JP6030429B2 - 香り付与液生成装置および香り付与液生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、香りが付与された水または水を主成分とする液体を生成する技術、および、不溶性、難溶性または微溶性の物質を含有する液体を生成する技術に関連する。

特許文献１には、浴槽用の気泡発生装置において、芳香剤を収納する芳香剤収納部を吸気管に連通するように設ける技術が開示されている。これにより、入浴剤等によるポンプ、浴槽、風呂釜等を傷めずに香りを楽しむことが実現される。特許文献２には、浴槽装置において、浴槽水中に香り成分を溶解させる香り成分溶解装置を設け、さらに０．１〜１００マイクロメートルの微細気泡を噴出する微細気泡生成装置が設けられる。

一方、近年、微細気泡を含む水を生成する技術の研究が盛んに行われており、例えば、非特許文献１には、いわゆるナノバブルを多量に生成する装置が開示されている。また、非特許文献２では、ナノバブルが水中に安定的に存在する点について報告されている。

特開２０００−２８８０５４号公報 特開２００７−６８５９１号公報

「ＦＺ１Ｎ−０２形ナノバブル発生装置」カタログ、［online］、２０１１年５月２３日、ＩＤＥＣ株式会社、［２０１１年１２月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.idec.com/jpja/products/dldata/pdf_b/P1383-0.pdf＞ 寺坂宏一、他５名、「気液混合せん断法により生成したナノバブルの分析法の検討」、日本混相流学会年会講演会２０１１講演論文集、日本混相流学会年会講演会２０１１（京都）実行委員会、２０１１年８月、Ｐ４２４−４２５

ところで、従来より、香りを放つ液体を生成するために、香りの発生源となる物質、すなわち、香り分子を放出する物質を液体に加えている。しかし、このような液体を食品や飲料に利用すると、香りの発生源となる物質が味に影響を与えてしまう。また、香り分子自体を水に与えようとしても、香り分子が水に不溶性であったり、難溶性の場合は、水自体に香りを与えることができない。なお、香り分子が水溶性の場合は、香りが水から放出されない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、水または水を主成分とする液体に、香りを放出する物質を与えることなく、当該液体自体に香りを与えることを目的としている。また、不溶性、難溶性または微溶性の物質を含有する液体を生成することも目的としている。

請求項１に記載の発明は、香りが付与された香り付与液を生成する香り付与液生成装置であって、気体に香り成分を含ませる香り成分付与部と、前記香り成分付与部からの前記気体と、水または水を主成分とする液体とを混合して、前記気体の微細気泡であって直径が１μｍ以下のものを、１ｍＬ当たり１億個以上含む液体を香り付与液として生成する微細気泡液生成部とを備え、前記香り成分が含む香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性であり、前記微細気泡液生成部が、前記気体を前記液体に加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、前記加圧液を噴出することにより、前記液体中に前記気体の微細気泡を生成する微細気泡生成ノズルとを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の香り付与液生成装置であって、前記香り成分付与部が、前記微細気泡液生成部に前記気体を送り込む気体流路に設けられ、前記香り成分を放出する香り物質を収容する香り物質収容部である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の香り付与液生成装置であって、前記香り物質が柑橘系である。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、他の香り成分を前記気体に含ませる他の香り成分付与部をさらに備える。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、前記気体が、不活性ガスである。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、前記加圧液生成部が、前記香り成分付与部からの気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路とを備え、前記微細気泡液生成部が、対象液を貯留する液貯留部と、前記対象液を、前記液体として前記混合ノズルへと戻すポンプとをさらに備え、前記微細気泡生成ノズルが、前記第２流路からの前記混合流体から得られる前記加圧液を前記対象液中に噴出することにより、前記対象液中に前記気体の微細気泡を生成し、前記ポンプの稼動により、前記対象液が前記香り付与液となる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の香り付与液生成装置であって、前記微細気泡液生成部が、前記第２流路からの前記混合流体から、前記混合流体の一部と共に気体を分離する余剰気体分離部と、前記余剰気体分離部からの前記混合流体の前記一部を前記液貯留部へと導く補助流路とをさらに備える。

請求項８に記載の発明は、香りが付与された香り付与液を生成する香り付与液生成方法であって、ａ）香り成分を気体に含ませる工程と、ｂ）前記香り成分を含む前記気体と、水または水を主成分とする液体とを混合して前記気体の微細気泡であって直径が１μｍ以下のものを、１ｍＬ当たり１億個以上含む液体を香り付与液として生成する工程とを備え、前記香り成分が含む香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性であり、前記ｂ）工程において、加圧液生成部により、前記気体を前記液体に加圧溶解させた加圧液が生成され、前記加圧液が微細気泡生成ノズルから対象液中に噴出されることにより、前記液体中に前記気体の微細気泡が生成される。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の香り付与液生成方法であって、前記香り成分を気体に含ませる工程において、前記気体に香り物質を通過させる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の香り付与液生成方法であって、前記香り物質が柑橘系である。

