(57)【要約】【課題】粉粒体の食品材料８を加工した加工食品の品質をさらに向上させることが望まれる。【解決手段】粉粒体予備加熱装置１は、低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適した所定の予備加熱温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱装置であって、粉粒体の食品材料を収容する筐体２と、筐体の中で攪拌羽根３２を回転させて粉粒体の食品材料を攪拌する攪拌軸３、筐体の中の粉粒体の食品材料の上方からマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置４と、攪拌軸で攪拌中の粉粒体の食品材料を、１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の所定の予備加熱温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくともマイクロ波照射装置を制御する制御装置７と、を備える。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適した所定の予備加熱温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱装置であって、
前記食品材料を収容する筐体と、
前記筐体の中で攪拌羽根を回転させて前記食品材料を攪拌する攪拌軸と、
前記筐体の中の前記食品材料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
前記攪拌軸で攪拌中の前記食品材料を１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の前記所定の予備加熱温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくとも前記マイクロ波照射装置を制御する制御装置と、を備える粉粒体予備加熱装置。
【請求項２】
前記筐体の中の前記食品材料の上方で回転して前記マイクロ波を前記食品材料の上方で散らすスターラーファンを備え、
前記マイクロ波が前記スターラーファンの上方から照射されている、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項３】
前記筐体は、水平方向に横置きされて、
前記攪拌軸の回転軸の軸方向は、水平方向である、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項４】
前記筐体は、鉛直方向に縦置きされて、
前記攪拌軸の回転軸の軸方向は、鉛直方向である、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項５】
前記攪拌羽根は、前記筐体の壁の内面に沿うように螺旋状に巻き回した形状に形成されている、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項６】
前記攪拌羽根は、主羽根と補助羽根で構成されている、請求項５の粉粒体予備加熱装置。
【請求項７】
前記攪拌羽根は、棒の形状に形成されていて、前記筐体の内面に対面している前記棒の先端面の面積が前記棒の胴部における前記棒の長手方向に垂直な断面の面積よりも大きく形成されている、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項８】
前記攪拌軸の回転軸は、前記筐体の壁を貫通する貫通孔に回転可能に挿通されていて、
前記回転軸は、前記筐体の中でかつ前記貫通孔の近傍の外周に蛇腹状の環状部を有している、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項９】
前記攪拌軸の回転軸は、前記筐体の壁を貫通する貫通孔に回転可能に挿通されていて、
前記筐体は、前記筐体の中でかつ前記貫通孔の近傍に前記攪拌軸を回転可能に挿通する蛇腹状の環状部を有している、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項１０】
前記筐体の中の前記食品材料の温度を検出する温度センサを備えて、
前記制御装置が、前記温度センサが検出する温度に基づいて、少なくとも前記マイクロ波照射装置を制御する、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項１１】
前記食品材料は、小麦粉、大麦粉、コーンスターチ、エンバク粉、ライ麦粉、米粉、ジャガイモ粉、そば粉、大豆粉、小麦粒、大麦粒、トウモロコシ粒、オート麦、ライ麦粒、米粒、そばの実および大豆を含む、請求項１の粉粒体予備加熱装置。
【請求項１２】
前記食品加工機械は、菓子、パン又は麺の生地を生成する、請求項１粉粒体予備加熱装置。
【請求項１３】
前記食品加工機械は、前記食品材料を加水し混錬して前記生地を生成するミキサである、請求項１２の粉粒体予備加熱装置。
【請求項１４】
前記食品加工機械は、回転するスクリュを有し前記生地を特定の形状へ押し出す押出機である請求項１２に記載の粉粒体予備加熱装置。
【請求項１５】
低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適する所定の予備加熱温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱方法において、
筐体に収容した前記食品材料を攪拌しながらマイクロ波を照射して均一に予備加熱し、１０分以内の所定の予備加熱時間内に２５℃以上３０℃以下の前記所定の予備加熱温度に昇温するまで予備加熱する、粉粒体予備加熱方法。
【請求項１６】
スターラーファンで前記マイクロ波を散らす、請求項１５の粉粒体予備加熱方法。
【請求項１７】
貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適した所定の温度まで予備加熱または予備冷却する粉粒体温度調節装置であって、
食品材料を収容する筐体と、
