JPH08506172A - 生物学的物品を脱水するための方法と装置および脱水された生物学的物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 閉じたシステムを使用した脱水装置と脱水方法が提供される。こうした装置と方法により、天然物品の必須の風味と香味の保持を可能にしつつ、生物学的物品の実質的な脱水が可能となる。前記装置は、熱交換器および適切な導管またはダクトによって密接に接続された脱水チャンバーを含む。適切なブロアー、および脱水プロセスのシステムパラメーターに対する制御装置が組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 生物学的物品を脱水するための方法と装置および脱水された生物学的物品 発明の分野 本発明は、閉じたシステムによる脱水（dehydration）に関する。発明の背景 本発明は詳細には、果物、野菜、魚介類、及び肉類（これらに限定されない） を含めた生物学的物品（biological products）を、閉じたシステムを使用する ことによって脱水するための方法と装置に関する。さらに詳細には本発明は、物 品がもつ天然の風味や香味を実質的に全て保持しつつ、物品の天然水分を実質的 に全て取り除くような仕方で、閉じたシステムによってこのような生物学的物品 を脱水するための方法と装置に関する。本発明はさらに、脱水された生物学的物 品の再水化（rehydration）時に該生物学的物品が保持されるよう脱水する方法 と装置に関する。 本発明はさらに、脱水された生物学的物品それ自体、ならびに本発明の上記方 法によって造られた脱水された生物学的物品に関する。従来技術の説明 現在、生物学的物品（特に食品）を保存するための多くの方法と装置が使用さ れており、既にある程度は公知のものとなっている。従来技術による食品保存方 法はいずれも大きな欠点を有しており、こうした欠点を解消することが本発明の 目的である。 食品を保存するのに通常使用されている方法は冷凍であり、従来技術において は種々の冷凍技術が知られている。具体的には、米国特許第５,０５９,５１８号 に凍結乾燥を含めた冷凍技術が説明されている。こうした冷凍方法には、いくつ かの望ましくない面がある。すなわち、冷凍された物品もしくは材料の保全性が 損なわれること、ならびに貯蔵時に冷凍物品を冷却するために継続的なエネルギ ー消費が必要となること等が挙げられる。さらに、冷凍物品の輸送がより一層複 雑となり、冷凍物品中に水が存在すると、プロセスに対するトータルコストの上 昇を招く。 生物学的物品（特に食品）を保存するための最も古いプロセスの１つは、乾燥 または脱水によるプロセスである。古来より、ブドウを乾燥して干しブドウを造 ることが知られている。当然のことながら、このような乾燥プロセスは今でもか なり広く実施されている。しかしながら、これらの脱水もしくは乾燥プロセスは 重大な欠点を有している。特に、今日使用されている乾燥プロセスは“開放シス テム”を使用するので、乾燥プロセス時において、物品の香味、風味、及び芳香 が天然状態の物品のそれからしばしば大幅に変化する。 “開放システム”という用語は、加熱空気流れを脱水すべき物品の表面を横切 る形で使用することによって操作する乾燥プロセスまたは乾燥装置を表しており 、このとき空気流れは周囲大気から隔離されておらず、乾燥器と周囲空気との間 に空気の交換ができるようになっている。こうした従来技術の“開放システム” の多くでは、幾らかの空気を再循環させてエネルギー効率を高めることができる が、従来技術の脱水システムは閉じたシステムを使用せず、物品の乾燥に使用さ れる空気の全体積を周囲大気から隔離またはシールし、そして乾燥サイクル時に 空気と周囲大気との交換を行うことなく再循環させる。 したがって、従来技術の乾燥プロセスにおいては、物品から水分の蒸発が進む につれて、風味、香味、および芳香も物品から蒸発し、このため脱水された物品 中に保持されなくなる。したがって、従来の脱水プロセスによって脱水された物 品の風味、歯ごたえ、および芳香は、乾燥プロセスの結果かなり変化する。した がって、従来技術の脱水プロセスによって得られた脱水物品はもとの状態には戻 すことはできないし、また天然の物品（natural product）に対する受け入れ可 能な代替物として使用することもできない。ブドウ−干しブドウの例で説明する と、ブドウの風味と香味は干しブドウのそれとはかなり異なるので、干しブドウ は、加工された食品（例えば、アイスクリームやヨーグルトなど）におけるブド ウの受け入れ可能な代替物とはならない。 乾燥することによって食品を保存する他の方法としては、例えばトレハロース や亜硫酸塩等の化合物を添加するという方法がある。 さらに、乾燥プロセス時に砂糖を添加することによる食品の保存（かなり古い やり方であるが）が、当業界ではまだ行われている。しかしながら、食品に化学 薬品や余分の砂糖を添加することを避けるという一般的な傾向（特に健康上の理 由から）のために、これらのプロセスは最近、これまでよりは幾分望ましくない ものとなってきている。発明の要約 本明細書は、上記のような欠点をもたない、“閉じたシステム”を使用した脱 水方法および脱水装置を開示している。 本発明は、風味と香味を実質的に保持した脱水された生物学的物品を得る方法 に関する。 本発明の方法は、脱水すべき生物学的物品をエンクロージャー中に、閉じたシ ステムを構成するよう納める工程、および閉じたシステム中にガス流体を強制的 に導入して、生物学的物品の水分が所定のレベル（約１０％以下の水分）に減少 するまで生物学物品に対しガス流体を通過させる工程を含む。 本発明によれば、前記の強制導入工程が、閉じたシステム中のガス流体を加熱 する工程を含み、前記加熱工程が、熱交換器を使用して閉じたシステム中のガス 流体に熱を与える工程を含み、そして前記強制導入工程が、加熱されたガス流体 を生物学的物品に対して通過するよう吹き込むためのブロアーを供給する工程を 含む。本発明の方法はさらに、閉じたシステム中に所定のガス流体を導入する工 程を含んでもよい。 