本発明に係る香り付与液生成装置および香り付与液生成方法よれば、水または水を主成分とする液体に香りを付与した香り付与液を生成することができる。

香り付与液生成装置の断面図である。 混合ノズルの断面図である。 微細気泡生成ノズルの断面図である。 複数の香り成分付与部が設けられる例を示す図である。 複数の香り成分付与部が設けられる他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る香り付与液生成装置１を示す断面図である。香り付与液生成装置１は、微細気泡液生成部１０と、香り成分付与部１１とを備える。微細気泡液生成部１０は、気体と液体とを混合して、当該気体の微細気泡であるナノバブルを含む液体を生成する。香り成分付与部１１は、微細気泡液生成部１０に送り込まれる気体に香り成分を含ませる。香り成分付与部１１では、香りを放つ物質から様々な種類の香り成分が気体に与えられる。香り成分は、香り分子またはこれと同等のものであり、香りを放出する物質、すなわち、保持する香り分子を放出する物質を排除する意味で用いられる。ただし、香り成分は、分子程度の大きさまで小さい集合であれば、個々の分子が全て分離した状態で存在することは前提としない。

香り付与液生成装置１では、香り成分付与部１１において、香り成分を気体に含ませる工程が実行される。微細気泡液生成部１０において、香り成分を含む気体と液体とが混合されてナノバブルを含む液体を香り付与液として生成する工程が実行される。

微細気泡液生成部１０は、微細気泡生成ノズル２と、加圧液生成部３と、送出配管４１と、補助配管４２と、戻し配管４３と、ポンプ４４と、液貯留部４５とを備える。液貯留部４５には対象液９１が貯留され、香り付与液生成装置１を稼動することにより、対象液９１に香りが付与され、対象液９１が香り付与液となる。本実施の形態では、処理前の対象液９１として水が使用される。水と混合される気体として、窒素ガスが使用される。

送出配管４１は、加圧液生成部３と微細気泡生成ノズル２とを接続する。加圧液生成部３は、気体を加圧溶解させた加圧液７１を生成し、送出配管４１を介して微細気泡生成ノズル２に供給する。微細気泡生成ノズル２の噴出口は、液貯留部４５内に位置し、送出配管４１は、実質的に加圧液生成部３と液貯留部４５とを接続する。

微細気泡生成ノズル２から加圧液７１を対象液９１中に噴出することにより、対象液９１中に微細気泡が生成する。本実施の形態に係る香り付与液生成装置１では、水に窒素を加圧溶解させた加圧液７１を対象液９１中に噴出することにより、直径が１μｍ未満の窒素の微細気泡（いわゆる、ナノバブル）を対象液９１中に生成する。図１では、理解を容易にするために、対象液９１等の流体に破線にて平行斜線を付す。

補助配管４２は、送出配管４１と同様に、加圧液生成部３と液貯留部４５とを接続する。補助配管４２は、加圧液生成部３にて余剰の気体を分離する際に余剰の気体と共に排出される液体を液貯留部４５へと導く。戻し配管４３にはポンプ４４が設けられ、ポンプ４４により、戻し配管４３を経由して、対象液９１が液貯留部４５から加圧液生成部３へと戻される。

加圧液生成部３は、混合ノズル３１と、加圧液生成容器３２とを備える。混合ノズル３１の気体流入口は香り成分付与部１１に接続され、香り成分付与部１１は、レギュレータや流量計等を介して外部の窒素ガス供給部８に接続される。混合ノズル３１では、ポンプ４４により圧送された液体と、香り成分付与部１１からの窒素ガスとが、混合ノズル３１により混合され、加圧液生成容器３２内に向けて噴出される。

香り成分付与部１１は、香り物質１１１を収容する香り物質収容部である。この香り物質収容部は、微細気泡液生成部１０の混合ノズル３１に気体を送り込む気体流路に設けられる。香り物質は香り成分を気体中に放出する物質であり、例えば、山椒、柚、トリュフ等を挙げることができる。もちろん、香り物質はこれらには限定されない。香り成分付与部１１では、香り物質を通過させることにより気体に香りが付与され、混合ノズル３１には、香り成分を含む気体が供給される。

加圧液生成容器３２内は加圧されて大気圧よりも圧力が高い状態（以下、「加圧環境」という。）となっている。混合ノズル３１から噴出された液体と気体とが混合された流体（以下、「混合流体７２」という。）は、加圧液生成容器３２内を加圧環境下にて流れる間に、気体が液体に加圧溶解した加圧液７１となる。

