とを含んでなる真空装置７０を備えている。真空装置７０には、コールドトラップ７３に並行してバイパスラインが設けられ、三方切換弁であるバルブ７４を切り換えて、ホールディングビン５０のタンク５０Ａから排気される気体がコールドトラップ７３を通過しないようにすることができる。
【００４０】
複数の形式に分類される真空ポンプは、タイプによって可能であることと不可能であることが異なっており、１つのタイプの真空ポンプでは、真空容器内を高真空状態にすることが困難であるか、または所望の高真空状態にするまでに相当の時間を要することが知られている。実施の形態の真空装置７０において、より短時間に所定の低気圧の高真空状態にするために、必要に応じて、真空ポンプ７１と異なるタイプの真空ポンプを並設することができる。
【００４１】
特に、実施の形態の真空装置７０においては、真空ポンプ７１とコールドトラップ７３との間に設けられる三方切換弁であるバルブ７５Ａと、真空ミキサ２の真空引きのための排気ラインにおける真空ポンプ２２とフィルタ２３との間に設けられる三方切換弁である７５Ｂとを同期して切り換えることによって、真空ミキサ２のチャンバ２Ａの中を真空状態にするために使用する真空ポンプ２２をホールディングビン５０のタンク５０Ａの中を真空状態にするために使用することができるように構成されている。
【００４２】
ホールディングビン５０に設けられている複数のバルブ５１，５２，５３と、真空装置７０に設けられている真空ポンプ７１と一対のバルブ７５の動作は、制御装置３によって制御することができる。また、コールドトラップ７３を制御装置３によって制御することができる。したがって、実施の形態の真空装置７０は、制御プログラムによって制御器による予め決められている１つのシーケンス動作よりも多くの任意の動作をさせることができる。
【００４３】
ブロワ６０は、空気式移送装置であって、小麦粉をホッパ１０Ｂからユースビン２０までの第１の搬送ライン中を移送する第１のブロワ６０Ａと、小麦粉をスケール３０からインラインシフタ４０を経てホールディングビン５０までの第２の搬送ライン中を移送する第２のブロワ６０Ｂとの２台のブロワを含んでなる。搬送ラインの長さと搬送ラインの途中に適宜設けられる機器の作用に対応してブロワ６０に要求される移送能力が異なるので、移送能力に合わせて必要な性能のブロワ６０を必要な台数設置される。
【００４４】
図２は、ホールディングビンの側面を示す平面図である。図３は、ホールディングビンの上面を示す平面図である。以下に、図２および図３を用いて、図１に示されるホールディングビンの１つの実施の形態をより詳細に説明する。
【００４５】
ホールディングビン５０は、図２に示されるように、図１に示される制御装置３によって同期して開閉操作することができる真空遮断弁であるバルブ５１，５２，５３を備えている。各バルブ５１，５２，５３は、高真空状態の低気圧に対する耐圧性能を有する。具体的に、実施の形態の小麦粉供給システム１におけるホールディングビン５０に設けられるバルブ５１，５２，５３は、電動バタフライバルブである。
【００４６】
第１の真空遮断弁であるバルブ５１は、ホールディングビン５０のタンク５０Ａの中の気体を排出する排気口を開閉する。第２の真空遮断弁であるバルブ５２は、タンク５０Ａの中に食品材料粉体である小麦粉を導入する導入口を開閉する。第３の真空遮断弁であるバルブ５３は、タンク５０Ａの中の小麦粉を加工容器である真空ミキサ２のチャンバ２Ａに供給する供給口を開閉する。
【００４７】
図２に示されるホールディングビン５０において、ダクト５０Ｂが振動を緩衝するキャンパス継手になっている。このとき、食品加工機械が真空ミキサ２であるため、ホールディングビン５０のタンク５０Ａと真空ミキサ２のチャンバ２Ａを共に真空状態にして使用されることがあることから、ダクト５０Ｂのホールディングビン５０側の開口と真空ミキサ２側の開口との両側にバルブ５３が設けられており、基本的に一対のバルブ５３を同時に開閉するようにしている。
