JP2014171463A

JP2014171463A - 植物処理方法

Info

Publication number: JP2014171463A
Application number: JP2013049466A
Authority: JP
Inventors: Toru Fushiki; 亨伏木; Toshihiro Fujita; 俊弘藤田; Takuji Wakita; 卓治脇田
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】様々な付加価値を植物に付与することが可能な植物処理方法を提供する。
【解決手段】香り成分などの所定の物質を含むウルトラファインバブル液を、植物に吸収させることを特徴とする。これによって、植物に様々な付加価値を付与することが可能である。また、液体に溶解しにくい香り成分を、ウルトラファインバブルを利用することで、液体に溶解させることができ、長期にわたって液体に封じ込めることができる。したがって、様々な香り成分を植物に吸収させることで、植物に充分な付加価値を付けることができる。さらに、ウルトラファインバブル液を用いて植物を育てれば成長を促進することができ、植物の生産性も向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物に様々な付加価値を付与することが可能な植物処理方法（植物製造方法）に関する。

植物は加工されることによって付加価値が付けられ、食品や医薬品などとして様々な市場に供される。例えば、特許文献１では、野菜の根を香料を添加した水又は養液に浸すことで根から香料を吸収させ、野菜の香味を改善することが提案されている。

特開２００２−３３５７６３号公報

しかしながら、従来の加工方法では付けられる付加価値に限界があった。特に近年、野菜や穀物の鮮度や安全性のみならず、海外から輸入される低価格の作物に対抗するため、これら植物の高付加価値化が求められている。
また、特許文献１に開示された技術のように、香料を水に単純に添加したとしても、香料から放出される香り成分が水に溶解しにくかったり、香り成分を長期にわたって水に封じ込めることができなかったりするため、植物に充分な付加価値が付けられない。

本発明は、上記に鑑み、植物に様々な付加価値を付与することが可能な植物処理方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、所定の物質を含むウルトラファインバブル液を食物に吸収させる。

請求項２に記載の発明は、前記物質は香り成分である。

請求項３に記載の発明は、前記ウルトラファインバブル液を用いて植物を育てる。

本発明によれば、付加価値の付いた植物が得られる。

本発明の実施の形態１における植物処理装置（植物製造装置）を説明するための概念図である。本発明の実施の形態２における植物処理装置の断面図である。混合ノズルの断面図である。微細気泡生成ノズルの断面図である。ウルトラファインバブル水を常温保存した場合の個数密度（個／ｍｌ）と保存期間（日）との関係を示すグラフである。レタスの栽培日数と葉部の重さの平均値との関係を示すグラフである。レタスの栽培日数と根部の長さの平均値との関係を示すグラフである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１の植物処理装置（植物製造装置）Ａを示す概念図である。植物処理装置Ａは気体源Ａ１と、液体源Ａ２と、物質付与部Ａ１ａと、ウルトラファインバブル液生成部Ａ３と、貯留槽Ａ４と、液体供給手段Ａ５とを含む。

気体源Ａ１は空気や窒素など、所定の気体を供給するものであり、例えば空気を取り入れる配管や、窒素を供給するガスボンベなどである。

液体源Ａ２は水や養液、アルコールなどの液体を供給するものであり、例えば液体の貯留槽や水道管、取水口などである。

物質付与部Ａ１ａは気体源Ａ１からの気体を受け、この気体に所定の物質を付与する。例えば、山椒、和山椒、トリュフ、柚子、レモン水、ブラックペッパー等の香り物質を気体源Ａ１からウルトラファインバブル液生成部Ａ３に至る経路に設け、この香り物質から放出された香り成分が気体に付与される。

ウルトラファインバブル液生成部Ａ３は物質付与部Ａ１ａからの所定の物質が付与された気体と液体源Ａ２からの液体とを受け、これらを混合して、前記気体のウルトラファインバブルを含む液体（ウルトラファインバブル液）を生成して供給する。気体及び液体を受けて、ウルトラファインバブル液を生成するウルトラファインバブル液生成部Ａ３としては種々の方式が考えられるが、一例として後述の実施の形態２を用いれば実現できる。

