JP2006272279A

JP2006272279A - 微粉炭の製造方法

Info

Publication number: JP2006272279A
Application number: JP2005099547A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hasegawa; 正樹長谷川; Yoko Taniguchi; 洋子谷口; Takeshi Hibino; 剛日比野; Kazuo Noda; 一男野田; Yoshihiro Seko; 好弘世古
Original assignee: CHIKUTAN KOBO TAKE MONOGATARI; CHIKUTAN KOBO TAKE MONOGATARI KK; Mie Prefecture
Current assignee: CHIKUTAN KOBO TAKE MONOGATARI; CHIKUTAN KOBO TAKE MONOGATARI KK; Mie Prefecture
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】粉砕機によって微粉末化した微粉炭を円滑に分級処理できる微粉炭の製造方法を提供する。
【解決手段】竹炭を０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径にした後、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、高温水又は蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させた粗砕炭９１を形成後、該粗砕炭９１をジェットミル４に供給すると共に除電装置２からのコロナ放電により発生させたイオンをジェットミル４に送り込む圧縮空気の供給路３又はジェットミル４の粉砕部本体４１へ導入して該粗砕炭９１を粉砕し微粉炭９２とする。
【選択図】図２

Description

本発明は粗砕炭を微粉末化して食用等の微粉炭を得る微粉炭の製造方法に関する。

炭は例えば食品,医薬品,保健機能食品などに添加して用いることができる。炭には人体の腸内ガスや有毒物質の吸着作用があり、体のなかに蓄積された不純物を吸着して体外に便と一緒に排出する働きがある。第１４改正日本薬局方にも止しゃ剤,整腸剤に「薬用炭」の薬品名が存在し、下痢症、消化管の異常発酵によるガス生成の吸着に用いられ、胃疾患には０.６〜１.０ｇ、腸疾患には４〜６ｇ又はそれ以上用いられるとしている。また、竹炭は食品衛生法の既存添加物(平成8年厚生省告示120号)として使用が認められている化学的合成品以外の添加物４８９品目のうちの一つになっており、食用炭及びこれを配合した食品等の発明技術が提案されている(例えば特許文献１参照。)。

特開２００４−１２１２３８公報

特許文献１では食用炭の粒径が食感等に大きく影響するため、微粉砕工程で気流式ジェットミルを用いて微粉末を得るようにし、さらに分級機構を備えて安定した製品粒度の竹炭微粉末を製造している。

しかし、特許文献１には以下のような問題があった。ジェットミルに原料炭を供給して微粉末化し微粉炭を造るのであるが、微粉末化させる過程で微粉炭が帯電し、次の分級工程で支障をきたした。ジェットミルは「数気圧以上の高圧または蒸気をノズルより高速で噴出させ、このジェット気流中に粉体粒子を巻き込んで衝突および摩砕を進めていく超微粉砕機」(『新版化学工学辞典』、丸善株式会社)であるが、粉体同士の相互衝突および摩砕過程で粉体が帯電しやすい状況にあった。前記竹炭微粉末の製造工程でも、竹炭微粉末が帯電し、その後の篩過工程で粒度にしたがって階級ごとに分級する際、微粉炭同士が静電気力で凝集してしまい分級処理に手間取っていた。
静電気発生に伴う生産障害は様々な生産業で起こっており、業界毎の静電気対策技術(例えばhttp//www.keyence.co.jp/seidenki/gyoukai/shoku-yaku-1.html)が提案されているが、上述の微粉炭同士が凝集してしまう問題を解消する分級処理技術はまだ確立されていない。

