JP6043541B2 - 乳製品製造装置および乳製品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は乳製品を製造する乳製品製造装置及び乳製品製造方法に関する。

従来、乳製品の製造には、多くの工程が必要とされていた。例えば、バターを製造する場合、生乳からクリームを遠心分離により分離して回収する工程（工程１：分離）、クリームを殺菌し、冷却する工程（工程２：殺菌）、脂肪分（脂肪球）を均一な結晶にする工程（工程３：エージング）、エージングしたクリームを攪拌して脂肪球を凝集してバター粒を生成する工程（工程４：チャーニング）、バター粒を水洗いする工程（工程５：水洗）、食塩を加える工程（工程６：加塩）、バター粒を練り合わせる工程（工程７：ワーキング）、出来上がったバターを容器に充填又は包装する工程（工程８：充填・包装）の、複数の工程がある（例えば、非特許文献１参照）。

工程４の「チャーニング」から工程７の「ワーキング」までの工程は連続式製造機で行なわれるものの、それでも複数の工程が必要となり、長い処理時間が必要になるばかりでなく、装置構成も複雑になる。この複数の工程では最適な処理温度が異なるため、工程ごとに温度の上げ下げが必要であり、熱利用効率も良くはなかった。また、バターの製造ばかりでなく、ヨーグルトやチーズの製造過程においても、脂肪分の調整である分離工程等を含め、複数の工程及び長い処理時間が必要であるとともに、複雑な製造装置が必要であった。

これに対し、バターは、生乳から作られた脂肪分が高いクリーム（脂肪分３５〜４０％程度）から製造することができ、例えば、ホイップクリームを作る過程で誤ってバター状の物質が生成されることもある（例えば、特許文献１及び２）。

また、近年、気泡を様々な分野で利用する方法が開発されており、例えば、超微細気泡を用いて、水中の汚れを浮上させる技術がある（例えば、特許文献３）。

特開平１０−８４８６９号公報 特開平２−３４５９４号公報 特許３３０６４４０号公報

バターの製造方法 社団法人日本乳業協会、［online］、［2011年3月8日検索］、http://www.nyukyou.jp/dairy/butter/butter02.html

上述のように、バター状の物質であればホイップクリームを作る過程でも予期せずに生成されることもあるものの、従来の乳製品製造プロセスには、脂肪分の調整を含め、多くの工程が必要であった。また、従来の乳製品製造プロセスの一工程である分離工程の際に生乳温度を４０℃程度に上げると成分分離効率（脂肪分分離効率）が上がる。しかし、この生乳温度４０℃の条件下では菌が繁殖しやすく、衛生面で好ましくない。

上記課題に鑑み、本発明は、簡単な工程及び装置構成であり、菌の増殖が起こりやすい温度での工程も無い乳製品を製造する乳製品製造装置及び乳製品製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、乳製品を製造する乳製品製造装置であって、乳製品の原料である生乳を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内で貯留される生乳に気泡を供給する気泡供給部とを備え、前記気泡は、生乳中の脂肪分を付着して浮上し、生乳中の脂肪分が結晶化した乳製品を製造させるための、マイクロバブルまたはナノバブルの微細気泡であることを特徴とする。

請求項２の発明は、前記気泡供給部は、供給する気泡を生成する気体の種類を制御する制御手段を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、乳製品を製造する乳製品製造方法であって、貯留槽内に乳製品の原料である生乳を供給するステップと、生乳中の脂肪分が結晶化した乳製品を製造するために、前記貯留槽内で貯留される生乳に、生乳中の脂肪分を付着して浮上する、マイクロバブルまたはナノバブルの微細気泡を供給するステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、乳製品を簡単な工程で製造することができる。

実施形態に係る乳製品製造装置を利用した乳製品の製造について説明する図である。 図１の乳製品製造装置を利用して乳製品を製造した例を説明する図である。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る乳製品製造装置及び乳製品製造方法について説明する。実施形態では、乳製品としてバターを製造するバター製造装置について説明する。図１に示すように、実施形態に係るバター製造装置１は、バターの原料である生乳２０を貯留する貯留槽１０と、貯留槽１０内で貯留される生乳２０に気泡２１を供給する気泡供給装置１１とを備えている。また、バター製造装置１では、貯留槽１０の後段に、後処理部（図示せず）を備えている。

貯留槽１０は、内部で貯留する生乳２０をバターの生成に適した温度（例えば、５℃）に冷却する冷却機能を有している。この貯留槽１０の形状及びサイズは、バターの生成に適量な形状及びサイズであればよい。

