JP4877996B2 - 高粘性液体用気泡分散乳化装置及びそれを用いた気泡入り水中油型乳化食品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マヨネーズ等の水中油型乳化食品をはじめとする高粘性液体に微細気泡を均一に分散させる高粘性液体用気泡分散乳化装置ならびにそれを用いた気泡入り水中油型乳化食品の製造方法に関する。

液体中に気泡を分散させる装置としては、エゼクター式の気泡発生装置がある。これは、ノズルから液体噴流を吐出させ、その噴流内に気体を取り込む方法であり、比較的粘性の低い液体に用いられる装置である。しかし、高粘性液体に気泡を分散する場合には均一に分散が難しいという問題が記載されている。（特許文献１）また、高粘性液体に気泡を分散させる装置としては、固定外筒と回転内筒のギャップに高粘性液体を送液し、そのギャップに気体吹込みノズルの先端を設けて気体を吹込む高粘性液体用気泡分散装置が提案されている。（特許文献２）

しかし、高粘性液体への気体吹込みで分散される気泡は、高粘性液体により分断して均一に分布させることができるようになっているが、分断して出来た気泡は、細かで微細な気泡とは言い難く、むしろ大きな気泡であることから、さらに細かで微細な気泡の分散が求められる。その理由は気泡が細かく均一に分散されることにより、クリーム状或いはホイップ状になることから、例えば食品においては、食感が改善され、新たな商品が生み出されることができるからである。

特開平７−１００３４６号公報 特開２００６−２６６０１号公報

本発明の目的は、マヨネーズ等の水中油型乳化食品をはじめとする高粘性液体に不活性気体を微細に分散させる高粘性液体用気泡分散乳化装置ならびにその装置を用いた気泡入り水中油型乳化食品の製造方法を提供することにある。

即ち、本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、高粘性液体用気泡分散乳化装置の発明は、内面を粗面とした固定ステータと、該固定ステータの内部に配置された外表面を粗面とした回転ロータと、該回転ロータ前面を被蓋する蓋に配設された給液管と、固定ステータの回転ロータ後面に配設された排液管とを備えた仕上がりの粘度が１×１０ ^２ 〜１×１０ ^３ Ｐａ・ｓである高粘性液体用乳化装置であって、回転ロータ前面と蓋の隙間に蓋を貫通する複数の気体吹込みノズルを備え、複数の気体吹込みノズルは、蓋に配設された給液管の同心円状に配設されており、回転ロータ前面と蓋内面の隙間を１００とした際に蓋内面から２５〜７５の位置に該ノズル先端を開口してあることを特徴とする高粘性液体用気泡分散乳化装置であって、前記蓋と回転ロータ前面の隙間が１０〜４０ｍｍであり、前記気体吹込みノズルは給液管と同心円上に沿って前記回転ロータ前面の蓋を貫通し、該蓋から突出するノズルの先端開口部の内径を０．５〜５ｍｍとしてある高粘性液体用気泡分散乳化装置である。このような構造とすることで、高粘性液体への微細気泡の分散を達成できるのでよい。

前記装置を用いた気泡入り水中油型乳化食品の製造方法の発明は、固定ステータと、回転ロータと、該回転ロータ前面を被蓋する蓋に配設された給液管と、固定ステータの回転ロータ後面に配設された排液管と該蓋を貫通する気体吹込みノズルを備え、気体吹込みノズルは、蓋に配設された給液管の同心円状に複数配設された高粘性液体用気泡分散乳化装置を使用し、前記乳化装置の給液管を通して高粘性液体を給液すると共に、前記蓋内面と回転ロータ前面の隙間を１００とした際の蓋内面から２５〜７５の位置に開口する複数の気体吹込みノズルから不活性ガスを注入し、給液された高粘性液体内に気泡を回転ロータ前面の層流に均一に分散させ、固定ステータと回転ロータにより、気泡はせん断された気泡として液体中に分散され、仕上がりの粘度を１×１０^２〜１×１０^３Ｐａ・ｓとすることを特徴とし、前記気体吹込みノズルから注入する不活性ガスが窒素であり、気泡入り水中油型乳化食品の比重が脱気された水中油型乳化食品に対し８０％〜９８％とする気泡入り水中油型乳化食品の製造方法である。この方法によりクリーミーな水中油型乳化食品を安定的に製造できるのでよい。

本発明の高粘性液体用気泡分散乳化装置及びその装置を用いた気泡入り水中油型乳化食品の製造方法によれば、連続的に高粘性液体に不活性ガスを微細に且つ均一に分散させることができるので、食品分野においては、食感が一層マイルドに改善された新たな商品として提供することができると共に、マヨネーズをはじめとする料理のレパートリーが広げられ食の楽しみを提供することができる。さらに、本発明の装置は従来の乳化機の給液側の蓋部に複数の気体供給ノズルを加えることで、気体を高粘性液体に均一に分散させ、これらをさらに細かくせん断して微細気泡化する構造としてあるので、気泡の分散性を向上させ、微細な気泡の均一分散が向上した気泡入り高粘性液体が高価な特別な装置を用いることなく、得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