前記筐体の中で攪拌羽根を回転させて前記食品材料を攪拌する攪拌軸と、
前記筐体の中の前記食品材料を予備冷却する粉粒体予備冷却部と、
前記筐体の中の前記食品材料を予備加熱する粉粒体予備加熱部と、
前記筐体の中の前記食品材料の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出する温度に基づいて、少なくとも前記粉粒体予備冷却部および前記粉粒体予備加熱部を制御する制御装置と、を備えて、
前記粉粒体予備加熱部は、
前記筐体の中の前記食品材料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置を備えて、
前記制御装置は、
前記筐体の中の前記食品材料が前記所定の温度を下回っているときに、前記攪拌軸で攪拌中の前記食品材料を、１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の前記所定の温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくとも前記マイクロ波照射装置を制御する、粉粒体温度調節装置。
【請求項１８】
貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適する所定の温度まで予備加熱または予備冷却する粉粒体温度調節方法において、
筐体に収容した前記食品材料が前記所定の温度を下回っているときに、前記筐体に収容した前記食品材料を攪拌しながらマイクロ波を照射して均一に予備加熱し、１０分以内の所定の予備加熱時間内に２５℃以上３０℃以下の所定の温度に昇温するまで予備加熱する、粉粒体温度調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適した所定の温度まで予備加熱するための粉粒体予備加熱装置およびその粉粒体予備加熱方法並びに粉粒体温度調節装置およびその粉粒体温度調節方法に関する。特に、本発明は、菓子、パン又は麺の生地を製造する装置で加工する前に貯蔵されていた穀物又はマメ科植物（legume）から成る粉粒体を加工に適する所定の温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱装置および粉粒体予備加熱方法並びに粉粒体温度調節装置およびその粉粒体温度調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工機械で加工される食品材料の温度は、加工後の製品の品質に直接影響を与える要素である。食品加工機械で加工される直前における食品材料の加工に適する温度は、食品材料の各成分の加工特性と温度の関係から導き出される。
【０００３】
広く知られているほとんどの粉粒体の食品材料の場合、加工直前における適する温度は、２５℃以上３０℃以下の常温である。したがって、加工直前までに粉粒体の食品材料を予備加熱または予備冷却して全体の温度を均一に常温まで昇温または降温しておく必要がある。なお、粉粒体の食品材料を加工する食品加工機械とは、例えば、ミキサ、押出機、攪拌機、および粉砕機などである。
【０００４】
また、一般的な粉粒体の食品材料は、例えば、小麦粉、大麦粉、コーンスターチ、エンバク粉、ライ麦粉、米粉、ジャガイモ粉、サツマイモ粉、そば粉、大豆粉、小麦粒、大麦粒、トウモロコシ粒、オート麦、ライ麦粒、米粒、そばの実、砂糖、塩、および大豆などである。
【０００５】
公知の粉粒体予備加熱装置は、筐体の中に収容した粉粒体の食品材料を各種ヒータで加熱する。例えば、ヒータは、筐体の外周に巻き回すバンドヒータ、筐体の中に設けられるカートリッジヒータおよび熱風ヒータなどがある。
【０００６】
しかしながら、澱粉や蛋白のような成分を含む粉粒体の食品材料は、熱に因る加工特性の変化が大きいので、直接加熱による昇温は適当でない。また、粉粒体の食品材料が密集している状態のとき、各粉粒体同士は、互いに十分な面積をもって接触しておらず、点接触している。点接触している各粉粒体は、熱伝導面積が小さい。したがって、粉粒体の食品材料の総体熱伝導率は、低い。さらに各粉粒体の間に存在する空気の層は、間隙内を通過するときの圧力損失によって対流することが期待できず、したがって、熱対流の現象をほとんど期待できない。
【０００７】
そのため、この種の粉粒体予備加熱装置による食品材料の昇温は、粉粒体の量が多いほど食品材料の全体を均一に適温にするまでにより長い時間を要し、時間を短縮するために温度勾配を大きく取れば、食品材料の中に含まれる澱粉や蛋白がより変化しやすく、食品材料を変質させて製品の品質を低下させるおそれがある。とりわけ、食品材料の保存方法にもよるが、小麦粉のような一般的な粉粒体の食品材料は、巨大な屋外サイロのような貯蔵庫に集積して保管されているので、日本の冬場で、平均的に０℃から９℃程度の低温で保存されている状態であり、食品材料を適温まで昇温するために一層長時間かかってしまい、食品加工機械の稼働率を低下させる要因になるので、生産性向上への課題になっている。
【０００８】
例えば、特許文献１の粉体のマイクロ波殺菌方法及び装置は、粉体を縦型ミキサ内に投入し、ミキサ内に中央部を上昇し周辺部を沈降する粉体流を生ぜしめ、攪拌混合させながら複数段配置したマイクロ波発振器から各マイクロ波誘導管を介してマイクロ波を粉体に照射し、粉体を７０以上８３℃以下に加熱して殺菌することを開示している。ミキサ内の粉体は、マイクロ波によって１分間に１℃ずつ上昇し、最終的に８０℃まで加熱されることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３５５７５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されているようなマイクロ波殺菌装置は、例えば、９℃で低温貯蔵されていた粉体を２５度の常温まで均一に昇温しようとすると１６分かかることがわかる。限られた水分の粉体の中に存在することが問題となっている微生物は主に土壌細菌の胞子であり、こうした胞子の失活のために１００℃を超える高温処理であるレトルト処理が為されているのが現状である。また、例えば、食品材料が小麦粉の場合では、食品加工する際の特性で重要な役割を果たす蛋白は７０℃付近から熱変性を起こしやすく、よって、殺菌が目的であっても加工特性が低下してしまっては何にもならない。さらに生産現場でのミキサの使用サイクルは約１０分であるために、これを大幅に超える時間は生産工程上で望ましくない。
