(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより冷却し、加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結させ、凍結物を真空乾燥する凍結乾燥方法。
【請求項２】
同一または異なる被処理物を多層に積層し、層間にドライアイスを介在させた状態で凍結させ、凍結物を真空乾燥する凍結乾燥方法。
【請求項３】
層間にドライアイスを部分的に介在させることにより、ドライアイスの介在しない部分を接着させ、ドライアイスの介在する部分に空隙部を形成する請求項２記載の方法。
【請求項４】
加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結する請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
自重または外部圧力により加圧した状態で凍結する請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法により得られる凍結乾燥物。
【請求項７】
請求項６記載の凍結乾燥物を含む飲食物。
【請求項８】
請求項６記載の凍結乾燥物と他の材料とが複合した複合物。
【請求項９】
請求項６記載の凍結乾燥物に水を加えた含水物。
【請求項１０】
請求項９記載の含水物と他の材料とが複合した複合物。
【請求項１１】
単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより冷却し、加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結させる凍結装置と、
凍結装置で得られる凍結物を真空乾燥させる真空乾燥装置とを含む凍結乾燥装置。
【請求項１２】
凍結装置が多層の被処理物を層間に部分的にドライアイスを介在させた状態で凍結させる凍結装置と、
凍結装置で得られる凍結物を真空乾燥させる真空乾燥装置とを含む凍結乾燥装置。
【請求項１３】
凍結装置が加圧手段を有する請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
凍結装置が単層または多層の被処理物とドライアイスを挟んで加圧する加圧部材を含む請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
凍結装置が加圧部材を加圧装置内に走行させる走行手段を有する請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
請求項６記載の凍結乾燥物を試料として分析する分析方法。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は飲食物、生物体、有機物、薬物、生物試料、飼料、工業原料等の変質しやすい被処理物の凍結または凍結乾燥方法、この方法から得られる凍結または凍結乾燥物、ならびに凍結または凍結乾燥装置に関するものである。
〔背景技術〕
飲食物、動植物および微生物等の生物体、有機物、薬物、生物試料、工業原料等の有機物を含む変質しやすい物を保存、運搬、使用するために、これらを凍結乾燥することが行われている。例えば飲食物、特に食品では凍結乾燥して保存、運搬し、凍結乾燥物のままの状態で、もしくは水を加えて含水させた状態で、あるいはさらに加工した状態で飲食用に供される。また生物試料の場合は分析する際に、生物体を凍結、乾燥、粉砕、均質化等の工程で試料調製が行われる。
これらの凍結乾燥の際の凍結は一般的には冷凍庫により行われるが、凍結温度に達するまでに長時間を要し、その間酸素あるいは酵素の作用により変質が起こり、凍結物を真空乾燥させても変質のない凍結乾燥物を得ることが困難である。そして、食品を冷凍庫で凍結した後、凍結乾燥すると、ワラビのセルロース、イカの筋肉、クロレラの細胞壁などの組織が収縮・硬化して干しワラビ、スルメ、ビーズ状に変化したり、チーズの内部で内容物が一箇所に固まって大きな空洞を生じるシュリンク現象が発生するため食感が悪くなるとともに消化率が低下し、望ましくない。