本発明の方法はさらに、閉じたシステムから所定のガス流体を脱気する工程を 含んでもよく、このときガス流体を強制的に流す工程が、閉じたシステムのプロ セスパラメーターをモニターする工程を含んでもよい。本発明の方法はさらに、 生物学的物品が閉じたシステム中で脱水されつつあるときに、閉じたシステムか ら生物学的物品のサンプルを取り出すことのできる工程、および閉じたシステム の保全性を実質的に損なうことなく、生物学的物品を閉じたシステム中に導入し たり、また閉じたシステムから生物学物品を取り出すことのできる工程を含む。 本発明はさらに、本発明の方法にしたがって得られる脱水された生物学的物品 に関する。 本発明における所定のレベルとは、天然の物品の風味と香味が保持されるレベ ルである。さらに本発明によれば、生物学的物品は２つの異なった生物学的物品 であってもよい。 本発明は生物学的物品のための脱水装置に関するものであって、前記脱水装置 は、脱水すべき生物学物品を支持するための機構、前記支持機構を取り囲んで閉 じたシステムを形成するための装置、および閉じたシステム中でガス流体を加熱 するための装置を含む。 本発明はさらに、閉じたシステムの加熱されたガス流体の流れを支持機構に対 して通過させるための装置を含み、また加熱用装置は、閉じたシステムのガス流 体を約８０℃未満の温度に加熱するよう作動する。この流れ生起装置は少なくと も１つのブロアーを含み、一方、加熱用装置は１つの熱交換器を含む。 さらに、本発明の特徴によれば、加熱用装置と流れ生起装置（flow causung a pparatus）は、温度差のある強制的な流体流れを閉じたシステム中に達成するよ う作動する。本発明のシステムはさらに、閉じたシステムからガス流体を取り出 すための、また閉じたシステムの保全性を実質的に損なうことなく、閉じたシス テム中に生物学的物品を導入したり、閉じたシステムから生物学的物品を取り出 したりするための装置を含む。特に、ダブルドア・エアロック（double-door ai r-lock）を使用して、生物学的物品を導入・除去することができる。 本発明は、閉じたシステム中に所定の材料を導入するための機構を含み、そし て所定の材料は静菌剤であってもよい。 閉じたシステム中のプロセスパラメーターをモニターするための、そして閉じ たシステムを絶縁するための装置がさらに含まれる。 本発明は、脱水すべき生物学的物品を支持するための装置、前記支持装置のま わりに物理的・熱的に閉じたシステムを形成するための構造物、および閉じたシ ステム中に温度勾配と湿度勾配をつくりだしてこれらを保持するための機構を含 んだ、生物学的物品のための脱水装置に関する。 本発明はさらに、生物学的物品がもつ天然水分の実質的に全てが除去されてい て、該生物学的物品がもつ天然風味の実質的に全て、ならびに天然香味の実質的 に全てが保持されているような脱水された生物学的物品に関する。さらに、再水 化しても、生物学的物品の天然風味と天然香味は保持されている。図面の簡単な説明 以下に本発明の好ましい実施態様（これによって本発明が限定されることはな い）を挙げ、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。図面においては 、同じ参照番号は同様の部材を表す。 図１は、本発明の脱水装置の概略図である。 図２は、本発明の１つの実施態様にしたがった、特定の生物学的物品のための 支持構造物の概略図である。 図３は、本発明の他の実施態様にしたがった、他の特定の生物学的物品のため の物品チャンバー（product chamber）の断面形状の概略図である。好ましい実施態様の詳細な説明 脱水とは要するに、生物学的材料のまわりの強制空気流れによって引き起こさ れる（しばしば正または負の圧力差の存在下にて）より高い温度での蒸発による 、生物学的材料からの水放出のプロセスである。 本発明の適用においては、生物学的物品とは、生物学的材料、化学的材料、お よび薬学的材料を表すのに使用されている。生物学的材料のカテゴリー中には、 種々の植物（果物もしくは野菜）フード類または日常品（diary products）、魚 介類、および肉類等の食品が含まれる。さらに、ハーブ、スパイス、タバコ、家 畜の飼料（アルファルファ）、および木材なども、生物学的物品という一般的な 表現の中に含まれる。さらに、血液、ワクチン、精液、およびバクテリアも、本 明細書にて使用している生物学的物品という用語中に含まれる。 化学的材料という用語中には、種々の化学薬品、化合物、およびこれらの混合 物などが含まれる。同様に、薬学的材料という用語中には、種々の医薬物質、医 薬製剤、医薬用化合物、医薬用混合物、および医薬用材料などが含まれる。 図面（特に図１）を詳細に参照すると、本発明の好ましい実施態様が概略図の 形で示されている（本発明がこれによって限定されることはない）。図１におい ては、トンネルまたは物品チャンバー１０が示されており、この中に、脱水すべ き生物学的物品をトレー、ラック、または棚などの上に載せて支持することがで きる。後で詳細に述べるように、脱水すべき物品のタイプが異なると、異なった タイプの支持機構が必要となる。 物品チャンバー１０は、導管またはダクト１２によって熱交換器１４に接続さ れている。ダクト１２中には、チャンバー中およびシステム全体に高速の空気流 れを供給するための複数のブロアー１６が組み込まれている。図１には３つのブ ロアーが組み込まれているが、空気を物品チャンバー１０から熱交換器１４に、 そして熱交換器によって加熱された後に再び物品チャンバーに移動させるために 、４つ以上または２つ以下のブロアーを組み込むこともできることは言うまでも ない。ブロアーを導管の適切な部分に配置して、物品チャンバー１０に高速の空 気流れを供給することができる。 熱交換器１４は、ブロアーによって移動される空気を物品チャンバー１０に戻 す前に空気を加熱するために組み込まれている。この熱交換器には、加熱エレメ ントまたは従来タイプの熱供給源（例えば、ディーゼルガスヒーター、電気ヒー ター、および光起電力装置やコンデンサー装置を含めた直接もしくは間接のソー ラーヒーターなど）が組み込まれている。 