WO2007117024A1 - ガス処理方法 - Google Patents

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WO2007117024A1
WO2007117024A1 PCT/JP2007/057995 JP2007057995W WO2007117024A1 WO 2007117024 A1 WO2007117024 A1 WO 2007117024A1 JP 2007057995 W JP2007057995 W JP 2007057995W WO 2007117024 A1 WO2007117024 A1 WO 2007117024A1
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gas
fluid
milk
raw material
liquid
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French (fr)
Inventor
Tomohiko Hashiba
Original Assignee
Wingturf Co., Ltd.
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10—Dispersions; Emulsions
    • A61K9/127—Liposomes
    • A61K9/1277—Processes for preparing; Proliposomes

Definitions

  • the present invention relates to a gas treatment method for fluids represented by blood, beverages, liquid foods, medicines and the like.
  • fluid foods such as beverages and liquid foods are subjected to a replacement treatment of gas dissolved in the foods for the purpose of preventing the deterioration of the flavor.
  • oxygen may be added to improve the flavor.
  • Patent Documents 1 and 2 when milk is produced, the amount of dissolved oxygen in the liquid is reduced by replacing raw milk with an inert gas such as nitrogen gas prior to heat sterilization. Further, a method for suppressing the generation of sulfides (sulfur compounds) during heat sterilization is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a method for suppressing the growth of harmful microorganisms by reducing the concentration of dissolved oxygen in raw milk by aeration and stirring of nitrogen gas while raw milk is stored in a silo. Is disclosed.
  • homogenization is performed for the purpose of preventing fat from separating by squeezing fat globules contained in raw milk as a raw material.
  • the homogenization treatment is usually performed by crushing milk fat by applying pressure to the raw material milk.
  • various products include a process of sterilizing in the manufacturing process.
  • Patent Document 2 in the method for producing a milk beverage, a heat sterilization treatment is further performed after replacement with nitrogen gas.
  • heat and sterilization treatment is performed on blood, medicine, etc. (for example, Patent Document 4). None of these conventional heat sterilization treatment methods are based on gas.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3083798
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3091752
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 5-49395
  • Patent Document 4 JP-A-6-319463
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a new and efficient gas processing method.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing milk that can perform the above-described plurality of treatments collectively.
  • the present inventors are able to homogenize raw milk by spraying raw milk with a two-fluid nozzle.
  • this dispersion state is very reactive, it has been found that nitrogen replacement of dissolved oxygen in raw milk and sterilization can be performed very efficiently, and the present invention has been completed. . That is, the present invention relates to the following (1) to (10).
  • the fluid is characterized in that the fluid is ejected from a liquid ejection port, the ejection flow is crushed by an air current to form fine droplets, and then the fluid droplets are aggregated. Gas processing method.
  • the air stream includes superheated steam, and sterilizes the fluid.
  • the fluid is blood, beverage, liquid food, or medicine, (1)
  • the fluid is raw material milk, and the airflow includes nitrogen gas.
  • the fluid is raw material milk, and the airflow contains superheated steam (1
  • raw milk is a liquid containing raw milk and components derived from raw milk (particularly fat), and milk is a raw material made from the raw milk.
  • Milk produced through various processes homogenization treatment, dissolved oxygen replacement treatment, sterilization treatment, etc.
  • the gas treatment method of the present invention while discharging a fluid represented by blood, beverage, liquid food, medicine, and raw milk from the liquid discharge port, the discharge flow is crushed by an air flow, Fine After the droplets are made into fine droplets, the droplets are agglomerated, whereby the fluid can be efficiently subjected to gas addition, gas replacement, deaeration, or sterilization (sterilization).
  • FIG. 1 is an apparatus configuration diagram showing an example of a processing apparatus used for a fluid homogenization process in a manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 2 is (a) a plan view showing an example of a two-fluid nozzle, and (b) a cross-sectional view showing an example of a two-fluid nozzle.
  • FIG. 3 is a front view showing a form example of a two-fluid nozzle.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device.
  • FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of the examples.
  • FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of the examples.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a processing apparatus for use in a fluid gas processing method according to the present invention.
  • the manufacturing apparatus 100 includes a raw material supply system 110, a two-fluid nozzle 160, and a flow blocker (baffle board) 190.
  • the raw material supply system 110 includes a raw material tank 111.
  • the raw material tank 111 is a pressure-resistant container that can be sealed, and is sealed after injecting a fluid 112 such as raw milk.
  • a stirrer 113 having a rotating blade for stirring the fluid 112 is provided.
  • a raw material feed pipe 121 is connected to the raw material tank 111 through its side wall.
  • the inlet 12 li of the raw material feed pipe 121 is disposed near the inner bottom surface of the raw material tank 111.
  • a strainer 122 is attached to the inlet 121 i of the raw material feed pipe 1 21.
  • the outlet 121 ⁇ of the raw material feed pipe 121 is connected to the liquid supply port 151 of the two-fluid nozzle 160.
  • An electromagnetic variable throttle valve 123 for adjusting the flow rate is interposed in the middle portion of the raw material feed pipe 121.
  • a pressure pipe 131 is connected to the raw material tank 111 so as to penetrate the ceiling wall.
  • the outlet 131 ⁇ of the pressure pipe 131 is disposed near the ceiling surface of the raw material tank 111.
  • the pressure pipe 131 is a pipe for introducing a compressed gas into the upper space inside the raw material tank 111 (the space existing above the fluid 112).
  • the most upstream end of the pressure pipe 131 is connected to the compressed gas discharge port of the compressor 133 via the branch pipe 132.
  • an electromagnetic valve 134 is provided, and an atmospheric pressure sensor 135 for detecting the atmospheric pressure in the upper space of the raw material tank 111 is provided.
  • a gas supply pipe 136 is connected to the gas supply port 152 of the two-fluid nozzle 160.
