飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法及び測定装置、並びに、当該測定方法を使用した飲食品の製造方法と、これにより製造した飲食品
【課題】アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、空気含有率（オーバーラン）をインラインで連続的かつ高精度に測定する。
【解決手段】配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出する。
【解決手段】配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、空気含有率（オーバーラン）をインラインにおいて連続的に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造された飲食品に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品において、空気含有率（オーバーラン）（本明細書において「ＯＲ」と表すことがある）は、当該飲食品の品質や風味の観点から重要な意味を持っている。そこで、このような飲食品の製造工程では製造中、常に、オーバーランが一定になるように注意が払われている。
【０００３】
例えば、アイスクリーム類の場合、その製造工程における凍結には、フリージングと硬化の２つの工程がある。フリージングは、アイスクリームフリーザーによって、適度の空気と氷結晶を含有する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を得る工程である。ここで、アイスクリーム類の場合には、気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）中に含まれる空気量がオーバーランと呼ばれ、気泡を抱き込む前のミックスの容量との比率として、オーバーランが百分率で表される。
【０００４】
以前から、アイスクリーム類やホイップクリームにおけるオーバーランの測定には、テスターカップ法が使用されていた。テスターカップ法とは、容積が既知のカップにアイスクリームを充填し、その重さを実測して密度を算出し、この密度からオーバーラン値を算出する方法である。
【０００５】
このテスターカップ法では、製造工程中の決められたタイミングで、オーバーランを測定することになる。しかし、この方法では、オーバーランを連続的にモニタリングすることができない。また、テスターカップ法では、製造工程（ライン）中から一度ミックスを抜き取る必要があるため、圧力充填ラインなどの場合には測定できず、衛生的にも好ましい測定方法ではない。さらにミックスの取り方やカッティングの仕方、カップの側面への付着などにより測定誤差を生じる可能性もある。
【０００６】
なお、例えば、ミルク総合事典（山内邦夫編 朝倉書店、２００７年、Ｐ．４７９）には、日本農林規格に基づく、アイスクリーム類の容量の測定方法が記載されており、この容量の測定値からもオーバーラン値を算出できる。
【０００７】
この方法でも、手間と時間を要する上、オーバーラン値を連続的に算出できないという問題があった。
【０００８】
そこで、ミックスに気泡を抱き込ませて、気泡を含む飲食品を製造する方法においては、オーバーラン値を連続的に算出することが以下に説明するように、以前から種々で提案されていた。
【０００９】
実開昭６２−０８３４８２号公報「アイスクリーム フリーザーの オーバーラン自動制御方法」（特許文献１）には、フリーザー（冷凍シリンダー）の入口前に質量流量計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、空気（エアー）の流量を測定し、それら流量の混合比率からオーバーラン値を算出するのと共に、テスターカップ法により密度を測定し、その密度からオーバーラン値を算出して、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１０】
特開昭６２−０２９９３８号公報「アイスクリーム製造におけるオーバーラン自動制御方法」（特許文献２）には、フリーザーの入口前に流量計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、空気（エアー）の流量を測定し、それら流量の混合比率を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１１】
特開平０５−２８４９１４号公報「オーバーランを有する食品の連続製造装置」（特許文献３）には、フリーザー（気液混合機など）の出口後に密度計、温度計、圧力計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、密度、温度、圧力（出口後のみ）を測定し、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１２】
特開平０４−２５４７５５号公報「気泡含有食品のオーバーラン測定装置」（特許文献４）及び、特開平０５−１３３９４３号公報「気泡含有食品のオーバーラン測定装置」（特許文献５）には、音速を利用して、オーバーランを測定する方法が記載されている。
【００１３】
特開昭６３−０６３３４６号公報「オーバーランの自動測定方法及び装置」（特許文献６）には、アイスクリームやホイップクリームを一定容積に密閉して圧縮し、容積や圧力の変化量を測定し、それら変化量からオーバーランを測定する方法が記載されている。
【００１４】
特開昭５８−０１３３４７号公報「ホイップドクリームの終点制御方法」（特許文献７）には、ホイップ装置（モーター）の電流値を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１５】
特開昭６１−０９２５２８号公報「オーバーランにおける空気供給量の制御方法及び装置」（特許文献８）には、原料乳（アイスクリームミックス）と アイスクリームの流量、比重（密度）、温度、空気（エアー）の流量を測定し、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１６】
特開２００１−０９５４０８号公報「クリーム類のホイップ制御方法」（特許文献９）には、ホイップ装置の消費電力を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１７】
特開２００２−１９１２９６号公報「ホイップ食品原料の比重制御方法」（特許文献１０）には、ホイップ装置の運転時間を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１８】
このように、アイスクリーム類の製造においては、原料乳（アイスクリームミックス、クリーム）と空気（エアー）の製造機への供給量（流量）から、オーバーラン値を連続的に算出することが以前から種々で提案されており、また、市場に提供されているアイスクリーム類製造用のフリーザーの中には、これらのような仕組みが組み込まれているものも存在していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】実開昭６２‐０８３４８２号公報
【特許文献２】特開昭６２‐０２９９３８号公報
【特許文献３】特開平０５‐２８４９１４号公報
【特許文献４】特開平０４‐２５４７５５号公報
【特許文献５】特開平０５‐１３３９４３号公報
【特許文献６】特開昭６３‐０６３３４６号公報
【特許文献７】特開昭５８‐０１３３４７号公報
【特許文献８】特開昭６１‐０９２５２８号公報
【特許文献９】特開２００１‐０９５４０８号公報
【特許文献１０】特開２００２‐１９１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