ヒーターエレメントは、図１において熱発生器１８の形で示されている。加熱 された流体または熱発生器１８からの排気ガスは、排気ポート２０から適切な放 出制御機構（図示せず）を介して大気中に放出されるように示されているが、こ のような排気ポートは、消費可能な燃料（consumable fuel）を使用する熱発生 器や加熱エレメントの場合のみ必要である。当然のことながら、ソーラーヒータ ーに対してはこの種の排気は不必要である。むしろ、図１に示されている排気は 、閉ループにて熱発生器１８に接続される場合もある。 熱交換器１４中で流体によって加熱された後、システム内の空気が高速で物品 チャンバー１０に戻される。前記したように、脱水すべき生物学的物品が物品チ ャンバー１０内で支持される。加熱された空気がチャンバー内の生物学的物品の 上または周囲を流れるたびに、物品から水分が蒸発し、空気によって水蒸気とし て運び去られ、こうしてチャンバー内の生物学的物品の脱水が進行する。 上記の説明では空気に関して述べてきたが、通常の大気空気以外の他のガス流 体を使用することも本発明の範囲内であることは言うまでもない。後で詳細に説 明するように、空気中の種々のガス成分（例えば酸素）を取り除くこと、あるい は他の種々のガスを本発明の物品チャンバー中に導入することも、本発明の範囲 内である。請求の範囲において使用しているガス流体という用語は、空気だけで なく他のガス流体も含むよう意図されている。 物品チャンバー１０、ダクト１２、および熱交換器１４を適切な断熱材２２で 取り囲んで、熱的・物理的に閉じたシステムを形成させる。熱的・物理的に閉じ たシステムによってシステムが画定され、これによって上記の装置を使用した脱 水プロセス時に、システム内のガス流体が継続的に加熱され、再循環され、再加 熱され、そして再び再循環される。その後も、外部からの空気は閉じたシステム 中に導入されず、またシステム中の空気またはガス流体が外部の大気中に排出さ れることはない。 本発明による閉じたシステムは、システムのダクトまたは他の部分が、物品チ ャンバー自体を収容した建物の外側に延長しているように造り上げることができ る。さらに、脱水プロセス時において、プロセスにより生じる変化の結果水素原 子が生成され、物品チャンバーとダクトの空気中に存在するようになる。激しい 雷雨が頻繁に起こるような環境にこのようなシステムを設置すると、システムの ダクトまたは他の部分の露出金属に雷が落ちることがある。このようなことが起 こる可能性（水素の存在下では極めて破壊的である）を避けるために、通常の避 雷システムが図１に概略的に示されている。すなわち、避雷針６４と接地結線６ ６が図１に概略的に示されている。さらに、熱交換器サブシステムに対しても、 また本発明の脱水装置の閉じたシステムに対しても、別個の避雷システムを設け ることができる。 物品を導入するアクセス開口または物品チャンバー１０のドアーが開くごとに 、チャンバーと外部環境との間に明らかに空気の交換が起こる。したがって、本 発明の装置を長時間にわたって高レベルの効率にて確実に作動させるために、ま た外部の空気が入り込んで閉じたシステムを乱すのをできるだけ避けるために、 このような空気の交換を最小限に抑えるべく、本発明の開示内容にしたがって適 切な方策が採られる。特に、本発明の好ましい実施態様にしたがって、ダブルド ア・エアロック・システムが設けられる。 図１に示されているダブルドア・エアロック３４には、エアロックと外部環境 との間の連通を可能にするための第１のドア３６が取り付けてあり、一方第２の ドア３８は、物品チャンバー１０とエアロック３４との間の連通を可能にするた めに設けられている。さらに、ダブルドア・エアロックには排気開口４０が設け られており、この開口を介して、エアロックからの周囲空気をサクションポンプ （図示せず）によって排気することができる。 操作に関して説明すると、外側ドア３６が開かれ、脱水すべき生物学的材料が エアロック内に配置され、そして外側ドア３６が閉じられる。排気開口４０が開 かれて、空気の一部がエアロック３４から除去された後、内側ドア３８が開かれ 、生物学的材料が物品チャンバー中に移動される。したがって、物品チャンバー と周囲環境との間の空気の交換は最小限に抑えられる。 当然のことながら、ドア３６と３８のそれぞれには、閉じたシステムからの空 気損失の量を最小限に抑えるよう、適切なシール機構が組み込まれている。 ドア３６と３８に加えて、物品チャンバー１０には、物品サンプリング用のア クセス開口またはドア４２が設けられている。このドアにより、脱水を受けるサ ンプルを物品チャンバーから取り出して分析用に供することができ、脱水プロセ スの進行を測定することが可能となる。サンプリングドア４２のサイズが小さい ので、またそれが開かれる頻度が相対的に少ないので、サンプリングドア４２を 介しての空気損失は最小限に抑えられる。当然のことながら、ドア４２には、空 気の損失を最小限に抑えるためのシール手段が組み込まれている。さらに、サン プリングドア４２は、エアロックが設けられている場所以外の、物品チャンバー １０の壁体部分に存在するよう示されているけれども、当然のことながら、エア ロック構造物の一部となるようサンプリングドアを設けることも可能であり、そ のほうが好ましいことさえある。 本発明のさらなる特徴によれば、脱水すべき生物学的物品は、エンドレスのル ープタイプコンベヤーに対して連結・切り離しが可能であるラックもしくはカー トに支持されたトレーに入って運ばれる。したがって、生物学的物品が物品チャ ンバー内にあるとき、該生物学的物品はエンドレスのループチェインコンベヤー （loop chain conveyor）に連結され、特定のラックに支持された物品の脱水が 完了すると、該物品を物品チャンバーの外に取り出すことができ、コンベヤーか ら切り離すことができる。新たなラック（既に積載されていて、ダブルドア・エ アロック内で待機している）をコンベヤーに連結して、物品チャンバー中に移動 させることができる。当然のことながら、エンドレスコンベヤーは適切な駆動機 構（図示せず、本発明の一部を形成しない）によって駆動される。