【００４８】
例えば、タンク５０Ａを真空状態にするときは、制御装置３が第１の真空遮断弁であるバルブ５１を開放し第２の真空遮断弁であるバルブ５２と第３の真空遮断弁であるバルブ５３を閉鎖した状態で真空装置７０を作動し、ホールディングビン５０のタンク５０Ａの内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させてタンク５０Ａの中の小麦粉を混合に適する５℃以上２５℃以下の範囲の所要の温度に冷却する。なお、図２および図３において、圧力センサは、図示されていないが、タンク５０Ａに設けられており、フィルタ７２は、ホールディングビン５０の上面に固定されている。
【００４９】
図２および図３に示されるホールディングビン５０は、タンク５０Ａの少なくとも内壁面が断面円形であって、タンク５０Ａの内側全体が漏斗形状に形成されている。加湿装置８０の配管がタンク５０Ａの上部位を貫通して設けられ、配管の先端に設けられるミストを発生させるとともに水蒸気を噴射するノズル８０Ａがタンク５０Ａの内壁面に沿うように、噴射方向がその内壁面の断面円の接線方向に対して平行な方向に向くように固定されている。その結果、ミストおよび水蒸気は、タンク５０Ａの内壁面に沿って渦巻状に降下し、タンク５０Ａの中に満遍なく撒布される。
【００５０】
なお、ノズル８０Ａから供給される水蒸気は、真空状態のタンク５０Ａの中で２０℃以上５０℃以下程度の中温度領域において水蒸気の状態にあるものであり、いわゆる真空蒸気であるが、本発明においては、真空状態下の中温度領域の水蒸気も単に水蒸気という。
【００５１】
図４は、図１に示される小麦粉の温度を調整する温度調整装置を示す。図１は、温度調整装置をブロック図を用いて模式的に示すものであるから、複数の装置の相対的な大きさと位置の関係が実物と異なることがある。以下に、図４を用いて本発明の食品材料粉体の供給装置における温度調整装置の構成と食品材料粉体の温度を調整する方法の１つの実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、特段の説明がない限り、食品材料粉体が小麦粉であって、食品加工機械が真空ミキサであるものとする。
【００５２】
図４に示される実施の形態の小麦粉供給システム１の小麦粉の温度調整装置４は、真空装置７０を含む冷却機構と、加湿装置８０と、制御装置３とを含んでなる。冷却機構は、主に真空装置７０で構成されているが、制御装置３および制御装置３によって開閉制御される複数のバルブ５１，５２，５３を含めて冷却機構ということができる。また、広義には、真空容器であるタンク５０Ａと真空遮断弁であるバルブ５１，５２，５３とを有するホールディングビン５０を含めて真空装置７０ということもできる。
【００５３】
加湿装置８０は、ミストおよび水蒸気を噴霧ないし噴射供給する噴射装置であるノズル８０Ａと、貯水槽であるタンク８０Ｂと、水を５℃以上１００℃未満の範囲で加熱または冷却する加熱冷却装置８０Ｃとを有する。また、加湿装置８０は、水源からノズル８０Ａに至るまでの加湿回路中に、蛇口８１と、送水ポンプ８２と、安全弁であるリリーフバルブ８３と、濾過装置であるフィルタ８４と、温度センサ８５とを設けている。
【００５４】
タンク８０Ｂは、飲料水として使用できる、例えば、蛇口８１を開いて図示しない水源から供給される水道水のような浄化されている水を貯留する。タンク８０Ｂは、水道に直結している必要なく、温度調整装置４の図示しない機体から着脱可能であって、他の場所から水道水を汲んで機体に装填するようにして使用することができる。
【００５５】
加熱冷却装置８０Ｃは、熱交換器を含んでなり、２０℃以上５０℃以下程度の中温度領域の水蒸気を発生させる加熱システムと、５℃以上常温２５℃以下の水蒸気ではないミストを発生させる冷却システムとを備えている。加熱冷却装置８０Ｃは、加熱システムと冷却システムとを切り換えて稼働させることができる。
