JP4309465B2 - フリーラジカル消去性水素溶液製造装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリーラジカル消去性水素溶液製造装置に係り、更に詳しくは、飲料、食品、医薬、化粧品等の水又は水溶液に水素ガスを溶解させ、回転磁場で処理することにより、水又は水溶液のｐＨを変化させずに水又は水溶液にフリーラジカル消去性を付与して、フリーラジカル消去性水素溶液を製造するフリーラジカル消去性水素溶液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品は、加熱加工によって酸化による褐変、芋臭の発生や、色素、ビタミン、カロチン、アントシアニン等の機能性成分の酸化分解が進行し、これに伴い品質低下、保存性の低下が起こる。
【０００３】
加熱加工時の酸化抑制方法としては脱気水の使用が行われてきた。しかし、この方法によっては、食品の加工時の酸化は殆ど防ぐことが出来なかった。従来、食品の加工中の酸化分解は避けられない事柄とされてきた。
【０００４】
食品の保蔵中の酸化防止には、酸素吸収剤やアスコルビン酸塩等の酸化防止機能を有する食品添加物が使用されてきた。しかし、酸素吸収剤は空気中の酸素を除去するのみの受動的な方法で効果が少ない。またアスコルビン酸は酸性物質であるので添加した食品・飲料のｐＨを下げ、アスコルビン酸は渋味を有するために食品・飲料の風味を著しく損なう。
【０００５】
このため、食品の風味やｐＨを変化させることなく、安全で、安価な過酸化ラジカル消去技術の開発が要望されていた。
【０００６】
出願人は特許文献１に、液体からなる食品等を減圧下で脱気した後、水素ガスを飽和させて製造した還元性水素水を開示した。又、加熱手段と撹拌手段とを備えた真空タンクと、前記真空タンクに水素を供給する水素発生装置と、真空ポンプと、からなる食品の還元性水素水の製造装置を開示した。
【０００７】
特許文献２に、密閉耐圧容器中で撹拌しながら、液体媒体に水素ガスを吹き込むことによる、水素ガス溶存液状媒体の生産システムを開示した。
特許文献３に、水素ガスを液体に導入し、減圧撹拌、高速撹拌、加圧撹拌の３段階の撹拌溶解過程を有する還元処理方法と自動還元処理装置を開示した。
【０００８】
特許文献４に、水道の蛇口に接続し、流路にスパイラル板を具備する渦流エジェクター装置を用いて、飽和量より過剰の水素ガスを供給して水素飽和溶液と気泡の懸濁液とし、ステンレス鋼繊維で気泡を破砕して製造した水素コロイド溶液とその製造装置を開示した。
本発明者らが特許文献１〜４に開示した水素溶液は、ｐＨの変化がなく、低い酸化還元電位を示し、還元性を有するが、フリーラジカル消去性は有していない。
【０００９】
特許文献５に水酸化ナトリウム水溶液を電気分解して製造する電解還元水が開示されている。この溶液は水素ラジカルを含有すると記載されている。
特許文献６には前記電解還元水のフリーラジカル量を測定する技術が記載されている。しかし、特許文献５、６に記載された溶液はｐＨが９〜１２と極めて高い。
この様に、特許文献５、６に報告された、フリーラジカル消去性を有すると記載された水はｐＨが高く、食品、医薬、化粧品への使用を制限されている。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２８９０３４２号公報
【特許文献２】
特許第３８２９１７０号公報
【特許文献３】
特許第３８４３３６１号公報
【特許文献４】
特開２００７−８６１号公報
【特許文献５】
特開２００２−２５４０７８号公報
【特許文献６】
特開２００２−３５０４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、フリーラジカル消去性と還元性を有し、飲料、食品、医薬、化粧品等に使用可能な水又は水溶液を、原料の水又は水溶液からｐＨを変化させずに製造するフリーラジカル消去性水素溶液製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として本発明のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置は、水又は水溶液と水素とを混合、撹拌して水素溶液を製造する水素溶液製造装置と、
水素溶液製造装置と連結し、磁石又は水素溶液、若しくその双方を回転させることによって水素溶液を磁気処理するフリーラジカル消去性付与装置と、を含み、
水素溶液製造装置は、水又は水溶液を供給するポンプ装置と、
水素を供給する水素供給装置と、
ポンプ装置に連結された渦流エジェクター装置入口、スパイラル板が挿入された渦流生成部、口径が漸次縮小されるノズル部、ノズル部の先端である噴出口、水素供給装置と接続され噴出口に設置された水素ガス噴出口、ノズル部に下流に設置され漸次口径が拡大する混合部、流路にスパイラル板が挿入された２次渦流生成部、及び渦流エジェクター装置出口がこの順で連設されて構成される渦流エジェクター装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置は、渦流エジェクター装置出口と連結するフリーラジカル消去性付与装置入口と、水素溶液と０．１〜１０テスラの磁石が形成する磁場とを１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で相対回転させることによって水素溶液を磁気処理し、フリーラジカル消去性を付与するフリーラジカル消去性付与装置の本体と、フリーラジカル消去性付与装置出口と、を有することが好ましい。
【００１４】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に複数個の邪魔板が設置された筒状の外筒部と、外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、回転軸に設置され磁石を内蔵する複数個の磁石内蔵撹拌翼と、回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１５】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に、磁石を内蔵した複数個の磁石内蔵邪魔板が設置された筒状の外筒部と、外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、回転軸に設置された複数個の撹拌翼と、回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、水素溶液製造装置とフリーラジカル消去性付与装置との間に、更に、気泡微細化装置を備え、
