(57)【要約】【課題】食品添加物を使用せずに高品質なホイップクリームなどの発泡油脂を量産することが可能な発泡油脂製造装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の発泡油脂製造装置は、隔膜を介して陰極と陽極が対向して配置されるとともに、前記陰極と前記隔膜との間の第１空間に乳原料が供給される電解槽と、前記第１空間を通過した前記乳原料を攪拌する攪拌器と、前記陽極と前記隔膜との間の第２空間に供給される液体の温調を行う温調装置と、前記陽極及び前記陰極に所定の電圧を印加する制御装置と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜を介して陰極と陽極が対向して配置されるとともに、前記陰極と前記隔膜との間の第１空間に乳原料が供給される電解槽と、
前記第１空間を通過した前記乳原料を攪拌する攪拌器と、
前記陽極と前記隔膜との間の第２空間に供給される液体の温調を行う温調装置と、
前記陽極及び前記陰極に所定の電圧を印加する制御装置と、
を備えることを特徴とする発泡油脂製造装置。
【請求項２】
前記第１空間を通過した前記乳原料の特性を検出する検出器をさらに有し、
前記制御装置は、前記検出器で検出された前記乳原料の特性値に基づいて前記陽極及び前記陰極に前記電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の発泡油脂製造装置。
【請求項３】
前記撹拌器と、前記第１空間で発生した気体を排出する気体排出弁とが前記電解槽に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡油脂製造装置。
【請求項４】
前記攪拌機を備えた泡立て槽と、
前記乳原料を前記電解槽から前記泡立て槽へ流通させる配管と、
前記電解槽から前記泡立て槽へ供給された前記乳原料の少なくとも一部を前記電解槽へ戻す配管と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡油脂製造装置。
【請求項５】
前記温調装置は、前記陰極で発生する気体が前記乳原料に混入される期間は前記第２空間に供給される前記液体の温度を第１の温度で温調するとともに、前記電解槽が洗浄される時に前記第２空間に供給される液体の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度で温調することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発泡油脂製造装置。
【請求項６】
隔膜を介して陰極と陽極が対向して配置された電解槽のうちの前記陰極と前記隔膜との間の第１空間に乳原料を供給する工程と、
前記陽極と前記隔膜との間の第２空間に液体を供給する工程と、
前記陽極及び前記陰極に所定の電圧を印加する工程と、
前記第１空間を通過した前記乳原料を攪拌する工程と、
前記陰極で発生する気体が前記乳原料に混入される期間は前記第２空間に供給される前記液体の温度を第１の温度で温調するとともに、前記電解槽が洗浄される時は前記第２空間に供給される液体の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度で温調する工程と、
を有することを特徴とする発泡油脂製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡油脂製造装置及び製造方法に関し、より具体的な一例としては乳原料からホイップクリームやバターなどを製造する製造装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから人種を問わず人類の食生活に乳製品は欠かすことのできない主要な食物の１つとして知られている。
この乳製品のうち、特に趣向食品としても人気の高いクリームを原料の一部としたアイスクリームやバターなどは、日本人にも例外なく人気を博しており世代を超えて人々の食生活の豊かさに資するものとなっている。
【０００３】
クリームは、例えば脂肪分の多い乳を遠心分離して乳脂肪分以外の成分を除去して製造される。そして、遠心分離後の乳脂肪分を主としたクリームを所定の方法で泡立たせたものが、ホイップクリームなどの発泡油脂となる。
発泡油脂は、例えば泡立て器を用いて脂肪分の多い乳（ホモジナイズドされていない牛乳など）を空気と撹拌させ泡立たせることで製造される。このとき、乳が泡立つと空気と乳の接触する面積が非常に大きくなり、その結果として空気に含まれる酸素により乳の品質劣化が急激に進行する。
【０００４】
これに対し、発泡油脂の酸化を防止する手法として従来から以下の２つの方法が主として用いられている。まず１つ目の方法としては、酸化防止剤や安定剤などの食品添加物を使用して乳の品質を維持する手法である。そして２つ目の方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、乳を電気分解処理もしくは通電処理して還元された乳を得ることで品質の維持を図る方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、まず前者に関しては、消費者の健康志向の高まりを受けて添加物を使用しない食品を求める傾向が顕著となってきており、近年では食品添加物の含有した食品は競争力を失いつつある。