【００５６】
図５に示されるとおり、所定の水温における飽和水蒸気圧が判っており、例えば、小麦粉の温度が３０℃のときで、小麦粉の中に含まれる水分の蒸散にともなう蒸発潜熱による冷却の作用を得るためには、おおよそ４０００Ｐａ程度まで圧力を下げる必要があり、小麦粉の混合に適する５℃以上２５℃以下の範囲で所望の温度になるまで水分を蒸発させ続ける必要がある。
【００５７】
したがって、１台の真空ポンプで冷却の作用を得るまで減圧するためには、低真空領域から高真空領域まで使用できる真空領域のレンジが広い油回転真空ポンプを使用することが有利であり、実施の形態の小麦粉供給システム１における真空装置７０においては、真空ポンプ７１を油回転真空ポンプにしている。真空ポンプ７１が油回転真空ポンプであるので、排気に水分や小麦粉が多く含まれていると、トラブルの原因になるので、真空装置７０には、小麦粉のような微粒子を除去できるフィルタと、気体に含まれる水分を除去することができるコールドトラップ７３が設けられている。
【００５８】
このとき、真空ポンプの排気速度で計算できる所定気圧時の排気量は、容積効率を無視して単純計算で真空容器内の圧力に対する大気圧の比で求めることができるので、例えば、1気圧時の排気量が２０Ｌ／ｍｉｎの真空ポンプの場合、真空容器内の気圧が０．１気圧であるときは、２Ｌ／ｍｉｎの排気量を有している。
【００５９】
油回転真空ポンプは、排気可能な真空領域のレンジが広いが、低真空領域における排気量がそれほど多くはないので、実施の形態の冷却機構では、真空引きの期間中の前期において、一対のバルブ７５を切り換えて、所定の圧力に減圧されるまで真空ミキサ２で使用されている水封式真空ポンプである真空ポンプ２２を稼働させるようにしている。所定の圧力に減圧された後の真空引きの期間中の後期においては、一対のバルブ７５を切り換えて油回転真空ポンプである真空ポンプ７１を稼働する。
【００６０】
水封式真空ポンプは、特に低真空領域で有効な真空ポンプであり、中真空領域から高真空領域まで減圧して蒸発潜熱による冷却の効果を得るまでに時間がかかるか、冷却の効果を得ることが困難であるが、低真空領域においては、排気量が比較的多いので、所定の圧力までは、時間を短縮することができる。
【００６１】
水封式真空ポンプである真空ポンプ２２を稼働させるときは、排気の効率を低下させないために、少なくともコールドトラップ７３を通らないように、バルブ７４を切り換えてバイパスラインを通してタンク５０Ａの中の気体を吸気するようにする。また、フィルタ７２を通さないようにすることができ、排気の効率をより向上させることが可能である。ただし、フィルタ７２によって気体に含まれる小麦粉を含む微粒子を除去して真空ポンプ２２の排気を浄化することができるので、フィルタ７２を通過させることが望ましい。
【００６２】
食品加工機械が真空装置を備えていない場合、例えば、実施の形態の小麦粉供給システム１において、ミキサが真空ミキサではない場合は、真空装置７０の真空ポンプ７１として、水封式真空ポンプと油回転真空ポンプの２台のポンプを並設して、２台のポンプを選択的に使用するようにすることができる。２つの異なるタイプの真空ポンプを選択的に切り換えて使用する実施の形態の小麦粉供給システム１の冷却機構は、より短時間に小麦粉を所望の温度まで冷却することができる点で優位である。
【００６３】
ここで、水の蒸発潜熱は、そのときの水温によって異なっており、目標の水温に低下させるまでに必要な水分量が異なる。すでに記載されているが、小麦粉の平衡水分を大体１３重量％程度だとすると、それよりも多くの水分を供給することによって冷却時間を短縮できる可能性がある。温度調整装置４は、加湿装置８０から５℃以上２５℃以下のミストを供給することによって、タンク５０Ａの中に満遍なく水分を滞留させることができ、小麦粉を速やかに冷却することができる利点を有する。
【００６４】