【００１１】
粉粒体の食品材料は、数℃の低温から２５℃以上３０℃以下の常温までより短時間にそして全体を均一に予備加熱することが望まれる。例えば、主成分の澱粉または蛋白に対する熱的変化をできる限り抑えながら、食品加工機械で加工する前の粉粒体の食品材料を均一にかつ速やかに常温まで予備加熱できれば、各成分の加工特性を保持しつつ、加工食品の品質が安定しかつ向上することになる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に攪拌しながらマイクロ波を照射して均一に予備加熱し、より短時間に、望ましくは、１０分以内に、加工に適した所定の予備加熱温度の、好ましくは、２５℃以上３０℃以下の所定の予備加熱温度に昇温する、粉粒体予備加熱装置およびその粉粒体予備加熱方法並びに粉粒体温度調節装置およびその粉粒体温度調節方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の粉粒体予備加熱装置では、低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適する予備加熱温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱装置であって、前記食品材料を収容する筐体と、前記筐体の中で攪拌羽根を回転させて前記食品材料を攪拌する攪拌軸と、前記筐体の中の前記食品材料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、前記攪拌軸で攪拌中の前記食品材料を、１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の前記所定の予備加熱温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくとも前記マイクロ波照射装置を制御する制御装置と、を備える。
【００１４】
本発明の粉粒体予備加熱方法では、低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料を加工する前に加工に適する所定の予備加熱温度まで予備加熱する粉粒体予備加熱方法において、筐体に収容した前記食品材料を攪拌しながらマイクロ波を照射して均一に予備加熱し、１０分以内の所定の予備加熱時間内に２５℃以上３０℃以下の前記所定の予備加熱温度に昇温するまで予備加熱する。
【００１５】
本発明の粉粒体温度調節装置は、貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適した所定の温度まで予備加熱または予備冷却する粉粒体温度調節装置であって、食品材料を収容する筐体と、前記筐体の中で攪拌羽根を回転させて前記食品材料を攪拌する攪拌軸と、前記筐体の中の前記食品材料を予備冷却する粉粒体予備冷却部と、前記筐体の中の前記食品材料を予備加熱する粉粒体予備加熱部と、前記筐体の中の前記食品材料の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度に基づいて、少なくとも前記粉粒体予備冷却部および前記粉粒体予備加熱部を制御する制御装置と、を備えて、前記粉粒体予備加熱部は、前記筐体の中の前記食品材料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置を備えて、前記制御装置は、前記筐体の中の前記食品材料が前記所定の温度を下回っているときに、前記攪拌軸で攪拌中の前記食品材料を、１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の前記所定の温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくとも前記マイクロ波照射装置を制御する制御装置と、を備える。
【００１６】
本発明の粉粒体温度調節方法は、貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適する所定の温度まで予備加熱または予備冷却する粉粒体温度調節方法において、筐体に収容した前記食品材料が前記所定の温度を下回っているときに、前記筐体に収容した前記食品材料を攪拌しながらマイクロ波を照射して均一に予備加熱し、１０分以内の所定の予備加熱時間内に２５℃以上３０℃以下の所定の温度に昇温するまで予備加熱する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粉粒体予備加熱装置およびその粉粒体予備加熱方法並びに粉粒体温度調節装置およびその粉粒体温度調節方法は、貯蔵されていた粉粒体の食品材料を食品加工機械で加工する前に加工に適する２５℃〜３０℃間の常温まで均一にかつ１０分以内に昇温することで、食品加工機械で加工した後の加工食品の品質をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る、粉粒体予備加熱装置の内部構造を正面から見た概要図である。
【図２】蓋部材を閉じたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。
【図３】蓋部材を開いたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。
【図４】蓋部材を開いた状態で筐体を横転させたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。
【図５】棒状の攪拌羽根の先端形状の概要図である。
【図６】棒状の攪拌羽根の別の先端形状の概要図である。
【図７】棒状の攪拌羽根のさらに別の先端形状の概要図である。