請求項２、請求項３の発明は、気泡供給装置１１に関する。気泡供給装置１１は、生乳に供給する気泡の径を制御する第１制御手段１１１を備えている。例えば、気泡供給装置１１は、第１制御手段１１１で制御し、マイクロバブルやナノバブル等の微細気泡を生乳２０に供給する。気泡２１の生成方法は、流動を伴う方式（旋回液流式、スタティックミキサー式、エジェクター式、ベンチュリー式、加圧溶解式）であっても、流動を伴わない方式（細孔式、回転式、超音波式、蒸気凝縮式、電気分解式）であっても利用することができる。例えば、流動を伴う場合、バター製造装置１は、生乳を流動させる流動手段を備えているが、図１では図示を省略している。

ここで気泡供給装置１１が供給する気泡は、空気で生成する他、窒素ガスやオゾンガスのような空気以外の気体を利用して生成された気泡でもよく、気泡供給装置１１は、第２制御手段１１２を備えている。例えば、窒素ガスを利用した場合、酸化やカビを防止する効果を期待することができる。またオゾンガスを利用した場合、殺菌効果を期待することができる。なお、空気以外の気体で生成された気泡の供給は、期待する効果を得られる量の気体を供給することができれば、バターの生成の際に一時的に供給するようにしてもよい。すなわち、第２制御手段１１２は、空気による気泡の生成の前、後又は途中に空気以外の気体を利用して気泡の生成をするように制御することができる。

また、バター製造装置１は、貯留槽１０内の生乳２０の温度を調整する温度調整装置１２を備えることができる。すなわち、生乳の温度が高くなると菌が繁殖しやすくなる。したがって、温度調整装置１２で生乳２０の温度を菌が繁殖する所定温度より低く調整することで、生乳２０中での菌の繁殖を防ぐことができる。

このバター製造装置１では、図１（ａ）に示すように、貯留槽１０で貯留される生乳２０に貯留槽１０の底面側から気泡２１を供給する。請求項５にあるように、気泡２１は、貯留槽１０の生乳２０内で浮上するが、その際、図１（ｂ）に示すように生乳２０中の脂肪分２２を付着して浮上する。したがって、貯留槽１０の液面には、生乳２０から分離された脂肪分（脂肪球）２２が結晶化し、バター（バター粒）２３を生成して水面に浮遊する。また、生乳は、脂肪分２２が分離されると、バターミルクとなる。

すなわち、バター製造装置１では、単に貯留槽１０内の生乳２０に気泡２１を供給することで、従来のような、「分離」、「エージング」および「チャーニング」の工程を経ずに、「分離」、「エージング」および「チャーニング」の工程と同等の効果を得ることが可能となり、生乳２０中の脂肪分を浮上分離することができる。

また、「分離」の工程で遠心分離を利用する場合、均質化（ホモジナイズ）により脂肪球が細かく砕かれた生乳（牛乳）は脂肪球が小さく分離できないため、均質化されていない生乳を使用していた。これに対し、バター製造装置１では、「分離」の工程で遠心分離を利用しないため、均質化されていない生乳だけでなく、均質化された生乳もバターの原料とすることができる。

さらに、バター製造装置１で気泡供給装置１１がマイクロバブルやナノバブル等の微細気泡を供給する場合、微細気泡を利用した分離では、遠心分離よりも短時間で、殺菌増殖が懸念される温度よりも低い温度で生乳２０から脂肪分２２を分離させることができる。

また、バター製造装置１で気泡供給装置１１がマイクロバブルやナノバブル等の微細気泡を供給する場合、このような微細気泡は、殺菌作用を有している。したがって、バター製造装置１では、生乳２０に微細気泡を供給することで、「分離」、「エージング」および「チャーニング」とともに殺菌することができ、単独で「殺菌」の工程を経る必要はない。

または、バター製造装置１で気泡供給装置が供給する気泡が殺菌効果を有するガスの気泡である場合、バター製造装置１では、生乳２０に殺菌効果を有するガスを気泡として供給することで、「分離」、「エージング」および「チャーニング」とともに殺菌することができ、単独で「殺菌」の工程を経る必要はない。

貯留槽１０の後段に設けられる後処理部は、貯留槽１０内で得られたバター（バター粒）２３を「水洗」、「加塩」および「ワーキング」する機能を備えている。なお、「加塩」は必須の要件ではなく、「加塩」の工程がある場合には有塩バターとなり、「加塩」の工程がない場合には無塩バターが生成される。

上述したように、実施形態に係るバター製造装置１では、生乳２０に気泡２１を供給することで、従来の「分離」、「殺菌」、「エージング」及び「チャーニング」を行なうことができるため、処理工程を短縮することができ、処理時間も短縮することができる。また、バター製造装置１は、「分離」、「殺菌」、「エージング」及び「チャーニング」を全て貯留槽１０内で処理できるため、装置構成を簡単にすることができる。