また凍結乾燥の場合は乾燥の効率を高めるため、凍結に先立って破砕、薄層化等を行う場合が多いが、破砕時に熱が発生して高温になる。この発生した熱により、あるいはさらに系内に存在する酵素により被処理物が変質するため、処理前の品質、性状等を保持したまま破砕、薄層化して凍結乾燥を行うことができない。
このような点を防止するために液体窒素を用いて凍結したり、あるいはさらに酸素を遮断することも行われるが、液体窒素は温度（−１９６℃）が非常に低いため大がかりな装置と酸素欠亡に対する安全対策を必要とし、簡便に凍結乾燥物を得ることができない。
本発明の課題は、簡単な装置と操作により酸素、酵素、および熱等による変質を受けることなく、処理前の品質、性状等を保持したままの状態で被処理物を凍結および真空乾燥して凍結乾燥物を製造する方法、そのための装置、ならびにそれらから得られる凍結乾燥物を提供することである。
本発明の他の課題は簡単な装置と操作により酸素、酵素、および熱等による変質を受けることなく、処理前の品質、性状等を保持したまま、被処理物を接合または積層して凍結乾燥し、接合または積層状態の凍結乾燥物を製造する方法、そのための装置、ならびにそれらから得られる凍結乾燥物を提供することである。
〔発明の開示〕
本発明は次の凍結乾燥方法、装置および凍結乾燥物である。
（１）  単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより冷却し、加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結させ、凍結物を真空乾燥する凍結乾燥方法。
（２）  同一または異なる被処理物を多層に積層し、層間にドライアイスを介在させた状態で凍結させ、凍結物を真空乾燥する凍結乾燥方法。
（３）  層間にドライアイスを部分的に介在させることにより、ドライアイスの介在しない部分を接着させ、ドライアイスの介在する部分に空隙部を形成する上記（２）記載の方法。
（４）  加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結する上記（２）または（３）記載の方法。
（５）  自重または外部圧力により加圧した状態で凍結する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
（６）  上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の方法により得られる凍結乾燥物。
（７）  上記（６）記載の凍結乾燥物を含む飲食物。
（８）  上記（６）記載の凍結乾燥物と他の材料とが複合した複合物。
（９）  上記（６）記載の凍結乾燥物に水を加えた含水物。
（１０）  上記（９）記載の含水物と他の材料とが複合した複合物。
（１１）  単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより冷却し、加圧により被処理物を破壊して亀裂を生じさせながら凍結させる凍結装置と、
凍結装置で得られる凍結物を真空乾燥させる真空乾燥装置とを含む凍結乾燥装置。
（１２）  凍結装置が多層の被処理物を層間に部分的にドライアイスを介在させた状態で凍結させる凍結装置と、
凍結装置で得られる凍結物を真空乾燥させる真空乾燥装置とを含む凍結乾燥装置。
（１３）  凍結装置が加圧手段を有する上記（１１）または（１２）記載の装置。
（１４）  凍結装置が単層または多層の被処理物とドライアイスを挟んで加圧する加圧部材を含む上記（１３）記載の装置。
（１５）  凍結装置が加圧部材を加圧装置内に走行させる走行手段を有する上記（１４）記載の装置。
（１６）  上記（６）記載の凍結乾燥物を試料として分析する分析方法。