  • the uppermost stream end of the gas supply pipe 136 is connected to the exhaust port of the compressor 133 via the branch pipe 132. That is, the branch pipe 132 has two outlets, the pressure pipe 131 is connected to one outlet of the branch pipe 132, and the gas supply pipe 136 is connected to the other outlet.
  • an electromagnetic valve 137, a pressure sensor 138, a compressed gas reservoir 139, and a pressure control valve 140 are provided in order from the upstream side to the downstream side. spirit
  • the pressure sensor 138 is a sensor for detecting the atmospheric pressure in the compressed gas reservoir 139.
  • the compressor 133 is for generating compressed gas.
  • the compressed gas discharged from the compressor 133 is distributed to the pressure pipe 131 and the gas supply pipe 136 through the branch pipe 132.
  • the gas supply pipe 136 is a pipe for introducing a compressed gas into the two-fluid nozzle 160.
  • the compressed gas supplied to the gas supply pipe 136 is stored in the compressed gas reservoir 139, adjusted to a predetermined pressure, and introduced into the two-fluid nozzle 160.
  • a liquid discharge port 161 that communicates with the liquid supply port 151 and a gas ejection port 162 that communicates with the gas supply port 152 are provided at the tip of the two-fluid nozzle 160.
  • the gas injection port 162 is formed around the liquid discharge port 161.
  • a stainless steel flow blocking body 190 is provided near the lower part of the two-fluid nozzle 160.
  • the flow blocker 190 is a conical member having a diameter reduced upward, and the tip (upper end) thereof faces the liquid discharge port 161 of the two-fluid nozzle 160.
  • the two-fluid nozzle 160 and the flow blocker 190 are housed together in a straight cylinder (not shown), and are connected to and held by the inner wall of the straight cylinder.
  • the fluid 112 supplied to the liquid supply port 151 of the two-fluid nozzle 160 is discharged from the liquid discharge port 161, but in front of the two-fluid nozzle 160 (downward in the figure), a gas jet port 162.
  • a high-speed vortex of air ejected from the air is formed, and the discharged fluid 112 is crushed into fine particles (mist) by the high-speed vortex.
  • the flow immediately after being crushed collides with the flow blocker 190.
  • the crushed flow is re-aggregated immediately after crushing (mist-like droplets are re-agglomerated), and the processed liquid 124 in a state where the fluid is uniform is generated.
  • the solution 124 re-aggregated on the flow blocking body 190 flows down along the surface of the flow blocking body 190, and the solution 124 that has flowed down from the lower end of the flow blocking body 190 accumulates in the product container 125.
  • FIG. 2 (a) is a plan view of the nozzle
  • FIG. 2 (b) is a sectional view of the nozzle
  • FIG. 3 is a front view of the nozzle.
  • the two-fluid nozzle 160 has a structure in which a substantially cylindrical core 160B is inserted and screwed into a substantially cylindrical hollow casing 160A.
  • Casing 160A is made by machining a metal material such as stainless steel or brass and has a two-fluid nozzle at its tip.
  • An opening hole 163 having a circular cross section whose center coincides with the central axis A of 160 is formed to form an outer contour of the gas injection port 162.
  • a gas supply port 152 is formed on the side surface of the casing 160A so as to have an axis perpendicular to the central axis A of the two-fluid nozzle 160.
  • a female screw groove is cut in the inner peripheral surface of the gas supply port 152 so that the gas supply pipe 136 can be screwed in and coupled.
  • a female screw groove 166 is formed at the base end portion of the inner surface of the casing 160A, and a step portion 167 having a slightly larger inner diameter is formed at a portion in the base end direction thereof.
  • a male thread groove 168 is formed on the outer surface of the front end portion of the casing 160A so that a fixing nut 169 for attaching the two-fluid nozzle 160 can be screwed.
  • the core 160B is manufactured by machining the same or different metal material as the casing 160A described above, and the inside is hollowed out along the central axis A to be hollow.
  • the outer diameter is such that it fits snugly into the hollow hole of the casing 160A, and the outer diameter near the center of the longitudinal direction is slightly narrower than the inner surface of the casing 16OA.
  • an annular cylindrical space 170 is left. This space 170 communicates with a gas supply port 152 provided in the casing 160A.
  • a male screw groove 171 is cut in the outer circumference slightly before the base end of the core 160B, and is screwed into the female screw groove 166 to fix the core 160B inside the casing 160A.
  • a liquid supply port 151 is formed at the base end of the core 160B.
  • a female thread groove is cut in the inner peripheral portion of the liquid supply port 151, and the leading end portion of the merging pipe 135 is screwed and coupled.
  • a liquid discharge port 161 communicating from the liquid supply port 151 through the internal hollow space is opened at the tip of the core 160B, and the enormous conical portion around it forms a spiral forming body 176. ing.
  • a vortex chamber 177 is formed between the front end surface of the spiral forming body 176 and the inner surface of the front end of the casing 160A.
  • the tip end surface 178 of the core 162 constituting the vortex chamber 177 has a gap with the opening hole 163 of the casing 160A described above, and this constitutes the gas injection port 162.
  • a circular liquid discharge port 16 at the center 1 is arranged, and an annular gas injection port 162 is arranged around it.
  • the gas injection port 162 communicates with a plurality of swirl grooves 179 extending in a spiral shape formed on the conical surface of a spiral forming body 176 disposed inside the casing 160A.
  • the compressed gas supplied from the gas supply port 152 passes through the space 170 and is compressed when passing through the swirling groove 179 having a small cross-sectional area formed in the spiral forming body 176 to become a high-speed air flow. .
  • This high-speed airflow becomes a swirl-like swirl airflow inside the vortex chamber 177 and is ejected from the constricted annular gas injection port 162 to form a high-speed vortex of gas in front of the two-fluid nozzle 160.
