(57)【要約】【課題】前発酵ヨーグルトの製造過程において、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトの粘度をインラインで測定する方法を提供する。【解決手段】前発酵ヨーグルトの製造過程において、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトの粘度を、（ａ）タンクアジテータのモータ負荷がタンク内ヨーグルトのレベルと直線性を示し、かつ（ｂ）タンク内ヨーグルトのレベル及び温度が一定の場合、タンクアジテータのモータ負荷がタンク内ヨーグルトの見掛け粘度に比例することを利用してインラインで測定する。所定温度における発酵不良時の下限粘度を示すタンク内ヨーグルトのモータ負荷を当該レベルに対応する閾値とし、この閾値より当該モータ負荷が小さい場合、警報を出力する。【選択図】  図１
2004245721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前発酵ヨーグルトの製造過程において、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトの粘度をインラインで測定する方法であって、以下の相関関係：
（ａ）タンクアジテータのモータ負荷が、タンク内ヨーグルトのレベルと直線性を示すこと、及び
（ｂ）タンク内ヨーグルトの前記レベル及び温度が一定の場合、前記モータ負荷が、タンク内ヨーグルトの見掛け粘度に比例することを利用することを特徴とするタンク内ヨーグルトの粘度測定方法。
【請求項２】
所定温度における発酵不良時の下限粘度を示すタンク内ヨーグルトのモータ負荷を当該レベルに対応する閾値とし、この閾値より当該モータ負荷が小さい場合、警報を出力することを特徴とする請求項１に記載のタンク内ヨーグルトの粘度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前発酵ヨーグルトの製造過程における、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトの粘度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発酵及びカード破砕が終了したヨーグルトの粘度が規定値であるかを検査するためには、貯蔵中のタンクよりヨーグルトをサンプリングし、Ｂ型粘度計などを用いて粘度を測定していた。しかし、この方法では、ヨーグルトのサンプリング工程を必要とし、歩留まりの低減という問題が生じていた。
【０００３】
従来、密封容器内の内容物に直接アクセスすることなく、内容物の液体／固体変化状態を判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、パン生地等の混捏工程のミキサー負荷を検出することで、パン生地等の状態変化をモニタリングする方法及びその装置が開示されている（特許文献２参照）。しかし、前者は、容器充填後に発酵させる、いわゆる「後発酵ヨーグルト」の製造を想定した場合である。また、後者は、パン生地の粘弾性の最高レベルを検出してミキシング終了時を判定する方法である。従って、いずれの方法も発酵により得られたゲル状のカードを撹拌・破砕して流動化した後、小売り容器に充填する、いわゆる「前発酵ヨーグルト」の製造には適用することができない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２３６１４１号公報
【特許文献２】
特許第１７８９１８５号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の課題を解決するために提案されたもので、その目的は、前発酵ヨーグルトの製造過程において、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトをサンプリングすることなく、すなわちインラインで、その粘度をモニタリングできるタンク内ヨーグルトの粘度測定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、タンク内ヨーグルトをサンプリングすることなく、その粘度をモニタリングすべく鋭意研究した結果、発酵及びカード破砕終了後貯蔵中のタンク内ヨーグルトを撹拌するアジテータのモータ負荷が、タンク内ヨーグルトの量（レベル）と直線性を示すことを見出し、本発明の完成に至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、前発酵ヨーグルトの製造過程において、発酵及びカード破砕終了後のタンク内ヨーグルトの粘度をインラインで測定する方法であって、以下の相関関係：
