JP4570821B2 - 気液接触装置、気液接触方法、液体の脱臭方法、及び香気成分の製造方法 - Google Patents
気液接触装置、気液接触方法、液体の脱臭方法、及び香気成分の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉された接触塔内に設置された回転体を一定方向に回転させながら、接触塔の頂部から被処理液体を流下し、回転体上で薄膜化して当該回転体の外周より放出し、受け止めて順次下方の回転体に流下して接触塔の上から下に順次流下する間に、接触塔の下から上に移動する気体と接触させる原理に基づく気液接触装置、気液接触方法、並びにこの気液接触方法を利用した液体の脱臭方法、および香気成分の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気液接触装置としては、次のものが公知であった。
○特開昭４７−１５３７５号公報
中心部に流通孔を有する仕切り板（受け皿）により接触塔内を多数の接触室に区画分けし、各接触室内に設けた回転体で被処理液体を拡散噴霧（放出）した上で仕切り板（受け皿）で受け止めて流通孔から更に下の回転体に順次流下し、接触塔内に導入した気体と強制接触させ、被処理液体と気体とを接触させる気液接触装置。
○特公昭５８−２１５２３号公報
被処理液体と気体とを接触させる接触塔内に固定設置され、回転させずに固定された円形板と、その円形板に設置される２個の円心筒状リングから成る円形ハイドロシールと、円形板に形成され円形板周縁に向かって延びる気体通過のためのアーチ形スロットと、被処理液体を旋回させるアルキメデススパイラル形の曲線板とを備えた遠心旋回接触トレー。
○特公平７−２２６４６号公報
垂直長手軸を持つハウジング（接触塔）と、回転自在の中心軸と、中心軸に取付けられた円錐形状の円錐回転体と、この円錐回転体の下側に形成され中心軸から半径外方向に延びるひれと、円錐回転体の下方に隣接する円錐台面（受け皿）とを備え、円錐回転体の表面に被処理液体を流しつつ気体と接触させることを特徴とする向流接触装置。
○特開平６−１９４０７３号公報
処理対象液体（被処理液体）を薄膜状に流下させる伝熱材製の螺旋形支持体と、伝熱材で構成され前記支持体と熱接触する壁とを備える気液接触器において、前記支持体と壁とが支持体の軸線の回りの回転により相互に角偏位しているプレートの垂直スタックにより構成されている細流薄膜式気液接触器。
【０００３】
これらの従来技術の中では、接触塔内に設置された回転体を一定方向に回転させながら、接触塔の頂部からスラリー、溶液等の被処理液体を回転体及び受け皿に流下し、被処理液体を回転体上を薄く広げながら下の受け皿、回転体に順次流下させ、それと同時に下から上に気体（例えば、蒸気等）を同時に吹込んで接触させることにより、効率よく被処理液体と気体とを接触させる原理のものが実用に供されている。
【０００４】
このような気液接触装置は、主として被処理液体中の香気成分を蒸気中に取り込んで香気成分を回収して香気成分液を製造すること、被処理液体を脱臭すること、等に利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような気液接触装置においては、可及的に気液の接触効率は高い方が望ましく、より接触効率が高い装置の開発が望まれている。特に、接触効率を向上させれば、接触塔の高さを低く設計することができるため、装置全体の小型化が図れ、投資コストが削減できるという利点もある。
【０００６】
本発明の目的は、気液の接触効率が高く、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストが安価な気液接触装置を提供することである。
本発明の他の目的は、気液の接触効率が高く、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストが安価な気液接触方法を提供することである。
本発明の他の目的は、そのような気液接触方法を利用した液体の脱臭方法、香気成分液の製造方法、飲食品を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、回転体を備えた気液接触装置について鋭意研究を続けた結果、回転体に、湾曲畝部を形成すること、及び気体を通過させる切欠部を形成すること等により、気液の接触効率が向上することを発見し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明は、頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたものを有することを特徴とする気液接触装置に関する。
本発明の気液接触装置において、次のｂ）及びｃ）、ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を有することが好ましい。
また、本発明の気液接触装置において、次のｄ）、ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体の流動を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材を備えた構成としても良い。
【０００９】
また、本発明は、頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたものを有する気液接触装置を用い、被処理液体を多段に配された回転体の上方から流下しつつ、気体を入口から出口に流し、薄膜化した被処理液体と気体との接触を行うことを特徴とする気液接触方法に関する。
本発明の気液接触方法において、前記被処理液体の薄膜化及び気体との接触が、次のｂ）及びｃ）、ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を備えた回転体によって行うことが好ましい。
また、本発明の気液接触方法において、被処理液体の気体との接触が、次のｄ）、ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材、によって撹拌されて促進される構成としても良い。
【００１０】
また、本発明は、前記気液接触方法を実施し、臭気成分を含有する被処理液体中の該臭気成分を気体に移動させ、被処理液体を脱臭することを特徴とする液体の脱臭方法にも関する。また本発明は、前記気液接触方法を実施し、香気成分を含有する被処理液体中の該香気成分を気体に移動させ、この気体から前記香気成分を得ることを特徴とする香気成分の製造方法にも関する。この香気成分の製造方法において、被処理液体は、植物系抽出液が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の気液接触装置の一形態を示す図である。この気液接触装置１は、頂部側に被処理液体２の入口２Ａ及び気体の出口８Ａが設けられ、底部側に被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａが設けられた接触塔１Ａと、接触塔１Ａ内に挿入された回転軸９と、該回転軸９に多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する複数の回転体１０と、上段側の回転体１０から放出される被処理液体を受けてその下段側の回転体１０の中心部に導く複数の受け皿２０とを備えて構成されている。そしてこの気液接触装置１は、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部１３を有する回転体１０を用いて構成したことを特徴としている。
【００１２】
接触塔１Ａは密閉容器によって構成され、その頂部側に被処理液体２の入口２Ａ及び気体８の出口８Ａを設け、底部側に被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａを設け、被処理液体２を接触塔１Ａの上から下に、気体４を下から上に向けてそれぞれ流し、接触塔１Ａ内で気液の向流接触を行う形式になっている。この接触塔１Ａには、図示していないが、内部の温度を一定に保つためのジャケット、内部の温度や圧力を測定するセンサなどの計器類が必要に応じて取り付けられている。
【００１３】
この接触塔１Ａの内部は、加圧気体を導入することによって加圧状態に、或いは気体の出口８Ａ側を吸引することによって負圧状態に制御可能になっている。
このように内部圧力を調節することによって蒸発の進行を調節することが可能である。たとえば、被処理液体を脱臭し、又は香気成分を回収する場合は、接触塔の内部の圧力を、目標成分を揮発させる圧力に調節すれば良い。この種の処理を行う場合、接触塔は操作圧力に耐え得る耐圧構造とする必要から耐圧容器で構成される。接触塔の形状は限定されないが、円筒状の胴部を備えた形状とするのが好ましい。また接触塔の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるとともに十分な機械強度を得るために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００１４】
回転体１０は、接触塔１Ａの底を貫通して垂直方向に挿入された回転軸９に、所定間隔をおいて多段に固定されている。回転体１０の枚数は特に限定されない。回転軸９は、接触塔１外部の図示しないモータによって回転駆動される。接触塔１底部の回転軸９挿入部位には、接触塔１内の気密性を維持し得る軸受構造を採用することが望ましい。
【００１５】
図２ないし図４は、本発明において好適な回転体の一例を示す図であって、図２は回転体の平面図、図３は図２中Ａ−Ａ線断面図、図４は斜視図である。これらの図に示した通り、回転体１０は、円盤の外周に斜め上方向きのフランジ１１を設けたディスク形状とされ、その中心部には回転軸９に取付け固定するためのキー溝付きの丸穴１２が穿設されている。回転体１０の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるとともに十分な機械強度を得るために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００１６】
回転体１０には、回転体平面部分の一部を上方に向けて膨出させて形成された複数の湾曲畝部１３が周方向に沿って均等な間隔をおいて設けられている。それぞれの湾曲畝部１３は、回転体１０の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて畝状に形成され、終端に近づくにつれて回転体１０の回転方向に向けて湾曲する、即ち、外周に行くにつれて回転体１０の回転方向に向かって湾曲していく形状に形成されている。また湾曲畝部１３の断面形状は、薄膜化した被処理液体が乗り越え得るものであれば特に限定されず、三角形状、半円形状、アーチ形状、正規分布曲線状、台形状などとすることができるが、半円形状やアーチ形状が好ましい。
なお、このような畝部の形状は、例えば一般的な渦巻きポンプのエンペラー等に形成された羽根の向きとは反対の向きである。渦巻きポンプのエンペラーは、回転体の外周方向に液体を放射するために形成されているが、本発明において、湾曲畝部１３は、被処理液体が乗り越えるためのものであって、回転体１０の外周に放射することを促進するためのものではない。
