JP5943256B2 - バガス粉末の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、サトウキビの糖汁の搾り粕であるバガスを粉末加工して機能性食物繊維とするバガス粉末の製造方法に関するものである。

従来より、サトウキビを圧搾して砂糖を製造する際、サトウキビの搾り粕であるバガスが大量発生している。当該バガスは、製糖工場等の燃料、建築資材、家畜飼料等として使用されるものもあったが、その他は産業廃棄物となっていた。その為、このようなバガスを有効利用することが望まれていた。

しかしながら、バガスの繊維構造は木材のように強固であり、粉砕しても食感が悪く、微生物や酵素による処理も困難である為、食品素材としてはほとんど利用されていなかった。この点を改善するものとして、以下のような工程により製造されたバガスを粉末加工した食物繊維が知られるようになってきている。

例えば、バガスを構成する各成分を分離することなく一括的な有効利用を図ることができる食物繊維を製造する方法であって、バガスを高圧蒸煮処理する第１の工程と、高圧蒸煮処理した前記バガスを爆砕処理する第２の工程と、爆砕処理物を微粉処理する第３の工程と、微粉処理した爆砕処理物にセルラーゼ及びキシラナーゼを添加して、糖変換する第４の工程とから製造される抗酸化性食物繊維の製造方法が公知である（特許文献１参照）。

特許第４０６７８０５号

上記製造方法の工程においては、バガスを高圧蒸煮処理する第１の工程と、高圧蒸煮処理したバガスを爆砕処理する第２の工程とを含むものである。ここで、第１の工程においては、圧力１０〜３５Ｐａ、温度１５０〜３００℃、時間０．５〜３０分とし、第２の工程においては、１０秒以内に大気圧に減圧することとしている。すなわち、瞬時に圧力を解放して、繊維を膨化粉砕するものである。

しかしながら、このような蒸煮・爆砕工程から得られるバガスは、褐色を帯びた色に変色してしまい、発酵したような独特のにおいがする粉末となることから、食物繊維として利用するに際してはその用途が限定されてしまう虞がある。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、粉末加工に際して、変色による美観、素材の香りを損なうことのない良好な機能性食物繊維としてのバガス粉末の製造方法を提供することを課題とする。

前記問題点を解決するために、本発明の請求項１に記載のバガス粉末の製造方法は、粗砕機によりバガスを粗砕する粗砕工程と、前記粗砕工程時に前記粗砕機から発生する風力により、粗砕されたバガスを空気搬送しながら乾燥させる第１乾燥工程と、乾燥機の外部から供給される熱風により、前記第１乾燥工程後のバガスを前記乾燥機内に飛ばして乾燥させる第２乾燥工程と、微粉砕機の内部を高速回転するロータにより発生する気流によって、前記第２乾燥工程後のバガスを前記微粉砕機内に飛ばして微粉砕しながら乾燥させる第３乾燥工程とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項１に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第１乾燥工程は、前記粗砕機の内部に発生する風力により、粗砕されたバガスを前記粗砕機に連結される配管内に送入して空気搬送するものである。

また、本発明の請求項３に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項２に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第１乾燥工程は、前記粗砕機と分離機とを前記配管により連結し、前記分離機により空気と粗砕されたバガスを分離することで、前記乾燥機へと供給するものである。

また、本発明の請求項４に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第１乾燥工程において、前記粗砕機から発生する気流の温度を１００℃未満とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第２乾燥工程は、前記熱風により前記乾燥機の内壁への衝突を繰り返すことで付着するバガスを掻き取るために、前記乾燥機内に収容される多数の所定径の球状体を飛ばしながら乾燥させるものである。

また、本発明の請求項６に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項５に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第２乾燥工程において、前記熱風の温度を１１０〜２６０℃とし、処理時間を３〜５秒とし、含水率を１０質量％以下となるよう乾燥させるものである。

また、本発明の請求項７に記載のバガス粉末の製造方法は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法において、前記第３乾燥工程において、平均粒径を４０μｍ以下となるよう粉砕するとともに、含水率を５質量％以下となるよう乾燥させるものである。