日本において、冬場にサイロ１０に貯留されている小麦粉の温度が小麦粉の混合に適する温度を下回ったときに小麦粉の温度を上げたい場合は、加湿装置８０から２０℃以上５０℃以下程度の中温度領域の水蒸気を供給する。低温のタンク５０Ａにノズル８０Ａから噴霧ないし噴射供給される水蒸気は、急速に水に変わり、そのときに生じる凝縮潜熱によってタンク５０Ａの中の温度が急上昇する。そのため、低温の小麦粉を１０℃前後まで上げる場合ならば、一般的な加熱器によってタンク５０Ａの中を直接加熱する場合に比べてより短時間で小麦粉の温度を所望の温度にすることができる。
【００６５】
温度調整装置４によってホールディングビン５０のタンク５０Ａの温度を小麦粉の混合に適する５℃以上２５℃以下の範囲の所望の温度に冷却ないし加熱するときは、まず、操作者が制御装置３に所望の温度を入力して設定する。制御装置３は、冷却機構を作動させると、ホールディングビン５０のタンク５０Ａの中の小麦粉の温度を計測する図示しない温度センサから小麦粉の温度を入力して目標の所望の温度に冷却または加熱するために必要なタンク５Ａの圧力と水分量と、必要に応じて時間とのデータを取得するか、またはそれらを計算する。なお、小麦粉に含まれる水分の比率は、データとして事前に保存されている。
【００６６】
小麦粉を冷却するときは、制御装置３は、バルブ５１を開放し、バルブ５２を閉鎖するとともに、バルブ７４とバルブ７５を操作して真空ポンプ２２による排気ラインを開通させる。このときは、すでにサイロ１０からタンク５０Ａに所定量の小麦粉が供給されており、バルブ５２とバルブ５３は、閉鎖されている。制御装置３が真空ポンプ２２を作動させると、タンク５０Ａの中の気体は、フィルタ７２を通って不要な小麦粉を含む微粒子が除去され、コールドトラップ７３を通らないバイパスラインを通って排気され、タンク５０Ａの内圧が低下する。
【００６７】
制御装置３は、圧力センサ７６の圧力を入力し、タンク５０Ａの内圧が予め定められている所定の圧力まで減圧したときに、真空ポンプ２２を停止する。引き続き、制御装置３は、バルブ７４とバルブ７５を操作してコールドトラップ７３を通って真空ポンプ７１に至る排気ラインを開通する。制御装置３が真空ポンプ７１を作動させると、タンク５０Ａに残されている気体は、フィルタ７２とコールドトラップ７３を通って排出され、タンク５０Ａの内圧がさらに減圧する。
【００６８】
タンク５０Ａの圧力が蒸発潜熱が生じる所定の圧力に達すると、小麦粉の温度の低下が始まる。制御装置３は、圧力センサ７６の圧力を入力し、タンク５０Ａの内圧が予め定められている所定の圧力以下に低下した後、図示しない温度センサによってタンク５０Ａの中の温度を検出することによって小麦粉の温度を測定し、または予め所望の温度に到達する時間がデータとして判明しているときは、その時間を計測することによって、小麦粉の温度が設定されている所望の温度に到達するまでの期間、水蒸気が水に戻り凝縮潜熱によって温度が上がることがないように圧力を維持する。
【００６９】
制御装置３は、タンク５０Ａの中の小麦粉の温度が所望の温度まで冷却されたときに、真空ポンプ７１を停止するとともに、バルブ５１を閉鎖する。小麦粉の冷却を完了した後は、タンク５０Ａの中は高真空状態になっているので、制御装置３は、緩やかに一対のバルブ５３を開放してタンク５０Ａの内圧を常圧に戻し、密封されていない真空ミキサ２のチャンバ２Ａに小麦粉を自由落下させて供給する。または、チャンバ２Ａを予め低真空状態にしておき、タンク５０Ａの中を高真空状態にしたままで、小麦粉を自由落下させてチャンバ２に供給することもできる。
【００７０】
制御装置３は、小麦粉の冷却期間において水分量が十分でないときは、加湿装置８０の送水ポンプ８２を作動させるとともに加熱冷却装置８０Ｃを操作して、ノズル８０Ａから水蒸気ではない５℃以上２５℃以下のミストを噴霧ないし噴射供給する。タンク５０Ａに供給されるミストは、タンク５０Ａの中を渦巻状に降下しながらタンク５０Ａの中に拡散し滞留するので、蒸発潜熱による温度の低下が促進して、所望の温度まで冷却する時間を短縮することができる。