（ａ）タンクアジテータのモータ負荷が、タンク内ヨーグルトのレベルと直線性を示すこと、及び
（ｂ）タンク内ヨーグルトの前記レベル及び温度が一定の場合、前記モータ負荷が、タンク内ヨーグルトの見掛け粘度に比例することを利用することを特徴とする。
【０００８】
一般に、アジテータによる動力消費を評価する理論に基づき、試料を撹拌しながら粘度を測定する方法を、貯蔵中のタンク内ヨーグルトの粘度測定に適用することができる（合葉修一、他３名，「発酵プロセスの最適計測・制御」，株式会社サイエンスフォーラム，昭和５８年２月２８日，ｐ．２５６−２５７）。
すなわち、ヨーグルトベースの密度をρ、粘度をη、アジテータ回転数をＮ、アジテータ径をＤとすると、撹拌レイノルズ数ＲｅＭは、式（１）で表される。
ＲｅＭ＝Ｄ２Ｎρ／η          （１）
また、撹拌所要動力をＰとすると、動力数ＮＰは、式（２）で表される。
ＮＰ＝Ｐ／ρＮ３Ｄ５          （２）
【０００９】
発酵及びカード破砕後のヨーグルトベースは、一般に粘度が剪断速度に依存する非ニュートン流動を示す。そこで、アジテータ先端部とタンク内壁間の距離をＬとすると、アジテータ先端部での剪断速度γは、式（３）で表される。
γ＝πＤＮ／Ｌ                （３）
この時の見掛け粘度ηａｐは、指数法則より、η０，ｎを指数として、式（４）で表される。
ηａｐ＝η０γｎ−１                  （４）
【００１０】
この場合、式（１）より、式（４）は、式（５）に変形される。
ＲｅＭ＝Ｄ２Ｎρ／ηａｐ          （５）
この撹拌レイノルズ数ＲｅＭを求めると、後述するように、アジテータ近傍で、ヨーグルトベースは完全な層流となっている。従って、層流域では実験的に
ＮＰ＝Ａ／ＲｅＭ                （６）
ここに、Ａ＝定数（アジテータの寸法、形状などに依存する）。
従って、式（５）及び（６）より、
ＮＰ＝Ａηａｐ／Ｄ２Ｎρ          （７）
となり、動力数ＮＰは見掛け粘度ηａｐに比例する。
【００１１】
アジテータ回転時の電力のモータ駆動に関わるロスやその他のロスが十分に小さいとすれば、アジテータのモータ負荷は、この動力数ＮＰに相当する。すなわち、タンク内ヨーグルトのレベル（以後、タンクレベルと称する）と温度が一定であれば、アジテータのモータ負荷はヨーグルトベースの見掛け粘度ηａｐに比例する。
従って、上述のアジテータのモータ負荷がタンクレベルと直線性を示し、かつアジテータのモータ負荷がヨーグルトベースの見掛け粘度に比例するという相関関係を利用することで、アジテータのモータ負荷からヨーグルトベースの見掛け粘度ηａｐを換算することができる。
【００１２】
さらに、本発明においては、所定温度における発酵不良時の下限粘度を示すタンク内ヨーグルトのモータ負荷を当該レベルに対応する閾値とし、この閾値より当該モータ負荷が小さい場合、警報を出力するようにすることができる。
例えば、所定温度におけるヨーグルトベースのＢ型粘度計による粘度測定値が所定値未満となる場合のモータ負荷を当該レベルに対応する閾値とする。そして、アジテータのモータ負荷とタンクレベルの直線性を利用し、あるタンクレベルにおけるモータ負荷の閾値を決定し、この閾値より当該モータ負荷が小さい場合に警報を出力する。このような手段を講じると、貯蔵中のタンク内ヨーグルトの品質不良に対して迅速に対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粘度測定方法を具体的に適用する実施形態について詳述する。
１．アジテータのモータ負荷とタンクレベルに関するテスト
［原理］