そして後者に関しては、たしかに乳の品質維持にはある程度の効果を発揮するものの、乳原料から発泡油脂を製造する手法までを具体的に開示するものではない。したがって、高品質で大量に量産可能な食品（発泡油脂など）の製造手法の確立が待望されている。
【０００７】
本発明は、上記した問題を一例に鑑みて、食品添加物を使用せずに発泡油脂を量産することが可能な発泡油脂製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる発泡油脂製造装置は、（１）隔膜を介して陰極と陽極が対向して配置されるとともに、前記陰極と前記隔膜との間の第１空間に乳原料が供給される電解槽と、前記第１空間を通過した前記乳原料を攪拌する攪拌器と、前記陽極と前記隔膜との間の第２空間に供給される液体の温調を行う温調装置と、前記陽極及び前記陰極に所定の電圧を印加する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
なお、前記（１）の発泡油脂製造装置においては、（２）前記第１空間を通過した前記乳原料の特性を検出する検出器をさらに有し、前記制御装置は、前記検出器で検出された前記乳原料の特性値に基づいて前記陽極及び前記陰極に前記電圧を印加することが好ましい。
【００１０】
また、前記した（１）又は（２）の発泡油脂製造装置においては、（３）前記撹拌器と、前記第１空間で発生した気体を排出する気体排出弁とが前記電解槽に設けられることとしてもよい。
または、前記した（１）又は（２）の発泡油脂製造装置においては、（４）前記攪拌機を備えた泡立て槽と、前記乳原料を前記電解槽から前記泡立て槽へ流通させる配管と、前記電解槽から前記泡立て槽へ供給された前記乳原料の少なくとも一部を前記電解槽へ戻す配管と、をさらに備えることとしてもよい。
【００１１】
なお、前記した（１）乃至（４）のいずれかの発泡油脂製造装置においては、前記温調装置は、前記陰極で発生する気体が前記乳原料に混入される期間は前記第２空間に供給される前記液体の温度を第１の温度で温調するとともに、前記電解槽が洗浄される時に前記第２空間に供給される液体の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度で温調することが好ましい。
【００１２】
さらに上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる発泡油脂製造方法は、隔膜を介して陰極と陽極が対向して配置された電解槽のうちの前記陰極と前記隔膜との間の第１空間に乳原料を供給する工程と、前記陽極と前記隔膜との間の第２空間に液体を供給する工程と、前記陽極及び前記陰極に所定の電圧を印加する工程と、前記第１空間を通過した前記乳原料を攪拌する工程と、前記陰極で発生する気体が前記乳原料に混入される期間は前記第２空間に供給される前記液体の温度を第１の温度で温調するとともに、前記電解槽が洗浄される時は前記第２空間に供給される液体の温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度で温調する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、食品添加物を使用せずに劣化の少ない発泡油脂を量産することができだけでなく、さらには陰極で発生する微小な水素ガスによってキメの細かい高品質な発泡性乳製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる発泡油脂製造装置１の構成図である。
【図２】図２は、クリーニング処理時における発泡油脂製造装置１の構成図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る発泡油脂製造装置２を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態の電解槽２１の詳細な構成図である。
【図５】図５本実施形態の泡立て槽２３の詳細な構成図である。
【図６】図６は、制御装置２５によって実行されるクリーニング処理を説明するシーケンス図である。
【図７】図７（ａ）は表面が波面型となっている波面状電極板の斜視図であり、図７（ｂ）は表面が凹凸面となっている凹凸型電極板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための一実施形態を説明する。なお、説明の便宜上、以下の説明中において適宜Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向をそれぞれ規定したが、本発明の権利範囲を減縮するものでないことは言うまでもない。
≪第１実施形態≫
【００１６】