本発明のバガス粉末の製造方法では、バガスを粗砕させた後に、第１乾燥工程から第３乾燥工程までの乾燥工程を連続的に短時間で行うとともに、段階的に乾燥させるので、従来法のように、メイラード反応による褐色を帯びた色への変色や発酵したような独特のにおいがすることがないので、素材そのものの色味や香りを活かし、且つ使用用途が限定されることのない良好な機能性食物繊維としてのバガス粉末を得ることができる。

本発明の実施例におけるバガス粉末を製造する際の製造工程を示すフローチャート図である。 本発明の実施例におけるバガス粉末を製造する際の装置の模式図である。

以下、本発明の実施の形態におけるバガス粉末の製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、バガス粉末を製造する際の製造工程を示すフローチャート図であり、図２は、バガス粉末を製造する際の装置の模式図である。

本発明に係るバガス粉末の製造方法は、図１に示すように、主にバガスを粗砕する粗砕工程Ｓ１と、バガスを段階的に乾燥させる第１乾燥工程から第３乾燥工程（Ｓ２からＳ５）とを含んで構成される。

本発明に係る製造方法に使用されるバガスは、サトウキビを圧搾して砂糖を製造する際のサトウキビの搾り粕であり、セルロース、ヘミセルロース、リグニンに代表される、いわゆる食物繊維を主成分とするものである。その他、バガスの種類については特に制限されるものでないが、良好なバガス粉末を得る為に、圧搾したその日のバガスを利用することが望ましく、圧搾直後のバガスを利用することがより望ましい。これにより、未乾燥時のバガスにおいて、残存する糖分の発酵を抑え、褐色を帯びた色への変色及び発酵臭を防止することができる。

例えば、粗砕工程Ｓ１前のバガスは、５ｃｍから３０ｃｍ程度の大きさであり、その含水率は５０質量％程度とされる。これ以外の大きさであれば、予め一定の大きさとする前工程を設けてもよいものである。

また、第１乾燥工程は、粗砕工程Ｓ１時に粗砕機１０から発生する風力により、粗砕されたバガスを空気搬送しながら乾燥させるものである。また、第２乾燥工程は、乾燥機２０の外部から供給される熱風により、第１乾燥工程後のバガスを乾燥機２０内に飛ばして乾燥させるものである。更に、第３乾燥工程は、微粉砕機３０の内部を高速回転するロータ（図示しない）により発生する気流によって、第２乾燥工程後のバガスを微粉砕機３０内に飛ばして微粉砕しながら乾燥させるものである。

以下に、バガス粉末を製造する各工程について、詳細に説明する。

粗砕工程Ｓ１は、粗砕機１０を用いてバガスを平均して１ｃｍ以下の大きさに切断する工程である。これにより、後述する移送工程Ｓ２における空気搬送を可能にするとともに、バガスの表面積が大きくなる為、乾燥機２０での熱交換率を向上させることができる。また、粗砕工程Ｓ１に用いる粗砕機１０においては、カッターミル等を使用することができるが、これに限られるものではなく、バガスの繊維を切断可能な粗砕機であればよい趣旨である。

そして、粗砕されたバガスは酸化、変質しないように、直ちに第１乾燥工程により乾燥される。第１乾燥工程は、粗砕工程Ｓ１時に粗砕機１０から発生する風力により、粗砕されたバガスを乾燥機２０へと空気搬送しながら乾燥させるものである。より詳細には、第１乾燥工程は、移送工程Ｓ２と分離工程Ｓ３とを備えて構成される。

移送工程Ｓ２は、粗砕機１０により粗砕されたバガスを分離機４０へと空気搬送する工程である。当該空気搬送には、粗砕機１０内部のカッターの回転によって生じる風力が利用される。

具体的には、粗砕機１０と分離機４０は配管５０を介して連結されており、粗砕されたバガスは、カッターの回転による風力で直ちに粗砕機１０内部から配管５０を通って分離機４０へと移送される。このとき、酸化や酵素による変質を抑える為には高温乾燥することが望まれるが、１００℃以上になると残存糖分が熱に反応してメイラード反応によって、褐色を帯びた色に変色する為、発生する気流の温度を１００℃未満とすることが望ましく、７０℃未満とすることがより望ましい。