本発明で凍結乾燥の対象となる被処理物は、飲食物、生物体、有機物、薬物、生物試料、飼料、工業原料などの変質しやすい物であり、特に酸素、酵素、熱等により変質しやすい還元性の官能基等を有する有機物を含む物があげられる。これらの被処理物は塊状、液状、ゼリー状、ペースト状、スラリー状など、任意の形態のものが含まれ、破砕状物、粉状物等であってもよい。そしてこれらは含水状態のものが被処理物として典型的であるが、乾燥物であっても、水または含水物と混合して均質化する場合などには適用可能である。
また濾紙、織物、不織布、網、フィルム、シート、板等の変質しにくい物も被処理物として前記変質しやすい物と同時に処理して、前記変質しやすい被処理物と一体化した状態で凍結乾燥することができる。
前記飲食物、生物体、有機物、飲食物、薬物、生物試料、飼料、工業用原料などは並列的な概念ではなく、単に被処理物となり得るものを羅列したものにすぎない。飲食物は固体状のものでも、液状のものでもよいが、積層する場合は積層可能な粘度あるいは水分を有するものが被処理物として用いられる。飲食物としては有機物が主たるものであるが、無機物が含まれていてもよい。生物体としては動植物の個体の全体または部分（組織）、細胞、クロレラ、スピルリナ等の微生物などがあげられる。有機物としてはこれらの生物体のほか生物体から得られる有機性物質があげられる。飼料、薬物、工業原料などは生物体、有機物等を含むものが一般的であるが、無機物であっても変質しやすいものは本発明の対象となり得る。生物試料は生物体からなる分析用の試料が一般的であるが、他の試料であってもよい。
ドライアイスは固体の二酸化炭素を押し固めたものであり、大気圧下では−７８．５℃で昇華して炭酸ガスとなる。このようなドライアイスとしては、一般に冷却剤等として市販されているものが使用できる。このドライアイスは混合破砕装置により圧力を加えると容易に破砕できるので、任意の形状、大きさのものを用いることができるが、例えば粒径１〜１０ｍｍ程度のものが好ましい。ドライアイスの使用量は被処理物の種類、含水率、性状等により変わるが、一般的には被処理物１重量部に対して０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜１重量部程度とすることができる。多層間に介在させる場合は、粒径１〜５ｍｍのものを用い、被処理物１重量部に対して０．０１〜０．５重量部、好ましくは０．０５〜０．１重量部使用するのが好ましい。
本発明では単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより、冷却して凍結させ、凍結物を真空乾燥させて凍結乾燥物を製造する。被処理物をそのままの状態で凍結させる場合は任意の形状の被処理物を単一または複数個分離した状態で凍結させることができる。例えば果物、野菜等はまるのまま凍結させてもよく、切った状態で凍結させてもよい。液状、スラリー状、ペースト状等の被処理物は容器に入れた状態、あるいは堆積させた状態で凍結させることにより単層の凍結物を得ることができる。
複数の被処理物が接合した凍結乾燥物を製造する場合は、複数の被処理物を接触させた状態で凍結させると、接触部分は凍結により接着し、複数の被処理物が接合した状態の凍結物が得られ、これを真空乾燥させると、複数の被処理物が接合した凍結乾燥物が得られる。この場合、接合する被処理物は同種のものでも異種のものでもよい。また果物のように表皮を有していてもよいが、含水率１０重量％以上、好ましくは１０〜９０重量％のものが好ましい。
また水性のものあるいは繊維質のものと油性のものを接合させてもよい。例えば野菜、果物のように水を含むものと油脂とを接合させ凍結乾燥することができる。この場合、揚物のように油脂がしみ込んだ状態で凍結乾燥にしてもよいが、水性または繊維質の被処理物の表面に油脂を一体化してもよい。後者の場合、水性あるいは繊維質の被処理物の表面に油脂を塗布して凍結して一体化してもよく、また加圧部材の表面に油脂を膜状に形成した状態で部分的にドライアイスを散布し、その上に水性あるいは繊維質の被処理物を載せて加圧し、凍結して一体化してもよい。このように表面に油脂層を接合することにより、嚥下しやすい凍結乾燥物を得ることができる。