ここで、ウルトラファインバブルとは直径１μｍ以下の泡である。この泡を含んだ液体をウルトラファインバブル液と呼ぶ。液体が水の場合はウルトラファインバブル水と呼ぶ。現在の技術をウルトラファインバブル液生成部Ａ３に適用すれば、直径が約１００ｎｍを中心として１μｍ以下の範囲に分布するウルトラファインバブルを１ミリリットル（ｍｌ）中に１億〜数百億個程度有する液体を生成することが可能である。液体中に存在するウルトラファインバブルは直径１μｍを超えるマイクロバブルやミリバブルと異なり、即座に液面に浮上することはなく、数ヶ月に及び液体中に存在することができる。

貯留槽Ａ４はウルトラファインバブル液生成部Ａ３から供給されたウルトラファインバブル液を一時的に貯留する。液体供給手段Ａ５は貯留槽Ａ４からの液体を、植物に提供するためのものであり、例えば、水槽、苗床、土壌、水耕栽培装置、植物工場などである。なお、貯留槽Ａ４を省略して、ウルトラファインバブル液生成部Ａ３からのウルトラファインバブル液を直接、液体供給手段Ａ５に供給してよい。

植物Ｂは大根やニンジン、蕪、などの根菜やモヤシ・貝割れなどのスプラウトと称される野菜であり、液体供給手段Ａ５から提供されるウルトラファインバブル液を根から吸収して葉や根茎、果実などに輸送する。これによって得られる植物は、独特の香気を有する。

なお、植物Ｂは栽培中のものでもよいし、収穫した後のものでもよい。根を切り落とした植物の場合は、茎の切断面からウルトラファインバブル液を吸収させてもよく、この場合、ウルトラファインバブル液が容易に吸収される。

また、植物Ｂは乾燥させたものでもよい。例えば、乾燥させた昆布の場合、ウルトラファインバブル液に浸すことで、昆布の表面からウルトラファインバブル液が吸収される。

また、ウルトラファインバブル液は、後述の実施の形態２で図５を用いて説明するように、香り成分を数ヶ月間安定的に保持できることから、様々な香りを付与したウルトラファインバブル液を予め準備しておき、調理の最終段階で新鮮野菜をウルトラファインバブル液に浸して吸収させれば、全く今までになかった香気を持った野菜料理の創成が可能になり、料理への応用範囲が格段に広がる。また、土壌にウルトラファインバブル液を散布して植物Ｂを育てれば、香気を持つ独自の野菜を大量に栽培することが可能になる。

また、台所や収穫物の洗い場での野菜Ｂの洗浄によって香気が失われることが少ない。また、根から吸い上げた安全な香気付きの水に対しては添加物などの影響を低減できる。

また、植物Ｂは野菜の他、ブドウやりんごなどの樹木、昆布やワカメなどの海草類、薬草でもよい。樹木の場合は、恒常的に樹木に香り成分が付与されたウルトラファインバブル液を与えることで、香気の賦与が可能と考えられる。

また、天然のラベンダーやカモミールなどの香気成分やその主成分を合成したフレーバーサンプルのような香り成分を低濃度で植物Ｂに吸収させることによって、副交感神経を活性化し抗ストレス作用や、作業効率の向上などの効果を植物に持たせることができる。

また、鉢植えの観葉植物にはゴールドクレストのように、匂いを葉から強く環境に発散するものもある。このような観葉植物にウルトラファインバブル液を吸収させて香気を改変させれば、抗ストレスや、気分の活性化などの機能を有する観葉植物になる。

また、ウルトラファインバブル液に付与された所定の物質は香り成分以外でもよい。特に、液体に溶けにくい物質、すなわち、単に液体に溶かす場合と比較して、ウルトラファインバブル液生成部Ａ３を利用することによって液体に含ませることができる量が多くなる物質が有効である。

