JP7407682B2 - 茶粕処理装置および茶粕処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、茶粕処理装置および茶粕処理方法に関する。
茶飲料の製造において、茶を抽出した後の茶粕を処理する必要がある。茶粕は、茶葉、麦、米、豆、とうもろこしなどの固形物と、当該固形物から茶を抽出するために加えられた水分と、を含む。これを処理するため、複数の抽出設備から集約した茶粕を水搬送方式により搬送し、茶粕と搬送水とを分離した後に、茶粕のみを脱水する方法が採用されうる。ここで、搬送水を循環させて使用する場合に、茶粕中の成分が循環水中に蓄積しうる。
特に、茶粕がデンプンを含むときに、デンプンの蓄積により搬送水の粘度が上昇する場合がある。搬送水の粘度が上昇すると、茶粕の搬送を妨げるおそれがあるので、これを防止する必要がある。
特に、茶粕がデンプンを含むときに、デンプンの蓄積により搬送水の粘度が上昇する場合がある。搬送水の粘度が上昇すると、茶粕の搬送を妨げるおそれがあるので、これを防止する必要がある。
特開２００３－９４０８７号公報（特許文献１）には、デンプンを含む排水の高粘度化を防止する方法として、排水に次亜塩素酸水溶液を添加する方法が開示されている。この方法によれば、塩素濃度を管理範囲に制御するように次亜塩素酸を適宜加えることで、排水の高粘度化を好適に防止しうる。
しかし、次亜塩素酸は、常温でも分解しやすい、強い酸化作用を有する、などの性質を有し、その取扱いには相当の注意を要する。すなわち、特許文献１のような技術では、取扱いの難しい次亜塩素酸を用いるため、その保存および使用において使用者が困難を感じる場合があった。
そこで、容易な方法により、搬送水の粘度上昇を防ぎうる茶粕処理装置および茶粕処理方法の実現が求められる。
本発明に係る茶粕処理装置は、茶粕と搬送水とを一体に送出可能な送液部と、前記送液部から送出された前記茶粕と前記搬送水とを分離可能な固液分離部と、前記固液分離部により分離された液体を回収して前記搬送水として前記送液部に還流可能な回収部と、を備える茶粕処理装置であって、少なくともデンプン分解酵素を含む酵素剤を、前記搬送水に対して添加可能な酵素剤添加部をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る茶粕処理方法は、茶粕と搬送水とを一体に送出する送液工程と、前記送液工程において送出された前記茶粕と前記搬送水とを分離する固液分離工程と、前記固液分離工程において分離された液体を回収して前記送液工程における前記搬送水として還流させる回収工程と、を備える茶粕処理方法であって、少なくともデンプン分解酵素を含む酵素剤を、前記搬送水に対して添加する酵素剤添加工程をさらに備えることを特徴とする。
これらの構成によれば、取扱いが容易な酵素剤によって、搬送水の粘度上昇を防ぎうる。
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。
本発明に係る茶粕処理装置は、一態様として、前記酵素剤添加部は、前記回収部において前記搬送水に対して前記酵素剤を添加可能であることが好ましい。
この構成によれば、搬送水中に酵素剤を均一に分散させやすい。
本発明に係る茶粕処理装置は、一態様として、前記搬送水のｐＨを測定可能であり、かつ、測定した前記搬送水のｐＨに基づいて前記搬送水のｐＨを調整可能であるｐＨ調整部をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、搬送水のｐＨを酵素剤の至適ｐＨに保ちやすく、したがって粘度上昇を防ぐ効果を維持しやすい。
本発明に係る茶粕処理装置は、一態様として、前記搬送水の粘度を測定可能な粘度測定部をさらに備え、前記粘度測定部により測定した前記搬送水の粘度に基づいて、前記酵素剤添加部による前記酵素剤の添加を制御することが好ましい。
この構成によれば、粘度の実測に基づいて酵素剤の添加を制御するので、粘度の上昇を効果的に抑制しやすい。
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。
本発明に係る茶粕処理装置および茶粕処理方法の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る茶粕処理装置を、麦茶飲料の製造工程から排出される麦茶の茶粕を処理する茶粕処理装置１に適用した例について説明する。
〔茶粕処理装置の構成〕