＜発泡油脂製造装置の構成＞
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る発泡油脂製造装置１の側面図であり、図１（ｂ）は発泡油脂製造装置１の全体斜視図である。
図１（ａ）に示されるとおり、本実施形態の発泡油脂製造装置１は、電解槽１１、電極１２（１２ａ、１２ｂ）、隔膜１３、攪拌器１４、温調装置１５、検出器１６及び制御装置１７を含んで構成されている。
【００１７】
この発泡油脂製造装置１は、ホイップクリームやバターなどの発泡油脂の元となる原料（例えば脂肪粒の大きい乳などが挙げられ、この原料を「乳原料」とも称する）に対して電解処理を行うことで、乳原料の中に大量の水素を混入させて発泡油脂を製造するものである。すなわち、発泡油脂製造装置１は、電解処理による物理的な力を乳原料に与えることで脂肪粒を衝突させて乳原料中に網目構造を作り出し、この網目構造中に酸素を含ませずに還元物質である水素ガス（概ね１μｍ〜１０μｍ程度の気泡状となっている）を含ませるものである。
【００１８】
なお、一般的に「クリーム」には、生クリームや植物性脂肪クリーム、コンパウンドクリームなどが含まれる。生クリームは生乳や牛乳とこれに含まれる脂肪分だけで製造したものであり、植物性脂肪クリームは脂肪分が乳脂肪以外の植物性脂肪などを使用したものである。そしてコンパウンドクリームは、乳脂肪と植物性脂肪とを混合したものである。
本実施形態でいう「発泡油脂」には、植物性脂肪クリーム由来のものだけでなく、牛乳とこれに含まれる脂肪分だけで製造した生クリーム由来のものやコンパウンドクリーム由来のものも含まれる。さらに、この「発泡油脂」は、ホイップクリームやバターに限られず他の乳製品も含まれる概念である。
【００１９】
電解槽１１は、例えば金属やプラスチックなどで構成された密閉可能な容器であり、電極１２、隔膜１３、攪拌器１４、温調装置１５が主としてこの容器の内部に格納されている。この電解槽１１内は、隔膜１３を介して第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とに区画されており、一対の電極１２のうちの一方の電極１２ａが第１空間ＳＰ１に、他方の電極１２ｂが第２空間ＳＰ２に配置されている。
【００２０】
そして図１（ｂ）に示すとおり、電解槽１１を構成する容器は蓋１１ａを介して開閉が可能となっており、第１空間ＳＰ１や第２空間ＳＰ２を適宜密閉することが可能となっている。なお、蓋１１ａの少なくとも一部を樹脂などの透明部材で窓として、第１空間ＳＰ１が視認可能なように構成されていてもよい。同様に、蓋１１ａの少なくとも一部が樹脂などの透明部材で構成され、第２空間ＳＰ２が視認可能なようになっていてもよい。また、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とが独立して解放可能なように蓋１１ａが構成されていてもよい。
【００２１】
なお、電解槽１１に用いられる容器の材質としては金属やプラスチックに限られず、例えばセラミックスなど他の公知の材料が種々適用できる。さらには、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２を覆うように断熱材を介在させてもよい。
電極１２は、本実施形態では柱状の構造となっており、陽極（アノード）と陰極（カソード）でそれぞれ１つずつ電解槽１１内に配置されている。電極１２の材質としては、例えば鉄や銅などの汎用的な金属、腐食されにくい白金や金などの貴金属、あるいは工業的に安価で安定した炭素電極などが用いられる。
後述のとおり、本実施形態では、第１空間ＳＰ１に陽極１２ａが配置されるとともに第２空間ＳＰ２に陰極１２ｂが配置され、商用電源Ｅを介して所定の電圧が付与される。
【００２２】
隔膜１３は、電解槽１１の第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを区画する部材であり、電解槽１１内で一方の空間から他方の空間へ向けてイオンや電子などが通過可能となっている。この隔膜１３は、例えばフッ素樹脂系のカチオン膜（陽イオン交換膜）が用いられるが、陽イオンが通過可能であればフッ素樹脂系に限られず他のイオン交換膜（固体高分子電解質膜など）を用いてもよい。
【００２３】
攪拌器１４は、本実施形態では陰極１２ｂが配置される第２空間ＳＰ２に配置され、後述する発泡油脂の製造過程において第２空間ＳＰ２内に供給される液体（乳原料など）の撹拌を行う。攪拌器１４としては、例えばプロペラの回転により第２空間ＳＰ２内の液体を強制的に攪拌させる機器や、スパイラル状の固定フィンにより第２空間ＳＰ２内の液体を自己撹拌させる機器などが用いられる。なお、撹拌器１４は、第２空間ＳＰ２だけでなく、第１空間ＳＰ１にも配置してもよい。また、第２空間ＳＰ２内で液体と水素ガスとが均質に混ざるようであれば、この攪拌器１４は用いずともよい。
【００２４】
