JP2006212038A

JP2006212038A - 分離方法および分離機

Info

Publication number: JP2006212038A
Application number: JP2006125334A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Monma; 哲也門馬; Takashi Inoue; 隆井上; Kazutaka Miyatake; 和孝宮武; Chuichi Onishi; 忠一大西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】水などの安全な溶媒を高温ガスの形で使用し、凝縮伝熱と凝縮液により、食品などの多成分物質を効率よく加熱するとともに食品から余分な油脂分および塩分を、適量にかつ簡単に取り除く方法を提供する。
【解決手段】本発明の分離方法は、多成分物質を加熱し、成分を分離する方法であって、１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、多成分物質から一部の成分だけを取り除くための分離方法およびその装置に関する。特に、食品から脱油および脱塩をすることができる加熱調理方法および加熱調理機に関する。

業務用または家庭用の加熱調理機には、熱源として電気またはガスを使用する熱風オーブン、輻射型グリル、マイクロ波を使用する電子レンジ、１００℃以下のスチームを使用する蒸し器などが使用されている。しかし、これらの調理機は、いずれも加熱はできても、食品からの脱油や脱塩効果はほとんど無い。

食物から摂取する全摂取エネルギの中で、脂質として摂取するエネルギの比率は、２０％〜２５％の範囲とし、これを超えないことが健康上望ましいとされているのに対して、国の調査結果によると、現在、日本人の脂質として摂取するエネルギの割合は２０〜４９歳の成人で２５．４％〜２７．８％であり、適正範囲を大きく上回り、脂質の摂取過多となっている（非特許文献１参照）。

また、日本人は、歴史的に、食塩の摂取量が多く、厚生労働省が目標として定める１０ｇ／日未満よりも多い１１．６ｇ／日の塩分を摂取しており、特に４０歳〜６９歳の高齢者は、１２ｇ／日〜１３ｇ／日の多量の塩分を摂取しているのが実情である（非特許文献１参照）。このような高脂質および高塩分の食生活は、成人病の発症に繋がる可能性が高いため、大勢の人々が、味を落とさずに、食品中の油脂分および塩分を減少させたいと願っている。しかしながら、従来の調理機には、加熱調理中に脱油や脱塩ができるものは無いのが現状である。

食品などの多成分物質から一部の成分を分離し、脱離する方法としては、分離する物質を選択的に溶解する有機溶媒に、多成分物質を浸漬することによって、分離したい物質を抽出するなどの方法が採られている。また、日常よく知られている分離方法としては、食材を水やお湯に浸すことにより、食材に含まれている必要以上の塩分またはアクなどを脱離する「湯通し」、「塩抜き」または「あく抜き」などの方法がある。

一方、自動車部品などの金属加工部品の表面に付着しているプレス油または切削油などの洗浄には、従来よりフロンが使用されてきた。フロンは、不燃性および脱脂性に優れるが、環境問題により使用が規制されているため、フロンに代わる方法として、スチーム洗浄法が紹介されている（特許文献１参照）。この方法は、加圧下、１５０℃〜６００℃の水蒸気を５分〜３０分間程度、金属部品に噴射し、板材および線材などの金属表面に付着している油脂を除去するものであるが、内部に含まれている成分の分離を目的とするものではない。
特開平９−１４３７７５号公報厚生労働省、「第６次改定日本人の栄養所要量、平成１３年、国民栄養調査結果」

天然物などの食品からの抽出を、特殊な有機溶媒を使用し、これに浸漬するなどの方法により行なうと、高価な有機溶媒を大量に使用する必要があり、環境問題および安全性などの問題があり、取り扱いが難しく、大掛かりな専用の装置が必要になる。また、食品の「湯通し」、「塩抜き」または「あく抜き」は、水やお湯に浸漬する方法であるため、食品中の基質であるタンパク質やデンプン質にも影響を与え、軟化または変色などの変質が起こりやすく、食品そのものの品質を悪くする傾向がある。また、ほとんどの食品は加熱調理工程で仕上げるが、加熱調理工程と別の前工程が必要となり、手間がかかるという問題がある。

本発明の課題は、上記の点に鑑みなされたものであり、水などの安全な溶媒を高温ガスの形で使用し、凝縮伝熱と凝縮液により、食品などの多成分物質を効率よく加熱すると共に食品内から余分な油脂分および塩分を、適量にかつ簡単に取り除く方法を提供することにある。