まず、本実施形態に係る茶粕処理装置１の構成について説明する。茶粕処理装置１は、ドリップ抽出器Ｄから排出された茶粕Ｔを貯留可能な粕受タンク２、粕受タンク２から送られた茶粕Ｔと搬送水Ｗｃとをろ過により分離可能なろ過装置３（固液分離部の例）、ろ過装置により分離された搬送水Ｗｃを回収可能な回収水タンク４（回収部の例）、回収水タンク４に貯留された搬送水Ｗｃに対して酵素剤を添加可能な酵素剤添加部５、回収水タンク４に貯留された搬送水Ｗｃに対して水酸化ナトリウム水溶液を添加可能なｐＨ調整部６、ろ過装置により分離された茶粕を脱水する脱水機７、および制御部８を備える（図１）。
まず、本実施形態に係る茶粕処理装置１の構成について説明する。茶粕処理装置１は、ドリップ抽出器Ｄから排出された茶粕Ｔを貯留可能な粕受タンク２、粕受タンク２から送られた茶粕Ｔと搬送水Ｗｃとをろ過により分離可能なろ過装置３（固液分離部の例）、ろ過装置により分離された搬送水Ｗｃを回収可能な回収水タンク４（回収部の例）、回収水タンク４に貯留された搬送水Ｗｃに対して酵素剤を添加可能な酵素剤添加部５、回収水タンク４に貯留された搬送水Ｗｃに対して水酸化ナトリウム水溶液を添加可能なｐＨ調整部６、ろ過装置により分離された茶粕を脱水する脱水機７、および制御部８を備える（図１）。
概説すると、茶粕処理装置１は、麦茶飲料の製造工程におけるドリップ抽出器Ｄから排出される茶粕Ｔを回収し、これを工場外へ排出するための下処理を行う装置である。茶粕Ｔは、麦茶を抽出した後の茶粕であって、相当量の水を含有する。これを分離せずに排出すると、含まれる水のために体積あたりの重量が大きくなり、運搬効率が低下する。そこで、茶粕を固形分と水分とに分離する必要がある。粕受タンク２に受容された茶粕Ｔは、ろ過装置３を経て脱水機７に至る。これによって、茶粕Ｔの固形分は、脱水機７において脱水処理された後に、固形排出物として排出される。一方、茶粕Ｔの水分は、ろ過装置３または脱水機７においてその大部分が茶粕Ｔから分離され、最終的には排水処理される。
粕受タンク２（送液部の例）は、タンク部２１と、送液ポンプ２２とを有する。本実施形態に係る茶粕処理装置１では、茶粕Ｔに搬送水Ｗｃを加えて流動性を付与し、これをポンプまたは重力により送液することで茶粕Ｔを搬送する水搬送方式を採用している。ドリップ抽出器Ｄから搬送された茶粕Ｔは、タンク部２１に受容される。また、タンク部２１には、回収水タンク４から送出される搬送水Ｗｃが流入し、茶粕Ｔと搬送水Ｗｃとからなる貯留液Ｗｓを形成する。送液ポンプ２２は、貯留液Ｗｓをろ過装置３へ送出する。
ろ過装置３は、傾斜して設けられたスクリーン３１を有する。粕受タンク２から送出された貯留液Ｗｓ（茶粕Ｔおよび搬送水Ｗｃ）は、スクリーン３１の上に導入され、重力によりスクリーン３１の斜面に沿って下方へ移動する。この移動中に、水分のみがスクリーン３１を通過する。これによって、貯留液Ｗｓは、残渣Ｒと、ろ液Ｗｆ（固液分離部により分離された液体の例）とに分離される。残渣Ｒは脱水機７に送られ、ろ液Ｗｆは回収水タンク４に送られる。なお、脱水機７および回収水タンク４は、いずれもろ過装置３より下方に設けられているため、残渣Ｒおよびろ液の搬送は、重力により行われる。
回収水タンク４は、タンク部４１と、送液ポンプ４２とを有する。ろ過装置３でろ別されたろ液Ｗｆは、タンク部４１に受容され、送液ポンプ４２によって搬送水Ｗｃとして粕受タンク２に還流される。ただし、粕受タンク２に送出された搬送水Ｗｃの全量がろ液Ｗｆとして回収水タンク４に還流するわけではないため、タンク部４１は、希釈水供給部（不図示）から新たな水を適宜受け入れる。なお、タンク部４１に貯留された水を排水処理設備（不図示）へ排出することも可能である。
酵素剤添加部５は、酵素剤タンク５１と、送液ポンプ５２とを有する。酵素剤タンク５１には、アミラーゼを含む酵素剤が貯留されている。送液ポンプ５２は、酵素剤タンク５１に貯留された酵素剤を、回収水タンク４へ送出できる。送液ポンプ５２の運転および停止は、制御部８により制御可能である。
ｐＨ調整部６は、ｐＨ計６１と、水酸化ナトリウム水溶液貯留部６２と、開閉バルブ６３とを有する。ｐＨ計６１は、その電極が回収水タンク４のタンク部４１に貯留された搬送水Ｗｃに浸漬されており、当該搬送水ＷｃのｐＨを常時測定する。水酸化ナトリウム水溶液貯留部６２には水酸化ナトリウム水溶液が貯留されており、開閉バルブ６３を開放すると、水酸化ナトリウム水溶液が回収水タンク４のタンク部４１に流入する。開閉バルブ６３の開度は制御部８により制御可能であり、具体的には、ｐＨ計６１により測定されるｐＨの値が所定の管理範囲になるように、開閉バルブ６３の開度がフィードバック制御される。
脱水機７は、ろ過装置３によりろ別された残渣Ｒから水分を取り除く脱水処理を行う。この脱水処理により、ドリップ抽出器Ｄから排出された茶粕Ｔが含んでいた水分、および、茶粕Ｔを搬送するために搬送水Ｗｃとして加えられた水分が取り除かれ、茶粕Ｔの固形分が分離される。この固形分は、固体排出物として貯留されたのち、最終的に工場外に排出される。