また、製造工程及び装置構成を簡素化したことで、業務用のバター製造装置の他、小型の家庭用のバター製造装置を実現することもできる。

（実施例１）
一実施例として、市販の牛乳（無脂乳固形分８．８％以上、乳脂肪分４．５％以上）に30〜50μｍの径の空気マイクロバブルを45分導入したところ、脂肪分が分離され上部に蓄積された。分離された脂肪分を分析した結果、水分と脂肪分の比率は市販のバターと同じ水分１６％、脂肪分８３％となった。

（実施例２）
他の実施例として、実施例１と同様の牛乳で、牛乳の温度と泡の径を変化させてバターを製造し、製造されたバターの量を測定した。なお、泡の導入時間は５時間とした。

まず、図２（ａ）は、牛乳を２５℃にして２５０μｍ、５００μｍ又は１００００μｍ径の窒素ガスの気泡を導入した場合と、牛乳を２５℃にして気泡を導入しない場合のバターの生成量を表している。２５０μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件１）には１．３８ｇのバターが製造され、５００μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件２）には０．８２ｇのバターが製造され、１００００μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件３）には、０．４９ｇのバターが製造された。また、気泡を導入しない場合（泡条件４）にはバターは製造されなかった。

次に、図２（ｂ）は、牛乳を５℃にし、２５０μｍ、５００μｍ又は１００００μｍ径の窒素ガスの気泡を導入した場合、気泡を導入しない場合の例のバターの生成量を表している。２５０μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件１）には０．２９ｇのバターが製造され、５００μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件２）には０．２１ｇのバターが製造された。また、１００００μｍの径の気泡を導入した場合（泡条件３）及び気泡を導入しない場合（泡条件４）には、バターは製造されなかった。したがって、図２の例からは、牛乳の温度は５℃よりも２５℃の方がよく、気泡の径は小さいほうがよいことがわかる。

〈変形例１〉
続いて、実施形態の変形例１に係る乳製品製造装置及び乳製品製造方法について説明する。図１を用いて上述した実施形態では、乳製品としてバター（非発酵バター）を製造するバター製造装置について説明したが、変形例１として、発酵バターを製造するバター製造装置１について説明する。変形例１に係るバター製造装置の構成についての図示は省略するが、図１を用いて上述したバター製造装置１と同一の貯留槽１０と気泡供給装置１１を備える構成である。

変形例１に係るバター製造方法では、乳製品の材料である生乳２０に、バターを発酵させる菌を添加する。菌が存在することにより、貯留槽１０内で生乳２０に気泡２１が供給され、気泡とともに脂肪分（脂肪球）２２が、貯留槽１０の上層で発酵したバター（バター粒）２３として浮上する。

〈変形例２〉
続いて、実施形態の変形例２に係る乳製品製造装置及び乳製品製造方法について説明する。図１を用いて上述した実施形態では、乳製品としてバターを製造するバター製造装置について説明したが、変形例２として、チーズを製造するチーズ製造装置について説明する。変形例２に係るチーズ製造装置の構成についての図示は省略するが、図１を用いて上述したバター製造装置１と同一の貯留槽１０と気泡供給装置１１を備えるとともに、後処理装置として、凝固装置を備えている。

変形例２に係るチーズ製造方法では、乳製品の材料である生乳２０に、菌又は酵素を添加する。菌又は酵素が存在することにより、貯留槽１０内で生乳２０に気泡２１が供給され、貯留槽１０内で発酵しながら所定の脂肪率のクリームと、脱脂乳とに分離させる。具体的には、貯留槽１０内では、上層に発酵したクリーム、下層に脂肪乳と分離するため、上層のクリームが所定の脂肪率となったときに、クリームを後処理装置に移動し、水分を除去して凝固させる。

このように、菌または酵母の働きにより、所定の脂肪率のクリームを容易に製造して、乳製品として、チーズを製造することができる。

以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１…バター製造装置
１０…貯留槽
１１…気泡供給装置（気泡供給部）
１１１…第１制御手段
１１２…第２制御手段
１２…温度調整装置
２０…生乳
２１…気泡
２２…脂肪分
２３…バター

Claims (3)

1. 乳製品を製造する乳製品製造装置であって、
   乳製品の原料である生乳を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽内で貯留される生乳に気泡を供給する気泡供給部とを備え、
   前記気泡は、生乳中の脂肪分を付着して浮上し、生乳中の脂肪分が結晶化した乳製品を製造させるための、マイクロバブルまたはナノバブルの微細気泡である
   ことを特徴とする乳製品製造装置。
2. 前記気泡供給部は、供給する気泡を生成する気体の種類を制御する制御手段を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の乳製品製造装置。
3. 乳製品を製造する乳製品製造方法であって、
   貯留槽内に乳製品の原料である生乳を供給するステップと、
   生乳中の脂肪分が結晶化した乳製品を製造するために、前記貯留槽内で貯留される生乳に、生乳中の脂肪分を付着して浮上する、マイクロバブルまたはナノバブルの微細気泡を供給するステップと、
   を備えることを特徴とする乳製品製造方法。

Images