【図８】粉粒体の食品材料がサイロから粉粒体予備加熱装置を通して食品加工機械まで移動する一連のシステムの概要図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の正面模式図である。
【図１０】別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の平面模式図である。
【図１１】別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の攪拌部材の正面模式図である。
【図１２】別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の攪拌部材の平面模式図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る、粉粒体温度調節装置の正面模式図である。
【図１４】粉粒体温度調節装置の平面模式図である。
【図１５】粉粒体温度調節装置の攪拌部材の正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る、粉粒体予備加熱装置の内部構造を正面から見た概要図である。図２は、蓋部材を閉じたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。図３は、蓋部材を開いたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。図４は、蓋部材を開いた状態で筐体を横転させたときの粉粒体予備加熱装置の内部構造を左側から見た概要図である。図５は、棒状の攪拌羽根の先端形状の概要図である。図６は、棒状の攪拌羽根の別の先端形状の概要図である。図７は、棒状の攪拌羽根のさらに別の先端形状の概要図である。図８は、粉粒体の食品材料がサイロから粉粒体予備加熱装置を通して食品加工機械まで移動する一連のシステムの概要図である。図９は、本発明の実施形態に係る、別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の正面模式図である。図１０は、別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の平面模式図である。図１１は、別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の攪拌部材の正面模式図である。図１２は、別の実施形態の粉粒体予備加熱装置の攪拌部材の平面模式図である。図１３は、本発明の実施形態に係る、粉粒体温度調節装置の正面模式図である。図１４は、粉粒体温度調節装置の平面模式図である。図１５は、粉粒体温度調節装置の攪拌部材の正面模式図である。なお、上下方向は、図１および図９を正面から見たときの上下方向である。左右方向は、図１および図９を正面から見たときの左右方向である。前後方向は、図１および図９を正面から見たときの手前側が前方向で奥側が後方向である。水平方向は、前後方向および左右方向で形成される水平２軸方向である。鉛直方向は、上下方向である。
【００２０】
本発明の粉粒体予備加熱装置１は、例えば図１から図７に示す実施形態のように、筐体２と、攪拌軸３と、マイクロ波照射装置４と、スターラーファン５と、温度センサ６と、制御装置７とを備えている。  
【００２１】
筐体２は、後述される食品加工機械で加工する前の粉粒体の食品材料８を収容する。筐体２は、水平方向に横置きされている。筐体２は、横長であるとよい。筐体２は、長手方向が左右方向になるように横置きされている。筐体２の下部は、筐体２の長手方向に対して垂直方向の断面が円弧形状であるとよい。筐体２は、例えば、金属製であるとよい。筐体２は、例えば、ステンレス鋼製であるとよい。
【００２２】
筐体２の上部に開口する材料給排口２ａを開閉可能な蓋部材２１が取り付けられている。粉粒体の食品材料８は、蓋部材２１を開いて、材料給排口２ａから筐体２の中に出し入れされる。筐体２の中に粉粒体の食品材料８は、図３に示すように蓋部材２１を開いたあと、図４に示すように筐体２の長手方向を回転軸にして筐体２を横転させて材料給排口２ａから自重で排出されてもよい。筐体２を横転させる際に、攪拌軸３を回転させることで、粉粒体の食品材料８の流動性を維持して、粉粒体の食品材料８を速やかに材料給排口２ａから排出するようにしてもよい。
【００２３】
攪拌軸３は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８を攪拌する。攪拌軸３は、筐体２の中で回転可能に設けられている。攪拌軸３の回転軸３１の軸方向は、水平方向に設けられている。攪拌軸３の回転軸３１の軸方向は、横置きの筐体２の長手方向と同じ左右方向になるように設けられている。攪拌軸用回転駆動装置３５は、攪拌軸３の回転軸３１を回転させる。攪拌軸３は、攪拌羽根３２を備えている。攪拌羽根３２は、回転軸３１に取り付けられている。筐体２の中の粉粒体の食品材料８は、回転する攪拌羽根３２で攪拌される。攪拌軸３は、例えば、金属製であるとよい。攪拌軸は、例えば、ステンレス鋼製であるとよい。
【００２４】
攪拌羽根３２は、棒状に形成されていてもよい。攪拌羽根３２は、好ましくは、筐体２の壁２ｂの内面に対面している棒の先端面３３の面積が当該棒の胴部における当該棒の長手方向に垂直な断面３４の面積よりも大きく形成されているとよい。例えば、棒状の攪拌羽根３２の先端面３３は、図５に示すように、９０度屈曲させた棒の先端部分のうちの筐体２の壁２ｂの内面に対面している面であるとよい。また例えば、棒状の攪拌羽根３２の先端面３３は、図６に示すように、外縁の一部が曲線の面であるとよい。また例えば、棒状の攪拌羽根３２の先端面３３は、図７に示すように、外縁の一部が直線の面であるとよい。特に、棒状の攪拌羽根３２の先端面３３は、マイクロ波によるエネルギを集中させないように、角部を少なくしかつ平面であるとよい。
【００２５】
マイクロ波照射装置４は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８にマイクロ波を照射する。なお、蓋部材２１が閉じられた筐体２の中に照射されるマイクロ波は、筐体２の外に漏れることがなく、粉粒体の食品材料８を効率よく加熱する。粉粒体の食品材料８を筐体２の中に出し入れする際に、マイクロ波照射装置４は、マイクロ波の照射を停止している。
