JP5950289B2 - 貴金属担持無機材料の製造方法及び水処理装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記付着物分散液を乾燥して付着物を得る乾燥工程と、
酸化雰囲気にて前記付着物を800℃〜1100℃で加熱して前記コロイド化剤を酸化除去する酸化除去工程と、
を有し、
前記無機材料はシリカ又はアルミナであることにある。
前記貴金属担持無機材料と、前記貴金属担持無機材料が練り込まれる前記樹脂材料とを混合して混合物にする混合工程と、
前記混合物にて内面をコートしてコート材とする工程とを有することにある。
本発明の貴金属担持無機材料及びその製造方法について実施形態に基づき説明を行う。本実施形態の貴金属担持無機材料は液体を透過させることができる形態(ハニカム状、多孔質など内部を液体が透過できる形態)にすることにより種々の液体を処理することができる。例えば、酒、ワイン、ビール、焼酎、ウイスキー、ブランデーなどの酒の処理、コーヒー、お茶、紅茶やこれらを入れるための水などの処理、清涼飲料水、果汁、野菜汁などの処理に適用できる。これらの処理の結果、還元反応が進行し、新鮮な状態に近づけることができたり、鮮度を保持することができる。更に、水を処理することにより酸化還元電位を低下させることが可能であり、飲用水(ポットなどに入れた水を含む)、洗濯用水、風呂用水、冷蔵庫の製氷機、加湿器供給用水(還元水ミスト)、食器洗浄機用水、美顔器用水、プールの水、工業用水(染色用、草木染用、羽毛染用など)、農業用水(灌水用、水耕栽培用)、ボイラーなどの水の処理として行うことができる。また、食用油、マーガリン、マヨネーズ、ドレッシング、ソース、醤油、牛乳、食酢などの液状の食品の処理や、チーズ、マーガリン、ヨーグルト、漬け物などを製造する過程の途中において接触させることもできる。
貴金属担持無機材料は無機材料からなる基材に貴金属微粒子が担持されているものである。貴金属微粒子と基材との間にはコロイダルシリカが介設されている。間に介設されたコロイダルシリカは一部乃至全部が融解する場合を含み、粒子間が融解などにより一部、接着している場合を含む。コロイダルシリカの含有量は特に限定されないが、全体の質量を基準として、20%〜50%程度とすることが望ましく、25%〜30%程度とすることが更に望ましい。
本実施形態の貴金属担持無機材料の製造方法にて製造される貴金属担持無機材料は前述した貴金属担持無機材料である。本実施形態の貴金属担持無機材料の製造方法は、付着工程と、酸化除去工程と、必要に応じて噴霧乾燥工程、その他の工程を有する。
本実施形態の食品添加剤は醸造酒、醸造酢、果汁、食用油などの液体状の食品に用いられる食品添加剤であり、白金微粒子を含有する。白金微粒子には殺菌乃至静菌作用があるものと推測される。白金微粒子は白金から形成されており、その他の元素を含有することもできる。白金微粒子の体積平均粒径は1nm〜10nm程度であり、好ましくは1nm〜5nm程度である。そして、特に質量基準で90%の粒子の粒径が0.1nm〜10nmに入るものであることが望ましい。白金微粒子の食品への添加量は特に限定されず、必要に応じて適正な量だけ混合される。本食品添加剤は触媒的に作用するものと推測できるため、その添加量は添加剤自身の消費を考慮しなくても良い可能性がある。貴金属微粒子の製造方法は特に限定されないが、先に説明した貴金属担持無機材料の製造方法にて開示した方法が例示できる。この食品添加剤は、醸造酒、醸造酢、及び果汁からなる食品に対して加熱殺菌を行うことなく添加することができる。火入れなどの加熱殺菌を行わないために、香りなどの揮発成分を充分に残存させることができる。従って、食品本来の風味を保持することができる。
(1)実施例1:噴霧乾燥工程有り
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカと、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(アプト社製、白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)とを50:50(質量比)で加えて混合したものに、平均粒子径1μm程度のシリカ(若しくはアルミナ)からなる基材を質量比(分散液:セラミックス粉末)が70:30となるように混合して基材の表面に白金ナノコロイド微粒子が付着した付着物(分散液)を得た(付着工程)。
