JP5564627B1 - 水分分離方法と水分分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】食品に代表される生物由来物を水分と減水残部に分離するにあたり、エネルギー消費が大きく、長時間を有する点を解決する。
【解決手段】 生物由来物である被処理物を、水分と減水残部に分離する水分分離方法であって、以下の工程からなる。（１）被処理物を密閉容器である処理槽内に収容する収容工程、（２）処理槽内の圧力を大気圧とする大気圧工程と（３）処理槽内の圧力値を第一低圧力値にして、被処理物を水分と減水残部に分離する分離工程であって、第一低圧力値は０．３ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下であり、処理槽内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至る時間が０．０５秒から１．０秒の間である。
【選択図】なし

Description

本発明は、被処理物を水分と減水残部に分離する水分分離方法と水分分離装置に関する。本発明にいう水分分離は食品の乾燥として多用される。

食品に代表される生物由来物は、従来、水分と減水残部に分離する水分分離が多用されている。水分分離を行い、減水残部を利用し水分を破棄する場合が多く、この場合の操作は乾燥と呼ばれる。乾燥は、食品の減量、風味付与、保存性、運搬性などの向上に寄与する。

乾燥の方法は、温風加熱乾燥（例えば特許文献１参照）、減圧乾燥（例えば特許文献２参照）、マイクロウェーブ乾燥、天日乾燥、冷風乾燥などにより行われる。これらの乾燥操作は、液体である水を気体である水蒸気にして被乾燥物から除去するものである。水を水蒸気にするためには潜熱を与える必要がある。したがって、従来の方法では乾燥に必要とするエネルギー量が大きく、また、乾燥に長時間を必要とする欠点があった。

特開２００３−２２５０７７号公報 特開２００９−３９０００号公報

解決しようとする問題点は、食品に代表される生物由来物を水分と減水残部に分離するにあたり、エネルギー消費が大きく、長時間を有する点である。

本発明のその他の課題は、本発明の説明により明らかになる。

以下に課題を解決するための手段を述べる。水分分離装置にあっては、理解を容易にするために、本発明の実施態様に対応する符号を付けて説明するが、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。また、符号である数字は部品などを集合的に示す場合があり、後に説明する実施例において個別の部品などを示す場合に、当該数字のあとにアルファベットの添字を付けているものがある。

本発明の一の態様にかかる水分分離方法は、
生物由来物であり水分を含む被処理物を、水分と減水残部に分離する水分分離方法において、以下のイロハの工程からなる。
イ 被処理物を密閉容器である処理槽内に収容する収容工程
ロ 前記処理槽内の圧力を大気圧とする大気圧工程
ハ 大気圧工程の後に、前記処理槽内の圧力値を第一低圧力値にして、被処理物を水分と減水残部に分離する分離工程であって、第一低圧力値は０．３ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下であり、前記処理槽内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至る時間が０．０５秒から１．０秒の間である。

ハの分離工程により生じる事象を本明細書において「瞬間減圧」と呼ぶ。

瞬間減圧により、被処理物の内部に在る水に含まれている（溶けている）気体がガス化して膨張する。ガス化によって内圧が急激に上がりそれが原動力となり水分が被処理物内部より表面に押し出される。同時に瞬間減圧により、処理槽内に気流が発生する。表面に至った水分は当該気流により表面から剥がされる。

本発明にあって「減水残部」とは水分を含む被処理物からその水分の一部または水分の全部を取り除いた残部を意味する。

瞬間減圧を実施すれば、被処理物からの微生物の減少（滅菌）が期待される。

水分分離方法にあって、前記大気圧工程は、前記処理槽内の大気の温度を３０℃以上８０℃以下の温度に加熱する加熱工程を含んでもよく、分離工程を行った後に、大気圧工程と分離工程からなる一連の操作を１回以上繰返すものであってもよく、また、前記加熱温度は、第一低圧力値における水の沸点未満の温度であってもよい。