気泡微細化装置は、渦流エジェクター装置出口と接続する気泡微細化装置入口と、内部に綿状のステンレス鋼繊維が充填された気泡微細化装置本体と、圧力計と、異物ろ過用フィルタと、気泡微細化装置出口と、が連設されることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、フリーラジカル消去性付与装置の制御を行う電気制御装置と、フリーラジカル消去性付与装置出口に接続されたフリーラジカル消去性安定化装置入口と、内部にスパイラル板が設置され外周面に複数個の磁石が設置されたフリーラジカル消去性安定化装置と、フリーラジカル消去性安定化装置出口と、フリーラジカル消去性安定化装置出口に接続された貯留タンクと、を更に含んで構成されることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、水又は水溶液が、飲料又はアルコール飲料の何れか一種であることが好ましい。
また本発明は、水又は水溶液が、有機酸を含有する、水又は水溶液であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるフリーラジカル消去性水素溶液製造装置は、水又は水溶液に水素を溶解させ、回転磁場で磁気処理して、フリーラジカル消去性を付与したフリーラジカル消去性水素溶液を製造することができる。本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、蒸発しても残存する成分は加えていない。
【００２０】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、中等度のフリーラジカル消去性と、原料とｐＨが変わらない性質と、低い酸化還元電位で示される強い還元性と、を有する。
【００２１】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性は中等度のものであるが、溶媒にフリーラジカル消去性を付与するので、基質の量との比率に於いては十分な量の活性成分を含む。
本発明のフリーラジカル消去性は、過酸化ラジカルを消去する作用であることが期待できる。
【００２２】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、食品や飲料の分野に於いては、本発明品は、食品の加熱加工時の酸化を防止する。又、食品の長期保存を可能とすると共に、酸化防止剤を添加しないので、酸化防止剤の有する渋味や味の変化を抑えることができる。
【００２３】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、医薬品、医療の分野では、本発明品を摂取することによって、フリーラジカル消去性の活性成分が組織内へ浸透し、生体に発生するフリーラジカルを消去することが期待出来る。
【００２４】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、化粧品の分野においては、本発明品を外用することによって人体表面に発生するフリーラジカルを消去して、老化現象を防止・改善することが期待出来る。
【００２５】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、蒸発して残存する成分は加えていないので、純水での洗浄を必要とするマイクロチップの洗浄での使用が可能である。
この様に、本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、食品、飲料、医薬品、医療、化粧品等幅広い用途が開けている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（フリーラジカル消去性の測定方法）
本発明では、フリーラジカル消去性の測定方法としてＤＰＰＨ法を採用した。
ＤＰＰＨ（１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジル）はそれ自体がフリーラジカルである。フリーラジカル消去物質が存在するとラジカル性が消去されて、非ラジカルである１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジン誘導体に変化する。
【００２７】
ＤＰＰＨは、広汎なフリーラジカル消去物質と反応するので、ＤＰＰＨ法は食品分析を始め、多くの分野に於いて、フリーラジカル消去性を測定する一般的な分析方法とされている。
【００２８】
ＤＰＰＨがフリーラジカルの状態で存在する時は、５２０ｎｍ付近に最大吸収を有する紫色を呈しており、フリーラジカル消去性を有する物質に捕捉されると無色の１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジン誘導体に変化する。反応式は化１に示す。
分光光度計を用いて、サンプルとコントロールサンプルの５２０ｎｍの吸光度を測定し、式１によってフリーラジカル消去率を算出した。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【化１】
【００３１】
（水素溶液）
本発明によれば、水素の溶解量が少ない水又は水溶液でも、回転磁場で磁気処理することによってフリーラジカル消去性を付与できる。しかし、本発明の製造装置で得られるフリーラジカル消去性水素溶液は活性が中等度なものであるし、水又は水溶液は通常は少量の水素しか溶解しないので、本発明に於いては水素ガスを飽和近くまで溶解した水又は水溶液を用いることが好ましい。
【００３２】
水又は水溶液として水を用いる場合は、水の水素飽和度は、化学便覧（改訂４版、１９９３年、丸善）によれば、２０℃、１０１．３ｋＰａに於いて、０．１４１×１０−４モル分率である。近似計算すると、常温常圧に於いて水１Ｌに対して水素ガスの溶解量は１７．６ｍＬということになる。よって、この程度、若しくはこれより過剰の量の水素ガスを供給することが好ましい。
【００３３】
水素ガスを溶解した水又は水溶液の好ましい実例としては、特許文献１〜４に記載した水又は水溶液を例示できる。
