JP3166400U - 濃縮用器具 - Google Patents

Abstract

【課題】被濃縮体に溶出物が移行しない濃縮用器具を提供する。【解決手段】１個以上の出入口を有する、濃縮すべき成分を含有する被濃縮体を収容するための容器を含む。容器の少なくとも一部が、グリセリンを含有しないポリビニルアルコールフイルムから構成される。密封可能な気体不透過性を有する容器を外側に配置する。【選択図】図１

Description

本考案は、果汁や蛋白溶液、食品などの濃縮に用いられる器具に関するものである。

従来より、果汁、蛋白溶液等から水分を除去し濃縮する方法として、熱を加えることによって強制的に水分を蒸発させる方法（加熱蒸発法）、真空下に強制的に水分を蒸発させる方法（真空蒸発法）、凍結した後、真空下に氷を昇華させる方法（凍結乾燥法）、および逆浸透膜や限外濾過膜を用いた膜濃縮法等が行われてきた。

これらの技術のうち、加熱蒸発法においては、熱によって成分が変質してしまう、閉鎖系でないため菌、ウィルス、異物等のコンタミネーションの危険性が高い、空気と接触し成分が酸化反応を受け易い、加熱による水の相変化を利用するためエネルギー消費量が大きい、特に微量成分の濃縮は実質的には困難である等多くの問題がある。

また、真空蒸発法においては、閉鎖系ではないため菌、ウィルス、異物等のコンタミネーションの危険性が高い、突沸を防止するために撹拌等の機械的刺激を加える必要がある、減圧による水の相変化を利用するため、エネルギー消費量が大きい等の問題がある。

更に、凍結乾燥法においては、上記の方法と同様に閉鎖系でないため菌、ウィルス、異物等のコンタミネーションの危険性が高い、凍結により成分が変質してしまう危険性がある、空気と接触して成分が酸化反応を受け易い、凍結、昇華という相変化を伴うためエネルギーコストが大きい等の問題がある。

他方、膜を利用した逆浸透膜法や限外濾過膜法に関しては加熱、凍結等による成分の変質は抑制され、且つ、加熱、減圧、凍結、昇華等に伴う相変換によるエネルギー消費量が少ないという大きな利点がある。しかしながら膜法についても下記に示すような問題点がある。

すなわち、逆浸透膜法や限外濾過膜法は、いずれも完全な閉塞系でなく菌、ウィルス、異物等のコンタミネーションの危険性がある。また膜法では加圧工程が必須であるため、膜をそのまま利用することができず中空系モジュール、管状モジュール等のモジュール化が必要でありコストがかかる。

更に滅菌操作、目詰まり洗浄操作等が必要で運転経費が高い等の問題がある。また、膜法は本来、膜の有する孔を用いて成分をその大きさによって分離する目的で使用されていて逆浸透膜の孔径は数Å（オングストロ−ム）〜十数Åであり、限外濾過膜の場合は数十Å〜数μｍである。従ってその孔径よりも小さい成分は膜を通過してしまうために水分のみを除去する濃縮工程としては不適である。特に限外濾過法は特定の大きさ以下の成分を除去する目的で使用されていて、水分のみの除去の場合は逆浸透膜が使用されている。また膜法では液体を濾過するために大きな圧力差を加える必要があり、限外濾過膜の場合は通常0.1〜0.2Mpa（メガパスカル）の圧力が濃縮すべき液体に印加される。

しかしながら、逆浸透膜法でも水分の除去能力の高い膜を使用すると食塩等の必要成分も透過してしまうという問題がある。以上述べたように、水分を除去し濃縮するための従来法にはいくつかの重要な問題がある。特に従来法では完全な閉鎖系で濃縮することが困難であり菌、ウィルス、異物の混入の危険性があり、濃縮工程の後に滅菌あるいは殺菌工程あるいは異物除去工程を設置する必要がある。また濃縮過程で完全に空気との接触を遮断することができず、酸化反応を受け易いと同時に蛋白等で特に問題となる固液界面での変性を防止することが困難であった。

上記の問題を解決する濃縮方法として、無孔性の親水性フイルムまたは膜を介して、濃縮すべき液体が該無孔性の親水性フイルムまたは膜から浸透蒸発現象によって大気中へ気化して濃縮されることを特徴とする濃縮方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−８８０４６号公報

解決しようとする問題点は、特許文献１の実施例に開示されている無孔性の親水性フイルムが溶出物を含有する点である。溶出物が存在する素材を食品包装用途に供することはできない。