【００２６】
マイクロ波照射装置４は、マイクロ波発振器４１と、アイソレータ４２と、ＥＨチューナ４３と、導波管４４と、を少なくとも備えている。マイクロ波照射装置４は、マイクロ波発振器４１、アイソレータ４２、ＥＨチューナ４３、そして筐体２の順に導波管４４で接続されている。
【００２７】
マイクロ波発振器４１は、マイクロ波を発振する。マイクロ波発振器４１は、例えば、一般的な２４５０ＭＨｚ帯のマグネトロンである。粉粒体の食品材料８に含まれている水分は、マイクロ波を吸収して発熱する。
【００２８】
アイソレータ４２は、マイクロ波発振器４１から発振されるマイクロ波のうちの進行波を伝搬し、マイクロ波のうちの反射波を吸収する。アイソレータ４２は、マイクロ波発振器４１から発振されるマイクロ波のうちの反射波がマイクロ波発振器４１に戻らないようにする。
【００２９】
ＥＨチューナ４３は、筐体２内から戻る反射波と同じ振幅でかつ位相が逆の波を発生する。ＥＨチューナ４３は、筐体２内から戻る反射波を打ち消したマッチング状態を作り出す。
【００３０】
導波管４４は、マイクロ波を伝搬させる。導波管４４は、筐体２上部の蓋部材２１の筐体側開口４４ａに接続して、筐体２の中までマイクロ波を伝搬する。マイクロ波は、筐体２内の粉粒体の食品材料８の上方から照射されるとよい。
【００３１】
スターラーファン５は、筐体２の中に照射されたマイクロ波のキャビテーションを増加する。スターラーファン５は、筐体２の中で回転可能に設けられている。スターラーファン５の回転軸５１の軸方向は、上下方向に設けられている。スターラーファン用回転駆動装置５３は、スターラーファン５の回転軸５１を回転させる。
【００３２】
スターラーファン５は、反射板５２が取り付けられている。スターラーファン５の反射板５２は、導波管４４の筐体側開口４４ａと、筐体２内の粉粒体の食品材料８との間の空間に配置されている。スターラーファン５は、粉粒体の食品材料８の上方に配置されている。スターラーファン５は、導波管４４の筐体側開口から照射されるマイクロ波を筐体２内の粉粒体の食品材料８の上方で散らして、粉粒体の食品材料８の上面に向けてマイクロ波を均一に照射させる。
【００３３】
温度センサ６は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８の温度を検出する。例えば温度センサ６は、図１に示すように、粉粒体の食品材料８の温度を非接触で検出できる放射温度計でもよい。温度センサ６は、例えば光ファイバーセンサーを用いて温度を検出するものを採用してもよい。
【００３４】
制御装置７は、マイクロ波照射装置４と接続して、筐体２の中で攪拌軸３によって攪拌中の粉粒体の食品材料８にマイクロ波を照射して、筐体２の中の粉粒体の食品材料８を所定の予備加熱時間内に、所定の予備加熱温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくともマイクロ波照射装置４を制御する。制御装置７は、温度センサ６と接続して、温度センサ６が検出する温度を示す信号を受信して、温度センサ６が検出する温度に基づき少なくともマイクロ波照射装置４を制御するとよい。また制御装置７は、攪拌軸用回転駆動装置３５およびスターラーファン用回転駆動装置５３と接続して、それらを制御してもよい。
【００３５】
特に、本発明の粉粒体予備加熱装置１および粉粒体予備加熱方法は、低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料８を食品加工機械で加工する前に筐体２の中に収容し、筐体２の中で粉粒体の食品材料８を攪拌し、筐体２の中で攪拌されている最中の粉粒体の食品材料８にマイクロ波を照射することによって、低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料８が、１０分以内の所定の予備加熱時間内に、食品加工機械での加工に適する２５℃以上３０℃以下の所定の予備加熱温度に均一に昇温されるまで予備加熱することができる。
【００３６】
ほとんどの粉粒体の食品材料８の温度を上昇させるために必要な熱エネルギの量は、水の温度を上昇させるために必要な熱エネルギの量よりも小さい。例えば、小麦の比熱は、１．５２４Ｊ／ｇ・Ｋである。水の比熱は、４．２１７Ｊ／ｇ・Ｋである。小麦の比熱は、水の比熱の３分の１程度である。
【００３７】
例えば、澱粉および蛋白を主成分とするような食品材料は、それら成分の表層に自由水として自然に存在している水分の昇温を利用すると、温度差が１５℃から３０℃の範囲でより短時間に昇温できる。なお、一般的に市場に流通している粉粒体の食品材料の水分量は、一定の範囲に規制されている。例えば、小麦粉の含水率は、１３〜１５％程度である。
【００３８】
そこで、水に対する誘導損失係数が非常に大きいマイクロ波を予備加熱に利用する。マイクロ波は、粉粒体の食品材料８に含まれる水分の方を積極的に加熱する。マイクロ波は、粉粒体の食品材料８を加工前に加工に適する常温まで短時間で昇温することができる。また短い予備加熱時間は、澱粉および蛋白などのような熱に因る加工特性の変化が大きい成分に、熱による変化が生じる温度帯まで昇温すること無く、マイクロ波で発熱する水分の熱を必要最小限に抑えて、粉粒体の食品材料８の品質の低下を抑えることができる。
【００３９】
さらにマイクロ波は、粉粒体の食品材料８に含まれる澱粉および蛋白などのような熱に因る加工特性の変化が大きい成分を直接加熱しないので、粉粒体の食品材料８の品質の低下を抑えることができる。
【００４０】
筐体２内に供給された粉粒体の食品材料８は、各粉体間の隙間または各粒体間の隙間が広い場所と、それらの隙間が狭い場所とができる場合がある。隙間が広い場所は、隙間の狭い場所よりもマイクロ波が減衰せずに浸透する距離が長い。隙間が広い場所の粉粒体の食品材料８は、隙間の狭い場所の粉粒体の食品材料８よりも加熱されやすい。
【００４１】