【００１７】
前述した湾曲畝部１３を回転体１０に設けたことによって、回転体１０が回転している状態では、湾曲畝部１３の長手方向が常に被処理液体の進行方向に対してほぼ直角にあたることになる。このように被処理液体が湾曲畝部１３に対してほぼ直角にあたり、該畝部の長手方向に対し直交する方向から乗り越えた方が、上下方向に液が撹乱されやすくなるため、気液の接触の効率が高められる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、回転体１０には、ａ）の湾曲畝部１３に加えて、以下のｂ）とｃ）の構成要素が付加される：
ｂ）回転体１０を貫通して形成された気体通過用の切欠部１４、
ｃ）切欠部１４の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部１５。
【００１９】
前記切欠部１４の形状や寸法、形成個数は、気体が切欠部１４を通して回転体１０の下面から上面に向かって通過できれば特に限定されないが、気流の偏りを防ぐために４つ以上を周方向に沿って均等な間隔をおいて形成することが望ましい。これらの切欠部１４を通過した気体は、回転体１０の上面で薄膜化された被処理液体と効率よく接触する。
【００２０】
また、前記切欠部１４の回転方向側の端部には、前記ｃ）の起立部１５を形成することが特に有効である。本例示において起立部１５は、切欠部１４からみて被処理液体が流れて来る側（即ち、回転の進行方向）に、斜め上方に向けて板状に突出した状態で形成されている。このような起立部１５を形成したことによって、被処理液体が回転体１０中心から外周に向けて流れて来た場合、起立部によって被処理液体の液膜が持ち上げられ、切欠部の上方を飛び越えて、再度回転体１０の上面に落ちる。一方、起立部１５がない場合は、被処理液体が、切欠部１４から下段に落下し、気液の接触効率が却って低下してしまうおそれがある。切欠部１４の回転方向側の端部に起立部１５を形成したことによって、薄膜化して起立部１５に達した被処理液体は、起立部１５によって上方に持ち上げられ、切欠部１４から落下することなく、切欠部１４上を飛び越えて再び回転体１０上に落ちる。このように起立部１５によって持ち上げられた液膜は、切欠部１４を通過した気体と効率的に接触するので、気液の接触効率をより一層高めることができる。
【００２１】
前記切欠部１４と起立部１５は、たとえば回転体１０の所定位置にＨ字状の切込みを形成し、該Ｈ字状切込みの平行線間をむすぶ中央の切込みに沿って、回転方向側の一方を斜め上方に向けて折曲げることによって形成することができる。
なお、図２ないし図４に示した例示においては、前記切込みの平行線間をむすぶ中央の切込みに沿って、回転方向側の一方を斜め上方に向けて折曲げることで起立部１５を形成し、相対する側の片部を下方に向けて折曲げることで撹拌羽根１６を形成し、これらの片を折曲げた跡の開口を切欠部１４としている。この回転体１０の下面に突出形成された撹拌羽根１６は、切欠部１４に流入する気体の量を増加させるなどの作用を有する。
【００２２】
接触塔１内には、多段に配された上下の回転体１０の間となる位置毎に、受け皿２０が固定されている。これらの受け皿２０は、上段側の回転体１０から放出される被処理液体を受けてその下段側の回転体１０の中心部に導くためのものであり、この機能を有し得るならば、形状や寸法は特に限定されない。また、この受け皿２０の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００２３】
図５ないし図７は、本発明において好適に用いられる受け皿の一例を示すもので、図５は受け皿２０の平面図、図６は図５中のＢ−Ｂ線側面断面図、図７は受け皿２０の斜視図である。
本例示による受け皿２０は、接触塔１内に固定され、中央に回転軸９を通すとともに、上面で捕集した被処理液体を下段の回転体１０の中心部に落下させるための流通孔２１が穿設された円形ディスク状をなしている。この流通孔２１は、気体の通路も兼ねるように、中心に挿入される回転軸９よりも大きな直径を有する。この受け皿２０の上面は、外周から流通孔２１に向けてなだらかに下降しており、かつ流通孔２１に向けて渦巻き状に多数本の流れ溝２２が形成されている。受け皿２０の外周は、接触塔内壁面を伝って液が漏れないように、接触塔１Ａの内壁面にぴったり密着した状態で接合されることが望ましい。
【００２４】
この受け皿２０の下面側には、ｄ）回転体１０の外側近傍に設置され、回転体１０の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材３０が一体的に固定されている。図６と図７に図示した例示において、撹拌部材３０は、平板状の直立した立板の形状を有しており、このような立板が複数枚、回転体１０の外周部に沿って均等の間隔をおいて直立した状態で設置されている。この撹拌部材３０は、回転体１０の遠心力によって被処理液体が回転体１０外周から放出された際に、放出された被処理液体を衝突させ、撹乱させるためのものである。この撹乱によって、被処理液体と周囲の気体とが混合撹拌され、気液の接触効率がより一層促進される。撹拌部材３０の形状は、本例示に限定されることなく、曲面状としたり、フィンや貫通孔を設けた形状とすることもできる。
【００２５】
次に、本発明の気液接触方法について説明する。
本発明の気液接触方法において処理可能な被処理液体は、液状であればどのようなものでもよく、たとえば各種の水溶液、非水溶媒溶液、アルコール浸出液、懸濁液、乳化液などを用いることができる。またこの被処理液体と接触させる気体も特に限定されることなく、目的とする被処理液体の処理、たとえば被処理液体−気体間の化学反応を伴わない成分移動、或いは被処理液体中の成分と気体成分との反応、たとえば酸化、還元、分解、縮合、重合、脱離、付加反応などに応じて、必要な気体成分を単独で、或いは他のガス（不活性なキャリアガスなど）と混合した状態で供給可能である。
【００２６】
本発明の気液接触方法の一例として、被処理液体−気体間の化学反応を伴わない成分移動、即ち液体の脱臭方法或いは液体からの香気成分の製造方法などに本発明方法を適用し、図１に示す気液接触装置１を用いて実行する場合を例として説明する。この例示において、「被処理液体」は水溶液、「気体」は、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等から選択される気体とする。
【００２７】
被処理液体は、必要があればｐＨ調整、殺菌などの適宜な前処理を行った後、接触塔１の頂部に設けられた液体入口２Ａから供給される。一方、気体は、接触塔１の底部に設けられた気体入口４Ａから導入される。接触塔１Ａ内の圧力と温度は、図示しないセンサ等の計測機器によって常時モニターし、接触塔１Ａ内の温度と圧力が維持されるように接触塔保温用のジャケットや導入気体の供給量、気体の出口側に接続した真空ポンプの駆動を制御する。この温度と圧力の制御、被処理液体の供給量並びに回転体１０を回転駆動するモーター回転数の調整は、予め設定したプログラムに従い自動制御する構成とすることもできる。回転体１０の回転数は、被処理液体を薄膜化するために十分な遠心力が得られるように、被処理液体の粘度や処理量などに応じて適宜設定される。また被処理液体は、連続的に、或いは一定量を間欠的に供給し得る。
【００２８】
最上段の回転体１０の上面中央部に供給される被処理液体は、この回転体１０の回転によって生じる遠心力と回転体１０上面への付着力とによって、回転体１０上面に薄膜となって急速に広がり、中心から外周に向けて流れる。そしてこの移動の途中、被処理液体の薄膜は、回転体１０に設けられた湾曲畝部１３を乗り越えて流れる。
【００２９】
湾曲畝部１３を乗り越えることによって、被処理液体の薄膜の移動距離は、単なる平面を移動する場合に比べ増加する。また湾曲畝部１３を乗り越える際に、被処理液の薄膜は、更に薄く広げられることになる。従って、被処理液体の薄膜が湾曲畝部１３を乗り越えて流れることによって、周囲を流れる気体との接触効率が平面と場合と比べて格段に向上する。さらに、本発明では畝部を湾曲させて形成したことによって、被処理液体が湾曲畝部１３に対してほぼ直角にあたり、湾曲畝部１３の長手方向に対し直交する方向から乗り越えるので、上下方向に液が撹乱されやすくなり、気液の接触の効率がさらに高められる。
【００３０】
湾曲畝部１３を乗り越えた被処理液は、薄膜状態のままで切欠部１４の回転方向側端部に設けられた起立部１５に達する。被処理液は、膜圧を増し、或いは液滴状となって起立部１５の表面を上昇し、その先端から放出されて切欠部１４を飛び越え、再び回転体１０の外周部分に落下する。切欠部１４からは、下方から上方に向けて気体が放出されている。従って起立部１５から切欠部１４を飛び越える際、被処理液体は、切欠部１４から吹き上げる気体と混合されるので、ここでも気液が十分に接触する。
【００３１】
切欠部１４を飛び越えた被処理液体は、回転体１０の外周に向けて流れ、斜め上方に向いたフランジ１１から放出される。回転体１０から放出された被処理液体は、最上段の回転体１０とその下段の回転体１０の間に設けられた受け皿２０の上面に落下する。受け皿２０に落下した被処理液体は、流れ溝２２に沿って中心に向かって流れ、受け皿２０中央に穿設された流通孔２１から流下する。流通孔２１から流下した被処理液体は、下段の回転体１０の上面に落下し、この回転体１０において、前述した気液接触と同じことが繰り返される。
【００３２】
前記の通り、被処理液体は、多段に設けられた回転体１０を上から下に流下する間に、気体と十分に接触し、気液間での成分移動が十分に行われた後、接触塔１Ａ底部に設けられた液体出口６Ａから装置外に取り出される。一方、被処理液体との接触によって被処理液体の少なくとも１種の成分を受け取った気体は、接触塔１の頂部に設けられた気体出口８Ａから取り出される。
【００３３】
本発明の気液接触方法によれば、ａ）薄膜化した被処理液体が乗り越える湾曲畝部１３を設けた回転体１０を用いて気液接触を行うことによって、気液の接触効率が高くなり、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストを安価にすることができる。
さらに、ｂ）回転体１０を貫通して形成された気体通過用の切欠部１４およびｃ）切欠部１４の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部１５を設けた回転体１０を採用することによって、前記の効果を一層増強することができる。
加えて、ｄ）回転体１０の外側近傍に設置され、回転体１０の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材３０を接触塔１Ａに設けることによって、前記の効果を一層増強することができる。
【００３４】
本発明は、前述した気液接触方法を利用した液体の脱臭方法および香気成分の製造方法、並びに該香気成分の製造方法によって製造した香気成分を含有せしめた飲食品をも提供する。
【００３５】
