JPH0819735A - 濃縮・分画装置およびそれを用いる濃縮・分画方法ならびに酒類の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率のよい濃縮・分画装置、それを用いる濃
縮・分画方法ならびに酒類の製造方法を提供する。 【構成】 被処理液が導入される容器と、該容器内部に
導入された被処理液中から容器気相へ向けて超音波を照
射して該被処理液を霧化させてミストを発生させるため
の少なくとも一つの超音波振動子と、該容器内に設けた
該ミストの回収手段とからなることを特徴とする濃縮・
分画装置およびそれを用いる濃縮・分画方法ならびに酒
類の製造方法。 【効果】 常温・常圧において効率良く処理ができる濃
縮・分画装置、それを用いる濃縮・分画方法ならびに酒
類の製造方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濃縮・分画装置および
それを用いる濃縮・分画方法ならびに酒類の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品をはじめとする液体試料の濃
縮・分画方法としては、蒸発濃縮法が実用化されている
が、この方法によると設備が大型化する。加えて、熱を
加えることによって品質の劣化が予想される物は、比較
的低温度で蒸発させるため長時間にわたって蒸発させる
必要性があり、非効率的であった。また、近年、凍結濃
縮法や逆浸透膜法が実用化されているが、凍結濃縮法に
関してはエネルギーコストが高いという問題点がある。
逆浸透膜法の場合は特に清酒中のエタノールを分離出来
ないという問題点があった。

【０００３】また、超音波を利用した濃縮方法が提案さ
れているが(特開平３−１４３５０１号〜特開平３−１
４３５０５号)、これらの方法はいずれも超音波をスプ
レー式の噴霧器として利用しているだけで、ミスト中の
成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比率は、な
んら異なるものではない。単に被濃縮液をミストにする
ことにより気液境界面積を大きくして、蒸発を効率的に
行わせて、不蒸発成分の濃縮を行うだけものであった。

【０００４】噴霧器以外のものを用いた濃縮方法も提案
されているが、(特開昭５６−１３８６４５号)この濃縮
法は超音波を照射したことによって発生したミストを別
の容器に移し、そのミストに熱を加えることによって、
ミスト中の溶媒を蒸発させてそのミスト中の溶質を濃縮
させるというものであって、超音波を照射したことによ
って得られる容器内に残った濃縮液を得るものではな
い。また、濃縮の推進力は熱を加えることによって得ら
れているのであって、超音波の作用は気液界面の面積を
増やすという効果のみであった。

【０００５】また、ミクロ粒子の濃縮法として、粒径の
異なる懸濁粒子および分散粒子を含有した液体を霧化装
置によって霧化し、放出するミスト内にそれより小さな
粒径の分子を包含させ、それより大きい粒径もしくは包
含されにくい大きさの粒子を濃縮する装置が提案されて
いる(特開平５−１８４８４８号)。しかし、該ミクロ粒
子の濃縮法は、濃縮すべき成分はいずれもミストの粒径
に比して大きなものであって、あくまで被濃縮物の粒径
を利用したものでしかない。したがって、ミストの径よ
りも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分別すること
ができることを示唆するものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、常温・常圧で操作でき、所要エネルギーが小さく
効率的な濃縮・分画装置およびそれを用いた濃縮・分画
方法ならびに酒類の製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、被処理液中から気
相に向けて超音波を照射し、被処理液を霧化させてミス
トを回収し、目的物質の成分を測定したところ、超音波
処理液の残渣の方がミスト中よりも高濃度になっている
ことを見出した。また、超音波照射により被処理液が噴
水となり、該噴水の比重はもとの被処理液の比重よりも
重いことも見いだした。さらに、この操作は常温、常圧
下において行うことができるため、非常に低い所要エネ
ルギーで装置を運転できることも見出し、本発明を完成
するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、（１）被処理液が導
入される容器と、該容器内部に導入された被処理液中か
ら容器気相へ向けて超音波を照射して該被処理液を霧化
させ、ミストを発生させるための少なくとも一つの超音
波振動子と、該容器内に設けた発生したミストの回収手
段とからなることを特徴とする濃縮・分画装置、（２）
被処理液が導入される容器と、該容器内部に導入された
被処理液中から容器気相へ向けて超音波を照射して該被
処理液を霧化させてミストを発生させると同時に噴水を
発生させるための少なくとも一つの超音波振動子と、該
容器内に設けた該ミストの回収手段と、該噴水部の回収
手段とからなることを特徴とする濃縮・分画装置、およ
び

