Measuring method of manufacturing methods and buttery component of butter

本発明は、製造中のバターに添加する水または食塩の量を制御するバターの製造方法およびバターの複数成分の各濃度を同時に測定するバター成分の測定方法に関する。

通常、バターは、エージングさせたクリームを原料とし、チャーニング処理およびワーキング処理などを経て製造される。 なお、バターに関する規格が、乳および乳製品の成分規格などに関する省令（乳等省令）で規定されている。 たとえば、乳等省令において、バターは、生乳、牛乳または特別牛乳から得られた脂肪粒を練圧したもので、成分規格は乳脂肪分８０．０％以上、水分１７．０％以下、大腸菌群は陰性などと規定されている。

バターの水分濃度および塩分濃度を、乳等省令に基づいた濃度値に保つために、ワーキング処理前のバター粒に対して水または食塩（食塩水）が添加される。 しかし、バターの水分濃度および塩分濃度は、クリームの脂肪率、エージング時間、あるいはワーキング回転数などの製造条件で大きく変化する。 したがって、バターの水分濃度および塩分濃度を一定にするには、バター粒に添加する水または食塩の量を、製造条件に応じて制御する必要がある。

バター粒に添加する水または食塩の量の制御は、たとえば、以下のような方法で行われる。 まず、バター製造機から流出するバターからサンプルを採取する。 サンプルの水分濃度を乾燥減量法によって測定する。 また、サンプルの塩分濃度をモール法によって測定する。 そして、サンプルの水分濃度および塩分濃度と、水分濃度および塩分濃度の目標値とに基づいて、バター粒に添加する水または食塩の量を調整する。

しかし、上述の調整方法は、サンプルの採取からサンプルの水分濃度および塩分濃度の測定結果を得るまでに１０分〜２０分程度の時間を必要とする。 このため、バターの製造条件の変更に応じて、添加する水や食塩（食塩水）の量を迅速に調整することができない。 この結果、バターの水分濃度および塩分濃度がばらつくことになり、バターの品質が一定しないという問題があった。 また、バター製造開始からバター粒に添加する水または食塩の量を調整するまでの間、バター製造機から流出するバターを回収する必要がある。 このため、効率よくバターを製造できないという問題があった。

そこで、バターの水分濃度および塩分濃度を迅速に測定する方法が、従来から提案されている。 たとえば、特許文献１は、バターなどの油中水型乳化物の比重と非誘電率とを測定し、比重および非誘電率の測定結果に基づいて油中水型乳化物の水分濃度および塩分濃度を測定する方法を開示している。

また、特許文献２は、マイクロ波を用いたバターの水分濃度および塩分濃度の同時測定方法を開示している。 具体的には、バターを透過する周波数１ＧＨｚのマイクロ波の減衰量と位相差とを測定する。 そして、予め実測値から求めた回帰式に測定した減衰量と位相差とを代入して、バターの水分濃度および塩分濃度を求める。

また、特許文献３は、赤外線を用いたバターの水分測定方法を開示している。 具体的には、水分および油分が吸収される二つの波長の近赤外線と、参照用の波長の近赤外線をバター表面に照射して各波長の吸光度を求める。 また、バターの表面温度および色相などを測定する。 そして、各測定値を重回帰式に代入してバターの水分濃度を求める。

特開平０４−１４０６６０号公報

特開平０８−１０５８４５号公報

特開平０７−２７０３０９号公報

しかしながら、上記特許文献が開示する方法には、以下のような問題がある。 特許文献１が開示する測定方法は、比重測定用のラインを別に設ける必要があり、測定装置の構成が複雑となる。 また、特許文献２が開示する測定方法は、水分濃度および塩分濃度の他に、各種の成分の濃度を測定できない。 また、特許文献３が開示する測定方法は、近赤外線の測定の他に、近赤外線センサとバター表面との距離を測定する変位センサ、温度センサ、色相計などを用いる必要があり、装置構成が複雑になる。

このように、上記特許文献が開示する方法は、それぞれに問題を有しており、水分濃度あるいは塩分濃度などのバターの各種成分を、オンラインで迅速に測定することは実質的に困難であった。

