(57)【要約】  【課題】  加圧された二酸化炭素を用いて液状物質の殺菌・酵素失活処理を行う従来の装置と比較して、装置の小型化および低コスト化が可能な液状物質の連続処理方法を提供する。  【解決手段】  a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する工程、b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で加温しながら1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる工程、c)該二酸化炭素溶解後の液状被処理物を30秒〜30分間保持する工程、およびd)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる工程、を有する連続処理方法により、液状物質の殺菌・酵素失活処理を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する工程、
b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で加温しながら1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる工程、
c)該二酸化炭素溶解後の液状被処理物を30秒〜30分間保持する工程、および
d)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる工程、
を有することを特徴とする液状物質の連続処理方法。
【請求項２】
a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する工程、
b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる工程、
c)該二酸化炭素溶解後の液状被処理物を30秒〜30分間保持する工程、および
d)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる工程、
を有する連続処理方法により処理されたことを特徴とする液状物質。
【請求項３】
a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する二酸化炭素混合部、
b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で加温しながら1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる二酸化炭素濃度調節部、
c)該二酸化炭素溶解後の被処理物を30秒〜30分間保持する保持部、および
d)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる減圧部、
を有することを特徴とする液状物質の連続処理装置。
【請求項４】
上記二酸化炭素濃度調節部および保持部がチューブ状配管から成ることを特徴とする請求項３に記載の液状物質の連続処理装置。
【請求項５】
a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する工程、
b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で加温しながら1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を5MPa以上の高圧状態で被処理物に4%以上溶解させる工程、
c)該二酸化炭素溶解後の液状被処理物を30秒〜30分間保持する工程、および
d)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる工程、
を有することを特徴とする液状物質の連続処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素を用いて清酒、果汁、薬品等の液状物質の殺菌および酵素の失活処理を行う連続処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物を原因とする製品の腐敗や食中毒等を防止する目的で、食品等に対して、加熱やその他の方法による殺菌処理が行われている。また、清酒や果汁等の製造においては、品質劣化の原因となる微生物を殺菌し、また、残存酵素を失活させるために加熱処理（火入れ）や限外濾過等を行い、製造後の品質の安定化を図っている。そのような処理の中で加熱処理が最も一般的な殺菌および酵素失活方法であるが、食品、薬品等に対する加熱処理は風味の低下や有効成分の分解などを伴うという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば液状食品については、超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素を用いた殺菌および酵素失活処理方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらの方法では、まず、液状被処理物中に液体二酸化炭素を微小泡化して放出することにより、その被処理物に二酸化炭素を溶解させる。次に、その被処理物を、それに溶解した二酸化炭素が超臨界又は亜臨界状態となるような温度および圧力条件下に置き、所定時間保持する。これにより、殺菌および酵素の失活が行われる。その後、被処理物を急速に減圧することにより被処理物と二酸化炭素を速やかに分離し、二酸化炭素の除去および被処理物の回収を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０６０４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９３０３号公報