前記水分分離方法は、水分減少食品の製造方法であってもよい。

本発明の他の態様にかかる水分分離装置は、
生物由来物であり水分を含む被処理物を、水分と減水残部に分離する水分分離装置において、
内部に被処理物を収容し、密閉可能な処理槽１１、
真空排気ポンプ６２に接続された密閉容器である真空レシーバ６１、前記真空レシーバは前記真空排気ポンプの作動により所定圧力値に減圧され、
前記真空レシーバの下部に配設された水分排出口６４、
処理槽と前記真空レシーバを接続する管路１２、と
管路の途中に介在して配設され、管路を開閉する開閉弁１３からなり、
開閉弁１３は、大気圧の前記処理槽と前記所定圧力値に減圧された真空レシーバ間の導通を切断し、また、処理槽と前記所定圧力値に減圧された真空レシーバ間を導通して処理槽と真空レシーバを第一低圧力値である圧力平衡状態にするものであって、
第一低圧力値は０．３ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下であり、圧力平衡状態に至る時間が０．０５秒から１．０秒の間である。

前記水分分離装置の好ましい実施態様にあって、
管路は断面円形の中空パイプであり、円形断面の内面直径ｄは式（１）に示す範囲にあってもよい。

以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本発明の水分分離方法は、被処理物を減圧の大きな圧力勾配に晒し、水を主として液体の状態で水分と減水残部に分離するものであるから、潜熱分のエネルギー消費が抑制され、また、分離が短時間で行われる利点を有する。

本発明の水分分離装置は減圧の大きな圧力勾配を生成できるので、上記水分分離方法の実行にあたり好都合な装置となる利点を有する。

図１は水分分離装置１の構成を示した説明図である。 図２は多段メッシュトレーを示した説明図であり、図２（ａ）は、多段メッシュトレーをＡ処理槽内に収容した状態を図示した部分断面図であり、図２（ｂ）はメッシュトレーの平面図、図２（ｃ）はメッシュトレーの正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる水分分離装置と水分分離方法をさらに説明する。本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするため、一部の構成要素を誇張して表すなど模式的に表しているものがある。このため、構成要素間の寸法や比率などは実物と異なっている場合がある。また、本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は水分分離装置１の構成を示した説明図である。

水分分離装置１は、Ａ処理槽１１、真空レシーバ６１、真空排気ポンプ６２を含んでいる。真空レシーバ６１とＡ処理槽１１はＡ管路１２で接続されている。Ａ管路１２は中空の管である。

Ａ管路１２ａとＡ管路１２ｂの間にＡ開閉弁１３が在る。Ａ開閉弁１３はＡ管路１２の開閉を行う。Ａ開閉弁１３が開状態になれば、Ａ処理槽１１と真空レシーバ６１が導通する。Ａ開閉弁１３が閉状態になれば、Ａ処理槽１１と真空レシーバ６１が断絶する。

Ａ処理槽１１は密閉可能な耐圧容器である。被処理物はＡ処理槽１１内に収容される。Ａ処理槽１１内に保持手段を設けてもよい。図２に示す多段メッシュトレー８１は、シャフト形状のトレーガイド８２に複数のメッシュトレー８３を取り付けたものである。多段メッシュトレー８１は、例えば、千切り大根乾燥品の製造、しらす乾しの製造に適する保持手段である。保持手段は、被処理物の形状、大きさ、柔剛性等に応じて適切な物を選定すればよい。保持手段の一例として、多段メッシュトレー、多段の平板棚などが挙げられる。

多段メッシュトレー８１をＡ処理槽１１の外部に置き、メッシュトレー８３上に被処理物を置く。当該多段メッシュトレー８１をＡ処理槽１１の内部に収容して、Ａ処理槽１１を密閉し、その後水分分離を行う。

Ａ処理槽１１内の圧力を圧力計１４で計測する。

真空レシーバ６１はバルブ６３を介在して真空排気ポンプ６２と管路で接続されている。バルブ６３を開閉すれば、真空レシーバ６１と真空排気ポンプ６２が導通、遮断される。真空レシーバ６１は水分回収口６４を有する。真空レシーバ６１中に溜る水分が重力の作用で下方移動し、これが回収されるように水分回収口６４は真空レシーバ６１の底部に配設されている。