物品チャンバ ーが、適切な数のラックまたはカート（例えば２０〜２５個のラック）を収容で きるサイズとなっていることは言うまでもない。 典型的なトンネルまたは物品チャンバー１０は２３個のラック（すなわちカー ト）を収容するよう造り上げることができ、このとき各ラックは２１個のトレー を保持し、各トレーは４４インチ×４４インチのサイズを有している。 さらに、図１からわかるように、物品チャンバー１０の形状は正方形の断面を 有するよう示されているが、前述のようなトレーやラックに支持された物品に対 しては、このような形状または類似の形状が特に適していることが見いだされた 。しかしながら、ラックやトレーは、特定のタイプの脱水すべき生物学的物品に 対しては不適切である。特に、軽量の葉状物品（例えば、茶の葉、パセリ、また はバラの花びらなど）を取り扱う場合は、物品チャンバー内の空気流れの速度が 大きいので、このような生物学的材料は支持トレーから吹き飛ばされるであろう 。したがって、これらの材料を支持するための異なった機構を開発した。 図２には、軽量で葉状の脱水すべき生物学的材料を支持するための支持機構が 示されている。この支持機構は一般に、開口を設けた円錐形部材または支持スク リーン４４の形を採っている。この円錐形部材は、食品取り扱いでの使用に対し て許容しうるグレードのステンレス鋼のスクリーンもしくはメッシュ、あるいは プラスチックのスクリーンもしくはメッシュで造ることができる。円錐形支持ス クリーン（conical support screen）４４は、水平軸４６のまわりの回転に対し て支持される。円錐形支持スクリーンを回転させるための適切な駆動手段４８が 組み込まれている。駆動手段は、支持スクリーンのインプット端５０に接続され ているように示されているが、支持スクリーンは、そのインプット端からも、あ るいは他の従来の仕方（例えば、支持スクリーンの各端部に連結された中央シャ フトによって）によっても駆動させることができる。 葉状軽量の生物学的材料を乾燥するために円筒形支持スクリーン（cylindrica lsupport screen）４４を使用する場合、該スクリーンは、熱交換器からの空気 流れが、図２の矢印によって示すように、その長さに沿ってスクリーンに当たる よう配置される。脱水すべき材料は、小さなインプット開口５０を介して導入さ れ る。スクリーンの開口または隙間を通して生物学的材料に空気流れが作用しつつ 、スクリーン４４が回転するにつれて、該材料は円錐形支持スクリーンのスロー プを徐々に後方に進み、ついには大きなアウトプット端５２から出ていく。 支持スクリーン４４は、装入された物品が脱水できるよう、また脱水された物 品をそこから取り出すことができるよう、ダブルドア・エアロックに対してイン プット端とアウトプット端が適切に位置するような仕方で物品チャンバー内に配 向させなければならない。当然のことながら、円錐形支持スクリーンを使用する 場合、物品チャンバーを通しての空気流れが損なわれるのを防止するために、支 持スクリーンの形状にほぼ合致するよう物品チャンバーを形造るのが極めて望ま しい。さらに、図１に示す単一のエアロック３４の代わりに、２つの別個のエア ロック（円筒形支持スクリーン４４のインプット端とアウトプット端のそれぞれ に隣接して設けられている）を使用するのが望ましい。 さらに、特定の材料（例えば木材）に対しては、三角形状の物品チャンバーを 使用すると、良好な結果が得られることが見いだされた。本発明の開示内容にし たがって三角形状の物品チャンバー中で木材を脱水する場合、木材は比較的短い 時間で完全に乾燥し、しかも他の促進木材乾燥プロセスの場合によく見られるよ うなクラッキングカーリング（cracking curling）又は“カッピング（cupping ）”を示すこともない。三角形状の物品チャンバー６０が、図３にそのまわりの 断熱材２２と共に示されている。三角形状の物品チャンバーに対しては、乾燥時 に生物学的物品を支持するために、適切に形造られた支持構造物が使用される。 図３に示すような三角形状の物品チャンバー内で木材を処理する場合、チャン バー中への空気流れは、チャンバーの上方部分６８から進んでくるのが有利であ り、また排気（吸引）は、チャンバーの下方部分７０からなされるのが有利であ る。空気入口がチャンバーの上部左側にある場合、排気はチャンバーの下部左側 になければならず、また空気入口がチャンバーの上部右側にある場合は、排気は チャンバーの下部右側になければならない。こうした入口開口と排気開口の配列 により、チャンバー内に特に有利な空気流れが得られるものと考えられ、この結 果、乾燥プロセス時に木材のクラックを生じることなく、木材の速やかな乾燥が 得られる。入口開口と排気開口の上記のような配列と、物品チャンバーの形状と が相俟って、チャンバー内の空気流れと入口に相対して配置された壁体との好ま しい相互作用が得られ、チャンバー内に空気流れのデッドスポットを生じること なく、チャンバー内に充分にかき混ぜられた空気流れが得られる。 本発明の閉じたシステム内でのガス流体への熱の移送は、熱交換器１４との境 界面を介して（例えば、フィン、コイル、または他の従来の熱交換器技術を使用 することによって）行われる。システムの熱効率を確実に発揮させるために、ま た熱的に閉じたシステムを与えるために、物品チャンバー１０、導管１２、およ び熱交換器１４を含む閉じたシステム全体を取り囲んだ断熱材２２が施されてい る。 システムパラメーター（例えば、温度、強制空気の流量、絶対湿度と相対湿度 、および閉じたシステム内の空気圧力）を測定するための種々のセンサー３２が 、適切に配置された状態で組み込まれている。これらのセンサーは、汎用の制御 コンピュータ２６（熱発生器とブロアーを制御するために、例えばマイクロプロ セッサー技術を使用）の一般的な指示の下でシステムパラメーターをモニターす るために、ならびに物品チャンバー内で脱水されつつある特定の生物学的物品に 関して、その脱水プロセスの進行をモニターするために使用される。図１に幾つ かのセンサーが示されているが、こうしたセンサーの数や配置場所は限定されて いない。