そこで、粉粒体の食品材料８は、筐体２の中で撹拌されながらマイクロ波が照射されて予備加熱される。撹拌によって、粉粒体の食品材料は、より均一に短時間で昇温することができる。このとき、筐体内でのキャビテーションにより、粉粒体の食品材料は一層迅速で均一な昇温ができる。
【００４２】
本発明の粉粒体予備加熱装置１は、筐体２内に粉粒体の食品材料８が供給され、筐体２内の攪拌軸３で粉粒体の食品材料８を撹拌しながら、筐体２内で粉粒体の食品材料８にマイクロ波が照射されていることによって、粉粒体の食品材料を効率よく予備加熱できる。マイクロ波は、筐体２によって漏洩が防止されているので、加熱効率が高い。
【００４３】
ここからは本発明の粉粒体予備加熱装置１を別の実施形態によってさらに詳しく説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成要素については説明を省略する。
【００４４】
粉粒体予備加熱装置１は、図８に示すように、サイロ１１０に低温貯蔵されていた粉粒体の食品材料８を食品加工機械１００で加工する前に加工に適した所定の予備加熱温度まで予備加熱する。
【００４５】
サイロ１１０の中に貯蔵されている粉粒体の食品材料８は、ブロワ１５１によってユースビン１２０に送られる。ユースビン１２０は、一時貯蔵タンクである。ユースビン１２０の中に貯蔵されている粉粒体の食品材料８は、スケール１３０によって所定量計量される。スケール１３０は、計量装置である。所定量の粉粒体の食品材料８は、ブロワ１５２によってインラインシフタ１４０に送られる。インラインシフタ１４０は、粉粒体の食品材料８を振動するふるいに連続的にかけて異物を除去する。異物が除去された粉粒体の食品材料８は、ブロワ１５３によって粉粒体予備加熱装置１に送られる。ブロワ１５１，１５２，１５３は、空気式移動装置である。
【００４６】
粉粒体予備加熱装置１に送られた粉粒体の食品材料８は、食品加工に適した所定の予備加熱温度まで予備加熱される。予備加熱された粉粒体の食品材料８は、自重によって食品加工機械１００に移動する。なお、粉粒体の食品材料８の移送手段は、必要に応じて各種方式を採用すればよい。
【００４７】
食品加工機械１００は、例えば、菓子、パン又は麺の生地を生成する機械である。例えば食品加工機械１００は、粉粒体の食品材料８を加水し混錬して生地を生成するミキサである。また例えば食品加工機械１００は、回転するスクリュを有し生地を特定の形状へ押し出す押出機である。
【００４８】
粉粒体の食品材料８は、粉状の食品材料または粒状の食品材料うちのどちらか一方またはそれらが混ざりあったものである。粉粒体の食品材料８は、例えば、小麦粉、大麦粉、コーンスターチ、エンバク粉、ライ麦粉、米粉、ジャガイモ粉、そば粉、大豆粉、小麦粒、大麦粒、トウモロコシ粒、オート麦、ライ麦粒、米粒、そばの実および大豆である。
【００４９】
粉粒体予備加熱装置１の筐体２は、図９および図１０に示すように、鉛直方向に縦置きにしてもよい。筐体２は、縦長であるとよい。筐体２は、長手方向が上下方向になるように縦置きされている。筐体２の上部から胴部までの部分は、円筒形状である。筐体２の上部に材料供給口２ｃが形成されている。筐体２の下部は、下方に向かって縮径されている逆円錐形状であり、内側が漏斗形状である。筐体２の下部に材料排出口２ｄが形成されている。筐体２は、例えば、金属製であるとよい。筐体２は、例えば、ステンレス鋼製であるとよい。
【００５０】
筐体２の材料供給口２ｃは、インラインシフタ１４０で異物が除去されたあとの粉粒体の食品材料８を筐体２の中に供給するための入口である。筐体２の材料排出口２ｄは、筐体２の中で予備加熱した粉粒体の食品材料８を食品加工機械１００に向けて排出する出口である。材料供給口２ｃと材料排出口２ｄは、それぞれ開閉弁１６１，１６２で開閉することができる。
【００５１】
筐体２の正面および背面に点検扉２２，２２が設けられている。点検扉２２，２２は、筐体の内部を清掃する際に開放される。筐体２の上部に点検窓２３が設けられている。点検窓２３は、例えば無色透明のガラスまたはプラスチックなどであって、筐体２の中を目視可能にする。筐体の上部に照明部材２４が設けられている。照明部材２４は、点検窓２３から筐体２の中を目視する際に、筐体２の中を照らす。筐体２の側面に加振部材２５が設けられている。加振部材２５は、例えば、エアー式または電磁式のノッカーなどであって、筐体２に振動を与えることで、筐体２の壁２ｂの内面に付着した粉粒体の食品材料を確実に材料排出口２ｄから落下させることができる。
【００５２】
筐体２の上部にマイクロ波照射装置４が設けられている。マイクロ波照射装置４は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８にマイクロ波を照射する。マイクロ波は、粉粒体の食品材料８の上方から照射されている。マイクロ波は、例えば、ステンレス鋼製の筐体２の中で乱反射を繰り返して、粉粒体の食品材料８を加熱する。
【００５３】
筐体２に複数の温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃが設けられている。複数の温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃは、材料排出口２ｄからの高さがそれぞれ異なるように配置されている。例えば、温度センサ６ａは、温度センサ６ｂおよび温度センサ６ｃよりも低い位置に設けられている。温度センサ６ｃは、温度センサ６ａおよび温度センサ６ｂよりも高い位置に設けられている。温度センサ６ｂは、温度センサ６ａと温度センサ６ｃの間に設けられている。複数の温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃは、材料排出口２ｄからの高さがそれぞれ異なる位置にある粉粒体の食品材料８の温度を検出する。なお、例えば筐体２の中の粉粒体の食品材料８が温度センサ６ｂと温度センサ６ｃの間の高さまで収容されている場合、温度センサ６ｃのみ使用するとよい。複数の温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃは、例えば、測温抵抗体であるとよい。
【００５４】