水分分離法にあって、水分の回収（例えば樹液の採取）を目的とする場合には水分回収口６４から水分を回収する。一方、減水残部の回収を目的とする場合は、水分回収口６４から水分を抜き出してこれを廃棄などする。

Ａ処理槽１１の外壁を取り巻く格好で加熱冷却器１５が付けられている。加熱冷却器１５の一例は配管であり、配管中を加熱水蒸気、加温油、加温水などの加熱媒体、冷水、低温油などの冷熱媒体を通過させるものである。加熱冷却器１５の他の例は、テープ形状の電熱ヒータである。

ブロア１６がＡ処理槽１１に取り付けられている。ブロア１６はＡ処理槽１１中に在る気体を循環させる。ブロア１６の流路にはバルブ１７とバルブ１８が配設されている。バルブ１７とバルブ１８を開閉することにより、Ａ処理槽１１とブロア１６が導通し、断絶する。

バルブ６６とバルブ１７を開にすれば、Ａ処理槽１１は大気と導通する。

Ａ処理槽１１はステンレススチール、チタン、鉄、アルミニウム、銅、すずなどで作られる。水分減少食品の製造方法に使用する場合は、安全性と経済性に優れる観点からオーステナイト系ステンレススチールが好ましく、ＳＵＳ３０４が特に好ましい。Ａ処理槽１１の内容積に特に制限はなく、被処理物の１回処理量に合わせて内容積を決定すればよい。本例の水分分離装置１において、Ａ処理槽１１の内容積は１ｍ^３（立方メートル）である。

真空レシーバ６１はステンレススチール、チタン、鉄、アルミニウム、銅、すずなどで作られる。被処理物から分離した水分を飲料とする場合は、安全性と経済性に優れる観点からオーステナイト系ステンレススチールが好ましく、ＳＵＳ３０４が特に好ましい。真空レシーバ６１とＡ処理槽１１の材質は同一であってもよく異なっていてもよい。同一であれば手入れ等の観点から好ましい。

真空レシーバ６１の内容積は、通常、Ａ処理槽１１の１〜１０倍、好ましくは１〜５倍、より好ましくは２〜４倍とする。水分分離装置を用いて行う水分分離方法は、被処理物を大きな圧力勾配に曝すものである。圧力勾配は大気圧から減圧の方向である。大きな圧力勾配を実現するために、(1)単一回減圧の工程における前後の圧力差を大きくし、(2)単一回減圧の工程の時間を短くすることを行っている。

Ａ処理槽１１と真空レシーバ６１の容積比を大きくすれば単一回減圧の工程における前後の圧力差を大きくできる。一方、真空レシーバ６１の容積を大きくすれば、真空レシーバ６１の減圧用真空排気ポンプの排気能力を大きくしなければならず、所定圧力に達するまで時間がかかる。また、Ａ処理槽１１内には被処理物を充填するので実効空間容量が小さくなる。被処理物の実用的な最大充填率はおよそ３０％である。以上を勘案して、Ａ処理槽と真空レシーバ６１の容積比は上記範囲となる。

真空レシーバ６１内の圧力を圧力計６５で計測する。

真空排気ポンプ６２の種類に格別の制限は無く、所定真空度が得られる真空排気ポンプを選定すればよい。真空排気ポンプの種類は、例えばウォーターリングポンプ（別名水封ポンプ、水環ポンプ）、油回転ポンプである。

Ａ開閉弁１３は高速バルブである。高速とはＡ開閉弁の全開状態から一部開状態を経て全閉状態（又は全閉状態から全開状態）に至る時間が０．２秒以下である開閉弁を意味する。前記動作時間の下限値に特に制限はないが、一例をあげると０．０１秒である。このような高速バルブは電磁バルブ（前記動作時間が最速０．０７秒のものが市販されている）や圧縮空気バルブである。

Ａ処理槽１１内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至る時間を特定の時間にするために、Ａ管路１２は一定の断面積を必要とする。Ａ処理槽１１に在る気体が真空レシーバ６１に移動して、Ａ処理槽１１と真空レシーバ６１が圧力平衡に達するまでに必要とする時間は、Ａ管路１２内における気体の移動速度に依存するからである。

