| 【発明の名称】 |
ゲル状物資の脱液方法およびその脱液装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】眞田 瑞穂
【氏名】原 一広
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル状物質に含まれる液体を脱離させるゲル状物質の脱液方法であって、
ゲル状物質に微弱な電流を流すことにより、ゲル状物質の液体を脱離させるゲル状物質の脱液方法。
【請求項２】
上記ゲル状物質は、寒天、ゼラチン、豆腐、こんにゃく、加熱卵白、シリカゲルのうちいずれか１つである請求項１に記載のゲル状物資の脱液方法。
【請求項３】
上記寒天に流す電流の最大電流強度は、２６μＡ／ｍｍ２である請求項２に記載のゲル状物資の脱液方法。
【請求項４】
ゲル状物質に含まれる液体を脱離させるゲル状物質の脱液装置であって、
ゲル状物質を所定形状に保持する保持手段と、
ゲル状物質に電流を供給する電流供給手段とを備えたゲル状物質の脱液装置。
【請求項５】
上記電流供給手段は、上記保持手段により所定形状に保持して、ゲル状物質を２つの電極で挟み、ゲル状物質に電流を供給する請求項４に記載のゲル状物質の脱液装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明はゲル状物質の脱液方法およびその脱液装置、詳しくはゲル状物質から液体を脱離させるゲル状物質の脱液方法およびその脱液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲル状物質とは、ゾル（コロイド溶液）が運動性を失って集合し、ゼリー状に固化した状態にある物質をいう。このゲル状物質には、例えば、寒天やゼラチン、豆腐、こんにゃくなどがある。寒天やゼラチンは、温水に溶かすと分散してゾル化した状態となる。また、このゾル化した寒天やゼラチンを冷却すると、流動性を失ってゲル化した状態となる。ゲル状物質の寒天やゼラチンは、その総重量のうち、８０％〜９０％は水分である。
【０００３】
ゲル状物質のうち、家庭用食品としてよく用いられる寒天は、以下の製造方法で作製される。まず、天草、オゴノリ、オバクサ、イタニグサなどの紅藻に熱水をかけて、寒天液を抽出する。次いで、この寒天液を濾過して、これに含まれている海藻かすを分離させる。そして、濾過された寒天液を冷却し固化させる。次に、固化された寒天から水分が脱離される。脱液された後の寒天は乾燥されて、棒形状を有する角寒天や糸寒天として出荷される。またはこの後、さらに粉砕されて、粉末寒天もしくはフレーク寒天として出荷される。
【０００４】
上記寒天の脱液方法には、機械を用いた機械脱液方法と、天日にさらして脱液させる自然脱液方法とが挙げられる。このうち、機械脱液方法には、減圧して寒天を圧縮させて脱液させる方法と、寒天液を凍結し、その後解凍して寒天と水分とを分離させる方法とが２つある。角寒天や糸寒天は、自然脱液方法により製造される。一方、粉末寒天およびフレーク寒天は、機械を用いた脱液方法により製造される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記寒天を天日にさらして脱液させる自然脱液方法では、天候の変化により水分を脱離させる時間が左右されることになる。特に、曇りや雨天時には、寒天から水分が速やかに脱離させることができないことがあった。これに対して、機械脱液方法では、機械を使用して速やかに寒天を脱液させることができる。しかし、機械脱液方法では、著しい温度上昇や減圧を行うための大きなエネルギが必要である。
また、ゲル状物質から液体を脱離させるのに、速やかにしかも大きなエネルギを必要としないゲル状物質の脱液装置はこれまで存在しなかった。
【０００６】
この発明は、ゲル状物質に含まれる水などの液体を速やかに脱離させるゲル状物質の脱液方法を提供することを目的とする。また、簡単な設備を用いて、しかもゲル状物質を脱液させるのに大きなエネルギを必要としないゲル状物質の脱液方法を提供することを目的とする。さらに、ゲル状物質から液体を脱離させるのに、速やかにしかも大きなエネルギを必要としないゲル状物質の脱液装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ゲル状物質に含まれる液体を脱離させるゲル状物質の脱液方法であって、ゲル状物質に微弱な電流を流すことにより、ゲル状物質の液体を脱離させるゲル状物質の脱液方法である。