温調装置１５は、第１空間ＳＰ１内に配置され、この第１空間ＳＰ１内に供給される液体（例えば後述する水など）の温度調整を行う。本実施形態において温調装置１５は電解槽１１内に設置されているが、この態様に限られず第１空間ＳＰ１内に供給される液体を温調可能であれば電解槽１１の外に配置されていてもよい。また、この温調装置１５は発泡油脂製造装置１が備えている必要は必ずしもなく、他の装置などから発泡油脂製造装置１の電解槽１１（第１空間ＳＰ１）に温調された液体が供給されるようにしてもよい。
【００２５】
検出器１６は、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２に供給されたそれぞれの液体の特性を検出する。本実施形態では、液体の特性として「温度」を検出するため、検出器１６としては熱電対などの公知の種々の温度計が適用される。
本実施形態においては第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２に検出器１６が配置されている例を示したが、この検出器１６を第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の少なくとも一方に配置して検出器１６が配置された空間の温度を検出する形態でもよい。また、検出器１６は必ずしも電解槽１１内に設置される必要はなく、電解槽１１の外や発泡油脂製造装置１の外に設置されてもよい。
なお、液体の特性を直接検出する態様は温度検出に限られず、例えば液体の粘度を検出することも考えられる。また、液体の特性は間接的に検出してもよく、例えば電極１２間の電圧値や電流値、さらには攪拌器１４にかかる負荷や抵抗の値などが検出値として例示される。すなわち、本実施形態でいう「液体」とは第１空間ＳＰ１または第２空間ＳＰ２に供給される液体をいい、さらに「液体の特性」とは、液体の温度や粘度の値の他、電流値／電圧値や上記負荷や抵抗などにより直接的又は間接的に検出される値をいう。
【００２６】
制御装置１７は、上述した商用電源Ｅからの電流値や電圧値、撹拌器１４及び温調装置１５を主として統括制御するとともに、検出器１６で検出される液体の特性値を受信する機能を有する。
本実施形態では、例えば第２空間ＳＰ２内の液体（乳原料）は水素ガスの混入量によって粘度が変化し、第１空間ＳＰ１内の液体（水）は電気分解によって温度が変化し得る。
したがって制御装置１７は、例えば検出器１６で検出された値（液体の特性）に基づいて、商用電源Ｅの電流値や電圧値、撹拌器１４の負荷量及び温調装置１５で調整される温度値の少なくとも１つを制御してもよい。
【００２７】
すなわち、制御装置１７は、液体の特性値（第２空間ＳＰ２内の液体の粘度値や第１空間ＳＰ１内の液体の温度値など）に基づいて、例えば第１空間ＳＰ１内に供給される液体（水など）の温度が所望の温度となるように温調装置１５を制御する。また、制御装置１７は、液体の上述した特性値に基づいて、第２空間ＳＰ２内に供給される液体（乳原料など）が所望の状態となるように撹拌器１４を制御する制御信号を生成してもよい。
【００２８】
＜発泡油脂の製造＞
次に、上記した発泡油脂製造装置１において発泡油脂が製造される動作を説明する。
まず初めに、作業員などよって乳原料として例えば生クリームが電解槽１１の第２空間ＳＰ２に供給される。本実施形態では、例えば５Ｌの未発泡の生クリームが用いられる。なお、第２空間ＳＰ２への未発泡生クリームの供給は、作業員によらずロボットなどの機械を用いて自動的に行われてもよい。
【００２９】
第２空間ＳＰ２への未発泡生クリームの供給と並行して、電解槽１１の第１空間ＳＰ１内に水（純水など）が作業員などよって供給される。未発泡クリームの供給と同様に、第１空間ＳＰ１への水の供給は、作業員によらずロボットなどの機械を用いて自動的に行われてもよい。
なお、第１空間ＳＰ１内には、上述した電極１２のうち陽極１２ａが配置されるとともに第２空間ＳＰ２内には陰極１２ｂがそれぞれ配置されていることは既述したとおりである。
【００３０】
電解槽１１へ未発泡クリームと水の供給がなされた後は、制御装置１７の制御の下で上述した商用電源Ｅを介して電極１２（陽極１２ａ、陰極１２ｂ）へ直流電圧が印加される。本実施形態では、電流１０Ａとして３０分間、電極１２へ所定値の直流電圧が印加される。
ここで、陽極１２ａと陰極１２ｂの間に直流電圧が印加されると、陽極１２ａでは下記式（１）に示される反応、陰極１２ｂでは下記式（２）で示される反応がそれぞれ起こる。
２Ｈ２Ｏ  →  Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−     ・・・式（１）
４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２↑              ・・・式（２）
上記式（１）および（２）に示されるとおり、陽極側では水が水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）と電子（ｅ−）とに分解されるとともに、このＨ＋が隔膜１３を通過して陰極側に向かう。そして陰極側では、電子を得たこのＨ＋が水素ガスとなって発生する。