攪拌軸３の回転軸３１は、図１１および図１２に示すように、軸方向が垂直方向を向くように設けられている。攪拌軸３の回転軸３１は、縦置きの筐体２の上下方向と同じ方向になるように設けられている。回転軸３１の基端部は、筐体２の上部に設けられた攪拌軸用回転駆動装置３５に接続されている。回転軸３１の先端部は、材料排出口２ｄに面している。攪拌軸３は、攪拌羽根３２を有する。攪拌羽根３２は、主攪拌羽根３６と補助攪拌羽根３７で構成されている。攪拌軸３は、例えば、金属製であるとよい。攪拌軸３は、例えば、ステンレス鋼製であるとよい。
【００５５】
主攪拌羽根３６は、主羽根本体３６ａと主羽根取付軸３６ｂで構成されている。主羽根本体３６ａは、図１１に示すように正面視すると回転軸３１の周面から一定の間隔を空けて帯状の羽根を筐体２の壁２ｂの内面に沿うように螺旋状に巻回した形状に形成されている。また主羽根本体３６ａは、図１２に示すように平面視すると帯状の羽根が旋回するにつれて回転軸３１に近づくように渦巻状に形成されていて、筐体２の上方から下方に向かって曲率半径が小さくなっている。また主羽根本体３６ａの外周に主羽根切欠部３６ｃ，３６ｃ，３６ｃが形成されている。主羽根切欠部３６ｃ，３６ｃ，３６ｃは、筐体２に設けられている温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃに主羽根本体３６ａが衝突しないように形成されたものである。
【００５６】
補助攪拌羽根３７は、補助羽根本体３７ａと補助羽根取付軸３７ｂで構成されている。補助攪拌羽根３７は、主攪拌羽根３６の下方に配置された羽根であり、回転軸３１の先端部に補助羽根取付軸３７ｂを介して取り付けられる。補助羽根本体３７ａも主羽根本体３６ａと同様、回転軸３１の周面から一定の間隔を空けて帯状の羽根を筐体２の壁２ｂの内面に沿うように螺旋状に半回転分巻回した形状に形成されており、帯状の羽根が旋回するにつれて回転軸３１に近づくように渦巻状に形成されている。また主羽根本体３６ａと補助羽根本体３７ａは、回転軸３１を中心として点対称な位置に設けられる。補助羽根本体３７ａも主羽根本体３６ａと同様、不図示の補助羽根切欠部が形成されていてもよい。
【００５７】
主攪拌羽根３６および補助攪拌羽根３７が筐体２の壁２ｂの内面に沿う螺旋かつ渦巻状の形状をしているため、攪拌軸３が回転したときに筐体２の中の粉粒体の食品材料８を筐体２の底のほうから上下層が入れ替わるように大きく混ぜることができ、粉粒体同士の間に隙間が形成され下層の圧密化を防止することができる。
【００５８】
攪拌軸３の回転軸３１は、筐体２の壁２ｂを貫通する貫通孔２ｅに回転可能に挿通されている。回転軸３１と貫通孔２ｅの間は、オイルシールおよびＯリングなどのシールリングでシールされている。シール取付部材３９が回転軸３１と貫通孔２ｅの間に設けられていてもよい。シール取付部材３９は、例えば、第１シールリング、第２シールリングおよび第３シールリングが取り付けられている。シール取付部材３９と回転軸３１の間は、例えば、第１シールリングでシールされている。シール取付部材３９と貫通孔２ｅの間は、例えば、第２シールリングおよび第３シールリングでシールされている。
【００５９】
攪拌軸３の回転軸３１は、筐体２の中でかつ貫通孔２ｅの近傍の外周に蛇腹状の環状部３８を有するとよい。蛇腹状の環状部３８は、前記筐体の中でかつ前記貫通孔の近傍に前記攪拌軸を回転可能に挿通するように筐体２に設けられていてもよい。蛇腹状の環状部３８は、筐体２の中でかつシールリングまたはシール取付部材３９の近傍に設けられている。筐体２は、シールリングまたはシール取付部材３９を含んでもよい。蛇腹状の環状部３８は、シールリングまたはシール取付部材３９に取り付けられてもよい。蛇腹状の環状部３８は、外径が大きい部分と外径が小さい部分が中心軸の軸方向に交互に並べられているとよい。蛇腹状の環状部３８は、例えば、金属製であるとよい。蛇腹状の環状部３８は、例えば、ステンレス鋼製であるとよい。筐体２の中を反射するマイクロ波は、シールリングおよびシール取付部材３９に到達する前に蛇腹状の環状部３８によって反射させられる。蛇腹状の環状部３８は、例えば、樹脂製のシール取付部材３９およびシールリングがマイクロ波によって加熱されることを防止することができる。
【００６０】
ここからは本発明の粉粒体温度調節装置１０を説明する。なお前述の粉粒体予備加熱装置１と同じ構成要素については説明を省略する。その他、食品加工機械１００、サイロ１１０、ユースビン１２０、スケール１３０、インラインシフタ１４０、ブロワ１５１，１５２，１５３、および開閉弁１６１，１６２も前述のものと同じ構成なので説明を省略する。
【００６１】
粉粒体温度調節装置１０は、図８に示すように、サイロ１１０に貯蔵されていた粉粒体の食品材料８を食品加工機械１００で加工する前に加工に適した所定の温度まで予備加熱または予備冷却する。
【００６２】
粉粒体温度調節装置１０は、図１３から図１５に示すように、筐体２と、攪拌軸３と、粉粒体予備加熱部１１と、粉粒体予備冷却部１２と、温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃと、制御装置１３とを備えている。
【００６３】
粉粒体予備加熱部１１は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８を予備加熱する。粉粒体予備加熱部１１は、マイクロ波照射装置４を備えて、筐体２の中の粉粒体の食品材料８にマイクロ波を照射する。筐体２の中の粉粒体の食品材料は、攪拌軸３で攪拌されながらマイクロ波照射装置４が照射するマイクロ波で予備加熱される。
【００６４】