【０００９】（３）被処理液を容器に導入し、少なくと
も一つの超音波振動子により該容器内部に導入された被
処理液中から容器気相へ向けて超音波を照射して該被処
理液を霧化させてミストを発生させ、発生したミストを
該容器内に設けた回収手段により回収することを特徴と
する濃縮・分画方法、（４）被処理液を容器に導入し、
少なくとも一つの超音波振動子により該容器内部に導入
された被処理液中から容器気相へ向けて超音波を照射し
て該被処理液を霧化させてミストを発生させると同時に
噴水を発生させ、該ミストを該容器内に設けた回収手段
により回収するとともに該噴水を回収することを特徴と
する濃縮・分画方法、（５）被処理液が酒類またはその
発酵液である（３）または（４）記載の濃縮・分画方
法、（６）被処理液が果汁もしくは炭水化物、蛋白質、
アミノ酸あるいは微生物菌体を含む溶液である（３）ま
たは（４）記載の濃縮・分画方法、ならびに

【００１０】（７）発酵タンクから発酵液を一部もしく
は全部を抜き出し、（１）または（２）記載の濃縮・分
画装置により、エキス分および微生物菌体を濃縮し、濃
縮溶液だけを発酵タンクに戻して、発酵を促進させるこ
とを特徴とするフラッシュ発酵による酒類の製造方法、
を提供するものである。

【００１１】

【作用】本発明の濃縮・分画装置においては、超音波振
動子による超音波照射でミストを発生させるため、被処
理液中の目的物質の濃度は、ミスト中における濃度より
高くなる。この作用は、超音波をスプレー式の噴霧器と
して利用する方法等では期待できないことから、非常に
処理効率が高められることになる。それに加えて、常
温、常圧で操作が可能なため、蒸発濃縮法や凍結濃縮法
等と比べて所要エネルギーを節約することになる。ま
た、逆浸透膜法と異なって、糖、アミノ酸等の比較的低
分子の物質や、エタノールなどのように低分子で揮発性
の物質を分離することが可能である。

【００１２】図１に、本発明の濃縮・分画装置の概略図
の一例を示す。図１に示した装置は、例えば、清酒のご
とき酸などのエキス分や糖を含有する被処理液を保管す
るタンク２と、被処理液を容器１へ供給するための経路
３からなっている。容器１へ運ばれた被処理液は、振動
子１２から気相へ向けて照射された超音波によって霧化
されミスト６になる。また、同時に発生される噴水の比
重はもとの被処理液の比重より重いため、噴水部分５の
液を回収する回収路１１を設けて、濃縮・分画を効率的
ならしめている。また、発生したミストは、容器内を上
昇してファン８によって該容器内に設けられた回収路７
へ運ばれ、そこで凝縮され希釈液として回収される。こ
の希釈液中では、例えば糖やアミノ酸などが希釈されて
おり、逆に残渣側では、例えば糖やアミノ酸などのエキ
ス分が濃縮されている。なお、ダクト１０はファン８に
よって回収されなかったミストを再びミスト発生部に返
送するためのものである。本装置のミスト発生部と回収
部は同一容器内に構成されており、本装置の気相は密閉
され外気から遮断されている。したがって、ミスト発生
を開始してから生じる揮発性成分の蒸気は、一旦飽和値
に達した後は飽和値で維持され、新しく生じる蒸気はご
くわずかであると考えられる。

【００１３】本発明の被処理液は、例えば果汁もしくは
炭水化物、蛋白質、アミノ酸を含む液体であってもよ
く、微生物菌体等の固形物を含有していてもよい。した
がって、液状食品、酒類またはその発酵液、液体医薬
品、液体生体成分、微生物培養液あるいは実験室で用い
る種々の液体試料等が被処理液となりうる。特に液状食
品および酒類またはその発酵液の処理に適当である。例
えば、酒類またはその発酵液を処理してエキス分が高く
味わい深い酒類を製造することもできる。

【００１４】被処理液を導入する容器は、その目的に適
するいずれの材質、形状であってもよい。通常、本発明
装置は、ステンレス等により構成されるが、本発明装置
が常温、常圧で操作可能なため、合成樹脂等で構成して
装置の軽量化、コストダウンを図ることもできる。さら
に、本発明装置の各要素を、処理の程度、被処理液の量
および性状、装置の形状などに応じて適宜変更すること
ができる。また、所望により超音波照射により霧化と同
時に被処理液から噴水が生じるようにして、これを回収
することにより濃縮・分画効率を高めてもよい。

【００１５】さらに、本発明装置が、容器内の液面の高
さを常に一定に保つ手段を備えていてもよく、被処理液
導入速度と、ミスト回収および噴水部回収速度を等しく
して、連続的に処理を行うこともできる。