〔茶粕処理装置の運転方法〕
次に、本実施形態に係る茶粕処理装置１の運転方法について説明する。
次に、本実施形態に係る茶粕処理装置１の運転方法について説明する。
前述の通り、本実施形態に係る茶粕処理装置１は、茶粕Ｔを回収し、これを工場外へ排出するための下処理を行う装置であって、茶粕Ｔを搬送する方法として水搬送方式を採用している。搬送のために茶粕Ｔに加えられる搬送水Ｗｃは、回収水タンク４から粕受タンク２に供給され、茶粕Ｔを伴ってろ過装置３に送出され、ろ過装置３から回収水タンク４に回収される。すなわち、搬送水Ｗｃの大部分は、粕受タンク２、ろ過装置３、および回収水タンク４を循環する。
茶粕Ｔは、麦茶の抽出残渣であるので、デンプンを多く含む。茶粕Ｔに含まれるデンプンの一部は、搬送水Ｗｃに溶出する。ここで、搬送水Ｗｃの大部分は粕受タンク２、ろ過装置３、および回収水タンク４を循環するので、搬送水Ｗｃのデンプン濃度は、茶粕Ｔの処理を続けるうちに次第に上昇する。このとき、搬送水Ｗｃの粘度が上昇し、ろ過装置３のスクリーン３１に膜を形成する場合がある。スクリーン３１に膜が形成されると、スクリーン３１の透水性が低下し、残渣Ｒに残る水分の量が多くなる。残渣Ｒの水分量が多いと、脱水機７における脱水処理の負荷が大きくなり、脱水処理に要する電力量の増加や脱水機７の故障などの不利益を招くおそれがある。そのため、スクリーン３１の定期的な清掃を要するが、スクリーン３１の清掃は少なくともろ過装置３の運転を停止して行う必要があるため、麦茶の生産性を損なう場合がある。
そこで、搬送水Ｗｃの粘度の上昇を防ぐ必要がある。具体的には、従来の方法として、回収水タンク４において新たな水を受け入れて搬送水Ｗｃを希釈する方法、および、デンプン濃度が高い搬送水Ｗｃを回収水タンクから排水処理設備へ排出する方法があり、これらの方法は併用されうる。ただし、これらの方法は、排水処理量の増加を招き、排水処理費用を増加させるおそれがある。
本実施形態に係る茶粕処理装置１では、上記の従来の方法に加えて、酵素剤によりデンプンを分解する方法を採用する。具体的には、回収水タンク４においてデンプン分解酵素を含む酵素剤を受け入れて、搬送水Ｗｃに含まれるデンプンを酵素反応により分解する。回収水タンク４において搬送水Ｗｃに加えられた酵素剤は、粕受タンク２、ろ過装置３、および回収水タンク４を循環するあいだ（約６時間）に、多糖類であるデンプンを、より分子量の低い多糖類、オリゴ糖類、または単糖類に分解する。このような分解反応によって、搬送水Ｗｃに含まれる糖類の分子量が小さくなるので、搬送水Ｗｃの粘度が低下する。これによって、スクリーン３１に膜が形成されることを、好適に防ぎうる。また、搬送水Ｗｃに新たな水を加える方法に比べて、排水処理量の増加を招きにくい。
より具体的には、回収水タンク４の搬送水Ｗｃを定期的に採取して、公知の方法により粘度を測定する。このとき測定された粘度の値が所定の閾値を超えている場合は、酵素剤の添加を行う。
なお、酵素剤には、酵素が良好に作用する至適ｐＨが存在する。具体的な至適ｐＨは酵素剤の製品によるが、デンプン分解酵素を含む酵素剤は概ねｐＨ５～７に至適ｐＨを有する場合が多い。ところで、茶粕Ｔに含まれる水分は酸性であるため、茶粕Ｔの処理を連続的に継続すると搬送水ＷｃのｐＨが低下する傾向がある。そこで、酵素剤の活性を維持するために、ｐＨが至適ｐＨ付近になるように管理する必要がある。たとえば、デンプン分解酵素としてα－アミラーゼを含む酵素剤を用いる場合は、ｐＨの管理範囲を５．５～６．０に設定しうる。
本実施形態に係る茶粕処理装置１では、ｐＨの調整を行う手段として、水酸化ナトリウム水溶液により茶粕Ｔに含まれる酸を中和する方法を採用する。具体的には、回収水タンク４において搬送水ＷｃのｐＨを常時測定し、ｐＨの値が所定の管理範囲になるように開閉バルブ６３の開度をフィードバック制御する。たとえば、α－アミラーゼを含む酵素剤を用いる場合は、ｐＨが５．５～６．０になるように開閉バルブ６３の開度を制御する。
このように、搬送水Ｗｃに酵素剤を添加することで、排水処理量を増加させることなく、搬送水Ｗｃの粘度を低く維持することができる。また、粘度の実測値に基づいて酵素剤の添加を行うか否かを判断するので、適正な量の酵素剤の添加できる。さらに、搬送水ＷｃのｐＨを酵素剤の至適ｐＨ付近に維持するので、酵素剤の活性を損ないにくい。
