JPH03160978A

JPH03160978A - 食品等の膨化乾燥方法

Info

Publication number: JPH03160978A
Application number: JP1297604A
Authority: JP
Inventors: Hideki Araki; 荒木　英希; Eishin Araki; 荒木　英信; Harunori Aoyama; 青山　晴紀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-07-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はすぐれた膨化性を有する食品等の膨化乾燥方法
に関するものである。

更に詳細には、本発明は、乾燥食品等に任意の膨化性を
付与することのできる食品等の膨化乾燥方法に関するも
のである。

２（従来技術及び問題点）従来、生物由来の食品等で高品質な乾燥物を得る方法と
して真空凍結乾燥法（以下、Ｆ．Ｄ．と示す）がある。

しかしＦ．Ｄ．ではグロー放電の発生を防止し難いため
工業的にマイクロ波誘電加熱（以下、誘電加熱と示す）
が利用できないため、肉厚，積厚な物や、含水率の高い
果実、野菜などについては効果が低く、かつコストが極
めて高く、かつ、原形以上に膨化できないなどの欠点が
あって利用範囲が限定されていた。

本発明者等はこれらの欠点を解消するために先に、生物
由来で、自由水を含む組織体或いは組威物もしくは加工
物を被処理物とし、これを氷結しない温度において気体
加圧雰囲気下におき、該気体を吸収又は滲透せしめ、次
いで，急速凍結し、該気体を内在せしめ、しかるのち圧
力を減じ、減圧乃常圧下でマイクロ波誘電加熱せしめる
ことを特徴とする食品等の膨化乾燥方法を提案した（特
開昭６１−５２２６８）　．しかしながら、この方法は、急速凍結を行うた３めに、凍結用の設備と凍結用媒体の供給を必須要件とし
ていて，製造された膨化乾燥食品がかなり高価なものと
ならざるを得なかった。

（問題点を解決するための手段）本発明者は、すぐれた膨化乾繰食品を得るために研究を
行ったところ、本発明において理想的な膨化乾燥食品の
製造法を確立することができた。

本発明の方法は、被処理物中に吸収又は滲透させる気体
を凍結用媒体として兼用させた点に大きな特色を有する
ものである。

本発明の第１の特色は、被処理物を気体加圧雰囲気下に
おいて気体を滲透させて、圧力をすみやかに減じること
によって、気体を被処理物中に内在せしめたまま被処理
物を凍結する点にある。

この処理によって気体は微細な状態で被処理物中に氷で
封じ込められ、凍結しておけば、常圧にもどしてもその
まま気体は被処理物中に内在された状態を維持する７本発明の第２の特色は、このように気体を内圧させた凍
結被処理物を減圧乃至常圧下で誘電加熱−４する点にある。この誘屯加熱によって、凍結氷は溶解し
、極く短時間で被処理物外に脱出するが、同時に内在し
た気体は急激に膨張し、脱水による収縮を妨げ被処理物
を膨化させ、速やかに水分を脱出蒸発させて乾繰させる
ものである。

ここに得られる膨化乾燥体は１〜５倍にも膨張して乾燥
しており、しかも吸水復元性は著しくすぐれたものであ
る。

本発明における、被処理物を気体加圧雰囲気下におき、
次に急速凍結する工程は、いかなる装置を用いても可能
であるが、ここに基本的操作を備えた一実施装置が示さ
れる。第１図に装置の縦断面図が示される。１は高圧凍
結用容器で、上蓋２でボルト、ナット３を用い上部に固
定密封可能とし、温度範囲−７０〜１００℃において１
２０ｋｇ／一の圧力に耐える構造になっている。原料の
被処理物９はカゴ８に入れて常圧下で高圧凍結容器１内
に入れ、ボルト、ナット３で密封するようになっている
。加圧用ガスは真空ポンプ、冷凍機（図示せず）で圧縮
，冷却又は液化され、パイプ４を通り、バルブ５から圧
入され、被処理物への滲透後、リーク弁７から排出され
、サイクル利用されるようになっている。６は圧力ゲー
ジである。

被処理物は、高圧凍結用容器ｌ内で気体、例えば液化炭
酸ガスの滲透によって、内部まで十分な滲透を受け、し
かる後リーク弁７の開放によって急激に圧力を減ずるこ
とによって、被処理物を気体を内在させたまま凍結させ
ることができる。