以上のように、植物に様々な付加価値を付与することが可能であり、海外から輸入される低価格の作物に対抗でき、海外への輸出も可能である。

また、液体に溶解しにくい香り成分を、ウルトラファインバブルを利用することで、長期間にわたって液体に封じ込めることができる。したがって、様々な香り成分を植物に吸収させることで、植物に充分な付加価値を付けることができる。

さらに、ウルトラファインバブル液を用いて植物を育てれば、後述の実施の形態２で図６及び図７を用いて説明するように、植物の生産性も向上できる。

＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２の植物処理装置を示す断面図であり、植物処理装置Ａの一例として、加圧溶解方式によってウルトラファインバブル液を生成する場合を示す。図２中の符号１、８、１１、４３、１０、４５はそれぞれ、図１中の符号Ａ、Ａ１、Ａ１ａ、Ａ２、Ａ３、Ａ４（又はＡ５）に対応している。その他は実施の形態１の説明と同様である。

植物処理装置１は、ウルトラファインバブル液生成部１０と、香り成分付与部１１とを備える。ウルトラファインバブル液生成部１０は、気体と液体とを混合して、当該気体の微細気泡であるウルトラファインバブルを含む液体を生成する。香り成分付与部１１は、ウルトラファインバブル液生成部１０に送り込まれる気体に香り成分を含ませる。香り成分付与部１１では、香りを放つ物質から様々な種類の香り成分が気体に与えられる。香り成分は、香り分子またはこれと同等のものであり、香りを放出する物質、すなわち、保持する香り分子を放出する物質を排除する意味で用いられる。ただし、香り成分は、分子程度の大きさまで小さい集合であれば、個々の分子が全て分離した状態で存在することは前提としない。

植物処理装置１では、香り成分付与部１１において、香り成分を気体に含ませる工程が実行される。ウルトラファインバブル液生成部１０において、香り成分を含む気体と液体とが混合されてウルトラファインバブルを含む液体を香り付与液として生成する工程が実行される。

ウルトラファインバブル液生成部１０は、微細気泡生成ノズル２と、加圧液生成部３と、送出配管４１と、補助配管４２と、戻し配管４３と、ポンプ４４と、液貯留部４５とを備える。液貯留部４５には対象液９１が貯留され、植物処理装置１を稼動することにより、対象液９１に香りが付与され、対象液９１が香り付与液となる。本実施の形態では、処理前の対象液９１として水が使用される。水と混合される気体として、窒素ガスが使用される。

送出配管４１は、加圧液生成部３と微細気泡生成ノズル２とを接続する。加圧液生成部３は、気体を加圧溶解させた加圧液７１を生成し、送出配管４１を介して微細気泡生成ノズル２に供給する。微細気泡生成ノズル２の噴出口は、液貯留部４５内に位置し、送出配管４１は、実質的に加圧液生成部３と液貯留部４５とを接続する。

微細気泡生成ノズル２から加圧液７１を対象液９１中に噴出することにより、対象液９１中に微細気泡が生成する。本実施の形態に係る植物処理装置１では、水に窒素を加圧溶解させた加圧液７１を対象液９１中に噴出することにより、直径が１μｍ未満の窒素の微細気泡（いわゆる、ウルトラファインバブル）を対象液９１中に生成する。図２では、理解を容易にするために、対象液９１等の流体に破線にて平行斜線を付す。

補助配管４２は、送出配管４１と同様に、加圧液生成部３と液貯留部４５とを接続する。補助配管４２は、加圧液生成部３にて余剰の気体を分離する際に余剰の気体と共に排出される液体を液貯留部４５へと導く。戻し配管４３にはポンプ４４が設けられ、ポンプ４４により、戻し配管４３を経由して、対象液９１が液貯留部４５から加圧液生成部３へと戻される。

加圧液生成部３は、混合ノズル３１と、加圧液生成容器３２とを備える。混合ノズル３１の気体流入口は香り成分付与部１１に接続され、香り成分付与部１１は、レギュレータや流量計等を介して外部の窒素ガス供給部８に接続される。混合ノズル３１では、ポンプ４４により圧送された液体と、香り成分付与部１１からの窒素ガスとが、混合ノズル３１により混合され、加圧液生成容器３２内に向けて噴出される。

