申请日2011.08.26
公开(公告)日2013.05.01
IPC分类号B01F5/10; B01F1/00; C02F1/68; B01F5/00; B01F3/04
摘要
本发明的目的在于大幅度提高处理水中的溶解氧量的降低效率。本发明提供的氮处理水生成装置包括：流体循环的循环流路;槽，其设置于循环流路的中途部，用于收纳处理水;氮气供给部，其连接于循环流路的中途部，用于向从槽流出的处理水供给氮气;以及流体混合处理部，其设置于循环流路的中途部，用于通过对从氮气供给部供给的氮气与处理水的气液混合相施加剪切力，使氮气成为具有超微小气泡的气泡群，并与处理水混合。通过使从流体混合处理部流出的混有气泡群的处理水向槽内回流，并在槽内使溶解于处理水中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气在处理水中上浮，并从处理水中逸出。
权利要求书
1.一种氮处理水生成装置，其特征在于，包括：
流体循环的循环流路;
槽，其设置于循环流路的中途部，用于收纳处理水;
氮气供给部，其连接于循环流路的中途部，用于向从槽流出的处 理水供给氮气;以及
流体混合处理部，其设置于循环流路的中途部，用于通过对从氮 气供给部供给的氮气与处理水的气液混合相施加剪切力，使氮气成为 具有超微小气泡的气泡群，并与处理水混合，
通过使从流体混合处理部流出的混有气泡群的处理水向槽内回流， 并在槽内使溶解于处理水中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使 扩散有氧的微小氮气在处理水中上浮，并从处理水中逸出。
2.根据权利要求1所述的氮处理水生成装置，其特征在于，
流体混合处理部使沿循环流路延伸的一对板状混合部件以重合状 态对置，在两个混合部件之间形成在延伸方向延伸的混合流路，并且 使形成于混合部件的一侧部的流入孔与混合流路的始端部连通，使形 成于混合部件的另一侧部的流出孔与混合流路的终端部连通;
所述混合流路包括：
多个分流部，其使从所述流入孔流入的流体在混合流路的延伸方 向流动并分流;以及
多个合流部，其使在分流部分流后的流体在混合流路的延伸方向 流动并合流。
3.根据权利要求2所述的氮处理水生成装置，其特征在于，
在所述混合流路的始端部与形成于所述混合部件的一侧部的流入 孔之间形成始端侧暂时停留空间，并且，始端侧暂时停留空间形成为 与混合流路的始端部大致相同的宽度，在大致整个宽度与混合流路的 始端部连通;
在所述混合流路的终端部与形成于所述混合部件的另一侧部的流 出孔之间形成终端侧暂时停留空间，并且，终端侧暂时停留空间形成 为与混合流路的终端部大致相同的宽度，在大致整个宽度与混合流路 的终端部连通。
4.一种氮处理水生成方法，其特征在于，包括：
氮气与处理水混合的工序，对处理水与氮气的气液混合相施加剪 切力，使氮气成为具有超微小气泡的气泡群，并与处理水混合;
收纳工序，将在氮气与处理水混合的工序中得到的混有气泡群的 处理水收纳于槽内;以及
氧逸出工序，通过使溶解于在收纳工序中收纳于槽内的处理水中 的氧，向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气在处 理水中上浮，并从处理水中逸出。
5.一种氮处理水，其特征在于，通过将成为具有超微小气泡的气 泡群的氮气与处理水混合后，收纳于槽内，并在槽内使溶解于处理水 中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气在处 理水中上浮，并从处理水中逸出，以生成氮处理水。
6.一种生鲜海鲜的新鲜度保持处理法，其特征在于，
通过将成为具有超微小气泡的气泡群的氮气与处理水混合后，收 纳于槽内，并在槽内使溶解于处理水中的氧向成为微小气泡的氮气扩 散，从而使扩散有氧的微小氮气在处理水中上浮，并从处理水中逸出， 以生成氮处理水;
使生鲜海鲜在氮处理水中浸渍处理规定时间。