図２は、混合ノズル３１を拡大して示す断面図である。混合ノズル３１は、上述のポンプ４４により圧送された液体が流入する液体流入口３１１と、気体が流入する気体流入口３１９と、混合流体７２を噴出する混合流体噴出口３１２とを備える。混合流体７２は、液体流入口３１１から流入した液体および気体流入口３１９から流入した気体が混合されることにより生成される。液体流入口３１１、気体流入口３１９および混合流体噴出口３１２はそれぞれ略円形である。液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かうノズル流路３１０の流路断面、および、気体流入口３１９からノズル流路３１０に向かう気体流路３１９１の流路断面も略円形である。流路断面とは、ノズル流路３１０や気体流路３１９１等の流路の中心軸に垂直な断面、すなわち、流路を流れる流体の流れに垂直な断面を意味する。また、以下の説明では、流路断面の面積を「流路面積」という。ノズル流路３１０は、流路面積が流路の中間部で小さくなるベンチュリ管状である。

混合ノズル３１は、液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かって順に連続して配置される導入部３１３と、第１テーパ部３１４と、喉部３１５と、気体混合部３１６と、第２テーパ部３１７と、導出部３１８とを備える。混合ノズル３１は、また、内部に気体流路３１９１が設けられた気体供給部３１９２を備える。

導入部３１３では、流路面積は、ノズル流路３１０の中心軸Ｊ１方向の各位置においてほぼ一定である。第１テーパ部３１４では、液体の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。喉部３１５では、流路面積はほぼ一定である。喉部３１５の流路面積は、ノズル流路３１０において最も小さい。なお、ノズル流路３１０では、喉部３１５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部３１５と捉えられる。気体混合部３１６では、流路面積はほぼ一定であり、喉部３１５の流路面積よりも少し大きい。第２テーパ部３１７では、下流側に向かって流路面積が漸次増大する。導出部３１８では、流路面積はほぼ一定である。気体流路３１９１の流路面積もほぼ一定であり、気体流路３１９１は、ノズル流路３１０の気体混合部３１６に接続される。

混合ノズル３１では、液体流入口３１１からノズル流路３１０に流入した液体が、喉部３１５で加速されて静圧が低下し、喉部３１５および気体混合部３１６において、ノズル流路３１０内の圧力が大気圧よりも低くなる。これにより、気体流入口３１９から気体が吸引され、気体流路３１９１を通過して気体混合部３１６に流入し、液体と混合されて混合流体７２が生成される。混合流体７２は、第２テーパ部３１７および導出部３１８において減速されて静圧が増大し、混合流体噴出口３１２を介して加圧液生成容器３２内に噴出される。

図１に示すように、加圧液生成容器３２は、上下方向に積層される第１流路３２１と、第２流路３２２と、第３流路３２３と、第４流路３２４と、第５流路３２５とを備える。以下の説明では、第１流路３２１、第２流路３２２、第３流路３２３、第４流路３２４および第５流路３２５をまとめて指す場合、「流路３２１〜３２５」と呼ぶ。流路３２１〜３２５は、水平方向に延びる管路であり、流路３２１〜３２５の長手方向に垂直な断面は略矩形である。本実施の形態では、流路３２１〜３２５の幅は、約４０ｍｍである。

第１流路３２１の上流側の端部（すなわち、図１中の左側の端部）には、混合ノズル３１が取り付けられており、混合ノズル３１から噴出された後の混合流体７２は、加圧環境下にて図１中の右側に向かって流れる。本実施の形態では、第１流路３２１内の混合流体７２の液面より上方にて混合ノズル３１から混合流体７２が噴出され、噴出された直後の混合流体７２は、第１流路３２１の下流側の壁面（すなわち、図１中の右側の壁面）に衝突する前に上記液面に直接衝突する。混合ノズル３１から噴出された混合流体７２を液面に直接衝突させるためには、第１流路３２１の長さを、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２（図２参照）の中心と第１流路３２１の下面との間の上下方向の距離の７．５倍よりも大きくすることが好ましい。

加圧液生成部３では、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２の一部または全体が、第１流路３２１内の混合流体７２の液面よりも下側に位置してもよい。これにより、上述と同様に、第１流路３２１内において、混合ノズル３１から噴出された直後の混合流体７２が、第１流路３２１内を流れる混合流体７２に直接衝突する。

第１流路３２１の下流側の端部の下面には、略円形の開口３２１ａが設けられており、第１流路３２１を流れる混合流体７２は、第１流路３２１の下方に位置する第２流路３２２へと開口３２１ａを介して落下する。第２流路３２２では、第１流路３２１から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の右側から左側へと流れ、第２流路３２２の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２２ａを介して、第２流路３２２の下方に位置する第３流路３２３へと落下する。第３流路３２３では、第２流路３２２から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の左側から右側へと流れ、第３流路３２３の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２３ａを介して、第３流路３２３の下方に位置する第４流路３２４へと落下する。図１に示すように、第１流路３２１〜第４流路３２４では、混合流体７２は、気泡を含む液体の層と、その上方に位置する気体の層に分かれている。