この発明は、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインライン中で連続的かつ高精度に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造した飲食品を提案することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本願発明者は、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的に測定するにあたり、配管中を流動している気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）を質量流量計で測定することを検討した。このとき、質量流量計を設置した配管中には圧力（内圧）が掛かっており、オーバーランは大気圧下の状態へ換算されなければならないため、圧力の補正を加える必要がある。
【００２２】
質量流量計では従来、配管中には圧力（内圧）が掛かっていると、その測定値が正確に記録（算出）されないと言われていたが、本願発明者が検討したところ、配管中の圧力の平均値を用いて、質量流量計の測定値に補正を加えることで、オーバーランを正確に測定できることを初めて確認することができた。本願発明者は、この知見に基づいて、本願発明を完成させたものである。
【００２３】
請求項１記載の発明は、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）の密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記ミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００２４】
請求項２記載の発明は、
前記配管中の圧力は、前記密度測定を行う位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めたものであることを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００２５】
請求項３記載の発明は、
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【数１】
【００２６】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００２７】
請求項４記載の発明は、
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えてなる飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置である。
【００２８】
請求項５記載の発明は、
前記オーバーラン算出処理手段は式１に基づいて前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置である。
【数２】
【００２９】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００３０】
請求項６記載の発明は、
ミックスに気泡を抱き込ませて気泡を含む飲食品を製造する方法であって、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することにより、
インラインで前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を連続的に測定しつつ前記飲食品を製造する方法である。
【００３１】
請求項７記載の発明は、
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項６記載の気泡を含む飲食品を製造する方法である。
【数３】
【００３２】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００３３】
請求項８記載の発明は、
請求項６又は７の製造方法により製造した気泡を含む飲食品である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的かつ高精度に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造した飲食品を提供することができる。
【００３５】
この発明によれば、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的にモニタリングすることができる。これによってオーバーランを衛生的かつ連続的に監視することができ、フリーザーの安定化を待つことなどによるミックスの損失（ロス）の低減が可能になる。
【００３６】
この発明によれば、フリーザー（アイスクリーム製造機）や、モンドミキサー（ホイップクリーム製造機）などの連続運転中において、オーバーランをインラインで連続的にモニタリングすることにより、製品（飲食品）の品質を安定化できる。そして、それら製造機の運転開始（起動）時において製品の損失（ロス）を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の測定装置の概略構成を説明する概念図。Ｐ１、Ｐ２は圧力計、Ｔは温度センサーである。
【図２】本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図３】図２図示の検証に使用したものと同一のフリーザーを用い、ミックスの品種を変更した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図４】図２図示の検証に使用したフリーザーとは異なるフリーザーを用い、図２図示の検証に用いた品種と同一品種のミックスを使用した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図５】図４図示の検証に使用したものと同一のフリーザーを用い、図４図示の検証に用いた品種と同一品種のミックスを使用した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本願発明者は、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的に測定するため、オーバーランと、気泡を抱き込む前のミックス（調合液、調製液）の密度、気泡を含む飲食品の密度、圧力などの関係について、次のように検討した。
【００３９】
（密度からのオーバーランの換算）
ミックス（調合液、調製液）に気泡を抱き込ませて製造する気泡を含む飲食品、例えば、アイスクリームやホイップクリームなどのオーバーラン（ＯＲ）は、次の計算式で求めることができる。
【００４０】
ＯＲ（％）＝（気泡を含む飲食品の容積−気泡を抱き込む前のミックスの容積）／（気泡を抱き込む前のミックスの容積）×１００
ここで、気泡を含む飲食品の質量と、気泡を抱き込む前のミックスの質量は、同等と考えられることから、気泡を含む飲食品の密度：ρｐ及び、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘと、オーバーラン（ＯＲ）との関係は次の式で表される。
【００４１】
ρｐ＝（ρｍｉｘ×１００）／（１００＋ＯＲ）
この式は次のように変形することができ、これにより気泡を含む飲食品の密度：ρｐと、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘとの実測値から、次の式によってオーバーラン（ＯＲ）を求めることが可能になる。
【００４２】
ＯＲ＝（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００
例えば、ミックスとして、エッセルバニラ（商標）（密度１０９６ ｋｇ／ｍ３）の調合液（調製液）を用い、気泡を抱き込ませて、アイスクリーム（ソフトクリーム）を製造する場合、アイスクリームフリーザーによってフリージングし、空気を抱き込ませた後の密度が８４３ｋｇ／ｍ３であれば、オーバーラン（ＯＲ）は、次のようにして求めることができる。
【００４３】
ＯＲ＝（１０９６／８４３−１）×１００＝３０．０％
（圧力による補正）
上述したオーバーランの換算は、大気圧下でのみ成立する。
【００４４】
気泡を抱き込む前のミックスに気泡を抱き込ませ、この気泡を抱き込んだミックスを配管を通じて流動させる際に、当該配管に取り付けて、当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段、例えば、質量流量計には配管内圧が掛かっている。