【００７１】
低温の小麦粉を５℃以上の温度に上げるときは、制御装置３は、バルブ５１，５２，５３を全て閉鎖してタンク５０Ａの中を密閉した状態で送水ポンプ８３を作動させるとともに加熱冷却装置８０Ｃを操作して中温度領域の水蒸気を発生させ、ノズル８０Ａから水蒸気を噴霧ないし噴射供給する。このとき、小麦粉の温度が５℃未満であるということは、タンク５０Ａの中も低温であり、タンク５０Ａの内圧が常圧の状態で水蒸気が飛散すると、水蒸気が急速に水に変わるので、そのときに生じる凝縮潜熱によって比較的短時間に５℃以上２５℃以下の温度まで加熱することができる。
【００７２】
本発明は、以上に説明されている実施の形態に限定されるものではなく、すでにいくつかの具体的な例が示されているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、実施の形態を変形し、部材を置換し、公知の装置と組み合わせることが可能である。また、実施の形態の小麦粉供給システムにおいて、制御装置による真空ポンプと真空バルブを含む温度調整装置の動作は、一例に過ぎず、例えば、食品材料粉体と食品加工機械の種類に対応して動作の順番を変更するように、食品材料粉体の温度を速やかに所定の温度にできる本発明の効果を得ることができる範囲で設計上の変形を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、食品加工機械の加工容器に食品材料粉体を供給する供給槽を備えた食品材料粉体の供給装置に適用できる。本発明は、例えば、製麺機、製菓機、製パン機のミキサのような食品材料粉体を加工する食品加工機械の作業の効率を向上させ、食品加工機械の発展に寄与する。
【符号の説明】
【００７４】
１  小麦粉供給システム
２  真空ミキサ
２Ａ  チャンバ
３  制御装置
４  温度調整装置
１０  サイロ
２０  ユースビン
２２  真空ポンプ
３０  スケール
４０  インラインシフタ
５０  ホールディングビン
５０Ａ  タンク
５０Ｂ  ダクト
５１  バルブ（第１の真空遮断弁）
５２  バルブ（第２の真空遮断弁）
５３  バルブ（第３の真空遮断弁）
６０  ブロワ
７０  真空装置
７１  真空ポンプ
７２  フィルタ
７３  コールドトラップ
７４  バルブ
７５  バルブ
７６  圧力センサ
８０  加湿装置
８０Ａ  ノズル
８０Ｂ  タンク
８０Ｃ  加熱冷却装置
８１  蛇口
８２  送水ポンプ
８３  リリーフバルブ
８４  フィルタ
８５  温度センサ
【図１】
2020080780.tif 000003
【図２】
2020080780.tif 000004
【図３】
2020080780.tif 000005
【図４】
2020080780.tif 000006
【図５】
2020080780.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月13日(2019.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品加工機械の加工容器に食品材料粉体を供給する供給槽と、前記供給槽の中の気体を排出する排気口を開閉する第１の真空遮断弁と、前記供給槽の中に前記食品材料粉体を導入する導入口を開閉する第２の真空遮断弁と、前記供給槽の中の前記食品材料粉体を前記加工容器に供給する供給口を開閉する第３の真空遮断弁と、水封式真空ポンプと油回転真空ポンプとを備え前記供給槽の中を真空状態にする真空装置と、前記第１の遮断弁を開放し前記第２の遮断弁および前記第３の遮断弁を閉鎖した状態で前記真空装置を動作させて前記水封式真空ポンプの単位時間当たりの排気量が前記油回転真空ポンプの前記排気量よりも多い真空引きの期間中の前期において前記水封式真空ポンプを稼働させ前記水封式真空ポンプによる排気が困難になる所定の圧力まで減圧された前記真空引き期間中の後期において前記油回転真空ポンプに切り換えて稼働させ前記供給槽の内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させて前記供給槽の中の前記食品材料粉体を所要の温度に冷却する制御装置と、を含んでなる食品材料粉体の供給装置。