更に最も好ましくは、飽和量よりも過剰の水素を供給し、過剰の水素ガスの気泡をステンレス鋼繊維で粉砕した、コロイド状の水素気泡を含む特許文献１に記載の水素溶液を例示することができる。
【００３４】
粉砕によって生成する気泡の径は数百ナノメーター以下であることが望ましい。このような微細気泡は、気泡の浮力や速度エネルギーが小さく、表面同士の反発力が優先するので、気泡同士の衝突が抑えられ、気／液コロイド溶液を形成する。
【００３５】
（磁場強度・処理時間・磁場の回転数）
フリーラジカル消去性付与装置５の磁場の強度とフリーラジカル消去性を付与するための処理時間とは負の相関関係にある。即ち、磁場が強ければ強いほど処理時間を短縮でき、磁場が弱ければ処理時間を長くする必要がある。
【００３６】
０．０１テスラ以下の磁石を用いると、形成される磁場が弱いので、処理時間が長くなり過ぎて実用的ではない。よって、０．０１テスラ以上の磁石を用いることが好ましい。０．０５テスラ以上の磁石を用いることが好ましく、０．１テスラ以上の磁石を用いることがより好ましい。
【００３７】
用いる磁石の磁束密度は高ければ高いほど好ましいが、フリーラジカル消去性付与装置５に実用的に使用できる磁石の磁束密度は、現在の技術水準では約１０テスラまでである。１０テスラより磁束密度の大きな強力磁石も公知であるが高価である。磁束密度の高い磁石が実用化されれば、１０テスラ以上の磁石の使用も本発明に使用できる。
【００３８】
フリーラジカル消去性付与装置５に於ける処理時間は、フリーラジカル消去性付与装置５の磁場の強さと装置の形式に対応して、任意に変更可能である。バッチ式でフリーラジカル消去活性の付与を行う場合は比較的弱い磁石を用いて長時間磁気処理することが可能であり、図１〜１０に示すような連続式で行う場合は強力な磁石を用いて短時間で磁気処理を行うことが好ましい。
磁気処理時間は使用する装置に応じて、前以て実験的に求めることが好ましい。
【００３９】
（図の説明）
以下、図面を参照して本発明のフリーラジカル消去性水素溶液の製造装置について説明する。
図１は、本発明の１実施例に基づくフリーラジカル消去性水素溶液製造装置の全体構成図である。
【００４０】
この実施例による水素溶液製造装置１０２は、ポンプ装置１と水素供給装置２と渦流エジェクター装置３とから構成され、任意に気泡微細化装置４を含む。ポンプ装置１は、渦流エジェクター装置３に水又は水溶液を供給する。水素供給装置２は、渦流エジェクター装置３に水素を供給する。渦流エジェクター装置３は、水又は水溶液と水素ガスとを混合し、水素溶液と水素気泡の懸濁液を生成する。
【００４１】
渦流エジェクター装置３によって製造された水素溶液と水素気泡の懸濁液は、そのまま次の工程で用いることも出来るが、更に、水素気泡を破砕して水素溶液を製造することが好ましい。気泡微細化装置４による水素気泡の破砕を行わない場合は、水素気泡は巨大気泡になって系外へ散逸する。
【００４２】
渦流エジェクター装置３、又は気泡微細化装置４に接続するフリーラジカル消去性付与装置５は、水素溶液を回転磁場で磁気処理してフリーラジカル消去性を付与してフリーラジカル消去性水素溶液１０１を与える。この段階で得られるフリーラジカル消去性水素溶液１０１はこのままでも使用可能であるが、更に安定化処理を行った後に貯留することが好ましい。
【００４３】
フリーラジカル消去性付与装置５に接続するフリーラジカル消去性安定化装置７はフリーラジカル消去性を安定化させ、生成したフリーラジカル消去性水素溶液は貯留タンク８に貯留される。電気制御装置６は、フリーラジカル消去性付与装置５の電気制御を行う。
【００４４】
図２は渦流エジェクター装置３を示す。水又は水溶液は、ポンプ装置１によって渦流エジェクター装置入口１０から送り込まれ、渦流生成部１１の流路に設置されたスパイラル板２０によって毎分５００〜１０００回転の回転モーメントが付与される。
渦流生成部１１の下流に接続し、漸次口径が縮小されるノズル部９によって、水又は水溶液の流速と回転数が急増し、急旋回しながら噴出口１３から噴出される。
【００４５】
噴出口１３に設置された水素ガス噴出口１４から水素ガスが供給される。高速で旋回する水又は水溶液が水素ガスを巻き込むことによって旋回気体空洞が生成し、その旋回気体空洞を水又は水溶液の旋回速度差で切断することによって水素ガスの微細気泡を発生させる。水素ガスの微細気泡は比表面積が大きいので、水素ガスは水又は水溶液に吸収され、溶解される。水素ガスの供給量が水又は水溶液を飽和させる量より過剰であれば、水又は水溶液は水素の飽和状態となり、過剰の水素ガスは気泡となって懸濁される。
【００４６】
水素溶液と水素気泡の懸濁液は、流路にスパイラル板２０が挿入されている２次渦流生成部１６で再度回転モーメントが付与され、液体と気泡の懸濁液として渦流エジェクター装置出口１７から気泡微細化装置４に送られる。
【００４７】
図３は、気泡微細化装置４を示す。
渦流エジェクター装置出口１７から送られて来た水素溶液と水素気泡の懸濁液は、気泡微細化装置入口１９に入る。気泡微細化装置入口１９には、２次渦流生成部１６のスパイラル板２０が延長されて挿入されている
【００４８】
気泡微細化装置本体１８には、極細のステンレス鋼繊維２１が綿状に充填されている。ステンレス鋼繊維２１とは、例えばＳＵＳ３１６Ｌのようなステンレス鋼を、例えば切削法によって繊維状に加工した機能性素材で、極細なものとしては繊維径２〜８マイクロメーターのものが市販されている。
【００４９】
前記液体と気泡の懸濁液が、回転モーメントが付与されて気泡微細化装置本体１８を高速で通過すると、気泡はステンレス鋼繊維２１によってキャビテーションを起して破碎され、微細な気泡となる。
このようにして得られた水素溶液は、異物ろ過用フィルタ２３で異物を除去した後に気泡微細化装置出口２４から次の装置へ送られる。
【００５０】
図４は本発明の１実施例に基づくフリーラジカル消去性付与装置５を例示し、図６は磁石内蔵回転子４０の概観図である。
（１）渦流エジェクター装置出口１７又は気泡微細化装置出口２４と連通し、１）一方の端部５１にフリーラジカル消去性付与装置入口２７が設置された導入パイプ２６が配設され、２）他方の端部５１にフリーラジカル消去性付与装置出口３５が設置された排出パイプ３４が配設され、３）内側に複数個の邪魔板３７が設置されたところの、両端面が封鎖された円筒形をした外筒部２５と、