被処理物の排出は、ボルト、ナット３を開放してカゴ８
のまま取り出すことができる。

本発明においては、生物由来で、自山水を含む組織体、
組成物、加工物がすべて被処理物となる。

生物としては、動物、植物，海藻、担子菌類、微細生物
などすべての生物が含まれる。動物としては、各種肉類
、魚貝類、卵などのそのままのもの、切り身などの組織
体、組織を残した組成物、組織がなくなった加工物など
があり、また、植物としては、果実、野菜、穀類、木質
部、花、根などのそのままのもの、切断片などの組織体
、組織を残した組成物、組織がなくなった加工物などが
ある。

６− また海藻としては、コンブ，ワカメ、クロレラなどの組
織体、組成物、加工物などがある。また、担子曲類とし
てはシイタケ、エノキダケ、ナメコなどがある。また、
微細生物としては、パン酵母、乳酸閉、酵素、麹菌、納
豆薗などがある。

野菜、果実など水分含量が多いものは、従来のあらゆる
乾燥処理によってもすぐれた膨化乾燥品を得ることが困
難であったが、本発明におけるマイクロ波利用乾燥によ
って、すぐれた膨化乾燥品を得ることが可能である。

本発明の被処理物は本来少なくとも自山水を含まなけれ
ばならないが、自山水がなくなったり、不足するものに
ついては、加水して水を吸収させ、自由水として含ませ
れば、組織の変性、破損をしたものであってもすべて被
処理物となるものである。

本発明の被処理物としては．ほとんどすべての食品，植
物体（ドライフラワー用花木、生薬）動植物細胞、粉末
加工体、種々の相のコロイドなどに及ぶものである。

−７本発明に示す自由水は、生物由来であるから、次の如き
範囲で示すことができる。

■　親水性コロイド物質と水和したゾル又はゲル相の水
。

■　組織の微細な孔隙に毛管凝集した水。

■　以上の連続相として示される水。

■　親水性物質と難溶性物質がコロイド的にエマルジョ
ンとして分散している相の水。

■　これらが細胞の半透過性膜で内部に種々の濃度で滲
透圧で保持されている相の水。

■　これら生コロイドのゲル化したものの水等である。

これら自山水は凍結し得る水と定義することのできる水
である。自山水を含む被処理物は本来生物由来であるか
ら種類、成熟度、採期によって固体毎に、また部位によ
っても差があるものであり，多少膨化乾燥倍率に差が生
ずるものである。

工程前の自山水の測定は周波数の異った電波で誘電率を
測定することによって誘電率の曲線勾配から、また試料
を誘電加熱して重量の曲線勾配か８？正確かつ容易に求められるものである。

また工程中においては、キャビティに設けた細孔を通し
て誘電加熱中の試料の発する赤外線をキャッチして温度
を測定し、温度勾配から沸点の変化で自由水を容易に掴
み、出力調整などに連動す．ることかできるものである
。

被処理物は氷結しない温度で気体加圧雰囲気下におかれ
る。加圧によって吸収されるガスの条件は、一般的には
水に対する溶解度が低く、被処理物の外の気相に対して
は拡散速度が低いものが膨化し易く好ましいといえる。

また中毒性や，可燃性、激しい反応性を持つガスや高価
なガスは実用しにくい。低真空でグロー放電を引起し易
いガスも制約される。どのガスを用いるかは効果と経済
性によって求められるが、無害で割安な点では炭酸ガス
、窒素ガス，空気が利用され、効果からはメタン、エタ
ン、プロパンなどが用いられる。また、生物不活性な例
えば２１．３８ｍｏｌ　Ｎ２・０．８９３ｍｏｌ　ＣＯ
■のような混合気体なども実用性がある。

気体の加圧は，いずれの圧力でもよいが、圧力ー９− に応じて滲透効果も現われるので、普通５ｋｇ／ａｆｔ
以上が用いられる。１２ｋｇ／ｃｍ３でより良い効果が
得られ、３０〜５０ｋｇ／ａ＃で十分良い効果が得られ
る。

それ以上の圧力ではほとんどの対象物でそれ以上の格別
優れた効果は得られない。生体細胞についてはその界膜
の滲透圧又は膨圧から、氷結によって発生する氷結圧力
を差し引いた圧力以上の圧力であればよい。　気体によ
る加圧は、圧力の程度や品温によって差があるが，気体
が十分被処理物中に滲透する時間、維持されなければ或
らない。

被処理物の種類によっても相違するが，気体の加圧は約
１〜３０分間維持される。また、被処理物の品温は，低
いほど膨化率が大きいが、凍結しない品温で気体滲透が
十分果されるまで加圧と冷却をされ続けていなければ或
らない。