第４流路３２４では、第３流路３２３から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の右側から左側へと流れ、第４流路３２４の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２４ａを介して、第４流路３２４の下方に位置する第５流路３２５へと流入（すなわち、落下）する。第５流路３２５では、第１流路３２１〜第４流路３２４とは異なり、気体の層は存在しておらず、第５流路３２５内に充満する液体内において、第５流路３２５の上面近傍に気泡が僅かに存在する状態となっている。第５流路３２５では、第４流路３２４から流入した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の左側から右側へと流れる。

加圧液生成部３では、加圧液生成容器３２の流路３２１〜３２５を、段階的に緩急を繰り返しつつ上から下に流れ落ちる（すなわち、水平方向への流れと下方向への流れとを交互に繰り返しつつ流れる）混合流体７２において、気体が液体に徐々に加圧溶解する。第５流路３２５においては、液体中に溶解している気体の濃度は、加圧環境下における当該気体の（飽和）溶解度の６０％〜９０％にほぼ等しい。そして、液体に溶解しなかった余剰の気体が、第５流路３２５内において、視認可能な大きさの気泡として存在している。

加圧液生成容器３２は、第５流路３２５の下流側の上面から上方へと延びる余剰気体分離部３２６をさらに備え、余剰気体分離部３２６には混合流体７２が充満している。余剰気体分離部３２６の上下方向に垂直な断面は略矩形であり、余剰気体分離部３２６の上端部は、圧力調整用の絞り部３２７を介して補助配管４２に接続される。第５流路３２５を流れる混合流体７２の気泡は、余剰気体分離部３２６内を上昇して混合流体７２の一部と共に補助配管４２に流れ込む。

このようにして、混合流体７２の余剰な気体が混合流体７２の一部と共に分離されることにより、少なくとも容易に視認できる大きさの気泡を実質的に含まない加圧液７１が生成され、第５流路３２５の下流側の端部（ずなわち、図５中の右側の端部）に接続された送出配管４１へと送出される。本実施の形態では、加圧液７１には、大気圧下における気体の（飽和）溶解度の約２倍以上の気体が溶解している。加圧液生成容器３２において流路３２１〜３２５を流れる混合流体７２の液体は、生成途上の加圧液７１と捉えることもできる。補助配管４２に流入した混合流体７２は、液貯留部４５内の対象液９１へと導かれる。補助配管４２は、長時間ポンプ４４を稼働した場合における対象液９１の減少を防止するための補助流路として機能する。

第１流路３２１の上方には、排気弁６１も設けられる。排気弁６１は、ポンプ４４の停止時に開放され、混合流体７２が混合ノズル３１へと逆流することを防止する。

図３は、微細気泡生成ノズル２を拡大して示す断面図である。微細気泡生成ノズル２は、送出配管４１から加圧液７１が流入する加圧液流入口２１と、対象液９１に向かって開口する加圧液噴出口２２とを備える。加圧液流入口２１および加圧液噴出口２２はそれぞれ略円形であり、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かうノズル流路２０の流路断面も略円形である。

微細気泡生成ノズル２は、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かって順に連続して配置される導入部２３と、テーパ部２４と、喉部２５とを備える。導入部２３では、流路面積は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２方向の各位置においてほぼ一定である。テーパ部２４では、加圧液７１の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。テーパ部２４の内面は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする略円錐面の一部である。当該中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αは、１０°以上９０°以下であることが好ましい。

喉部２５は、テーパ部２４と加圧液噴出口２２とを連絡する。喉部２５の内面は略円筒面であり、喉部２５では、流路面積はほぼ一定である。喉部２５における流路断面の直径は、ノズル流路２０において最も小さく、喉部２５の流路面積は、ノズル流路２０において最も小さい。喉部２５の長さは、好ましくは、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。なお、ノズル流路２０では、喉部２５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部２５と捉えられる。

微細気泡生成ノズル２は、また、喉部２５に連続して設けられ、加圧液噴出口２２の周囲を加圧液噴出口２２から離間して囲む拡大部２７と、拡大部２７の端部に設けられた拡大部開口２８とを備える。加圧液噴出口２２と拡大部開口２８との間の流路２９は、加圧液噴出口２２の外部に設けられた流路であり、以下、「外部流路２９」という。外部流路２９の流路断面および拡大部開口２８は略円形であり、外部流路２９の流路面積はほぼ一定である。外部流路２９の直径は、喉部２５の直径（すなわち、加圧液噴出口２２の直径）よりも大きい。

以下の説明では、拡大部２７の内周面の加圧液噴出口２２側のエッジと加圧液噴出口２２のエッジとの間の円環状の面を、「噴出口端面２２１」という。本実施の形態では、ノズル流路２０および外部流路２９の中心軸Ｊ２と噴出口端面２２１との成す角度は約９０°である。また、外部流路２９の直径は１０ｍｍ〜２０ｍｍであり、外部流路２９の長さは、外部流路２９の直径におよそ等しい。微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１とは反対側の端部に、凹部である外部流路２９が形成され、当該凹部の底部に、当該底部よりも小さい開口である加圧液噴出口２２が形成されている、と捉えられる。拡大部２７では、加圧液噴出口２２と液貯留部４５内の対象液９１との間における加圧液７１の流路面積が拡大される。