本発明のバターの製造方法は、水分濃度および水分吸光度が既知の複数の参照用バターを用いて、各参照用バターの水分濃度と水分吸光度との対応関係を示す水分検量線を作成する工程と、 バターの製造装置の流出口から流出する製造後のバターに、 ８００ｎｍから２５００ｎｍまでの波長域に含まれる連続する波長を有する近赤外線を時間的に連続して照射し、製造後のバターの表面で反射する近赤外線を時間的に連続して受光し、受光した近赤外線に基づいて製造後のバターの吸光度スペクトルを取得する工程と、製造後のバターの吸光度スペクトルから、波長域に含まれる水の吸収波長域に対応する水の吸光度スペクトルを抽出する工程と、水の吸光度スペクトルにおけるピーク値に基づいて、製造後のバターの水分吸光度を求める工程と、製造後のバターの水分吸光度と水分検量線とに基づいて、製造後のバターの水分濃度を求める工程と、製造後のバターの水分濃度に基づいて、製造中のバターに添加する水の量を調節する工程と、を備える。

製造後のバターの水分濃度を非接触で測定するため、簡単な装置構成でバターの水分濃度を調節することが可能である。 また、製造後のバターの水分濃度を所定の時間間隔で継続的に測定するため、製造条件の変更に応じて、製造中のバターに添加する水の量を速やかに調節することが可能である。

また、本発明のバターの製造方法は、さらに、各参照用バターの塩分濃度および塩分吸光度が既知であり、各参照用バターの塩分濃度と塩分吸光度との対応関係を示す塩分検量線を作成する工程と、水の吸光度スペクトルにおけるピーク波長と所定波長との波長差に基づいて、製造後のバターの塩分吸光度を求める工程と、製造後のバターの塩分吸光度と塩分検量線とに基づいて、製造後のバターの塩分濃度を求める工程と、製造後のバターの塩分濃度に基づいて、製造中のバターに添加する食塩の量を調節する工程と、を備える。

製造後のバターの水分濃度だけでなく塩分濃度を非接触で測定するため、簡単な装置構成でバターの水分濃度と塩分濃度とを同時に調節することが可能である。 また、製造後のバターの塩分濃度を所定の時間間隔で継続的に測定するため、製造条件の変更に応じて、製造中のバターに添加する食塩の量を速やかに変更することが可能である。

また、本発明のバター成分の測定方法は、測定成分の吸光度および濃度が既知の複数の参照用バターを用いて、各参照用バターの測定成分の吸光度と濃度との対応関係を示す検量線を作成する工程と、 バターの製造装置の流出口から流出するバターに、 ８００ｎｍから２５００ｎｍまでの波長域に含まれる連続する波長を有する近赤外線を時間的に連続して照射し、バターの表面で反射する近赤外線を時間的に連続して受光し、受光した近赤外線に基づいてバターの吸光度スペクトルを取得する工程と、バターの吸光度スペクトルから、波長域に含まれる測定成分の吸収波長域に対応する、測定成分の吸光度スペクトルを抽出する工程と、測定成分の吸光度スペクトルから、バターの測定成分の吸光度を求める工程と、バターの測定成分の吸光度と検量線とに基づいてバターの測定成分の濃度を求める工程と、を備える。

バター成分の濃度を非接触で測定するため、簡易な装置構成でバター成分の濃度を測定することが可能である。 また、複数のバター成分の吸光度スペクトルを同時に取得するため、複数のバター成分を同時に測定することが可能である。

それゆえにこの発明の目的は、簡単な装置構成で、バターの複数成分の各濃度の測定が可能なバター成分の測定方法を提供することである。 また、この発明の目的は、簡単な装置構成でバターの水分濃度および塩分濃度を制御することが可能なバターの製造方法を提供することである。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面によって明白となる。

