(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に入れた溶液を撹拌しながら該容器を冷媒中へ徐々に沈め、該容器内の下部に１個の氷結晶を生成させてその上部に濃縮液を得る前進凍結濃縮法において、底面内側に多数の小穴を設けた容器を用いることを特徴とする前進凍結濃縮法。
【請求項２】
直径３mm未満で深さ２mm超の多数の小穴を設けた容器を用いる請求項１記載の前進凍結濃縮法。
【請求項３】
個数密度１００個／ｍ2超で多数の小穴を設けた容器を用いる請求項１又は２記載の前進凍結濃縮法。
【請求項４】
有底円筒形のステンレス製容器を用いる請求項１、２又は３記載の前進凍結濃縮法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は前進凍結濃縮法に関する。食品溶液や医薬品溶液等の濃縮法として、蒸発濃縮法、膜濃縮法或は凍結濃縮法が行なわれている。これらのうちで凍結濃縮法は、他の濃縮法に比べて、濃縮操作による溶質の変質や損失が少なく、また濃縮操作中の微生物の増殖を防げるという利点を有する。本発明はかかる利点を有する凍結濃縮法のうちでも特に前進凍結濃縮法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、凍結濃縮法として一般に、濃縮操作により生成する氷結晶と濃縮液とを固液分離する方法に関して、遠心分離法、洗浄塔法、加圧法が知られている。しかし、これら一般の凍結濃縮法にはいずれも、濃縮操作により多数の氷結晶片が生成するため、かかる氷結晶片と濃縮液とを固液分離する操作が誠に厄介であり、また固液分離に際して溶質の損失を生じるという問題がある。
【０００３】
そこで従来、新たな凍結濃縮法として、前進凍結濃縮法が注目されている（日本農芸化学会誌７１巻臨時増刊号６０頁，１９９７年）。この前進凍結濃縮法は、容器内に入れた溶液を撹拌しながら該容器を冷媒中へ徐々に沈め、該容器内の下部に１個の氷結晶を生成させてその上部に濃縮液を得るという方法であり、濃縮操作によりたった１個の氷結晶を生成させるため、固液分離を極めて容易になし得るという利点を有する。ところが、かかる従来の前進凍結濃縮法でも、濃縮操作の初期に、すなわち核となる氷結晶を生成させるときに、過冷却が起こり、この過冷却により溶質の一部が氷結晶中に取り込まれ、その分だけ溶質の損失を生じるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来の前進凍結濃縮法では、濃縮操作の初期に過冷却が起こり、これにより溶質の損失を生じる点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明は、容器内に入れた溶液を撹拌しながら該容器を冷媒中へ徐々に沈め、該容器内の下部に１個の氷結晶を生成させてその上部に濃縮液を得る前進凍結濃縮法において、底面内側に多数の小穴を設けた容器を用いることを特徴とする前進凍結濃縮法に係る。
【０００６】
本発明でも、容器内に入れた溶液を撹拌しながら該容器を冷媒中へ徐々に沈める。本発明では、かかる容器として、底面内側に多数の小穴を設けたものを用いる。底面内側に多数の小穴を設けた容器に溶液を入れ、該溶液を撹拌しながら、該容器を冷媒中へ徐々に沈め始めると、各小穴内の溶液に温度勾配が生じ、最初に各小穴内の最深部で核となる氷結晶が生成し、これが各小穴内で遂次成長して容器の底面内側を臨むようになり、そして容器の底面内側全面に薄膜様に広がる。更に溶液を撹拌しながら容器を冷媒中へ徐々に沈め続けると、容器の底面内側全面に薄膜様に広がった氷結晶の上に遂次新たな氷結晶が生成する。結果として、容器の下部にたった１個の氷結晶が生成し、その上部に濃縮液を得る。
【０００７】
本発明によると、容器の底面内側に設けた各小穴内の溶液に温度勾配を生じさせ、その最深部に核となる氷結晶を生成させて、これを基に１個の大きな氷結晶を成長させるので、実質的に過冷却を防止でき、所望する濃縮度合いにもよるが、実用上溶質の損失を防止できる。
【０００８】
容器の底面内側に設けた各小穴内の溶液に温度勾配を生じさせ、その最深部に核となる氷結晶を生成させるのであるから、容器の底面内側にはできるだけ径が小さくて深い小穴を設けるのが好ましく、また容器の底面内側全面に薄膜様の氷結晶を広がらせるのであるから、容器の底面内側にはできるだけ多く小穴を設けるのが好ましいが、実質的に過冷却を防止して実用上溶質の損失を防止するためには、容器の底面内側に直径３mm未満で深さ２mm超の多数の小穴を設けるのが好ましく、また個数密度１００個／ｍ2超で多数の小穴を設けるのが好ましい。本発明は本発明で用いる容器の形状等を以上説明したこと以外に限定するものではないが、その性質上、有底円筒形のステンレス製容器を用いるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る前進凍結濃縮法の実施状態を略示する縦断面図、図２は図１の容器の底面内側を示す拡大平面図、図３は図１の容器の底面を示す部分拡大縦断面図である。モータ１の回転軸に緊張ベルト２を介してボールネジ３が接続されている。図示しない機枠に軸受されたボールネジ３には昇降部材４が螺合されており、昇降部材４に把持具５が連結されていて、把持具５で容器６が把持されている。容器６は底面７が軸線に対し垂直方向に形成された有底円筒形のステンレス製のものからなり、底面７の内側に多数の円柱様の小穴８が設けられていて、容器６内に被濃縮液である溶液が入れられる。容器６の直上には図示しない機枠に取り付けられた撹拌機９が配設されており、撹拌機９の撹拌羽根１０が容器６内の溶液の界面近くで回転するようになっている。容器６の下方には恒温槽１１が配置されており、恒温槽１１に冷媒Ｃが入れられている。