また濾紙、織物、不織布、網、フィルム、シート、板等の変質しにくい被処理物を支持材として変質しやすい被処理物と一体化する場合は、水を含む被処理物と支持材とをドライアイスを介して、あるいはドライアイスで冷却しながら接合して凍結乾燥することにより、これらが一体化した凍結乾燥物を得ることができる。変質しやすい被処理物を上下から支持材で挟むように一体化すると、被処理物の凍結乾燥物を１００％回収できるので、これを分析試料等として利用することができる。この場合ガラス繊維、アラミド繊維、セラミックス粉末等の硬質物とともに加圧して一体化すると、被処理物が超低温下において硬質物により破壊され、あるいは繊維が突き刺さった状態で凍結乾燥物として回収されるので、分析用試料の抽出や、香料等の食品素材の抽出などに利用することができる。
複数の被処理物を接合する場合、相互に接着面を有するのが好ましいが、凸面同士であっても押圧により変形して接着面が形成される場合接合が可能であり、特に押圧により内部の水分が浸出して凍結する場合は接着性が高くなる。押圧は自重によってもよく、また機械的に加圧してもよい。
多層に接合した凍結乾燥物を製造する場合は、同種または異種の層状の被処理物を積層して凍結することにより各層間を接着させることができるが、このとき各層間にドライアイスを部分的に介在させることにより、ドライアイスの介在しない部分を接着させ、ドライアイスの介在する部分に空隙部を形成することができる。
被処理物の凍結は凍結装置に被処理物とドライアイスを収容して接触させることにより短時間で冷却され、凍結が行われる。凍結装置は被処理物とドライアイスを混合状態で収容し、接触させることができる構成であればよいが、被処理物およびドライアイスの自重により、または機械的等の他の手段により加圧できるようにするのが好ましい。複数の被処理物を接合する場合は、接合面に対して垂直方向に加圧して接合できるように構成するのが好ましい。
被処理物とドライアイスを接触させると、発生する炭酸ガスにより気相を置換して酸素を追い出すと同時に、被処理物は急速に凍結して凍結物が生成する。ドライアイスは破砕した微細な粒子で被処理物と混合するのが好ましく、被処理物と接触時の吸熱により発生する炭酸ガスが空気と置換して不活性雰囲気を形成するとともに、被処理物を瞬時に凍結させる。
被処理物が比較的大粒径の塊状の場合は凍結に若干の時間がかかるが、被処理物を凍結の前後または凍結と同時に部分的に破壊すると破壊された部分からも凍結が進行し、短時間で凍結が終了する。被処理物が液状、ゼリー状、スラリー状等の場合は、表面に露出した部分、あるいはドライアイスと接触している部分から凍結が進行する。この場合でも加圧すると凍結部分が破壊されて液状部分が露出し、ドライアイスと接触すると、その部分も凍結することになる。これらの動作は比較的短時間で生じるので、全体として実質的に瞬時に凍結が起こる。
このように被処理物とドライアイスの接触により、短時間で酸素が炭酸ガスに置換されて不活性雰囲気になるとともに凍結により酵素が不活性化し、凍結が瞬時に起こるため、被処理物は変質を受けることなく、凍結する。これにより被処理物の成分、味、色等が処理前のままで凍結した凍結物が得られる。凍結の途中で被処理物を混合、破壊する場合でもこれにより発生する熱はドライアイスにより冷却されるため変質の原因となることはなく、むしろこの熱により炭酸ガスが発生して酸素が追い出されるので好ましい。