Ａ管路１２を円柱管で構成し、Ａ処理槽１１の内容積をＶ_０ｍ^３、Ａ管路１２の長さをＬｍ、Ａ管路１２の内径をｄｍとした場合、式（１）を満足することが好ましい。Ａ管路１２の長さは、Ａ処理槽１１とＡ管路１２の接続点を始点とし、Ａ管路１２と真空レシーバ６１の接続点を終点とする長さである。

式（１）中、等号（及び不等号）で左右を囲まれる項（中間項）の計算値の一例を表１に示す。表１に示す計算結果は中間項の値である。表１に示したｄ値の０．９〜１．１の範囲が式（１）を満足する。表１ではｄ値を単位ｍｍで表示した。

ここで、Ａ管路１２の内径とＡ開閉弁１３の内径は同一とすることが好ましい。

水分分離装置１はＡ処理槽１１に加えて、Ｂ処理槽３１を有している。Ｂ処理槽３１はＡ処理槽１１と同一の役割を担う。このように２つの処理槽を設けた理由は、Ａ処理槽１１とＢ処理槽３１に被処理物を収容し、交互に分離工程を行い、全体として処理速度の増大を図ると共に、水分分離装置１のコストパフォーマンスを上げるためである。

Ａ処理槽１１に接続される流路構成とＢ処理槽３１に接続される流路構成は同一であり同一構成品の重複した説明は省略する。

Ｂ処理槽３１はＢ管路３２で真空レシーバ６１に接続されている。Ｂ管路３２の間にＢ開閉弁３３が在る。Ｂ処理槽３１の内部に、例えば多段メッシュトレー８１のような保持手段を設けてもよい。Ｂ処理槽３１内の圧力を圧力計３４で計測する。

Ｂ処理槽３１の外壁を取り巻いて加熱冷却器３５が付けられている。Ｂ処理槽３１の内部空間はバルブ３７、バルブ３８を介してブロア１６と接続される。

本例の水分分離装置１において、Ｂ処理槽３１の内容積は１ｍ^３である。

水分分離装置１は制御装置を有してもよい。制御装置は図示していない。制御装置は例えばコンピュータやプログラマブルシーケンサである。制御装置は、(1)真空排気ポンプの運転、停止、(2)バルブ６３の開閉による真空レシーバ６１の減圧（圧力計６５の計測値に基づき開閉してもよく、事前に定めた一定時間で開閉してもよい）、(3)加熱冷却器１５の運転、停止、バルブ１７、バルブ１８の開閉とブロア１６の運転、停止によるＡ処理槽１１内の温度調節、(4)Ａ開閉弁１３を開にしてＡ処理槽１１の減圧とＡ開閉弁１３の閉、バルブ１７、バルブ６６の開によるＡ処理槽１１の昇圧（圧力計１４の計測値に基づき開閉してもよく、事前に定めた一定時間で開閉してもよい）等を制御する。また、制御装置はＢ処理槽３１に接続されたＢ開閉弁３３、温度調節機構とバルブ３７、３８等の同様な制御をする。

続いて、本発明にかかる水分分離方法を説明する。ここでは水分分離装置１を用いるものとして説明する。本発明にかかる水分分離方法はその要旨に従う限りいかなる装置を用いても実施することができる。

＜収容工程＞
被処理物をＡ処理槽１１内に収容する。

被処理物は生物由来物である。生物由来物は内部に細孔、空隙、管状構造の微細構造を有している。このため、被処理物の内部にある水分を、微細構造を通じて被処理物の表面に移動することができ、本発明にかかる水分分離方法を行うに適するものである。

生物由来物における生物とは植物・動物と微生物を意味する。由来とは生物体そのものに加えて、生物を加熱、醗酵、保存等の加工を行った結果物をいう。生物由来物には食品、家畜その他動物の餌、薬物を含む生理活性物質の原料、香料の原料、木材、チップ等が含まれる。食品には、葉菜、根菜、きのこ等の野菜、果物、穀物、牛、豚、鳥、鹿等の肉、魚、皮、卵、練り製品、これらを原料とした加工品、練り製品等が含まれる。