また、搬送水Ｗｃに添加された酵素剤によってデンプンが分解される作用は、搬送水Ｗｃに溶出したデンプンのみならず、残渣Ｒに含まれるデンプンにも及んでいる。これによって、酵素剤を添加しない場合に比べて残渣Ｒに含まれるデンプンの分子量が低下しているため、残渣Ｒから水が離脱しやすくなり、脱水機７における残渣Ｒの含水率が低くなる。このことは、固体排出物の重量の低減に寄与する。
以下では、茶粕搬送水に酵素剤を添加した場合の効果を検証した実験例について説明する。
実施例Ａ：麦茶粕排水に含まれるデンプンの分解
〔試料〕
麦茶の製造工程から採取した麦茶粕排水を試料として用いた。この麦茶粕排水のデンプン含有量は２６質量％であり、粘度は、８．４ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．４だった。
〔試料〕
麦茶の製造工程から採取した麦茶粕排水を試料として用いた。この麦茶粕排水のデンプン含有量は２６質量％であり、粘度は、８．４ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．４だった。
酵素剤の例として、以下の二つの試料を用いた。
（酵素剤１）クライスターゼＥ５ＣＣ：天野エンザイム株式会社製。α－アミラーゼを含む。至適ｐＨ５．５～６．０。至適温度７０℃。液体。
（酵素剤２）ビオザイムＡ：天野エンザイム株式会社製。α－アミラーゼおよびプロテアーゼを含む。至適ｐＨ５．０。至適温度５０℃。粉体。
（酵素剤１）クライスターゼＥ５ＣＣ：天野エンザイム株式会社製。α－アミラーゼを含む。至適ｐＨ５．５～６．０。至適温度７０℃。液体。
（酵素剤２）ビオザイムＡ：天野エンザイム株式会社製。α－アミラーゼおよびプロテアーゼを含む。至適ｐＨ５．０。至適温度５０℃。粉体。
ｐＨ調整剤として、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いた。
〔評価方法〕
試料の粘度およびデンプン含有量を、以下の方法により測定した。
試料の粘度およびデンプン含有量を、以下の方法により測定した。
《粘度》
Ａ＆Ｄ音叉型振動式粘度計を用いて、各試料の粘度を測定した。ローターとしてマグネチックスターラーを使用し、回転数は５００ｒｐｍとした。
Ａ＆Ｄ音叉型振動式粘度計を用いて、各試料の粘度を測定した。ローターとしてマグネチックスターラーを使用し、回転数は５００ｒｐｍとした。
《デンプン含有量》
ＭＥＢＡＫ（中央欧州ビール醸造者委員会）７．３．２（Photometrische Jodprobe）に準拠した方法により、各試料のデンプン含有量を定量した。
ＭＥＢＡＫ（中央欧州ビール醸造者委員会）７．３．２（Photometrische Jodprobe）に準拠した方法により、各試料のデンプン含有量を定量した。
〔実施例１－１〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、７０℃まで湯浴で加熱した。温度が７０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を２．５ｇ（麦茶粕排水の１．０質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、７０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度およびデンプン含有量を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、７０℃まで湯浴で加熱した。温度が７０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を２．５ｇ（麦茶粕排水の１．０質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、７０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度およびデンプン含有量を測定した。
〔実施例１－２〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．２５ｇ（麦茶粕排水の０．１０質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．２５ｇ（麦茶粕排水の０．１０質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
〔実施例１－３〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．１５ｇ（麦茶粕排水の０．０６質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．１５ｇ（麦茶粕排水の０．０６質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