7.根据权利要求6所述的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法，其特征 在于，将在氮处理水中浸渍处理规定时间后的生鲜海鲜收纳在收纳袋 中，并且对收纳袋内进行脱气密封，在该脱气密封状态下进行冷藏处 理。
8.根据权利要求6所述的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法，其特征 在于，在浸渍于氮处理水中的状态下，对在氮处理水中浸渍处理规定 时间后的生鲜海鲜进行冷冻处理。
说明书
氮处理水生成装置、氮处理水生成方法、氮处理水及用氮处理水处理的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法
技术领域
本发明涉及一种通过将处理生鲜海鲜的处理水与微小化的氮气混 合，能够减少该处理水中的溶解氧量，并生成含有在该处理水中微小 化的氮气的氮处理水的装置、生成该氮处理水的方法、该氮处理水、 以及利用该氮处理水进行处理的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法。即， 涉及一种通过使氮气成为直径为纳米水平(1μm以下)的微小气泡(以 下也称作“纳米气泡”)，形成使该纳米气泡混入处理水中的纳米气泡 处理水，从而能够生成氮处理水的装置、生成该氮处理水的方法、该 氮处理水、以及利用该氮处理水进行处理的生鲜海鲜的新鲜度保持处 理法。在此，氮处理水除用于生鲜海鲜的新鲜度保持以外，还可以用 于管中的洗涤等。作为处理水，可以使用自来水、海水、盐水(仅添 加适量碱水、盐分浓度为2.8%～4%的水)等。
背景技术
专利文献1中公开了氮处理水生成装置的一种方式。即，专利文 献1中公开了一种加工水制备装置，包括：氮气气缸，其供给氮气; 加工水槽，其保持用于生鲜食品的加工浸渍的加工水与作为加工对象 的生鲜食品;以及氮气溶解器，其使从所述氮气气缸供给的氮气溶解 于该加工水槽内的加工水中。并且，根据该加工水制备装置，能够提 供一种溶解氧量低的加工水。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2007-282550号公报
发明内容
在上述的加工水制备装置中，阐述了通过在水中注入氮气，水中 的溶解氧量从4.99DO减少到1.36DO，但是，减少至此需要3小时30 分钟。并且，在该3小时30分钟中，氮气连续在0.2Pa下被持续注入 水中。这样，即使减少了水中的溶解氧量，从溶解氧量的减少量来看， 氮气无益被大量排出，可以说降低水中的溶解氧量的效率不高。
因此，本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种能够使处理水中 的溶解氧量的降低效率大幅度提高、并且能够生成含有微小化的氮气 的氮处理水的装置、生成该氮处理水的方法、该氮处理水、以及利用 该氮处理水进行处理的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法。
第1发明的氮处理水生成装置的特征在于，包括：流体循环的循 环流路;槽，其设置于循环流路的中途部，用于收纳处理水;氮气供 给部，其连接于循环流路的中途部，用于向从槽流出的处理水供给氮 气;以及流体混合处理部，其设置于循环流路的中途部，用于通过对 从氮气供给部供给的氮气与处理水的气液混合相施加剪切力，使氮气 成为具有超微小气泡的气泡群，并与处理水混合。通过使从流体混合 处理部流出的混有气泡群的处理水向槽内回流，并在槽内使溶解于处 理水中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气 在处理水中上浮，并从处理水中逸出。
另外，在第1发明的氮处理水生成装置中，其特征在于，流体混 合处理部使沿循环流路延伸的一对板状混合部件以重合状态对置，在 两个混合部件之间形成在其延伸方向延伸的混合流路，并且使形成于 混合部件的一侧部的流入孔与混合流路的始端部连通，另一方面，使 形成于混合部件的另一侧部的流出孔与混合流路的终端部连通;所述 混合流路包括：多个分流部，其使从所述流入孔流入的流体在混合流 路的延伸方向流动并分流;以及多个合流部，其使在分流部分流后的 流体在混合流路的延伸方向流动并合流。