本発明の分離方法は、多成分物質を加熱し、成分を分離する方法であって、１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離することを特徴とする。

本発明の方法は、典型的には、気相物質が１００℃以上の水蒸気を含み、多成分物質である食品から油脂分および塩分を分離する方法である。気相物質は、水蒸気を５０容積％以上含み、１５０℃以上である態様が好ましい。

本発明の分離機は、多成分物質を加熱し、成分を分離する装置であって、１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離する装置であり、多成分物質を収容する箱体と、箱体に連結する気相物質発生装置を備えることを特徴とする。

気相物質発生装置から箱体内に供給する気相物質の量は、箱体の内容積１リットル当たり凝縮液換算で０．１ｃｍ³／分以上であり、箱体内の外周部に比べて、箱体内の中央部で供給量が多く、流速２ｍ／秒以上で多成分物質に供給する態様が望ましい。また、箱体は、ヒータを有し、箱体への気相物質の供給停止後、多成分物質をヒータにより加熱することができ、さらに、水平面に対して傾斜を有する支持具であって、箱体からの出し入れ自在の支持具を有するものが好適である。

本発明によれば、多成分物質を効率よく加熱し、簡単な方法により脱油および脱塩することができる。

（分離方法）
本発明の分離方法は、１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離することを特徴とする。かかる方法により、多成分物質から一部の成分を簡易かつ効率よく分離することができる。

１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質を選定することにより、比較的低温領域で容易に成分を分離することができる。このような物質としては、安価で容易に入手できる点で、水が好ましい。水は、１００℃で気化して気相となり、１００℃以上の高温に加熱した水蒸気（Super heated steam）（以下、“ＳＨＳ”という。）は、後述のとおり、優れた脱油作用および脱塩作用を発揮する。したがって、本発明の典型的な例として、気相物質が１００℃以上の水蒸気を含み、多成分物質が食品である場合を採り上げ、本発明の最良の実施形態を詳細に説明する。

熱伝達特性は、ＳＨＳの雰囲気中に、食品を曝すと、高温のＳＨＳから食品に放射伝熱および対流伝熱が起こるとともに、食品表面に接触した気相のＳＨＳが１００℃以下となり、食品の表面に凝縮し、凝縮熱（５３９ｃａｌ／ｇ）を食品に与え、食品は加熱される。これに対して、たとえば、熱風加熱の場合、水分を含まない高温の空気による加熱であるため、放射伝熱および凝縮伝熱がなく、対流伝熱のみにより加熱される。したがって、図１に示すように、ＳＨＳ加熱は、熱風加熱に比べて、高い熱伝達特性を奏し、大量の熱を素早く食品に与えることができる。

食品の水分量は、ＳＨＳ加熱の場合、ＳＨＳが食品の表面に凝縮するため、図２に示すように、凝縮水により、食品の水分は、表面および内部とも、一旦上昇する。その後、凝縮により多量の熱量が食品に伝達し、食品の温度が１００℃近くまで上昇すると、食品から水分が蒸発し始め、水分量が復元し、表面および内部とも乾燥が進行する。したがって、ＳＨＳ加熱によれば、食品の表面がパリッとし、内部がジューシな高品位調理が可能となる。これに対して、スチーム加熱の場合、１００℃以下の水蒸気による加熱であるため、食品の温度が１００℃以上に上昇することはなく、凝縮が継続して起こり、食品の表面および内部ともベタツイタ仕上がりとなる。また、熱風加熱の場合、加熱開始と同時に乾燥が始まり、どんどん乾燥が進行するため、食品の表面および内部とも乾燥し過ぎの仕上がりになりやすい。

食品からの油脂分の分離は、図３に示すように、ＳＨＳ１により食品２が加熱されると、食品２に含まれる油脂分３が溶融し、粘度が低下する。加熱に伴い、食品２は収縮するため、油脂分３が食品２から滲出する。一方、ＳＨＳ１により食品２の表面に生じた凝縮水４は、油脂分３とともに洗い流され、食品２から分離する。

食品からの塩分の分離は、まず、図４（ａ）に示すように、食品２内の食塩は、食品２中の水分により、Ｎａイオン５とＣｌイオン６に解離している。ＳＨＳ１の雰囲気中で食品２に凝縮水４が付着すると、図４（ｂ）に示すように、Ｎａイオン５とＣｌイオン６は拡散により、ＮａイオンとＣｌイオンの濃度が低い凝縮水４へ移動する。つぎに、図４（ｃ）に示すように、Ｎａイオン５とＣｌイオン６を含む凝縮水４が食品２から分離する。