【０００８】
請求項１に記載のゲル状物質の脱液方法にあっては、所定形状を有するゲル状物質を準備し、次いで、このゲル状物質を、例えば、二つの平行平板の電極で挟み込む。そして、これらの電極に微弱な電流を流す。すると、ゲル状物質から大量の液体が速やかに脱離される。例えば、寒天に微弱な電流を流すと、寒天に含まれる大量の水が寒天から速やかに脱離される。
【０００９】
ゲル状物質の素材は限定されない。例えば、寒天、ゼラチン、豆腐、こんにゃく、加熱卵白、シリカゲルなどが使用される。寒天、ゼラチンは、総重量の８０〜９０％が水分である。
ゲル状物質に流す電流は、ジュール熱による温度上昇が無視できる電流値であれば、特に限定されない。
また電流は直流でもよいし、交流でもよい。交流の場合、供給する電流の周波数も限定されない。
ゲル状物質から脱離される液体は限定されない。例えば、水、アセトン、アルコール、油などがある。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記ゲル状物質は、寒天、ゼラチン、豆腐、こんにゃく、加熱卵白、シリカゲルのうちいずれか１つである請求項１に記載のゲル状物資の脱液方法である。
ゲル状物質には、家庭用食品としてよく使用されている寒天、ゼラチンの他に、豆腐、こんにゃく、加熱卵白などがある。また、乾燥剤としてよく使用されるシリカゲルがある。
【００１１】
請求項２に記載のゲル状物質の脱液方法にあっては、寒天、ゼラチンなどのゲル状物質の総重量の８０〜９０％が水分である。これらのゲル状物質に微弱な電流を流すと、ゲル状物質から水などの液体が速やかに脱離される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記寒天に流す電流の最大電流強度は、２６μＡ／ｍｍ２である請求項２に記載のゲル状物資の脱液方法である。
寒天に流す電流の電流強度は、最大でも２６μＡ／ｍｍ２である。したがって、ジュール熱による温度上昇が無視できる微弱の電流強度である。
【００１３】
請求項３に記載のゲル状物質の脱液方法にあっては、寒天に流す電流が、ジュール熱による温度上昇が無視できるような電流である。よって、寒天から液体を脱離させるのに、大きなエネルギを必要としない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、ゲル状物質に含まれる液体を脱離させるゲル状物質の脱液装置であって、ゲル状物質を所定形状に保持する保持手段と、ゲル状物質に電流を供給する電流供給手段とを備えたゲル状物質の脱液装置である。
ゲル状物質に電流を供給する電流供給手段には、２つの電極（陽極と陰極）、電源、スイッチなどが設けられる。
ゲル状物質は、それ単体では所定形状を保持しない。そこで、ゲル状物質に保持手段を設けてこれを所定形状に保持する。保持手段は、例えば、電極と兼用した平行平板の電極を２枚使用して直接ゲル状物質を挟み、これを所定形状に保持してもよい。または、導電性を有しない２枚の板でゲル状物質を挟んで、これを所定形状に保持してもよい。
【００１５】
請求項４に記載のゲル状物質の脱液装置にあっては、例えば、ゲル状物質を２つの平行平板の電極（陽極と陰極）で挟みこれを所定形状に保持して、陽極から陰極に向かってゲル状物質に微弱な電流を流す脱液装置とする。これにより、ゲル状物質から液体を脱離させるのに、速やかにしかも大きなエネルギを必要としない脱液装置とすることができる。
例えば、ゲル状物質の下方に、ゲル状物質から脱離された液体を貯液する貯液部を設ける。これにより、水の入ったタンクの代わりとして、砂漠など水の少ない場所においても、水などの液体が得られる脱離装置として応用できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、上記電流供給手段は、上記保持手段により所定形状に保持して、ゲル状物質を２つの電極で挟み、ゲル状物質に電流を供給する請求項４に記載のゲル状物質の脱液装置である。
ゲル状物質に電流を供給する２つの電極は特に限定されない。例えば、ステンレス鋼でもよいし、黄銅鋼でもよい。また、電極の形状も限定されない。平行平板の電極でもよいし、網目状の電極でもよい。または、針状の電極を複数用いたものでもよい。
【００１７】