生物由来物は、なまもの、切断物、粉砕物、加熱品、冷凍品等を含むものである。

＜大気圧工程＞
被処理物を収容したＡ処理槽１１内の気圧を大気圧とする。通常、収容工程は大気圧下で行われるので格別の操作は不要である。処理槽の蓋を閉じる前の状態が、本工程実施の状態である。入念を期すのであれば、バルブ６６を開、バルブ１７を開にすれば、Ａ処理槽１１の内部は大気圧に解放される。大気圧を気圧数値で表すと略１００ｋＰａである。

＜真空レシーバの減圧＞
真空排気ポンプを動作しバルブ６３を開にして、真空レシーバを所定圧力値まで減圧する。所定圧力値は通常０．１ｋＰａ−１５．０ｋＰａである。所定圧力値は、所定の第一低圧値を得るために定めればよい。真空レシーバ６１を用いることによりＡ処理槽１１の圧力を瞬時に減圧することができ、また、真空排気ポンプ６２の排気容量をむやみに大きくする必要がない。

真空レシーバ６１の減圧は収容工程に先立って行ってもよく、収容工程、大気圧工程、加熱工程のいずれか又は連続する２工程、３工程と並行して行ってもよく、加熱工程の後に行ってもよい。

＜加熱工程＞
加熱冷却器１５を加熱運転し、ブロア１６を運転してＡ処理槽１１内の大気を加熱することにより被処理物を加熱する。被処理物の温度は、上限を８０℃以下、下限を室温以上、好ましくは３０℃以上にすることが好ましい。

上限温度は、次に説明する第一低圧値における水の沸点未満にすることが好ましい。水が液体から水蒸気になるときの潜熱を節約できるからである。なお、本発明にかかる水分分離方法において、水は液体状態で被処理物から分離されるので、水は水蒸気にならなくても水分分離が遂行される。また、被処理物の変質防止上から被処理物を高温に曝さないことが好ましいからである。例えば、第一低圧値が２５ｋＰａの場合、水の沸点は約６５℃である。よって、加熱工程における被処理物の加熱をこの温度未満とすることが好ましい。

本発明にかかる水分分離方法にあって、水分を分離する主たる働きは、減圧圧力勾配からもたらされる水の移動である。当該移動は被処理物の内部から表面に向かう方向である。本発明にあって加熱は水分分離に従たる働きをもたらすものである。従来の加熱を伴う乾燥方法は水分を水蒸気の形態にして分離するものであり、水分を分離する主たる働きは加熱からもたらされる。本発明のおける加熱の位置付けと、従来の乾燥方法における加熱は、この点で相違する。

また、加熱工程において沸点以上に加熱しても、分離工程で潜熱が奪われると瞬時に被処理物の温度が下がる。

＜分離工程＞
Ａ処理槽１１内を第一低圧力値にする工程である。第一低圧力値は通常０．３ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下の値である。水分分離を行う場合に第一低圧力値の好ましい値は５．０ｋＰａ以上３５．０ｋＰａ以下であり、より好ましい値は１０．０ｋＰａ以上２５．０ｋＰａ以下である。この範囲にすれば適度に水分分離されると共に過剰な減圧エネルギー消費を抑制できる。

また、水分分離と同じ操作で食品中の高分子化合物の加水分解を行う場合に、第一低圧値の好ましい値は０．３ｋＰａ以上５．０ｋＰａ以下であり、より好ましい値は０．３ｋＰａ以上２．０ｋＰａ以下であり、一層好ましい値は１．０ｋＰａ以上２．０ｋＰａ以下である。この範囲にすれば適度に加水分解が生じると共に、過剰な減圧エネルギー消費を抑制できる。