  • This vortex is formed in a tapered conical shape with the front position close to the tip of the casing 160A as a focal point.
  • the unmixed raw material liquid 112 delivered from the raw material tank 111 is supplied to the liquid supply port 151 through the raw material supply pipe 121.
  • the fluid 112 supplied to the liquid supply port 151 is discharged from the liquid discharge port 161 through the hollow portion of the core 160B. Then, it is crushed into fine particles by the high-speed vortex of the gas injected from the gas injection port 162, and is forcibly mixed with the rotation of the vortex and is forwarded to the front of the two-fluid nozzle 160 as a mixture of uniformly mixed particles.
  • the inner diameter of the liquid discharge port 161 is slightly smaller than the inner diameter of the bore hole of the core 160B. However, if there is a possibility of clogging, the inner diameter of the liquid discharge port 161 is bored. It is desirable to have the same diameter as the inner diameter of the hole.
  • Manufacturing apparatus 100 is controlled by control device 180 shown in FIG.
  • the control device 180 includes an MCU 181, a ROM 182, a RAM 183, an interface unit 184, an A / D connector 185, and a drive unit 186, which are mutually connected via a bus line 187. It is connected.
  • the ROM 182 stores a program executed by the MPU 181.
  • the RAM 183 is used as a work area when the MPU 181 executes a program.
  • a display device 188 such as a CRT is connected to the output port of the interface unit 184, and an input device 189 such as a keyboard is connected to the input port.
  • the atmospheric pressure sensors 135 and 138 of the manufacturing apparatus 100 are connected to the input of the A / D converter 185, and the analog values of the air pressure detected by these sensors are converted into digital values.
  • the air pressure value converted into a digital value is read by the MP U 181 via the bus line 187.
  • the output of the drive unit 186 is connected to the electromagnetically driven valves 123, 134, 137 and 140 of the manufacturing apparatus 100.
  • the drive unit 186 adjusts the current for electromagnetic drive in accordance with the command from the MPU 181 and switches it on / off.
  • the operator When operating the manufacturing apparatus 100, the operator puts a fluid in the raw material tank 111 and tightly seals the lid of the raw material tank 111. Thereafter, the start of mixing is instructed from the input device 189. Upon receiving this command, the MPU 181 issues a command to the drive unit 186 to open the solenoid valve 1 34 and monitor the output of the atmospheric pressure sensor 135 via the AZD converter 185 so that the compressed gas from the compressor 133 is fed into the raw material tank 111. Wait until the upper space of the tank is filled and the prescribed pressure is reached. In this initial state, the other solenoid valves of the manufacturing apparatus 100 are closed.
  • the MPU 181 closes the electromagnetic valve 134. Then open the solenoid valve 1 37. As a result, the compressed gas is supplied into the compressed gas reservoir 139.
  • the MPU 181 determines that the conditions for starting the process are satisfied, and opens the pressure control valve 140. Then, the compressed gas is supplied from the compressed gas reservoir 139 to the gas supply port 152 of the two-fluid nozzle 160, and a high-speed vortex of gas is injected from the gas injection port 162 at the tip of the two-fluid nozzle 160. Next, the MPU 181 opens the electromagnetic variable throttle valve 123 to a predetermined opening.
  • the raw material liquid 112 stored in the raw material tank 111 is supplied to the liquid supply port 151 of the two-fluid nozzle 160 through the raw material feed pipe 121, and from the liquid discharge port 161 at the tip of the two-fluid nozzle 160. It is discharged.
  • the raw material liquid 112 discharged from the two-fluid nozzle 160 is crushed into fine particles by the high-speed vortex of air that has already been formed in the discharge direction, and the components in the raw liquid 1 12 (fluid) accompany the vortex flow. Are released into the product container 125 in a uniform state.
  • the liquid level of the raw material liquid 112 in the raw material tank 111 decreases, so the volume of the upper space in the raw material tank 111 increases, and the atmospheric pressure decreases accordingly.
  • This pressure is constantly detected by the atmospheric pressure sensor 135, and the value is sent to the MPU 181.
  • the MPU 181 constantly monitors the value detected by the atmospheric pressure sensor 135. Maintain a predetermined appropriate value.
  • the pressure inside the compressed gas reservoir 139 The pressure of the compressed gas is also maintained at an appropriate value by controlling the solenoid valve 137 by the MPU181.
  • gas processing gas addition, gas A pretreated liquid 124 that has been replaced, degassed, or sterilized (sterilized) is produced, stored in the product container 125, and collected.
  • oxygen can be added to the fluid (or substitution of dissolved gas with oxygen), and nitrogen gas or carbon dioxide can be added. If an inert gas such as carbon is used, dissolved oxygen in the fluid can be replaced with an inert gas.
  • the air stream ejected from the two-fluid nozzle 160 is superheated steam (for example, 115 ° C to 200 ° C), hydrogen peroxide gas, or ozone, the fluid is extremely reactive in the form of a mist. Since it can be sterilized in a high state, it can be said that sterilization can be performed efficiently in an extremely short time.
  • superheated steam for example, 115 ° C to 200 ° C
  • hydrogen peroxide gas for example, hydrogen peroxide gas, or ozone
  • a gas injection function for injecting a second gas (usually the same as the gas used for crushing) into the fluid in advance. May be provided. Thereby, when discharged from the liquid discharge port 161, it can be further finely crushed by the diffusion of the injected gas, and the homogeneity can be further increased.
  • the processed liquid 124 in a state where moisture and fat globules in the fluid are uniformly mixed is generated. It is stored in the product container 125 and collected.
  • the gas stream ejected from the two-fluid nozzle 160 is nitrogen gas
  • nitrogen substitution of dissolved oxygen can be performed simultaneously with the homogenization treatment.
  • the conventional nitrogen replacement method needed to take into account the foaming problem. This processing method does not cause such a problem.