複数の被処理物を接合させる場合は、複数の被処理物を接触させた状態でドライアイスと接触させて冷却すると被処理物は互に接着し、その状態で冷凍する。これは寒冷時に手が低温の壁面に付着するのと似た現象により被処理物同士が接着し、そのまま凍結することにより接合状態の凍結物が得られる。この場合、接着面の押圧により凍結前の被処理物は変化して接着面は広がり接着力が増加する。また押圧により内部から液体が浸出する場合はその液体が凍結して接着力をさらに高める。
複数の被処理物を積層し、層間に部分的にドライアイスを介在させた状態で凍結させると外部から冷却されて凍結が進行すると同時に、層間に介在するドライアイスの気化により発生する炭酸ガスにより冷却されてドライアイスの介在しない部分の被処理物が接着し、内部からも凍結が進行し、凍結時間は大幅に短縮され品質低下が防止されるとともに、接着力も大きくなる。凍結の進行により層間のドライアイスが消失した部分は同様に接着するが、ドライアイスが残留する場合は、その部分にドライアイスを内包する凍結物が得られる。
凍結装置としては被処理物とドライアイスを単純に収容して冷却する構造のもののほか、混合および／または破壊手段を設けた構造のもの、あるいは加圧手段を設けた構造のものなどが使用できる。加圧手段としては、被処理物を部分的に破壊するために加圧するもの、および複数の被処理物を接合するために加圧するものなどがあげられる。加圧方法としてはピストン式に加圧するもののほか、被処理物を加圧盤で挟んだ状態で加圧部間を走行させるものなどがあげられる。
多層に積層して凍結させるのに好ましい方法は、被処理物をドライアイス、液体窒素、冷凍庫などで冷却されたテフロン（テトラフルオロエチレン樹脂）製の下型（凹型）に設置し、被処理物上面にドライアイスを部分的に粗く散布し、被処理物の上面の全面が凍結する前に、接着させる被処理物を常温状態で重ね合わせ、重ね合わせた被処理物上に必要に応じて同様の操作により多層に積層し、最上層上にドライアイス粉末を散布して上部より上型（凸型）で加圧しながら凍結する方法である。この場合加圧部に備えたローラー部をモーターで回転させて被処理物を送り出すのが好ましく、これにより、凍結、接着および成形の工程を自動化することができる。加圧部の圧力は、０．００１〜２００ｋＮ、イチゴなどの柔らかい被処理物の場合は、０．００１〜０．１ｋＮ、クロレラのような硬い細胞壁を有する被処理物は、３０〜２００ｋＮとされる。
上記により得られる凍結物はそのまま、または凍結状態で保存、運搬した後、真空乾燥装置により凍結状態で真空乾燥することにより、凍結乾燥物を製造することができる。凍結乾燥物は凍結物を真空乾燥装置に導入して真空状態に置くことにより、凍結物中に含まれるドライアイスおよび水分が昇華して乾燥が行われる。真空乾燥の真空度は１〜５０Ｐａ、好ましくは１〜５Ｐａとすることができる。このときも不活性雰囲気で液相を経由することなく乾燥が行われるので、変質のおそれはない。また積層状態で凍結した場合のように内部にドライアイスを内蔵した凍結物の場合は先にドライアイスが昇華して多孔質になった状態で氷が昇華するので、真空乾燥の効率が高く、短時間で乾燥を行うことができる。
こうして得られる凍結乾燥物は処理前の成分、色彩、味、香り、風味、食感、物理および化学的性状等を維持した状態で得られ、必要により切断、粉砕等の処理を行って製品とされる。この凍結乾燥物は酸素と接触しない状態で得られ、そのまま不活性な状態で保存、運搬、使用できるが、乾燥物は吸水させない限り、脱酸素剤を封入した状態で保存、運搬しても変質は少ない。また複数の被処理物を接触状態あるいは積層状態で凍結乾燥した凍結乾燥物は接合部が剥離することなく接合物、積層物の状態を維持する。
本発明において被処理物のセルロース、筋肉などの繊維組織、動植物および微生物等の生物体の細胞壁に亀裂を生じさせると、接触面積が増加して被処理物間の接着性を増すとともに、収縮・硬化等による接着部の剥離を防止し、被処理物の組織内容物あるいは細胞内容物が外部に滲出し易い組織構造に改変して消化率を高めるとともに食感をソフトにすることが可能である。