分離工程にあって、Ａ処理槽内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至るまでの時間は０．０５秒以上１．０秒以下であり、好ましくは０．０５秒以上０．５秒以下である。この範囲にすればＡ処理槽内の圧力勾配が好ましい大きさとなり適度に水分分離が行われると同時に、バルブ開閉時間、容器、Ａ管路を気体の流れに適切に設計製造可能となり、過剰に高性能な設備が必要とされることもない。

瞬間減圧を行うと被処理物内部と外部との間に大きな圧力差が生じ、被処理物に含まれている水分およびそれに溶けている気体が瞬間的に気化（脱気）する。これにより被処理物内に気液混合体が形成され、その瞬発的圧力は被処理物の組織構造を一部破壊し、物質移動を容易にし、気液混合体は自らの膨張により原料の表面に噴き出す。

一方で、瞬間減圧により、被処理物の外部に気流が発生する。被処理物の表面に至った水分は、発生する気流により表面から剥離し処理槽の自由空間に霧状に飛散し、真空レシーバに向かって拡散する。

こうして、水分分離が行われる。減水残渣は処理槽から取り出す。水分は水分回収口から回収する。

＜大気圧工程と分離工程の繰り返し操作＞
本発明の分離方法にあっては、瞬間減圧により生成する圧力勾配が水分分離を生じる。このため、被処理物に対して複数回の瞬間減圧を繰り返すことが好ましい。

分離工程の後に、Ａ処理槽を大気に通じて大気圧に昇圧する（大気圧工程）。通常、分離工程において被処理物の温度が下がるので、被処理物を加熱する（加熱工程）。その後、瞬間減圧を生じる分離工程を行う。

必要に応じて、大気圧工程から分離工程までの一連の操作を繰り返す。

＜処理槽が複数ある場合＞
Ａ処理槽の分離工程が終わった時点で、真空レシーバを所定圧力値まで減圧する操作を開始する。そしてＢ処理槽に対して分離工程を行う。このように並行して処理を行うことにより分離処理量を増大することができる。

以上本発明にかかる一実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

本発明にかかる水分分離方法の応用例として、きのこの加水分解乾燥法を説明する。

キノコのトレハロース、キチン-グルカン複合体、難溶性タンパク質などの分子を分解し、低分子化することにより食品としての価値を高めることができる。本発明にかかる水分分離方法を実行すれば、きのこ自体を乾燥すると同時に、きのこの成分を加水分解することができる。

瞬間減圧により細胞膜が破壊され、水分の流動性が高まり、キノコ成分の加水分解が促進され、可溶性・易分解性炭水化物や遊離アミノ酸が形成される。

キノコの可食部分を洗浄し、適宜の大きさに切断して、処理槽に収容する。適宜の大きさの一例は、５−１０ｍｍ角である。処理槽を５５℃−６５℃に加熱する。処理槽を減圧した真空レシーバと導通し瞬間減圧し、導通状態を１０秒間−６０秒間保持する。第一低圧値は０．３ｋＰａ−１０．０ｋＰａとする。次に、処理槽を大気圧に昇圧する。大気圧下に保持する時間は、３０秒間−３００秒間とすることが好ましい。さらに、上記と同様な加熱と瞬間減圧の操作をキノコの重量が一定になるまで繰り返す。通常、繰り返しは２−５回行う。

処理槽の加熱温度は５５−６５℃にすることが好ましい。この範囲にすれば、加水分解が適度に発生するとともに、熱変性が抑制され、食味品質の劣化が無いからである。キノコの加水分解乾燥法の圧力、保持時間等は低分子成分の出現量等を観察しつつ、上記した範囲内で実証的に決定すればよい。

＜切干だいこんの製造＞
大根を乾燥し、切干だいこんを製造した。

図１に図示した水分分離装置１と、図２に図示した多段メッシュトレー８１を使用した。

原料の大根を３ｍｍ角の千切りに裁断した。裁断した大根をメッシュトレー８３の上に厚さ４０ｍｍ程度に均一に載置した。その後多段メッシュトレー８１をＡ処理槽１１に収容した。