  • the air stream ejected from the two-fluid nozzle 160 is superheated steam, the fluid can be sterilized in a mist state, so that the sterilization can be performed efficiently in a very short time. .
  • the viscosity of the fluid in the pipe is different from the upstream side and the downstream side.
  • the above example is not limited as long as it can be fed through the pipe due to the pressure difference.
  • Predetermined temperature of each sample in a constant temperature water bath (constant temperature water bath: THERMO MINDER SJ-10 (Taitech Co., Ltd.), specification temperature range: 0 to: 100 ° C, temperature accuracy: ⁇ 0.15 to 0.3 ° C) (5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, 20 ° C), and the following treatment was performed with a mixer (sample discharge pressure: 0.2 MPa, air flow injection pressure: 0.5 MPa).
  • Nitrogen gas treatment Treated 1 to 3 times with a mixer.
  • Treatment with oxygen gas Treated 1 to 3 times with a mixer.
  • treatment with nitrogen gas A sample that had been subjected to oxygen gas treatment three times with a mixer was used, and further treated with nitrogen gas.
  • Raw milk diluted 1000 times with pure water was processed 1 to 3 times with a mixer.
  • the following dissolved oxygen meter and light scattering photometer were used to measure the dissolved oxygen concentration and particle size (cumulant method). Moreover, the sample temperature after a process was measured.
  • Measurement of dissolved oxygen Digital dissolved oxygen meter DO_ 5509 (Fuso Rika Products Co., Ltd.), Measuring method: Polarographic type (with temperature sensor), Measuring range: 0-20. Omg / L, Accuracy: ⁇ 0
  • the measured value of the N-treated sample was the same as the measured value of the third sample treated (measured value in Katsuko).

Abstract

　流動体の新規なガス処理方法、ならびにそれを使用した牛乳類の製造方法であって、コストおよび効率の面で極めて産業上有益な牛乳類の製造方法を提供する。 　二流体ノズル１６０の液体吐出口１６１より、流動体を吐出させつつ、当該吐出流を気体噴射口１６２からの気流により破砕し、微細な液滴にした後、当該液滴を流れ阻止体１９０に衝突させて凝集させることによってガス処理（ガス添加、ガス置換、脱気、又は殺菌（滅菌））する。牛乳類の製造方法では、気流として窒素を使用することで、ホモジナイズ処理と原料乳の溶存酸素の窒素による置換を同一工程で行う。

Description

明 細 書
ガス処理方法
技術分野
[0001] 本発明は、血液、飲料、液状食品、薬品などを代表とする流動体のガス処理方法 に関する。
背景技術
[0002] 様々な製品において、その製造工程においてガス処理するプロセスが含まれてい る。
[0003] たとえば、飲料、液状食品などを代表とする流動性食品類は、その風味の劣化を防 止する目的で、当該食品類に溶存する気体の置換処理が行われる。また、アルコー ノレ飲料等では、その風味を向上させるために酸素を添加することがある。
[0004] 牛乳等を代表とする乳飲料の製造に際しても、風味の劣化を防止するために原料 乳中の溶存酸素濃度を低下させる処理が行われることがある。例えば特許文献 1お よび特許文献 2に、牛乳類を製造する際に、加熱殺菌処理に先立って原料乳を窒素 ガス等の不活性ガスで置換して液中の溶存酸素量を低下させることにより、加熱殺菌 時にサルファイド (硫黄化合物）類が生成されるのを抑制する方法が開示されている 。また、特許文献 3には、原料乳をサイロに貯蔵している間に窒素ガスを通気して攪 拌することにより、原料乳中の溶存酸素濃度を低下させ、有害微生物の増殖を抑制 する方法が開示されている。
[0005] さらに牛乳類の製造においては、その原料となる生乳に含まれる脂肪球を細力、くし て、脂肪分が分離することを防止する目的で均質化 (ホモジナイズ)処理が施される。 ホモジナイズ処理は、通常原料乳に圧力をかけて、乳脂肪分をつぶすことにより行わ れる。
[0006] また、様々な製品において、その製造工程において殺菌処理するプロセスが含ま れている。