第１の実施の形態に係るバター成分の測定方法に用いられる測定システムの概略図である。

バターの水分濃度の測定結果を示す表である。

無塩バターの水分濃度の測定値の経時変化を示すグラフである。

有塩バターの水分濃度の測定値の経時変化を示すグラフである。

発酵バターの水分濃度の測定値の経時変化を示すグラフである。

バターの塩分濃度の測定結果を示す表である。

有塩バターの塩分濃度の測定値の経時変化を示すグラフである。

第２の実施の形態に係るバターの製造方法に用いられるバター製造システムの概略図である。

無塩バターの水分濃度の自動制御試験の結果を示すグラフである。

有塩バターの塩分濃度の自動制御試験の結果を示すグラフである。

｛第１の実施の形態｝
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。 図１は、本実施の形態に係るバター成分の測定方法に用いられる、バター成分の測定システムの概略図である。 図１に示す測定システムは、フーリエ変換型の近赤外分光器（ＦＴ−ＮＩＲ。以下、単に「分光器」という）３がバター製造機１の流出口１１から流出するバター２０の吸光度スペクトルを取得し、取得した吸光度スペクトルを用いてＰＣ（パーソナルコンピュータ）５がバターの各成分の濃度を求めるものである。

バター製造機１は、チャーニング処理からワーキング処理までを連続的に行ってバター２０を製造する装置である。 ワーキング処理を経て流出口１１から流出するバター２０は、バターサイロ２に送られる。 バターサイロ２は、内部に設置されたスクリュー（図示省略）によって、バター２０を分散および混合しつつ、充填機（図示省略）へと送る。

分光器３は、流出口１１から流出するバター２０の表面に波長域８００ｎｍ〜２５００ｎｍの近赤外線を照射して、近赤外線におけるバター２０の吸光度スペクトルを取得する装置である。

プローブ４は、分光器３が生成する近赤外線をバター２０に照射するとともに、バター２０の表面で反射する近赤外線を受光するための近赤外線センサヘッドである。 プローブ４は、流出口１１から流出した直後のバター２０に赤外線を照射できる位置に設置される。 これは、バター２０がバターサイロ２内のスクリュー（図示省略）の回転によってねじられることで生じる、バター２０の表面とプローブ４との距離（照射距離）の変動を抑制するためである。 また、プローブ４は、バター２０の表面で反射した近赤外線を効率よく受光するために、バター２０の表面への赤外線の照射角度がほぼ垂直となるように設置される。

ＰＣ５は、分光器３が取得したバター２０の吸光度スペクトルに基づいて、バター２０の測定成分の濃度を求める。 具体的には、ＰＣ５は、バター２０の吸光度スペクトルに対してデータ処理を行う。 これにより、ＰＣ５は、測定成分の吸収波長域における測定成分の吸光度スペクトルを取得し、測定成分の吸光度スペクトルから測定成分の吸光度を算出する。 そして、ＰＣ５は、測定成分の吸光度と検量線とに基づいて、バター２０の測定成分の濃度を求める。 検量線とは、たとえば、測定成分の濃度と、測定成分の吸収波長域における測定成分の吸光度とを対応付けたものであり、測定前に予め作成される。

以下、図１に示す測定システムを用いてバターの水分濃度および塩分濃度をそれぞれ測定した結果に基づいて、本実施の形態に係るバター成分の測定方法の詳細について説明する。

（測定１：バターの水分濃度の測定）
図１に示す測定システムを用いた、無塩バター、有塩バター、および発酵バターのそれぞれの水分濃度の測定を、２００６年９月（第１回）、２００６年１１月〜１２月（第２回）、および２００７年２月（第３回）に行った。 なお、分光器３として、フーリエ変換型の近赤外分光器である「ＭＡＴＲＩＸ−ＦＥ（ブルカー・オプティクス株式会社製）」を用いた。

ここで、バターの水分濃度の測定手順を、無塩バターの水分濃度の測定を例にして説明する。 以下に示す手順は、有塩バターおよび発酵バターの水分濃度の測定においても同様である。

まず、無塩バターの水分検量線を作成した。 流出口１１から流出するバター２０（無塩バター）から検量線作成用のサンプル(以下、「検量線サンプル」という)を複数採取して、乾燥減量法を用いて検量線サンプルの水分濃度を測定した。

また、検量線サンプルの水分吸光度を、分光器３が取得した検量線サンプルの吸光度スペクトルに基づいて求めた。 具体的には、検量線サンプルの採取と同時に、流出口１１から流出する無塩バターの吸光度スペクトルを、分光器３を用いて取得した。