一般に市販されているポリビニルアルコール（PVA）フイルムには、柔軟性を持たせるために可塑剤としてグリセリンが含有されている。このようなPVAフイルムを用いて濃縮用器具を構成すると、グリセリンが水溶性であるため、被濃縮体の含有する水分中にグリセリンが溶出する問題が発生する。

また、グリセリンを含有するPVAフイルムには、カビが発生し易いという問題点もある。これはグリセリンがカビの栄養源となるためと考えられる。

本考案は、被濃縮体と直接接触し、被濃縮体を収容する濃縮用器具を構成する無孔性の親水性フイルムとして、グリセリンを含有しないポリビニルアルコールフイルムを用いることを最も主要な特徴とする。

さらに本考案の濃縮用器具は、被濃縮体の濃縮率を所望の程度に調整するため、気体不透過性の容器を、上記のグリセリンを含有しないポリビニルアルコールフイルムを構成要素とする容器のさらに外側に配置する構成であることが好ましい。

本考案の濃縮用器具は、グリセリンを含有しないポリビニルアルコール（PVA）フイルムを用いることによって、浸透蒸発現象による効率的な濃縮効果が得られるとともに、被濃縮体に溶出物が移行するという問題を回避できる。

さらに、本考案の濃縮用器具は、グリセリンを含有しないPVAフイルムを用いることで、濃縮用器具表面におけるカビの発生も防ぐことができる。

さらに、本考案の濃縮用器具は、グリセリンを含有しないPVAフイルムから成る容器の外側に、密封可能な気体不透過性を有する容器を配置することで、被濃縮体の濃縮率を所望の濃縮率に調整することができる。

図１は、本考案の濃縮用器具の基本的な態様を示す模式斜視図である。 図２は、本考案の濃縮用器具の実施方法を示した図面代用写真である。（実施例１、実施例２）

（濃縮用器具）
本考案の濃縮用器具は、濃縮すべき成分を含有する被濃縮体を収容するための容器を少なくとも含む。この容器は、被濃縮体等を出入させるために１個以上の出入口を有し、且つ、該容器の少なくとも一部が、グリセリンを含有しないポリビニルアルコール（PVA）フイルムから構成される。後述するような「濃縮用器具」としての濃縮効率を示す限り、本発明の濃縮用器具（ないし、その構成要素たる容器）におけるグリセリンを含有しないPVAフイルムの質量、体積ないしは外気に接触すべき表面積の割合は、特に制限されない。同様に「濃縮用器具」としての濃縮効率を示す限り、本発明の濃縮用器具（および該器具を構成するグリセリンを含有しないPVAフイルム）の形状、サイズ、厚さ、材質等は特に制限されない。
本発明の濃縮用器具は、実質的に上記した「容器」自体から構成されていてもよく、また、必要に応じて、他の部分（例えば、上記容器の保持、補強、被濃縮体等の出入補助の機能を有する部分）を有していてもよい。

（グリセリンを含有しないPVAフイルム）
一般に市販されているポリビニルアルコール（PVA）フイルムには、柔軟性や容易なヒートシール性を持たせるために、または製造工程での取り扱いを容易にするために、可塑剤としてグリセリンが５~１０％程度含有されている。しかしながら、本考案で用いるPVAフイルムはグリセリンを含まないものでなければならない。

グリセリンを含まないPVAフイルムは、PVAフイルム製造工程でグリセリンを混入させずに製膜することで得られる。グリセリンを含まないPVAフイルムの取り扱いを容易にするため、PVAフイルム製造工程で延伸を加えることもあるが、過度の延伸処理ではPVAの結晶化度が高くなり、PVAフイルムの浸透蒸散性が低下する問題がある。従って、本考案で好適に用いられるPVAフイルムの延伸倍率は、縦方向、横方向ともに、５倍以下、好ましくは２倍以下、より好ましくは１．５倍以下である。

あるいは、一般に市販されているポリビニルアルコール（PVA）フイルムを水洗することで含有されているグリセリンを溶出させて、グリセリンを含まないPVAフイルムを得ることができる。

グリセリンを含有するPVAフイルムで濃縮用器具を構成した後、水洗によりグリセリンを溶出、除去して、グリセリンを含有しないことを特徴とする本考案の濃縮用器具としても良い。