請求項５に記載のゲル状物質の脱液装置にあっては、例えば、ゲル状物質を２つの平行平板の電極で挟み、ゲル状物質に微弱な電流を流す。これにより、ゲル状物質を所定形状に保持しながら、ゲル状物質から液体を速やかに脱離させることができ、保持手段と電流供給手段とが兼用される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ゲル状物質にジュール熱が無視できるような電流を流す。すると、ゲル状物質から水などの液体が速やかに脱離される。この現象を利用すれば、ゲル状物質である食品の減圧乾燥工程にも応用することができる。すなわち、微弱な電流を流して、ゲル状物質である食品の液体成分をその表面から補助的に排出させる。この工程を食品の乾燥中またはその後に行うと、食品を速やかに乾燥させることができる。また、ゲル状物質の含液率の調整にも応用できる。
また、ゲル状物質から液体を脱離させるのに、大規模な設備を必要とせず、しかも大きなエネルギも必要としない。
さらに、ゲル状物質を所定形状に保持する保持手段と、これに電流を供給する電流供給手段とを設ける。これにより、ゲル状物質から液体を脱離させるのに、速やかにしかも大きなエネルギを必要としないゲル状物質の脱液装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施例を、図１〜図６を参照して説明する。ここでは、寒天１１を用いたゲル状物質の脱液方法およびその装置について説明する。
【実施例１】
【００２０】
まず、ゲル状となった寒天１１を脱液させる現象について説明する。
図１は、寒天１１から液体を脱離させる現象を確認するための実験装置の構成を示す概略図である。この装置には、所定形状に成形された試料の寒天１１と、この寒天１１に電流を流す二つの平行平板の電極１２ａ、１２ｂとが設けられている。一方の電極は、陽極１２ａであり、ステンレス鋼で形成されている。この陽極１２ａには、網目２２が全面に形成されている。網目２２を形成した陽極１２ａとしたのは、寒天１１から蒸発した水分が寒天１１に再び付着するのを防ぐためである。他方の電極、すなわち、陰極１２ｂは、銅板または銅線で形成されている。陰極１２ｂの下部には、ゲル状物質と電極１２ａ、１２ｂとを搭載するサーキットボード２３が設けられている。２つの電極１２ａ、１２ｂには、直流電源２１が接続されている。試料の寒天１１は、直径が８５ｍｍ、厚みが１０ｍｍの円柱形状を有し、２つの平行平板の電極で挟まれて円柱形状に保持されている。
【００２１】
試料である寒天１１は、天草、オゴノリ、オバクサなどの紅藻を煮た液汁を凍結・乾燥したものである。この凍結・乾燥された寒天１１を熱水で溶かして、水を含ませた状態で冷却する。すると、水を含んだままで、ゲル化した寒天１１が得られる。
寒天１１の主成分は、アガロースとアガロースペクチンである。アガロースとアガロースペクチンとの比率が、寒天１１のゲル化を決定している。アガロースの成分の比率を高めると、寒天１１のゲル化を高めることが従来から知られている。
寒天１１は、溶液状態ではランダムコイルの分子として存在する。冷却すると、ダブルへリックス構造の三次元のネットワークを形成し、ゾルからゲルへと転移する。寒天１１はゲル状態になると、目に見えない程度の小さな穴がたくさんあいたスポンジのような構造になる。
【００２２】
次に、図１の実験装置において、寒天１１に直流電源２１から微弱な電流を、陽極１２ａから陰極１２ｂに向かって流す。電流を流した状態で１時間程経過すると、寒天１１の下方から大量の水が脱離される。特に、陰極１２ｂ近辺から脱液されることが確認される。この結果、微弱な電流を流すことにより寒天１１から水が脱離されることが確認される。
図２は、時間の経過とともに寒天１１の電気伝導性の変化を示すグラフである。このグラフから、寒天１１の電気伝動性は、時間経過とともに対数的な減少を示している。
【００２３】
次に、ゲル状物質の脱液プロセスにおいて、ゲル状物質の重量変化の観察を行う実験を行った。
まず、寒天１１のゲル状物質の試料を二つ準備する。このうち、一方は、微弱な電流を流す試料として用いる。他方は、自然蒸発の参照用の試料として用いる。これらの試料の寒天１１は、大きさが３５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの直方体の形状を有している。これらの寒天１１は、粉末寒天を水で溶かし、粉末寒天が溶けた溶液を沸騰するまで加熱されたものである。この後、熱した溶液を室温まで冷却して、ゲル化した寒天１１を得る。寒天１１の濃度は、水に溶解した溶液のうちの略５重量％である。