本発明の液体の脱臭方法においては、本質的に好ましくない臭気を有する液体を被処理液体とし、前述した本発明の気液接触方法により被処理液体を気体と接触させることで液体中の臭気を取り去り、脱臭する。このような脱臭方法は、後述する実施例で例示したホエー液の他、ホエイプロテインコンセントレート（ＷＰＣ）、ホエイプロテインアイソレート（ＷＰＩ）、ミルクプロテインコンセントレート（ＭＰＣ）各水溶液及び脱脂乳、クリーム、原乳、カゼイン水溶液、ペプチド水溶液等の脱臭に好適に利用することができ、好ましくない臭気がほとんどない製品を得ることができる。この脱臭方法に用いる気体は、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等が好ましい。
【００３６】
また香気成分の製造方法において、被処理液体は、好ましい香気を有する液体が好適であり、特に、被処理液体が植物系の抽出液である場合が最も好ましい。
尚、植物系抽出液とは、植物の種子、葉、根、茎等の植物組織の成分を抽出した液である。このような植物系抽出液としては、例えば、コーヒー、紅茶、緑茶、烏龍茶、その他の茶類、ココア、ココナッツミルク、ハーブ類、オレンジ、アップル、グレープフルーツ、レモン等を例示することができる。この方法は、香気成分を含む被処理液体を接触塔１Ａの頂部側から供給するとともに、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等を接触塔１Ａの底部から導入し、接触塔１Ａ内で気液接触を行う。被処理液体中の香気成分は、気体に移動し、接触塔１Ａの頂部側に設けた気体出口から取り出される。そして取り出した気体を冷却し、蒸気を凝縮することによって、香気成分含有液が得られる。あるいは、取り出した気体をアルコールや有機溶媒中に導いて、香気成分を溶解させたアルコール液や非水溶液を作製する。これらの香気成分含有液、アルコール液若しくは非水溶液は、香気成分の原料としてそのまま各種製品、特に飲食品に配合することもできるし、香気成分を濃縮して使用することもできる。
【００３７】
この香気成分の製造方法によれば、同一の条件で従来の方法と比較した場合、効率よく香気成分を取得することが可能であり、香気成分を多く含有する凝縮液を取得することが可能である。特に、得られた香気成分は、飲食品に添加することによって香気に富んだ高付加価値の飲食品として消費者の食生活の向上に寄与し得る。
【００３８】
次に、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
【実施例】
［実施例１］
図１に示す構成の気液接触装置１を作製した。接触塔１Ａは円柱状の密閉容器とし、内部に回転軸９を設置した。この接触塔１Ａの外壁には、図示しないジャケットを取り付け、内部の温度を調節可能とした。回転軸９は、接触塔１の下部を貫通して垂直に挿入し、図示略のプーリーを介してモーターと連結した。接触塔１Ａの頂部には、被処理液体２の入口２Ａと気体８の出口８Ａを設けた。また接触塔１Ａの底部には処理済の被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａを設けた。
回転軸９には、図２ないし図４に示した円形ディスク形状をなす回転体１０を多段に配置し、固定した。上下の回転体１０の間には、図５ないし図７に示した形状の受け皿２０を、接触塔１Ａの内壁に固定した状態で配置した。これら回転体１０と受け皿２０からなる対を２１対、接触塔１Ａ内に配置した。
【００４０】
回転体１０は、１．２ｍｍ厚のステンレス鋼で作製し、直径約１６０ｍｍの円形ディスク状とした。回転体１０の外周には、約５ｍｍ幅で外周を斜め上方に向けたフランジ１１と、中心部に設けた直径約２５ｍｍの丸穴１２、８個の湾曲畝部１３、および切欠部１４、起立部１５および撹拌羽根１６からなる８つのセットを形成した。湾曲畝部１３は、断面アーチ状に幅約１０ｍｍ、長さ約５０ｍｍにわたって回転体平面部分を上方に膨出させて形成した。湾曲畝部１３は回転体１０に周方向に沿って均等な間隔をおいて８個形成し、その形状は図２に示す通り、中心寄りの始端から外周近傍の終端にかけて、終端に近づくにつれて回転方向に向けて湾曲する形状とした。
【００４１】
切欠部１４、起立部１５および撹拌羽根１６からなるセットは、回転体外周近傍とその位置から約２０ｍｍ回転体中心側の位置とに、それぞれ約１６ｍｍの長さの平行な２本の切込みと、これら２本の切込みの中心を結ぶ切込みとからなるＨ字状の切込みを形成し、その回転方向側の片を斜め上方に向けて起立させて起立部１５とし、他方の片を下方に向けて折曲して撹拌羽根１６とし、それらの屈曲によって開口した四角穴を切欠部１４とすることによって形成した。
【００４２】
また受け皿２０は、１．２ｍｍ厚のステンレス鋼で作製し、中央部が外周よりも窪んだ円形の薄皿形状に形成した。この受け皿２０は、回転体１０よりも大径とし、中央には直径約６０ｍｍの流通孔２１を穿設し、かつ上面に渦巻き形状に多数の流れ溝２２を形成した。
この受け皿２０の下面側には、幅約３０ｍｍ、高さ約３２ｍｍの１２枚の板状をなす撹拌部材３０を、それぞれ円周に対して所定の角度を持たせて接合した。
それぞれの撹拌部材３０の下面は補強用のリングに接合した。
【００４３】
前述のように構成された気液接触装置１には、処理前の被処理液体の貯蔵タンク、処理後の被処理液体の貯蔵タンク、気体（蒸気又は蒸気と空気の混合気体）供給装置、処理気体を凝縮する第１及び第２の冷却コンデンサー（凝縮器）、気液分離器、真空ポンプを接続し、被処理液体を蒸気又は蒸気と空気の混合気体と接触させて、臭気成分を含む被処理液体の脱臭用、或いは香気成分を含む被処理液体中の香気成分を濃縮した香気成分液の製造用に適した装置を構築した。
【００４４】
この装置の作用は、次の通りである。
被処理液体２は、貯蔵タンクから、接触塔１の被処理液体入口２Ａを介して最上段の回転体１０上面に供給される。回転体１０は所定の回転数で回転しており、流下した被処理液体は、遠心力によって薄膜化される。薄膜化された被処理液体は、遠心力によって、回転体１０の外周から放出されるが、回転体１０の下方に固定設置された受け皿２０によって受け止められる。その後、被処理液体は、流れ溝２２を伝って受け皿２０の中央に形成された流通孔２１より流下し、更に下方の回転体１０に落下する。以後、順次、同様の処理が反復され、被処理液体は接触塔１Ａの底部に至り、被処理液体出口６Ａより排出され、処理済の被処理液体のタンクに貯留される。
【００４５】
一方、気体入口４Ａより蒸気（気体４）が導入されるが、この蒸気は、適宜、空気が混合されて希釈される。蒸気を空気によって希釈する理由は、接触塔の中で蒸気が凝縮してしまう傾向にある場合に、蒸気分圧を低下させて凝縮を防止するためである。尚、この場合、エネルギーの効率を向上させるために、空気を加熱して熱風としても良い。蒸気は、接触塔の底部に形成された入口より導入され、流下する被処理液体と接触しながら上昇し、接触塔頂部の出口８Ａより排出される。
【００４６】
排出された蒸気を含む気体８は、第１及び第２の冷却コンデンサーによって凝縮され、凝縮液が回収される。その後、残る気体は気液分離器を経て、真空ポンプによって吸引されるが、この真空ポンプによって、接触塔１Ａの内部は所定の負圧に制御される。
【００４７】
［実施例２］
前記実施例１で作製した気液接触装置を用い、本発明の気液接触方法を実施した。本実施例２では、被処理液体としてコーヒーを採用した。即ち、コーヒー豆「ウォッシュドモカ」（ユニカフェ社製）をコーヒーミル（東芝社製 R-400）で挽き、抽出液量の１０重量％の粉砕コーヒー豆を使用して、９３℃の熱湯で抽出し、１６．０ｋｇの抽出液を得た。
前記実施例１の気液接触装置において、接触塔に、調製したコーヒー抽出液８．０ｋｇを温度２５℃、給液量３０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を３ｓ-1（１８０ｒｐｍ）とし、接触塔の底部から蒸気と１１０℃の熱風を各々３．４ｋｇ／Ｈ、 １．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６０ｋＰａとしてコーヒー抽出液の香気成分を蒸気に移動し、第１及び第２の冷却コンデンサーによって凝縮し、香気成分液を５００ｇ得た。
得られた香気成分液は、非常に新鮮なコーヒー感の強いフレーバーを呈していた。さらに、コーヒー抽出液とその香気成分を回収した後液からヘッドスペースの香気を固相マイクロ抽出ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）で分析した結果を図８に示した。
例えば、図８中の物質Ｆ（２，５−ジメチル ３−エチルピラジン）は、コーヒーの代表的な香気成分であるが、定量の結果、８５％の実収率で回収されていた。なお、従来技術では、実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ実収率は６０〜７０％である。分析条件は以下の通りとした。
【００４８】
【００４９】
［実施例３］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
ホエーパウダー（ドイツ、ミライ社製）８００ｇをホモミキサー（特殊機化工業社製）を使用して６０℃の水に溶解し、ホエー水溶液８．０ｋｇを調製した。
調製したホエー水溶液を、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５０℃、給液量４０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と１２０℃の熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、 １．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−７０ｋＰａとして蒸気にホエー水溶液の臭気成分を移動させ、第１及び第２の冷却コンデンサーで臭気成分液を７５０ｇ回収した。
以上の処理が終了したホエー水溶液の風味を確認したところ、ホエーの不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、ホエー水溶液とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図９に示した。
例えば、図９中の物質Ａ（ヘキサナール）は、ホエー中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、９５％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では、実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５０】
［実施例４］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
ＵＦ濃縮脱粉（ドイツ、ミライ社製）４００ｇをホモミキサー（特殊機化工業社製）を使用して６０℃の水に溶解し、ＵＦ濃縮脱粉水溶液８．０ｋｇを調製した。