微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１からノズル流路２０に流入した加圧液７１が、テーパ部２４において徐々に加速されつつ喉部２５へと流れ、喉部２５を通過して加圧液噴出口２２から噴流として噴出される。喉部２５における加圧液７１の流速は、好ましくは秒速１０ｍ〜３０ｍであり、本実施の形態では、秒速約２０ｍである。喉部２５では、加圧液７１の静圧が低下するため、加圧液７１中の気体が過飽和となって微細気泡として液中に析出する。微細気泡は、加圧液７１と共に拡大部２７の外部流路２９を通過して、液貯留部４５中の対象液９１中へと拡散する。微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１が外部流路２９を通過する間にも、微細気泡の析出が生じる。微細気泡生成ノズル２にて生成される微細気泡は、直径が１μｍ未満のいわゆるナノバブルである。なお、微細気泡生成ノズル２からの液体および微細気泡の噴出が停止されている場合、外部流路２９は対象液９１により満たされる。

以上に説明したように、微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１の流れる方向に向かって流路面積が漸次減少するテーパ部２４、および、ノズル流路２０において流路面積が最も小さい喉部２５が設けられることにより、微細気泡、特に、直径が１μｍ未満の微細気泡（ナノバブル）を安定して大量に生成することができる。ナノサイト社（NanoSight Limited)のＬＭ１０およびＬＭ２０による計測では、微細気泡生成ノズル２により、直径が約１００ｎｍを中心として１μｍ未満の範囲に分布するナノバブルが、対象液９１中に１ｍＬ（ミリリットル）当たり１億個以上生成される。この値は、対象液を循環させることなく生成した場合の個数である。以下の説明では、微細気泡生成ノズル２により生成されたナノバブルの１ｍＬ当たりの個数を、「ナノバブルの生成密度」という。

微細気泡生成ノズル２では、加圧液噴出口２２の周囲を囲む拡大部２７が設けられることにより、液貯留部４５内における対象液９１の流れが、加圧液噴出口２２から噴出された直後の加圧液７１に対して影響を与えることを抑制することができる。これにより、加圧液噴出口２２からの噴出直後の加圧液７１においても、ナノバブルの析出が安定して行われるため、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。

上述のように、微細気泡生成ノズル２では、テーパ部２４の内面が、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする円錐面の一部であり、中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αが９０°以下である。これにより、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。また、微細気泡生成ノズル２の導入部２３および喉部２５の直径を維持しつつ微細気泡生成ノズル２の長さを短くするという観点からは、テーパ部２４の内面の成す角度αは１０°以上であることが好ましい。

微細気泡生成ノズル２では、喉部２５の長さが、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下である。喉部２５の長さが直径の１．１倍以上であることにより、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。例えば、喉部２５の長さが直径の０．５３倍である場合のナノバブルの生成密度（非循環時）は約５６００万個であるのに対し、喉部２５の長さが直径の１．５７倍である場合のナノバブルの生成密度は約１１０００万個である。また、喉部２５の長さが直径の１０倍以下であることにより、喉部２５において加圧液７１に生じる抵抗が過剰に大きくなることを防止することができるとともに、喉部２５の高精度な形成を容易とすることもできる。ナノバブルをより一層安定して大量に生成するという観点からは、喉部２５の長さが直径の１．５倍以上２倍以下であることが、さらに好ましい。

香り付与液生成装置１では、ポンプ４４が一定時間駆動されることにより、対象液９１全体がナノバブルを多数含む液体（水）となる。具体的には、１ｍＬ当たり、直径１μｍ以下の気泡を１億個以上含む。また、対象液９１をポンプ４４にて１０回循環させることにより、１ｍＬ当たり１億５０００万個〜１億７０００万個のナノバブル生成密度となる。さらに循環を続けることにより、少なくとも３億個までナノバブル生成密度は増加すると考えられる。

従来のマイクロバブル程度の大きさの気泡の生成では、ナノバブルはそれほど多く発生せず、一般的に、意図的にナノバブルを発生させた液体は、上術の測定装置を用いて、１ｍＬ当たり２０００万個のナノバブルを含む液体として定義することができる。したがって、ナノバブルを利用した香り付与液は、１ｍＬ当たり２０００万個以上のナノバブルを含む液体であると定義する。ただし、香りを与えた状態を容易に識別でできる液体として、香り付与液は、１ｍＬ当たり１億個以上のナノバブルを含む液体であることが好ましい。

また、ナノバブルは、香り成分を含む窒素ガスにより形成されるため、対象液９１は、香り物質１１１の香りを感じ取ることができる液体となる。すなわち、ポンプ４４の稼動により、対象液９１が香りが付与された香り付与液となる。