当該移送工程Ｓ２により、粗砕工程Ｓ１を経て表面積が大きくなったバガスに対して、後述の滅菌処理を行う前に予備的な滅菌処理を行うことができる。これにより、滅菌処理時間を短縮することができる。このような処理時間の短縮は、製造されるバガス粉末の素材そのものの色味や香り、成分に大きく影響するものである。

分離工程Ｓ３は、移送工程Ｓ２により空気搬送されたバガスを当該空気と分離させて、乾燥工程Ｓ４における乾燥機２０のホッパー２１内へと供給するものである。その際、分離機４０から乾燥機２０への供給においては、分離機４０の下端部にロータリーバルブ（図示しない）を設けて、一定量をホッパー２１内に供給することが望ましい。更に、分離機４０の内壁にバガスが付着するのを防止する為、又はホッパー２１内のバガスを分散させる為に、所定時間毎に分離機、ホッパーに振動を付与する振動装置（図示しない）を設けることが望ましい。

当該移送工程Ｓ２及び分離工程Ｓ３での第１乾燥工程により、ホッパー２１内に供給されたバガスの含水率を１０〜２０質量％程度低下させることができる。すなわち、乾燥機２０による乾燥工程Ｓ４前において、当該含水率を３０〜４０質量％程度とすることができる。含水率が３０質量％未満の範囲においては、第１乾燥工程に多くの時間を要してしまう為、製造コストが増加する点、生産量を確保する観点から望ましくない。また、４０質量％より大きい範囲においては、乾燥機２０による高温にて焦げ付く為、望ましくない。これにより、第１乾燥工程にて含水率を低下させておくことで、乾燥機２０による高温での急激な乾燥を行った場合においてもバガスが焦げ付くのを防止することができる。

そして、乾燥機２０のホッパー２１内へと供給されたバガスは、気流式の乾燥機２０にて乾燥される。当該乾燥工程Ｓ４は、第１乾燥工程に続く第２乾燥工程とされ、供給される熱風により、乾燥機２０内に供給されるバガスを熱風により飛ばして乾燥させるものである。

より好ましくは、供給される熱風により、乾燥機２０内に収容される多数の所定径の球状体２２を乾燥機２０内に飛ばすとともに、供給されるバガスを熱風により飛ばして乾燥機２０の内壁と衝突させて乾燥させるものである。これにより、多数の球状体２２が乾燥機２０内を縦横無尽に飛び交うので、バガスが乾燥機２０の内壁に付着した場合であっても、衝突する球状体２２が付着したバガスを掻き取るので、バガスが焦げ付くのを防止することができる。

乾燥工程Ｓ４に使用される乾燥機２０は、例えば、図２に示すようにして、基台上にホッパー２１からのバガスが供給される円筒状の中空室２３が設けられており、当該中空室２３内には、多数の球状体２２が収容されている。当該球状体２２は、例えば、所定径のセラミックを用いて形成されるセラミックボールとされる。

そして、中空室２３の上方には、箱筒状に形成された上部中空室２４が配置される。当該上部中空室２４の下端部は、中空室２３に連通して設けられるとともに、上端部には、乾燥されたバガスを取り出す為の取出口２５が設けられる。

また、中空室２３における底部近傍の周面には、当該中空室２３の円周の接線方向に沿って熱風供給路２６が設けられる。更に、熱風供給路２６と上部中空室２４との間には、バガスを中空室２３内に供給するためのバガス供給路２７が設けられる。また、当該バガス供給路２７の上方にはホッパー２１が設けられ、中空室２３までのバガス供給路２７内に、バガスを定量供給する為のロータリーバルブ２８を設けることもできる。

このようにして構成される乾燥機２０において、バガス供給路２７を介して、バガスが中空室２３内に連続的に供給されると、熱風供給路２７から供給される熱風により乾燥されつつ、中空室２３の内周面に沿って上昇する。このとき、中空室２３内を上昇したバガスは、上部中空室２４下端の口縁部に衝突して細かく粉砕され、当該粉砕によりバガスの伝熱面積が増加する。