（２）フリーラジカル消去性付与装置５の内部は、１）外筒部２５の一方の端面５２の中心に設置された回転軸漏液防止シール３１と、２）回転軸漏液防止シール３１に挿通され、前記外筒部２５の中心軸と回転軸３０の中心軸５３とが一致するように設置された回転軸３０と、一方の端面５２の中心に設置された回転軸漏液防止シール３１を挿通して回転自在に支持された回転軸３０と、３）対向する端面５２の中心に任意に設置された回転ベアリング３２を有する軸受け３３と、
（３）前記回転軸３０の中心軸５３と直交する複数の直線５４が等間隔に且つ隣同士互いに９０°の角度をなして設定され、前記直線５４を中心として前記回転軸３０の両側に０．１〜１０テスラの磁石４１を内蔵する磁石内蔵撹拌翼２９が上下左右対称に設置されている磁石内蔵回転子４０と、
（４）前記磁石内蔵回転子４０を回転させる駆動部２８と、
を備える。
生成したフリーラジカル消去性水素溶液は排出パイプ３４の末端のフリーラジカル消去性付与装置出口３５から次の装置に送られる。
【００５１】
図５は、図４のフリーラジカル消去性付与装置５のａ−ａ断面図である。磁石を内蔵した磁石内蔵回転子４０は、隣同士互いに９０°の角度をなして設置され、回転軸３０から４方向に突出している。
【００５２】
図７は本発明の他の実施例に基づくフリーラジカル消去性付与装置５を例示する。図７に示す装置は、図４に示すフリーラジカル消去性付与装置５の、磁石内蔵撹拌翼２９及び磁石内蔵回転子４０が撹拌翼３６及び回転子４３と換わり、邪魔板３７が磁石内蔵邪魔板４４と交換したものである。
【００５３】
図８は図７に於けるｂ−ｂの位置の断面図である。
図９はフリーラジカル消去性安定化装置７を示す。
フリーラジカル消去性付与装置出口３５から送られて来たフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性安定化装置入口３９から入り、フリーラジカル消去性安定化装置本体３８の上下に交互に取り付けられた磁石４１が生成する磁場を、スパイラル板２０に沿って回転しながら通過する。
【００５４】
生成したフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性安定化装置出口４２から貯蔵タンク８に送られる。
図１０は図９のｃ−ｃに於ける断面図である。
【００５５】
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
（試験例１）
（フリーラジカル消去性の測定法）
１．試薬
ａ）［０．２ｍｏｌ ＤＰＰＨエタノール溶液］：１，１−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−２−ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｉｌ ３．９５ｍｇを９９％エタノール５０ｍｌに溶解し０．５時間撹拌する。ＤＰＰＨエタノール溶液の調整後２時間以内測定を終了する。
【００５６】
ｂ）［０．２ｍｏｌ ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７．０）］： ２−Ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ８．５３ｇを蒸留水に溶解し、希水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ７．０に調製した後、蒸留水を加えて２００ｍＬとする。
ｃ）［ＤＰＰＨ試薬］： ０．２ｍｏｌ ＤＰＰＨ溶液２溶と、０．２ｍｏｌ ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７．０）１溶と、蒸留水１溶とを混合する。
【００５７】
２．操作
ａ）サンプル
試料５ｍＬとエタノール５ｍＬとの混合液に、ＤＰＰＨ試薬０．６ｍＬを混合し、ボルテックスミキサーで１０秒間撹拌した後、直ちに分光光度計で５２０ｎｍの吸光度を測定する。
【００５８】
ｂ）コントロールサンプル
分析希釈液５ｍＬとエタノール５ｍＬとの混合液に、ＤＰＰＨ試薬０．６ｍＬを混合し、ボルテックスミキサーで１０秒間撹拌した後、直ちに分光光度計で５２０ｎｍの吸光度を測定する。
ｃ）測定機器：分光光度計 日立製作所 ＵＶ１８００
【００５９】
３．計算
コントロールサンプルとサンプル各６検体の吸光度を交互に測定して平均値を求め、フリーラジカル消去率（％）を（式１）によって算出する。
【数２】
【００６０】
（ｐＨ及び酸化還元電位の測定）
［測定機器］：メトラー ポータブルｐＨメーター ＭＰ１２０ＢＥ
【実施例１】
【００６１】
図１に全体構成図を示したフリーラジカル消去性水素溶液製造装置１００を用いて、図２に示す渦流エジェクター装置３に、毎分１０Ｌの水道水と毎分０．２Ｌの水素ガスとを供給して水素微細気泡懸濁液を製造した。前記水素微細気泡懸濁液を、図３に示す気泡微細化装置４を用いて水素溶液とした。前記水素溶液を図７に示す、内容量３．４Ｌの外筒部２５の内側に１．６テスラの磁石を８個内蔵して磁場を形成する回転流邪魔板３７が設置され、回転子４３を駆動部２８で１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させるフリーラジカル消去性付与装置５で処理し、図８に示すフリーラジカル消去性安定化装置７で処理してフリーラジカル消去性活性水素溶液を得た。各処理段階の試料のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
各処理段階の試料の酸化還元電位とフリーラジカル消去率
【００６３】
表１によれば、ｐＨは各処理段階を通じて殆ど変化がなく、酸化還元電位は、水道水に水素ガスを飽和させた後は何れの試料も−６００ｍＶ以下となった。水素微細気泡懸濁液と水素溶液とにはフリーラジカル消去性は認められなかったが、フリーラジカル消去性水素溶液にはフリーラジカル消去性が認められた。
【００６４】
実施例１で得られたフリーラジカル消去率で示されるフリーラジカル消去性は中等度のものではあるが、本試験は繰り返し測定に於いても安定したフリーラジカル消去率が得られ、本発明によるフリーラジカル消去性水素溶液は有意なフリーラジカル消去性を示すことが示された。
【実施例２】
【００６５】
（フリーラジカル消去性水素溶液の安定性−１ 保存安定性）