気体滲透に必要な圧力は、被処理物が界膜を介し滲透圧
や膨圧をもつ場合は、その固体や部位によって差がある
が、例えばＮ２で凍結温度−８〜＝１５゜で行う場合は
その滲透圧より４〜ｌｌｋｇ／ａｌｔ低い圧力で効果が
得られる。固体や部位の滲透圧に比較的差が少ない微生
物や担子菌類、藻類においては、その滲透圧より９〜ｌ
ｌｋｇ／ｃｍ３低い圧力以上であれば良い。野菜、果実
類の気体滲透は、大部分が例えばＮ２で−０．５〜−７
℃において、２０〜４０ｋｇ／ｄ程度で、十分達威され
る。

圧力を４５ｋｇ／一以上にあげると、凍結後圧力解除を
して乾燥する時に、あまり膨化しすぎて組織が破れたり
して好ましくないが、組織が破砕され易く或ることが、
目的の場合はその限りではない。

本発明における被処理物は、生物由来で自由水を含む物
であるから，ほとんどすべてコロイドのゾルかゲルであ
る。従って調味料や緩衝剤、結合剤など目的によって他
の物質や添加物をコロイドとして圧入することができる
ものである。前もって圧入する方法もあるが、気体加圧
時を利用して気体と溶質乃至分散質を同時に細胞内に圧
入することも可能である。圧入する圧力は、生体細胞の
原形質膜がもつ滲透圧又は膨圧以上であればよく、本発
明においては氷結圧力が利用できるので、氷結圧力分を
差引いた圧力でよい。この圧力合計は、−１ｌ一多くは１５〜４０ｋｇ／一であり、本発明に用いられる
圧力の範囲内にあり十分目的が達或できる。

十分に加圧滲透された被処理物は、そのまま圧力を減じ
ることによって凍結される。

本発明において、あまり緩慢な減圧凍結を行えば、たと
え温度は低くても、Ｃ０２、Ｎ２が細胞内に留ることな
く、外の気相に拡散し易く、中心部に偏ってしまう場合
があるので、好ましくない。凍結前線の進行速度が早い
ほど好ましい膨化体が得られるので急速減圧凍結が良い
。

また、ヨーグルト、トウフ、ゼリー、タマゴ焼、カマボ
コ、スリ身など組識を有していない被処理物では、急速
凍結によって００２、Ｎ２を全体に均質で凍結固定する
ことができる。全体凍結が１分間以内であれば、氷は１
〜５×５〜１０μの針状となってＣＯ２、Ｎ２を固定凍
結することになる。これを後のマイクロ波誘電加熱処理
すれば、全体は全く損傷を起こすことなく、均一に膨化
乾燥できるものである。

一般的に、Ｃ０２、Ｎ２が細胞内部まで十分に滲透ー１
２？加熱によって、はじめて、十分な膨化を得ることがで
きることになる。

加圧し、気体を滲透させ、急速減圧凍結された被処理物
は、常圧乃至減圧下でマイクロ波誘電加熱されるが、−
２０℃以下で保持すればかなり長期間気体を保持したま
ま貯蔵することもできる。凍結した被処理物は常圧、常
温に放置しておくと、解凍後１時間で約６０％のＣＯ２
、Ｎ２が逃げ，２時間で約８５％のＣＯ■，Ｎ２が逃げ
る程度である。組織のないコロイドゾルは解凍によって
速やかに００２、Ｎ２を失うが加圧解除した後、３０分
以内であれば、Ｃ０２、Ｎ２はほとんど被処理物中に残
っていて、誘電加熱によって十分膨化乾繰されるもので
ある。

加圧し、気体を滲透させ、急速減圧凍結された被処理物
は、回分式又は連続式誘電加熱処理される。処理峙は，
減圧乃至常圧下であり、最高許容温度が５２℃程度以下
の生鮮な畜肉や魚介、果実、花木、微細生物等において
は、クＩましくは４〜７０ｔｏｒｒの減圧下であり、ま
た、それより高い処理温度がγＦ容される担子菌類やＨ
Ｆｊ藻類、加熱済食品専は、常圧〜７０ｔｏｒｒの減圧
下が好ましいものである。