［実施例１］
図１は、本発明に係る高粘性液体の層流部に気体を吹込み、高粘性液体に気泡を分散させ、せん断により微細気泡として高粘性液体に分散させる原理の説明図であり、図２は、本発明の高粘性液体用気泡分散乳化装置の一実施例の断面説明図である。図３は、本発明の高粘性液体用気泡分散乳化装置の他の実施例の断面説明図である。図４は、固定ステータに付設される回転ロータの蓋における気体吹込みノズルの配置位置の一実施例を示す平面説明図であり、図５は、本発明装置を用いた水中油型乳化食品の製造設備の一実施例を示す説明図である。

本発明の高粘性液体への微細気泡の分散を達成するための高粘性液体用気泡分散乳化装置１１は、その実施例の概略の構造を図２乃至図３で示すように、水による冷却用のジャケット１０を内蔵する固定ステータ１と該ステータ１の内部に回転自在に配置された回転ロータ２と固定ステータ１に付設される回転ロータの蓋４と該蓋４の給液管５の同心円上に気体吹込みノズル３が配設されている構造としてある。回転ロータ２は図示しないモーターにより駆動されている。

次に上記本発明の実施例の装置を用いて気泡入り高粘性液体の製造方法をその作用に基づき順次説明する。
まず、図１に示すようにロータ蓋４に配設された給液管５から給液された高粘性液体（以下、単に「液体」ともいう）はロータの軸支方向のロータ前面２ａで平面の回転運動が加えられた層流となり、さらにロータ前面２ａの端面を沿うように回転ロータ２の外周面に沿って薄膜状に固定ステータ１と回転ロータ２による隙間を高速回転のロータ２でせん断されながら通過し固定ステータ１の回転ロータ２後面側に配設された排液管６へと移動する。
本発明の吹込みノズル３は、ロータの蓋４に配設された給液管５の同心円上に複数配設される（図４参照）。吹込みノズル３の先端は蓋４の内面とロータの前面２ａの間に開口するようにしてある（図２、図3参照）。

ノズル３から吹込まれる気体は、液体の流れにより一定の大きさでノズル３から離れて液体内の気泡２０として混在する（図1参照）。気泡２０が混在した液体は上述のようにロータ１とステータ２によってせん断されるので同時に気泡２０もせん断され、微細な気泡として液体中に分散される。この際、ノズル３がロータの蓋４を貫通させておくことは、気泡２０をロータの前面２ａの層流に均一に分散させるのに都合が良いからである。この際、蓋４と回転ロータ前面２ａの隙間の所定の位置、具体的には、蓋４の内面と回転ロータ前面２ａの隙間を１００とした際に蓋の内面から２５〜７５、好ましくは３０〜７０の位置にノズル先端を開口しておく。ノズルの突出長さにより気泡のサイズを調整できる。ノズルの突出長さが短いと層流による引きちぎり力が働き難く、ノズルの先端から蓋内面に沿って気泡が大きく成長してしまい、サイズの大きな気泡が高粘性液体に分散する。他方、ノズルが長く、回転ロータ前面に接近すると接触等の問題があり、装置としては好ましくない。気体の吹込みは、圧力調整器８で減圧してディストリビュータ９によりノズルの数に分岐され各ノズル３，３へと気体を供給する。圧力調整器８で設定される気体の圧力は乳化装置内の圧力より高い圧力である。

また、ノズル３を給液管５の同心円上に配設し、ノズルの先端開口部の内径を好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜４ｍｍとするのは、気泡２０がノズル３から離脱するに際し、液体中の気泡２０が互いに合体せずに、しかも液体内に略均一に分散を容易にするという理由による。
また、ロータ２表面ならびにステータ１の内面は、粗面としてある。乳化装置としてせん断力を発揮できるからである。粗面としては、焼結物（砥石）、ステンレス金属製であれば、溝加工を施したロータ２、ステータ１も採用できる。
気泡入り高粘性液体は、１×１０^２Ｐａ・ｓ〜１×１０^３Ｐａ・ｓの仕上がり粘度とする必要がある。前記範囲より仕上がり粘性の低い液体では、液流により生じるノズルの先端で気泡のせん断力に比べ浮力が大きく影響し、気泡サイズが一定とならない傾向があり、更に気泡を安定的に液体内に保持できない。前記範囲より仕上がり粘性の高い液体では、本乳化装置の能力に支障をきたすのでこれを避けるためである。