（好適なPVAフイルム）
本発明において好適に使用可能なPVAフイルムは、好適な「浸透蒸発（散）」現象を示すPVAフイルムである。より具体的には、本発明において好適に使用可能なPVAフイルムは、水と接触している際に該フイルムが示す蒸散速度をＲｃ（ｇ／m2・２４ｈｒｓ）とし、水と非接触の際に該フイルムが示す蒸散速度をＲｎ（ｇ／m2・２４ｈｒｓ）とした場合に、これらの比Ｒｒ＝Ｒｃ／Ｒｎの値が、１．５以上であることが好ましい。この比Ｒｒ＝Ｒｃ／Ｒｎの値は、更には２以上であることが好ましく、とりわけ３以上（特に４以上）であることが好ましい。このようなＲｃおよびＲｎの値は、特開２００６−８８０４６号公報に記載された条件下で好適に測定することができる。

上記フイルムの厚さも特に制限されないが通常は５００μｍ以下、更には３００〜５μｍ程度、特に２００〜３０μｍ程度であることが好ましい。

（システム化）
濃縮すべき成分を収納する容器は、その少なくとも一部が、上記した浸透蒸発（散）性を有するグリセリンを含有しないPVAフイルムによって形成される。該グリセリンを含有しないPVAフイルム表面からの水の蒸散速度が直接、水と接触した場合には非接触と比較して、最大で約６倍にまで向上するために、容器の形状としては濃縮成分と該フイルムまたは膜の接触面積が最大になるような形状が好ましい。

上記容器においては、通常は、濃縮成分の導入口および導出口が設置されている。但し、導入口と導出口が同一であっても良い。該システムの特徴は成分を濃縮する機能と同時に濃縮処理した成分を収納し且つ該濃縮倍率を維持した状態で保存する機能の両者を有していることである。システムの態様を図１に示すがこれに制限されるものではない。

（被濃縮体）
本発明の濃縮容器ないし濃縮方法により濃縮可能な対象である限り、本発明の適用対象たる被濃縮体は特に制限されない。本発明の容器に対する出入操作が容易な点からは、該被濃縮体は、室温（２５℃）において、ある程度の流動性を有することが好ましいが、これに限定されない。

より具体的には、本発明における被濃縮体は、温度約２５℃、相対湿度約５０％で、測定開始から４８時間後の濃縮倍率が、１．２以上を示すものが好ましい。この濃縮倍率は、更には１．３以上（特に１．４以上）を示すものが好ましい。

（濃縮方法）
例えば、濃縮すべき成分を含む溶液（あるいは固体と液体の混合物等の被濃縮体）を上記した、一部がグリセリンを含有しないPVAフイルムから構成される容器の導入口から容器内に導入する。この際、該容器内に空気が混入することを極力、防止する。該被濃縮体が滅菌あるいは殺菌されている場合には容器内への該被濃縮体の充填は、無菌的に行なわれることが極めて好ましい。

該被濃縮体によって該容器が充填された後に該導入口が密封される。該被濃縮体が該容器を構成するグリセリンを含有しないPVAフイルムに接触し、該溶液中の水および低分子量物質（電解質、糖、アミノ酸等）が該フイルムまたは膜中に吸収され、水分のみが浸透蒸発（散）によって容器外に放出される。この過程で被濃縮体から水分が除去され、被濃縮体成分が、実質的に何ら失われることなく濃縮される。本濃縮過程は加熱、加圧、減圧等の外部動作の必要がなく、それによる濃縮成分の変性、失活といった問題が生じないことが特徴である。

また、この濃縮過程では該被濃縮成分は該フイルムまたは膜によって空気との直接接触が阻止されるため、従来法のように濃縮成分が空気と接触した結果、生ずる変性、失活あるいは酸化反応等を受けることがない。更に本濃縮過程は完全な閉塞系で実施されるため外部からの細菌、ウィルス、異物等のコンタミネーションが有効に阻止できる。

（濃縮効率）
一方、本発明の濃縮過程に於いて濃縮効率を高めるためには、浸透蒸発（散）性を向上させることが好ましい。例えば、１）本発明のグリセリンを含有しないPVAフイルムまたは膜の吸水性を高める、即ち含水率を高めること、２）該フイルムまたは膜の厚さを薄くすること、３）被濃縮体の容量（ｖ）に対してフイルムとの接触面積（ｓ）を大きくすること、即ちｓ／ｖが大きくなるように容器形状を設計すること、４）容器の周囲条件、例えば低湿度化、加温、減圧、フイルム面での空気流速等を制御すること等である。