それどころか、センサーは、従来の制御システム設計技術にしたがって 必要とする場所に配置することができる。 制御コンピュータ２６には、閉じたシステムの種々のパラメーターや他のデー タを記録するためのグラフィック・ディスプレイ２８が必要に応じて組み込まれ ている。コンピュータ２６はさらに、種々のセンサー３２によって測定・モニタ ーされたシステムパラメーターを使用するよう、従来の仕方で設計・プログラム 組み込みを行って、脱水プロセスを受ける材料に対するこのようなパラメーター の組み合わせを最適化することができる。言い換えると、閉じたシステムの温度 と空気流量は、コンピュータ２６の制御の下で、処理すべき材料の固有の特性に したがって制御することができる。 本発明は２つの制御ループを使用する。第１の制御ループは、種々のセンサー ３２とコンピュータ制御装置２６において形成されている。配列したセンサーに より、チャンバーの異なった場所だけでなく、ヒーターの周囲、および脱水され ている物品の周囲における温度、絶対湿度、および相対湿度のコンスタントなモ ニターを行うことができる。さらに、閉じたシステム内、脱水された物品の周囲 、および熱交換器やブロアーの周囲での空気流れの速度についてもコンスタント なモニターを行うことができる。 他の制御ループは、脱水プロセスの所定の段階である量の材料を間欠的にサン プリングすることを含む。脱水プロセスの進行時に、閉じたシステムからサンプ ルを所定の間隔で除去できるよう、サンプリングドア４２が設けられている。こ れらのサンプルは、脱水の程度、無菌性、および物品の品質管理に関する他の種 々の事項について分析される。得られた分析結果を使用し、コンピュータ制御装 置２６を介してシステムパラメーターをより正確に制御することができる。 当然のことながら、熱交換器１４は、本発明の脱水装置の閉じたシステムの空 気と単に熱的な界面接触の関係にある別個のシステムの一部であってもよい。こ の熱交換器システムは、熱発生器１８、および必要に応じて排出制御ユニットと 熱発生器のための制御システム７２を含む。言うまでもないが、この制御システ ムは適切な電源（例えば２２０ボルトＡＣ）を含む。 本発明の方法と装置の大きな特徴によれば、脱水は閉じたシステム中で行われ るので、静菌剤や補助的な風味剤を物品チャンバー１０中に供給するために、１ つ以上のインジェクター３０を組み込むことができる。インジェクター３０が制 御コンピュータ２６の制御の下で操作できることは言うまでもない。 本発明の好ましい実施態様にしたがって脱水プロセスを実施する場合、また閉 じたシステムを使用した前述の装置を使用する場合、閉じたシステム中に脱水す べき物品を導入する前に、確実に所定の湿度差と温度差にしておき、物品を脱水 している間、こうした差を保持する。特に、熱交換器は湿度シンク（humidity s ink）および熱源として作用する。したがって、脱水すべき物品をシステム中に 導入する前に、熱交換器を作動させて物品チャンバーの温度を上昇させる。 湿度シンクから生じる湿度不均衡、ならびに熱交換器による温度不均衡のため に、閉じたシステムは平衡状態になっていない。したがって、本発明の閉じたシ ステムにル・シャトリエの原理が当てはまる。ル・シャトリエの原理は、平衡状 態のシステムに外乱（disturbance）が加わると、平衡は、外乱の影響をある程 度元へもどすような仕方でシフトする、ということを説明している。この原理に したがって水分の蒸発が起こり、温度差と湿度差によって駆動される。 熱交換器によって導入され、熱交換器と物品チャンバー１０中の脱水すべき物 品との間に保持される湿度差および温度差と、物品に対する高速の空気流れとが 相俟って、その結果、脱水される物品の風味や香味の劣化や悪化を引き起こすよ うな大きな化学変化を生じることなく、物品の脱水が行われる。言い換えると、 揮発性の化学風味剤や化学香味剤の蒸発（通常は、物品からの水分の蒸発と一緒 に起こる）がかなり防止される。 物品チャンバー１０内に支持された生物学的物品の上を通過する強制空気流れ 中に静菌剤を供給するためにインジェクター３０を使用することの他に、チャン バー中に所定のガスを導入して、熟成を促進したり物品の乾燥を容易にしたり、 さらにまた物品に特定の風味を付与したりするためにインジェクターを使用する ことができる。さらに、酸素含量の少ない環境で脱水プロセスが行えるように、 ガス（例えば、窒素やヘリウム）の導入と組み合わせて、閉じたシステムからの 酸素の脱気が可能である。したがって、物品チャンバー１０中で脱水される材料 の酸化を防止することができるか、あるいは酸化を最小限に抑えることができる 。 本発明の開示においては“生物学的物品”という用語が使用されているけれど も、図１に示す装置中で種々の生物学的物品が同時に脱水される、ということも 本発明の範囲内であることは言うまでもない。したがって例えば、異なった果物 を一緒に脱水することができ、このような同時脱水（co-dehydration）の結果、 装置中で脱水されている異種物品の個々の揮発性化合物、および個々の風味や香 味がブレンドされる。同時脱水すべき物品の選択は、当然のことながら実質的に 無制限であり、ユーザーの考え方によってのみ制約される。３種以上の物品を、 風味と香味の対応する同時混合（co-mingling）を伴った状態で同時に脱水でき ることは明らかである。 さらに、本発明の他の特徴によれば、本発明の閉じたシステム内の空気または ガス流体の圧力を、それぞれの物品の脱水に応じて増大させたり、あるいは減少 させたりすることができる。 特に、ある特定の用途においては、本発明の閉じたシステム内に大気圧より高 い圧力を保持しなければならない。これは、木材の乾燥に対しては特に有利であ ることが明らかとなっている。このような用途においては、閉じたシステム内の 空気圧を約２気圧に上昇させる。さらに、木材の乾燥においては、乾燥プロセス の終了直前に、空気の圧力を２気圧から大気圧よりやや低めに下げることが有利 であることも見いだされた。この手順は極めて効果的であることが明らかとなり 、約２４時間にて充分に乾燥された４×４品（fully dried 4×4's）が得られた 。