マイクロ波の周波数は、速やかに膨化乾燥するためには
２．４５とか３ＧＨｚが好ましく、肉厚なもの例えば高
分子成型物や木質は９１５ＭＨｚ以下が用いられる。マ
イクロ波出力は生産効率から５０〜２００ｋｔｌ／ｈｒ
程度の装置でよいが、１．３とか４　ｋＷ／ｈｒのマグ
ネトロンを多球用いる方がよい。給電方式としては、１
００ｋ！Ｉｌ／ｈｒのクライストロンから↓つの給電口
で印加することもあれば、電荷の移動を少くするために
多球であって、さらに導波管分岐して給電する場合もあ
る。シート状とか積厚を３０ｍｍ以下に保持できる場合
は、電界強度が大きく集中して、誘電効率のよい表面波
型誘電加熱が、設備や運転コスト、加熱早さから用いら
れるものである。逆に表面から中心部までの最大深度が
３０ｍｍを超える場合は、交互に向い合って、電波干渉
を防ぎながら、多表面から給電することもできるのであ
る。装置中のキャビティの内表面の形状は、電波ムラを
防ぐためには角型がよいが、円筒型で中心部を通過する
被処理物に電波を集中させることもできるもー１４のである。

マイクロ波の周波数や、出力、給電方法、キャビティ内
壁表面の形状は以上の例に示したように被処理物の毬類
や状態、処理量、効果等によって適宜変更されるもので
ある。またマイクロ波出力は、減圧度や乾燥の進行状態
一例えば自由水が失われてのちは、熱の逃げ場がないた
め、減圧下でも品温が直線的に」＝昇するので，弱い増
結合水の脱着と蒸発表面への移動と気化に、必要なだけ
の電波を供給するために、単位重址当りの電波密度を次
第に低く、出力を段階的に落すことができるものである
。要は、ガスが十分内在しているうちに、いかに速やか
に膨化乾繰させるかにかかっており、そのために、多様
な手段を用いることができるものである。誘電加熱は、
単に均一に内部加熱できるだけでなく、このように［１
的によって自山な手段を用いることができるものである
が、他のＦ．Ｄ．や熱風屹燥専では、白山が効かろ゛い
ため極めて限られた効果しか得られない。例えば厚さ１
０ｍｍの生牛肉の凍結品であれば、真空度＋２ｔｏｒｒ
で出１５− ｍｍの生牛肉の凍結品であれば、真空度Ｌ２ｔｏｒｒで
出力５０ｋＷ／ｈｒの装置で誘電加熱し、４００秒以内
に約１〜２倍の自由な倍率に膨化乾燥させられ、タクト
送りの自動連続生産ができるが、誘電加熱以外の方法で
は、そのすべてにわたって効果が得られない。

本発明における膨化乾燥は、マイクロ波の誘電加熱によ
って、氷の融解が起ると同時に、例えば生牛肉では、ま
ず筋束間キャピラリーの融解自由水が急激に噴脱出して
、脱水孔をつくり、ついで細胞内水の融解と、気化、Ｃ
Ｏ２、Ｎ２　などの気体膨張が爆発的にはじまり、被処
理物の毛管力収縮を妨げつつ膨張させ、その状態を維持
したまま自由水の昇華、脱出、揮散が起り、被処理物外
に噴出し、収縮する間もなく、そのまま膨化固定して乾
燥させられるものである。

すでに加熱済みの被処理物などの凍結品であって、５２
℃以上に加熱されてよい被処理物は、常圧〜７０ｔｏｒ
ｒの減圧下でマイクロ波誘電加熱してもよい。これは、
小糖類，油脂類、蛋白質の含量が少−１６なく、水分の多い物、例えば野菜やドライフラワー用花
木、担子菌類、海藻類、また加熱済の卵加工品や、もち
、ごはん、かまぼこ，コンニャクなどに適している。こ
の場合、自由水と弱い準結合水の除去においては、単位
重量当りの電波密度は、１　ｋＶ／０．１〜１．５　ｋ
ｇが最も有効で、ガスの逸失を妨げつつ、すぐれた膨化
乾燥品を得ることができる。

自山水が失われてのちは、水分の脱着が次第に困難とな
るので、露点Ｏ〜−６３℃程度に除湿した気体を強制循
環して表面の水蒸気圧を下げてやれば、低くした電力密
度で、すみやかに膨化乾燥品が得られるものである。