【００４５】
そこで、次のような圧力補正を加える必要がある。なお、ここで登場する圧力はゲージ圧ではなく絶対圧であり、単位にはＳＩ単位系を使用する。
【００４６】
容積Ｖ１のミックスに対して、空気を抱き込ませ、容積の増加がΔＶ２であった場合において、オーバーラン（ＯＲ２）は、次のようにして求めることができる。
【００４７】
ＯＲ２（％）＝ΔＶ２／Ｖ１×１００
ここで、圧力がＰ２から、Ｐ３になったとすると、そのときの容積の増加量ΔＶ３と、このように容積が増加した場合のオーバーラン（ＯＲ３）は、次のように表される。
【００４８】
まず、ボイルの法則より
Ｐ２ΔＶ２＝Ｐ３ΔＶ３ である。
【００４９】
上記のオーバーラン（ＯＲ２）を求めた場合と同様にして、
ＯＲ３（％）＝ΔＶ３／Ｖ１×１００ である。
【００５０】
これらから、ＯＲ２とＯＲ３との間には、次の関係が成り立つ。
【００５１】
ＯＲ２（％）＝Ｐ３／Ｐ２×ＯＲ３（％）
ここで、Ｐ２は大気圧：１０１３００Ｐａであり、ＯＲ３（％）は上記で求めた密度からの換算式ＯＲ＝（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００で表すことができるので、求めたい大気圧下でのオーバーランＯＲ２（％）は、次のように表される。
【００５２】
ＯＲ２（％）＝Ｐ３／１０１３００×（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００
そこで、この式に、配管中の圧力Ｐ３と気泡を含む飲食品の密度：ρｐとを代入することで、気泡を含む飲食品のオーバーランＯＲ２（％）を求めることができる。
【００５３】
（配管中の圧力の測定と補正）
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度の測定には、種々の器機を使用することができるが、例えば、コリオリ式の質量流量計を用いることができる。コリオリ式の質量流量計は、流れに対して発生するコリオリ力によって質量流量を直接に測定するものである。
【００５４】
この質量流量計では質量流量とは別に、密度も測定することができる。密度は質量流量計に備えられているチューブを励振させることによる振動数の変化で測定している。
【００５５】
本願発明者は、このように、気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している配管に質量流量計を取り付けて、配管中を流動している前記ミックスの密度を測定し、これを前記ＯＲ２（％）の計算式に代入するための気泡を含む飲食品の密度：ρｐとして設定することにした。
【００５６】
また、前記ＯＲ２（％）の計算式に代入するための配管中の圧力Ｐ３は、前記質量流量計の入口側の圧力（密度を測定する位置よりも上流側の圧力）と、出口側の圧力（密度を測定する位置よりも下流側の圧力）とを測定し、この２つの圧力の平均値を求め、これを前記ＯＲ２（％）の計算式に代入する配管中の圧力Ｐ３として設定することにした。
【００５７】
この場合、前記質量流量計は大気圧の状態において配管に取り付けられていること、また、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘの単位を考慮すると、ここで求めるべき気泡を抱き込んだミックスのオーバーラン、すなわち、気泡を含む飲食品のオーバーラン（ＯＲ）は、次の式１により求めることができる。
【数４】
【００５８】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００５９】
本願発明者は、この計算式に基づいて連続的に測定したオーバーランと、同時に従来のテスターカップ法の実測値とを比較することにより、上記の計算式によって実用可能な精度で、オーバーランを連続的に測定できることを確認して、本発明を完成させたものである。
【００６０】
本願発明者の実験によれば、品種、流量、圧力、温度によらず、従来のテスターカップ法の実測値との平均誤差が０．８〜１．１という一定の測定精度で、オーバーランを連続的に測定できることを確認できた。
【００６１】
一方、アイスクリーム類にはそれぞれ最適なオーバーランになるよう配合面で設計していることが一般的である。最適なオーバーラン設計よりも実際のオーバーランが大きく上回り、アイスクリームがエアー抜けを起こしてしまう場合には、精度の良い測定が困難となる。例えば、最適なオーバーランを３０％と設計したアイスクリームにおいて、オーバーランを８０％まで上げた場合、従来のテスターカップ法同様に測定が困難となった。
【００６２】
以上の考察に基づき、アイスクリームやホイップクリームなどの気泡を含む食品の製造において、所定の配管の途中へ密度測定手段を設置して、当該配管中を流動する気泡を抱き込んだミックスの密度を測定すると同時に、その配管中の圧力を測定し、それらの測定した密度と圧力から、気泡を抱き込んだミックス、すなわち、気泡を含む食品のオーバーランを連続的に算出することを見出して、本発明を完成させたものである。
【００６３】
ここで、例えば、配管中を流動する気泡を抱き込んだミックスの密度は、当該配管に質量流量計を設置して測定し、配管中の圧力は、質量流量計が設置された箇所の配管の前後に圧力計を設置し、この２つの圧力計の測定値を平均することにより求めることができる。
【００６４】
すなわち、本発明は、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００６５】
そして、この場合に、
前記配管中の圧力は、前記密度を測定する位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めることにしたものである。
【００６６】
また、前記オーバーランの値を以下の式１に基づいて算出することにしたものである。
【数５】
【００６７】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００６８】
また、本発明が提案する、飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置は、上述した本願発明の方法を実施するものであり、
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えているものである。
【００６９】
ここで、前記オーバーラン算出処理手段は上述した本発明が提案する計算式に基づいて、前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するものである。
【００７０】
この発明の上述した測定装置及び／又は測定方法を使用すれば、オーバーランをインラインで衛生的かつ連続的に監視することができる。そこで、気泡を含む飲食品の製造工程に、本発明の方法を採用することにより、飲食品の製造中において常に、オーバーランを所定の値に維持することができ、品質や風味の安定した製品（飲食品）を製造することができる。
【実施例１】
【００７１】
図１を用いて、本発明の測定装置の一例を説明する。
【００７２】
図１は、気泡を含む飲食品として、アイスクリームを製造する場合の一例を説明するものである。
【００７３】
アイスクリームの製造工程において、アイスクリームフリーザーでは、ミックスに空気を混入させて適度の空気と氷結晶を含有する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を押し出すこととなる。このとき、このアイスクリームフリーザーに接続された配管の途中に質量流量計を設置し、その配管中（内部）を流動する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を質量流量計で測定する。
【００７４】
このとき、質量流量計の入口側の圧力を測定する圧力計Ｐ１と、出口側の圧力を測定する圧力計Ｐ２とをそれぞれ図示のように、密度を測定する位置よりも配管の上流側と、下流側とに設置した。
【００７５】