【請求項２】
前記真空装置は、フィルタとコールドトラップとを備え、前記制御装置は、前記真空引きの期間中の前期において排気される気体が前記コールドトラップを通過しないように前記真空引きの期間中の後期において前記排気される気体がコールドトラップを通過するようにバルブを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項３】
前記食品加工機械が真空ミキサであって、前記食品材料粉体が小麦粉であることを特徴とする請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項４】
前記供給槽の中に５℃以上２５℃以下のミストを供給する加湿装置を含んでなる請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【請求項５】
前記供給槽の中に水蒸気を供給して凝縮潜熱によって前記供給槽の中の温度を上昇させる加湿装置を含んでなる請求項１に記載の食品材料粉体の供給装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の食品材料粉体の供給装置は、上記課題を解決するために、食品加工機械の加工容器（２Ａ）に食品材料粉体を供給する供給槽（５０）と、供給槽（５０）の中の気体を排出する排気口を開閉する第１の真空遮断弁（５１）と、供給槽（５０）の中に食品材料粉体を導入する導入口を開閉する第２の真空遮断弁（５２）と、供給槽（５０）の中の食品材料粉体を加工容器（２Ａ）に供給する供給口を開閉する第３の真空遮断弁（５３）と、水封式真空ポンプと油回転真空ポンプとを備え供給槽（５０）の中を真空状態にする真空装置（７０）と、第１の遮断弁（５１）を開放し第２の遮断弁（５２）および第３の遮断弁（５３）を閉鎖した状態で真空装置（７０）を動作させて水封式真空ポンプの単位時間当たりの排気量が油回転真空ポンプの排気量よりも多い真空引きの期間中の前期において水封式真空ポンプを稼働させ水封式真空ポンプによる排気が困難になる所定の圧力まで減圧された真空引き期間中の後期において油回転真空ポンプに切り換えて稼働させ供給槽（５０）の内圧を蒸発潜熱が生じる所定の気圧以下に低下させて供給槽（５０）の中の食品材料粉体を所要の温度に冷却する制御装置（３）と、を含んでなるようにする。なお、括弧内の符号は、図面の符号と一致するが、説明の便宜上付されているものであって、本発明を図面に示されている実施の形態の食品材料粉体の供給装置に限定するものではない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の食品材料粉体の供給装置は、真空装置（７０）がフィルタ（７２）とコールドトラップ（７３）とを備え、制御装置（３）が真空引きの期間中の前期において排気される気体がコールドトラップ（７３）を通過しないように真空引きの期間中の後期において真空ポンプを切り換えて使用するようにすることができる。また、食品加工機械が真空ミキサであって、食品材料粉体が小麦粉であるときに、より有効である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の食品材料粉体の供給装置は、供給槽（５０）の中に５℃以上２５℃以下のミストを供給する加湿装置（８０）を含んでなるようにすることが望ましい。また、供給槽（５０）の中に水蒸気を供給して凝縮潜熱によって供給槽（５０）の中の温度を上昇させる加湿装置（８０）を含んでなるようにすることが望ましい。