【００１０】
容器６に溶液を入れ、該溶液の界面近く（当初は容器６の底面７の近く）を撹拌羽根１０で撹拌しつつ、モータ１を正転させると、緊張ベルト２を介してボールネジ３が回転し、昇降部材４及び把持具５を介して容器６が徐々に下降して、底面７から徐々に冷媒Ｃ中へ沈むようになっているのである。
【００１１】
底面７の内側に多数の小穴８を設けた容器６に溶液を入れ、該溶液の界面近くを撹拌しながら、容器６を冷媒Ｃ中へ徐々に沈め始めると、各小穴８内の溶液に温度勾配が生じ、最初に各小穴８内の最深部で核となる氷結晶が生成し、これが各小穴８内で遂次成長して容器６の底面７の内側を臨むようになり、そして容器６の底面７の内側全面に薄膜様に広がる。更に溶液の界面近くを撹拌しながら容器６を冷媒Ｃ中へ徐々に沈め続けると、容器６の底面７の内側全面に薄膜様に広がった氷結晶の上に遂次新たな氷結晶が生成する。結果として、容器６の下部にたった１個の氷結晶が生成し、その上部に濃縮液を得る。図１は容器６に入れた溶液の上記のような前進凍結濃縮途中を示しており、ここでは冷媒Ｃ中へ沈ませた容器６の相当部に氷結晶Ｂが生成し、その上部に相応に濃縮された濃縮液Ａが得られている。
【００１２】
【実施例】
実施例１
図面に基づいて前述した実施状態にしたがい、下記の条件下でトマトジュースを前進凍結濃縮した。結果を表１に示した。
容器：内直径５０cm×内高５０cmの有底円筒形のステンレス製容器
容器の底面：肉厚５mmの底面の内側に、直径２mm×深さ３mmの円柱様の小穴を個数密度２００個／ｍ2で設けた
冷媒：日曹丸善ケミカル社製の商品名ナインブラインＺ−１
容器に入れたトマトジュース量：４３リットル
容器の下降速度：２cm／時
凍結時間：７時間
【００１３】
実施例２
凍結時間を８時間としたこと以外は実施例１と同様にしてトマトジュースを前進凍結濃縮した。結果を表１に示した。
【００１４】
比較例１
底面に小穴を設けていない容器を用いたこと以外は実施例１と同様にしてトマトジュースを前進凍結濃縮した。結果を表１に示した。
【００１５】
【表１】
0004114893.tif 000002
【００１６】
表１において、
トマトジュース又は濃縮液のＢｒｉｘ：元のトマトジュース（ブランク）又は各例で得た濃縮液について測定した。
トマトジュース又は濃縮液の酸分、ビタミンＣ、色調及び総フレーバー量：元のトマトジュース（ブランク）についてはそのまま測定した。各例で得た濃縮液についてはそのＢｒｉｘが元のトマトジュース（ブランク）のＢｒｉｘとなるように水希釈したものについて測定した。
氷結晶のＢｒｉｘ：各例で生成した氷結晶を溶かしたものについて測定した。
濃縮倍率：｛各例で得た濃縮液のＢｒｉｘ／元のトマトジュース（ブランク）のＢｒｉｘ｝で求めた。
溶質の損失率：｛各例で生成した氷結晶の重量×そのＢｒｉｘ／元のトマトジュース（ブランク）の重量×そのＢｒｉｘ｝×１００で求めた。
Ｂｒｉｘ；糖度計で測定した。
酸分；滴定酸分をクエン酸換算した。
色調；反射式測色色差計（シグマ社製のΣ−８０）で測定し、求めた。
総フレーバー量；｛検出ピーク面積（ガスクロマトグラム上の総ピーク面積から内部標準物質及びその溶媒のピーク面積を引いたもの）／内部標準物質のピーク面積｝で求めた。
【００１７】
実施例３
実施例１と同様にしてリンゴジュースを前進凍結濃縮した。結果を表２に示した。
【００１８】
比較例２
底面に小穴を設けていない容器を用いたこと以外は実施例１と同様にしてリンゴジュースを前進凍結濃縮した。結果を表２に示した。
【００１９】
【表２】
0004114893.tif 000003
【００２０】
表２において、
結果は表１と同様にして測定し、求めた。但し、酸分は滴定酸分をリンゴ酸換算した。
【００２１】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、溶質の変質や損失を実用上招くことなく、溶液を凍結濃縮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る前進凍結濃縮法の実施状態を略示する縦断面図。
【図２】図１の容器の底面内側を示す拡大平面図。
【図３】図１の容器の底面を示す部分拡大縦断面図。
【符号の説明】
６・・・容器、７・・・底面、８・・・小穴、１０・・・撹拌羽根、Ａ・・・濃縮液、Ｂ・・・氷結晶、Ｃ・・・冷媒
【図１】
0004114893.tif 000004
【図２】
0004114893.tif 000005
【図３】
0004114893.tif 000006