香り成分付与部１１は、香り物質１１１を収容する香り物質収容部である。この香り物質収容部は、ウルトラファインバブル液生成部１０の混合ノズル３１に気体を送り込む気体流路に設けられる。香り物質は香り成分を気体中に放出する物質であり、例えば、山椒、柚、トリュフ等を挙げることができる。もちろん、香り物質はこれらには限定されない。香り成分付与部１１では、香り物質を通過させることにより気体に香りが付与され、混合ノズル３１には、香り成分を含む気体が供給される。

加圧液生成容器３２内は加圧されて大気圧よりも圧力が高い状態（以下、「加圧環境」という。）となっている。混合ノズル３１から噴出された液体と気体とが混合された流体（以下、「混合流体７２」という。）は、加圧液生成容器３２内を加圧環境下にて流れる間に、気体が液体に加圧溶解した加圧液７１となる。

図３は、混合ノズル３１を拡大して示す断面図である。混合ノズル３１は、上述のポンプ４４により圧送された液体が流入する液体流入口３１１と、気体が流入する気体流入口３１９と、混合流体７２を噴出する混合流体噴出口３１２とを備える。混合流体７２は、液体流入口３１１から流入した液体および気体流入口３１９から流入した気体が混合されることにより生成される。液体流入口３１１、気体流入口３１９および混合流体噴出口３１２はそれぞれ略円形である。液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かうノズル流路３１０の流路断面、および、気体流入口３１９からノズル流路３１０に向かう気体流路３１９１の流路断面も略円形である。流路断面とは、ノズル流路３１０や気体流路３１９１等の流路の中心軸に垂直な断面、すなわち、流路を流れる流体の流れに垂直な断面を意味する。また、以下の説明では、流路断面の面積を「流路面積」という。ノズル流路３１０は、流路面積が流路の中間部で小さくなるベンチュリ管状である。

混合ノズル３１は、液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かって順に連続して配置される導入部３１３と、第１テーパ部３１４と、喉部３１５と、気体混合部３１６と、第２テーパ部３１７と、導出部３１８とを備える。混合ノズル３１は、また、内部に気体流路３１９１が設けられた気体供給部３１９２を備える。

導入部３１３では、流路面積は、ノズル流路３１０の中心軸Ｊ１方向の各位置においてほぼ一定である。第１テーパ部３１４では、液体の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。喉部３１５では、流路面積はほぼ一定である。喉部３１５の流路面積は、ノズル流路３１０において最も小さい。なお、ノズル流路３１０では、喉部３１５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部３１５と捉えられる。気体混合部３１６では、流路面積はほぼ一定であり、喉部３１５の流路面積よりも少し大きい。第２テーパ部３１７では、下流側に向かって流路面積が漸次増大する。導出部３１８では、流路面積はほぼ一定である。気体流路３１９１の流路面積もほぼ一定であり、気体流路３１９１は、ノズル流路３１０の気体混合部３１６に接続される。

混合ノズル３１では、液体流入口３１１からノズル流路３１０に流入した液体が、喉部３１５で加速されて静圧が低下し、喉部３１５および気体混合部３１６において、ノズル流路３１０内の圧力が大気圧よりも低くなる。これにより、気体流入口３１９から気体が吸引され、気体流路３１９１を通過して気体混合部３１６に流入し、液体と混合されて混合流体７２が生成される。混合流体７２は、第２テーパ部３１７および導出部３１８において減速されて静圧が増大し、混合流体噴出口３１２を介して加圧液生成容器３２内に噴出される。

図２に示すように、加圧液生成容器３２は、上下方向に積層される第１流路３２１と、第２流路３２２と、第３流路３２３と、第４流路３２４と、第５流路３２５とを備える。以下の説明では、第１流路３２１、第２流路３２２、第３流路３２３、第４流路３２４および第５流路３２５をまとめて指す場合、「流路３２１〜３２５」と呼ぶ。流路３２１〜３２５は、水平方向に延びる管路であり、流路３２１〜３２５の長手方向に垂直な断面は略矩形である。本実施の形態では、流路３２１〜３２５の幅は、約４０ｍｍである。