食品中の油脂分が劣化すると、消化器障害およびアレルギを起こしやすく、他の栄養素の効能を消失させるなどの弊害をもたらす。たとえば、油脂分の劣化により生じる過酸化物は消化器障害の要因となり、劣化の程度によっては食中毒となる。また、油脂分とアレルギは密接に関連し、劣化した油脂分は食物タンパク質と反応して、食物アレルギの原因である抗原となる。さらに、ビタミンＣ、ビタミンＥまたはポリフェノールなどの抗酸化物質に作用し、これらの効能を消失させる。

油脂分の劣化には、一般に、微生物などによる劣化と、酸化による劣化があるが、食品の調理時に生じる劣化は、酸化による劣化である。オーブン加熱などにより調理する場合、図５（ａ）に示すように、油脂分の周囲にはＯ₂が多く存在し、酸化劣化が生じやすい状態にある。このため、香りの変化、臭気の発生、色の変化または有害物質の発生などが起こりやすい。これに対して、ＳＨＳ加熱により調理する場合、図５（ｂ）に示すように油脂分の周囲は、Ｈ₂Ｏ（凝縮水および水蒸気）で覆われており、Ｏ₂が遮断された無酸素雰囲気にあるため、油脂分の酸化劣化を抑制することができる。

ＳＨＳ加熱では、他の加熱方式に比べて脱油効果が大きいが、ＳＨＳ加熱によっても食品中の油脂分を完全に除くことは困難である。しかし、油脂分が残留していても、ＳＨＳ加熱によるときは、残留する油脂分の酸化を抑制し、劣化を防止することができる。このような観点から、ＳＨＳ加熱時において、水蒸気は、気相雰囲気中に５０容積％以上含まれていることが好ましく、７５容積％以上がより好ましく、９０容積％以上が特に好ましい。また、水蒸気の温度は、加熱効率が高まり、脱油効果および脱塩効果も大きくなる点で、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましい。

（分離機）
本発明の分離機は、１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離する装置であって、多成分物質を収容する箱体と、箱体に連結する気相物質発生装置を備えることを特徴とする。かかる装置により、たとえば、１００℃以上の水蒸気を含む気相物質を使用して、多成分物質である食品から油脂分および塩分などの成分を簡易かつ効率よく分離することができる。水蒸気などの気相物質を発生する装置に連結する箱体は、食品などを収容し、食品などの周囲の雰囲気を安定化する機能を有する。

水蒸気発生装置から箱体内に供給する水蒸気の量は、加熱、脱油および脱塩の各効果を高める点で、箱体の内容積１リットルに対して水分換算で０．１ｃｍ³／分以上が好ましく、０．３ｃｍ³／分以上がより好ましい。また、水蒸気の供給量は、同様の理由により、箱体内の外周部に比べて、箱体内の中央部において多くする態様が好ましい。さらに、水蒸気を食品に供給するときの流速は、熱効率を高め、凝縮水の付着量を多くし、また、風速の機械力により脱油量が多くなる点で、２ｍ／秒以上が好ましく、５ｍ／秒以上がより好ましい。

箱体には、箱体の内側または外側にヒータを設けることができ、箱体への水蒸気の供給停止後、食品をヒータにより加熱する態様とすることができる。かかる態様の分離機を用いると、食品の表面に焦げ目などの焼き目を付けることができるので、商品価値を高まり、有利である。また、かかる仕様の分離機により、食品加熱の初期段階では、水蒸気により食品の温度を１００℃近くまで上昇させ、水蒸気の供給停止後に、ヒータで食品を再加熱することもできる。

箱体に支持具を設け、支持具を、水平面に対して傾斜を持たせると、支持具上の食品を傾斜させ、食品の表面にある凝縮水の分離を促し、脱油および脱塩効果が高まる点で有利である。支持具は、調理操作を簡易化する点で、箱体からの出し入れが自在であるものが好ましい。

水蒸気は、油脂分の酸化を抑制し、劣化を防止する点から、ＳＨＳ加熱時において気相雰囲気中に５０容積％以上含まれていることが好ましく、７５容積％以上がより好ましく、９０容積％以上が特に好ましい。また、水蒸気の温度は、加熱効率が高まり、脱油効果および脱塩効果も大きくなる点で、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましい。