調製したＵＦ濃縮脱粉水溶液を、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５０℃、給液量３５Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を４ｓ-1（２４０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々４．３ｋｇ／Ｈ、１．１ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気にＵＦ濃縮脱粉水溶液の臭気成分を移動させ、第１及び第２の冷却コンデンサーで臭気成分液を８５０ｇ回収した。
以上の処理が終了したＵＦ濃縮脱粉水溶液の風味を確認したところ、ＵＦ濃縮脱粉の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、ＵＦ濃縮脱粉水溶液とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１０に示した。
例えば、図１０中の物質Ａ（ウンデカン）は、濃縮脱粉中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、８１％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５１】
［実施例５］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
脱脂乳（森永乳業社製）８．０ｋｇを、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度４０℃、給液量７０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、１．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気に脱脂乳の臭気成分を移動させ、第１及び第２冷却コンデンサーで臭気成分液を８１０ｇ回収した。
以上の処理が終了した脱脂乳の風味を確認したところ、脱脂乳の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、脱脂乳とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１１に示した。
例えば、図１１中の物質Ｄ（２−ウンデカノン）は、脱脂乳中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、９７％の除去率で除去されていた、なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５２】
［実施例６］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
豆乳（森永乳業社製）８．０ｋｇを、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５５℃、給液量５０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を４ｓ-1（２４０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、０．８ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気に豆乳の臭気成分を移動させ、第１及び第２冷却コンデンサーで臭気成分液を７６０ｇ回収した。
以上の処理が終了した豆乳の風味を確認したところ、豆乳の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、豆乳とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１２に示した。
例えば、図１２中の物質Ｄ（１−オクテン−３−オール）は、豆乳中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、８７％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５３】
［実施例７］
次に、前記実施例１の装置をスケールアップした装置を使用した香気成分液の製造方法の実施例について説明する。
本実施例７においては、前記実施例１と同一の構造の装置であって、回転体と受け皿の対を、５０対備えた大型の接触塔を使用した。
コーヒー豆「ウォッシュドモカ」（ユニカフェ社製）をコーヒーミルで挽き、粉砕したコーヒー豆１００ｋｇを９３℃の熱湯で抽出し、１０００ｋｇのコーヒー抽出液を得た。
得られたコーヒー抽出液を、接触塔に対し、温度５０℃、給液量３００Ｌ／Ｈで給液した。回転体の回転数を３ｓ-1（１８０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と９０℃の熱風を３４ｋｇ／Ｈ、１４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−５０ｋＰａとして蒸気にコーヒー抽出液体の香気成分を移動させた。
蒸気を第１及び第２の冷却コンデンサーで凝縮し、香気成分液６５ｋｇを得た。得られた香気成分液の風味を確認したところ、新鮮なコーヒーフレーバーが非常に強く感じられ、良好なものであった。
尚、得られた香気成分液を、市販の牛乳に少量滴下したところ、風味の良いコーヒー乳飲料となった。
【００５４】
［実施例８］
次に、前記実施例１の装置をスケールアップした装置を使用した脱臭方法の実施例について説明する。
ホエーパウダー（ドイツ、ミライ社製）２００ｋｇを、スーパーミキサー（森永エンジニアリング社製）を使用して６０℃の温水に５回に分けて溶解し、合計２０００ｋｇのホエー水溶液を調製した。
調製したホエー水溶液を、前記実施例７と同一の気液接触装置の接触塔に、温度５０℃、給液量５００Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と１００℃の熱風を６０ｋｇ／Ｈ、２０ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気にホエー水溶液体の臭気成分を移動した。蒸気を第１及び第２の冷却コンデンサーで凝縮し、臭気成分を含有する凝縮液１８０ｋｇを得た。
臭気成分が除去され脱臭されたホエー水溶液は２１４０ｋｇ得られた。この脱臭されたホエー水溶液は、不良なホエーフレーバーが除去されており、風味が良好なものであった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の気液接触装置および気液接触方法によれば、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部を有する回転体を設けたことによって、気液の接触効率が高くなり、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストを安価にすることができる。
しかも、気液接触時間を長くできる割に接触塔の高さを比較的低く設計することができ、設置スペースを削減することができる。
【００５６】
さらに、ｂ）回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部およびｃ）切欠部の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を設けた回転体を採用することによって、気液の接触効率をより一層高めることができ、前記の各効果を一層増強することができる。
さらにまた、ｄ）回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材を接触塔に設けることによって、気液の接触効率をより一層高めることができ、前記の各効果をより一層増強することができる。
【００５７】
また、このような気液接触方法を利用した本発明による液体の脱臭方法、香気成分液の製造方法によれば、被処理液体からの香気成分の回収率または臭気成分の除去効率を高めることができ、香気成分或いは脱臭された製品の製造コストを低減することができる。特に、得られた香気成分液は、飲食品に添加することによって香気に富んだ高付加価値の飲食品として消費者の食生活の向上に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の気液接触装置の一実施例を示す側面断面図である。
【図２】 本発明において好適に用いられる回転体の一例を示す回転体の平面図である。
【図３】 図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】 同じ回転体の斜視図である。
【図５】 本発明において好適に用いられる受け皿の一例を示す回転体の平面図である。
【図６】 図５中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】 同じ受け皿の斜視図である。
【図８】 本発明に係る実施例２のコーヒー抽出液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図９】本発明に係る実施例３のホエー水溶液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１０】 本発明に係る実施例４のＵＦ膜濃縮脱粉水溶液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１１】 本発明に係る実施例５の脱脂乳処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１２】 本発明に係る実施例６の豆乳処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【符号の説明】
１ 気液接触装置
１Ａ 接触塔
２ 被処理液体
２Ａ 入口
４ 気体
４Ａ 入口
６ 被処理液体
６Ａ 出口
８ 気体
８Ａ 出口
９ 回転軸
１０ 回転体
１３ 湾曲畝部
１４ 切欠部
１５ 起立部
２０ 受け皿
３０ 撹拌部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉された接触塔内に設置された回転体を一定方向に回転させながら、接触塔の頂部から被処理液体を流下し、回転体上で薄膜化して当該回転体の外周より放出し、受け止めて順次下方の回転体に流下して接触塔の上から下に順次流下する間に、接触塔の下から上に移動する気体と接触させる原理に基づく気液接触装置、気液接触方法、並びにこの気液接触方法を利用した液体の脱臭方法、および香気成分の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気液接触装置としては、次のものが公知であった。
○特開昭４７−１５３７５号公報
中心部に流通孔を有する仕切り板（受け皿）により接触塔内を多数の接触室に区画分けし、各接触室内に設けた回転体で被処理液体を拡散噴霧（放出）した上で仕切り板（受け皿）で受け止めて流通孔から更に下の回転体に順次流下し、接触塔内に導入した気体と強制接触させ、被処理液体と気体とを接触させる気液接触装置。
○特公昭５８−２１５２３号公報