なお、「香りを付与した」状態とは、必ずしも香りを放出する状態を指すのではなく、口に含んだ際に鼻腔に香り成分が広がって香りを感じ取ることができる状態も含む。また、ナノバブルの界面に香り成分が保持される予想されるが、加圧水の状態で香り成分がどのように存在しているかは不明である。ナノバブルの析出と、香り成分がナノバブルに保持される点との関係も詳細は不明である。

図４は、香り付与液生成装置１に、複数の香り成分付与部１１が設けられた例を示す図であり、香り成分付与部１１近傍のみを示している。複数の香り成分付与部１１は、図１と同様の複数の香り物質収容部であり、複数の香り物質収容部には、互いに異なる香り成分を放出する香り物質１１１が収容される。すなわち、複数の香り成分付与部１１は、互いに異なる香り成分（正確には、複数種類の香り分子の異なる組み合わせ）を気体に含ませる。複数の香り成分付与部１１は、弁１１２を介して混合ノズル３１の気体流入口に並列に接続される。また、各香り成分付与部１１には、窒素ガス供給部８から窒素ガスが供給される。弁１１２を個別に開閉することにより、窒素ガスには様々な種類の組み合わせの香り成分が付与される。その結果、香り物質１１１を交換することなく、様々な香り付与液を生成することができる。

図５は、複数の香り成分付与部１１が設けられた他の例を示す図である。図５では、複数の香り成分付与部１１が直列に接続される。複数の香りを切り替えることなく混合する場合は、複数の香り成分付与部１１は直列に接続されてよい。

以上、香り付与液生成装置１の構造および動作について説明したが、香り付与液生成装置１により、香りを発生する物質を水に含ませることなく、水に香りを付与することが実現される。加えて、ナノバブルは水中において長時間安定して存在するため、香り付与液は香りを長時間維持することができる。上述の非特許文献１に記載されているように、蒸留水中に生成したナノバブルは４ヶ月間もの間、水中に安定して存在することが確認されている。また、香りを放出する物質が水に加えられないことから、香り付与液を食品や飲料に加えても味が損なわれることはない。

香り成分が含む香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性の場合、水自体に香り分子を付与することはできない。これに対し、香り付与液生成装置１では、香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性の場合であっても、ナノバブルに香り成分を閉じ込めることにより、長期間に亘って水に香りを付与した状態を持続することが実現される。なお、水に易溶性の香り分子の場合、このような分子は水から放出されないため、水から香りを放出させることはできない。

次に、香り付与液生成装置１を用いて生成された香り付与液の官能評価試験について説明する。

＜試験１＞
試験１では、香り物質として山椒を用いた。粉砕した山椒（非加熱）２．６６ｇを香り成分付与部１１に充填し、３，０００ｍＬの水に対し２０分間ポンプ４４を連続稼働した。この際、窒素を０．２Ｌ／分で香り成分付与部１１に供給した。

官能評価試験には、３点識別試験法を採用した。３点識別試験法とは、Ａ，Ｂの２種類の試料を比較する際に、Ａ，Ａ，Ｂのように試料を１組にして提示し、その中から異なる１試料を選ばせる方法で、結果は３点識別試験法のための検定表を用いて有意性を判定する。

試験１では、水のみの試料を２つ、香り付与液の試料を１つ準備し、香り付与液を選択する指示を出した。試験に際しては、まず、匂いのみでの評価した後、口に含んで評価する２段階方式を採用した。

試料を嗅ぐだけで、異なる１個の試料を正しく選んだ者（以下、「正解者」という。）は、１５名中１５名であり、３点識別試験法の検定表から、この正解率は危険率０．１％で有意差がある、すなわち、水に山椒の香りが付与されていることが判った。次に、口に試料を含んで味わった後では、正解者は１５名中１３名であり、危険率０．１％で有意差が認められた。香りのみの試験時よりも正解率が下がったが、これは３点の試料を試飲する順番やその試験の前に匂いを嗅いだことによって、山椒の匂いが鼻腔に残ってしまったためと考えられる。山椒を用いた香り付与液の風味は極めて強く、試験終了１０分以上たった後もまだ山椒の香りが口腔内に残存している感覚を持つ者も数名いた。

＜試験２＞
試験２では、香り物質として柚子を用いた。包丁で細かく刻んだ柚子皮７．１４ｇを香り成分付与部１１に充填し、試験１と同様の条件でポンプ４４を連続稼働した。試験２においても、３点識別試験法を採用し、水のみの試料を２つ、香り付与液の試料を１つ準備し、香り付与液を選択する指示を出した。試験に際しては、まず、匂いのみでの評価した後、口に含んで評価する２段階方式を採用した。

試験２においても、まず、匂いのみで異なる１個の試料を正しく選んだ者は１５名中１５名であり、３点識別試験法の検定表から、この正解率は危険率０．１％で有意差がある、すなわち、柚子の香りが水に与えられたことが確認された。さらに、味わった後の評価においても正解者は１５名中１４名と、有意な差が確認された。