第１流路３２１の上流側の端部（すなわち、図２中の左側の端部）には、混合ノズル３１が取り付けられており、混合ノズル３１から噴出された後の混合流体７２は、加圧環境下にて図２中の右側に向かって流れる。本実施の形態では、第１流路３２１内の混合流体７２の液面より上方にて混合ノズル３１から混合流体７２が噴出され、噴出された直後の混合流体７２は、第１流路３２１の下流側の壁面（すなわち、図２中の右側の壁面）に衝突する前に上記液面に直接衝突する。混合ノズル３１から噴出された混合流体７２を液面に直接衝突させるためには、第１流路３２１の長さを、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２（図３参照）の中心と第１流路３２１の下面との間の上下方向の距離の７．５倍よりも大きくすることが好ましい。

加圧液生成部３では、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２の一部または全体が、第１流路３２１内の混合流体７２の液面よりも下側に位置してもよい。これにより、上述と同様に、第１流路３２１内において、混合ノズル３１から噴出された直後の混合流体７２が、第１流路３２１内を流れる混合流体７２に直接衝突する。

第１流路３２１の下流側の端部の下面には、略円形の開口３２１ａが設けられており、第１流路３２１を流れる混合流体７２は、第１流路３２１の下方に位置する第２流路３２２へと開口３２１ａを介して落下する。第２流路３２２では、第１流路３２１から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図２中の右側から左側へと流れ、第２流路３２２の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２２ａを介して、第２流路３２２の下方に位置する第３流路３２３へと落下する。第３流路３２３では、第２流路３２２から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図２中の左側から右側へと流れ、第３流路３２３の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２３ａを介して、第３流路３２３の下方に位置する第４流路３２４へと落下する。図２に示すように、第１流路３２１〜第４流路３２４では、混合流体７２は、気泡を含む液体の層と、その上方に位置する気体の層に分かれている。

第４流路３２４では、第３流路３２３から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図２中の右側から左側へと流れ、第４流路３２４の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２４ａを介して、第４流路３２４の下方に位置する第５流路３２５へと流入（すなわち、落下）する。第５流路３２５では、第１流路３２１〜第４流路３２４とは異なり、気体の層は存在しておらず、第５流路３２５内に充満する液体内において、第５流路３２５の上面近傍に気泡が僅かに存在する状態となっている。第５流路３２５では、第４流路３２４から流入した混合流体７２が加圧環境下にて図２中の左側から右側へと流れる。

加圧液生成部３では、加圧液生成容器３２の流路３２１〜３２５を、段階的に緩急を繰り返しつつ上から下に流れ落ちる（すなわち、水平方向への流れと下方向への流れとを交互に繰り返しつつ流れる）混合流体７２において、気体が液体に徐々に加圧溶解する。第５流路３２５においては、液体中に溶解している気体の濃度は、加圧環境下における当該気体の（飽和）溶解度の６０％〜９０％にほぼ等しい。そして、液体に溶解しなかった余剰の気体が、第５流路３２５内において、視認可能な大きさの気泡として存在している。

加圧液生成容器３２は、第５流路３２５の下流側の上面から上方へと延びる余剰気体分離部３２６をさらに備え、余剰気体分離部３２６には混合流体７２が充満している。余剰気体分離部３２６の上下方向に垂直な断面は略矩形であり、余剰気体分離部３２６の上端部は、圧力調整用の絞り部３２７を介して補助配管４２に接続される。第５流路３２５を流れる混合流体７２の気泡は、余剰気体分離部３２６内を上昇して混合流体７２の一部と共に補助配管４２に流れ込む。