被処理液体と気体とを接触させる接触塔内に固定設置され、回転させずに固定された円形板と、その円形板に設置される２個の円心筒状リングから成る円形ハイドロシールと、円形板に形成され円形板周縁に向かって延びる気体通過のためのアーチ形スロットと、被処理液体を旋回させるアルキメデススパイラル形の曲線板とを備えた遠心旋回接触トレー。
○特公平７−２２６４６号公報
垂直長手軸を持つハウジング（接触塔）と、回転自在の中心軸と、中心軸に取付けられた円錐形状の円錐回転体と、この円錐回転体の下側に形成され中心軸から半径外方向に延びるひれと、円錐回転体の下方に隣接する円錐台面（受け皿）とを備え、円錐回転体の表面に被処理液体を流しつつ気体と接触させることを特徴とする向流接触装置。
○特開平６−１９４０７３号公報
処理対象液体（被処理液体）を薄膜状に流下させる伝熱材製の螺旋形支持体と、伝熱材で構成され前記支持体と熱接触する壁とを備える気液接触器において、前記支持体と壁とが支持体の軸線の回りの回転により相互に角偏位しているプレートの垂直スタックにより構成されている細流薄膜式気液接触器。
【０００３】
これらの従来技術の中では、接触塔内に設置された回転体を一定方向に回転させながら、接触塔の頂部からスラリー、溶液等の被処理液体を回転体及び受け皿に流下し、被処理液体を回転体上を薄く広げながら下の受け皿、回転体に順次流下させ、それと同時に下から上に気体（例えば、蒸気等）を同時に吹込んで接触させることにより、効率よく被処理液体と気体とを接触させる原理のものが実用に供されている。
【０００４】
このような気液接触装置は、主として被処理液体中の香気成分を蒸気中に取り込んで香気成分を回収して香気成分液を製造すること、被処理液体を脱臭すること、等に利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような気液接触装置においては、可及的に気液の接触効率は高い方が望ましく、より接触効率が高い装置の開発が望まれている。特に、接触効率を向上させれば、接触塔の高さを低く設計することができるため、装置全体の小型化が図れ、投資コストが削減できるという利点もある。
【０００６】
本発明の目的は、気液の接触効率が高く、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストが安価な気液接触装置を提供することである。
本発明の他の目的は、気液の接触効率が高く、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストが安価な気液接触方法を提供することである。
本発明の他の目的は、そのような気液接触方法を利用した液体の脱臭方法、香気成分液の製造方法、飲食品を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、回転体を備えた気液接触装置について鋭意研究を続けた結果、回転体に、湾曲畝部を形成すること、及び気体を通過させる切欠部を形成すること等により、気液の接触効率が向上することを発見し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明は、頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたものを有することを特徴とする気液接触装置に関する。
本発明の気液接触装置において、次のｂ）及びｃ）、ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を有することが好ましい。
また、本発明の気液接触装置において、次のｄ）、ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体の流動を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材を備えた構成としても良い。
【０００９】
また、本発明は、頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたものを有する気液接触装置を用い、被処理液体を多段に配された回転体の上方から流下しつつ、気体を入口から出口に流し、薄膜化した被処理液体と気体との接触を行うことを特徴とする気液接触方法に関する。
本発明の気液接触方法において、前記被処理液体の薄膜化及び気体との接触が、次のｂ）及びｃ）、ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を備えた回転体によって行うことが好ましい。
また、本発明の気液接触方法において、被処理液体の気体との接触が、次のｄ）、ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材、によって撹拌されて促進される構成としても良い。
【００１０】
また、本発明は、前記気液接触方法を実施し、臭気成分を含有する被処理液体中の該臭気成分を気体に移動させ、被処理液体を脱臭することを特徴とする液体の脱臭方法にも関する。また本発明は、前記気液接触方法を実施し、香気成分を含有する被処理液体中の該香気成分を気体に移動させ、この気体から前記香気成分を得ることを特徴とする香気成分の製造方法にも関する。この香気成分の製造方法において、被処理液体は、植物系抽出液が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の気液接触装置の一形態を示す図である。この気液接触装置１は、頂部側に被処理液体２の入口２Ａ及び気体の出口８Ａが設けられ、底部側に被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａが設けられた接触塔１Ａと、接触塔１Ａ内に挿入された回転軸９と、該回転軸９に多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する複数の回転体１０と、上段側の回転体１０から放出される被処理液体を受けてその下段側の回転体１０の中心部に導く複数の受け皿２０とを備えて構成されている。そしてこの気液接触装置１は、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部１３を有する回転体１０を用いて構成したことを特徴としている。
【００１２】
接触塔１Ａは密閉容器によって構成され、その頂部側に被処理液体２の入口２Ａ及び気体８の出口８Ａを設け、底部側に被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａを設け、被処理液体２を接触塔１Ａの上から下に、気体４を下から上に向けてそれぞれ流し、接触塔１Ａ内で気液の向流接触を行う形式になっている。この接触塔１Ａには、図示していないが、内部の温度を一定に保つためのジャケット、内部の温度や圧力を測定するセンサなどの計器類が必要に応じて取り付けられている。
【００１３】
この接触塔１Ａの内部は、加圧気体を導入することによって加圧状態に、或いは気体の出口８Ａ側を吸引することによって負圧状態に制御可能になっている。
このように内部圧力を調節することによって蒸発の進行を調節することが可能である。たとえば、被処理液体を脱臭し、又は香気成分を回収する場合は、接触塔の内部の圧力を、目標成分を揮発させる圧力に調節すれば良い。この種の処理を行う場合、接触塔は操作圧力に耐え得る耐圧構造とする必要から耐圧容器で構成される。接触塔の形状は限定されないが、円筒状の胴部を備えた形状とするのが好ましい。また接触塔の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるとともに十分な機械強度を得るために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００１４】
回転体１０は、接触塔１Ａの底を貫通して垂直方向に挿入された回転軸９に、所定間隔をおいて多段に固定されている。回転体１０の枚数は特に限定されない。回転軸９は、接触塔１外部の図示しないモータによって回転駆動される。接触塔１底部の回転軸９挿入部位には、接触塔１内の気密性を維持し得る軸受構造を採用することが望ましい。
【００１５】
図２ないし図４は、本発明において好適な回転体の一例を示す図であって、図２は回転体の平面図、図３は図２中Ａ−Ａ線断面図、図４は斜視図である。これらの図に示した通り、回転体１０は、円盤の外周に斜め上方向きのフランジ１１を設けたディスク形状とされ、その中心部には回転軸９に取付け固定するためのキー溝付きの丸穴１２が穿設されている。回転体１０の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるとともに十分な機械強度を得るために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００１６】
回転体１０には、回転体平面部分の一部を上方に向けて膨出させて形成された複数の湾曲畝部１３が周方向に沿って均等な間隔をおいて設けられている。それぞれの湾曲畝部１３は、回転体１０の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて畝状に形成され、終端に近づくにつれて回転体１０の回転方向に向けて湾曲する、即ち、外周に行くにつれて回転体１０の回転方向に向かって湾曲していく形状に形成されている。また湾曲畝部１３の断面形状は、薄膜化した被処理液体が乗り越え得るものであれば特に限定されず、三角形状、半円形状、アーチ形状、正規分布曲線状、台形状などとすることができるが、半円形状やアーチ形状が好ましい。
なお、このような畝部の形状は、例えば一般的な渦巻きポンプのエンペラー等に形成された羽根の向きとは反対の向きである。渦巻きポンプのエンペラーは、回転体の外周方向に液体を放射するために形成されているが、本発明において、湾曲畝部１３は、被処理液体が乗り越えるためのものであって、回転体１０の外周に放射することを促進するためのものではない。
【００１７】
前述した湾曲畝部１３を回転体１０に設けたことによって、回転体１０が回転している状態では、湾曲畝部１３の長手方向が常に被処理液体の進行方向に対してほぼ直角にあたることになる。このように被処理液体が湾曲畝部１３に対してほぼ直角にあたり、該畝部の長手方向に対し直交する方向から乗り越えた方が、上下方向に液が撹乱されやすくなるため、気液の接触の効率が高められる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、回転体１０には、ａ）の湾曲畝部１３に加えて、以下のｂ）とｃ）の構成要素が付加される：
ｂ）回転体１０を貫通して形成された気体通過用の切欠部１４、
ｃ）切欠部１４の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部１５。
【００１９】
前記切欠部１４の形状や寸法、形成個数は、気体が切欠部１４を通して回転体１０の下面から上面に向かって通過できれば特に限定されないが、気流の偏りを防ぐために４つ以上を周方向に沿って均等な間隔をおいて形成することが望ましい。これらの切欠部１４を通過した気体は、回転体１０の上面で薄膜化された被処理液体と効率よく接触する。
【００２０】