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカと、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)とを50:50(質量比)で加えて混合したものに、平均粒子径1μm程度のシリカ(若しくはアルミナ)からなる基材を質量比(分散液:セラミックス粉末)が40:60となるように混合して基材の表面に白金ナノコロイド微粒子が付着したペースト状の付着物(分散液)を得た(付着工程)。
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカと、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)とを90:10(質量比)で加えて混合し白金ナノコロイド含有分散液とした。最終的に必要な形状としたセラミックス成型体に対し、噴霧または塗布、浸漬させた(付着工程)。
実施例の粉末は水中に分散させても、その外観は長期間変化なく安定であった。それに対して、原料として用いたそれぞれの白金ナノコロイド分散液は希釈、他の物質への添加、pHの変化などにより速やかに沈殿してしまった。従って、セラミックスに固着させることにより、高い安定性が実現できた。以下に試験においては、白金ナノコロイド分散液をそのまま利用することは安定性の観点からは困難であったため、実施例の試験試料のみを用いて試験を行った。
試験フィルタ1:セラミックスフィルタ(コーディライト製:35mm×35mm×3mm)に実施例3の方法で白金を担持させて白金担持セラミックスとした。白金の担持量しては、白金ナノコロイド分散液として1gとなるように設定した。
試験フィルタ2:セラミックスフィルタ(ゼオライト製、内部に活性炭含有:37mm×35mm×2mm)
セラミックス製のボール(直径10mm)に実施例3の方法にて白金ナノコロイドを担持させた。セラミックスとしてはコーディエライト製のものと、遠赤外線セラミックス(炭化ジルコニウム)製のものとの2種類を用意した。
試験2で用いた試験フィルタ1を用いて日本酒の処理を行い、その後の酸化還元電位及びpHを測定した。日本酒を4℃に保持した状態で、試験フィルタ1を通過させた。用いた日本酒としては火入れしたもの(火入れ酒)、火入れしていないもの(生酒)、そして古酒(20年)の3種類を用いた。試験フィルタ1を通過させたもの以外に、試験フィルタ1を浸漬したもの(浸漬時間:1時間、12時間、24時間、・・・、156時間。24時間以降は12時間間隔)についても酸化還元電位及びpHを測定した。結果を表2及び3、図1及び2に示す。
内蓋表面のフッ素コート内に白金担持セラミックス粒子を導入した炊飯器の評価(炊飯器内の水の分析:炊飯後の黄変、保温臭抑制効果の検討)
試験炊飯器1:炊飯器(象印NP−JA10型)を用い、実施例1と同様の方法で貴金属担持セラミックス粉末を調製した。貴金属としては白金を用い、白金の含有量は全体の質量を基準として0.02%となるようにした。基材を構成するセラミックスはシリカとした。この貴金属担持セラミックスを5質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内蓋に塗布した。
試験炊飯器2:純正品
試験炊飯器3:貴金属担持セラミックス粉末を入れない以外は試験炊飯器1と同様の構成とした。
試験炊飯器1〜3内に500mLの水のみを入れて炊飯を行ったときの水の酸化還元電位、pHを測定した。結果を表4及び5、図3及び4に示す。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器内に入れた後、所定の水量に調節した後、更にイオン交換水を200mL加えた。その後は、水のみで行った前述の試験と同様の試験を行った。そのときの水の酸化還元電位、pH、及びDPPH消費量を測定した。結果を表6〜8、図5及び6に示す。なお、炊飯後は水の採取が困難であったため、炊きあがった米を10g採取してすりつぶしイオン交換水100mL中に添加した後、ろ過したものを測定した。