特に濃縮成分の変質を防止しながら濃縮過程の効率を高めるためには上記ｓ／ｖが最大になるような容器を用いて、加熱することなく室温以下で容器の外部条件としての湿度を低下させ、且つ空気流速を高める等の方法が最適である。

一方、本濃縮法の他の特徴は、所定の濃縮率が達成された時に該容器を、必要に応じて、気体バリアー性を有するフイルムを構成要素として含む第２の容器（該第２の容器の実質的に全体が、気体バリアー性を有するフイルムから構成される場合を含む）内に封入してもよい。
このように、濃縮すべき成分を含有する被濃縮体を収容するための容器を少なくとも含む、本発明の濃縮用器具の外側に、更に気体バリアー性を有するフイルムでカバーないしシール（密封）する態様においては、被濃縮体の更なる浸透蒸発（散）を抑制しつつ（すなわち、濃縮率を所定の値に固定しつつ）、保存が可能であるという利点がある（図２）。

換言すれば、このような態様によれば、被濃縮体の濃縮過程の過度の進行を防止することにより、被濃縮体を所望の濃縮倍率に濃縮し、且つ該濃縮倍率を維持することができる。
（気体バリアー性を有するフイルム）
気体バリアー性を有するフイルムの材質は、特に制限されない。気体バリアー性の点からは、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニール、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に用いることができる。

本濃縮法の実用的なメリットの１つとして、下記の事例があげられる。オートクレーブ滅菌、ＥＯガス滅菌、放射線滅菌等が適用できない蛋白質、多糖類、生理活性物質等の滅菌は、通常濾過滅菌が行なわれている。コラーゲン等の蛋白質、ヒアルロン酸等の多糖類は高分子量体であり、低濃度でも非常に高い粘度を有していて、濾過滅菌が困難である。本発明の濃縮法を用いると上記の高い粘度を有する溶液に水を添加し溶液粘度を低下させることによって濾過滅菌が容易になり且つ濾過滅菌後、無菌的に本発明の濃縮用容器に充填し滅菌状態を維持しながら所定の濃度に濃縮し保存することが可能になる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

グリセリンを含有しないPVAフイルム（日本合成（株）製、フイルム厚さ７０μｍ、長辺30ｃｍｘ短辺23ｃｍ）を長辺の半分で折り返し、短辺の両端を揃えてヒートシールした。得られた筒状物の両端開口部の一方をヒートシールして袋状物とし、本考案の濃縮用器具を得た。ヒートシールは、温度２５℃、湿度８０％の室内で、ヒートシール機（富士インパルス（株）製、FA-300-10W）を使用し、シール巾 １ｃｍ、加熱時間１．３秒、冷却時間２．２秒の条件で実施した。

実施例１で得られた濃縮袋にトマトジュース256ｇを入れ、図２に示す密封用具で密封した。密封した濃縮袋を網棚に載せ、室温２４℃、湿度６１％の室内で、風速１ｋｍ／時間の風をあてながら濃縮したところ、１０時間後にトマトジュースの重量が175ｇにまで濃縮された。その後、濃縮袋ごと気体バリアー性を有するポリエチレン製のチャック付ポリ袋（（株）ジャパックス製、JG-４、縦34ｃｍｘ横24ｃｍｘ厚さ0.04ｍｍ）に入れ、チャックを閉じて密封した。上記の条件で１０時間網棚上に放置したが、全体の重量に変化は認められなかった。

本考案の濃縮用器具は、コラーゲン等の蛋白溶液、ヒアルロン酸等の多糖類溶液、生理活性物質溶液、高分子溶液を始めとする種々の液体の濃縮、および植物細胞・組織、動物細胞・組織など、固体と液体の混合物の濃縮に好適に使用可能である。溶出物を含まないので食品用途にも適用できる。

１ グリセリンを含有しないポリビニルアルコールフイルム
２ ヒートシール部分
３ 被濃縮物出入口
４ 気体不透過性を有する密封容器
５ 密封用具

Claims (2)

1個以上の出入口を有する、濃縮すべき成分を含有する被濃縮体を収容するための容器を少なくとも含む濃縮用器具であって、
該容器の少なくとも一部が、グリセリンを含有しないポリビニルアルコールフイルムから構成されることを特徴とする濃縮用器具。

請求項１に記載の濃縮用器具の外側に配置された、密封可能な気体不透過性を有する容器をさらに含むことを特徴とする濃縮用器具。