また、前記切欠部１４の回転方向側の端部には、前記ｃ）の起立部１５を形成することが特に有効である。本例示において起立部１５は、切欠部１４からみて被処理液体が流れて来る側（即ち、回転の進行方向）に、斜め上方に向けて板状に突出した状態で形成されている。このような起立部１５を形成したことによって、被処理液体が回転体１０中心から外周に向けて流れて来た場合、起立部によって被処理液体の液膜が持ち上げられ、切欠部の上方を飛び越えて、再度回転体１０の上面に落ちる。一方、起立部１５がない場合は、被処理液体が、切欠部１４から下段に落下し、気液の接触効率が却って低下してしまうおそれがある。切欠部１４の回転方向側の端部に起立部１５を形成したことによって、薄膜化して起立部１５に達した被処理液体は、起立部１５によって上方に持ち上げられ、切欠部１４から落下することなく、切欠部１４上を飛び越えて再び回転体１０上に落ちる。このように起立部１５によって持ち上げられた液膜は、切欠部１４を通過した気体と効率的に接触するので、気液の接触効率をより一層高めることができる。
【００２１】
前記切欠部１４と起立部１５は、たとえば回転体１０の所定位置にＨ字状の切込みを形成し、該Ｈ字状切込みの平行線間をむすぶ中央の切込みに沿って、回転方向側の一方を斜め上方に向けて折曲げることによって形成することができる。
なお、図２ないし図４に示した例示においては、前記切込みの平行線間をむすぶ中央の切込みに沿って、回転方向側の一方を斜め上方に向けて折曲げることで起立部１５を形成し、相対する側の片部を下方に向けて折曲げることで撹拌羽根１６を形成し、これらの片を折曲げた跡の開口を切欠部１４としている。この回転体１０の下面に突出形成された撹拌羽根１６は、切欠部１４に流入する気体の量を増加させるなどの作用を有する。
【００２２】
接触塔１内には、多段に配された上下の回転体１０の間となる位置毎に、受け皿２０が固定されている。これらの受け皿２０は、上段側の回転体１０から放出される被処理液体を受けてその下段側の回転体１０の中心部に導くためのものであり、この機能を有し得るならば、形状や寸法は特に限定されない。また、この受け皿２０の構成材料は特に限定されないが、被処理液体や気体との化学反応を避けるために、ステンレス鋼、チタン合金などの耐食性金属材料で構成することが望ましい。
【００２３】
図５ないし図７は、本発明において好適に用いられる受け皿の一例を示すもので、図５は受け皿２０の平面図、図６は図５中のＢ−Ｂ線側面断面図、図７は受け皿２０の斜視図である。
本例示による受け皿２０は、接触塔１内に固定され、中央に回転軸９を通すとともに、上面で捕集した被処理液体を下段の回転体１０の中心部に落下させるための流通孔２１が穿設された円形ディスク状をなしている。この流通孔２１は、気体の通路も兼ねるように、中心に挿入される回転軸９よりも大きな直径を有する。この受け皿２０の上面は、外周から流通孔２１に向けてなだらかに下降しており、かつ流通孔２１に向けて渦巻き状に多数本の流れ溝２２が形成されている。受け皿２０の外周は、接触塔内壁面を伝って液が漏れないように、接触塔１Ａの内壁面にぴったり密着した状態で接合されることが望ましい。
【００２４】
この受け皿２０の下面側には、ｄ）回転体１０の外側近傍に設置され、回転体１０の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材３０が一体的に固定されている。図６と図７に図示した例示において、撹拌部材３０は、平板状の直立した立板の形状を有しており、このような立板が複数枚、回転体１０の外周部に沿って均等の間隔をおいて直立した状態で設置されている。この撹拌部材３０は、回転体１０の遠心力によって被処理液体が回転体１０外周から放出された際に、放出された被処理液体を衝突させ、撹乱させるためのものである。この撹乱によって、被処理液体と周囲の気体とが混合撹拌され、気液の接触効率がより一層促進される。撹拌部材３０の形状は、本例示に限定されることなく、曲面状としたり、フィンや貫通孔を設けた形状とすることもできる。
【００２５】
次に、本発明の気液接触方法について説明する。
本発明の気液接触方法において処理可能な被処理液体は、液状であればどのようなものでもよく、たとえば各種の水溶液、非水溶媒溶液、アルコール浸出液、懸濁液、乳化液などを用いることができる。またこの被処理液体と接触させる気体も特に限定されることなく、目的とする被処理液体の処理、たとえば被処理液体−気体間の化学反応を伴わない成分移動、或いは被処理液体中の成分と気体成分との反応、たとえば酸化、還元、分解、縮合、重合、脱離、付加反応などに応じて、必要な気体成分を単独で、或いは他のガス（不活性なキャリアガスなど）と混合した状態で供給可能である。
【００２６】
本発明の気液接触方法の一例として、被処理液体−気体間の化学反応を伴わない成分移動、即ち液体の脱臭方法或いは液体からの香気成分の製造方法などに本発明方法を適用し、図１に示す気液接触装置１を用いて実行する場合を例として説明する。この例示において、「被処理液体」は水溶液、「気体」は、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等から選択される気体とする。
【００２７】
被処理液体は、必要があればｐＨ調整、殺菌などの適宜な前処理を行った後、接触塔１の頂部に設けられた液体入口２Ａから供給される。一方、気体は、接触塔１の底部に設けられた気体入口４Ａから導入される。接触塔１Ａ内の圧力と温度は、図示しないセンサ等の計測機器によって常時モニターし、接触塔１Ａ内の温度と圧力が維持されるように接触塔保温用のジャケットや導入気体の供給量、気体の出口側に接続した真空ポンプの駆動を制御する。この温度と圧力の制御、被処理液体の供給量並びに回転体１０を回転駆動するモーター回転数の調整は、予め設定したプログラムに従い自動制御する構成とすることもできる。回転体１０の回転数は、被処理液体を薄膜化するために十分な遠心力が得られるように、被処理液体の粘度や処理量などに応じて適宜設定される。また被処理液体は、連続的に、或いは一定量を間欠的に供給し得る。
【００２８】
最上段の回転体１０の上面中央部に供給される被処理液体は、この回転体１０の回転によって生じる遠心力と回転体１０上面への付着力とによって、回転体１０上面に薄膜となって急速に広がり、中心から外周に向けて流れる。そしてこの移動の途中、被処理液体の薄膜は、回転体１０に設けられた湾曲畝部１３を乗り越えて流れる。
【００２９】
湾曲畝部１３を乗り越えることによって、被処理液体の薄膜の移動距離は、単なる平面を移動する場合に比べ増加する。また湾曲畝部１３を乗り越える際に、被処理液の薄膜は、更に薄く広げられることになる。従って、被処理液体の薄膜が湾曲畝部１３を乗り越えて流れることによって、周囲を流れる気体との接触効率が平面と場合と比べて格段に向上する。さらに、本発明では畝部を湾曲させて形成したことによって、被処理液体が湾曲畝部１３に対してほぼ直角にあたり、湾曲畝部１３の長手方向に対し直交する方向から乗り越えるので、上下方向に液が撹乱されやすくなり、気液の接触の効率がさらに高められる。
【００３０】
湾曲畝部１３を乗り越えた被処理液は、薄膜状態のままで切欠部１４の回転方向側端部に設けられた起立部１５に達する。被処理液は、膜圧を増し、或いは液滴状となって起立部１５の表面を上昇し、その先端から放出されて切欠部１４を飛び越え、再び回転体１０の外周部分に落下する。切欠部１４からは、下方から上方に向けて気体が放出されている。従って起立部１５から切欠部１４を飛び越える際、被処理液体は、切欠部１４から吹き上げる気体と混合されるので、ここでも気液が十分に接触する。
【００３１】
切欠部１４を飛び越えた被処理液体は、回転体１０の外周に向けて流れ、斜め上方に向いたフランジ１１から放出される。回転体１０から放出された被処理液体は、最上段の回転体１０とその下段の回転体１０の間に設けられた受け皿２０の上面に落下する。受け皿２０に落下した被処理液体は、流れ溝２２に沿って中心に向かって流れ、受け皿２０中央に穿設された流通孔２１から流下する。流通孔２１から流下した被処理液体は、下段の回転体１０の上面に落下し、この回転体１０において、前述した気液接触と同じことが繰り返される。
【００３２】
前記の通り、被処理液体は、多段に設けられた回転体１０を上から下に流下する間に、気体と十分に接触し、気液間での成分移動が十分に行われた後、接触塔１Ａ底部に設けられた液体出口６Ａから装置外に取り出される。一方、被処理液体との接触によって被処理液体の少なくとも１種の成分を受け取った気体は、接触塔１の頂部に設けられた気体出口８Ａから取り出される。
【００３３】
本発明の気液接触方法によれば、ａ）薄膜化した被処理液体が乗り越える湾曲畝部１３を設けた回転体１０を用いて気液接触を行うことによって、気液の接触効率が高くなり、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストを安価にすることができる。
さらに、ｂ）回転体１０を貫通して形成された気体通過用の切欠部１４およびｃ）切欠部１４の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部１５を設けた回転体１０を採用することによって、前記の効果を一層増強することができる。
加えて、ｄ）回転体１０の外側近傍に設置され、回転体１０の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材３０を接触塔１Ａに設けることによって、前記の効果を一層増強することができる。
【００３４】
本発明は、前述した気液接触方法を利用した液体の脱臭方法および香気成分の製造方法、並びに該香気成分の製造方法によって製造した香気成分を含有せしめた飲食品をも提供する。
【００３５】
本発明の液体の脱臭方法においては、本質的に好ましくない臭気を有する液体を被処理液体とし、前述した本発明の気液接触方法により被処理液体を気体と接触させることで液体中の臭気を取り去り、脱臭する。このような脱臭方法は、後述する実施例で例示したホエー液の他、ホエイプロテインコンセントレート（ＷＰＣ）、ホエイプロテインアイソレート（ＷＰＩ）、ミルクプロテインコンセントレート（ＭＰＣ）各水溶液及び脱脂乳、クリーム、原乳、カゼイン水溶液、ペプチド水溶液等の脱臭に好適に利用することができ、好ましくない臭気がほとんどない製品を得ることができる。この脱臭方法に用いる気体は、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等が好ましい。
【００３６】
また香気成分の製造方法において、被処理液体は、好ましい香気を有する液体が好適であり、特に、被処理液体が植物系の抽出液である場合が最も好ましい。
尚、植物系抽出液とは、植物の種子、葉、根、茎等の植物組織の成分を抽出した液である。このような植物系抽出液としては、例えば、コーヒー、紅茶、緑茶、烏龍茶、その他の茶類、ココア、ココナッツミルク、ハーブ類、オレンジ、アップル、グレープフルーツ、レモン等を例示することができる。この方法は、香気成分を含む被処理液体を接触塔１Ａの頂部側から供給するとともに、蒸気を含む気体、すなわち蒸気単独、蒸気と空気との混合気体、蒸気と窒素との混合気体等を接触塔１Ａの底部から導入し、接触塔１Ａ内で気液接触を行う。被処理液体中の香気成分は、気体に移動し、接触塔１Ａの頂部側に設けた気体出口から取り出される。そして取り出した気体を冷却し、蒸気を凝縮することによって、香気成分含有液が得られる。あるいは、取り出した気体をアルコールや有機溶媒中に導いて、香気成分を溶解させたアルコール液や非水溶液を作製する。これらの香気成分含有液、アルコール液若しくは非水溶液は、香気成分の原料としてそのまま各種製品、特に飲食品に配合することもできるし、香気成分を濃縮して使用することもできる。