加熱冷却器１５を起動し、ブロア１６を起動して処理槽温度を所定温度にした。真空排気ポンプ６２を起動し真空レシーバ６１の圧力を４．２ｋＰａにした。

Ａ開閉弁１３を開にして瞬間減圧を行った。定常状態でＡ処理槽１１の第一低圧値は２１．１ｋＰａであった。Ａ処理槽１１内の圧力が大気圧から第一低圧値に至る時間は概略０．３秒以下であった。定常状態で５分間放置した。

次いで、Ａ処理槽１１を大気圧にした。上記と同じ操作を行い、処理槽温度を所定温度にした。さらに、上記と同じ操作を行い、瞬間減圧を行った。処理槽温度を所定温度にした。以上の操作を所定回行った。

処理槽温度を８０℃と３８℃にして実験を行った結果を表２に示した。

表２に示した結果によれば、処理槽温度が８０℃の場合と３８℃の場合とで乾燥時間および乾燥処理後の水分に差は無いが、瞬間減圧回数は異なった。すなわち、８０℃の場合は瞬間減圧操作を７回行ったに対し、３８℃の場合は瞬間減圧操作を１５回行った。

乾燥時間に差がないのは、処理槽が所定温度に達するまでの加熱時間が異なるためであった。８０℃まで処理槽を加熱する時間は、３８℃まで加熱する時間よりも長くかかるため１回の加熱と瞬間減圧操作サイクルの時間が長くなった。この結果、処理槽温度を８０℃にした場合と３８℃にした場合の総処理時間（乾燥開始時点から最終乾燥状態に至るまでの時間）は等しくなった。

処理槽温度を高くした場合には、加熱に必要となるエネルギーが相応して大となる。従って、エネルギーを節約する観点からは処理槽温度が低い方が有利であるが、瞬間減圧により被処理物の温度が低下する。特に、被処理物が凍結した場合は被処理物内部での水分移動が阻害され、乾燥効率が悪くなる。このため、処理槽温度を低温に設定することにも、限度がある。

実施例１で、高温側の実験温度を８０℃としたのは大根の変質を防ぐために高温を避けたものである。

以上のように、分離条件は個々の対象に対し、個別に目的に応じた条件を設定すればよい。

＜ジュースの製造工程から発生した搾汁残渣の乾燥＞
ジュース等の製造工程から発生する搾汁残渣は生化学的栄養素が多く含まれていることが知られている。栄養素の例は、アスコルビン酸、フラボノイド、カロチノイドなどである。搾汁残渣を高機能食品製造の原料として利用することは資源の有効活用の面から非常に重要な課題であるが、現時点ではそれらの大多数は利用されることなく廃棄されている。

その最大の理由は流通網に乗せにくい点が挙げられる。搾汁残渣は栄養価が高い。このことは、腐敗しやすく取扱が困難な特質に繋がる。また水分が多いため輸送コストが掛る。これらの欠点は乾燥することで克服できるが多大なエネルギーコストが掛るのでほとんど実行されていない。

本発明にかかる水分分離方法を実施して搾汁残渣を乾燥した。図１に図示した水分分離装置１を使用した。処理槽の第一低圧値は１０．０ｋＰａであった。Ａ処理槽１１内の圧力が大気圧から第一低圧値に至る時間は概略０．３秒以下であった。大気圧工程、加熱工程と分離工程までの一連の操作を５回繰り返した。

付加的に減水残渣に含まれる栄養価の変化を評価した。

乾燥法、乾燥条件等により被処理物が含有する栄養価が乾燥の前後で変化することは周知の事項である。本実施例では、乾燥温度６５℃にした流動層対流乾燥法（表３中に乾燥法Ｃで表記）と、処理槽温度を６５℃にした本発明にかかる水分分離方法（表３中に乾燥法Ｂで表記）を行い、栄養価の変化を評価した。その結果を表３に示す。

表３に示すように、本発明の分離方法による乾燥後の搾汁残渣の栄養成分は、流動層対流乾燥法に比べ、その含量が高くなっていた。その理由は、本発明の分離方法は、流動層対流乾燥法と比べ空気（酸素）との接触が時間的、濃度的に少なく栄養成分が酸化されにくい。このため、乾燥過程を経ても、残存する栄養成分が多いためと考えられる。