[0007] たとえば、特許文献 2に記載されているように、乳飲料の製造方法では窒素ガスに よる置換の後に、さらに加熱殺菌処理が施される。また、医療技術分野においては、 血液や薬品などに加熱殺菌処理を施す場合がある (たとえば、特許文献 4)。これら 従来の加熱殺菌処理方法は、いずれもガスによるものではない。
特許文献 1：特許第 3083798号公報
特許文献 2：特許第 3091752号公報
特許文献 3：特開平 5— 49395号公報
特許文献 4 :特開平 6— 319463号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 従来の技術では、上述の各種ガス処理及び加熱殺菌処理方法は時間を要し、効 率的でなレ、とレ、う問題があった。
[0009] また、牛乳類の製造方法では、いずれも上記のような処理工程の各々が別個独立 して行われるバッチ処理であるため、牛乳類の製造に要する時間、コストの面で問題 があった。
[0010] そこで、本発明が解決しょうとする課題は、新規かつ効率的なガス処理方法を提供 することにある。
[0011] さらに、本発明は、上記複数の処理を一括で行うことも可能な牛乳類の製造方法を 提供することをも目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、生乳を 2流体 ノズノレでスプレーすることにより、生乳の均質化（ホモジナイズ)処理が可能であり、か つ、この分散状態は、非常に反応性が高ぐこの時、原料乳内の溶存酸素の窒素置 換、および殺菌処理を極めて効率的に行うことが可能であることを見出し、本発明を 完成させた。すなわち、本発明は以下の（1)〜（10)に関する。
[0013] (1)流動体を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を気流により破砕し、微細 な液滴にした後、当該液滴を凝集させることを特徴とする、前記流動体のガス処理方 法。
[0014] (2)前記気流が酸素を含み、前記流動体に酸素添加を行うことを特徴とする、（1) 記載のガス処理方法。 [0015] (3)前記気流が窒素を含み、前記流動体中の溶存気体の窒素置換を行うことを特 徴とする、 （1)記載のガス処理方法。
[0016] (4)前記気流が過熱蒸気を含み、前記流動体の殺菌を行うことを特徴とする、（1)
〜（3)いずれかに記載のガス処理方法。
[0017] (5)前記流動体が、血液、飲料、液状食品、又は薬品であることを特徴とする、 (1)
〜（4) V、ずれかに記載のガス処理方法。
[0018] (6)前記流動体が原料乳であり、前記気流が窒素ガスを含むことを特徴とする、 (1
)記載のガス処理方法。
[0019] (7)前記流動体が原料乳であり、前記気流が過熱蒸気を含むことを特徴とする、（1
)又は（6)記載のガス処理方法。
[0020] (8)原料乳を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を、窒素を含むガスにより 破砕し、微細な液滴にした後、当該液滴を凝集させることにより、前記原料乳のホモ ジナイズ処理と、溶存酸素の窒素置換処理を同時に行うことを特徴とする、牛乳類の 製造方法。
[0021] (9)原料乳を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を、過熱蒸気を含むガス により破砕し、微細な液滴にした後、当該液滴を凝集させることにより、前記原料乳の ホモジナイズ処理と、殺菌処理を同時に行うことを特徴とする、牛乳類の製造方法。
[0022] (10)原料乳を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を窒素及び過熱蒸気を 含むガスにより破砕し、微細な液滴にした後、当該液滴を凝集させることにより、前記 原料乳のホモジナイズ処理と、溶存酸素の窒素置換処理及び殺菌処理を同時に行 うことを特徴とする、牛乳類の製造方法。
[0023] ここで、本発明に係る牛乳類の製造方法において、原料乳とは、生乳、生乳由来の 成分 (特に脂肪分)を含む液であり、牛乳類とは、当該原料乳を原料として種々のェ 程 (ホモジナイズ処理、溶存酸素の置換処理、殺菌処理など）を経て製造される牛乳
、部分脱脂乳、脱脂乳、加工乳、乳飲料などを意味する。
発明の効果
[0024] 本発明に係るガス処理方法によれば、血液、飲料、液状食品、薬品、原料乳を代 表とする流動体を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を気流により破砕し、微 細な液滴にした後、当該液滴を凝集させることによって、前記流動体に対して効率的 にガス添加、ガス置換、脱気、又は殺菌 (滅菌）処理することが可能となる。
[0025] また、本発明に係る牛乳類の製造方法によれば、ホモジナイズ処理に加えて溶存 酸素の窒素置換および Z又は殺菌処理を同一工程で行うことも可能であり、効率的 に牛乳類を製造することができる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、本発明に力かる製造方法において、流動体のホモジナイズ処理に使用 する処理装置の形態例を示す装置構成図である。
[図 2]図 2は、（a)二流体ノズルの形態例を示す平面図、（b)二流体ノズルの形態例を 示す断面図である。
[図 3]図 3は、二流体ノズルの形態例を示す正面図である。
[図 4]図 4は、制御装置の構成例を示すブロック図である。
[図 5]図 5は、実施例の測定結果を示す図である。
[図 6]図 6は、実施例の測定結果を示す図である。
符号の説明
[0027] 100 製造装置
110 原料供給系
111 原料槽
112 原料液
124 既処理液
151 液体供給口
152 気体供給口
160 二流体ノズ/
161 液体吐出口
162 気体噴射口
180 制御装置
190 流れ阻止体
発明を実施するための最良の形態 [0028] 以下では、本発明に係る流動体のガス処理に使用する装置として、好適な装置を 例示しつつ詳細に本発明を説明する。
[0029] 図 1は、本発明に力かる流動体のガス処理方法に使用するための処理装置の形態 例を示すブロック図である。
[0030] 製造装置 100は、原料供給系 110と二流体ノズル 160と流れ阻止体 (バッフルボー ド） 190を備えている。
[0031] 原料供給系 110は、原料槽 111を備えている。原料槽 111は、密閉可能な耐圧容 器であり、生乳などの流動体 112を注入した後に密閉される。原料槽 111内の底部 には、流動体 112を撹拌する回転翼を備えた撹拌装置 113が設けられている。