【００３７】
この香気成分の製造方法によれば、同一の条件で従来の方法と比較した場合、効率よく香気成分を取得することが可能であり、香気成分を多く含有する凝縮液を取得することが可能である。特に、得られた香気成分は、飲食品に添加することによって香気に富んだ高付加価値の飲食品として消費者の食生活の向上に寄与し得る。
【００３８】
次に、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
【実施例】
［実施例１］
図１に示す構成の気液接触装置１を作製した。接触塔１Ａは円柱状の密閉容器とし、内部に回転軸９を設置した。この接触塔１Ａの外壁には、図示しないジャケットを取り付け、内部の温度を調節可能とした。回転軸９は、接触塔１の下部を貫通して垂直に挿入し、図示略のプーリーを介してモーターと連結した。接触塔１Ａの頂部には、被処理液体２の入口２Ａと気体８の出口８Ａを設けた。また接触塔１Ａの底部には処理済の被処理液体６の出口６Ａと気体４の入口４Ａを設けた。
回転軸９には、図２ないし図４に示した円形ディスク形状をなす回転体１０を多段に配置し、固定した。上下の回転体１０の間には、図５ないし図７に示した形状の受け皿２０を、接触塔１Ａの内壁に固定した状態で配置した。これら回転体１０と受け皿２０からなる対を２１対、接触塔１Ａ内に配置した。
【００４０】
回転体１０は、１．２ｍｍ厚のステンレス鋼で作製し、直径約１６０ｍｍの円形ディスク状とした。回転体１０の外周には、約５ｍｍ幅で外周を斜め上方に向けたフランジ１１と、中心部に設けた直径約２５ｍｍの丸穴１２、８個の湾曲畝部１３、および切欠部１４、起立部１５および撹拌羽根１６からなる８つのセットを形成した。湾曲畝部１３は、断面アーチ状に幅約１０ｍｍ、長さ約５０ｍｍにわたって回転体平面部分を上方に膨出させて形成した。湾曲畝部１３は回転体１０に周方向に沿って均等な間隔をおいて８個形成し、その形状は図２に示す通り、中心寄りの始端から外周近傍の終端にかけて、終端に近づくにつれて回転方向に向けて湾曲する形状とした。
【００４１】
切欠部１４、起立部１５および撹拌羽根１６からなるセットは、回転体外周近傍とその位置から約２０ｍｍ回転体中心側の位置とに、それぞれ約１６ｍｍの長さの平行な２本の切込みと、これら２本の切込みの中心を結ぶ切込みとからなるＨ字状の切込みを形成し、その回転方向側の片を斜め上方に向けて起立させて起立部１５とし、他方の片を下方に向けて折曲して撹拌羽根１６とし、それらの屈曲によって開口した四角穴を切欠部１４とすることによって形成した。
【００４２】
また受け皿２０は、１．２ｍｍ厚のステンレス鋼で作製し、中央部が外周よりも窪んだ円形の薄皿形状に形成した。この受け皿２０は、回転体１０よりも大径とし、中央には直径約６０ｍｍの流通孔２１を穿設し、かつ上面に渦巻き形状に多数の流れ溝２２を形成した。
この受け皿２０の下面側には、幅約３０ｍｍ、高さ約３２ｍｍの１２枚の板状をなす撹拌部材３０を、それぞれ円周に対して所定の角度を持たせて接合した。
それぞれの撹拌部材３０の下面は補強用のリングに接合した。
【００４３】
前述のように構成された気液接触装置１には、処理前の被処理液体の貯蔵タンク、処理後の被処理液体の貯蔵タンク、気体（蒸気又は蒸気と空気の混合気体）供給装置、処理気体を凝縮する第１及び第２の冷却コンデンサー（凝縮器）、気液分離器、真空ポンプを接続し、被処理液体を蒸気又は蒸気と空気の混合気体と接触させて、臭気成分を含む被処理液体の脱臭用、或いは香気成分を含む被処理液体中の香気成分を濃縮した香気成分液の製造用に適した装置を構築した。
【００４４】
この装置の作用は、次の通りである。
被処理液体２は、貯蔵タンクから、接触塔１の被処理液体入口２Ａを介して最上段の回転体１０上面に供給される。回転体１０は所定の回転数で回転しており、流下した被処理液体は、遠心力によって薄膜化される。薄膜化された被処理液体は、遠心力によって、回転体１０の外周から放出されるが、回転体１０の下方に固定設置された受け皿２０によって受け止められる。その後、被処理液体は、流れ溝２２を伝って受け皿２０の中央に形成された流通孔２１より流下し、更に下方の回転体１０に落下する。以後、順次、同様の処理が反復され、被処理液体は接触塔１Ａの底部に至り、被処理液体出口６Ａより排出され、処理済の被処理液体のタンクに貯留される。
【００４５】
一方、気体入口４Ａより蒸気（気体４）が導入されるが、この蒸気は、適宜、空気が混合されて希釈される。蒸気を空気によって希釈する理由は、接触塔の中で蒸気が凝縮してしまう傾向にある場合に、蒸気分圧を低下させて凝縮を防止するためである。尚、この場合、エネルギーの効率を向上させるために、空気を加熱して熱風としても良い。蒸気は、接触塔の底部に形成された入口より導入され、流下する被処理液体と接触しながら上昇し、接触塔頂部の出口８Ａより排出される。
【００４６】
排出された蒸気を含む気体８は、第１及び第２の冷却コンデンサーによって凝縮され、凝縮液が回収される。その後、残る気体は気液分離器を経て、真空ポンプによって吸引されるが、この真空ポンプによって、接触塔１Ａの内部は所定の負圧に制御される。
【００４７】
［実施例２］
前記実施例１で作製した気液接触装置を用い、本発明の気液接触方法を実施した。本実施例２では、被処理液体としてコーヒーを採用した。即ち、コーヒー豆「ウォッシュドモカ」（ユニカフェ社製）をコーヒーミル（東芝社製 R-400）で挽き、抽出液量の１０重量％の粉砕コーヒー豆を使用して、９３℃の熱湯で抽出し、１６．０ｋｇの抽出液を得た。
前記実施例１の気液接触装置において、接触塔に、調製したコーヒー抽出液８．０ｋｇを温度２５℃、給液量３０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を３ｓ-1（１８０ｒｐｍ）とし、接触塔の底部から蒸気と１１０℃の熱風を各々３．４ｋｇ／Ｈ、 １．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６０ｋＰａとしてコーヒー抽出液の香気成分を蒸気に移動し、第１及び第２の冷却コンデンサーによって凝縮し、香気成分液を５００ｇ得た。
得られた香気成分液は、非常に新鮮なコーヒー感の強いフレーバーを呈していた。さらに、コーヒー抽出液とその香気成分を回収した後液からヘッドスペースの香気を固相マイクロ抽出ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）で分析した結果を図８に示した。
例えば、図８中の物質Ｆ（２，５−ジメチル ３−エチルピラジン）は、コーヒーの代表的な香気成分であるが、定量の結果、８５％の実収率で回収されていた。なお、従来技術では、実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ実収率は６０〜７０％である。分析条件は以下の通りとした。
【００４８】
［実施例３］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
ホエーパウダー（ドイツ、ミライ社製）８００ｇをホモミキサー（特殊機化工業社製）を使用して６０℃の水に溶解し、ホエー水溶液８．０ｋｇを調製した。
調製したホエー水溶液を、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５０℃、給液量４０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と１２０℃の熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、 １．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−７０ｋＰａとして蒸気にホエー水溶液の臭気成分を移動させ、第１及び第２の冷却コンデンサーで臭気成分液を７５０ｇ回収した。
以上の処理が終了したホエー水溶液の風味を確認したところ、ホエーの不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、ホエー水溶液とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図９に示した。
例えば、図９中の物質Ａ（ヘキサナール）は、ホエー中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、９５％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では、実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５０】
［実施例４］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
ＵＦ濃縮脱粉（ドイツ、ミライ社製）４００ｇをホモミキサー（特殊機化工業社製）を使用して６０℃の水に溶解し、ＵＦ濃縮脱粉水溶液８．０ｋｇを調製した。
調製したＵＦ濃縮脱粉水溶液を、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５０℃、給液量３５Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を４ｓ-1（２４０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々４．３ｋｇ／Ｈ、１．１ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気にＵＦ濃縮脱粉水溶液の臭気成分を移動させ、第１及び第２の冷却コンデンサーで臭気成分液を８５０ｇ回収した。
以上の処理が終了したＵＦ濃縮脱粉水溶液の風味を確認したところ、ＵＦ濃縮脱粉の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、ＵＦ濃縮脱粉水溶液とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１０に示した。
例えば、図１０中の物質Ａ（ウンデカン）は、濃縮脱粉中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、８１％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５１】
［実施例５］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