各炊飯器の内釜に水を1L入れ、炊飯器にセットした。炊飯器の蓋を閉めた後、およそ12時間放置した。その後、水のみで炊飯を開始した。炊飯開始直前、予熱中(炊飯開始から7分経過後)、沸騰後(炊飯開始から20分経過)の各時間に内釜内の水を採取・急冷し、それぞれの酸化還元電位を測定した。その結果、試験炊飯器1内の水の酸化還元電位が他の試験炊飯器よりも低くなることが分かった。なお、試験炊飯器1において、本試験を50回繰り返し行っても酸化還元電位を低下させる効果には大きな変化がなかった。そして、試験炊飯器4〜6の間で採取した水の酸化還元電位に有為の差は認められなかった。従って、白金粒子はセラミックスに担持した状態で練り込むことにより効果が発現されることが分かった。試験炊飯器1のように、白金粒子はセラミックスに担持させて練り込むことで、内釜内の水に白金粒子が充分に接触できることが分かった。それに対して白金のみを練り込んだ試験炊飯器4及び5は内釜の表面に白金が露出する程度が小さいために効果の発現が観測できなかったものと推測された。
試験2にて用いた試験フィルタ1を用い、緑茶に対する影響を検討した。試験に供した緑茶は以下のように用意した。茶葉を8g秤量し、お湯200mL中に2分間浸漬して抽出を行った。抽出した緑茶について50mLずつ4つに分取した。そのうちの1つ目を対照試料としての対照緑茶とし、2つ目に対して試験フィルタ1を通過させ試験緑茶1(通過)とし、3つ目に対して試験フィルタ1を2分間浸漬して試験緑茶2(浸漬)とした。4つ目に対しては前述の白金ナノコロイド分散液をそのまま0.1体積%(分散液の体積として)添加して試験緑茶3(浸漬)とした。各試料についてDPPH消費量を測定した。測定は各試料について5回ずつ行い、最小値及び最大値を除いた3つの値の平均として求めた。測定は対照緑茶は抽出完了後を基準とし、試験緑茶1(通過)は通過直後を基準とし、試験緑茶2(浸漬)は浸漬終了直後を基準とし、試験緑茶3(浸漬)は白金ナノコロイド分散液添加直後を基準とした。測定はそれぞれの基準時から1分後、5分後、120後について行った。結果を表10に示す。
更に、貴金属担持セラミックス粉末を用いた各試料(試験フィルタ1、セラミックス製のボール、試験炊飯器1など)は繰り返し使用することができることを確認している。
発酵直後の梨酢に対し、一方は白金ナノコロイド分散液を1滴(0.05g:梨酢100gに対して)添加した状態、他方はそのままの状態で室温・冷暗所にて放置した。経時的に酸濃度(酢酸換算のw/v%)。酸濃度の測定は、梨酢0.5mLを純水にて12.5mLに希釈した液にフェノールフタレインを指示薬として0.1規定の水酸化ナトリウム水溶液にて行った。酸濃度は、(酸濃度:%)=60.05×(0.1×滴定量(mL))÷1000×100(%)として算出した。結果を表11に示す。
加熱処理を行っていない蜜柑酢に対して、試験3にて用いた白金担持セラミックスボールが作用する様子を検討した。120gずつ9つの試料に分け3つずつ3つのグループに分けた。第1のグループの試料(試料A)には白金担持セラミックスボールを20個入れ、第2のグループの試料(試料B)には白金担持セラミックスボールを40個入れ、第3のグループの試料(試料C)を対照とした。試験7と同じ方法にて酸濃度を測定した。酸濃度は発酵直後から7、14、21、28日後までは白金担持セラミックスボール有りの状態(第1及び第2の試料)で、その後、全ての試料から白金担持セラミックスボールを取り出した。第1及び第2のグループについては、白金担持セラミックスボールを取り出した後、1つ目はそのまま放置し、2つ目は白金ナノコロイド分散液を0.05g添加し、3つ目は白金ナノコロイド分散液を0.25g添加した。その後、10日(累計38日)、17日(累計45日)、24日(累計52日)、31日(累計59日)後の酸濃度をそれぞれ測定した。結果を表12に示す。