[0032] 原料槽 111には、その側壁を貫通して原料給送管 121が接続されている。原料給 送管 121の入口 12 liは原料槽 111の内底面付近に配置されてレ、る。原料給送管 1 21の入口 121iにはストレーナ 122が取付けられている。
[0033] 原料給送管 121の出口 121οは、二流体ノズル 160の液体供給口 151に接続され ている。原料給送管 121の中間部には、流量調節のための電磁可変絞り弁 123が介 設されている。
[0034] また、原料槽 111には、その天井壁を貫通して圧力配管 131が接続されている。圧 力配管 131の出口 131οは、原料槽 111の天井面付近に配置されている。
[0035] 圧力配管 131は、原料槽 111の内部の上部空間（流動体 112の上方に存在する 空間）に圧縮気体を導入するための配管である。圧力配管 131の最上流端は、分岐 管 132を介してコンプレッサ 133の圧縮気体排出口に接続されている。圧力配管 13 1の途中には電磁弁 134が介設されるととともに、原料槽 11 1の上部空間の内部の 気圧を検出するための気圧センサ 135が設けられている。
[0036] 二流体ノズル 160の気体供給口 152には気体供給管 136が接続されている。気体 供給管 136の最上流端は分岐管 132を介してコンプレッサ 133の排気口に接続され ている。すなわち、分岐管 132は出口が 2つに分岐しており、分岐管 132の一方の出 口に圧力配管 131が、もう一方の出口に気体供給管 136が、それぞれ接続されてレ、 る。気体供給管 136の途中には、上流側から下流側に向って順に、電磁弁 137、気 圧センサ 138、圧縮気体リザーバ 139および圧力調節弁 140が設けられている。気 圧センサ 138は、圧縮気体リザーバ 139内の気圧を検出するためのセンサである。
[0037] コンプレッサ 133は圧縮気体を発生させるためのものである。コンプレッサ 133から 吐出された圧縮気体は、分岐管 132を経て圧力配管 131および気体供給管 136に 分配される。気体供給管 136は二流体ノズル 160に圧縮気体を導入するための配管 である。気体供給管 136に供給された圧縮気体は、圧縮気体リザーバ 139に蓄えら れ、所定の圧力に調整されて二流体ノズル 160に導入される。
[0038] 二流体ノズル 160の先端部分には液体供給口 151に連通している液体吐出口 16 1と、気体供給口 152に連通している気体噴射口 162とが設けられている。気体噴射 口 162は液体吐出口 161の周囲に形成されている。
[0039] 二流体ノズル 160の下方近傍には、ステンレス鋼製の流れ阻止体 190が設けられ ている。流れ阻止体 190は、上方に縮径した円錐形状の部材であり、その先端 (上端 )が二流体ノズノレ 160の液体吐出口 161に対向している。二流体ノズル 160と流れ阻 止体 190は、図示しない直円筒体内に共に収容され、その直円筒体の内壁に連結さ れて保持されている。
[0040] 二流体ノズル 160の液体供給口 151に供給された流動体 112は、液体吐出口 161 から吐出されるが、二流体ノズル 160の前方（図においては下方）には気体噴出口 1 62から噴出された空気の高速渦流が形成されていて、吐出された流動体 112はこの 高速渦流によって微粒子状 (霧状）に破砕される。そして、破砕された直後の流れが 流れ阻止体 190に衝突する。その結果、破砕された流れが破砕直後に再凝集 (霧状 の液滴同士が再凝集）し、流動体が均一になった状態の既処理液 124が生成される 。そして、流れ阻止体 190上で再凝集した溶液 124が流れ阻止体 190の表面を伝つ て流下し、流れ阻止体 190の下端から流れ落ちた溶液 124が製品容器 125内に溜 まる。
[0041] つぎに、図 2および図 3を参照して二流体ノズノレ 160の構造について説明する。図 2 (a)はノズノレの平面図、図 2 (b)はノズノレの断面図、図 3はノズルの正面図である。
[0042] 二流体ノズノレ 160は、略円筒状の中空のケーシング 160Aの内部に略円筒状の中 子 160Bを揷入してねじ込んだ構造になっている。ケーシング 160Aはステンレス鋼 や黄銅などの金属材料を機械加工して作製されており、その先端には二流体ノズル 160の中心軸線 Aと中心が一致した横断面が円形である開口孔 163が形成されてい て気体噴射口 162の外側輪郭を形成している。ケーシング 160Aの側面には二流体 ノズル 160の中心軸線 Aに対して垂直な軸線を有するようにして気体供給口 152が 穿設されている。気体供給口 152の内周面には雌ネジ溝が切られていて気体供給 管 136を螺入して結合できるようになつている。ケーシング 160Aの内面における基 端部には雌ネジ溝 166が形成され、そのさらに基端方向の部分にはやや内径の大き くなつた段差部 167が形成されている。またケーシング 160Aの先端部における外面 には雄ネジ溝 168が形成されていて、二流体ノズノレ 160を取付けるための固定ナット 169を螺着できるようになつている。
[0043] 中子 160Bは、前述のケーシング 160Aと同一の又は異なる金属材料を機械加工 して作製されており、その中心軸線 Aに沿って内部がくり抜かれて中空になっている 。また、その外径はケーシング 160Aの中空の孔にぴったりと嵌入するような寸法に なっていて、長手方向の略中央部付近の外径はやや細く形成されて、ケーシング 16 OAの内面との間において円環筒状の空間 170が残されるようになっている。この空 間 170はケーシング 160Aに設けられた気体供給口 152に連通している。中子 160 Bの基端部よりもやや手前の外周には雄ネジ溝 171が切られていて前述の雌ネジ溝 166と螺合して中子 160Bをケーシング 160Aの内部に固定する。また同ネジ溝 171 よりもさらに基端側の部分はやゃ大径になっていて、前述の段差部 167との間にて O —リングシール 172を挟持して前述の空間 170の気密性を確保している。中子 160B の基端部には液体供給口 151が形成されている。液体供給口 151の内周部には雌 ネジ溝が切られており、合流管 135の先端部が螺入して結合されている。中子 160B の先端部には、液体供給口 151から内部の中空空間を通って連通した液体吐出口 161が開口していて、その周囲の略円錐形状の膨大部分はスパイラル形成体 176を 成している。そして、スパイラル形成体 176の先端面とケーシング 160Aの先端の内 面との間には渦流室 177が形成されてレ、る。渦流室 177を構成してレ、る中子 162の 先端端面 178は、前述のケーシング 160Aの開口孔 163との間に隙間を有していて 、これが気体噴射口 162を構成する。