適切なサクションポンプおよび／またはブロアー制御装置、あるいは他の従来 の装置を図１の閉じたシステム中に組み込んで、このような圧力を達成させたり 、保持したりすることができる。 本発明の大きな特徴は、ブロアーによって閉じたシステム内に保持される空気 の流量である。一般には、システム内および脱水すべき物品のまわりに高速の空 気流れを与えるためにブロアーが使用される。ほとんどの用途において、空気流 れの個々の速度は、脱水プロセスにとって重要なことではない。高速の空気流れ が重要であるようなケースでは、閉じたシステム内の空気流れの速度を、脱水さ れている材料の外乱を引き起こすほどは大きくしないようにすることだけが必要 である。言い換えると、空気の速度により、材料が物品チャンバー１０のまわり で吹き飛ばされてはならない、ということである。 前述したように、熱交換器１４は、本発明の閉じたシステムを介して、ブロア ー１６によって循環される空気の温度を上昇させるよう機能する。熱交換器によ って与えられる温度差が、本発明の効率的な操作にとって必須であることは言う までもないが、それでも大きな温度差は必要ではない。特に、多くの場合におい てはむしろ小さな温度差が使用される。具体的には、約６０〜７５℃の範囲の温 度が使用され、受け入れ可能な脱水物品が得られる。多くの食品や野菜物品に対 しては、約６５℃（１４５゜Ｆ）の温度を使用すると、受け入れ可能な結果が得 られる。 さらに、場合によっては、温度が８０℃以上であると生物学的物品の変色が起 こり、したがって脱水された物品は、より低い温度で処理された物品に比べて受 け入れにくくなる。さらに、生きている生物学的物品（例えば精液やバクテリア ） の脱水を取り扱う場合、温度が高いと物品の死滅が起こる。したがって、脱水の 温度は、このような死滅温度（killing temperature）未満の温度に保持しなけ ればならない。同様に、血液に対しては、８０℃未満の温度を使用しなければな らない。 血液、バクテリア、または精液等の物品を脱水する場合、脱水された物品の汚 染を避けるために、適切な方策を講じなければならない。この目的に対しては従 来の滅菌法と滅菌装置を使用することができ、これらも本発明の範囲内である。 コンピュータ２６（本発明に関連した制御システム）により、ドア４２を介し て取り出されるサンプル量だけでなく、物品の脱水の程度をモニターまたは制御 することができる。得られる脱水程度に応じて、物品の最終的な特性を制御する ことができる。したがって、物品の約１〜２％の水分だけしか残らなくなるまで 、個々の物品が本発明の脱水装置内に留まることが許容されるならば、物品はぱ りぱりになるであろう。一方、物品の８〜９％の水分が残留しているときに脱水 プロセスが停止される（すなわち、物品がシステムから取り出される）ならば、 物品はより柔らかくなるであろう。当然のことながら、これは、脱水された物品 の風合いや手触りに影響を及ぼす。ある与えられた物品を所望の脱水程度にまで 脱水するのに必要な時間は、当然のことながら、物品の物理的構造および物品が 調製される仕方（すなわち、薄切りや角切りなど）によって異なる。 脱水すべき物品を載せているラックやトレーを、ダブルドア・エアロック３４ を介して物品チャンバーに対して出し入れする方法は、通常の材料取り扱い技術 にしたがって行うことができる。代表的な実施態様においては、ラックは行列的 に連結されるか、および／またはエンドレスコンベヤーに繋がれて、物品をチャ ンバー中に移動させ、チャンバーの長さに沿って間欠的に進み、そして脱水プロ セスが完了した後に最後にはチャンバーを出る。したがって、トンネルの一端で カートまたはラックを取り出すと、トンネルの他端においてエアロックを介して 新たなカートまたはラックを導入するための空間が得られる。生物学的物品を物 品チャンバーに対して導入したり取り出したりするのに異なった方法が考えられ るが、これらも本発明の範囲内であることは言うまでもない。 したがって、本発明の脱水装置と脱水方法をバッチ方式にて使用することも可 能であり、このことも本発明の範囲内である。言い換えると、あるバッチの物品 を脱水し、システムを開き、物品を取り出し、システムを閉じ、加熱し、そして 新たな物品を導入することができる。こうしたやり方は、ラックを使用する上記 の方法（間欠的ではあるが、実質的に連続的な仕方で逐次的に導入される）に比 べて幾らか効率が落ちる。 多くの生物学的物品が、本発明の開示内容にしたがって閉じたシステム中で脱 水された。特に明記しない限り、下記の物品はいずれも約６５℃の乾燥温度で約 ３〜４時間脱水した。本明細書で使用している“脱水比（dehydration ratio） ”とは、重量減少比（weight reduction ratio）を表している。言い換えると、 ２０ポンドの生物学的物品の重量が減少して１ポンドの脱水材料になった場合、 脱水比は２０:１と表される。 １． パイナップルリング（pineapple ring）（３/８インチ）は脱水されて １６:１の脱水比になった。 ２． パイナップルティドビット（pineapple tidbit）は脱水されて２０:１ の脱水比になった。 ３． バナナチップ（banana chip）は脱水されて１０:１の脱水比になった。 ４． バナナフィッグ（banana fig）は脱水されて５:１の脱水比になった。 ５． スイカティドビット（watermelon tidbit）は脱水されて３０:１の脱水 比になった。 ６． 小えびの頭（shrimp head）（ミール）は３時間脱水されて８:１の脱水 比になった。 ７． ニンジンは２〜３時間脱水されて１５:１の脱水比になった。 ８． トマトは脱水されて１９:１の脱水比になった。 ９． キャベツは脱水されて２２:１の脱水比になった。 10． セロリは脱水されて２２:１の脱水比になった。 11． ピーマンは脱水されて２０:１の脱水比になった。 12． ホウレンソウ（葉）は脱水されて２１:１の脱水比になった。 13． インゲンは脱水されて１３:１の脱水比になった。 