具体的には、流出口１１から流出する無塩バターに近赤外線を約０．５秒間照射して吸光度スペクトルを求める処理（１スキャン）を１６回繰り返した。 Ｓ／Ｎ比を向上させるために、各スキャンで得られた吸光度スペクトルを平均化し、平均化されたスペクトルを無塩バターの吸光度スペクトルとした。 そして、ＰＣ５を用いて、取得した吸光度スペクトルに対して一次微分処理を行い、照射距離の変化に伴う近赤外線の強度変化、およびバターの滑らかさなどの変化に伴うバター表面の反射率の変化などの影響を抑制した。 続いて、一次微分処理後の吸光度スペクトルに対してＰＬＳ解析を行った。 具体的には、水の吸収波長域である波長１３００ｎｍ〜１６００ｎｍ（第１波長域）、および波長１８００〜２１００ｎｍ（第２波長域）における他のバター成分の近赤外線の吸収の影響を抑制し、水分の吸収による各波長域の吸光度値（データ）の抽出および圧縮を行った。 こうして得られた検量線サンプルの水分の吸光度スペクトルにおける各波長域の吸光度値（水分の吸光度スペクトルのピーク値）と、検量線サンプルの水分濃度との相関関係を計算し、無塩バターの水分検量線を作成した。

水分検量線の作成後、流出口１１から流出する無塩バターの水分濃度を、分光器３が取得する無塩バターの吸光度スペクトルに基づいて測定した。 無塩バターの吸光度スペクトルに基づいて求める水分濃度を、無塩バターの水分測定値とする。 なお、第１回〜第３回の測定を通じて、無塩バターの水分測定値を求める際に同一の水分検量線を用いた。

まず、無塩バターの水分測定値を求めるために、分光器３を用いて、流出口１１から流出する無塩バターに近赤外線を連続的に照射させ、無塩バターの吸光度スペクトルを取得した。 そして、ＰＣ５を用いて、１２秒〜１５秒に１回の頻度で、分光器３が取得した吸光度スペクトルから無塩バターの水分吸光度を求めた。 求めた水分吸光度と水分検量線とに基づいて、無塩バターの水分測定値を得た。 なお、水分吸光度を求める手順は、上述の検量線サンプルの水分吸光度を求める手順と同じである。

また、１時間に１〜７回程度の頻度で無塩バターのサンプル（以下、「基準サンプル」という）を採取し、乾燥減量法を用いて基準サンプルの水分濃度を測定した。 基準サンプルの水分濃度の測定値を水分基準値とする。 そして、水分基準値と、基準サンプルの採取タイミングに対応する水分測定値とを比較した。

また、無塩バターへの近赤外線の照射と並行して、エージングタンクの切り替え、あるいはバター製造機１のワーキング回転数の変更などを行った。 これにより、無塩バターの製造条件の変更に伴う、図１に示す測定システムを用いた無塩バターの水分濃度の測定への影響を調べた。

次に、各バターの水分濃度の測定結果を説明する。 図２に、各バターの水分基準値を基準とした、水分測定値の最大誤差、平均誤差、および標準偏差を示す。 各測定回における水分測定値の平均誤差は０．１％以内であり、乾燥減量法の系統誤差（０．１％程度）と同じである。 このことから、図１に示す測定システムを用いたバターの水分濃度の測定精度は、乾燥減量法の測定精度と同等であることを確認できた。

なお、バターの色相および表面温度が近赤外線を用いた各バターの水分濃度の測定に影響を及ぼすことが知られている。 各測定回において、バターの色相および表面温度が変化しているが、各測定回における水分測定値の平均誤差は０．１％以内である。 このことから、図１に示す測定システムを用いることによって、バターの色相および表面温度の変化の影響を受けることなくバターの水分濃度を高精度で測定できるといえる。 これは、フーリエ変換型の近赤外分光器は、１スキャンに要する時間が他の近赤外分光器（回折格子型、干渉フィルター型など）に対して圧倒的に短いために、サンプルの色相や温度変化を捉え難いためである。

次に、各バターの水分測定値の経時変化について説明する。 図３は、無塩バターの水分測定値の経時変化の一例を示すグラフである。 図４は、有塩バターの水分測定値の経時変化の一例を示すグラフである。 図５は、発酵バターの水分測定値の経時変化の一例を示すグラフである。 図３〜図５に示すグラフは、いずれも第２回の測定時に取得したデータである。