配管中を流動する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）の密度は質量流量計で連続的に測定されて、コンピュータからなるオーバーラン算出手段に入力される。同様に、圧力計Ｐ１、Ｐ２で連続的に測定している質量流量計の入口側及び出口側の圧力も、オーバーラン算出手段に入力される。
【００７６】
オーバーラン算出手段には、空気が混入されていない状態のミックスの密度が予め入力されており、本発明が提案する計算式に基づいて、オーバーラン算出手段で連続的にオーバーランが算出されてモニタリングされる。
【００７７】
アイスクリームの製造工程では、こうして連続的にモニタリングしているオーバーランに基づき、必要があれば、アイスクリームフリーザーの空気（エアー）の流量を、手動で調整し、あるいは、アイスクリームフリーザーに内蔵されているマスフローコントローラーで調整し、アイスクリームの製造を通じて、オーバーラン（ＯＲ）が所定の目標値で一定になるように調整する。
【実施例２】
【００７８】
図１におけるアイスクリームフリーザーとして、製造元（メーカー）が異なる２種のフリーザーを使用し、配管に設置する質量流量計として、Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ社（代理店：日本エマソン）製のＵ字型ダブルチューブ式のコリオリ式質量流量計（型式：ＣＭＦ２００）を用いて、本発明の測定方法について検討した。
【００７９】
圧力計Ｐ２の下流に、図１図示のように温度計Ｔも設置し、質量流量計、圧力計Ｐ１、Ｐ２の出力をいずれもデータロガーに入力して記録した。
【００８０】
ここで使用した２種のフリーザーのうち、Ａ社のフリーザーではミックスの流量を５４リットル／時（検証Ｎｏ．１、３）、Ｂ社のフリーザーではミックスの流量を２００リットル／時とした場合と、検証開始から３７分までは、ミックスの流量を８３０リットル／時とし、３７分以降は６１０リットル／時とした場合とに分け、流量の変更時の精度を検証した（検証Ｎｏ．２、４）。
【００８１】
Ａ社のフリーザーでは、フリーザーの空気（エアー）の流量を、手動で調整し、Ｂ社のフリーザーでは、フリーザーの空気（エアー）の流量を、フリーザー内に内蔵されているマスフローコントローラーで調整して、オーバーラン（ＯＲ）を変更しながら、出口側の背圧調節バルブで背圧を掛け、このときの質量流量計、圧力計Ｐ１、Ｐ２の出力値から、本発明が提案する計算式に基づいてオーバーラン値を算出した。
【００８２】
試料採取時間（サンプリングタイム）を０．１秒とし、本発明が提案する計算式で得られたオーバーラン（ＯＲ）値に対して１０点の移動平均をとって、その時間のオーバーラン値とした。一方、同時に、従来のテスターカップ法で、オーバーラン値を実測し、両者を比較した。
【００８３】
気泡を含む飲食品として、２種のアイスクリーム（株式会社明治のバニラ風味のラクトアイス（商品名：「明治エッセルスーパーカップ超バニラ」、以下「エッセルバニラ」と称す。）、及び株式会社明治のチョコレート風味のラクトアイス（商品名：「明治エッセルスーパーカップチョコクッキー」のチョコレート風味ラクトアイス部、以下「エッセルチョコ」と称す。）を採用し、Ａ社のフリーザーでは、エッセルバニラと、エッセルチョコの双方、Ｂ社のフリーザーでは、エッセルバニラについて検証した。
【００８４】
その検証の結果を図２〜図５に示した。これらの図面には、本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によって算出したオーバーラン値と、従来のテスターカップ法で実測したオーバーラン値を合わせて示している。
【００８５】
図２〜図５より、本発明の装置、方法によって、実用可能な精度で、オーバーランの連続モニタリングが可能であることが認められた。
【００８６】
本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によって算出したオーバーラン値と、従来のテスターカップ法で実測したオーバーラン値の平均誤差を表１に示した。
【表１】
【００８７】
表１に示されているように、検証Ｎｏ．１〜３においては、流量や品種によらず、平均誤差はほとんど一致していることが認められた。
【００８８】
この検証では、従来のスターカップ法で実測したものを基準としているが、テスターカップ法でも誤差を生じるため、表１における平均誤差は、テスターカップ法に由来する誤差も含んでいると考えられる。
【００８９】
また、検証Ｎｏ．４において、平均誤差が検証Ｎｏ．１〜３に比べるとやや大きくなっているが、オーバーランのモニタリングの精度として問題のないレベルであった。
【００９０】
次に、この検証では、背圧を０〜０．４ＭＰａと変化させたが、本発明の測定方法によって算出したオーバーラン値は安定していた。
【００９１】
以上のことから、本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によってオーバーラン（ＯＲ）を算出しし、モニタリングする技術は、流量、品種、圧力、温度によらず、一定の精度でオーバーラン（ＯＲ）の測定が可能であると認められた。
【００９２】
以上、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、空気含有率（オーバーラン）をインラインにおいて連続的に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造された飲食品に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品において、空気含有率（オーバーラン）（本明細書において「ＯＲ」と表すことがある）は、当該飲食品の品質や風味の観点から重要な意味を持っている。そこで、このような飲食品の製造工程では製造中、常に、オーバーランが一定になるように注意が払われている。
【０００３】
例えば、アイスクリーム類の場合、その製造工程における凍結には、フリージングと硬化の２つの工程がある。フリージングは、アイスクリームフリーザーによって、適度の空気と氷結晶を含有する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を得る工程である。ここで、アイスクリーム類の場合には、気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）中に含まれる空気量がオーバーランと呼ばれ、気泡を抱き込む前のミックスの容量との比率として、オーバーランが百分率で表される。
【０００４】
以前から、アイスクリーム類やホイップクリームにおけるオーバーランの測定には、テスターカップ法が使用されていた。テスターカップ法とは、容積が既知のカップにアイスクリームを充填し、その重さを実測して密度を算出し、この密度からオーバーラン値を算出する方法である。
【０００５】
このテスターカップ法では、製造工程中の決められたタイミングで、オーバーランを測定することになる。しかし、この方法では、オーバーランを連続的にモニタリングすることができない。また、テスターカップ法では、製造工程（ライン）中から一度ミックスを抜き取る必要があるため、圧力充填ラインなどの場合には測定できず、衛生的にも好ましい測定方法ではない。さらにミックスの取り方やカッティングの仕方、カップの側面への付着などにより測定誤差を生じる可能性もある。
【０００６】
なお、例えば、ミルク総合事典（山内邦夫編 朝倉書店、２００７年、Ｐ．４７９）には、日本農林規格に基づく、アイスクリーム類の容量の測定方法が記載されており、この容量の測定値からもオーバーラン値を算出できる。
【０００７】
この方法でも、手間と時間を要する上、オーバーラン値を連続的に算出できないという問題があった。
【０００８】
そこで、ミックスに気泡を抱き込ませて、気泡を含む飲食品を製造する方法においては、オーバーラン値を連続的に算出することが以下に説明するように、以前から種々で提案されていた。
【０００９】
実開昭６２−０８３４８２号公報「アイスクリーム フリーザーの オーバーラン自動制御方法」（特許文献１）には、フリーザー（冷凍シリンダー）の入口前に質量流量計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、空気（エアー）の流量を測定し、それら流量の混合比率からオーバーラン値を算出するのと共に、テスターカップ法により密度を測定し、その密度からオーバーラン値を算出して、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１０】