凍結乾燥物として利用できるものは、生物体、有機物など任意のものがあげられ、具体的には野菜、果物、肉、乳製品等の食品、生物体から得られる生薬等の薬物、生物体、組織等を均質化した分析用の生物試料、酵母、細菌等の菌体、パン生地、デンプン、タンパク等の工業用原料などがあげられる。菌体は細胞壁の亀裂により増殖機能を失い、あるいは細胞壁が破壊されることにより死滅する場合があるが、これらの場合抗原となるタンパク質を損わずに細胞壁等を破砕できるためワクチンとしての使用が可能になる。また加圧力を高くすることにより雑菌が死滅すると、食品等の安全性が向上する。
凍結乾燥物は目的に応じて乾燥状態のまま使用できるほか、水を含浸させて戻した状態でも使用でき、さらに加熱、その他の処理を行って使用することもできる。含水により被処理物は凍結乾燥前の状態に戻り、色、味、香り等も復元する。複数の被処理物を接合した接合体、または積層した積層体は水で戻しても接合または積層状態を維持し、剥離せず、加熱その他の処理を行っても接合または積層状態を維持する。
このように凍結乾燥物はそのままの状態で、または含水もしくは加工して使用することができるが、この場合他の物と複合させて使用することができる。例えば凍結乾燥物を飲食物として使用する場合、ゼリー、チョコレート、ジュース、ミルク、クリーム、パン生地、ケーキ生地、パスタ、ライス、野菜等と複合させ、あるいは加工、調理することにより、優れた複合飲食物を得ることができる。これらの場合も凍結乾燥物は凍結乾燥前の新鮮な状態を維持し、しかも糖分、酸、酵素等の可溶性成分の溶出は少ない。
一般にパンやパイなどにレーズン、カボチャ、ニンジン等の果物や野菜類を混入すると、水分および糖分等の滲出により両者の境界部がべたべたした感じになるが、本凍結乾燥物を用いるとそのような感じはなく、優れた外観および食感が得られる。またミルク、クリーム、ホワイトチョコレート等にリンゴ、キウイフルーツ等を混入すると、酸によりカゼイン等の蛋白が凝固するが、本凍結乾燥物では酸の溶出はなく、凝固は起こらないので滑らかな食感が得られる。さらにキウイフルーツ等のタンパク分解酵素を含む果物等をゼリーに混入すると、ゼリーが凝固しないが、本凍結乾燥物を混入してもそのような問題はなく、凝固が起こる。このように相互に影響して複合化が困難な成分でも、本発明の凍結乾燥品を他の材料と複合させると各成分に影響されない飲食物等の複合物が得られる。
本発明の凍結乾燥方法および装置によれば、単一または複数の被処理物を分離または接触状態でドライアイスにより冷却して凍結させた後真空乾燥させるようにしたので、酸素および熱等による変質を受けることなく、処理前の品質、性状等を保持したまま、被処理物を凍結乾燥させることができ、乾燥に要する時間も短くなり、また複数の被処理物を接触または積層状態で凍結乾燥することにより、被処理物の接合または積層された凍結乾燥物を得ることもできる。
本発明の凍結乾燥物は、酸素および熱等による変質を受けることなく、処理前の品質、性状等を保持したままの不活性な凍結乾燥物であり、複数の被処理物が接合または積層された凍結乾燥物を得ることができる。またそのまま保存、運搬、使用することができ、高機能性を有する食品、薬物、飼料等としての利用が可能である。この場合細菌を死滅させることにより、長期間にわたり安全な食品等を得ることができる。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
第１図は実施形態の凍結乾燥装置の構成図、第２図および第３図は別の実施形態の断面図である。
第１図において、１は凍結装置、２は真空乾燥装置であり、供給路３から被処理物およびドライアイスを凍結装置１に供給して凍結を行い、凍結物を移送路４から真空乾燥装置２に移送して真空乾燥を行い、凍結乾燥物を取出路５から取り出すように構成されている。