本発明においては、気体を滲透させ、凍結された被処理
物を、マイクロ波誘電加熱するために、氷の高い熱伝導
性、氷結圧力、マイクロ波の高い浸透性など氷のもつ特
性が最大限に利用できるため、品温は常に低く維持され
、すみやかにボーラスな状態となり、湿熱の放散が良く
、組織の収縮を妨げる気体が逃げきらないうちに、不可
逆的な膨化体となり、すぐれた膨化乾燥体を得ることが
？きるものである。

またガスの種類による特性、気体圧力と加圧時間、冷媒
の性質，冷却方法、圧力解除時間、解凍時間，誘電加電
時の雰囲気，被処理物の状態、電界強度、印加方法，終
了後の処理等を種々組合せ，調節駆使することによって
、ミクロンからセンチメーｌ・ル単位の、任意の膨化体
を、自由に求めることができるものである。

次に本発明の実施例を示す。

実施例ｌ第１表に示す各被処理物を，第１図に示す加圧凍結装置
に入れ、液化ＣＯ■を４℃で送入し、約３５ｋｇ／ａＩ
まで加圧送入し、　１５分間そのままの圧力下で除熱し
つつ４℃に維持し、ＣＯ２を十分滲透させた。

液化ＣＯ■導入後１０分して加圧を急激に解除し被処理
物を凍結させて、取り出し、直ちに減圧マイクロ波誘電
加熱装置に送入し，真空度を８　ｔｏｒｒとし、周波数
２４５０ＭＨｚ、有効電波出力２４．３ｋＷ／被処理物
１．５．３ｋｇの割合で、マイクロ波誘電加熱し、約６
〜１１分で各被処理物における含水率３〜８重量％の不
可逆的膨化頂点に達したので、これを取り出した。各被
処理物の膨化率は次の第１表に示されるが，いずれの被
処理物もすぐれた膨化乾燥品であった。

第１表１９− ２０第１表つづき第１表つづき実施例２．第２表に示す各被処理物を，適宜切断したり、又、花な
どはそのままに、第１図に示す加圧凍結装置に投入し、
液化Ｎ２を第２表表示の各温度で送入し、約３０ｋｇ／
　ａｌ　まで加圧送入し、各表示時間そのままの圧で放
置し、Ｎ２を十分滲透させた。

液化Ｎ２導入後４分して、加圧を急激に解除し、凍結被
処理物を取り出し、直ちに乾燥空気を送風した。常圧マ
イクロ波誘電加熱装置に送入し，周波数２４５０ＭＨｚ
、有効電波出力２４．３ｋｌｉｌ／被処理物１５．３ｋ
ｇの割合でマイクロ波誘電加熱し、約５分後、湿度３％
の除湿乾燥空気を強制循環送風し、その後約５分して含
水率５ん１０重量％の不可逆的膨化頂点に達したので、
印加をやめ、これを取り出した。

各被処理物の膨化率は１００〜１３０％であった。

２２ー第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の食品等の膨化乾燥方法における気体
の滲透と凍結に用いる装置の一例を示す縦断面図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生物由来の組成物、もしくは加工物を被処理物と
し、これを氷結しない温度において、ガス加圧雰囲気下
におき、該気体を吸収又は滲透せしめ、しかるのち圧力
を減じて凍結せしめ、減圧乃至常圧下で、マイクロ波誘
電加熱せしめることを特徴とする食品等の膨化乾燥方法
。
（２）気体加圧が１２ｋｇ／ｃｍ＾３以上の気体圧力で
あることを特徴とする第１項に記載の食品等の膨化乾燥
方法。
（３）被処理物が、自由水を含むコロイド的準結合水の
最少値附近、もしくは自由水を共存する準結合水の最大
値附近の含水分領域であって、構成物質成分間の凝集変
性や、組織間の溶着を生じない程度に、含水分を低く調
整された、自由水を含む被処理物であることを特徴とす
る第１項記載の食品等の膨化乾燥方法。
（４）気体が細胞外自由水に吸収され、凍結の氷結圧力
によって細胞内に滲透させられることを特徴とする第１
項に記載の食品等の膨化乾燥方法。
（５）気体圧力が組織体の細胞膜のもつ滲透圧、又は膨
圧以上の加圧力であって、被処理物を浸漬した溶液乃至
は分散液から、その圧力で、気体と溶質乃至分散質が、
細胞内に圧入されたものであることを特徴とする第１項
に記載の食品等の膨化乾燥方法。
（６）マイクロ波誘電加熱が、電荷の移動を防ぐよう調
整された真空度７０ｔｏｒｒ以上の減圧下で施されるこ
とを特徴とする第１項に記載の食品等の膨化乾燥方法。