上述したように、各測定回においてバターの製造条件を変更している。 たとえば、図３では、領域２１においてエージングタンクを切り替えた。 領域２２および２４においてバター粒に添加する水の量を増加させた。 領域２３においてバター粒に添加する水の量を減少させた。 また、図４では、領域３１においてワーキング回転数およびクリーム加温温度をそれぞれ上昇させた。 領域３２においてワーキング回転数を低下させた。 領域３３においてエージングタンクを切り替えた。 また、図５では、領域４１において発酵乳調合液の添加量を少なくした。 領域４２においてエージングタンクを切り替えた。

図３〜図５に示すように、バターの製造条件を変更しても、各バターの水分基準値と水分測定値とが同じように変動している。 また、第１回および第３回の測定においても、同様の結果が得られた。 つまり、図１に示す測定システムを用いたバターの水分濃度の測定において、各バターの製造条件の変更は、測定精度に影響を及ぼさないといえる。

（測定２：有塩バターの塩分濃度の測定）
また、上述の測定１で説明した有塩バターの水分濃度の測定と同時に、有塩バターの塩分濃度を測定した。 以下、有塩バターの塩分濃度の測定手順、および測定結果について、上述の測定１の説明と異なる部分を中心に説明する。

ここで、有塩バターの塩分濃度の測定手順を説明する。 有塩バターの塩分濃度を測定する前に、有塩バターの塩分検量線を水分検量線と同時に作成した。

まず、有塩バターの検量線サンプルの塩分濃度を、モール法を用いて測定した。 また、有塩バターの吸光度スペクトルを、無塩バターの吸光度スペクトルと同様の手順で取得した。 つまり、水の吸収波長域である第１波長域および第２波長域における水分以外のバター成分の近赤外線の吸収の影響を抑制した。 こうして得られた検量線サンプルの水分の吸光度スペクトルにおける、塩分が存在することによる水の吸収波長域のピークのシフトを塩分吸光度とし、各波長域における水の吸収波長を基準にして塩分吸光度を求めた。 そして、ピークのシフト（塩分吸光度）と塩分濃度との相関関係を計算し、有塩バターの塩分検量線を作成した。

塩分検量線の作成後、流出口１１から流出する有塩バターの塩分濃度を、分光器３が取得した有塩バターの吸光度スペクトルに基づいて測定した。 有塩バターの吸光度スペクトルに基づいて求める塩分濃度を、有塩バターの塩分測定値とする。

具体的には、有塩バターの塩分濃度を求めるために、有塩バターの水分測定値を求める際に用いた水の吸光度スペクトルから、有塩バターの塩分吸光度を求めた。 有塩バターの塩分吸光度を求める手順は、検量線サンプルの塩分吸光度を求める手順と同じである。 求めた塩分吸光度と塩分検量線とに基づいて、有塩バターの塩分測定値を求めた。 なお、第１回〜第３回の測定を通じて、有塩バターの塩分測定値を求める際に同一の塩分検量線を用いた。

また、有塩バターの基準サンプルの塩分濃度を、モール法を用いて測定した。 基準サンプルの塩分濃度を塩分基準値とする。 そして、塩分基準値と基準サンプルの採取タイミングに対応する塩分測定値とを比較した。

次に、有塩バターの塩分濃度の測定結果を説明する。 図６に、塩分基準値を基準とした塩分測定値の最大誤差、平均誤差、および標準偏差を示す。 各測定回における塩分測定値の平均誤差は０．１％以内であり、モール法の系統誤差（０．１％程度）と同じである。 このことから、図１に示す測定システムを用いることによって、有塩バターの色相および表面温度の変化の影響を受けることなく、有塩バターの塩分濃度を高精度で測定できることを確認できた。 これは、近赤外線の波長域を連続的に測定可能なアレイ検出型の分光器、あるいは音響光学変調フィルタ（ＡＴＯＦ）型の近赤外分光器と比較して、フーリエ変換型の近赤外分光器の波長分解能が圧倒的に優れているためである。 フーリエ変換型の分光器を用いることによって、塩分濃度によって変化する水の吸光度スペクトルにおけるピーク波長と所定波長（水の吸収波長）との僅かなズレを検知することができる。