特開昭６２−０２９９３８号公報「アイスクリーム製造におけるオーバーラン自動制御方法」（特許文献２）には、フリーザーの入口前に流量計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、空気（エアー）の流量を測定し、それら流量の混合比率を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１１】
特開平０５−２８４９１４号公報「オーバーランを有する食品の連続製造装置」（特許文献３）には、フリーザー（気液混合機など）の出口後に密度計、温度計、圧力計を設置して、原料乳（アイスクリームミックス）の流量と、密度、温度、圧力（出口後のみ）を測定し、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１２】
特開平０４−２５４７５５号公報「気泡含有食品のオーバーラン測定装置」（特許文献４）及び、特開平０５−１３３９４３号公報「気泡含有食品のオーバーラン測定装置」（特許文献５）には、音速を利用して、オーバーランを測定する方法が記載されている。
【００１３】
特開昭６３−０６３３４６号公報「オーバーランの自動測定方法及び装置」（特許文献６）には、アイスクリームやホイップクリームを一定容積に密閉して圧縮し、容積や圧力の変化量を測定し、それら変化量からオーバーランを測定する方法が記載されている。
【００１４】
特開昭５８−０１３３４７号公報「ホイップドクリームの終点制御方法」（特許文献７）には、ホイップ装置（モーター）の電流値を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１５】
特開昭６１−０９２５２８号公報「オーバーランにおける空気供給量の制御方法及び装置」（特許文献８）には、原料乳（アイスクリームミックス）と アイスクリームの流量、比重（密度）、温度、空気（エアー）の流量を測定し、それら測定値を確認しながら自動的に、オーバーランを設定値に制御する方法が記載されている。
【００１６】
特開２００１−０９５４０８号公報「クリーム類のホイップ制御方法」（特許文献９）には、ホイップ装置の消費電力を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１７】
特開２００２−１９１２９６号公報「ホイップ食品原料の比重制御方法」（特許文献１０）には、ホイップ装置の運転時間を利用して、オーバーランを制御する方法が記載されている。
【００１８】
このように、アイスクリーム類の製造においては、原料乳（アイスクリームミックス、クリーム）と空気（エアー）の製造機への供給量（流量）から、オーバーラン値を連続的に算出することが以前から種々で提案されており、また、市場に提供されているアイスクリーム類製造用のフリーザーの中には、これらのような仕組みが組み込まれているものも存在していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】実開昭６２‐０８３４８２号公報
【特許文献２】特開昭６２‐０２９９３８号公報
【特許文献３】特開平０５‐２８４９１４号公報
【特許文献４】特開平０４‐２５４７５５号公報
【特許文献５】特開平０５‐１３３９４３号公報
【特許文献６】特開昭６３‐０６３３４６号公報
【特許文献７】特開昭５８‐０１３３４７号公報
【特許文献８】特開昭６１‐０９２５２８号公報
【特許文献９】特開２００１‐０９５４０８号公報
【特許文献１０】特開２００２‐１９１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
この発明は、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインライン中で連続的かつ高精度に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造した飲食品を提案することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本願発明者は、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的に測定するにあたり、配管中を流動している気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）を質量流量計で測定することを検討した。このとき、質量流量計を設置した配管中には圧力（内圧）が掛かっており、オーバーランは大気圧下の状態へ換算されなければならないため、圧力の補正を加える必要がある。
【００２２】
質量流量計では従来、配管中には圧力（内圧）が掛かっていると、その測定値が正確に記録（算出）されないと言われていたが、本願発明者が検討したところ、配管中の圧力の平均値を用いて、質量流量計の測定値に補正を加えることで、オーバーランを正確に測定できることを初めて確認することができた。本願発明者は、この知見に基づいて、本願発明を完成させたものである。
【００２３】
請求項１記載の発明は、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックス（調合液、調製液）の密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記ミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００２４】
請求項２記載の発明は、
前記配管中の圧力は、前記密度測定を行う位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めたものであることを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００２５】
請求項３記載の発明は、
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【数１】
【００２６】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００２７】
請求項４記載の発明は、
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えてなる飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置である。
【００２８】
請求項５記載の発明は、
前記オーバーラン算出処理手段は式１に基づいて前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置である。
【数２】
【００２９】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００３０】
請求項６記載の発明は、
ミックスに気泡を抱き込ませて気泡を含む飲食品を製造する方法であって、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することにより、
インラインで前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を連続的に測定しつつ前記飲食品を製造する方法である。
【００３１】
請求項７記載の発明は、
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項６記載の気泡を含む飲食品を製造する方法である。
【数３】
【００３２】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００３３】
請求項８記載の発明は、