そして、粉砕され、且つ、熱風により乾燥されて軽量化されたバガスは、上部中空室２４内に分流する熱風とともに上部中空室２４内を上昇し、当該上昇中に乾燥がさらに促進される。そして、上部中空室２４の上端部に到達し、取出口２５を介して熱風に乗って外部に取り出される。

本実施例の乾燥機においては、熱風供給路２６から供給される気流の温度は、１１０〜２６０℃程度、より望ましくは１８０〜２００℃程度とされ、中空室２３内にて３〜５秒程度乾燥させることで、乾燥工程Ｓ４が完了する。供給される温度が１１０℃未満の範囲においては、第２乾燥工程に時間を要してしまう為、製造コストが増加する点、生産量を確保する観点から望ましくない。また、当該温度が２６０℃より大きい範囲においては、高温により焦げ付く為、望ましくない。更には、乾燥させる時間が３秒未満の範囲においては、所望の含水率まで乾燥させることができない為、望ましくない。また、当該時間が５秒より大きい範囲においては、すでに所望の含水率まで乾燥させることができている為、必要以上に乾燥させることはなく、製造コストが増加する点、生産量を確保する観点から望ましくない。当該第２乾燥工程においては、処理時間が極めて短い為、メイラード反応が生じることはない。

当該乾燥工程Ｓ４により、外部に排出されたバガスの含水率を２０〜３０質量％程度低下させることができる。すなわち、第２乾燥工程後において、当該含水率を１０質量％以下とすることができる。含水率が１０質量％より大きい範囲においては、バガス粒子同士が付着しやすくなり、第３乾燥工程内における乾燥効率を低下させる為、望ましくない。含水率を１０質量％以下とすることで、遊離水が減少し、これに伴い水分活性値も下がる為、微生物の増殖を抑制することができ、結果として保存性を向上することができる。

バガスは、空気中に含有される水分をも吸収し易い為、乾燥工程Ｓ４から微粉砕工程Ｓ５まで移送する間に、含水率が１０質量％以下に保たれているか否かを検査する含水率検査を別途設けることもできる。

そして、含水率が保たれたバガスにおいては、所定の基準を満たすように滅菌処理される。具体的には、蒸気に熱を加え低酸素状にした加熱水蒸気をバガスを密閉した圧力容器に注入し、一定時間圧力をかけて滅菌処理を行う。

そして、含水率が１０質量％以下まで乾燥されたバガスは、気流式の微粉砕機３０にて微粉砕される。当該微粉砕工程Ｓ５は、当該気流によりバガスを乾燥させる工程をも含むものであるので、第２乾燥工程に続く第３乾燥工程とされる。

微粉砕機３０は、駆動本体３１の内部にモータ（図示しない）が設けられており、同内部にて当該モータにより駆動する複数のロータ（図示しない）が調節可能に所定間隔をもって配置されている。当該ロータの間隔を調節することにより、微粉砕されるバガスの粒径を調節することができる。また、駆動本体３１の上方には、第２乾燥工程後のバガスが供給されるホッパー３２が設けられ、駆動本体３１の端部には、第３乾燥工程後のバガスを排出する排出口３３が設けられる。当該排出口３３を介して外部より吸引するようにして排出させることもできる。

当該微粉砕機３０のホッパー３２に投入されるバガスは、内部を高速回転するロータによる衝突、当該ロータにより発生する高速気流によるバガス同士の衝突、或いは駆動本体３１の内壁との衝突を繰り返すことで、微粉砕されながら、乾燥される。また、粉砕効率を向上させる為に、微粉砕機３０に分級機能を設けることもできる。

本実施例においては、バガスとともに微粉砕機３０に供給される気流は、設置される室内温度と同等程度とされるが、微粉砕機３０の稼働により内部温度は４０〜７０℃程度、より望ましくは５０〜６０℃程度まで熱せられる。これにより、糖を分解させることなく、移送工程Ｓ２と同様の乾燥効果を奏することができる。当該微粉砕機３０内にて、微粉砕されながら５〜６秒程度乾燥させることで、第３乾燥工程が完了する。当該第３乾燥工程においても、第１乾燥工程と同様にして発生する気流の温度が１００℃未満であるとともに、処理時間が極めて短い為、メイラード反応が生じることはない。