実施例１で得たフリーラジカル消去性水素溶液をアルミニウム缶に充填し、内部の空気を除去して封印し、室温に１ヵ月間保存した試料について、酸化還元電位とＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
フリーラジカル消去性水素溶液の保存安定性
【００６７】
表２に示すように、フリーラジカル消去性水素溶液のフリーラジカル消去率は１ヵ月間で約２分の１となったが、フリーラジカル消去性は残っていた。酸化還元電位の低下は殆ど起らなかった。
【実施例３】
【００６８】
（フリーラジカル消去性水素溶液の安定性−２ 温度安定性）
実施例１で製造したフリーラジカル消去性水素溶液１００ｍｌを１００ｍｌの三角フラスコに入れ、沸騰したウォーターバスで加熱し１０分、２０分、３０分、及び４０分毎に取り出し、直ちに冷水で冷却し、ＤＰＰＨ法でフリーラジカル消去率を測定した。結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】
リーラジカル消去性水素溶液の温度安定性
【００７０】
表３に示すように、フリーラジカル消去性水素溶液のフリーラジカル消去率は１００℃、３０分でフリーラジカル消去率が約２分の１になった。
【実施例４】
【００７１】
実施例１と同じ方法で、但し水道水の代りに蒸留水を用いてフリーラジカル消去性水素溶液を製造し、生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【実施例５】
【００７２】
特許文献２に記載された方法に準じて、密閉容器内で加圧下に、水道水に水素ガスを激しく撹拌しながら吸収させて製造した水素溶液を、図７に示したフリーラジカル消去性付与装置５と図９に示したフリーラジカル消去性安定化装置７で処理して、フリーラジカル消去性水素溶液を製造し、生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【実施例６】
【００７３】
特許文献４に記載された方法に準じて、水道水を図２に示す渦流エジェクター装置３を用いて水素微細気泡分散液とし、図３に示す気泡微細化装置４を用いて水素溶液を製造した。この水素溶液に、図７に示したフリーラジカル消去性付与装置５を用いてフリーラジカル消去性の付与を行った。使用した磁石は１．０テスラの磁束密度を有しており、水の平均滞留時間は２０秒間であった。得られたフリーラジカル消去性水素溶液を図９に示したフリーラジカル消去性安定化装置７で処理してフリーラジカル消去性水素溶液を製造した。生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
【表４】
【００７５】
表４に示すように、実施例４〜７の何れの方法を用いても、水素溶解水を回転磁場によって処理することによってフリーラジカル消去性を付与することが出来て、フリーラジカル消去性水素溶液を製造できた。
【実施例７】
【００７６】
クエン酸を含むフリーラジカル消去性水素溶液
０．１ｍｏｌ濃度のｐＨ３クエン酸緩衝液とｐＨ４のクエン酸緩衝液とのそれぞれを、実施例１の方法に準じて、図２に示す渦流エジェクター装置３を用いて処理して、水素微細気泡懸濁液とし、図３に示す気泡微細化装置４を用いて処理して水素溶液とし、図７に示すフリーラジカル消去性付与装置５と図９に示すフリーラジカル消去性安定化装置７を用いて処理してフリーラジカル消去性活性水素液を製造した。フリーラジカル消去性付与前と付与後の試料の酸化還元電位とＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率とを測定した。結果を表５に示す。
【００７７】
通常、酸性の強い溶液は酸化還元電位が高く、酸化力が高い。表５によれば、フリーラジカル消去性付与前は、ｐＨ３．０のクエン酸緩衝液の方がｐＨ４．０のクエン酸緩衝液よりも酸化還元電位が高く、上記と一致した結果が得られた。
【００７８】
フリーラジカル消去性を付与した後も、酸化還元電位はｐＨ３．０のクエン酸緩衝液の方がｐＨ４．０のクエン酸緩衝液よりも酸化還元電位が高く、上記と一致した結果が得られた。フリーラジカル消去率はｐＨ３．０とｐＨ４．０のクエン酸緩衝液とは同レベルの値を示した。
【実施例８】
【００７９】
水道水の代りにアルコール含量２５％の米焼酎を用いた以外は、実施例１と同じ方法を用いてフリーラジカル消去性水素溶液を製造した。結果を表５に示す。
表５によると、米焼酎にフリーラジカル消去性を付与したところ、酸化還元電位、フリーラジカル消去率とも水と同様の値を示し、水以外の水溶液に於いても本発明の方法によってフリーラジカル消去性活性の付与が可能なことが示された。
【００８０】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性水素溶液製造装置の全体構成図である。
【図２】本発明の１実施例による渦流エジェクター装置３を示す。
【図３】本発明の１実施例による気泡微細化装置４を示す。
【図４】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性付与装置５を示す。
【図５】図４のフリーラジカル消去性付与装置５のａ−ａ断面図である。
【図６】図４の磁石内蔵回転子の斜視図である。
【図７】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性付与装置５を示す。
【図８】図７のフリーラジカル消去性付与装置５のｂ−ｂ断面図である。
【図９】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性安定化装置７を示す。
【図１０】図９のフリーラジカル消去性安定化装置７のｃ−ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ポンプ装置
２ 水素供給装置
３ 渦流エジェクター装置
４ 気泡微細化装置
５ フリーラジカル消去性付与装置
６ 電気制御装置
７ フリーラジカル消去性安定化装置
８ 貯留タンク
９ ノズル部
１０ 渦流エジェクター装置入口
１１ 渦流生成部
１２ 水素ガス供給口
１３ 噴出口
１４ 水素ガス噴出口
１５ 混合部
１６ ２次渦流生成部
１７ 渦流エジェクター装置出口
１８ 気泡微細化装置本体
１９ 気泡微細化装置入口
２０ スパイラル板
２１ ステンレス鋼繊維
２２ 圧力計
２３ 異物ろ過用フィルタ
２４ 気泡微細化装置出口
２５ 外筒部