第２図の凍結装置はシリンダ状のケーシング１１の支持部１２に加圧部材としてのラムトップ１３が摺動可能に支持され、その下部に接続するラムロッド１４を介して流体圧シリンダ１５により上下動可能とされている。ラムトップ１３の対向位置に加圧部材としての別のラムトップ１６が摺動可能に設けられ、その上部に接続するラムロッド１７を介して流体圧シリンダ１８により上下動可能とされている。ケーシング１１の上端部付近に供給路３および移送路４としてベルトコンベアが配置されている。１９は押出部材である。
上記のような凍結装置による凍結方法は、まずラムトップ１６が上昇してケーシング１１の上端部よりも後退した状態で、供給路３から例えば粒径１〜５ｍｍのドライアイス６ａを供給して全面に例えば３〜７ｍｍの厚さに敷きつめる。次いでその上に層状の被処理物７ａとして例えばキウイフルーツの５〜１０ｍｍ厚のスライスを置き、その上にまばら（部分的）にドライアイス６ｂを敷き、さらにその上に被処理物７ｂとして例えばイチゴのスライスを置き、その上にドライアイス６ｃをまばらに敷き、またその上に被処理物７ｃを置き、さらにその上にドライアイス６ｄを５〜１５ｍｍの厚さで敷きつめる。
この状態で流体圧シリンダ１８によりラムトップ１６を下降させて加圧し、被処理物７ａ、７ｂ、７ｃのドライアイス６ｂ、６ｃの介在しない部分を接着させると同時に全体を凍結させる。この場合、上下に存在するドライアイス６ａ、６ｄにより外部から冷却されるが、層間に介在するドライアイス６ｂ、６ｃによって内部からも冷却されると同時に気相の交換が行われ、各被処理物７ａ、７ｂ、７ｃは接着した状態で凍結し、凍結物が得られる。
凍結物はラムトップ１６を上昇させるとともにラムトップ１３を上昇させて押出部材１９で移送路４に押し出し、真空乾燥装置２に移送して真空、乾燥し、凍結乾燥物を製造する。
第３図の凍結装置は基台２１上に設置された支持台２２に、複数の加圧ロール２３ａが軸受材２４ａにより上向に支持されており、各ロール２３ａは走行手段としてのモータＭにより同一方向（例えば図面の反時計方向）に回転するように構成されている。上部には枠材２５により架台２６が形成され、流体圧シリンダ２７が設置されている。流体圧シリンダ２７から下向に伸びるラムロッド２８の先端に設けられたラムトップ２９の下側には複数の加圧ロール２３ｂが軸受材２４ｂにより下向に取付けられている。３１、３２は加圧部材としてのテフロン（テトラフルオロエチレン樹脂）製の成形型の下型（凹型）および上型（凸型）である。
上記の装置による凍結方法は、下型３１に第２図と同様の構成でドライアイス６ａ〜６ｄおよび被処理物７ａ〜７ｃを充填し、上型３２の先端を下型に挿入した状態で、成形型の下型３１および上型３２を加圧ロール２３ａ、２３ｂ間に矢印ａ方向に搬入し、流体圧シリンダ２７によりラムトップ２９を下向に加圧して第２図の場合と同様に接着、成形、凍結を行う。モータＭにより加圧ロール２３ａが同一方向に回転するため、成形型は矢印ｂ方向に搬出される。
上記の成形型の搬入、流体圧シリンダ２７による加圧、モータＭによる搬出は、それぞれの工程を分けて行ってもよいが全体を連続的に行ってもよい。すなわち加圧されたローラ２３ａ、２３ｂ間に成形型３１、３２を連続的に搬入して加圧するとともにそのまま搬出することにより連続的な処理を行い、生産効率を高めることができる。いずれの場合も装置の自動化が可能である。
搬出した成形型を型開きし、凍結物を取り出して真空乾燥装置２に搬入して真空乾燥を行い、凍結乾燥物を得る。成形型にテトラフルオロエチレン樹脂等のフッ素樹脂を用いると離型性が良好であり、またドライアイス６ａ、６ｄは離型剤としての作用もあるため、離型は容易であるが、成形型に機械的な離型手段を設けてもよい。
真空乾燥装置２は真空ポンプにより減圧して真空乾燥を行う装置であって、被処理物を２０〜３０℃に加熱して昇華速度を上げるための加熱装置および昇華した水分を−５０℃でトラップする冷却コイルを冷やすための冷凍機を備えた市販品を使用することができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