【特許文献３】特開２００２−１９１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素を使用した殺菌および酵素失活方法では、被処理物に二酸化炭素をほぼ飽和量まで溶解させるために、被処理物を十分な時間保持することが可能な、大きな二酸化炭素溶解槽を必要とする。その結果、処理装置全体が大型化している。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであって、その目的とするところは、加圧された二酸化炭素を用いて液状物質の殺菌および酵素の失活処理を行う方法であって、処理装置の小型化が図れる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明に係る液状物質の連続処理方法は、
a)加圧下で二酸化炭素を液状被処理物と混合する工程、
b)二酸化炭素と混合された被処理物を30〜60℃で加温しながら1〜10分間保持することにより、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる工程、
c)該二酸化炭素溶解後の液状被処理物を30秒〜30分間保持する工程、および
d)該保持後の液状被処理物を急速に圧力低下させる工程、
を有することを特徴としている。
【０００８】
従来の二酸化炭素を利用した殺菌および酵素の失活処理方法では、加圧下で二酸化炭素を液状被処理物に溶解させる工程で、およそ飽和量まで二酸化炭素を被処理物に溶解させる。一方、本願発明に係る方法では、初めの工程では加圧下で二酸化炭素を液状被処理物に供給するのみである。このため、本発明に係る方法では、二酸化炭素を被処理物と混合する工程において使用される二酸化炭素混合槽を小型化することが可能である。
【０００９】
本発明に係る殺菌等の方法では、まず、加圧下で二酸化炭素を液状被処理物に供給し、液状被処理物と二酸化炭素を混合する。
【００１０】
液状被処理物と二酸化炭素を混合後、該被処理物を30〜60℃の温度で加温しながら1〜10分間保持することにより、超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させる。小さなスペースで効率的に被処理物と二酸化炭素を混合して上記所定の二酸化炭素濃度とするために、被処理物の二酸化炭素濃度を調節する工程では、タンクではなくチューブ状配管を使用するのが望ましい。このチューブ状配管の長さは、被処理物の流速と保持時間の関係から決定される。
【００１１】
二酸化炭素を4%以上溶解した被処理物は、その状態で30秒〜30分間保持されることにより、殺菌および／又は酵素の失活処理が行われる。
この工程においては、被処理物の二酸化炭素濃度を調節する工程と同様の理由で、チューブ状配管を使用するのが望ましい。
【００１２】
被処理物の二酸化炭素濃度を調節する工程や保持工程においてチューブ状の配管を用いた場合、配管を細かく分解することができる。このため、従来の大きなタンク状の反応容器やコイル配管を使用した場合と比べて装置コストの低減が可能となるばかりでなく、装置の洗浄が容易となり、食品製造用途に好適である。
【００１３】
上記保持後の液状被処理物は、大気圧まで急速に圧力低下される。この際、二酸化炭素と液状被処理物が気液分離して、殺菌および／又は酵素の失活処理が行われた液状被処理物が回収される。
【発明の効果】
【００１４】
被処理物中の二酸化炭素を所定の濃度まで高める工程を、被処理物へ二酸化炭素を供給する工程から切り離し、被処理物を所定の温度とする加温工程と結びつけることにより、従来の殺菌および酵素失活処理装置と比較して、装置の小型化が図れる。また、装置の小型化から設備コストの低減へとつなげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上記液状物質の連続処理方法を実施可能な装置の一例を挙げて、本発明に係る方法について以下に詳細に説明する。
【００１６】
図１に示す通り、上記液状物質の連続処理方法を実施可能な連続処理装置は、二酸化炭素供給部１０、被処理物供給部２０、二酸化炭素混合部３０、二酸化炭素濃度調節部４０、保持部５０、減圧部６０および装置全体の動作を制御する制御部７０を備える。
【００１７】
二酸化炭素供給部１０は、液体二酸化炭素が封入された二酸化炭素ボンベ１１、ボンベ１１から放出される液体二酸化炭素を冷却するための冷却ユニット１２、二酸化炭素を二酸化炭素混合部３０に送るためのポンプ１３、および各所に設けられたバルブ１４，１５，１６や圧力ゲージ１７等を備える。
【００１８】
被処理物供給部２０は、液状被処理物を貯留しておくタンク２１、被処理物を二酸化炭素混合部３０の混合槽３１に送液するためのポンプ２２、および流路の圧力を検出する圧力ゲージ２３等を備える。
【００１９】
二酸化炭素混合部３０は、液状被処理物と二酸化炭素を混合するための混合槽３１、二酸化炭素を微小泡化して混合槽３１に導入するためのミクロフィルタ３２、混合槽３１を出る被処理物の温度を検出する温度センサ３３等を備える。
【００２０】
二酸化炭素濃度調節部４０は、二酸化炭素を混合させた被処理物の温度を30〜60℃の温度とし、二酸化炭素を超臨界又は亜臨界状態とし、二酸化炭素を被処理物に4%以上溶解させるための加熱槽４１を備える。加熱槽４１の前後には、それぞれの箇所における被処理物の温度を検出する温度センサ４２および４３が設けられている。