請求項６又は７の製造方法により製造した気泡を含む飲食品である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、アイスクリームやホイップクリームなどに代表される気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的かつ高精度に測定する方法及び装置と、当該測定方法が使用されている飲食品の製造方法、そして、これにより製造した飲食品を提供することができる。
【００３５】
この発明によれば、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的にモニタリングすることができる。これによってオーバーランを衛生的かつ連続的に監視することができ、フリーザーの安定化を待つことなどによるミックスの損失（ロス）の低減が可能になる。
【００３６】
この発明によれば、フリーザー（アイスクリーム製造機）や、モンドミキサー（ホイップクリーム製造機）などの連続運転中において、オーバーランをインラインで連続的にモニタリングすることにより、製品（飲食品）の品質を安定化できる。そして、それら製造機の運転開始（起動）時において製品の損失（ロス）を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の測定装置の概略構成を説明する概念図。Ｐ１、Ｐ２は圧力計、Ｔは温度センサーである。
【図２】本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図３】図２図示の検証に使用したものと同一のフリーザーを用い、ミックスの品種を変更した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図４】図２図示の検証に使用したフリーザーとは異なるフリーザーを用い、図２図示の検証に用いた品種と同一品種のミックスを使用した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【図５】図４図示の検証に使用したものと同一のフリーザーを用い、図４図示の検証に用いた品種と同一品種のミックスを使用した場合において、本発明の装置・方法によって算出したオーバーランの値と従来の方法で測定したオーバーランの実測値とを比較した結果を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本願発明者は、気泡を含む飲食品の製造において、オーバーランをインラインで連続的に測定するため、オーバーランと、気泡を抱き込む前のミックス（調合液、調製液）の密度、気泡を含む飲食品の密度、圧力などの関係について、次のように検討した。
【００３９】
（密度からのオーバーランの換算）
ミックス（調合液、調製液）に気泡を抱き込ませて製造する気泡を含む飲食品、例えば、アイスクリームやホイップクリームなどのオーバーラン（ＯＲ）は、次の計算式で求めることができる。
【００４０】
ＯＲ（％）＝（気泡を含む飲食品の容積−気泡を抱き込む前のミックスの容積）／（気泡を抱き込む前のミックスの容積）×１００
ここで、気泡を含む飲食品の質量と、気泡を抱き込む前のミックスの質量は、同等と考えられることから、気泡を含む飲食品の密度：ρｐ及び、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘと、オーバーラン（ＯＲ）との関係は次の式で表される。
【００４１】
ρｐ＝（ρｍｉｘ×１００）／（１００＋ＯＲ）
この式は次のように変形することができ、これにより気泡を含む飲食品の密度：ρｐと、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘとの実測値から、次の式によってオーバーラン（ＯＲ）を求めることが可能になる。
【００４２】
ＯＲ＝（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００
例えば、ミックスとして、エッセルバニラ（商標）（密度１０９６ ｋｇ／ｍ３）の調合液（調製液）を用い、気泡を抱き込ませて、アイスクリーム（ソフトクリーム）を製造する場合、アイスクリームフリーザーによってフリージングし、空気を抱き込ませた後の密度が８４３ｋｇ／ｍ３であれば、オーバーラン（ＯＲ）は、次のようにして求めることができる。
【００４３】
ＯＲ＝（１０９６／８４３−１）×１００＝３０．０％
（圧力による補正）
上述したオーバーランの換算は、大気圧下でのみ成立する。
【００４４】
気泡を抱き込む前のミックスに気泡を抱き込ませ、この気泡を抱き込んだミックスを配管を通じて流動させる際に、当該配管に取り付けて、当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段、例えば、質量流量計には配管内圧が掛かっている。
【００４５】
そこで、次のような圧力補正を加える必要がある。なお、ここで登場する圧力はゲージ圧ではなく絶対圧であり、単位にはＳＩ単位系を使用する。
【００４６】
容積Ｖ１のミックスに対して、空気を抱き込ませ、容積の増加がΔＶ２であった場合において、オーバーラン（ＯＲ２）は、次のようにして求めることができる。
【００４７】
ＯＲ２（％）＝ΔＶ２／Ｖ１×１００
ここで、圧力がＰ２から、Ｐ３になったとすると、そのときの容積の増加量ΔＶ３と、このように容積が増加した場合のオーバーラン（ＯＲ３）は、次のように表される。
【００４８】
まず、ボイルの法則より
Ｐ２ΔＶ２＝Ｐ３ΔＶ３ である。
【００４９】
上記のオーバーラン（ＯＲ２）を求めた場合と同様にして、
ＯＲ３（％）＝ΔＶ３／Ｖ１×１００ である。
【００５０】
これらから、ＯＲ２とＯＲ３との間には、次の関係が成り立つ。
【００５１】
ＯＲ２（％）＝Ｐ３／Ｐ２×ＯＲ３（％）
ここで、Ｐ２は大気圧：１０１３００Ｐａであり、ＯＲ３（％）は上記で求めた密度からの換算式ＯＲ＝（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００で表すことができるので、求めたい大気圧下でのオーバーランＯＲ２（％）は、次のように表される。
【００５２】
ＯＲ２（％）＝Ｐ３／１０１３００×（ρｍｉｘ／ρｐ−１）×１００
そこで、この式に、配管中の圧力Ｐ３と気泡を含む飲食品の密度：ρｐとを代入することで、気泡を含む飲食品のオーバーランＯＲ２（％）を求めることができる。
【００５３】
（配管中の圧力の測定と補正）
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度の測定には、種々の器機を使用することができるが、例えば、コリオリ式の質量流量計を用いることができる。コリオリ式の質量流量計は、流れに対して発生するコリオリ力によって質量流量を直接に測定するものである。
【００５４】
この質量流量計では質量流量とは別に、密度も測定することができる。密度は質量流量計に備えられているチューブを励振させることによる振動数の変化で測定している。
【００５５】
本願発明者は、このように、気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している配管に質量流量計を取り付けて、配管中を流動している前記ミックスの密度を測定し、これを前記ＯＲ２（％）の計算式に代入するための気泡を含む飲食品の密度：ρｐとして設定することにした。
【００５６】
また、前記ＯＲ２（％）の計算式に代入するための配管中の圧力Ｐ３は、前記質量流量計の入口側の圧力（密度を測定する位置よりも上流側の圧力）と、出口側の圧力（密度を測定する位置よりも下流側の圧力）とを測定し、この２つの圧力の平均値を求め、これを前記ＯＲ２（％）の計算式に代入する配管中の圧力Ｐ３として設定することにした。
【００５７】
この場合、前記質量流量計は大気圧の状態において配管に取り付けられていること、また、気泡を抱き込む前のミックスの密度：ρｍｉｘの単位を考慮すると、ここで求めるべき気泡を抱き込んだミックスのオーバーラン、すなわち、気泡を含む飲食品のオーバーラン（ＯＲ）は、次の式１により求めることができる。
【数４】
【００５８】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００５９】
本願発明者は、この計算式に基づいて連続的に測定したオーバーランと、同時に従来のテスターカップ法の実測値とを比較することにより、上記の計算式によって実用可能な精度で、オーバーランを連続的に測定できることを確認して、本発明を完成させたものである。