本発明は上記問題点を解決するもので、粉砕機によって微粉末化した微粉炭を円滑に分級処理できる微粉炭の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明の要旨は、粗砕炭を形成後、該粗砕炭を粉砕機に供給すると共に除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを粉砕機へ導入して該粗砕炭を粉砕し微粉炭とすることを特徴とする微粉炭の製造方法にある。
請求項２の微粉炭の製造方法は、請求項１で、粉砕機をジェットミルとし、これに送り込む圧縮空気の供給路又はジェットミルの粉砕部本体へ、前記除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを導入することを特徴とする。
請求項３の微粉炭の製造方法は、請求項２で、粗砕炭が竹炭を０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径にした後、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、高温水又は蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させたものであることを特徴とする。

請求項１の発明のように、粗砕炭を粉砕機に供給すると共に、除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを粉砕機へ導入して該粗砕炭を粉砕し微粉炭とすると、微粉炭に粉砕する過程で帯電しても、コロナ放電を利用したイオンを生成し該イオンが粉砕機に導入されているので、微粉炭の帯電電荷を中和することができる。微粉炭に発生する電荷を逆極性のイオンで中和し、微粉炭に蓄積された帯電電荷をゼロに近づけることができる。
請求項２の発明のように、粉砕機をジェットミルとし、これに送り込む圧縮空気の供給路又はジェットミルの粉砕部本体へ、除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを導入すると、ジェットミルのジェット気流中に粗砕炭,微粉炭を巻き込んで衝突,摩砕によって粉砕を行うので、帯電した微粒炭とイオンとの接触率が極めて高く、たやすく除電することができる。
請求項３の発明のように、粗砕炭が竹炭を０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径にした後、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、高温水又は蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させたものであると、脂質,蛋白質系の汚れが取除かれ且つ殺菌処理がなされるので、食用の微粉炭とすることができる。そして、粗砕炭に０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径の竹炭が用いられると、鉄分,カリウムなどの灰分が豊富で薬用炭と比較しても遜色ない物性の微粉炭が得られるので、付加価値の高い食品,医薬品,保健機能食品などに用いることができる。

本発明の微粉炭の製造方法は、粉砕機で微粉末化する過程で微粉炭に蓄積する電荷を、除電装置でイオン生成し該イオンを粉砕機に導入することにより取除くことができるので、除電された微粉炭が造られ、次工程の分級処理を円滑に行えるようになり極めて有益となる。

以下、本発明に係る微粉炭の製造方法について詳述する。図１〜図３は本発明の微粉炭の製造方法の一形態で、図１はその製造方法のフローチャート、図２は微粉炭の製造設備全体の概略図、図３は微粉炭の粒度累積曲線グラフである。

微粉炭の製造方法はまず粗砕炭９１を生産する。竹や木材等の炭原料の炭化を公知の方法で行い、続いて粗砕処理工程で予備的粉砕して粗砕炭９１を造る。本実施形態は、竹(三年生以上の孟宗竹)の炭原料を７００℃で５０時間炭化処理した後、これを粗砕処理して粒径が０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの範囲にある粗砕炭９１とする。さらに本実施形態は、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、１０５℃の飽和蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させた粗砕炭９１とする(図１)。
ここで、前記飽和蒸気に代え熱水を用いることができる。強アルカリ性電解水を用いた超音波洗浄するのは、予備的粉砕された竹炭表面に付着する表皮の炭化物やタール分,アクを剥離除去するためである。この強アルカリ性電解水は強酸性電解水と共に機能水の一つである。例えば原水に食塩を微量添加した食塩水を有隔膜式電解槽内で電気分解することによって、陽極側から強酸性電解水を得ると共に、陰極側からpH１１以上の強アルカリ性電解水を得ることができる。強アルカリ性電解水は殺菌の温床になる脂質,蛋白質等の汚れ洗浄に威力を発揮し、また殺菌効果もある。アルカリ電解水は地球環境に悪影響を与えない洗浄水として知られており、特殊な薬剤を用いずとも高い洗浄力がある。