【００１６】また、発酵タンクより、発酵液を一部もし
くは全部を抜き出し、本発明装置により、エキス分およ
び微生物菌体を濃縮し、濃縮溶液だけを発酵タンクに戻
して、発酵を促進させることを特徴とするフラッシュ発
酵を行って酒類を製造することもできる。

【００１７】前記したように、本発明の超音波霧化手段
および噴水発生手段は超音波振動子であり、上記容器内
に少なくとも一つ設けられ、被処理溶液中から容器気相
へ向けて超音波照射でき、さらに噴水を回収する場合に
は、それが可能なように配置する。その振動周波数、出
力等は、容器の大きさ、試料の性状、処理目的等により
適宜選択・変更することができる（例えば振動子１個当
たり１０〜１００Ｗ程度、０．１〜１０ＭＨz）。

【００１８】本発明のミスト回収手段は図１に示すごと
く容器内に設けられる。このようにすることで、容器外
部に回収手段を設けるよりもミストの回収率が向上す
る。ミスト回収手段としては、例えば、発生したミスト
を回収手段付近に移送する手段（例えばタービン翼等）
および該ミストを凝結あるいは液化させる手段（例えば
充填物を用いたコンデンサー等）等の組み合わせであっ
てよい。さらに噴水を発生させる場合には、例えば図１
に示した如く、噴水部の回収経路を装置に設ける必要が
ある。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。 実施例１ 容器中に５重量％〜４０重量％のグルコース水溶液を調
製し、３０℃において、１．６ＭＨｚ,１２Ｗの超音波
を液面下から気相に向かって１時間照射し、ミストを発
生直後に回収して残渣(濃縮液)の比重を求めた結果を図
２のグラフに示した。本実施例では、１．６ＭＨｚの振
動子を用いたが、さらに高い周波数の振動子を用いれば
濃縮効率はさらに上昇する。図２中、対角線は超音波を
照射する前の糖溶液がそのままミストになったと仮定し
たときのラインである。実際には、図中黒丸で示したよ
うに、その対角線よりも高濃度側に糖濃度が高くなって
いる。したがって、超音波を液面化から気相に向かって
照射するという非常に簡単かつ低所要エネルギーの操作
によって糖を濃縮させることが可能となった。

【００２０】実施例２ 容器中にエキス分６．９４ｗ／ｖ％、アルコール濃度２
０．８ｖ／ｖ％の清酒（原酒）５００ｍｌを入れ、３０
℃において、２．３ＭＨｚ、１２Ｗの超音波を液面下か
ら３時間照射した。この時、被濃縮側のエキス分は９．
３１ｗ／ｖ％、アルコール濃度は１２．７ｖ／ｗとな
り、回収液中のエキス分は２．８６ｗ／ｖ％、アルコー
ル濃度３２．４ｖ／ｖ％となった。この被濃縮液のアル
コール濃度を１０ｖ／ｖ％になるように加水し、エキス
分７．３３ｗ／ｖ％の低アルコール酒を調製した。一
方、原酒を同じアルコール濃度（１０ｖ／ｖ％）になる
ように加水し、エキス分３．３４ｗ／ｖ％の低アルコー
ル酒を調製した。上記２種類の低アルコール酒をきき酒
に供したところ、ほとんどのパネラーが、被濃縮液から
調製した低アルコール酒を好ましいと答えた。加水のみ
で調製した低アルコール酒は水臭いという批判が多く、
通常の加水では好ましい低いアルコール酒が得られない
ことがわかった。本実施例は３０℃という比較的低温度
で実行されており、清酒の持つ風味を損なうことなくエ
キス分を濃縮できることを実証した。

【００２１】実施例３ 次に菌体濃縮の実施例について説明する。容器内に、酵
母の濃度が、２×１０⁸個／mlの被濃縮溶液５００mlを
調製し、２０,３０,４０℃において２．３ＭＨz,１２Ｗ
の超音波を液面下から気相に向かって超音波を１時間照
射し、発生したミストを回収し、菌体濃度を測定した。
その菌体濃度は、２０℃においては２．１７×１０⁸個
／mlの被濃縮液から得られるミスト回収液中では３．９
１×１０⁶個／mlであった。３０℃においては、１．８
１×１０⁸個／mlの被濃縮液から得られるミスト回収液
中では３．５１×１０⁶個／mlであった。４０℃におい
ては、２．１２×１０⁸個／mlの被濃縮液から得られる
ミスト回収液では、４．１７×１０⁶個／mlであった。
いずれも、残渣側に菌体が濃縮された結果となり、した
がって、菌体濃縮が可能となることがわかった。