[0044] 図 3に示す二流体ノズノレ 160の正面図を参照すると、中心に円形の液体吐出口 16 1が配置され、その周囲に環状の気体噴射口 162が配置されている。この気体噴射 口 162は、ケーシング 160Aの内部に配置されてなるスパイラル形成体 176の円錐 面に形成された渦卷状に延在する複数本の旋回溝 179に連通している。
[0045] 気体供給口 152から供給された圧縮気体は、空間 170を通過して、スパイラル形成 体 176に形成されている断面積の小さい旋回溝 179を通り抜ける際に圧縮されて高 速気流となる。この高速気流は渦流室 177の内部で渦状の旋回気流となって、絞ら れた円環状の気体噴射口 162から噴射されて二流体ノズル 160の前方に気体の高 速渦流を形成する。この渦流はケーシング 160Aの先端に近接した前方位置を焦点 とするような先細りの円錐形に形成される。
[0046] 原料槽 111から送出された未混合の原料液 112は、原料供給管 121を通して液体 供給口 151に供給される。液体供給口 151に供給された流動体 112は、中子 160B の中空部分を通って液体吐出口 161から吐出される。そして、気体噴射口 162から 噴射された気体の高速渦流によって微粒子に破砕され、渦流の回転に伴って強制 的に混合されて、均一に混合された微粒子の混合物として二流体ノズル 160の前方 へ向けて噴霧状に放出される。なお、図示の例では液体吐出口 161の内径を中子 1 60Bの中ぐり孔の内径よりも若干小径としているが、 目詰まりの虞がある場合には液 体吐出口 161の内径を中ぐり孔の内径と同一の径とすることが望ましい。
[0047] 製造装置 100は、図 4に示す制御装置 180により制御される。制御装置 180は、 M PU181と、 ROM182と、 RAM183と、インタフェースユニット 184と、 A/Dコンノく一 タ 185と、駆動ユニット 186とを内蔵していて、これらはバスライン 187を介して相互に 接続されている。 ROM182には MPU181が実行するプログラムが格納されている。 RAM183は MPU181がプログラムを実行する際の作業領域等に使用される。イン タフエースユニット 184の出力ポートには CRTなどの表示装置 188が接続されており 、入力ポートにはキーボードなどの入力装置 189が接続されている。
[0048] A/Dコンバータ 185の入力には、製造装置 100の気圧センサ 135、 138が接続さ れていて、これらのセンサにより検出された空気圧のアナログ値をデジタル値に変換 する。そして、デジタル値に変換された空気圧の値はバスライン 187を経由して MP U181によって読み取られる。 [0049] 駆動ユニット 186の出力は、製造装置 100の電磁駆動弁 123、 134、 137および 1 40に接続されている。駆動ユニット 186は MPU181からの指令に従ってこれらの電 磁駆動のための電流を調節し、 ON/OFF切替する。
[0050] 製造装置 100を作動させるに際して、オペレータは、原料槽 111に流動体を入れ て、原料槽 111の蓋をしつかりと密閉する。その後、入力装置 189から混合開始を指 令する。この指令を受けると、 MPU181は駆動ユニット 186に指令を発して電磁弁 1 34を開くと共に、気圧センサ 135の出力を AZDコンバータ 185を介して監視して、 コンプレッサ 133からの圧縮気体が原料槽 111の上部空間に充満して所定の圧力に 達するまで待つ。この初期状態においては、製造装置 100の他の電磁弁は閉鎖され ている。原料槽 111の気圧センサ 135によって同タンク内部が所定の空気圧にまで 昇圧したことが確認されると、 MPU181は電磁弁 134を閉鎖する。その後、電磁弁 1 37を開く。これにより、圧縮気体リザーバ 139内に圧縮気体が供給される。
[0051] 圧縮気体リザーバ 139の内部圧力が所定の圧力に昇圧したならば、 MPU181は、 処理開始の条件が整ったと判断し、圧力調節弁 140を開く。すると、圧縮気体リザー バ 139から二流体ノズル 160の気体供給口 152へ圧縮気体が供給され、二流体ノズ ノレ 160の先端の気体噴射口 162から気体の高速渦流が噴射されるようになる。次に 、 MPU181は電磁可変絞り弁 123を所定の開度になるように開く。すると、原料槽 1 11に貯蔵されてレ、る原料液 112が、原料給送管 121を通して二流体ノズル 160の液 体供給口 151に供給され、二流体ノズル 160の先端の液体吐出口 161から吐出され る。二流体ノズル 160から吐出された原料液 112は、吐出方向に既に形成されてい る空気の高速渦流によって微粒子に破砕され、その渦流の流れに伴って、原料液 1 12 (流動体）中の成分が均一になった状態となって製品容器 125内に放出される。
[0052] 上述の処理が進行するにつれて、原料槽 111内の原料液 112の液面が低下する ため、原料槽 111内の上部の空間の体積が増加し、それに伴って気圧が低下する。 この圧力は気圧センサ 135によって常時検出され、その値が MPU181に送られる。 MPU181は、気圧センサ 135による検出値を常時監視し、その値が適正値を下回る と、原料槽 111の電磁弁 134を適当な時間だけ開状態に切換えて、原料槽 111の内 部の気圧を所定の適正値に維持する。同様に、圧縮気体リザーバ 139の内部の圧 縮気体の圧力も、 MPU181が電磁弁 137を制御することにより適正値に維持される
[0053] 本実施形態の処理装置 100によれば、上で説明した動作により、流動体 (原料液 1 12)中の成分が均一に混ざり合った状態で、かつ、ガス処理 (ガス添加、ガス置換、 脱気、又は殺菌 (滅菌））された既処理液 124が生成され製品容器 125内に収容され て回収されることになる。
[0054] そして、この処理装置 100によれば、二流体ノズル 160から噴射する気流を酸素と すれば流動体に酸素添加（あるいは溶存気体の酸素による置換)することができ、窒 素ガスや二酸化炭素などの不活性ガスとすれば、流動体中の溶存酸素などを不活 性ガスに置換することができる。