＜試験３＞
試験３では、試験１と同様の手法にて生成して１日が経過した香り付与液に対して、試験１と同様に匂いのみで試験を行った。その結果、１５名中６名のみの正解率であった。一日経過することで、香り付与液からの香り成分の放出が落ち着き、製造直後に比べて香りが少なくなったと考えられる。一方、味わいによる比較では、十分な山椒の香りを確認することができた。なお、４週間経過した後の香り付与液においても、味わいによる比較では、十分な山椒の香りを確認することができた。

＜試験４＞
試験４では、香り物質として黒トリュフを用いた。包丁で細かく刻んだ黒トリュフ（量は不明）を香り成分付与部１１に充填し、試験１と同様の条件でポンプ４４を連続稼働した。１０名により匂い、口に含んだ際の風味があるかどうか、水と比較して評価した。その結果、１０名共、匂いおよび口に含んだ際の風味にトリュフの香りを確認した。

以上の試験結果から、香り付与液生成装置１により、水に香りが付与されていることが確認できる。従来、山椒、柚子、トリュフ等の食品の香りそのものは水に与えることができなかった。これは、食品から放出される香り成分は、原則として水に不溶性または難溶性（あるいは微溶性）であるからである。これに対し、香り付与液生成装置１によるナノバブルを利用することにより、香りを放出する物質自体を水に与えることなく、水に香り成分のみを与えることが実現される。また、ナノバブルは水の中に長時間安定して存在するため、香りが付与された状態は長時間維持される。

特に、香り物質が山椒や柚等の柑橘系の場合に顕著な香りが水に与えられることから、少なくとも、香り物質が柑橘系である場合に、高い効果が得られると予想される。なお、山椒の香りを付与した水では、一日おくと匂いの放出がほとんどなくなり、口に含んだ後でのみ匂いを感じるというこれまでにない感覚が得られる。このような特性により、新たな風味を料理に与えることができる。また、香辛料のように殺菌が不可避なものでは、日本国で認可されていない放射線殺菌以外によい殺菌法がない。そのため、蒸気などの殺菌のために香気が変質したり劣化することが多いが、ナノバブルを利用する香り付与では殺菌を考慮する必要がなく、新鮮な香りを安定して付与することができる。

また、香り付与液は味自体を有さないことから、香り付与液を食品や飲料に与えても、鼻腔に香り成分が広がる影響を除いて、味覚には影響を与えない。このような特徴は、味に影響を与えることなく様々な風味を与えることが望まれるアルコール飲料への展開に特に適している。具体的実験として、山椒の香りを与えた水を用いてバーボンを割ったところ、バーボンの味にほとんど影響を与えることなく、明らかに風味が豊になった。このことから、香り付与液の応用例として、例えば、従来、ウイスキーを製造する際に、シェリー樽等の特定の香りのする樽を利用することで実現していた風味付け手法を、原酒に加える水に香り付与液を利用することで安価かつ短時間にて様々に実現することが考えられる。

また、単純に香り付与液とアルコール飲料とを混合するのではなく、二酸化炭素と香り付与液とを混合した上でアルコール飲料と混合することにより、従来の炭酸割りと同様の手法で、味にほとんど影響を与えることなく単純な炭酸割りとは異なる風味をアルコール飲料に与えることができる。以上のように、エチルアルコールを含有する様々なアルコール飲料に、香り付与液は多彩な風味を与えることができる。

さらに、香り付与液は味に影響を与えないことら、食品への香り付けの材料として、従来の香料とは異なる特長を有する。香料の含有物は、その詳細を明らかにするには限界があるが、香り付与液生成装置１では、香り物質１１１が特定可能な物質である限り、このような問題は生じない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態は様々な変形が可能である。

例えば、混合ノズル３１にて気体と混合される液体は、完全な水には限定されず、水を主成分をする液体であればよい。例えば、添加物や不揮発性の液体が添加された水であってもよい。

ナノバブルを形成する気体は、窒素には限定されず、空気でもよい。ただし、香り成分の質を長期間維持するには、不活性ガス、すなわち、酸素を含まないガスまたは酸素含有率の少ないガス（もちろん、酸素よりも香り分子と反応性を有するガスは含まない。）であることが好ましい。

香り成分は、予めガスに混入され、このガスを貯留するボンベ等の貯留部が香り成分付与部１１として設けられてもよい。

微細気泡液生成部１０の構造は様々に変更されてよく、さらには、異なる構造のものが使用されてもよい。例えば、微細気泡生成ノズル２は、複数の加圧液噴出口２２を備えてもよい。微細気泡生成ノズル２と加圧液生成部３との間に圧力調整弁が設けられ、微細気泡生成ノズル２に与えられる圧力が高精度にて一定に維持されてもよい。気体と液体との混合には、機械的攪拌等の他の手段が利用されてもよい。