モータ負荷装置モニタ（株式会社エルファイ製Ｇ３型ロードセンサＧ３−ＶＦＤ）を、モータケーブルを介して前発酵ヨーグルト用エージングタンクアジテータ（出力３．７ｋＷ、定格１７．３Ａ：以下、アジテータと略記）に接続し、モータの入力電力を測定する。このモニタでは、供給電力変動状態での電力表示が自動的に行われ、交流モータの軸出力電力を常時検出する。ＺＥＲＯとＳＰＡＮを設定し、相対負荷がＺＥＲＯ〜ＳＰＡＮの設定値に比例する信号（ＤＣ４−２０ｍＡの信号）を出力する。
【００１４】
［設定］
ＣＴ                  ３０／５（３０Ａに対し５Ａの入力）
補償値（ＣＯＭＰ）    ２．５
ＺＥＲＯ              ００
ＳＰＡＮ              ２５（相対負荷０〜２５％に対し、信号を出力）
モータ周波数          ３５Ｈｚ（約２１ｒｐｍ）
【００１５】
［テスト方法］
１）ＣＩＰユニットより、エージングタンク（以下、タンクと略記）に水を供給し、２．５ｔから２．５ｔ毎に水供給を止め、アジテータを３分間駆動した。この間のモータ負荷を連続測定し、３分後の値を測定値とした。同時にインバータ表示から電流値を読み取った。これを１５ｔまで行った。
２）ヨーグルトベースをタンクから排出し、１５ｔから２．５ｔ毎に、１）と同様にしてアジテータを駆動し、モータ負荷を測定した。各測定直後にＢ型粘度計でヨーグルトベースの粘度を測定した（回転速度＝６０ｒｐｍ）。製品の品質を考慮し、この粘度が１６００ｍＰａ・ｓ未満になった場合にテストを中止することとした。
レベル１２．５ｔで粘度が１６００ｍＰａ・ｓを下回ったので、テストを中断した。翌日（８．８ｔ越し）増粘したので７．５ｔから再開した。レベルが８．８ｔのデータは記録計の読みと工程検査記録による。
【００１６】
［結果］
所定タンクレベルにおける水及びヨーグルトベースについてのモータ負荷、電流、ヨーグルトベースの粘度及び温度の測定結果を下表１に示す。
【００１７】
【表１】
2004245721.tif 000003
【００１８】
上記測定結果より、ヨーグルトベースのレベル（タンクレベル）とモータ負荷との関係を図１に示した。粘度が１５９０〜１８１０ｍＰａ・ｓとやや幅があるが、モータ負荷は、タンクレベルに対して直線性を示した。従って、これらデータを製造規格値と比較して発酵不良時の粘度下限の閾値として使用し、オペレータに警報を知らせることにより、エージング中の品質不良に対し、迅速に対応することができる。
【００１９】
２．モータ負荷とタンク内ヨーグルトの見掛け粘度との関係
ここで、アジテータ径Ｄ＝２．３３［ｍ］、アジテータ先端部とタンク内壁間の距離Ｌ＝０．０８５［ｍ］とすると、アジテータ先端部での剪断速度γ［ｓ−１］は、上記式（３）から、γ≒３０．１４［ｓ−１］となる。この時の見掛け粘度ηａｐ［Ｐａ・ｓ］は、上記式（４）より、ηａｐ＝η０γｎ−１≒７．３３×１０２［Ｐａ・ｓ］となる。但し、指数法則の係数η０及び指数ｎは、剪断速度γの値を変えて粘度ηを測定し、得られた複数の測定値に基づいて決定した。
【００２０】
上式（５）から、撹拌レイノルズ数ＲｅＭは、ρ＝１０７２［ｋｇ・ｍ−３］より、ＲｅＭ≒２．７８となる。すなわち、アジテータ近傍ではヨーグルトベースは完全な層流になっている。
従って、上式（７）を用い、アジテータの動力数ＮＰに相当するモータ負荷より、ヨーグルトベースの見掛け粘度を換算することができる。さらに、より詳細に指数法則の式（４）を求めれば、厳密に粘度管理が可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、上述の方法によれば、タンク内ヨーグルトをサンプリングすることなく、その粘度をモニタリングすることができる。従って、ヨーグルトのサンプリング工数が減少し、貯蔵中のヨーグルトの物性異常を迅速に知ることができる。また、インライン測定なので、サンプリングによる品質事故の抑制、歩留まりの向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タンクレベルとモータ負荷との関係を示すグラフである。
【図１】
2004245721.tif 000004