粉粒体予備冷却部１２は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８を予備冷却する。粉粒体予備冷却部１２は、例えば、不図示の真空装置を備えて、粉粒体の食品材料８を収容した筐体２の中を減圧する。真空装置は、例えば、真空ポンプであり、筐体２の中の圧力を水分が蒸発する圧力以下に低下させて、筐体２の中の粉粒体の食品材料８が保持している水分の一部を強制的に蒸発させて、その際の潜熱を利用して筐体２の中の粉粒体の食品材料８を冷却する。筐体２の中の粉粒体の食品材料８は、攪拌軸３で攪拌されながら冷却されることで均一に冷却される。また筐体２と真空ポンプの間に不図示のコールドトラップが設けられてもよい。コールドトラップは、気体に含まれる水分を除去することができる装置であり、真空ポンプによって粉粒体の食品材料８から強制的に蒸発させた水蒸気を迅速に回収することができる。コールドトラップは、筐体２の中の水蒸気量を急速に減少させて、筐体２の中の真空度の上昇速度を速めて、筐体２の中の粉粒体の食品材料８の温度をさらに迅速に低下させる。コールドトラップは、例えば、冷媒を配管内に循環させて気体の水分が凝縮されるように構成された熱交換器などである。なお、粉粒体予備冷却部１２は、前述の真空装置に限定されず、各種冷却手段を採用することができる。
【００６５】
制御装置１３は、粉粒体予備加熱部１１および粉粒体予備冷却部１２と接続して、それらを制御している。また制御装置１３は、温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃと接続して、温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃが検出する温度を示す信号を受信して、温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃが検出する温度に基づき粉粒体予備加熱部１１および粉粒体予備冷却部１２を制御するとよい。また制御装置１３は、攪拌軸用回転駆動装置３５と接続して、攪拌軸用回転駆動装置３５を制御してもよい。また制御装置１３は、スターラーファンを備えている場合にはスターラーファン用回転駆動装置を制御してもよい。
【００６６】
制御装置１３は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８が所定の温度を下回っているときに、攪拌軸３で筐体２の中で食品材料を攪拌させながら、１０分以内の所定の予備加熱時間内に加工に適する２５℃以上３０℃以下の所定の温度に均一に昇温するまで予備加熱するように、少なくともマイクロ波照射装置４を制御する。このときの所定の温度は、予備加熱温度である。
【００６７】
また制御装置１３は、筐体２の中の粉粒体の食品材料８が所定の温度を上回っているときに、筐体２の中の粉粒体の食品材料８を所定の温度に均一に冷却するまで予備冷却するように、粉粒体予備冷却部１２を制御する。このときの所定の温度は、予備冷却温度である。
【００６８】
特に、本発明の粉粒体温度調節装置１０および粉粒体温度調節方法は、貯蔵されていた粉粒体の食品材料８を食品加工機械１００で加工する前に筐体２の中に収容し、筐体２の中の粉粒体の食品材料８が所定の温度を下回っているときに、筐体２の中に収容した粉粒体の食品材料８を攪拌しながらマイクロ波を照射することによって均一に予備加熱し、１０分以内の所定の予備加熱時間内に、食品加工機械１００での加工に適する２５℃以上３０℃以下の所定の温度に昇温するまで予備加熱することができる。
【００６９】
以上説明した本発明は、この発明の精神および必須の特徴的事項から逸脱することなく他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり、これに限定して解釈されるべきものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、粉状または粒状の食品材料の予備加熱装置およびその予備加熱方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１      粉粒体予備加熱装置
２      筐体
２ａ    材料給排口
２ｂ    壁
２ｃ    材料供給口
２ｄ    材料排出口
２ｅ    貫通孔
３      攪拌軸
４      マイクロ波照射装置
５      スターラーファン
６      温度センサ
７      制御装置
８      粉粒体の食品材料
１０    粉粒体温度調節装置
１１    粉粒体予備加熱部
１２    粉粒体予備冷却部
１３    制御装置
２１    蓋部材
２２    点検扉
２３    点検窓
２４    照明部材
２５    加振部材
３１    回転軸
３２    攪拌羽根
３３    先端面
３４    胴部の断面
３５    攪拌軸用回転駆動装置
３６    主攪拌羽根
３６ａ  主羽根本体
３６ｂ  主羽根取付軸
３６ｃ  主羽根切欠部
３７    補助攪拌羽根
３７ａ  補助羽根本体
３７ｂ  補助羽根取付軸
３８    蛇腹状の環状部
３９    シール取付部材
４１    マイクロ波発振器
４２    アイソレータ
４３    ＥＨチューナ
４４    導波管
４４ａ  筐体側開口
５１    回転軸
５２    反射板
５３    スターラーファン用回転駆動装置
１００  食品加工機械
１１０  サイロ
１２０  ユースビン
１３０  スケール
１４０  インラインシフタ
１５１  ブロワ
１５２  ブロワ
１５３  ブロワ
１６１  開閉弁
１６２  開閉弁
【図１】
2020198298.tif 000003
【図２】
2020198298.tif 000004
【図３】
2020198298.tif 000005
【図４】
2020198298.tif 000006
【図５】
2020198298.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020198298.tif 000009
【図８】
2020198298.tif 000010
【図９】
2020198298.tif 000011
【図１０】
2020198298.tif 000012
【図１１】
2020198298.tif 000013
【図１２】
2020198298.tif 000014
【図１３】
2020198298.tif 000015
【図１４】
2020198298.tif 000016
【図１５】
2020198298.tif 000017