その後、前記粗砕炭９１を粉砕機４に供給すると共に除電装置２からのコロナ放電により発生させたイオンを粉砕機４へ導入して該粗砕炭９１を粉砕し微粉炭９２にする。ここでは、粉砕機４としてジェットミルを採用し、これに送り込む圧縮空気Ｐの供給路又はジェットミル４の粉砕部本体４１へ、前記除電装置２でコロナ放電を起こし生成したプラスとマイナスのイオンを導入する。流体粉砕機たるジェットミル４による粗砕炭９１の相互間及び粗砕炭９１とジェットミル器壁の衝突や摩擦の作用で粗砕炭９１は微粉炭９２に粉砕される。粉砕過程で微粉炭９２が静電気を帯び帯電するようになるが、除電装置２からのコロナ放電により発生させたイオンを導入することによって、微粉炭９２の帯電物に反対極性のイオンが吸引されて静電気が中和された微粉炭９２が得られる。

本実施形態は、図２ごとくの微粉炭９２の製造設備(試験機)を用いて除電処理が併用された粉砕処理が行われ、静電気が中和された微粉炭９２を造る。図中、符号１はジェットミル４への供給管３に設けたホッパｈｐに原料の粗砕炭９１を供給する流動フィーダ、符号２はジェットミル４への供給管３の途中に設けたイオン発生のための放電電極２１と、高電圧発生器２５と高圧ケーブル２７とを備える公知の除電装置(イオナイザーともいう。)である。符号４は公知のジェットミル４で、導管５を経由して噴出する数気圧の圧縮空気Ｐの噴流を粗砕炭９１に当て、粗砕炭９１同士の衝突,摩擦、さらに粗砕炭９１とジェットミル４器壁の衝突,摩擦によって微粒化を行う微粉砕機である。符号７１はジェットミル４の排出管６１が接続するサイクロン、符号８１はサイクロン７１の排出管６２が接続する第一バグフィルタ、符号８２は該第一バグフィルタの排出管６３が接続する第二バグフィルタ、符号Ｆは該第二バグフィルタの排出管６４が接続するファン(又はブロア)を示す。
ジェットミル４の粉砕処理で得られた微粉炭９２が捕集箱７２、ろ材袋８１ａ,８２ａに回収される一方、ジェットミル４に注入された前記圧縮空気ＰはファンＦの出口から排出される。

原料の粗砕炭９１はホッパ１０に投入されて流動フィーダ１のトラフ部１１へと進み、さらに前供給管３１の途中で起立するホッパｈｐに入って前供給管３１内に導かれる。前供給管３１は除電装置２のイオン生成部となる拡径筒体２０を介在させて後供給管３２がジェットミル４と接続する。前供給管３１の拡径筒体２０に接続する側とは反対側の他端(図２では左端)に圧縮空気Ｐの第一導管５１を連結し、数気圧の圧縮空気Ｐを該導管５に注入することによって前供給管３１内に導かれた前記粗砕炭９１をこの圧縮空気Ｐに同伴させ、拡径筒体２０,後供給管３２を経由してジェットミル４へと送り込む。
ここで、除電装置に係る該拡径筒体２０内に針状の放電電極２１を設置し、また拡径筒体２０の出口側部分を接地して対向電極２０１とする。そして、高電圧発生器２５から高周波電圧を昇圧するトランス出力を高圧ケーブル２７を介して供給する。放電電極２１に所定電圧を印加し対向電極間でコロナ放電を起こすことで、放電電極先端近傍の窒素,酸素,水蒸気等がプラスとマイナスのイオンに電離する。このイオンを生成して、第一導管５１から供給管３へ圧縮空気Ｐを送り込むと、該圧縮空気Ｐがイオン化してジェットミル４の粉砕部本体４１へと送り込まれる。