【００６０】
本願発明者の実験によれば、品種、流量、圧力、温度によらず、従来のテスターカップ法の実測値との平均誤差が０．８〜１．１という一定の測定精度で、オーバーランを連続的に測定できることを確認できた。
【００６１】
一方、アイスクリーム類にはそれぞれ最適なオーバーランになるよう配合面で設計していることが一般的である。最適なオーバーラン設計よりも実際のオーバーランが大きく上回り、アイスクリームがエアー抜けを起こしてしまう場合には、精度の良い測定が困難となる。例えば、最適なオーバーランを３０％と設計したアイスクリームにおいて、オーバーランを８０％まで上げた場合、従来のテスターカップ法同様に測定が困難となった。
【００６２】
以上の考察に基づき、アイスクリームやホイップクリームなどの気泡を含む食品の製造において、所定の配管の途中へ密度測定手段を設置して、当該配管中を流動する気泡を抱き込んだミックスの密度を測定すると同時に、その配管中の圧力を測定し、それらの測定した密度と圧力から、気泡を抱き込んだミックス、すなわち、気泡を含む食品のオーバーランを連続的に算出することを見出して、本発明を完成させたものである。
【００６３】
ここで、例えば、配管中を流動する気泡を抱き込んだミックスの密度は、当該配管に質量流量計を設置して測定し、配管中の圧力は、質量流量計が設置された箇所の配管の前後に圧力計を設置し、この２つの圧力計の測定値を平均することにより求めることができる。
【００６４】
すなわち、本発明は、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法である。
【００６５】
そして、この場合に、
前記配管中の圧力は、前記密度を測定する位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めることにしたものである。
【００６６】
また、前記オーバーランの値を以下の式１に基づいて算出することにしたものである。
【数５】
【００６７】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【００６８】
また、本発明が提案する、飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置は、上述した本願発明の方法を実施するものであり、
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えているものである。
【００６９】
ここで、前記オーバーラン算出処理手段は上述した本発明が提案する計算式に基づいて、前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するものである。
【００７０】
この発明の上述した測定装置及び／又は測定方法を使用すれば、オーバーランをインラインで衛生的かつ連続的に監視することができる。そこで、気泡を含む飲食品の製造工程に、本発明の方法を採用することにより、飲食品の製造中において常に、オーバーランを所定の値に維持することができ、品質や風味の安定した製品（飲食品）を製造することができる。
【実施例１】
【００７１】
図１を用いて、本発明の測定装置の一例を説明する。
【００７２】
図１は、気泡を含む飲食品として、アイスクリームを製造する場合の一例を説明するものである。
【００７３】
アイスクリームの製造工程において、アイスクリームフリーザーでは、ミックスに空気を混入させて適度の空気と氷結晶を含有する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を押し出すこととなる。このとき、このアイスクリームフリーザーに接続された配管の途中に質量流量計を設置し、その配管中（内部）を流動する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）を質量流量計で測定する。
【００７４】
このとき、質量流量計の入口側の圧力を測定する圧力計Ｐ１と、出口側の圧力を測定する圧力計Ｐ２とをそれぞれ図示のように、密度を測定する位置よりも配管の上流側と、下流側とに設置した。
【００７５】
配管中を流動する半凍結状のアイスクリーム（ソフトクリーム）の密度は質量流量計で連続的に測定されて、コンピュータからなるオーバーラン算出手段に入力される。同様に、圧力計Ｐ１、Ｐ２で連続的に測定している質量流量計の入口側及び出口側の圧力も、オーバーラン算出手段に入力される。
【００７６】
オーバーラン算出手段には、空気が混入されていない状態のミックスの密度が予め入力されており、本発明が提案する計算式に基づいて、オーバーラン算出手段で連続的にオーバーランが算出されてモニタリングされる。
【００７７】
アイスクリームの製造工程では、こうして連続的にモニタリングしているオーバーランに基づき、必要があれば、アイスクリームフリーザーの空気（エアー）の流量を、手動で調整し、あるいは、アイスクリームフリーザーに内蔵されているマスフローコントローラーで調整し、アイスクリームの製造を通じて、オーバーラン（ＯＲ）が所定の目標値で一定になるように調整する。
【実施例２】
【００７８】
図１におけるアイスクリームフリーザーとして、製造元（メーカー）が異なる２種のフリーザーを使用し、配管に設置する質量流量計として、Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ社（代理店：日本エマソン）製のＵ字型ダブルチューブ式のコリオリ式質量流量計（型式：ＣＭＦ２００）を用いて、本発明の測定方法について検討した。
【００７９】
圧力計Ｐ２の下流に、図１図示のように温度計Ｔも設置し、質量流量計、圧力計Ｐ１、Ｐ２の出力をいずれもデータロガーに入力して記録した。
【００８０】
ここで使用した２種のフリーザーのうち、Ａ社のフリーザーではミックスの流量を５４リットル／時（検証Ｎｏ．１、３）、Ｂ社のフリーザーではミックスの流量を２００リットル／時とした場合と、検証開始から３７分までは、ミックスの流量を８３０リットル／時とし、３７分以降は６１０リットル／時とした場合とに分け、流量の変更時の精度を検証した（検証Ｎｏ．２、４）。
【００８１】
Ａ社のフリーザーでは、フリーザーの空気（エアー）の流量を、手動で調整し、Ｂ社のフリーザーでは、フリーザーの空気（エアー）の流量を、フリーザー内に内蔵されているマスフローコントローラーで調整して、オーバーラン（ＯＲ）を変更しながら、出口側の背圧調節バルブで背圧を掛け、このときの質量流量計、圧力計Ｐ１、Ｐ２の出力値から、本発明が提案する計算式に基づいてオーバーラン値を算出した。
【００８２】
試料採取時間（サンプリングタイム）を０．１秒とし、本発明が提案する計算式で得られたオーバーラン（ＯＲ）値に対して１０点の移動平均をとって、その時間のオーバーラン値とした。一方、同時に、従来のテスターカップ法で、オーバーラン値を実測し、両者を比較した。
【００８３】
気泡を含む飲食品として、２種のアイスクリーム（株式会社明治のバニラ風味のラクトアイス（商品名：「明治エッセルスーパーカップ超バニラ」、以下「エッセルバニラ」と称す。）、及び株式会社明治のチョコレート風味のラクトアイス（商品名：「明治エッセルスーパーカップチョコクッキー」のチョコレート風味ラクトアイス部、以下「エッセルチョコ」と称す。）を採用し、Ａ社のフリーザーでは、エッセルバニラと、エッセルチョコの双方、Ｂ社のフリーザーでは、エッセルバニラについて検証した。
【００８４】
その検証の結果を図２〜図５に示した。これらの図面には、本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によって算出したオーバーラン値と、従来のテスターカップ法で実測したオーバーラン値を合わせて示している。
【００８５】
図２〜図５より、本発明の装置、方法によって、実用可能な精度で、オーバーランの連続モニタリングが可能であることが認められた。
【００８６】
本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によって算出したオーバーラン値と、従来のテスターカップ法で実測したオーバーラン値の平均誤差を表１に示した。