香り付与液生成装置１は、香り成分以外の物質を様々な液体に付与する物質付与液生成装置として利用することも可能である。これにより、所定の液体に対して不溶性、難溶性または微溶性の物質（以下、「対象物質」という。）であっても、対象物質を当該液体に含ませることができる。例えば、対象物質は、単に液体に溶かす場合と比較して、本装置を利用することによって液体に含ませることができる量が多くなる物質であればよい。この場合、図１の香り分子付与部１１は、対象物質を気体に含ませる物質付与気体生成部として機能する。そして、微細気泡液生成部１０は、物質付与気体生成部からの気体と、液体とを混合して当該気体のナノバブルを含む液体を物質付与液として生成する。

対象物質としては、例えば、香料の他、シリコーンオイル、油脂類、医薬品（動物薬を含む）、農薬活性成分、肥料、化粧料、食品材料、飼料、殺菌剤、防ばい剤、防虫剤、殺虫剤、防錆剤、吸収剤など広い分野から選択することができる。

また、物質が付与される液体は、水または水を主成分とするものには限定されず、例えば、エチルアルコール、グリセリン、植物油なども利用可能と考えられる。対象物質が付与される気体も、対象物質に応じて様々に変更可能である。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 香り付与液生成装置
２ 微細気泡生成ノズル
１０ 微細気泡液生成部
１１ 香り成分付与部
３１ 混合ノズル
４３ 補助配管
４４ ポンプ
４５ 液貯留部
７１ 加圧液
７２ 混合流体
９１ 対象液
１１１ 香り物質
３２１ 第１流路
３２２ 第２流路
３２６ 余剰気体分離部

Claims (10)

1. 香りが付与された香り付与液を生成する香り付与液生成装置であって、
   気体に香り成分を含ませる香り成分付与部と、
   前記香り成分付与部からの前記気体と、水または水を主成分とする液体とを混合して、前記気体の微細気泡であって直径が１μｍ以下のものを、１ｍＬ当たり１億個以上含む液体を香り付与液として生成する微細気泡液生成部と、
   を備え、
   前記香り成分が含む香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性であり、
   前記微細気泡液生成部が、
   前記気体を前記液体に加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、
   前記加圧液を噴出することにより、前記液体中に前記気体の微細気泡を生成する微細気泡生成ノズルと、
   を備えることを特徴とする香り付与液生成装置。
2. 請求項１に記載の香り付与液生成装置であって、
   前記香り成分付与部が、前記微細気泡液生成部に前記気体を送り込む気体流路に設けられ、前記香り成分を放出する香り物質を収容する香り物質収容部であることを特徴とする香り付与液生成装置。
3. 請求項２に記載の香り付与液生成装置であって、
   前記香り物質が柑橘系であることを特徴とする香り付与液生成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、
   他の香り成分を前記気体に含ませる他の香り成分付与部をさらに備えることを特徴とする香り付与液生成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、
   前記気体が、不活性ガスであることを特徴とする香り付与液生成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の香り付与液生成装置であって、
   前記加圧液生成部が、
   前記香り成分付与部からの気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、
   前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、
   前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路と、
   を備え、
   前記微細気泡液生成部が、
   対象液を貯留する液貯留部と、
   前記対象液を、前記液体として前記混合ノズルへと戻すポンプと、
   をさらに備え、
   前記微細気泡生成ノズルが、前記第２流路からの前記混合流体から得られる前記加圧液を前記対象液中に噴出することにより、前記対象液中に前記気体の微細気泡を生成し、
   前記ポンプの稼動により、前記対象液が前記香り付与液となることを特徴とする香り付与液生成装置。
7. 請求項６に記載の香り付与液生成装置であって、
   前記微細気泡液生成部が、
   前記第２流路からの前記混合流体から、前記混合流体の一部と共に気体を分離する余剰気体分離部と、
   前記余剰気体分離部からの前記混合流体の前記一部を前記液貯留部へと導く補助流路と、
   をさらに備えることを特徴とする香り付与液生成装置。
8. 香りが付与された香り付与液を生成する香り付与液生成方法であって、
   ａ）香り成分を気体に含ませる工程と、
   ｂ）前記香り成分を含む前記気体と、水または水を主成分とする液体とを混合して前記気体の微細気泡であって直径が１μｍ以下のものを、１ｍＬ当たり１億個以上含む液体を香り付与液として生成する工程と、
   を備え、
   前記香り成分が含む香り分子が、水に不溶性、難溶性または微溶性であり、
   前記ｂ）工程において、加圧液生成部により、前記気体を前記液体に加圧溶解させた加圧液が生成され、前記加圧液が微細気泡生成ノズルから対象液中に噴出されることにより、前記液体中に前記気体の微細気泡が生成されることを特徴とする香り付与液生成方法。
9. 請求項８に記載の香り付与液生成方法であって、
   前記香り成分を気体に含ませる工程において、前記気体に香り物質を通過させることを特徴とする香り付与液生成方法。
10. 請求項９に記載の香り付与液生成方法であって、
    前記香り物質が柑橘系であることを特徴とする香り付与液生成方法。

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