２６ 導入パイプ
２７ フリーラジカル消去性付与装置入口
２８ 駆動部
２９ 磁石内蔵攪拌翼
３０ 回転軸
３１ 回転軸漏液防止シール
３２ 回転ベアリング
３３ 軸受け
３４ 排出パイプ
３５ フリーラジカル消去性付与装置出口
３６ 攪拌翼
３７ 邪魔板
３８ フリーラジカル消去性安定化装置本体
３９ フリーラジカル消去性安定化装置入口
４０ 磁石内蔵回転子
４１ 磁石
４２ フリーラジカル消去性安定化装置出口
４３ 回転子
４４ 磁石内蔵邪魔板
４５ 磁石内蔵外筒部
５１ 端部
５２ 端面
５３ 中心軸
５４ 直線
１００ フリーラジカル消去性水素溶液製造装置
１０１ フリーラジカル消去性水素溶液
１０２ 水素溶液製造装置
【０００１】
本発明は、フリーラジカル消去性水素溶液製造装置に係り、更に詳しくは、飲料、食品、医薬、化粧品等の水又は水溶液に水素ガスを溶解させ、回転磁場で処理することにより、水又は水溶液のｐＨを変化させずに水又は水溶液にフリーラジカル消去性を付与して、フリーラジカル消去性水素溶液を製造するフリーラジカル消去性水素溶液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品は、加熱加工によって酸化による褐変、芋臭の発生や、色素、ビタミン、カロチン、アントシアニン等の機能性成分の酸化分解が進行し、これに伴い品質低下、保存性の低下が起こる。
【０００３】
加熱加工時の酸化抑制方法としては脱気水の使用が行われてきた。しかし、この方法によっては、食品の加工時の酸化は殆ど防ぐことが出来なかった。従来、食品の加工中の酸化分解は避けられない事柄とされてきた。
【０００４】
食品の保蔵中の酸化防止には、酸素吸収剤やアスコルビン酸塩等の酸化防止機能を有する食品添加物が使用されてきた。しかし、酸素吸収剤は空気中の酸素を除去するのみの受動的な方法で効果が少ない。またアスコルビン酸は酸性物質であるので添加した食品・飲料のｐＨを下げ、アスコルビン酸は渋味を有するために食品・飲料の風味を著しく損なう。
【０００５】
このため、食品の風味やｐＨを変化させることなく、安全で、安価な過酸化ラジカル消去技術の開発が要望されていた。
【０００６】
出願人は特許文献１に、液体からなる食品等を減圧下で脱気した後、水素ガスを飽和させて製造した還元性水素水を開示した。又、加熱手段と撹拌手段とを備えた真空タンクと、前記真空タンクに水素を供給する水素発生装置と、真空ポンプと、からなる食品の還元性水素水の製造装置を開示した。
【０００７】
特許文献２に、密閉耐圧容器中で撹拌しながら、液体媒体に水素ガスを吹き込むことによる、水素ガス溶存液状媒体の生産システムを開示した。
特許文献３に、水素ガスを液体に導入し、減圧撹拌、高速撹拌、加圧撹拌の３段階の撹拌溶解過程を有する還元処理方法と自動還元処理装置を開示した。
【０００８】
特許文献４に、水道の蛇口に接続し、流路にスパイラル板を具備する渦流エジェクター装置を用いて、飽和量より過剰の水素ガスを供給して水素飽和溶液と気泡の懸濁液とし、ステンレス鋼繊維で気泡を破砕して製造した水素コロイド溶液とその製造装置を開示した。
本発明者らが特許文献１〜４に開示した水素溶液は、ｐＨの変化がなく、低い酸化還元電位を示し、還元性を有するが、フリーラジカル消去性は有していない。
【０００９】
特許文献５に水酸化ナトリウム水溶液を電気分解して製造する電解還元水が開示されている。この溶液は水素ラジカルを含有すると記載されている。
特許文献６には前記電解還元水のフリーラジカル量を測定する技術が記載されている。しかし、特許文献５、６に記載された溶液はｐＨが９〜１２と極めて高い。
この様に、特許文献５、６に報告された、フリーラジカル消去性を有すると記載された水はｐＨが高く、食品、医薬、化粧品への使用を制限されている。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２８９０３４２号公報
【特許文献２】
特許第３８２９１７０号公報
【特許文献３】
特許第３８４３３６１号公報
【特許文献４】
特開２００７−８６１号公報
【特許文献５】
特開２００２−２５４０７８号公報
【特許文献６】
特開２００２−３５０４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、フリーラジカル消去性と還元性を有し、飲料、食品、医薬、化粧品等に使用可能な水又は水溶液を、原料の水又は水溶液からｐＨを変化させずに製造するフリーラジカル消去性水素溶液製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として本発明のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置は、水又は水溶液と水素とを混合、撹拌して水素溶液を製造する水素溶液製造装置と、
水素溶液製造装置と連結し、磁石又は水素溶液、若しくその双方を回転させることによって水素溶液を磁気処理するフリーラジカル消去性付与装置と、を含み、
水素溶液製造装置は、水又は水溶液を供給するポンプ装置と、
水素を供給する水素供給装置と、
ポンプ装置に連結された渦流エジェクター装置入口、スパイラル板が挿入された渦流生成部、口径が漸次縮小されるノズル部、ノズル部の先端である噴出口、水素供給装置と接続され噴出口に設置された水素ガス噴出口、ノズル部に下流に設置され漸次口径が拡大する混合部、流路にスパイラル板が挿入された２次渦流生成部、及び渦流エジェクター装置出口がこの順で連設されて構成される渦流エジェクター装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置は、渦流エジェクター装置出口と連結するフリーラジカル消去性付与装置入口と、水素溶液と０．１〜１０テスラの磁石が形成する磁場とを１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で相対回転させることによって水素溶液を磁気処理し、フリーラジカル消去性を付与するフリーラジカル消去性付与装置の本体と、フリーラジカル消去性付与装置出口と、を有することが好ましい。
【００１４】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に複数個の邪魔板が設置された筒状の外筒部と、外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、回転軸に設置され磁石を内蔵する複数個の磁石内蔵撹拌翼と、回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１５】