脱脂乳（森永乳業社製）８．０ｋｇを、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度４０℃、給液量７０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、１．４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気に脱脂乳の臭気成分を移動させ、第１及び第２冷却コンデンサーで臭気成分液を８１０ｇ回収した。
以上の処理が終了した脱脂乳の風味を確認したところ、脱脂乳の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、脱脂乳とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１１に示した。
例えば、図１１中の物質Ｄ（２−ウンデカノン）は、脱脂乳中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、９７％の除去率で除去されていた、なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５２】
［実施例６］
次に、前記実施例１の気液接触装置を用いた本発明の脱臭方法の実施例について説明する。
豆乳（森永乳業社製）８．０ｋｇを、前記実施例１の気液接触装置に対し、温度５５℃、給液量５０Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を４ｓ-1（２４０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と熱風を各々５．２ｋｇ／Ｈ、０．８ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気に豆乳の臭気成分を移動させ、第１及び第２冷却コンデンサーで臭気成分液を７６０ｇ回収した。
以上の処理が終了した豆乳の風味を確認したところ、豆乳の不快な臭気がほとんど除去されており、非常に良好なものであった。さらに、豆乳とその脱臭後液を実施例２と同様の方法で分析した結果を図１２に示した。
例えば、図１２中の物質Ｄ（１−オクテン−３−オール）は、豆乳中の代表的な悪臭成分であるが、定量の結果、８７％の除去率で除去されていた。なお、従来技術では実施例と同等の気液接触時間（２０秒）の場合、おおよそ除去率は６０〜７０％である。
【００５３】
［実施例７］
次に、前記実施例１の装置をスケールアップした装置を使用した香気成分液の製造方法の実施例について説明する。
本実施例７においては、前記実施例１と同一の構造の装置であって、回転体と受け皿の対を、５０対備えた大型の接触塔を使用した。
コーヒー豆「ウォッシュドモカ」（ユニカフェ社製）をコーヒーミルで挽き、粉砕したコーヒー豆１００ｋｇを９３℃の熱湯で抽出し、１０００ｋｇのコーヒー抽出液を得た。
得られたコーヒー抽出液を、接触塔に対し、温度５０℃、給液量３００Ｌ／Ｈで給液した。回転体の回転数を３ｓ-1（１８０ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と９０℃の熱風を３４ｋｇ／Ｈ、１４ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−５０ｋＰａとして蒸気にコーヒー抽出液体の香気成分を移動させた。
蒸気を第１及び第２の冷却コンデンサーで凝縮し、香気成分液６５ｋｇを得た。得られた香気成分液の風味を確認したところ、新鮮なコーヒーフレーバーが非常に強く感じられ、良好なものであった。
尚、得られた香気成分液を、市販の牛乳に少量滴下したところ、風味の良いコーヒー乳飲料となった。
【００５４】
［実施例８］
次に、前記実施例１の装置をスケールアップした装置を使用した脱臭方法の実施例について説明する。
ホエーパウダー（ドイツ、ミライ社製）２００ｋｇを、スーパーミキサー（森永エンジニアリング社製）を使用して６０℃の温水に５回に分けて溶解し、合計２０００ｋｇのホエー水溶液を調製した。
調製したホエー水溶液を、前記実施例７と同一の気液接触装置の接触塔に、温度５０℃、給液量５００Ｌ／Ｈで給液した。
回転体の回転数を５ｓ-1（３００ｒｐｍ）とし、接触塔下部から蒸気と１００℃の熱風を６０ｋｇ／Ｈ、２０ｍ3／Ｈの割合で吹き込み、真空圧力−６５ｋＰａとして蒸気にホエー水溶液体の臭気成分を移動した。蒸気を第１及び第２の冷却コンデンサーで凝縮し、臭気成分を含有する凝縮液１８０ｋｇを得た。
臭気成分が除去され脱臭されたホエー水溶液は２１４０ｋｇ得られた。この脱臭されたホエー水溶液は、不良なホエーフレーバーが除去されており、風味が良好なものであった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の気液接触装置および気液接触方法によれば、ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部を有する回転体を設けたことによって、気液の接触効率が高くなり、長時間の連続運転が可能であり、投資コスト及びランニングコストを安価にすることができる。
しかも、気液接触時間を長くできる割に接触塔の高さを比較的低く設計することができ、設置スペースを削減することができる。
【００５６】
さらに、ｂ）回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部およびｃ）切欠部の回転方向側の端部に形成され、薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部を設けた回転体を採用することによって、気液の接触効率をより一層高めることができ、前記の各効果を一層増強することができる。
さらにまた、ｄ）回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材を接触塔に設けることによって、気液の接触効率をより一層高めることができ、前記の各効果をより一層増強することができる。
【００５７】
また、このような気液接触方法を利用した本発明による液体の脱臭方法、香気成分液の製造方法によれば、被処理液体からの香気成分の回収率または臭気成分の除去効率を高めることができ、香気成分或いは脱臭された製品の製造コストを低減することができる。特に、得られた香気成分液は、飲食品に添加することによって香気に富んだ高付加価値の飲食品として消費者の食生活の向上に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の気液接触装置の一実施例を示す側面断面図である。
【図２】 本発明において好適に用いられる回転体の一例を示す回転体の平面図である。
【図３】 図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】 同じ回転体の斜視図である。
【図５】 本発明において好適に用いられる受け皿の一例を示す回転体の平面図である。
【図６】 図５中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】 同じ受け皿の斜視図である。
【図８】 本発明に係る実施例２のコーヒー抽出液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図９】本発明に係る実施例３のホエー水溶液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１０】 本発明に係る実施例４のＵＦ膜濃縮脱粉水溶液処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１１】 本発明に係る実施例５の脱脂乳処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【図１２】 本発明に係る実施例６の豆乳処理前後の成分移動測定結果を示すガスクロマトグラフィーである。
【符号の説明】
１ 気液接触装置
１Ａ 接触塔
２ 被処理液体
２Ａ 入口
４ 気体
４Ａ 入口
６ 被処理液体
６Ａ 出口
８ 気体
８Ａ 出口
９ 回転軸
１０ 回転体
１３ 湾曲畝部
１４ 切欠部
１５ 起立部
２０ 受け皿
３０ 撹拌部材
Claims (9)
- 頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、
ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたもの
を有することを特徴とする気液接触装置。 - また、次のｂ）及びｃ）、
ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、
ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部、
を有することを特徴とする請求項１に記載の気液接触装置。 - 更に、次のｄ）、
ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体の流動を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の気液接触装置。 - 頂部側に被処理液体の入口及び気体の出口が設けられ、底部側に被処理液体の出口と気体の入口が設けられた接触塔と、該接触塔内に垂直方向に沿って挿入された回転軸と、該回転軸に間隔をおいて多段に配され、被処理液体を遠心力で薄膜化して外周から放出する回転体と、上段側の該回転体から放出される被処理液体を受けて下段側の回転体の中心部に導く受け皿とを備え、前記回転体が、
ａ）薄膜化され回転体中心から外周方向に向けて流れる被処理液体が乗り越える湾曲畝部であって、前記回転体の中心寄りの位置を始端として外周方向に向けて、かつ終端に近づくにつれて回転体の回転方向に向けて湾曲していく形状に、回転体の平面部分の一部を上方に膨出させて形成されたもの
を有する気液接触装置を用い、被処理液体を多段に配された回転体の上方から流下しつつ、気体を入口から出口に流し、薄膜化した被処理液体と気体との接触を行うことを特徴とする気液接触方法。 - 前記被処理液体の薄膜化及び気体との接触が、次のｂ）及びｃ）、
ｂ）前記回転体を貫通して形成された気体通過用の切欠部、
ｃ）前記切欠部の回転方向側の端部に形成され、前記薄膜化した被処理液体を持ち上げる起立部
を備えた回転体によって行われることを特徴とする請求項４に記載の気液接触方法。 - 被処理液体の気体との接触が、更に次のｄ）、
ｄ）前記接触塔の内部において回転体の外側近傍に設置され、回転体の外周より放出される被処理液体を撹乱する少なくとも一つの撹拌部材、
によって撹拌されて促進されることを特徴とする請求項４又は５に記載の気液接触方法。 - 請求項４ないし６のいずれか１項に記載の気液接触方法を実施し、臭気成分を含有する被処理液体中の該臭気成分を気体に移動させ、被処理液体を脱臭することを特徴とする液体の脱臭方法。
- 請求項４ないし６のいずれか１項に記載の気液接触方法を実施し、香気成分を含有する被処理液体中の該香気成分を気体に移動させ、この気体から前記香気成分を得ることを特徴とする香気成分の製造方法。
- 被処理液体が、植物系抽出液である請求項８に記載の香気成分の製造方法。
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