〔実施例１－４〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．０５ｇ（麦茶粕排水の０．０２質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．８になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤１を０．０５ｇ（麦茶粕排水の０．０２質量％）加えた。酵素剤１を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
〔実施例２－１〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、５０℃まで湯浴で加熱した。温度が５０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を２．５ｇ（麦茶粕排水の１．０質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、５０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度およびデンプン含有量を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、５０℃まで湯浴で加熱した。温度が５０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を２．５ｇ（麦茶粕排水の１．０質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、５０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度およびデンプン含有量を測定した。
〔実施例２－２〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．２５ｇ（麦茶粕排水の０．１０質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．２５ｇ（麦茶粕排水の０．１０質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
〔実施例２－３〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．１５ｇ（麦茶粕排水の０．０６質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．１５ｇ（麦茶粕排水の０．０６質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘を測定した。
〔実施例２－４〕
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．０５ｇ（麦茶粕排水の０．０２質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
麦茶粕排水２５０ｇに、ｐＨが５．０になるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた試験溶液を調製した。試験溶液を撹拌しながら、４０℃まで湯浴で加熱した。温度が４０℃に達した試験溶液に、酵素剤２を０．０５ｇ（麦茶粕排水の０．０２質量％）加えた。酵素剤２を加えた試験溶液を、４０℃に維持したまま２時間撹拌した。その後、試験溶液の粘度を測定した。
〔試験結果〕
各実施例および麦茶粕排水（比較例）の粘度およびデンプン含有量（一部の例のみ）を表１に示した。いずれの実施例においても、麦茶粕排水に比べて粘度が低下した。また、実施例１－１および実施例２－１について、麦茶粕排水に比べてデンプン量が低下した。
このことから、各実施例における粘度の低下は、麦茶粕排水に含まれるデンプンが酵素剤により分解されたことにより起こったといえる。
各実施例および麦茶粕排水（比較例）の粘度およびデンプン含有量（一部の例のみ）を表１に示した。いずれの実施例においても、麦茶粕排水に比べて粘度が低下した。また、実施例１－１および実施例２－１について、麦茶粕排水に比べてデンプン量が低下した。
このことから、各実施例における粘度の低下は、麦茶粕排水に含まれるデンプンが酵素剤により分解されたことにより起こったといえる。