このようにして、混合流体７２の余剰な気体が混合流体７２の一部と共に分離されることにより、少なくとも容易に視認できる大きさの気泡を実質的に含まない加圧液７１が生成され、第５流路３２５の下流側の端部（ずなわち、図２中の右側の端部）に接続された送出配管４１へと送出される。本実施の形態では、加圧液７１には、大気圧下における気体の（飽和）溶解度の約２倍以上の気体が溶解している。加圧液生成容器３２において流路３２１〜３２５を流れる混合流体７２の液体は、生成途上の加圧液７１と捉えることもできる。補助配管４２に流入した混合流体７２は、液貯留部４５内の対象液９１へと導かれる。補助配管４２は、長時間ポンプ４４を稼働した場合における対象液９１の減少を防止するための補助流路として機能する。

第１流路３２１の上方には、排気弁６１も設けられる。排気弁６１は、ポンプ４４の停止時に開放され、混合流体７２が混合ノズル３１へと逆流することを防止する。

図４は、微細気泡生成ノズル２を拡大して示す断面図である。微細気泡生成ノズル２は、送出配管４１から加圧液７１が流入する加圧液流入口２１と、対象液９１に向かって開口する加圧液噴出口２２とを備える。加圧液流入口２１および加圧液噴出口２２はそれぞれ略円形であり、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かうノズル流路２０の流路断面も略円形である。

微細気泡生成ノズル２は、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かって順に連続して配置される導入部２３と、テーパ部２４と、喉部２５とを備える。導入部２３では、流路面積は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２方向の各位置においてほぼ一定である。テーパ部２４では、加圧液７１の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。テーパ部２４の内面は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする略円錐面の一部である。当該中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αは、１０°以上９０°以下であることが好ましい。

喉部２５は、テーパ部２４と加圧液噴出口２２とを連絡する。喉部２５の内面は略円筒面であり、喉部２５では、流路面積はほぼ一定である。喉部２５における流路断面の直径は、ノズル流路２０において最も小さく、喉部２５の流路面積は、ノズル流路２０において最も小さい。喉部２５の長さは、好ましくは、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。なお、ノズル流路２０では、喉部２５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部２５と捉えられる。

微細気泡生成ノズル２は、また、喉部２５に連続して設けられ、加圧液噴出口２２の周囲を加圧液噴出口２２から離間して囲む拡大部２７と、拡大部２７の端部に設けられた拡大部開口２８とを備える。加圧液噴出口２２と拡大部開口２８との間の流路２９は、加圧液噴出口２２の外部に設けられた流路であり、以下、「外部流路２９」という。外部流路２９の流路断面および拡大部開口２８は略円形であり、外部流路２９の流路面積はほぼ一定である。外部流路２９の直径は、喉部２５の直径（すなわち、加圧液噴出口２２の直径）よりも大きい。

以下の説明では、拡大部２７の内周面の加圧液噴出口２２側のエッジと加圧液噴出口２２のエッジとの間の円環状の面を、「噴出口端面２２１」という。本実施の形態では、ノズル流路２０および外部流路２９の中心軸Ｊ２と噴出口端面２２１との成す角度は約９０°である。また、外部流路２９の直径は１０ｍｍ〜２０ｍｍであり、外部流路２９の長さは、外部流路２９の直径におよそ等しい。微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１とは反対側の端部に、凹部である外部流路２９が形成され、当該凹部の底部に、当該底部よりも小さい開口である加圧液噴出口２２が形成されている、と捉えられる。拡大部２７では、加圧液噴出口２２と液貯留部４５内の対象液９１との間における加圧液７１の流路面積が拡大される。

微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１からノズル流路２０に流入した加圧液７１が、テーパ部２４において徐々に加速されつつ喉部２５へと流れ、喉部２５を通過して加圧液噴出口２２から噴流として噴出される。喉部２５における加圧液７１の流速は、好ましくは秒速１０ｍ〜３０ｍであり、本実施の形態では、秒速約２０ｍである。喉部２５では、加圧液７１の静圧が低下するため、加圧液７１中の気体が過飽和となって微細気泡として液中に析出する。微細気泡は、加圧液７１と共に拡大部２７の外部流路２９を通過して、液貯留部４５中の対象液９１中へと拡散する。微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１が外部流路２９を通過する間にも、微細気泡の析出が生じる。微細気泡生成ノズル２にて生成される微細気泡は、直径が１μｍ未満のいわゆるウルトラファインバブルである。なお、微細気泡生成ノズル２からの液体および微細気泡の噴出が停止されている場合、外部流路２９は対象液９１により満たされる。