【００３１】
このとき陰極１２ｂが配置される第２空間ＳＰ２内には乳原料が供給されており、発生した水素ガスは乳原料の中に取り込まれる。なお、このとき陰極１２ｂで発生した際の水素ガスの径は、概ね１μｍ~１０μｍ程度となっており、電解槽１１内の乳原料の中には１μｍ~１０μｍの水素ガスが微小な気泡となって取り込まれることになる。
これに加えて制御装置１７は、第２空間ＳＰ２内に配置された攪拌器１４を制御して乳原料および水素ガスの撹拌を行う。これにより、乳原料の中に微小気泡としての水素ガスを均質に混ぜることが可能となり、キメの細かいホイップクリーム（発泡油脂の一例）が製造されることになる。
【００３２】
また、制御装置１７は、第２空間ＳＰ２内の乳原料が所望の温度に維持されるように、第１空間ＳＰ１内に供給される水の温度を温調装置１５により制御する。温調装置１５は、制御装置１７の制御の下で、例えば水の温度が第１の温度となるように温調を行う。ここで、第１の温度とは、本実施形態では発泡油脂の製造に最適な温度を実現するための温度をいい、例えば第２空間ＳＰ２内がホイップクリームの品質・鮮度維持に最適な５℃前後となるように第１の温度は５℃以下に設定される。
【００３３】
以上の動作が例えば３０分間継続されると、電解槽１１内の第２空間ＳＰ２内にはキメの細かいホイップクリームが出現するようになる。このホイップクリームには微小気泡としての水素ガスが混入されているので、この水素ガスが酸化防止機能を発揮してホイップクリームの鮮度や品質が維持される。
このように本実施形態の発泡油脂製造装置１によれば、食品添加物を使用せずに品質・鮮度が維持されるとともに、手作業やロボットによる機械的な泡立ちに比して格段にキメの細かいホイップクリームを製造することができる。すなわち、本実施形態の発泡油脂製造装置１は、食品安全性と品質維持を高次元に両立させた発泡油脂（ホイップクリームなど）を製造することが可能となっている。
【００３４】
なお、本実施形態では、ホイップクリームを例にして説明したが、バターなど他の発泡油脂の製造に用いてもよいことは言うまでもない。
また、本実施形態では、電流値を３０Ａとして３０分間だけ所定の直流電圧を電極１２間にかけたが、電流値や電圧値は一例であって適宜変更が可能である。
【００３５】
＜発泡油脂製造装置１のクリーニング処理＞
次に、第１実施形態で示した発泡油脂製造装置１のクリーニングについて、図２を用いて説明する。
電解槽１１のうち特に第１空間ＳＰ１は、生クリームなどの脂肪分を含む乳原料が供給されるため、長時間使用されると脂肪分が容器内に付着するようになる。この付着した成分を除去するため、所定の期間ごとにクリーニング処理を行ってもよい。
クリーニング処理では、まず電解槽１１内の第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２の双方に洗浄液が供給される。洗浄液としては特に制限はないが、例えば純水や水道水、あるいは界面活性剤を含んだ液体や、弱アルカリ性液体などが挙げられる。したがって、例えば洗浄液として純水や水道水を用いる場合は、発泡油脂の製造時に第１空間ＳＰ１内に供給した液体がそのまま利用できる。また、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とで同種の洗浄液を用いてもよいし、異種の洗浄液を用いてもよい。
【００３６】
次に制御装置１７は、検出装置１６の検出値に基づいて、第１空間ＳＰ１内の液体の温度を第２の温度となるように温調装置１５を制御する。検出器１６としては、本例では例えば上記した温度計が挙げられ、第１空間ＳＰ１内の液体（洗浄液）の温度値を検出する。ここで、第２の温度とは、上述した第１の温度よりも高い温度であり、本実施形態では発泡油脂が洗浄液に溶けるのを助長する程度の温度をいう。この第２の温度としては、第２空間ＳＰ１内の洗浄液の温度が、当該第２空間ＳＰ２内で固着したホイップクリームの成分（油脂など）が溶け出す６０℃以上となるように、例えば６０℃以上に設定される。
【００３７】
制御装置１７は、上述した温調装置１５の制御と並行して、第１空間ＳＰ１内に配置された撹拌器１４を作動させる。これにより、第２空間ＳＰ２内で固着したホイップクリームの成分（油脂など）が効率的に洗浄液へ溶け出すことが可能となる。なお、温調装置１５により上記第２の温度への温調動作と撹拌器１４の撹拌動作は、少なくとも一部の期間が重複していてもよいし、重複せずに各々所定の期間で実行されてもよい。
以上のクリーニング動作が定期的に実施されることにより、清浄度が維持された発泡油脂製造装置１を実現することが可能となる。
【００３８】
≪第２実施形態≫
次に本発明の第２実施形態について説明する。
以下では、第１実施形態との相違点のみについて説明し、既述した発泡油脂製造装置１と同じ構成及び機能を有する要素については第１実施形態と同一の符号を付して説明や図示を適宜省略する。
【００３９】
図３は、本発明の第２実施形態に係る発泡油脂製造装置２を示す図である。  