図７は、第２回測定時の有塩バターの塩分測定値の経時変化を示すグラフである。 上述したように、有塩バターの水分濃度の測定時に、有塩バターの製造条件を変更している。 図７では、領域５１においてワーキング回転数およびクリーム加温温度をそれぞれ上昇させた。 領域５２においてワーキング回転数を低下させた。 領域５３においてエージングタンクを切り替えた。 なお、図４に示す領域３１〜３３と、図７に示す領域５１〜５３とは、バターの製造条件の変更内容がそれぞれ対応している。

図７に示すように、有塩バターの製造条件の変更に関係なく、有塩バターの塩分基準値と塩分測定値とが同じように変動している。 第１回および第３回の測定でも、同様の結果が得られた。 つまり、図１に示す測定システムを用いた有塩バターの塩分濃度の測定において、有塩バターの製造条件の変更は、測定精度に影響を及ぼさないといえる。

以上、説明したように、本実施の形態に係るバター成分の測定方法は、フーリエ変換を用いた近赤外分光器３を用いることによって、従来の測定法と同じ精度で、バターの色相および表面温度の変化の影響を受けることなく、バターの水分濃度および塩分濃度を同時に測定することができる。

また、本実施の形態に係るバター成分の測定方法は、水の吸光度スペクトルから水分吸光度および塩分吸光度を一定間隔で取得することによって、バターの水分濃度および塩分濃度を、非接触、かつオンラインで、継続的に測定できる。 これにより、製造条件の変更に伴うバターの水分濃度および塩分濃度の変化を迅速に捉えることができる。

また、本実施の形態に係るバター成分の測定方法は、フーリエ変換を用いた近赤外分光器３を用いることによって、バター２０の水分濃度および塩分濃度を同時に求めることができる。 さらに、バターの水分濃度および塩分濃度を同時に測定するだけでなく、他の成分の濃度も同時に測定できる。

具体的には、バター２０の吸光度スペクトルから、測定成分の吸収波長域における測定成分の吸光度スペクトルを、水の吸光度スペクトルを取得した手順と同じ手順で取得し、測定成分の吸光度を求める。 そして、測定成分の吸光度と検量線とに基づいて、バター２０の測定成分の濃度を求めればよい。

たとえば、バター２０の水分濃度および塩分濃度を測定すると同時に、バターの品質の指標となる乳酸、脂肪などの濃度を同時に測定することができる。 乳酸の場合、発酵バターの吸光度スペクトルから１６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおけるメチル基の吸光度、１８５０ｎｍ〜１９００ｎｍにおけるカルボキシル基の吸光度、および２０００ｎｍ〜２１００ｎｍにおけるヒドロキシル基の吸光度を求めることによって、乳酸の濃度を測定できる。 さらに、乳酸の濃度とｐＨとが相関関係にあると仮定することによって、発酵バターのｐＨ値を求めてもよい。 また、脂肪の場合、バターの吸光度スペクトルから２２００ｎｍ〜２５００ｎｍにおけるメチル基の吸光度を求めることによって、バターの脂肪の濃度を測定することができる。

｛第２の実施の形態｝
図８は、本実施の形態に係るバターの製造方法に用いられるバター製造システムの概略図である。 図８に示すバター製造システムは、上記第１の実施の形態に係るバター成分の測定方法で得られたバターの水分濃度および塩分濃度に基づいて、ワーキング処理前のバター粒に添加する水または食塩水の量を制御する。 なお、図８において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

制御部６は、ＰＣ５が求めたバターの水分濃度あるいは塩分濃度などの測定値に応じて添加ポンプ１２の動作周波数を制御し、バター粒に添加する水または食塩水の添加量を調節する。 添加ポンプ１２は、バター製造機１に組み込まれており、バター粒に水または食塩水を添加するポンプである。

以下、本実施の形態に係るバター製造方法の詳細を、図８に示すバター製造システムを用いて行った、バターの水分濃度および塩分濃度の自動制御試験の内容に基づいて説明する。