試験3にて用いた白金担持セラミックスボールを用い、食用油の酸化防止効果を検討した。フライヤー(象印:EFK−A10)を2台用意し、一方のフライヤー内に白金担持セラミックスボールを投入した状態で食用油(日清サラダ油:1000mL)の酸化度の評価を行った。
市販の急須中に配設されているステンレスメッシュの表面にNiめっきを行った。Niめっきは無電解めっきにて行い、試験1における白金担持セラミックス粒子をNiめっき液に対して5質量%で含有させた。
エアコン用フィルタ(ポリエチレン製ネット)の表面に白金担持セラミックス粒子+ビタミンC、白金担持セラミックス粒子+カテキン(緑茶)、ビタミンC、カテキンの4種類の試料をそれぞれ添着させ、それぞれの抗酸化力を評価した。添着方法はそれぞれをアクリルエマルジョン30%溶液中にアクリルエマルジョン中の固形分の質量を基準として各試料を10質量%添加した液中に浸漬、乾燥することにより各試料を添着したPE製ネット(エアコン用フィルタ)を作成した。
内蓋表面のフッ素コート内に白金担持セラミックス粒子を導入した炊飯器の評価(炊飯器にて調理した米飯の分析)
試験炊飯器1:試験5にて使用した試験炊飯器1と同じもの
試験炊飯器2:純正品。試験5にて使用した試験炊飯器2と同じもの
米(白米、玄米、十五穀米(3合中白米以外が0.5合:約17%が白米以外)の3種類)3合を量り取り500gのイオン交換水で3回洗浄した。ここで、玄米や十五穀米に含まれる雑穀中には抗酸化能を示す成分(α−トコフェロール、β−トコフェロール、γ−トコフェロール、σ−トコフェロールなど)が豊富に含まれることが知られている。それに対し、白米中にはそれらの成分があまり含まれていないことが知られている。
Claims (5)
- 体積平均粒径が1〜10nmの白金、金、又はパラジウムからなる貴金属微粒子と、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸塩、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリビニルピロリドン、ポリ−1−ビニル−2−ピロリドン、ポリビニルアルコール、アミノペクチン、ペクチン、メチルセルロース、メチルスロース、グルタチオン、シクロデキストリン、ポリシクロデキストリン、ドデカンチオール、クエン酸、ヒドロキシカルボン酸、グリセリン脂肪酸エステル、カチオン性ミセル−臭化セチルトリメチルアンモニウム、界面活性剤、及び、アルキル硫酸エステルのアルカリ金属塩からなる群より選択される1以上の化合物からなるコロイド化剤とをもつ貴金属ナノコロイドと、コロイダルシリカとを含む貴金属ナノコロイド含有分散液に、体積平均粒径が10μm以下の無機材料からなる基材を接触させて前記貴金属ナノコロイド含有分散液に対して更に前記基材が分散された付着物分散液を得る付着工程と、
前記付着物分散液を乾燥して付着物を得る乾燥工程と、
酸化雰囲気にて前記付着物を800℃〜1100℃で加熱して前記コロイド化剤を酸化除去する酸化除去工程と、
を有し、
前記無機材料はシリカ及び/又はアルミナである、
貴金属担持無機材料の製造方法。 - 前記乾燥工程は前記付着物分散液を高温雰囲気中に噴霧する工程である請求項1に記載の貴金属担持無機材料の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法にて貴金属担持無機材料を製造する工程と、
前記貴金属担持無機材料と、前記貴金属担持無機材料が練り込まれる樹脂材料とを混合して混合物にする混合工程と、
前記混合物にて内面をコートしてコート材とする工程とを有する水処理装置の製造方法。 - 前記水処理装置は炊飯器である請求項3に記載の水処理装置の製造方法。
- 前記水処理装置は飲用水、洗濯用水、風呂用水、冷蔵庫の製氷機、加湿器供給用水、食器洗浄機用水、美顔器用水、プールの水、又はボイラーの水処理を行う装置である請求項3に記載の水処理装置の製造方法。
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