本発明の高粘性液体としては、例えば、水中油型乳化食品が挙げられる。ここで水中油型乳化食品とは、水相中に食用油脂が均一に分散して乳化状態が維持された食品をいい、代表的製品としては例えば、マヨネーズやサラダドレッシング等が挙げられる。また、本発明の製造方法により得られた気泡入り水中油型乳化食品は、気泡がほぼ全体に均一に存在し、気泡の大きさとしてはホイップされた一般的な食品とその気泡の大きさは同程度であり、通常その大きさは数ミクロンから数千ミクロン程度である。また本発明では気泡中の気体は不活性ガスである窒素を用いることが好ましい。窒素以外のガス、例えば、炭酸ガスを用いると、あるいは単に空気を用いると食味において、製造直後は問題ないが、その後、長期間保存していると製造直後の食味が維持されず好ましくない。なお、窒素としては純度がほぼ１００容量％のものが望ましいが、約９０容量％以上の純度であれば問題ない。

本発明による微細な気泡が分散された水中油型乳化食品は、全体の粘度が１×１０^２Ｐａ・ｓ以上である。これよりも粘度が低いと後述の試験例に示すように製造直後の軽い食感を長期間維持することが出来ず好ましくない。なお、全体の粘度を１×１０^３Ｐａ・ｓ以下としたのは、それより大きくても微細な気泡は維持できるものの粘度が高すぎて水中油型乳化調味料として粘度が高すぎて好ましくなくなるからである。また本発明に係る粘度の測定方法は、２００ｍｌ容量のビーカーに２００ｍｌ程度の気泡入り水中油型乳化食品を充填後、ＨＥＬＩＰＡＴＨ ＳＴＡＮＤ付Ｂ型粘度計［（株）東京計器製］でＴ−ＢＡＲ ＳＰＩＮＤＬＥ Ｄのローターを用い、品温約２０℃、回転数２ｒｐｍで１分後の粘度を示すものである。

また本発明の製造方法による微細気泡が分散された水中油型乳化食品は、気泡入り水中油型乳化食品の比重が脱気された水中油型乳化食品に対し８０〜９８％、好ましくは８５〜９６％である。後述の試験例に示すように９８％より少ないと含泡させたとしても製造直後の食感が軽くないため好ましくなく、また８０％より多いと製造直後の軽い食感を長期間維持できないため好ましくない。なお、本発明による微細気泡が分散された水中油型乳化食品は脱気品に対する比重の割合は、３Ｌ（リットル）測定用のメスシリンダーを用い、品温約２０℃のときの比重により算出した割合を示すものである。

［実施例２］
本発明の実施例の高粘性液体用気泡分散乳化装置１１を用いてマヨネーズを製造した。
装置の概要は、図２及び図３に示すように固定ステータ１の内部に回転ロータ２が配置され、ロータ前面２ａからロータ蓋４内面までの間隔はおよそ３０ｍｍであり、ロータ蓋４に４本の気体吹込みノズルが貫通してその先端開口部は内径１．５ｍｍでロータ蓋内面から２０ｍｍの位置に開放されている。回転ロータ２の回転数は約２８５０ｒｐｍとした。
また、図５に示すように撹拌タンク３０で粗乳化されたマヨネーズは移送ポンプ１２により微細気泡分散装置１１に移送される。
移送された粗乳化されたマヨネーズは、微細気泡分散装置１１の回転ロータ蓋４のノズル３から窒素が吹込まれ、気泡２０として分散され、微細気泡分散装置１１の回転ロータ２及び固定ステータ１により仕上げ乳化と同時に前記気泡２０が微細化され気泡入りマヨネーズが得られ、タンク３１移送される。

［試験例１］
卵黄液１０ｋｇ、清水７ｋｇ、生卵白４ｋｇ、食酢４．５ｋｇ、食塩１．８ｋｇ、上白糖１．７ｋｇ、からし粉０．５ｋｇ及びグルタミン酸ナトリウム０．５ｋｇを順次ミキサー内に投入攪拌して、均一とした。その後、攪拌しながらサラダ油７０ｋｇを徐々に添加し、粗乳化させた。次に粗乳化物を本発明の高粘性用気泡分散乳化装置１１を用いて窒素を吹き込みながら仕上げ乳化を施し気泡入りマヨネーズを得た。得られた気泡入りマヨネーズを３００ｍｌ容量のチューブに充填・密封した。

得られた気泡入りマヨネーズは、 窒素を吹き込まずに製造したものに比べ軽い食感を有し、また室温（２０℃）保存２ヶ月後も製造直後の軽い食感、さらには食味を維持していた。なお、気泡入りマヨネーズの粘度は２．５×１０^２Ｐａ・ｓ、比重は脱気しながら製造したものに対し９２％であった。