また本発明のフリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に、磁石を内蔵した複数個の磁石内蔵邪魔板が設置された筒状の外筒部と、外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、回転軸に設置された複数個の撹拌翼と、回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、水素溶液製造装置とフリーラジカル消去性付与装置との間に、更に、気泡微細化装置を備え、
気泡微細化装置は、渦流エジェクター装置出口と接続する気泡微細化装置入口と、内部に綿状のステンレス鋼繊維が充填された気泡微細化装置本体と、圧力計と、異物ろ過用フィルタと、気泡微細化装置出口と、が連設されることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、フリーラジカル消去性付与装置の制御を行う電気制御装置と、フリーラジカル消去性付与装置出口に接続されたフリーラジカル消去性安定化装置入口と、内部にスパイラル板が設置され外周面に複数個の磁石が設置されたフリーラジカル消去性安定化装置と、フリーラジカル消去性安定化装置出口と、フリーラジカル消去性安定化装置出口に接続された貯留タンクと、を更に含んで構成されることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、水又は水溶液が、飲料又はアルコール飲料の何れか一種であることが好ましい。
また本発明は、水又は水溶液が、有機酸を含有する、水又は水溶液であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるフリーラジカル消去性水素溶液製造装置は、水又は水溶液に水素を溶解させ、回転磁場で磁気処理して、フリーラジカル消去性を付与したフリーラジカル消去性水素溶液を製造することができる。本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、蒸発しても残存する成分は加えていない。
【００２０】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、中等度のフリーラジカル消去性と、原料とｐＨが変わらない性質と、低い酸化還元電位で示される強い還元性と、を有する。
【００２１】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性は中等度のものであるが、溶媒にフリーラジカル消去性を付与するので、基質の量との比率に於いては十分な量の活性成分を含む。
本発明のフリーラジカル消去性は、過酸化ラジカルを消去する作用であることが期待できる。
【００２２】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、食品や飲料の分野に於いては、本発明品は、食品の加熱加工時の酸化を防止する。又、食品の長期保存を可能とすると共に、酸化防止剤を添加しないので、酸化防止剤の有する渋味や味の変化を抑えることができる。
【００２３】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、医薬品、医療の分野では、本発明品を摂取することによって、フリーラジカル消去性の活性成分が組織内へ浸透し、生体に発生するフリーラジカルを消去することが期待出来る。
【００２４】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、化粧品の分野においては、本発明品を外用することによって人体表面に発生するフリーラジカルを消去して、老化現象を防止・改善することが期待出来る。
【００２５】
本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、蒸発して残存する成分は加えていないので、純水での洗浄を必要とするマイクロチップの洗浄での使用が可能である。
この様に、本発明に係るフリーラジカル消去性水素溶液製造装置で製造したフリーラジカル消去性水素溶液は、食品、飲料、医薬品、医療、化粧品等幅広い用途が開けている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（フリーラジカル消去性の測定方法）
本発明では、フリーラジカル消去性の測定方法としてＤＰＰＨ法を採用した。
ＤＰＰＨ（１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジル）はそれ自体がフリーラジカルである。フリーラジカル消去物質が存在するとラジカル性が消去されて、非ラジカルである１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジン誘導体に変化する。
【００２７】
ＤＰＰＨは、広汎なフリーラジカル消去物質と反応するので、ＤＰＰＨ法は食品分析を始め、多くの分野に於いて、フリーラジカル消去性を測定する一般的な分析方法とされている。
【００２８】
ＤＰＰＨがフリーラジカルの状態で存在する時は、５２０ｎｍ付近に最大吸収を有する紫色を呈しており、フリーラジカル消去性を有する物質に捕捉されると無色の１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジン誘導体に変化する。反応式は化１に示す。
分光光度計を用いて、サンプルとコントロールサンプルの５２０ｎｍの吸光度を測定し、式１によってフリーラジカル消去率を算出した。
【００２９】
【数１】
【化１】
（水素溶液）
本発明によれば、水素の溶解量が少ない水又は水溶液でも、回転磁場で磁気処理することによってフリーラジカル消去性を付与できる。しかし、本発明の製造装置で得られるフリーラジカル消去性水素溶液は活性が中等度なものであるし、水又は水溶液は通常は少量の水素しか溶解しないので、本発明に於いては水素ガスを飽和近くまで溶解した水又は水溶液を用いることが好ましい。
【００３２】