以上に説明したように、微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１の流れる方向に向かって流路面積が漸次減少するテーパ部２４、および、ノズル流路２０において流路面積が最も小さい喉部２５が設けられることにより、微細気泡、特に、直径が１μｍ未満の微細気泡（ウルトラファインバブル）を安定して大量に生成することができる。以下の説明では、微細気泡生成ノズル２により生成されたウルトラファインバブルの１ｍＬ当たりの個数を、「ウルトラファインバブルの生成密度」という。

微細気泡生成ノズル２では、加圧液噴出口２２の周囲を囲む拡大部２７が設けられることにより、液貯留部４５内における対象液９１の流れが、加圧液噴出口２２から噴出された直後の加圧液７１に対して影響を与えることを抑制することができる。これにより、加圧液噴出口２２からの噴出直後の加圧液７１においても、ウルトラファインバブルの析出が安定して行われるため、ウルトラファインバブルをより安定して大量に生成することができる。

上述のように、微細気泡生成ノズル２では、テーパ部２４の内面が、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする円錐面の一部であり、中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αが９０°以下である。これにより、ウルトラファインバブルをより安定して大量に生成することができる。また、微細気泡生成ノズル２の導入部２３および喉部２５の直径を維持しつつ微細気泡生成ノズル２の長さを短くするという観点からは、テーパ部２４の内面の成す角度αは１０°以上であることが好ましい。

微細気泡生成ノズル２では、喉部２５の長さが、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下である。喉部２５の長さが直径の１．１倍以上であることにより、ウルトラファインバブルをより安定して大量に生成することができる。例えば、喉部２５の長さが直径の０．５３倍である場合のウルトラファインバブルの生成密度（非循環時）は約５６００万個であるのに対し、喉部２５の長さが直径の１．５７倍である場合のウルトラファインバブルの生成密度は約１１０００万個である。また、喉部２５の長さが直径の１０倍以下であることにより、喉部２５において加圧液７１に生じる抵抗が過剰に大きくなることを防止することができるとともに、喉部２５の高精度な形成を容易とすることもできる。ウルトラファインバブルをより一層安定して大量に生成するという観点からは、喉部２５の長さが直径の１．５倍以上２倍以下であることが、さらに好ましい。

植物処理装置１では、ポンプ４４が一定時間駆動されることにより、対象液９１全体がウルトラファインバブルを多数含む液体（水）となる。具体的には、１ｍＬ当たり、直径１μｍ以下の気泡を１億個以上含む。また、対象液９１をポンプ４４にて１０回循環させることにより、１ｍＬ当たり１億５０００万個〜１億７０００万個のウルトラファインバブル生成密度となる。さらに循環を続けることにより、少なくとも３億個までウルトラファインバブル生成密度は増加すると考えられる。

従来のマイクロバブル程度の大きさの気泡の生成では、ウルトラファインバブルはそれほど多く発生せず、一般的に、意図的にウルトラファインバブルを発生させた液体は、上術の測定装置を用いて、１ｍＬ当たり２０００万個のウルトラファインバブルを含む液体として定義することができる。したがって、ウルトラファインバブルを利用した香り付与液は、１ｍＬ当たり２０００万個以上のウルトラファインバブルを含む液体であると定義する。ただし、香りを与えた状態を容易に識別でできる液体として、香り付与液は、１ｍＬ当たり１億個以上のウルトラファインバブルを含む液体であることが好ましい。

また、ウルトラファインバブルは、香り成分を含む窒素ガスにより形成されるため、対象液９１は、香り物質１１１の香りを感じ取ることができる液体となる。すなわち、ポンプ４４の稼動により、対象液９１が香りが付与された香り付与液となる。