微粉砕機３０による微粉砕工程Ｓ５、すなわち第３乾燥工程を経たバガスは、含水率が５質量％以下、より望ましくは４〜５質量％程度とされ、平均粒径が４０μｍ以下、より望ましくは３０〜４０μｍとされる。これにより、保存性が高く、多用途に適した粉末とすることができる。

その後、所定の平均粒径を満たしているか否かを検査する粒度分布検査工程Ｓ６、異物が混入されていないかを検査する異物混入検査工程Ｓ７等を経て、袋詰め工程Ｓ８にて袋詰めされた後に出荷される。

以上、説明した本発明に係るバガス粉末の製造方法によれば、バガスを粗砕させた後に、第１乾燥工程から第３乾燥工程までの乾燥工程を連続的に短時間で行うとともに、段階的に乾燥させるので、従来法のように、メイラード反応による褐色を帯びた色への変色や発酵したような独特のにおいがすることがない。これにより、素材そのものの色味や香りを活かし、且つ使用用途が限定されることのない良好な機能性食物繊維としてのバガス粉末を得ることができる。

また、当該バガス粉末においては、多段階的な乾燥工程を経ているので、十分に乾燥されており、保存性に優れ、長期保存にも適したものとなる。更には、当該バガス粉末は精製されていない為、各種ミネラル等を豊富に含んだものとなり、飲料、菓子、調味料等の各種製品に利用することができ、多用途の商品価値製品となる。

更には、第１乾燥工程及び第２乾燥工程においては、段階的な乾燥時に滅菌処理も兼ねて行われることから、第２乾燥工程後の滅菌処理時間を大幅に短縮することができ、製造コストを削減することができるとともに、製造処理能力を向上することができる。

上記実施例において、第１乾燥工程においては、移送工程Ｓ２と分離工程Ｓ３が採用されるものであるが、乾燥効率が損なわれない程度であれば、これらに代わり適宜の工程を採用することができるのは勿論である。また、一部構成を省略することができるし、一部抽出した構成とすることができるのは勿論である。

１０ 粗砕機
２０ 乾燥機
３０ 微粉砕機
４０ 分離機
５０ 配管

Claims (7)

1. 粗砕機によりバガスを粗砕する粗砕工程と、
   前記粗砕工程時に前記粗砕機から発生する風力により、粗砕されたバガスを空気搬送しながら乾燥させる第１乾燥工程と、
   乾燥機の外部から供給される熱風により、前記第１乾燥工程後のバガスを前記乾燥機内に飛ばして乾燥させる第２乾燥工程と、
   微粉砕機の内部を高速回転するロータにより発生する気流によって、前記第２乾燥工程後のバガスを前記微粉砕機内に飛ばして微粉砕しながら乾燥させる第３乾燥工程と、
   を備えることを特徴とするバガス粉末の製造方法。
2. 前記第１乾燥工程は、前記粗砕機の内部に発生する風力により、粗砕されたバガスを前記粗砕機に連結される配管内に送入して空気搬送する請求項１に記載のバガス粉末の製造方法。
3. 前記第１乾燥工程は、前記粗砕機と分離機とを前記配管により連結し、前記分離機により空気と粗砕されたバガスを分離することで、前記乾燥機へと供給する請求項２に記載のバガス粉末の製造方法。
4. 前記第１乾燥工程において、前記粗砕機から発生する気流の温度を１００℃未満とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法。
5. 前記第２乾燥工程は、前記熱風により前記乾燥機の内壁への衝突を繰り返すことで付着するバガスを掻き取るために、前記乾燥機内に収容される多数の所定径の球状体を飛ばしながら乾燥させる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法。
6. 前記第２乾燥工程において、前記熱風の温度を１１０〜２６０℃とし、処理時間を３〜５秒とし、含水率を１０質量％以下となるよう乾燥させる請求項５に記載のバガス粉末の製造方法。
7. 前記第３乾燥工程において、平均粒径を４０μｍ以下となるよう粉砕するとともに、含水率を５質量％以下となるよう乾燥させる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のバガス粉末の製造方法。

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