【００２４】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、ゲル状物質の脱液プロセスを確認する実験装置の構成を示す概略図である。
まず、側板部３２ａと底板部３２ｂとを有するＬ字型のアルミニウム板で形成された電極１２ａ、１２ｂが設けられる。一方は、陽極１２ａとし、他方は陰極１２ｂとする。電極１２ａ、１２ｂには、直流電源２１が接続される。陽極１２ａ、陰極１２ｂは、ベークライト板２５上に互いに背を向けるように立設される。このうち、陰極１２ｂは、机２６上に裁置されたベークライト板２５に対して固定される。すなわち、Ｌ字型の陰極１２ｂの底板部３２ｂにねじ孔を形成し、このねじ孔にねじ２８で陰極１２ｂがベークライト板２５上に固設される。一方、陽極１２ａは、ベークライト板２５上を陰極１２ｂに向かって略水平方向に可動とする。
そして、陽極１２ａの側板部３２ａと底板部３２ｂとの角部に長い紐２４の中央部を掛止させる。机上には、この紐２４が陰極１２ｂと接触しないように、陰極１２ｂの両側に陰極１２ｂと所定間隔を有して離間された支持棒２７がそれぞれ立設されている。そして、陽極１２ａのＬ字の角部に係止させた紐２４を、それぞれの支持棒２７にも掛止させて、机２６の端部から紐２４の両端を垂下させる。そして、紐２４の両端を結び、これに５０ｇ程度の錘２９を連結して、この錘２９を垂下させる。これにより、寒天１１は、Ｌ字型の２つのアルミニウム電極１２ａ、１２ｂの側板部３２ａに挟まれた状態で直方体の形状に保持される。そして、直流電源２１から陽極１２ａから陰極１２ｂに向かって寒天１１に電流が流される。
【００２５】
上記直流電源２１を使用して、一方の寒天１１に陽極１２から陰極１２に向かって直流電流を流す。すると、試料の寒天１１から大量の水が脱離され、寒天１１の重量が低減する。図４は、時間と寒天１１の重量の変化との関係を示すグラフである。この図４のグラフでは、自然蒸発の試料（白丸）と、電流を供給した試料（黒丸）との重量変化を比較している。電流を流さない自然蒸発の参照用の寒天１１には、急な重量変化はみられない。
一方、電流を供給した方は、初期段階と比べて略２０分後に略３３％低下した。電流を供給した初期段階から２６分までを第１段階、２６分から８７分までを第２段階、それ以降を第３段階とする。試料の重量低減の割合は、第１段階で３３％、第２段階で、１７．４％、第３段階で６．８％である。この結果により、第１段階で、電流を供給による著しい重量の低減がみられる。
【００２６】
図５のグラフは、時間と試料に流れる電流値の大きさとの関係とを示すグラフである。このグラフから、電流を供給した試料の寒天１１の電流値が減少する現象が確認される。なお、参照用の試料の寒天１１には、電圧は印加されない。
寒天１１に流れる電流は、電流を流した初期段階で略１５ｍＡである。このとき電流密度は、最大で２６μＡ／ｍｍ２である。電圧は、上記初期段階で略４．０Ｖである。よって、試料に適用される電力は、６４ｍＷ以下のジュール熱による温度上昇の影響が無視できる値である。
また、図５のグラフから、時間当たりの電流値の変化を積分することにより、試料に流れる電気量を求めることができる。よって、このグラフから、図４のグラフにおける第１段階から第３段階までのそれぞれの段階の試料に流れた電気量を算出することができる。その結果、各段階の電気量はそれぞれ、第１段階で１０．３Ｃ、第２段階で３．４Ｃ、第３段階で１．６Ｃであった。
【００２７】
以上の結果、寒天１１などのゲル状物質にジュール熱が無視できる電流を流すと、ゲル状物質から水などの液体が速やかに脱離される。この脱液現象を応用すれば、例えば、寒天１１、こんにゃく、豆腐などの食品の減圧乾燥工程にも応用することができる。すなわち、微弱な電流を流して、ゲル状物質の液体成分をその表面から補助的に排出させる。この工程を乾燥中またはその後に行うと、ゲル状物質を速やかに乾燥させることができる。また、ゲル状物質の含液率の調整にも応用できる。よって、ゲル状物質を脱液させるのに、大規模な設備を必要とすることなく、大きなエネルギを必要としない。
【実施例２】
【００２８】
次に、ゲル状物質から液体を脱離させるゲル状物質の脱液装置１３について、図６を参照して説明する。