また、実施例１－２～１－４および実施例２－２～２－４より、試験溶液の温度が必ずしも酵素剤の至適温度付近でなくても、粘度が低下することがわかった。加えて、実施例１－２～１－４および実施例２－２～２－４より、麦茶粕排水の少なくとも０．０２質量％の酵素剤１または酵素剤２を加えれば、実用上十分な粘度低下効果が期待できることがわかった。
実施例Ｂ：残渣の含水率の低減
上記の実施形態に係る茶粕処理装置１を用いて、酵素剤を添加する場合と酵素剤を添加しない場合のそれぞれについて茶粕Ｔの処理を行い、残渣Ｒの含水率を測定した。なお、酵素剤を添加する場合における酵素剤の添加量は、搬送水Ｗｃに対して０．０２５質量％とした。酵素剤を添加した場合の残渣Ｒの含水率は６７質量％であり、酵素剤を添加しなかった場合の残渣Ｒの含水率は７５質量％であった。すなわち、酵素剤を添加することによって残渣Ｒの含水率が低下することが示された。
上記の実施形態に係る茶粕処理装置１を用いて、酵素剤を添加する場合と酵素剤を添加しない場合のそれぞれについて茶粕Ｔの処理を行い、残渣Ｒの含水率を測定した。なお、酵素剤を添加する場合における酵素剤の添加量は、搬送水Ｗｃに対して０．０２５質量％とした。酵素剤を添加した場合の残渣Ｒの含水率は６７質量％であり、酵素剤を添加しなかった場合の残渣Ｒの含水率は７５質量％であった。すなわち、酵素剤を添加することによって残渣Ｒの含水率が低下することが示された。
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る茶粕処理装置および茶粕処理方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
最後に、本発明に係る茶粕処理装置および茶粕処理方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
上記の実施形態では、茶粕処理装置１の処理対象が麦茶の茶粕である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、本発明に係る茶粕処理装置は、茶葉や、麦、米、豆、とうもろこしなど任意の穀物系の茶粕などを処理対象としうる。また、本発明に係る茶粕処理装置は、複数の茶の茶粕の混合物を処理対象としてもよい。
上記の実施形態では、回収水タンク４の搬送水Ｗｃに酵素剤が添加される構成を例として説明した。しかし、本発明に係る茶粕処理装置において、搬送水に酵素剤を添加する位置は、搬送水の循環経路上のいずれの位置でもよい。
上記の実施形態では、茶粕処理装置１がｐＨ調整部６を備え、搬送水ＷｃのｐＨの常時測定および当該測定に基づくフィードバック制御が可能なように構成された例について説明した。しかし、そのような構成に限定されず、本発明に係る茶粕処理装置は、ｐＨ調整部を備えなくてもよいし、上記のようなｐＨ調整部の一部の機能部のみを備えてもよい。たとえば、本発明に係る茶粕処理装置は、ｐＨ計を備え、当該ｐＨ計の測定値に基づいて人為操作によりｐＨ調整を行えるように構成してもよい。
上記の実施形態では、ｐＨ調整部６が水酸化ナトリウム水溶液の添加により搬送水ＷｃのｐＨを調整する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るｐＨ調整部において用いられるｐＨ調整剤は、処理対象とする茶粕のｐＨなどに応じて適宜選択されうる。
上記の実施形態では、搬送水Ｗｃの粘度を定期的に測定し、測定された粘度の値に基づいて酵素剤の添加を行うか否かを判断する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係る茶粕処理装置は、粘度を常時測定する粘度測定部を備えてもよい。またこの場合、粘度測定部による粘度の測定値が所定の管理範囲内になるように、酵素剤の添加挙動をフィードバック制御するように構成してもよい。
上記の実施形態では、送液ポンプ５２の運転および停止によって酵素剤の添加を制御する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係る酵素剤添加部において、酵素剤の添加を制御するために設けられる部材は、特に限定されない。たとえば、酵素剤添加部の酵素剤貯蔵部を回収部より高所に設けるとともに、酵素剤貯蔵部と回収部とを接続する配管にバルブを設ければ、当該バルブの開閉により酵素剤の添加を制御しうる。このように、酵素剤の添加を制御するために設けられる部材には、公知の流量制御手段を採用しうる。
上記の実施形態では、開閉バルブ６３の開度によって水酸化ナトリウム水溶液の添加を制御する構成を例として説明した。しかし、本発明に係るｐＨ調整部においてｐＨ調整剤の添加を制御するために設けられる部材には、公知の流量制御手段を採用でき、たとえば、ポンプであってよい。