【００２１】
保持部５０は、4%以上の二酸化炭素が溶解した30〜60℃の被処理物を30秒〜30分間保持するための、加熱機能を有する保持槽５１を備える。保持槽５１の後には、被処理物の温度を検出する温度センサ５２が設けられている。
【００２２】
減圧部６０は、被処理物と二酸化炭素の混合液を大気圧に減圧するための圧力調整弁６１、被処理物と二酸化炭素を気液分離する分離槽６２、圧力調整弁の直前に設けられた圧力ゲージ６３等を備える。
【００２３】
制御部７０には、操作者が操業パラメータや指令を入力するための操作部７１（キーボード、マウス等）と、操作部７１からの指令信号や各温度センサ３３，４２，４３，５２、圧力ゲージ１７，２３，６３からの出力信号に応じてポンプ１３，２２、加熱槽４１、保持槽５１、圧力調整弁６１等の動作を制御する制御装置７２が備えられている。
【００２４】
操作者は、操作部７１を操作することにより、被処理物の圧力、温度、処理時間等の操業パラメータを入力する。これに応じて制御装置７２は、予め定められたプログラムに従い以下の制御を行う。
【００２５】
まず、ポンプ２２を駆動し、タンク２１に貯留されている被処理物を所定の圧力で混合槽３１に送り込む。一方、ポンプ１３を駆動することにより、ボンベ１１内の液体二酸化炭素を、所定の圧力で混合槽３１に送出する。その間、ポンプ１３の作動効率を高めるために液体二酸化炭素はポンプ１３の前で冷却ユニット１２により一旦冷却される。その後、混合槽３１への導入口に設けられたミクロフィルタ３２により、二酸化炭素は細かい泡状で混合槽３１に投入される。これは、被処理物中への二酸化炭素の溶解速度を高めるためである。
【００２６】
混合槽３１内において、被処理物および二酸化炭素は混合槽３１の中を上向きに流れて二酸化炭素と被処理物が混合される。
【００２７】
二酸化炭素と混合された被処理物は、加熱槽４１において1〜10分間保持され、30〜60℃に加温される。この間に二酸化炭素が超臨界又は亜臨界状態となり、また、被処理物に4%以上の二酸化炭素濃度が溶解する。なお、本発明に係る方法では、二酸化炭素は必ずしも超臨界又は亜臨界状態にする必要はなく、5〜10MPa程度の高圧の二酸化炭素であれば十分な殺菌効果および二酸化炭素溶解効果を得ることができる。この場合には、処理時間を長くする必要はあるものの、処理温度を30℃程度あるいはそれ以下の低温としてもよい。
【００２８】
4%以上の二酸化炭素が溶解した被処理物は保持槽５１に導入される。ここで30秒〜30分間保持される間に、被処理物中の細菌がほぼ完全に死滅する。
【００２９】
ポンプ２２から圧力調整弁６１までの間の被処理物の圧力、加熱槽４１における加熱温度、および保持槽５１における保持時間は、被処理物の種類や殺菌の目的等に応じて上記の範囲で適宜設定する。ポンプ２２から圧力調整弁６１までの間の被処理物の圧力は、装置の耐圧性や操作性やコストも考慮して、殺菌等に十分な二酸化炭素を溶解させることが可能な圧力である10MPa程度とするのが好ましい。被処理物の加熱温度は、微生物の殺菌および酵素の失活に十分な温度としなければならないが、温度を高くしすぎると被処理物の風味の低下や有効成分の分解等につながるため、好ましくは45〜55℃とする。また、殺菌および酵素の失活を十分行うため、二酸化炭素濃度は被処理物重量の4%以上とし、保持工程における保持時間は好ましくは3〜8分とする。ここで保持時間とは、二酸化炭素濃度調節工程で30〜60℃、4%以上の二酸化炭素濃度とされた被処理物が、保持部に導入され減圧部に送出されるまでの時間をいう。
【００３０】
以上のような工程で殺菌処理が行われた被処理物は、圧力調整弁６１により大気圧に戻される。
大気圧に戻された溶液は分離槽６２において被処理物と二酸化炭素に気液分離され、被処理物は回収されて製品タンクに保存され、二酸化炭素はリサイクル流路に送られて再利用される。
【実施例】
【００３１】
上記方法により十分な殺菌が行われることを確認するため、本願発明に係る連続処理装置を用いて、オレンジ果汁の殺菌処理を行った。試料を2L/minで供給し、ポンプ２２から圧力調整弁６１までの間の被処理物の圧力を10MPa、二酸化炭素供給量を0.4L/min、二酸化炭素濃度調節部４０の出口温度を55℃、保持部５０における保持時間を5分とした。
処理果汁について微生物検査を実施したところ、主な微生物であるSaccharomyces cervisae、Aspergillus nigerともに残存菌数は0であり、殺菌が十分行われていることが確認できた。なお、試料中の二酸化炭素濃度は二酸化炭素混合部３０の出口で3%以下であったが、二酸化炭素濃度調節部４０の出口では4.5%に達しており、殺菌に十分な二酸化炭素濃度となっていた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る液状物質の連続処理装置の一例の概略構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１０…二酸化炭素供給部
１１…二酸化炭素ボンベ
１２…冷却ユニット
１３，２２…ポンプ
２０…被処理物供給部
３０…二酸化炭素混合部
３１…混合槽
３２…ミクロフィルタ
４０…二酸化炭素濃度調節部
４１…加熱槽
５０…保持部
５１…保持槽
６０…減圧部
６１…圧力調整弁
６２…分離槽
７０…制御部
７１…操作部
７２…制御装置
【図１】
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