在第1发明的氮处理水生成装置中，其特征在于，在所述混合流 路的始端部与形成于所述混合部件的一侧部的流入孔之间形成始端侧 暂时停留空间，并且，始端侧暂时停留空间形成为与混合流路的始端 部大致相同的宽度，在大致整个宽度与混合流路的始端部连通;另一 方面，在所述混合流路的终端部与形成于所述混合部件的另一侧部的 流出孔之间形成终端侧暂时停留空间，并且，终端侧暂时停留空间形 成为与混合流路的终端部大致相同的宽度，在大致整个宽度与混合流 路的终端部连通。
第2发明的氮处理水生成方法的特征在于，包括：氮气与处理水 混合的工序，对处理水与氮气的气液混合相施加剪切力，使氮气成为 具有超微小气泡的气泡群，并与处理水混合;收纳工序，将在氮气与 处理水混合的工序中得到的混有气泡群的处理水收纳于槽内;以及氧 逸出工序，通过使溶解于在收纳工序中收纳于槽内的处理水中的氧， 向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气在处理水中 上浮，并从处理水中逸出。
第3发明的氮处理水的特征在于，通过将成为具有超微小气泡的 气泡群的氮气与处理水混合后，收纳于槽内，并在槽内使溶解于处理 水中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩散有氧的微小氮气在 处理水中上浮，并从处理水中逸出，以生成氮处理水。
第4发明的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法的特征在于，通过将成 为具有超微小气泡的气泡群的氮气与处理水混合后，收纳于槽内，并 在槽内使溶解于处理水中的氧向成为微小气泡的氮气扩散，从而使扩 散有氧的微小氮气在处理水中上浮，并从处理水中逸出，以生成氮处 理水;使生鲜海鲜在氮处理水中浸渍处理规定时间。
在第4发明中，可以将在氮处理水中浸渍处理规定时间后的生鲜 海鲜收纳在收纳袋中，并且对收纳袋内进行脱气密封，在该脱气密封 状态下进行冷藏处理。
在第4发明中，还可以在浸渍于氮处理水中的状态下，对在氮处 理水中浸渍处理规定时间后的生鲜海鲜进行冷冻处理。
以下说明由通入氮气而进行的水的脱氧作用。
(1)关于在水中吸收(溶解)氧、以及氧从溶解有氧的水中扩散
在20℃(293K)、1个大气压(0.1013MPa)下，纯氧与纯氮在纯 水中的溶解度分别为44.4g/m3(44.4mg/L)与19.4g/m3(19.4mg/L)， 溶解氧为溶解氮的2.3倍。由于大气中的氧的比例为21%，因此，在 20℃、1个气压下，空气溶解于水中时，氧的溶解度为(44.4×0.21 =)9.3mg/L，氮的溶解度为(19.4×0.79=)15.3mg/L，溶解氮为溶解氧的 1.7倍。这取决于氧与氮的分压差。
现在，在20℃、1个大气压下，使纯水与空气接触时，氧被吸收 于水中，水中的氧浓度(溶解氧浓度)达到9.3mg/L(此时，水中氮的 浓度为15.3mg/L)时，停止吸收，达到气液平衡。即，持续吸收氧， 直到溶解氧浓度达到9.3mg/L为止。另一方面，使溶解氧浓度为9.3mg/L 的水与纯氮接触时，水中的氧向纯氮侧(气相侧)移动。将该现象称 作扩散。气相侧的氮量庞大，扩散的氧量很少，是可以无视的程度， 如果气相的氧分压从外观上看保持为0，那么氧继续扩散，直到水中没 有氧(溶解氧浓度为0)为止。通过与纯氮接触，氮被吸收于水中，水 中的氮浓度增大至19.4mg/L。
(2)关于向水中通入氮