前述のごとくイオン化された圧縮空気Ｐ及び該圧縮空気Ｐに同伴された前記粗砕炭９１は、その後、ジェットミル４の粉砕部本体４１に入る。該粉砕部本体内で粗砕炭４１は衝撃力,剪断力を受けて粉砕され微粉炭９２となるが、粉砕処理と共に除電処理がなされる。衝撃力,剪断力を受けて粉砕され微粉炭９２となる過程で微粉炭９２が帯電するが、イオン化された圧縮空気Ｐが微粉炭９２の帯電電荷を中和する。帯電電荷はその近傍で形成する電界が弱く、イオンを吸引する力があまり発揮できないとされるが、本発明ではジェットミル４の粉砕部本体４１内でイオン化された圧縮空気Ｐがジェット気流となって粗砕炭９１を巻き込んで衝突を繰り返すので、微粉炭９２とイオン化された圧縮空気Ｐとの混合,接触頻度が非常に高く、微粉炭９２が帯電しても速やかに且つ効率良く中和される。

本ジェットミル４は株式会社セイシン企業製のジェット粉砕機(製品名：コジェットシステムα-mkII)を用いる。ジェットミル４の粉砕部本体４１内に、外部から供給された圧縮空気Ｐで高速旋回流を形成することによって微粉砕化が進行する。無発熱で瞬間に微粉砕できるというジェットミルの特長が生かされている。圧縮空気Ｐの導管５は前供給管３１に連結した前記第一導管５１の他に、ジェットミル４の粉砕部本体４１に直接連結する第二導管５２を備え、さらに図示を省略するが拡径筒体２０に連結する第三導管を備える。尚、ここでは圧縮空気Ｐの供給路と共に粗砕炭９１のジェットミル４への供給をも兼ねる供給管３の途中に、除電装置２からのコロナ放電により発生させたイオンを導入したが、該イオンは第二導管５２の途中や、さらにジェットミル４の粉砕部本体４１へ直接導入することもできる。

ジェットミル４で粗砕炭９１が粉砕されて出来た微粉炭９２は、その後、圧縮空気Ｐと共に第一排出管６１からサイクロン７１へと導かれて、所定粒度になった微粉炭９２はサイクロン下部の捕集箱７２へ導かれる。サイクロン７１で捕捉できなかった微粉炭９２は第二排出管６２から第一バグフィルタ８１へ導かれ、拡散,遮断,衝突の三作用によってサイクロン７１で捕捉できなかった微粉炭９２をろ材袋８１ａに回収する。さらに第一バグフィルタ８１で回収できなかった微粉炭９２は第一バグフィルタ８１から第三排出管６３を通って第二バグフィルタ８２へと導かれ、拡散,遮断等の作用によって第一バグフィルタ８１で捕捉できなかった微粉炭９２をろ材袋８２ａに回収する。第二バグフィルタ８２のろ材袋８２ａの目を第一バグフィルタ８１のものより細かくしてより細かい微粉炭９２の回収を図る。殆どの微粉炭９２が回収された後の圧縮空気Ｐは、第二バグフィルタ８２から第四排出管６４を通ってファンＦに吸引されてファン吐出口から排気される。
かくのごとくして、捕集箱７２、ろ材袋８１ａ,８２ａに所望の微粉炭９２が捕集される。孟宗竹を用いた該微粉炭(竹炭粉末)の性状を図３に、またその他の物性を表１に示す。該微粉炭９２の諸化学的性質を表２に示す。

［試験１：粒子径の設定について］
得られた微粉炭９２の粒径と口中での食感の関係を表３に示す。２０μｍでは全員が口中での違和感を訴えなかった。ここから微粉炭９２の粒子径は２５μｍを基準として製することとした。

［試験２：コロナ放電量の設定について］
コロナ放電量の性能を確認するため、放電量を一定（12,000個／ｃｍ^３）として、粉砕試料(粗砕炭９１)の供給量を変化させた。コロナ放電の性能が確実に発揮されていれば、後の分級工程に影響を与えることなく、全量がスムーズに篩を通過するはずである。そこで、粉砕試料１００ｇをとり、目開き２５μｍの篩上に供給し、電磁力を用いて振動させ、１０分後の篩上残量を質量で測定した。その結果を表４に示す。供給イオン量と篩過率はほぼ比例する関係があった。したがって、供給量は生産性も考慮したとき、１５ｇ以下が好適と判断した。