発泡油脂製造装置２は、乳原料貯蔵タンク２０、電解槽２１、電極２２、隔膜１３、泡立て槽２３、温調装置２４、検出器１６及び制御装置２５を含んで構成されている。
【００４０】
本実施形態にかかる発泡油脂製造装置２は、第１実施形態の発泡油脂製造装置１に比べて電解槽内で撹拌器により乳原料が泡立つ構成ではなく、電解槽と攪拌器（泡立て槽）とが別体で構成されている点、および乳原料がこれら電解槽と泡立て槽との間を流通する点が主として異なっている。すなわち、上述した第１実施形態ではバッチ式の発泡油脂製造装置１であったのに対し、本実施形態では循環式の発泡油脂製造装置２となっている。
【００４１】
図４に、本実施形態の電解槽２１の詳細構成図を示す。なお、説明の便宜上、図４では隔膜１３や電極２２がＺ方向に沿って立つように示してあるが、特にこの配置に限定されるものではない。例えば、隔膜１３電極２２を水平方向としてのＸＹ平面に沿って延びるように横倒して配置する形態としてもよい。
電解槽２１は、上蓋部２１ａ、下底部２１ｂおよび側壁部２１ｃからなる密閉型の容器であり、中央に配置された隔膜１３を隔てて第１空間ＳＰ３と第２空間ＳＰ４とが区画されている。なお、後述するとおり第１空間ＳＰ３内では酸素ガスが発生し、第２空間ＳＰ４内では水素ガスが発生するので、これら第１空間ＳＰ３と第２空間ＳＰ４にはそれぞれ気体解放弁（チャッキ弁など）が設けられていてもよい。
【００４２】
上蓋部２１ａには、それぞれ第１空間ＳＰ３と第２空間ＳＰ４と外部とをつなぐ開口が形成されている。また、下底部２１ｂにも、それぞれ第１空間ＳＰ３と第２空間ＳＰ４と外部とをつなぐ開口が形成されている。
側壁部２１ｃの内側には、例えば板状の電極２２が設置されており、各々の電極は第１空間ＳＰ３と第２空間ＳＰ４に露出している。本実施形態では、第１空間ＳＰ３に露出する側に陽極２２ａが配置されるとともに第２空間ＳＰ４に露出する側に陰極２２ｂが配置されている。そしてこれら一対の電極２２（陽極２２ａ、陰極２２ｂ）には、制御装置２５の制御の下で商用電源Ｅから所定の直流電圧が印加される。
【００４３】
図３および図４から明らかなとおり、電解槽２１の下底部２１ｂに形成された開口のうち第２空間ＳＰ４に通じる開口には第１配管Ｌ１が接続され、この第１配管Ｌ１とバルブ（三方弁）Ｖ１を介して乳原料貯蔵タンク２０から所定量の乳原料が供給可能となっている。なお、後述する電解槽２１などの洗浄時には、バルブＶ１が切り替わって洗浄水の水源ＷＳと電解槽２１とが第１配管Ｌ１でつながることになる。
上蓋部２１ａに形成された開口のうち第２空間ＳＰ４に通じる開口には第２配管Ｌ２の一端が接続されている。また、第２配管Ｌ２の他端は、後述する泡立て槽２３の内側容器２３ａに接続されている。
【００４４】
一方、下底部２１ｂに形成された開口のうち第１空間ＳＰ３に通じる開口には第３配管Ｌ３の一端が接続されるとともに、この第３配管Ｌ３の他端が上蓋部２１ａに形成された開口のうち第１空間ＳＰ３に通じる開口に接続される。
このように本実施形態では、第１空間ＳＰ３と第３配管Ｌ３からなる閉じた系内を純水が流通する構成となっている。
また、この第３配管Ｌ３内には、第３配管Ｌ３内を所定の圧力で液体を流通させる不図示のポンプと、この系を流通する液体の温度を調整可能な温調装置２４と、この液体の温度を検出可能な検出器１６ａが設置されている。なお、本実施形態では、第３配管Ｌ３内にはバルブＶ３を介して所定の水源ＷＳから純水が流通し、温調装置２４は純水の温調を行うとともに検出器１６ａは純水の温度を検出する構成となっている。
【００４５】
制御装置２５は、この検出器１６ａで検出された純水の温度の値に基づいて、温調装置２４による純水の温調を制御することが可能となっている。このように本実施形態では、液体（純水）の特性値を、直接的に上記温度の値から計測しているが、上記した不図示のポンプの圧力など他の値を用いて純水の特性値を計測してもよい。
なお、温調装置２４及び検出器１６ａは第３配管Ｌ３内に設置されてもよいし、第１空間ＳＰ３内に設置されていてもよい。
【００４６】
図５は、本実施形態の泡立て槽２３の詳細構成図を示す。
泡立て槽２３は、内側容器２３ａと、この内側容器２３ａを内包する外側容器２３ｂとから構成されており、本実施形態では二重構造の容器となっている。
内側容器２３ａには攪拌器２３ｃが設置されるとともに、底部には開口が形成されて上述した第２配管Ｌ２が接続されている。本実施形態では、撹拌器２３ｃとしては、スパイラル状の固定フィンが採用されているが、上述したプロペラ式など他の公知の撹拌機構を用いてもよい。
【００４７】
外側容器２３ｂの底部には第１開口２３ｂ１と第２開口２３ｂ２が形成されており、上述した第２配管Ｌ２が第１開口２３ｂ１を通過して内側容器２３ａに接続されている。一方、第２開口２３ｂ２には第４配管Ｌ４の一端が接続されており、この第４配管Ｌ４の他端は上記した第１配管Ｌ１とバルブＶ２（三方弁）を介して接続されている。なお、本実施形態では、第４配管Ｌ４の中に、乳原料を所定の圧力で送り出すポンプＰと、第４配管Ｌ４内を流通する乳原料の圧力を検出可能な検出器１６ｂが設置されている。