なお、「香りを付与した」状態とは、必ずしも香りを放出する状態を指すのではなく、口に含んだ際に鼻腔に香り成分が広がって香りを感じ取ることができる状態も含む。

上記の植物処理装置１を用いて得られたウルトラファインバブル液について、香り付与の程度に関する試験結果を以下に説明する。

粉砕した山椒２．６６ｇを香り成分付与部１１１（φ10×長さ100mm）に収納し、加圧液生成容器３２内の圧力を３００ＫＰａ、混合ノズル３１への液体の流量を４Ｌ／ｍｉｎ、香り成分付与部１１１への窒素ガスの流量を０．２ＮＬ／ｍｉｎとし、２０分間装置１を運転した。

上記によって得られたウルトラファインバブル液をＢサンプルとして１つ、水道水をＡサンプルとして２つ、合計３つのサンプルを準備して、これらの中から異なる１つのサンプルを評価者１５人（男性３人、女性１２人）に選ばせた。また、評価者による評価方法は、香りのみで評価をした後、口に含んで評価をする２段階方式を採用した。

この結果、香りのみでの評価で１個のサンプルを正しく選んだ評価者は１５名中１５名であった。この正解率は３点識別試験法の検定表によると危険率０．１％で有意な差があり、山椒で香り付けされたウルトラファインバブル水と水道水の香りには明らかに差が認められた。次に、口で含んで評価した後の評価では、１個のサンプルを正しく選んだ評価者は１５名中１３名であり、この正解率は同検定表によると危険率１％で、こちらも有意な差があった。なお、口で含んで評価した後の正解率が香りのみでの評価よりも下がった理由の一つには、香りのみの評価で山椒の香りが鼻腔に残ったことが考えられる。

この山椒の香りが付与されたウルトラファインバブル水は、上記の評価から４週間経過した後であっても、山椒の回路を検出することができた。

また、上記の条件で生成したウルトラファインバブル水を常温保存した場合の個数密度（個／ｍｌ）と保存期間（日）の関係を図５に示す。ウルトラファインバブル液を生成後、数日間は急激な個数の増加が観測されたものの、８６日経過後においても初期の個数密度の８０％以上を維持している。このことから１８０日経過後においても、初期の個数密度の５０％以上を維持しているものと推察される。このようなウルトラファインバブルの安定性により、半年以上の期間にわたりウルトラファインバブル水に付与された香り成分の効果は継続するものと期待できる。

また、レタスの水耕栽培であって同様の環境下で、ウルトラファインバブル水（ＵＦＢ水）を用いた場合と水道水を用いた場合とについて、栽培日数と葉部の重さの平均値（ｇ）との関係を図６に、栽培日数と根部との長さの平均値（ｃｍ）との関係を図７に示す。なお、この試験で用いたウルトラファインバブル液を生成する装置は基本的な構造は装置１と同じであるが、供給部８から供給される気体を空気に置き換え、香り付与部１１を削除している。図６及び図７に示すように、葉部の重さ、根部の長さともに水道水よりもウルトラファインバブル水での水耕栽培の方が優位になることが示された。播種後栽培日数５０日目の水道水での水耕栽培に対するウルトラファインバブル水での水耕栽培の比は、葉部の重さで２７１％、根部の長さで１４７％の増加となった。このようにウルトラファインバブル水は葉や根の成長を促進することが示唆され、植物の成長促進に有効である。

よって、香り成分などの所定の物質を付与したウルトラファインバブルを用いて、例えば水耕栽培や土壌栽培などで植物を育てれば、植物に高付加価値を付与できるだけでなく生産性も向上できる。

Ａ植物処理装置、Ａ１気体源、Ａ１ａ物質付与部、Ａ２液体源、Ａ３ウルトラファインバブル液、Ａ４貯留槽、Ａ５液体供給手段。

Claims

所定の物質を含むウルトラファインバブル液を植物に吸収させることを特徴とする植物処理方法。
前記物質は香り成分であることを特徴とする請求項１に記載の植物処理方法。
前記ウルトラファインバブル液を用いて植物を育てることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物処理方法。