（制御試験１：無塩バターの水分濃度の制御試験）
まず、無塩バターの水分濃度の制御試験の手順について説明する。 ＰＣ５を用いて、上述の測定１において説明した手順で、無塩バターの水分測定値および水分基準値を求めた。 そして、制御部６を用いて、水分測定値と制御部６に予め設定された水分濃度の目標値（水分目標値）とに基づいて、添加ポンプ１２の動作周波数を決定した。 このとき、制御部６にワンループコントローラを用い、動作周波数をＰＩＤ制御方式に基づいて決定した。 このように、添加ポンプ１２を決定した動作周波数で制御させることによって、バター粒に添加する水の量を調節した。

なお、本試験において、水分濃度の目標値を、１６．０％〜１６．５％に設定した。 また、本試験において、無塩バターの水分測定値を求めるために用いる水分検量線は、測定１における第１回〜第３回の測定時に用いた水分検量線と同一である。 また、本試験中にＰＩＤ制御の各パラメータ値を変更し、水分濃度値の変動幅を確認した。

次に、無塩バターの水分濃度の制御試験の結果について説明する。 図９は、本試験における無塩バターの水分測定値の経時変化を示すグラフである。 なお、水分目標値が示された期間において、水分濃度の自動制御を行っている。

図９に示す各領域におけるＰＩＤ制御の条件を以下のように設定している。 領域７１において、Ｐ＝８７、Ｉ＝１３９、Ｄ＝３５である。 また、領域７２において、Ｐ＝１２０、Ｉ＝１３９、Ｄ＝３５である。 また、領域７３および領域７４において、Ｐ＝１２０、Ｉ＝８０、Ｄ＝３５である。

図９に示すように、領域７１〜７３において水分目標値を１６．０％に固定したが、無塩バターの水分測定値は、水分目標値を中心に変動した。 また、ＰＩＤ制御の各パラメータの値に応じて、水分測定値の変動幅が異なることがわかる。 特に、領域７３における水分測定値は、水分目標値の±０．２％程度の範囲内で変動していた。 一方、領域７４では、水分目標値を１６．０％〜１６．５％の範囲で変化させた。 このとき、水分目標値を変更してから無塩バターの水分測定値が水分目標値の±０．２％以内の範囲となるまでの時間は約１〜２分であった。 また、各領域において、水分基準値に対する水分測定値の平均誤差は、０．１％以内であった。 これらのことから、ＰＩＤ制御の各パラメータ値を適切に設定することによって、無塩バターの水分濃度を安定的に制御できることを確認できた。

また、領域７２においてエージングタンクを切り替えたが、切り替えの前後で無塩バターの水分測定値が水分目標値から大きく逸脱していない。 この結果から、無塩バターの製造条件を変更しても、無塩バターの水分濃度が安定的に制御できることを確認できた。

本試験の結果から、図８に示すバター製造システムを用いることによって、無塩バターの水分濃度を安定的に制御できるといえる。 また、本試験の結果から、図８に示すバター製造システムを用いて、有塩バターおよび発酵バターの水分濃度についても、安定的に制御可能であるといえる。

（制御試験２：有塩バターの塩分濃度値の制御試験）
まず、有塩バターの塩分濃度の制御試験の手順について説明する。 ＰＣ５を用いて、上述の測定２において説明した手順で、有塩バターの塩分測定値および塩分基準値を求めた。 そして、制御部６を用いて、過去５回分の塩分測定値の平均値を求める処理を３分おきに行い、塩分測定値の平均値と、予め設定された塩分濃度の目標値（塩分目標値）とに基づいて添加ポンプ１２の動作周波数を決定した。 このとき、制御部６としてシーケンサを用いた。 添加ポンプ１２を決定した動作周波数で動作させることによって、バター粒に添加する食塩水の量を調節した。

なお、本試験において、有塩バターの塩分濃度の目標値（塩分目標値）を１．５％に設定した。 また、本試験において、有塩バターの塩分測定値を求めるために用いる塩分検量線は、測定２における第１回〜第３回の測定時に用いた塩分検量線と同一である。

次に、有塩バターの塩分濃度の制御試験の結果について説明する。 図１０は、本試験における有塩バターの塩分測定値の経時変化を示すグラフである。 なお、塩分目標値が示された期間において、塩分濃度の自動制御を行っている。