また、第４配管Ｌ４の途中にはバルブＶ４（三方弁など）が配置され、電解槽２１や泡立て槽２３のクリーニング時にはバルブＶ４の開度を調整して洗浄液を排水可能なようになっている。
【００４８】
制御装置２５は、この検出器１６ｂで検出された圧力の値に基づいて、ポンプＰを制御して乳原料を所定の圧力で流通させることが可能となっている。このように、本実施形態では、液体（乳原料）の特性値を、間接的に上記圧力の値から推定しているが、液体（乳原料）の粘度など他の値を用いて計測してもよい。
なお、外側容器２３ｂの上蓋部には、チャッキ弁など気体解放弁２３ｄが設けられており、後述する水素ガスが適宜外側容器２３ｂから外部へ放出可能となっている。
【００４９】
＜発泡油脂の製造＞
次に、上記した発泡油脂製造装置２において発泡油脂が製造される動作を説明する。なお、以下では上記した第１実施形態と異なる点を主として説明し、第１実施形態と同じ動作については適宜その説明は省略する。
まず制御装置２５は、乳原料貯蔵タンク２０を解放し、第１配管Ｌ１とバルブＶ１を介して所定量の乳原料を乳原料貯蔵タンク２０から電解槽２１の第２空間ＳＰ４へ供給する制御を行う。このときバルブＶ２は、制御装置２５の制御によって乳原料貯蔵タンク２０と第２空間ＳＰ４とを連通するように開度が調整される。
【００５０】
本実施形態では、所定量の乳原料として、例えば５Ｌの未発泡の生クリームが第２空間ＳＰ４へ供給される。そして制御装置２５は、所定量の乳原料が第２空間ＳＰ４へ向けて供給された後、バルブＶの開度を調整して乳原料貯蔵タンク２０からの供給を停止するとともに第４配管Ｌ４と第１配管Ｌ１とを接続する制御を行う。
また、制御装置２５は、所定量の乳原料が第２空間ＳＰ４へ向けて供給された後、商用電源Ｅを制御して一対の電極２２（陽極２２ａと陰極２２ｂ）間に所定の直流電圧を印加する。すると、第１実施形態で説明したとおり、陰極２２ｂから微小気泡としての水素ガスが発生し、この発生した水素ガスは乳原料の中に取り込まれる。
【００５１】
一方で、制御装置２５の制御の下で温調装置２４により第１の温度に調整された純水は、第１空間ＳＰ３内及び第３配管内で循環され続ける。
第２空間ＳＰ４内で水素ガスを取り込んだ乳原料は、不図示のポンプ等を介して第２配管Ｌ２を介して泡立て槽２３の内側容器２３ａへ供給される。内側容器２３ａ内に供給された水素ガス入りの乳原料は、撹拌器２３ｃとしてのスパイラル状の固定フィンによって均一に水素ガスと乳原料が自己撹拌されて外側容器２３ｂへ溢れ出す。このとき、泡を多く含んだ乳原料は比重が軽くなることによって外側容器２３ｂ内の上方へ移動するが、泡の少ない乳原料は比重が重いので外側容器２３ｂの底部に移動する。
【００５２】
上述のとおり外側容器２３ｂの底部には第２開口２３ｂ２が形成されており、泡の少ない乳原料は、該第２開口２３ｂ２からポンプＰの作用により第４配管Ｌ４と第１配管Ｌ１を介して再び電解槽２１の第２空間ＳＰ４へと供給される。このとき、第４配管Ｌ４を流通する乳原料の圧力が検出器１６ｂにより検出される。
そして再び電解槽２１へ供給された乳原料は、改めて陰極２２ｂから発生する水素ガスを取り込んで泡立て槽２３へ供給される。
【００５３】
以後、上記処理が繰り返されることにより、泡立て槽２３の外側容器２３ｂ内には泡を多く含んだ乳原料が貯留され、これにより良質な発泡油脂としてのホイップクリームが製造される。
なお、制御装置２５は、検出器１６ｂにて検出された圧力値をモニターし、検出した圧力値が所定値以下となった場合に乳原料が充分に泡立って発泡油脂となったと判定するようにしてもよい。乳原料に充分水素ガスが取り込まれて発泡油脂となったと制御装置２５が判定した場合には、制御装置２５は外部に向けて製造完了の報知を行ってもよい。報知の例としては、例えば音声又は画像による通知、ネットワークを介して他のＰＣなどへ電子メールなどを送信することが考えられる。
【００５４】
＜発泡油脂製造装置２のクリーニング処理＞
次に、第２実施形態で示した発泡油脂製造装置２のクリーニングについて、図４〜６を用いて説明する。なお、図６は、制御装置２５によって実行されるクリーニング処理を説明するシーケンス図である。
すなわち、図６における横軸には時間を取り、それぞれ電極２２に印加される電圧（Ｖ）、温調装置２４の目標設定温度（℃）、液体の特性値を縦軸として示している。
なお、液体の特性値はその種類によって縦軸の単位などが異なってくるが、本例では第４配管Ｌ４を流通する液体（すなわち外側容器２３ｂから電解槽２１へ向かう乳原料）の粘度ρを例にして説明するので単位は「Ｐａ・ｓ」となっている。
【００５５】
図６に示されるとおり、時刻ｔ０で発泡油脂の製造が開始されると、制御装置２５は電極２２に所定の直流電圧ｖを印加するとともに、温調装置２４の目標温度を第１の温度ｋ１に設定する。そしてこの状態が時刻ｔ１まで継続される中で、乳原料へ水素ガスが徐々に取り込まれていくことで発泡油脂が製造される。なお、図６では、説明の簡略化のため時刻ｔ０から時刻ｔ１までの電圧値は一定であるように示したが、実際は時刻ｔ０から時刻ｔ１の間で多少の増減がある。この増減の要因としては、商用電源Ｅの動作安定性や、陰極２２ｂ表面に乳原料が付着することによる電圧低下などが考えられる。