本発明の方法と閉じたシステムによる脱水の結果、天然の（すなわち脱水され ていない）生物学的物品のもつ風味と芳香とを含んだ揮発性成分の実質的に全て が保持される。脱水される材料または物品からのこれら揮発性化学物質の分圧は 、脱水プロセスの初期段階において完全な飽和のレベルに達する。揮発性の風味 化合物または香味化合物の完全な飽和が達成されると、脱水された材料中でかな りの化学変化がさらに起こるのが防止される。したがって、脱水された材料は、 必須の香味油や風味油の実質的に全てを保持する。このことは本発明の重要かつ 大きな特徴であり、また従来技術の開放系タイプの脱水プロセスおよび脱水装置 をしのぐ、本発明の大きな利点である。 脱水されている材料からの揮発性化学物質の分圧が、いったん完全飽和のレベ ルに達すると、このような物質のさらなる蒸発、および脱水すべき材料中のさら なる実質的な化学変化が防止される。このように、本発明にしたがって得られた 脱水材料は、風味と香味の実質的に全てを保持する。 本発明の方法と装置を使用すると、脱水される生物学的物品の風味と香味をつ くりあげている揮発性化学物質のほとんどが、脱水プロセス時に物品内に保持さ れるので、こうして得られる脱水された物品の風味と芳香はかなり濃縮されてお り、非常に強烈である。再水化すると、物品の風味と香味がそれらの最初のレベ ルに実質的に回復される。したがって、本発明の脱水された物品は、ヨーグルト やアイスクリームにおける風味剤として使用するのに、また他の多くの食品加工 技術の用途に使用するのに特に適している。 本発明の方法と装置は、前述のようなごく小さなカテゴリーの生物学的物品に 関して述べてきたが、実質的にはあらゆる種類の果物や野菜に適用することがで きる。これら異種の果物や野菜のそれぞれに対し、物品の構造や調製サイズに応 じて、通常は異なった乾燥時間が適用される。上記の変数を考慮して、また所望 の最終物品の特性を考慮して、適切な乾燥時間を容易に決定することができる。 このような決定はそれ自体、本発明の必須の態様ではない。 前述したように、多くの物品は約４時間脱水するのが適切である。物品が異な れば、異なった時間が必要となるのは明らかである。例えば、ブドウは、ブドウ の皮が比較的透過しにくいので約１２時間を必要とする。一方、ココナッツのよ うな物品は、わずか２時間脱水すればよい。種々の物品に対する最適の脱水時間 は、本発明を使用することによって容易に決定できることは明らかである。同様 に、本システムの効率も乾燥時間に大きな影響を及ぼす。図１に示すエアロック の使用により生物学的材料を導入する前にチャンバーが予備加熱されるようなシ ステムにおいて良好な結果が得られる。一方、前述したように、生物学的物品が チャンバー中に導入され、次いで温度勾配と湿度勾配をつくりだすために熱交換 器が作動される、というバッチ方式にて本発明を操作することが可能である。 酸化による変色を特に受けやすい特定の物品（例えば、ジャガイモやバナナ） に対しては、比較的酸素を含まない環境において物品の予備脱水処理を行うこと が有利である。特に、ジャガイモの処理においては、酸素の約１/３が除去され る（例えば適切なサクションポンプによって）環境において、ジャガイモの予備 水化処理（すなわち、皮むき、切断、またはさいの目切り）を行うのが有益であ ることが見いだされた。周囲空気から酸素の約１/３を除去すると、ジャガイモ の切断表面の変色や酸化が大幅に減少し、非常に白色の脱水ポテトフレークが得 られる。したがって、本発明のさらなる特徴によれば、ジャガイモの処理（すな わち、皮むきや切断など）は、前述のエアロックに類似した場所にて行うことが できる。前述のように、本発明のエアロックは、除去される空気（したがって酸 素）のかなりの部分を収容するよう設計されている。特に有利な実施態様におい ては、内側ドアを開いて物品チャンバー１０中に生物学的材料を導入する前に、 エアロックからの空気の約１/３が除去される。したがって、酸素が取り除かれ ている類似の場所は、このような材料を処理するのに特に適している。 本発明は種々のタイプの食品に対して適用可能であるとして説明してきたが、 その適用可能性がこのような食品に限定されないことは言うまでもない。本発明 は、柑橘類（例えば、オレンジやライム）、キノコ、藻類、海草、リンゴ、パイ ナップル、スイカ、ブドウ、ニンジン、およびブロッコリに対して特に適用可能 である。本発明を使用して種々の肉類（例えば、牛肉、豚肉、および鳥肉）を脱 水することができる。同様に、魚介類や海草も脱水することができる。小えびや 小えびの頭は、脱水処理を施すと、魚肉用ソースや他の食品用調合剤における有 用な成分であることが見いだされた。 牛乳や卵等の日常品も、本発明によって脱水することができる。さらに、タバ コの葉、飼い葉、および木材が脱水できるように、風味用植物、スパイス、種子 、茶の葉、コーヒー豆、およびココナッツの実なども、本発明によって脱水する ことができる。魚の卵やカエルの卵も、本発明によって脱水することができる。 物品について上記にて列挙したのは、いかなる態様、形態、または形状において も限定を意図しているわけではなく、単に、本発明が適用可能な異種物品の代表 的なものを示したにすぎない。 最後に、脱水という特定の用途に関して本発明を説明してきたが、本発明の必 須部分を形成しているものとして説明されている装置と方法はさらに、燻製場を 使用した燻製操作という用途に対しても特に適している。このような燻製操作は 、魚や肉を保存・風味づけするために広く利用されている。 従来技術の燻製場では、ヒッコリー材やメスキート材等の木材燃料が燃焼され 、燻製処理すべき物品に対し木材の燃焼煙を透過させる。物品に透過させた後、 煙は大気中に排出する。 本発明によれば、閉じたシステムの使用は、燻製場に対して直接適用可能であ り、単に熱交換器を取り除き、燃焼煙を搬送している空気が燻製処理すべき物品 のまわりで循環されるよう、そしてこれによって物品に対し煙が透過するよう、 閉じたシステム中に燃焼煙を導入するための手段を供給することによって本発明 の開示内容を容易に具象化することができる。 