气液的接触方式为连续相(液)中的气泡群。认为是作为液体的 溶解氧浓度DO0的水与作为气泡的纯氮气泡之间的气液接触。由于纯 氮中的氧分压为0，因此，氧从液体中向气泡中扩散。换言之，溶解氧 被摄取到氮气泡中(氧扩散)。由于气泡的容积有限，因此，随着氧的 扩散，气泡中的氧分压上升。扩散有氧的气泡(直径大于纳米气泡的 气泡)在液体中上升，最后从液体中逸出(气泡消失)，但是，液体足 够深时，在气泡停留在液体中的期间，气泡中的氧分压与液体(水) 中的氧浓度之间达到平衡(气液平衡)。此时，氧的扩散停止。但是， 气泡越停留，液体深度越深，直到达到气液平衡为止，倒不如在实际 深度的水相中，在达到气液平衡的很早以前，气泡(直径大于纳米气 泡的气泡)从液体中逸出。
如果使纯氮通入溶解氧浓度DO0的水中，使纯氮的气泡群分散， 则由于溶解于液体中的氧向纯氮气泡中扩散，因而能够得到低溶解氧 浓度的水。如果继续通入氮，则能够进一步减少水中的溶解氧浓度， 最终溶解氧浓度降低至0。
现在，如果以流量Li[m3/h]连续向流体混合处理部中供给溶解氧浓 度DO0的水，以流量Ga[m3/h]连续向流体混合处理部中供给纯氮，在 流体混合处理部内形成分散有气泡群的气液二相流体，使溶解氧向氮 气泡群中扩散，则能够以1批次连续生成溶解氧浓度降低了的水(溶 解氧浓度DO)。溶解氧浓度的降低率DO/DO0，根据以流体混合处理 部的设计变量为恒定的水的流量Li与氮的流量Ga的比Ga/Li(气液比) 而变化(熊沢英博，新美富男：食品与开发，Vol.33，No.3,pp.54-55(1998). “食品加工与制备中的新混合，分散工序的开发与新静止型混合器拉 蒙特(Ramond)搅拌器VIII、拉蒙特高速混合器的气液混合，分散中的 应用(2)-扩散”)。由于气液比越大，溶解氧的残留率DO/DO0越小(减 少率1-DO/DO0越大)，因此，有必要根据目的的不同来选择气液比。 气液比大时，DO/DO0的值小于0.05。例如，如果DO0=9g/m3，则DO 能减少至0.45g/m3。
(3)关于氮纳米气泡(纳米气泡化的氮气)
通常，纳米气泡具有在细胞水平上对机体造成一些影响的可能性。 因此，由于氮纳米气泡不限于生鲜食品、例如海鲜的表面，甚至对体 内也有效果，因而体内的需氧性降低。因此，至少可以期待能够抑制 体内的需氧性细菌的增殖。可以期待含氮纳米气泡的氮处理水不仅显 著抑制海鲜表面的需氧性细菌的增殖，而且显著抑制在海鲜体内栖息 的需氧性细菌的增殖，从而保持海鲜的新鲜度(较低地保持作为海鲜 的新鲜度的指标值的K值)。在此，K值是指ATP关联化合物整体中 所含的肌苷(HxR)和次黄嘌呤(Hx)的比例。由于在鱼死亡后鱼肉 的ATP以ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx的路径分解，因此，HxR 和Hx的比例越低，新鲜度越好。用于生鱼片的合适的K值为20%以 下。
本发明具有下述效果。即，本发明通过在处理生鲜食品等的处理 水中通入氮气，使氮气成为具有超微小气泡(纳米气泡)的气泡群， 从而能够使溶解于处理水中的氧向成为微小气泡(直径大于纳米气泡) 的氮气扩散，使扩散有氧的微小氮气在处理水中上浮，并从处理水中 逸出(脱氧)，并且，能够生成通过使成为超微小气泡(纳米气泡)的 氮气混入(包含于)处理水中而成的氮处理水。换言之，能够大幅度 提高处理水中的溶解氧量的降低效率(例如，使800L的处理水中的溶 解氧量(DO值)在25分钟期间骤减至小于1.0(mg/L))，并且，能够生成 含有氮纳米气泡、且溶解氧量降低了的氮处理水。由于该氮处理水含 有氮纳米气泡，因此，氮纳米气泡不限于生鲜食品、例如海鲜的表面， 甚至对体内也有效果，因而能够使体内的需氧性降低。其结果，可以 期待含氮纳米气泡的氮处理水不仅显著抑制海鲜表面的需氧性细菌的 增殖，而且显著抑制在海鲜体内栖息的需氧性细菌的增殖，从而保持 海鲜的新鲜度(较低地保持作为海鲜的新鲜度的指标值的K值)。由于 氮纳米气泡的粒径很小，因此，氮纳米气泡长时间混入(包含于)氮 处理水中，随着时间的推移，氮纳米气泡中的氮溶解于氮处理水中， 能够使氮处理水中的氮溶解量变为过饱和状态。此时，由于对氮气泡 施加的压力与氮气泡的大小成反比，因此，随着氮气泡变为超微小(纳 米)状态，氮气泡内的压力变大。因此，通过加压作用，作为氮纳米 气泡内部的气体的氮有效地溶解于处理水中。