【００５６】
一方で時刻ｔ０から所定時間経過した後に、検出器１６ｂによる液体の粘度が検出され始める。発泡油脂の製造を開始した直後は未だ乳原料に充分な水素ガスが取り込まれていないため液体の粘度ρの値は相対的に高い値を示している。しかしながら時刻ｔ１に近づくにつれて、液体（乳原料）中における気体（水素ガス）の割合が高まるため、相対的に液体の粘度ρは低下していく。
【００５７】
そして制御装置２５は、時刻ｔ１において液体の粘度ρが所定の閾値ρ１になったことを検出すると、発泡油脂の製造が完了したと判定し、電極２２への電圧印加を停止するとともに、時刻ｔ１から所定時間経過後に温調装置２４の目標温度を第２の温度ｋ２に切り替える制御を行う。なお、図６から明らかなとおり、第２の温度ｋ２は第１の温度ｋ１よりも高い値となっている。
【００５８】
さらに制御装置２５は、泡立て槽２３に貯留された発泡油脂が取り出された後、バルブＶ１を制御して電解槽２１の第１空間ＳＰ３へも純水が供給されるように制御する。
これにより、所定の時間（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）がクリーニング期間として用いられて電解槽２１などが洗浄液（第２の温度ｋ２で温調された純水など）で洗浄される。
このように本実施形態においても、発泡油脂の製造時においては第１空間ＳＰ３を冷水が流通するとともに、洗浄時においては第１空間ＳＰ３を温水や熱水が流通する。
【００５９】
なお、図６ではクリーニング期間中は検出器１６ｂによる液体の特性値の検出は行っていないが、この期間中にも制御装置２５が検出器１６ｂで検出された値をモニターするようにしてもよい。
また、クリーニング期間の長さは適宜設定が可能であり、例えば３０分間など予め時間を決めて行ってもよいし、上述した液体の特性値の検出結果に基づいてクリーニング処理の完了を判定してもよい。
【００６０】
以上、本発明を第１実施形態及び第２実施形態として説明してきたが、上記した各実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
すなわち、例えば第１実施形態では電極１２として棒状の電極体が、第２実施形態では電極２２として板状の電極体がそれぞれ用いられたが、これらに代えて図７（ａ）に示すごとき表面が波面型となっている波面状電極板や、図７（ｂ）に示すごとき表面が凹凸面となっている凹凸型電極板を用いてもよい。
【００６１】
また、第１実施形態においては、電解槽１１の蓋１１ａのうち第１空間ＳＰ１側の面に、公知の脱酸素剤を設置されていてもよい。さらに、蓋１１ａのうち第１空間ＳＰ１側の面に凹部が形成され、この凹部内に脱酸素剤が挿入されていてもよい。
同様に第２実施形態においては、泡立て槽２３の上蓋のうち内側容器２３ａ側の面に公知の脱酸素剤が設置されていてもよい。さらに、この上蓋のうち第１空間ＳＰ１側の面に凹部が形成され、この凹部内に脱酸素剤が挿入されていてもよい。
また、第１実施形態と第２実施形態を適宜組み合わせた形の発泡油脂製造装置を構成してもよい。
また、上記各実施形態において、第１空間ＳＰ１またはＳＰ３に供給される液体（純水など）内にカルシウムやカリウムなどのミネラル塩を添加してもよい。これにより、カルシウムなどのミネラルイオンが隔膜を通過して乳原料に混ざり、ミネラル分が補強された発泡油脂を製造することが可能となる。
また、上記した各実施形態の製造装置は、ホイップクリームなどの発泡油脂を製造するものとして説明したがこれに限られない。すなわち、本発明においては、還元物質としての水素ガスを用い、酸化防止剤などの添加物を使用せずに鮮度や品質を維持可能にすることにも特徴がある。したがって本発明は、発泡させることを目的とした発泡油脂の製造に限られず、水素ガスを取り込んで鮮度や品質を維持可能な他の食品や材料にも適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明の発泡油脂製造装置及び発泡油脂の製造方法は、食品添加物を用いずに高品質な発泡油脂を製造するのに適している。
【符号の説明】
【００６３】
Ｅ    商用電源
ＷＳ    水源
ＳＰ１、ＳＰ３    第１空間
ＳＰ２、ＳＰ４    第２空間
１、２    発泡油脂製造装置
１１、２１    電解槽
１２、２２    電極
１３    隔膜
１４、２３ｃ    撹拌器
１５、２４    温調装置
１６、１６ａ、１６ｂ    検出器
１７、２５    制御装置
２３    泡立て槽
２３ａ    内側容器
２３ｂ    外側容器
２３ｄ    気体解放弁
【図１】
2016158611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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