図１０に示すように、塩分濃度の自動制御中に、有塩バターの塩分測定値が目標値（１．５％）を中心に変動している。 塩分測定値の変動幅は、塩分目標値の±０．０５％程度の範囲内であった。 図１０に示す領域８１においてエージングタンクを切り替えたが、有塩バターの塩分濃度値が切り替え前後で大きく変動することはなかった。 また、塩分基準値に対する塩分測定値の平均誤差は、０．１％以内であった。 これらのことから、有塩バターの製造条件の変更に関わらず、図８に示すバター製造システムを用いることによって、有塩バターの塩分濃度を安定的に制御できることを確認できた。

また、塩分濃度の自動制御の効果を確認するために、領域８２において、塩分濃度の自動制御を中断して、添加ポンプ１２の動作周波数を一定にした。 この結果、領域８２で塩分測定値が約１．５％から１．３５％まで低下した。 しかし、自動制御を再開すると、塩分測定値は約１．５％まで回復した。 また、自動制御の開始から１〜２分で、塩分測定値は、上記の変動幅となることを確認した。 この結果からも、図８に示すバター製造システムを用いることによって、有塩バターの塩分濃度が変化しても速やかに塩分濃度を制御できるといえる。

以上、説明したように、図８に示すバター製造システムは、バターの製造条件の変更に伴うバターの水分濃度および塩分濃度の変化を速やかに検出し、バター粒に添加する水または食塩（食塩水）の量を調節する。 これにより、一定の水分濃度あるいは塩分濃度を有するバターを、安定的に製造することが可能となる。

また、図８に示すバター製造システムを用いることによって、バターの水分濃度および塩分濃度を、制御開始から数分で目標値の０．２％程度および０．０５％程度の範囲で制御できる。 これにより、製造開始直後のバターの回収量を大幅に低減することができるため、従来と比べて低コストでバターを製造することが可能となる。 これは、他の近赤外分光器（回折格子型、干渉フィルター型など）と比較して、フーリエ変換型の近赤外分光器が圧倒的に短い時間で１スキャンを実行することが可能であり、高波長分解能の測定が可能なためである。 このように、フーリエ変換型の近赤外分光器を用いることによって、バターの水分濃度および塩分濃度を速やかに調節することができる。

なお、本実施の形態において、水および食塩水のいずれかを個別にバター粒に添加するものとして説明したが、これに限られるものではない。 たとえば、バター製造機１が２台の添加ポンプ１２を有する場合、バター粒に添加する水および食塩水の量を同時に調節してもよい。 これにより、一定の品質の有塩バターを製造することがさらに容易となる。

また、本実施の形態で説明した制御試験において、水分基準値および塩分基準値を求めたが、実際のバターの製造現場において、水分基準値および塩分基準値を測定しなくてもよいことは言うまでもない。

また、上記実施の形態において、第１波長域の水の吸光度スペクトルと第２波長域の水の吸光度スペクトルとを用いて、水分吸光度および塩分吸光度を求めているが、これに限られるものではない。 たとえば、第１波長域の水の吸光度スペクトル、および第２波長域の水の吸光度スペクトルのいずれかを用いて、水分吸光度および塩分吸光度を求めてもよい。

なお、上記実施の形態において、バターの水分濃度および塩分濃度を測定する例について説明したが、これに限られるものではない。 上述した測定方法を用いて、一般的な食品や乳製品における水分、塩分、脂肪、乳酸（ｐＨ）などの各種成分を同時に測定することが可能である。 また、上述した測定方法を用いて、製造中の一般的な食品や乳製品の各種成分の濃度を測定し、測定結果に基づいて、製造中の一般的な食品や乳製品などに（オンラインで）添加する各種成分の量を調整することも可能である。 このとき、バターでは製造中の品質を一定にすることが特に難しいため、上記実施の形態の効果が特に発揮されやすいと考えられる。 しかし、マーガリン、スプレッド、ナチュラルチーズ、プロセスチーズ、ヨーグルト、プリンなどでも、上記実施の形態の効果は十分に発揮されると考えられる。

この発明を添付図面に示す実施態様について説明したが、この発明は、その詳細な説明の記載をもって制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載する範囲において広く構成される。