（実施例１）
本実施例において使用した分離機の構造を図６に示す。この分離機は、食品９０を収容する箱体２０と、箱体２０に連結する水蒸気発生装置５０とを有する。箱体２０と水蒸気発生装置５０とを連結する外部循環路３０を通る気体は、蒸気発生装置５０からの水蒸気を吸引し、箱体２０の天井部に設置したサブキャビティ４０に導かれる。サブキャビティ４０は、加熱ヒータ４１を内蔵しており、加熱ヒータ４１により加熱された気体は、サブキャビティ４０の底面に二次元的または三次元的に分散配置された複数の噴気孔４３から下向きに噴出し、支持具２２上の食品９０に供給される。噴気孔４３は、箱体２０の天井の中央部に配置し、箱体２０の中央部に吹き降ろす構造を有する。箱体２０の気体は、下方に向いた吸入孔２４を介して、送風装置２５により外部循環路３０に送り込まれ、同様に循環する。

水蒸気発生装置５０は、図７に示すように、中心線を垂直にして配置したポット５１を備え、ポット５１の上部には蒸気吸引エジェクタ３４を有し、下部には排水パイプ５２を有する。また、ポット５１の外周部には蒸気発生ヒータ５６を有し、内部には伝熱ユニット６０を有する。伝熱ユニット６０は、ポット５１の内壁上にリング６１を有し、リング６１の内部に放射状に配置する複数のフィン６２を備える。ポット５１に、水タンク７１より給水パイプ６３を介して給水されると、蒸気発生ヒータ５６からの加熱により水蒸気が発生する。

本実施例では、天かすを試料とし、１５０℃と２５０℃のＳＨＳによる脱油量と加熱時間の関係を調べた。試料に供給した気体は、供給量が箱体の内容積１リットルに対して０.４ｃｍ³／分、流速３ｍ／秒、加熱４分後のＳＨＳの含有量が９０容積％であった。また、箱体内に設置するときの天かすの表面温度は２０℃であった。加熱に伴ない、天かす（１００ｇ）からペーパータオルに滲出した油量（ｇ）を測定し、これを脱油量とした。１５０℃での脱油量と加熱時間との関係を図８に示す。また、２５０℃での脱油量と加熱時間との関係を図９に示す。

（比較例１）
実施例１の分離機の代わりにオーブンを用い、天かす（１００ｇ）について、１５０℃と２５０℃での脱油量と加熱時間の関係を調べた。１５０℃での脱油量と加熱時間の関係を図８に示す。また、２５０℃での脱油量と加熱時間の関係を図９に示す。

図８と図９の結果から明らかなとおり、本発明の分離機による脱油量は、オーブンによる場合に比べて、１５０℃では２倍程度大きく、２５０℃では１．３倍〜１．６倍大きかった。

（実施例２）
天かす（１００ｇ）の代わりに、サイコロ牛肉（１００ｇ）を用いた以外、実施例１と同様にして、脱油量と加熱時間との関係を調べた。１５０℃での脱油量と加熱時間の関係を図１０に示す。また、２５０℃での脱油量と加熱時間の関係を図１１に示す。

（比較例２）
実施例２の分離機の代わりにオーブンを用いた以外、実施例２と同様にして、脱油量と加熱時間の関係を調べた。１５０℃での脱油量と加熱時間との関係を図１０に示す。また、２５０℃での脱油量と加熱時間との関係を図１１に示す。

図１０と図１１の結果から明らかなとおり、本発明の分離機による脱油量は、オーブンによる場合に比べて、１５０℃では８倍〜１６倍大きく、２５０℃では２倍〜８倍大きかった。

（実施例３）
天かす（１００ｇ）の代わりに、塩鮭２切れ（１５０ｇ）を試料とし、２３０℃のＳＨＳにより１７分間の加熱処理をしたときの脱塩量を調べた。試料に供給した気体は、供給量が箱体の内容積１リットルに対して０.５ｃｍ³／分、流速３ｍ／秒、加熱４分後のＳＨＳの含有量が９０容積％であった。また、箱体内に設置するときの塩鮭の表面温度は２０℃であった。脱塩量は、調理時の落下物を回収し、濃縮後、塩分濃度計にて測定した結果、脱塩量は、塩鮭１００ｇ当たり０．８８ｇであった。