【表１】
【００８７】
表１に示されているように、検証Ｎｏ．１〜３においては、流量や品種によらず、平均誤差はほとんど一致していることが認められた。
【００８８】
この検証では、従来のスターカップ法で実測したものを基準としているが、テスターカップ法でも誤差を生じるため、表１における平均誤差は、テスターカップ法に由来する誤差も含んでいると考えられる。
【００８９】
また、検証Ｎｏ．４において、平均誤差が検証Ｎｏ．１〜３に比べるとやや大きくなっているが、オーバーランのモニタリングの精度として問題のないレベルであった。
【００９０】
次に、この検証では、背圧を０〜０．４ＭＰａと変化させたが、本発明の測定方法によって算出したオーバーラン値は安定していた。
【００９１】
以上のことから、本発明の測定装置を用いて、本発明が提案する計算式を用いて、本発明の方法によってオーバーラン（ＯＲ）を算出しし、モニタリングする技術は、流量、品種、圧力、温度によらず、一定の精度でオーバーラン（ＯＲ）の測定が可能であると認められた。
【００９２】
以上、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記ミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【請求項２】
前記配管中の圧力は、前記密度測定を行う位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めたものであることを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【請求項３】
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【数１】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項４】
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えてなる飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置。
【請求項５】
前記オーバーラン算出処理手段は式１に基づいて前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置。
【数２】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項６】
ミックスに気泡を抱き込ませて気泡を含む飲食品を製造する方法であって、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、
前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することにより、インラインで前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を連続的に測定しつつ前記飲食品を製造する方法。
【請求項７】
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項６記載の気泡を含む飲食品を製造する方法。
【数３】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項８】
請求項６又は７の製造方法により製造した気泡を含む飲食品。
【請求項１】
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記ミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【請求項２】
前記配管中の圧力は、前記密度測定を行う位置よりも前記配管の上流側及び下流側における圧力をそれぞれ測定し、測定値を平均することにより求めたものであることを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【請求項３】
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定方法。
【数１】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項４】
気泡を抱き込んだミックスが内部を流動する配管に取り付けられて当該配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度を測定する密度測定手段と、
前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力を測定する第一及び第二の圧力測定手段と、
前記密度測定手段で測定した前記ミックスの密度と、前記第一及び第二の圧力測定手段で測定された前記密度測定手段の入口側及び出口側の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出するオーバーラン算出処理手段とを備えてなる飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置。
【請求項５】
前記オーバーラン算出処理手段は式１に基づいて前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することを特徴とする請求項１記載の飲食品のオーバーランのインライン連続測定装置。
【数２】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：第一圧力測定手段で測定した密度測定手段の入口側の圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：第二圧力測定手段で測定した密度測定手段の出口側の圧力［ＭＰａ］
ρ１：密度測定手段で測定した気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項６】
ミックスに気泡を抱き込ませて気泡を含む飲食品を製造する方法であって、
配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度と、当該気泡を抱き込んだミックスが内部を流動している前記配管中の圧力を測定し、
当該測定した前記配管中を流動する前記気泡を抱き込んだミックスの密度と、前記配管中の圧力と、気泡を抱き込む前のミックスの密度とに基づいて、
前記配管中を流動している前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を算出することにより、インラインで前記気泡を抱き込んだミックスのオーバーランの値を連続的に測定しつつ前記飲食品を製造する方法。
【請求項７】
前記オーバーランの値は式１に基づいて算出されることを特徴とする請求項６記載の気泡を含む飲食品を製造する方法。
【数３】
ここで、
ＯＲ：オーバーランの値［％］
Ｐ１：密度測定を行う位置よりも配管の上流側における圧力［ＭＰａ］
Ｐ２：密度測定を行う位置よりも配管の下流側における圧力［ＭＰａ］
ρ１：配管中を流動している気泡を抱き込んだミックスの密度［ｋｇ／ｍ３］
ρ０：気泡を抱き込む前のミックスの密度［ｇ／ｍｌ］
である。
【請求項８】
請求項６又は７の製造方法により製造した気泡を含む飲食品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６８２３８（Ｐ２０１２−６８２３８Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１４８０（Ｐ２０１１−１８１４８０）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６１３８）株式会社明治 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６１３８）株式会社明治 (265)
【Ｆターム（参考）】
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