[0055] さらに、二流体ノズル 160から噴射する気流を過熱蒸気（例として、 115°C〜200°C )、過酸化水素ガス、又はオゾンなどとすれば、流動体を霧状の極めて反応性が高い 状態で殺菌処理することができるため、極めて短時間で効率的に殺菌処理を行うこと も可言 となる。
[0056] さらに、二流体ノズル 160の液体吐出口 161までの流路において、流動体にあらか じめ第二のガス（通常は破砕に使用するガスと同じでよい）を注入する気体注入機能 を設けても良い。これにより、液体吐出口 161から吐出された際に、注入された気体 の拡散によってさらに微細に破砕することができ、均質性をさらに高めることができる
[0057] また、本実施形態の処理装置 100によれば、流動体として原料乳を使用することで 、流動体中の水分と脂肪球とが均一に混ざり合った状態の既処理液 124が生成され 製品容器 125内に収容されて回収されることになる。そして、その際、二流体ノズル 1 60から噴射する気流を窒素ガスとすれば、溶存酸素の窒素置換をホモジナイズ処理 と同時に行うことができる。さらに、従来の窒素置換方法では発泡の問題を考慮する 必要があった力 本処理方法によればこのような問題も発生しなレ、。また、二流体ノ ズル 160から噴射する気流を過熱蒸気とすれば、流動体を霧状の状態で殺菌処理 することができるため、極めて短時間で効率的に殺菌処理を行うことも可能となる。
[0058] なお、流動体としては、その粘度が配管中において同配管内の上流側と下流側と の圧力差によって同配管中を給送される程度のものであれば上記の例に制限される ものではない。
実施例
[0059] 以下、本発明を実施例に即してさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例では、 処理装置 (ミキサー）として上で説明した処理装置 100を使用した。
乳および における ¾言式 の 新農 洵 ならびに粒圣泡 ）
(1)実験試料
対象試料として生乳（無処理）および純水を使用した。
[0060] (2)実験方法：
1)溶存酸素濃度測定用試験
各試料を恒温水槽（恒温水槽: THERMO MINDER SJ— 10 (タイテック株式会 社）、仕様温度範囲： 0〜： 100°C、温度精度： ± 0. 15〜0. 3°C)にて所定温度（5°C、 10°C、 15°C、 20°C)にし、ミキサー（試料吐出圧： 0· 2MPa、気流噴射圧： 0· 5MPa )にて下記のように処理した。
[0061] 窒素ガス処理：ミキサーにて 1〜3回処理した。
[0062] 酸素ガスによる処理：ミキサーにて 1〜3回処理した。
[0063] 酸素ガス処理後、窒素ガスによる処理:ミキサーにより酸素ガス処理を 3回行った試 料を用レ、てさらに窒素ガスにより処理した。
[0064] 2)生乳中の脂肪球粒径変化測定用試験
純水を用いて 1000倍希釈した生乳をミキサーにて 1回〜 3回処理した。
[0065] (3)評価方法
各試料の処理後に以下の溶存酸素計、光散乱光度計を使用して、溶存酸素濃度 ならびに粒径測定 (キュムラント法)を行った。また処理後の試料温度を測定した。
[0066] 溶存酸素測定:デジタル溶存酸素計 DO_ 5509 (扶桑理化製品株式会社)、測定 方法；ポーラログラフ式 (温度センサー付）、測定範囲； 0〜20. Omg/L、精度； ± 0
. 4mg/L
粒径測定：ダイナミック光散乱光度計 DLS - 7000 (大塚電子株式会社） (4)評価結果 表 1に、 5°C付近で各溶存酸素濃度測定値と処理後温度 (測定温度）を示した。表 2〜表 4に各溶存酸素濃度測定値と処理後温度 (測定温度)を示した。また、測定結 果を図 5および図 6に示した。さらに表 5には、試料中の粒径平均値（ μ ΐη)と割合（％ )を示した。なお、 20mg/L以上の測定値は参考値（下線で示した箇所）として示し た。また、 O無処理の測定値は N無処理の測定値 (カツコ内測定値）を使用し、 O
2 2 2
→N処理試料の測定値は〇処理 3回目試料の測定値 (カツコ内測定値）を使用した
[0067] [表 1]
Figure imgf000014_0001
[0068] [表 2]
(1 o°c付近試験）
Figure imgf000015_0001
[0069] [表 3]
( 1 5°C付近試験)
Figure imgf000015_0002
[0070] [表 4] ( 2 0 °C付近試験)
Figure imgf000016_0001
[表 5]
Figure imgf000016_0002
以上の結果より、生乳試料を窒素ガスによりミキサー処理することで溶存酸素の窒 素置換が効率的に起こることがわかった。また、処理回数が多いほど粒径が小さいピ ークの割合が高くなることを確認することができた。

Claims

請求の範囲
[1] 流動体を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を気流により破砕し、微細な液 滴にした後、当該液滴を凝集させることを特徴とする、前記流動体のガス処理方法。
[2] 前記気流が酸素を含み、前記流動体に酸素添加を行うことを特徴とする、請求項 1 記載のガス処理方法。
[3] 前記気流が窒素を含み、前記流動体中の溶存気体の窒素置換を行うことを特徴と する、請求項 1記載のガス処理方法。
[4] 前記気流が過熱蒸気を含み、前記流動体の殺菌を行うことを特徴とする、請求項 1
〜 3いずれかに記載のガス処理方法。
[5] 前記流動体が、血液、飲料、液状食品、又は薬品であることを特徴とする、請求項 1
〜4レ、ずれかに記載のガス処理方法。
[6] 前記流動体が原料乳であり、前記気流が窒素ガスを含むことを特徴とする、請求項
1記載のガス処理方法。
[7] 前記流動体が原料乳であり、前記気流が過熱蒸気を含むことを特徴とする、請求 項 1又は 6記載のガス処理方法。
[8] 原料乳を液体吐出口より吐出させつつ、当該吐出流を窒素及び Z又は過熱蒸気 を含むガスにより破砕し、微細な液滴にした後、当該液滴を凝集させることにより、前 記原料乳のホモジナイズ処理と、溶存酸素の窒素置換処理及び/又は殺菌処理を 同時に行うことを特徴とする、牛乳類の製造方法。
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