上記の実施形態では、茶粕処理装置１がろ過装置３を備える構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係る固液分離部は、公知の固液分離装置であってよい。そのような分離装置としては、上記の実施形態に例示したろ過装置のほか、遠心脱水機などが例示される。
上記の実施形態では言及していないが、本発明に係る茶粕処理装置は、搬送水の温度を調整する温度調整部を備えてもよい。この場合、搬送水の温度が酵素剤の至適温度付近になるように制御可能に構成することが好ましい。
上記の実施例では、酵素剤としてクライスターゼＥ５ＣＣまたはビオザイムＡを用いた実験結果について説明した。しかし、本発明に係る茶粕処理装置において使用される酵素剤は、少なくともデンプン分解酵素を含む限り特に限定されず、たとえば、アミラーゼ（α－アミラーゼ、β－アミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ）、プルラナーゼなどを含む酵素剤であってよい。なお、本発明に係る酵素剤は、アミラーゼを含むことが好ましく、α－アミラーゼを含むことがより好ましい。
上記の実施例では、酵素剤を麦茶粕排水の０．０２～１．０質量％添加した実験結果について説明した。しかし、本発明に係る茶粕処理装置における酵素剤の添加量は、処理される茶粕の量、搬送水中の懸濁物質の含有量、搬送水のデンプン濃度、粘度、およびｐＨ、固液分離部において使用されるフィルタの仕様、ならびに許容される搬送水の粘度などの諸条件に応じて適宜選択されうる。
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、たとえば、麦茶の製造工程から排出される茶粕を処理する茶粕処理装置および茶粕処理方法に利用することができる。
１ ：茶粕処理装置
２ ：粕受タンク
２１ ：粕受タンクのタンク部
２２ ：粕受タンクの送液ポンプ
３ ：ろ過装置
３１ ：スクリーン
４ ：回収水タンク
４１ ：回収水タンクのタンク部
４２ ：回収水タンクの送液ポンプ
５ ：酵素剤添加部
５１ ：酵素剤タンク
５２ ：酵素剤添加部の送液ポンプ
６ ：ｐＨ調整部
６１ ：ｐＨ計
６２ ：水酸化ナトリウム水溶液貯留部
６３ ：開閉バルブ
７ ：脱水機
８ ：制御部
Ｄ ：ドリップ抽出器
Ｔ ：茶粕
Ｗｃ ：搬送水
Ｗｓ ：貯留液
Ｗｆ ：ろ液
Ｒ ：残渣
２ ：粕受タンク
２１ ：粕受タンクのタンク部
２２ ：粕受タンクの送液ポンプ
３ ：ろ過装置
３１ ：スクリーン
４ ：回収水タンク
４１ ：回収水タンクのタンク部
４２ ：回収水タンクの送液ポンプ
５ ：酵素剤添加部
５１ ：酵素剤タンク
５２ ：酵素剤添加部の送液ポンプ
６ ：ｐＨ調整部
６１ ：ｐＨ計
６２ ：水酸化ナトリウム水溶液貯留部
６３ ：開閉バルブ
７ ：脱水機
８ ：制御部
Ｄ ：ドリップ抽出器
Ｔ ：茶粕
Ｗｃ ：搬送水
Ｗｓ ：貯留液
Ｗｆ ：ろ液
Ｒ ：残渣
Claims (6)
- 茶粕と搬送水とを一体に送出可能な送液部と、前記送液部から送出された前記茶粕と前記搬送水とを分離可能な固液分離部と、前記固液分離部により分離された液体を回収して前記搬送水として前記送液部に還流可能な回収部と、を備える茶粕処理装置であって、
少なくともデンプン分解酵素を含む酵素剤を、前記搬送水に対して添加可能な酵素剤添加部をさらに備える茶粕処理装置。 - 前記酵素剤添加部は、前記回収部において前記搬送水に対して前記酵素剤を添加可能な請求項１に記載の茶粕処理装置。
- 前記搬送水のｐＨを測定可能であり、かつ、測定した前記搬送水のｐＨに基づいて前記搬送水のｐＨを調整可能であるｐＨ調整部をさらに備える請求項１または２に記載の茶粕処理装置。
- 前記搬送水の粘度を測定可能な粘度測定部をさらに備え、
前記粘度測定部により測定した前記搬送水の粘度に基づいて、前記酵素剤添加部による前記酵素剤の添加を制御する請求項１～３のいずれか一項に記載の茶粕処理装置。 - さらに、前記固液分離部により分離された残渣を脱水する脱水機を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の茶粕処理装置。
- 茶粕と搬送水とを一体に送出する送液工程と、前記送液工程において送出された前記茶粕と前記搬送水とを分離する固液分離工程と、前記固液分離工程において分離された液体を回収して前記送液工程における前記搬送水として還流させる回収工程と、を備える茶粕処理方法であって、
少なくともデンプン分解酵素を含む酵素剤を、前記搬送水に対して添加する酵素剤添加工程をさらに備える茶粕処理方法。
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