ゲル状物質の脱液装置１３には、ゲル状物質である寒天１１と、寒天１１に電流を供給する２つの平行平板の電極１２ａ、１２ｂとが設けられている。寒天１１は、上記実施例１に記載の方法と同様の方法により作製される。寒天１１は、直方体状に形成されている。
寒天１１が直方体の形状を保持するよう上下から平行平板の電極（陽極１２ａ、陰極１２ｂ）で挟む。陰極１２ｂには、所定の網目２２が形成されている。そして、２つの電極１２ａ、１２ｂに、電流を発生する直流電源２１がこれらに接続される。また、直流電源２１と、陽極１２ａとの間には、寒天１１の電流の供給をオン／オフするスイッチ３０が設けられる。さらに、寒天１１および陰極１２ｂの下方には、寒天１１から脱離された水を貯液するための貯液部３１が設けられている。
【００２９】
次に、このゲル状物質の脱液装置１３の使用方法について説明する。
まず、直流電源２１から電流を発生させ、そしてスイッチ３０をオンにして、寒天１１に、陽極１２ａから陰極１２ｂに向かって電流を流す。このとき流す電流は、ジュール熱が無視できるような微弱な電流である。すると、寒天１１の陰極１２ｂ側には、大量の水が脱離される。電極１２ａ、１２ｂには、網目２２が形成されている。寒天１１から脱離された水は、この網目２２を通して、陰極１２ｂの下方に設けた貯液部３１に水が貯液される。これにより、寒天１１に微弱な電流を流すだけで、簡単に水などの液体を脱離させるゲル状物質の脱液装置１３とすることができる。
よって、このゲル状物質の脱液装置１３を、例えば、砂漠などの水の少ない場所でも、水の入ったタンクの代わりに使用することができる。さらに、これを携帯性を有する手軽なサイズにすれば、キャンプやアウトドアの生活において、水などの液体が簡単に得られるゲル状物質の脱液装置１３として応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施例１に係るゲル状物質の脱液方法を観察する実験装置の回路図である。
【図２】この発明の実施例１に係るゲル状物質の脱液方法の実験結果であり、時間とコンダクタンス（電気伝導性）との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の実施例１に係るゲル状物質の脱液による重量変化を観察する実験装置の構成を示す概略を示しており、（ａ）は、実験装置の平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るゲル状物質の重量変化を確認する実験結果であり、時間と、ゲル状物質の重量との関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施例１に係るゲル状物質の重量変化を確認する実験結果であり、時間と、ゲル状物質に流れる電流および電圧との関係を示すグラフである。
【図６】この発明の実施例２に係るゲル状物質の脱液装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 寒天（ゲル状物質）、
１２ａ 陽極（電極）、
１２ｂ 陰極（電極）
１３ 脱液装置。
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| 【出願人】 |
【識別番号】８０２００００３１
【氏名又は名称】財団法人北九州産業学術推進機構
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| 【出願日】 |
平成１５年９月８日（２００３．９．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９４２１５
【弁理士】
【氏名又は名称】安倍 逸郎
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| 【公開番号】 |
特開２００５−８０５６４（Ｐ２００５−８０５６４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年３月３１日（２００５．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−３１５９８５（Ｐ２００３−３１５９８５） |
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