（実施例４）
表面を水で洗浄し、風乾した後の塩鮭２切れ（１５０ｇ）を試料とした以外は、実施例３と同様にして脱塩量を調べた結果、脱塩量は０．９２ｇであった。したがって、実施例３の結果とともに考察すると、本発明の分離機によれば、塩鮭の表面からだけではなく、内部の塩分も分離できることがわかった。

（比較例３）
実施例３の分離機の代わりにガスグリルを用い、塩鮭２切れ（１５０ｇ）について、７分間加熱したときの脱塩量を調べた。脱塩量は、塩鮭１００ｇ当たり０．０３ｇであり、実施例３と４におけるＳＨＳ処理による脱塩量の１／３０に過ぎなかった。

（実施例５）
ハンバーグ（１１０ｇ）を試料とし、水平に設置した状態で、２３０℃のＳＨＳにより６分間加熱したときの脱油量を調べた。試料に供給した気体は、供給量が箱体の内容積１リットルに対して０.５ｃｍ³／分、流速３ｍ／秒、加熱６分後のＳＨＳの含有量が９８容積％であった。測定の結果、脱油量は試料１００ｇ当たり７．０ｇであった。

（実施例６）
ハンバーグ（１１０ｇ）を試料とし、水平面に対して傾斜を有する支持具上で加熱した場合の脱油量を調べた。図１２（ａ）は、支持具の正面図であり、図１２（ｂ）は、支持具の右側側面図である。このような水平面に対して１０°傾斜させた支持具上に設置した状態で、実施例５と同様の方法にて脱油量を調べたところ、脱油量は試料１００ｇ当たり７．７ｇであり、実施例５における脱油量よりも１割向上した。したがって実施例５の結果とともに考察すると、傾斜させた支持具を使用することで、脱油量をさらに増加できることがわかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

食品などの簡単な脱油法および脱塩法を提供する。

加熱時間と食品内部温度との関係を示す図である。加熱時間と食品の水分変化量の関係を示す図である。食品からの油脂分の分離機構を説明する模式図である。食品からの塩分の分離機構を説明する模式図である。油脂分の酸化機構を説明する模式図である。本発明の実施例で使用する分離機の構造を示す図である。本発明の実施例で使用する分離機の水蒸気発生装置の構造を示す図である。１５０℃での天かすの脱油量と加熱時間との関係を示す図である。２５０℃での天かすの脱油量と加熱時間との関係を示す図である。１５０℃でのサイコロ牛肉の脱油量と加熱時間との関係を示す図である。２５０℃でのサイコロ牛肉の脱油量と加熱時間との関係を示す図である。水平面に対して傾斜を持たせた支持具を示す図である。

符号の説明

１ＳＨＳ、２食品、３油脂分、４凝縮水、５Ｎａイオン、６Ｃｌイオン、２０箱体、５０水蒸気発生装置。

Claims

多成分物質を加熱し、成分を分離する方法であって、
１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、
多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に前記気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離することを特徴とする分離方法。
気相物質は、１００℃以上の水蒸気を含み、多成分物質である食品から油脂分および塩分を分離することを特徴とする請求項１に記載の分離方法。
気相物質は、水蒸気を５０容積％以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の分離方法。
気相物質は、１５０℃以上の水蒸気を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分離方法。
多成分物質を加熱し、成分を分離する装置であって、
１００ｋＰａでの気化温度が１００℃以下である物質の気相雰囲気中に、多成分物質を曝すことにより、
多成分物質を加熱し、多成分物質の表面に前記気相物質を凝縮させ、多成分物質に含まれる成分を凝縮液とともに、多成分物質から分離する装置であり、
多成分物質を収容する箱体と、該箱体に連結する気相物質発生装置を備えることを特徴とする分離機。
気相物質発生装置から箱体内に供給する気相物質の量が、箱体の内容積１リットル当たり凝縮液換算で０．１ｃｍ³／分以上であることを特徴とする請求項５に記載の分離機。
気相物質発生装置から箱体内に供給する気相物質の量は、箱体内の外周部に比べて、箱体内の中央部で多いことを特徴とする請求項５または６に記載の分離機。
気相物質は、流速２ｍ／秒以上で多成分物質に供給されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の分離機。
箱体は、ヒータを有し、箱体への気相物質の供給停止後、多成分物質をヒータにより加熱することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の分離機。
箱体は、水平面に対して傾斜を有する支持具であって、箱体からの出し入れ自在の支持具を有することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の分離機。