＜キノコの乾燥とその成分の低分子化＞
発明者らが提唱する加水分解乾燥法を実証するために、以下の実験を行った。その結果を表４に示した。

きのこはヒラタケを使用した。ヒラタケを５−１０ｍｍ角に切断した。実験Ｎｏ．１は処理槽温度を５５℃とし、実験Ｎｏ．２は処理槽温度を６５℃とした。処理槽を瞬間減圧し、真空レシーバを介在して、真空排気ポンプと処理槽を直接接続して３０秒間保持した。直接接続中の処理槽の圧力は１．０ｋＰａであった。処理槽内の圧力が大気圧から急激に減少して１．０ｋＰａに近い値に至る時間は概略０．３秒以下であった。その後大気圧に戻し１００秒保持した。この操作を３回繰り返した。

対照として、実験Ｎｏ．３を行った。実験Ｎｏ．３は、温度６０℃、大気圧中で一定重量になるまで乾燥したものである。

Ｎｏ．１とＮｏ．２の減水残部及びＮｏ．３の乾燥結果物の遊離アミノ酸と可溶性炭水化物を測定した。遊離アミノ酸は液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）で、可溶性炭水化物は比色分析で測定した。

表４から明らかなように、瞬間真空減圧乾燥法によりキノコを処理することにより、遊離アミノ酸や可溶性炭水化物の量が通常の乾燥法に比べ著しく増え、本加水分解乾燥法がキノコの栄養価および食味の向上に効果があることが示された。

本発明にかかる水分分離方法と水分分離装置は、食品、家畜、養殖魚などの飼料乾燥、動植物、微生物からの生理活性物資の抽出、木材、木質部を含む植物の乾燥などに利用される。

１ 水分分離装置
１１ Ａ処理槽
１２ Ａ管路
１３ Ａ開閉弁
１５ 加熱冷却器
１６ ブロア
３１ Ｂ処理槽
３２ Ｂ管路
３３ Ｂ開閉弁
３５ 加熱冷却器
６１ 真空レシーバ
６２ 真空排気ポンプ
６４ 水分回収口
８１ 多段メッシュトレー
８２ トレーガイド
８３ メッシュトレー

Claims (5)

1. 生物由来物であり水分を含む被処理物を、水分と減水残部に分離する水分分離方法において、以下の工程からなる水分分離方法。
   イ 被処理物を密閉容器である処理槽内に収容する収容工程
   ロ 前記処理槽内の圧力を大気圧とする大気圧工程
   ハ 大気圧工程の後に、前記処理槽内の圧力値を第一低圧力値にして、被処理物を水分と減水残部に分離する分離工程であって、第一低圧力値は５．０ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下であり、前記処理槽内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至る時間が０．０５秒から０．５秒の間であって、被処理物の水分は液体状態で被処理物から分離される。
2. 前記大気圧工程は、前記処理槽内の大気の温度を３０℃以上８０℃以下の第一温度値に加熱する加熱工程を含むことを特徴とする請求項１に記載した水分分離方法。
3. 分離工程を行った後に、大気圧工程と分離工程からなる一連の操作を１回以上繰返すことを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載した水分分離方法。
4. 第一温度値は、第一低圧力値における水の沸点未満の温度であることを特徴とする請求項２に記載した水分分離方法。
5. 生物由来物であり水分を含む食品材料から水分を分離して水分減少食品を得る水分減少食品の製造方法において、以下の工程からなる水分減少食品の製造方法。
   イ 食品材料を密閉容器である処理槽内に収容する収容工程
   ロ 前記処理槽内の圧力を大気圧とする大気圧工程
   ハ 前記処理槽内の圧力値を第一低圧力値にして、食品材料から水分を分離する分離工程であって、第一低圧力値は５．０ｋＰａ以上４０．０ｋＰａ以下であり、前記処理槽内の圧力値が大気圧から第一低圧力値に至る時間が０．０５秒から０．５秒の間であって、食品材料の水分は液体状態で食品材料から分離される。

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