［試験例２］
仕上がりの粘度による食感の経時的変化を調べるため、試験例１において製造の際使用した高粘性気泡分散乳化装置の回転数やクリアランスを変えて表４に示す粘度としたものをそれぞれ製造し評価した。なお、試験は試験例１と同様に室温（２０℃）で２ヶ月間保存し、これと新たに製造したものを製造直後品として両者を試食し評価した。

表１より、仕上がりの粘度を１×１０^２Ｐａ・ｓ以上としなければ長期間保存した場合、製造直後の軽い食感を維持できないことが理解される。なお、いずれの保存品とも製造直後の食味は維持されていたが、比較品Ｎｏ．８は粘度が高すぎて水中油型乳化調味料としては好ましくなかった。

［試験例３］
比重の違いによる食感の経時的変化を調べるため、試験例１において窒素ガスの吹き込み量を変えて表２に示す（窒素を吹き込まず脱気しながら製造したものに対する比重の割合）ものをそれぞれ製造し評価した。なお、試験は試験例１と同様に室温（２０℃）で２ヶ月間保存し、これと新たに製造したものを製造直後品として両者を試食し評価した。

表２より、脱気品に対する比重の割合が８０〜９８％の範囲としなければ長期間保存した場合、製造直後の軽い食感を維持できないこと、特に８５〜９６％が製造直後の軽い食感の維持としては好ましいことが理解される。なお、いずれの保存品とも製造直後の食味は維持されていた。

本発明に係る高粘性液体の層流部に気体を吹込み、高粘性液体に気泡を分散させ、せん断により微細な気泡として高粘性液体に分散させる原理の説明図 本発明の高粘性液体用気泡分散乳化装置の一実施例の断面説明図 本発明の高粘性液体用気泡分散乳化装置の他の実施例の断面説明図 固定ステータに付設される回転ロータの蓋における気体吹込みノズルの配置位置の一実施例を示す平面説明図 本発明装置を用いた水中油型乳化食品の製造設備の一実施例を示す説明図

符号の説明

１ 固定ステータ
２ 回転ロータ
２ａ ロータ前面
３ 窒素ノズル（吹込みノズル）
４ ロータ蓋
５ 給液管
６ 排液管
７ 回転軸
８ 圧力調整器
９ ディストリビュータ
１０ 冷却ジャケット
１１ 高粘性液体用気泡分散乳化装置
１２ 移送ポンプ
２０ 気泡
３０ 攪拌タンク
３１ タンク

Claims (5)

1. 内面を粗面とした固定ステータと、該固定ステータの内部に配置された外表面を粗面とした回転ロータと、該回転ロータ前面を被蓋する蓋に配設された給液管と、固定ステータの回転ロータ後面に配設された排液管とを備えた仕上がりの粘度が１×１０ ^２ 〜１×１０ ^３ Ｐａ・ｓである高粘性液体用乳化装置であって、回転ロータ前面と蓋の隙間に蓋を貫通する複数の気体吹込みノズルを備え、複数の気体吹込みノズルは、蓋に配設された給液管の同心円状に配設されており、回転ロータ前面と蓋内面の隙間を１００とした際に蓋内面から２５〜７５の位置に該ノズル先端を開口してあることを特徴とする高粘性液体用気泡分散乳化装置。
2. 前記蓋内面と回転ロータ前面の隙間が１０〜４０ｍｍである請求項１記載の高粘性液体用気泡分散乳化装置。
3. 前記気体吹込みノズルは給液管と同心円上に沿って前記回転ロータ前面の蓋を貫通し、該蓋から突出するノズルの先端開口部の内径を０．５〜５ｍｍとしてある請求項１又は請求項２記載の高粘性液体用気泡分散乳化装置。
4. 固定ステータと、回転ロータと、該回転ロータ前面を被蓋する蓋に配設された給液管と、固定ステータの回転ロータ後面に配設された排液管と該蓋を貫通する気体吹込みノズルを備え、気体吹込みノズルは、蓋に配設された給液管の同心円状に複数配設された高粘性液体用気泡分散乳化装置を使用し、前記乳化装置の給液管を通して高粘性液体を給液すると共に、前記蓋内面と回転ロータ前面の隙間を１００とした際の蓋内面から２５〜７５の位置に開口する複数の気体吹込みノズルから不活性ガスを注入し、給液された高粘性液体内に気泡を回転ロータ前面の層流に均一に分散させ、固定ステータと回転ロータにより、気泡はせん断された気泡として液体中に分散され、仕上がりの粘度を１×１０^２〜１×１０^３Ｐａ・ｓとすることを特徴とする気泡入り水中油型乳化食品の製造方法
5. 前記気体吹込みノズルから注入する不活性ガスが窒素であり、気泡入り水中油型乳化食品の比重が脱気された水中油型乳化食品に対し８０％〜９８％とする請求項４記載の気泡入り水中油型乳化食品の製造方法

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