好ましい実施態様に関して本発明を説明してきたが、本発明がこれによって限 定されることはない点に留意しなければならない。本発明の精神と範囲を逸脱す ることなく、請求の範囲内にて種々の変形が可能である。特定の手段、材料、お よび実施態様に関して本発明を説明してきたが、本発明は本明細書における特定 の開示内容に限定されないこと、そして本発明は、請求の範囲内に含まれるあら ゆる均等物もカバーしているという点に留意しなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ａ２３Ｌ 3/40 Ａ 9282−4Ｂ Ｆ２６Ｂ 3/00 9140−3Ｌ 23/00 Ａ 9140−3Ｌ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，Ｌ Ｖ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 脱水すべき生物学的物品を、閉じたシステムを構成するようエンクロー ジャー中に収納する工程；および 前記の閉じたシステム中にガス流体を強制的に導入して、前記生物学的物品 の水分が所真のレベルに減少するまで、前記ガス流体の流れを前記生物学的物品 に対して強制的に通過させる工程； を含む、風味と香味を実質的に保持した脱水された生物学的物品の製造法。 ２． 前記の強制的な導入・通過工程が、閉じたシステム内にてガス流体を加 熱することを含む、請求の範囲第１項に記載の脱水法。 ３． 前記加熱工程が、閉じたシステム内にてガス流体に熱を付与するために 熱交換器を使用する工程を含む、請求の範囲第２項に記載の脱水。 ４． 前記の強制的な導入・通過工程が、加熱されたガス流体を生物学的物品 から吹きとばすためのブロアーを供給することを含む、請求の範囲第２項に記載 の脱水。 ５． 閉じたシステム中に所定のガス流体を導入する工程をさらに含む、請求 の範囲第１項に記載の脱水。 ６． 閉じたシステムから所定のガス流体を脱気する工程をさらに含む、請求 の範囲第１項に記載の脱水。 ７． ガス流体を強制的に流す工程が、閉じたシステムのプロセスパラメータ ーをモニターすることを含む、請求の範囲第１項に記載の脱水。 ８． 閉じたシステム内にて物品が脱水されつつあるときに、生物学的物品の サンプルを閉じたシステムから取り出せることをさらに含む、請求の範囲第１項 に記載の脱水。 ９． 閉じたシステムの保全性を実質的に損なうことなく、閉じたシステムに 対し生物学的物品を導入・取り出しできる工程をさらに含む、請求の範囲第１項 に記載の脱水。 １０． 請求の範囲第１項に記載の方法にしたがって製造された、脱水された 生物学的物品。 １１． 前記所定のレベルが約１０％水分以下である、請求の範囲第１項に記 載の脱水法。 １２． 前記所定のレベルが、天然物品の風味と香味が保持されるレベルを含 む、請求の範囲第１１項に記載の脱水法。 １３． 前記生物学的物品が２種の生物学的物品を含む、請求の範囲第１項に 記載の脱水法。 １４． 脱水すべき生物学的物品を支持するための手段； 前記支持手段を収納して閉じたシステムを形成するための手段；および 前記閉じたシステム内にてガス流体を加熱するための手段； を含む、生物学的物品のための脱水装置。 １５． 閉じたシステムの加熱されたガス流体を前記支持手段に対して通過さ せるための手段をさらに含む、請求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 １６． 加熱するための前記手段が、前記閉じたシステムのガス流体を約８０ ℃未満の温度に加熱するよう作動する、請求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 １７． 前記のガス流体通過手段が少なくとも１つのブロアーを含む、請求の 範囲第１５項に記載の脱水装置。 １８． 前記加熱手段が熱交換器を含む、請求の範囲第１４項に記載の脱水装 置。 １９． 前記加熱手段と前記ガス流体強制通過手段が、前記の閉じたシステム 内に温度差を達成するための手段と強制的な流体流れを含む、請求の範囲第１５ 項に記載の脱水装置。 ２０． 前記の閉じたシステムからガス流体を取り出すための手段をさらに含 む、請求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 ２１． 前記閉じたシステムの保全性を実質的に損なうことなく、前記閉じた システムに対し生物学的物品を導入・取り出しするための手段をさらに含む、請 求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 ２２． 前記の導入・取り出し手段がダブルドア・エアロックを含む、請求の 範囲第２１項に記載の脱水装置。 ２３． 前記閉じたシステム中に所定の材料を導入するための手段をさらに含 む、請求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 ２４． 前記所定の材料が静菌剤を含む、請求の範囲第２３項に記載の脱水装 置。 ２５． 前記閉じたシステム内にてプロセスパラメーターをモニターするため の手段をさらに含む、請求の範囲第１４項に記載の脱水装置。 ２６． 前記閉じたシステムを断熱するための手段をさらに含む、請求の範囲 第１４項に記載の脱水装置。 ２７． 脱水すべき生物学的物品を支持するための手段； 前記支持手段の周囲に物理的・熱的に閉じたシステムを形成させるための手 段；および 前記閉じたシステム内に温度勾配と湿度勾配をつくりだして保持するための 手段； を含む、生物学的物品のための脱水装置。 ２８． 生物学的物品の天然風味の実質的に全てを保持しつつ、天然水分の実 質的に全てを除去した、脱水された生物学的物品。 ２９． 前記物品がさらに、生物学的物品の天然香味の実質的に全てを保持す る、請求の範囲第２８項に記載の脱水された生物学的物品。 ３０． 再水化しても、前記物品の天然風味が保持される、請求の範囲第２８ 項に記載の脱水された生物学的物品。 ３１． 再水化しても、前記物品の天然香味が保持される、請求の範囲第２９ 項に記載の脱水された生物学的物品。