第３図の凍結装置を用いて凍結乾燥物を製造した。被処理物７ａ、７ｃとしてキウイフルーツの５〜１０ｍｍ厚のスライス、被処理物７ｂとしてイチゴの５〜１０ｍｍ厚のスライスを用いた。ドライアイスは粒径３ｍｍのものを用い、下側の６ａは５ｍｍの厚さ、上側の６ｄは１０ｍｍの厚さ、層間の６ｂ、６ｃは１〜２粒／ｃｍ2の割合でまばらに敷いた。圧力１０Ｎで６０秒間加圧して凍結物を得た。凍結物は市販の真空乾燥装置に移し、真空度２Ｐａ、乾燥棚温度２０℃で４８時間で真空乾燥し、凍結乾燥物を製造した。
得られた凍結乾燥物は、被処理物７ａ、７ｂ、７ｃが接合した多層積層物であり、水に戻しても剥離せず、色味、香りは処理前の状態を維持していた。
生のキウイフルーツ（測色値の明度（約４５）、ａ値（約−１５、緑）、ｂ値（約３０、黄色））と、生のイチゴ（測色値の明度（約３０）、ａ値（約３６、赤）、ｂ値（約１４、黄色））を接合させてそのまま加圧すると搾汁液や組織が混和して赤黒い色彩（測色値の明度（約３４）、ａ値（約３２、赤）、ｂ値（約２１、黄色））に変化するが、ドライアイスを用いた接合法では、第２図の装置を用いてキウイフルーツあるいはイチゴの単一の凍結乾燥品を調製した場合と比較すると、接合面の色彩には混和による変化が生じなかった。
通常、生のイチゴやキウイフルーツを牛乳あるいは乳製品に添加すると、タンパク質のカゼインが果実中の有機酸により凝固するが、これらの凍結乾燥物を添加しても凝固は起こらず、なめらかな加工牛乳、ヨーグルト、ホワイトチョコレートなどの乳製品が製造できた。
また、カボチャとニンジンの凍結乾燥物を含むパン、パイを調製した結果、生のカボチャやニンジンを添加したときのようなベたベたした生地が生じることはなく、サクサクした食感のパンやパイが製造できた。
〔実施例２〕
第３図の装置において被処理物として生のキウイフルーツ（長径３０〜６０ｍｍ、短径３０〜４５ｍｍ）を厚さ１０ｍｍに切断し、中心部に円筒状に切断した生のパパイア（直径約２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を挿入し、ドライアイスを敷いた加圧容器に入れ、表面に粒状のドライアイスをまばらに散布し、１０Ｎで１分間弱く加圧して、被処理物を部分的に破壊し、わずかにひびを入れた状態で凍結乾燥した。その結果、果実の香りは良く保たれ、明るい色彩の乾燥品が調整できた。キウイフルーツの凍結乾燥物の明度（約５０）、ｂ値（約２４、黄色）の測色値を生のキウイフルーツと比較した結果、明度は約６０％上昇し、ｂ値は約３０％減少した。また、パパイアの凍結乾燥物の明度（約７５）、ｂ値（約５０、黄色）の測色値を生のパパイアと比較した結果、明度は約１０％上昇し、ｂ値は約６０％減少した。
これらの凍結乾燥物を用いて透明のゼリーに封入して菓子を調製した結果、キウイフルーツのｂ値は生とほぼ同じに回復した。明度は凍結乾燥品と生の中間値を示した。パパイアの明度は生とほぼ同じであったが、ｂ値は凍結乾燥品と生の中間値を示した。
生のキウイフルーツ、パパイアは、ゼリーなどのタンパク分解酵素を有するためゼリーが固化しないが、凍結乾燥物を用いると、酵素が溶出しにくいため、完全に固化したゼリーを調製することができた。
〔産業上の利用可能性〕
本発明の凍結乾燥方法は酸素、酵素、および熱等により変質しやすい生物体、有機物、薬物、生物試料、工業原料等を処理前の品質、性状等を保持したままの状態で凍結乾燥して保存、運搬、使用するために利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の凍結乾燥装置の構成図である。
【図２】実施形態の凍結装置の断面図である。
【図３】他の実施形態の凍結装置の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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