このように構成した微粉炭の製造方法で得られた微粉炭は、その製造過程で発生する電荷を除電装置２から供与される逆極性の電荷で中和しており、次の篩過工程で静電気障害を解決した分級処理が可能になっている。ジェットミル４等の粉砕機で微粉砕した微粉炭９２であっても図３のごとくの粒度分布が存在する。例えば３０μｍ以下のものを分級器を使って分離する際、これまでの微粉炭９２は帯電していて分級操作で互いに凝集してしまい分級が困難であったが、本製法で得られた微粉炭９２は静電気力で凝集することがなく円滑に分級処理できる。分級処理では必要な粒度の微粉炭９２がたやすく得られる。また分級処理後の清掃で、分級器に静電気付着する微粉炭９２の除去作業がこれまで大変であったが、静電気障害がなくなり簡単に除去作業ができるようにもなる。
例えば食品等の添加用に微粉炭を用いる場合、歯ざわりを良くするため粒径３０μｍ以下のものが好ましく、粒径２５μｍ以下のものがより好ましいが、本製法で得た微粉炭９２は何の前処理を施すことなくそのままスムーズに分級処理できる(図１)。そして、本実施形態のごとく孟宗竹を原料にした微粉炭９２は、表２に示すごとく薬用炭や活性炭と比較しても遜色ない物性を有している。灰分が豊富(特に鉄分,カリウム)で、羊羹やクッキー等の食品、或いは錠剤やカプセルといった医薬品,保健機能食品などに添加される微粉炭として有益であり、該微粉炭は静電気障害を受けることなく楽に分級処理でき食用微粉炭の製法上極めて優れたものになっている。

また微粉炭９２の帯電電荷が創る電界は弱く、該帯電電荷がイオンを有効に吸引できない問題も、粉砕機にジェット気流中に微粉末を巻き込んで破砕するジェットミル４を用いることによって、発生した帯電電荷を逆極性の電荷で速やかに中和できる。さらに、竹炭を０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径にした後、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、高温水又は蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させた粗砕炭９１を用いることによってクリーンな微粉炭９２が出来上がるので、食品,医薬品,保健機能食品などに添加できその商品価値を一層高めることができる。

尚、本発明においては前記実施例に示すものに限らず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。流動フィーダ１,除電装置２,供給管３,粉砕機４,導管５等の形状，大きさ，個数，材質等は用途に合わせて適宜選択できる。例えば粉砕機は実施形態の流体粉砕機(ジェットミル)に代えジェットマイザー等を用いることができる。除電装置２はコロナ放電によるものであれば、ＡＣ方式,ＤＣ方式を問わない。

本発明の微粉炭の製造方法の一形態で、その製造方法のフローチャートである。微粉炭の製造設備全体の概略図である。微粉炭の粒度累積曲線グラフである。

符号の説明

２除電装置
３供給管(供給路)
４粉砕機(ジェットミル)
４１粉砕部本体
９１粗砕炭
９２微粒炭
Ｐ圧縮空気

Claims

粗砕炭を形成後、該粗砕炭を粉砕機に供給すると共に除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを粉砕機へ導入して該粗砕炭を粉砕し微粉炭とすることを特徴とする微粉炭の製造方法。
前記粉砕機をジェットミルとし、これに送り込む圧縮空気の供給路又はジェットミルの粉砕部本体へ、前記除電装置からのコロナ放電により発生させたイオンを導入する請求項１記載の微粉炭の製造方法。
前記粗砕炭が竹炭を０.２ｍｍφ〜２.０ｍｍφの粒径にした後、強アルカリ性電解水を用いて超音波洗浄し、次いで、高温水又は蒸気による加熱殺菌処理してこれを乾燥させたものである請求項２記載の微粉炭の製造方法。