【００２２】実施例４ 次に、アミノ酸の濃縮実施例について説明する。容器内
に、アミノ酸度が１．８５である被濃縮液を５００ml調
製し、実施例２と同じ条件下で超音波を照射させ、残渣
側のアミノ酸度を測定した。アミノ酸度の測定法は、以
下に述べる。サンプル１０mlにフェノールフタレインを
１〜２滴入れ、０．１Ｎ ＮaＯＨで滴定する。滴定
後、ホルムアルデヒド５mlを入れ、再度０．１Ｎ Ｎa
ＯＨで滴定する。その滴定量(ml)がアミノ酸度である。
ミスト回収液中のアミノ酸度を測定したところ、アミノ
酸度は２．６０であった。したがって、アミノ酸の濃縮
が常温常圧下で可能となることがわかった。

【００２３】実施例５ 次に、蛋白質の濃縮実施例について説明する。容器内に
ウシ・血清アルブミン(ＢＳＡ)が８．２mg／ml入った被
濃縮液５００mlを調整し、実施例２と同じ条件下で超音
波を照射させ、残渣側のＢＳＡの濃度を測定した。なお
ＢＳＡの濃度は、ＢＳＡをスタンダードとしてバイオラ
ッド社のプロテインアッセイキットで測定した。このと
き、超音波照射後の残渣中のＢＳＡ濃度を測定したとこ
ろ、１３．２mg／mlであり、蛋白質の濃縮が可能である
ことがわかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の濃縮・分画装置によれば、常
温、常圧において容器内の液面下から気相に向かって超
音波を照射することにより、きわめて簡単に糖、アミノ
酸、有機酸、蛋白質、あるいは微生物菌体等の濃度が低
いミストを発生させることができるので、該ミストを回
収あるいは残渣を回収することにより、低所要エネルギ
ーで被処理液を濃縮・分画することができる。しかもミ
スト回収手段が容器内にあるので回収率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明濃縮・分画装置の一具体例を示す概略
図である。

【図２】 超音波照射によって発生したミストを捕集し
たときの原液（被処理液）と残渣の糖濃度を示すグラフ
である。

【符号の説明】 １:容器、２:被処理液タンク、３:被処理液導入経路、
４:被処理液、５:噴水部、６:ミスト、７:ミスト回収経
路、８:ファン、９:モータ、１０:ダクト、１１:噴水部
回収経路、１２:振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 昌英 兵庫県西宮市今津出在家町４番９号 大関 株式会社総合研究所内 (72)発明者 佐藤 正典 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 (72)発明者 佐々木 浩 東京都中央区銀座４丁目５番16号 株式会 社服部セイコー事業開発室内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液が導入される容器と、該容器内
   部に導入された被処理液中から容器気相へ向けて超音波
   を照射して該被処理液を霧化させ、ミストを発生させる
   ための少なくとも一つの超音波振動子と、該容器内に設
   けた発生したミストの回収手段とからなることを特徴と
   する濃縮・分画装置。
2. 【請求項２】 被処理液が導入される容器と、該容器内
   部に導入された被処理液中から容器気相へ向けて超音波
   を照射して該被処理液を霧化させてミストを発生させる
   と同時に噴水を発生させるための少なくとも一つの超音
   波振動子と、該容器内に設けた該ミストの回収手段と、
   該噴水部の回収手段とからなることを特徴とする濃縮・
   分画装置。
3. 【請求項３】 被処理液を容器に導入し、少なくとも一
   つの超音波振動子により該容器内部に導入された被処理
   液中から容器気相へ向けて超音波を照射して該被処理液
   を霧化させてミストを発生させ、発生したミストを該容
   器内に設けた回収手段により回収することを特徴とする
   濃縮・分画方法。
4. 【請求項４】 被処理液を容器に導入し、少なくとも一
   つの超音波振動子により該容器内部に導入された被処理
   液中から容器気相へ向けて超音波を照射して該被処理液
   を霧化させてミストを発生させると同時に噴水を発生さ
   せ、該ミストを該容器内に設けた回収手段により回収す
   るとともに該噴水を回収することを特徴とする濃縮・分
   画方法。
5. 【請求項５】 被処理液が酒類またはその発酵液である
   請求項３または４記載の濃縮・分画方法。
6. 【請求項６】 被処理液が果汁もしくは炭水化物、蛋白
   質、アミノ酸あるいは微生物菌体を含む溶液である請求
   項３または４記載の濃縮・分画方法。
7. 【請求項７】 発酵タンクから発酵液を一部もしくは全
   部を抜き出し、請求項１または２記載の濃縮・分画装置
   により、エキス分および微生物菌体を濃縮し、濃縮溶液
   だけを発酵タンクに戻して、発酵を促進させることを特
   徴とするフラッシュ発酵による酒類の製造方法。