水又は水溶液として水を用いる場合は、水の水素飽和度は、化学便覧（改訂４版、１９９３年、丸善）によれば、２０℃、１０１．３ｋＰａに於いて、０．１４１×１０−４モル分率である。近似計算すると、常温常圧に於いて水１Ｌに対して水素ガスの溶解量は１７．６ｍＬということになる。よって、この程度、若しくはこれより過剰の量の水素ガスを供給することが好ましい。
【００３３】
水素ガスを溶解した水又は水溶液の好ましい実例としては、特許文献１〜４に記載した水又は水溶液を例示できる。
更に最も好ましくは、飽和量よりも過剰の水素を供給し、過剰の水素ガスの気泡をステンレス鋼繊維で粉砕した、コロイド状の水素気泡を含む特許文献１に記載の水素溶液を例示することができる。
【００３４】
粉砕によって生成する気泡の径は数百ナノメーター以下であることが望ましい。このような微細気泡は、気泡の浮力や速度エネルギーが小さく、表面同士の反発力が優先するので、気泡同士の衝突が抑えられ、気／液コロイド溶液を形成する。
【００３５】
（磁場強度・処理時間・磁場の回転数）
フリーラジカル消去性付与装置５の磁場の強度とフリーラジカル消去性を付与するための処理時間とは負の相関関係にある。即ち、磁場が強ければ強いほど処理時間を短縮でき、磁場が弱ければ処理時間を長くする必要がある。
【００３６】
０．０１テスラ以下の磁石を用いると、形成される磁場が弱いので、処理時間が長くなり過ぎて実用的ではない。よって、０．０１テスラ以上の磁石を用いることが好ましい。０．０５テスラ以上の磁石を用いることが好ましく、０．１テスラ以上の磁石を用いることがより好ましい。
【００３７】
用いる磁石の磁束密度は高ければ高いほど好ましいが、フリーラジカル消去性付与装置５に実用的に使用できる磁石の磁束密度は、現在の技術水準では約１０テスラまでである。１０テスラより磁束密度の大きな強力磁石も公知であるが高価である。磁束密度の高い磁石が実用化されれば、１０テスラ以上の磁石の使用も本発明に使用できる。
【００３８】
フリーラジカル消去性付与装置５に於ける処理時間は、フリーラジカル消去性付与装置５の磁場の強さと装置の形式に対応して、任意に変更可能である。バッチ式でフリーラジカル消去活性の付与を行う場合は比較的弱い磁石を用いて長時間磁気処理することが可能であり、図１〜１０に示すような連続式で行う場合は強力な磁石を用いて短時間で磁気処理を行うことが好ましい。
磁気処理時間は使用する装置に応じて、前以て実験的に求めることが好ましい。
【００３９】
（図の説明）
以下、図面を参照して本発明のフリーラジカル消去性水素溶液の製造装置について説明する。
図１は、本発明の１実施例に基づくフリーラジカル消去性水素溶液製造装置の全体構成図である。
【００４０】
この実施例による水素溶液製造装置１０２は、ポンプ装置１と水素供給装置２と渦流エジェクター装置３とから構成され、任意に気泡微細化装置４を含む。ポンプ装置１は、渦流エジェクター装置３に水又は水溶液を供給する。水素供給装置２は、渦流エジェクター装置３に水素を供給する。渦流エジェクター装置３は、水又は水溶液と水素ガスとを混合し、水素溶液と水素気泡の懸濁液を生成する。
【００４１】
渦流エジェクター装置３によって製造された水素溶液と水素気泡の懸濁液は、そのまま次の工程で用いることも出来るが、更に、水素気泡を破砕して水素溶液を製造することが好ましい。気泡微細化装置４による水素気泡の破砕を行わない場合は、水素気泡は巨大気泡になって系外へ散逸する。
【００４２】
渦流エジェクター装置３、又は気泡微細化装置４に接続するフリーラジカル消去性付与装置５は、水素溶液を回転磁場で磁気処理してフリーラジカル消去性を付与してフリーラジカル消去性水素溶液１０１を与える。この段階で得られるフリーラジカル消去性水素溶液１０１はこのままでも使用可能であるが、更に安定化処理を行った後に貯留することが好ましい。
【００４３】
フリーラジカル消去性付与装置５に接続するフリーラジカル消去性安定化装置７はフリーラジカル消去性を安定化させ、生成したフリーラジカル消去性水素溶液は貯留タンク８に貯留される。電気制御装置６は、フリーラジカル消去性付与装置５の電気制御を行う。
【００４４】
図２は渦流エジェクター装置３を示す。水又は水溶液は、ポンプ装置１によって渦流エジェクター装置入口１０から送り込まれ、渦流生成部１１の流路に設置されたスパイラル板２０によって毎分５００〜１０００回転の回転モーメントが付与される。
渦流生成部１１の下流に接続し、漸次口径が縮小されるノズル部９によって、水又は水溶液の流速と回転数が急増し、急旋回しながら噴出口１３から噴出される。
【００４５】
噴出口１３に設置された水素ガス噴出口１４から水素ガスが供給される。高速で旋回する水又は水溶液が水素ガスを巻き込むことによって旋回気体空洞が生成し、その旋回気体空洞を水又は水溶液の旋回速度差で切断することによって水素ガスの微細気泡を発生させる。水素ガスの微細気泡は比表面積が大きいので、水素ガスは水又は水溶液に吸収され、溶解される。水素ガスの供給量が水又は水溶液を飽和させる量より過剰であれば、水又は水溶液は水素の飽和状態となり、過剰の水素ガスは気泡となって懸濁される。
【００４６】
水素溶液と水素気泡の懸濁液は、流路にスパイラル板２０が挿入されている２次渦流生成部１６で再度回転モーメントが付与され、液体と気泡の懸濁液として渦流エジェクター装置出口１７から気泡微細化装置４に送られる。
【００４７】
図３は、気泡微細化装置４を示す。
渦流エジェクター装置出口１７から送られて来た水素溶液と水素気泡の懸濁液は、気泡微細化装置入口１９に入る。気泡微細化装置入口１９には、２次渦流生成部１６のスパイラル板２０が延長されて挿入されている
【００４８】
気泡微細化装置本体１８には、極細のステンレス鋼繊維２１が綿状に充填されている。ステンレス鋼繊維２１とは、例えばＳＵＳ３１６Ｌのようなステンレス鋼を、例えば切削法によって繊維状に加工した機能性素材で、極細なものとしては繊維径２〜８マイクロメーターのものが市販されている。
【００４９】
前記液体と気泡の懸濁液が、回転モーメントが付与されて気泡微細化装置本体１８を高速で通過すると、気泡はステンレス鋼繊維２１によってキャビテーションを起して破碎され、微細な気泡となる。
このようにして得られた水素溶液は、異物ろ過用フィルタ２３で異物を除去した後に気泡微細化装置出口２４から次の装置へ送られる。
【００５０】
図４は本発明の１実施例に基づくフリーラジカル消去性付与装置５を例示し、図６は磁石内蔵回転子４０の概観図である。
（１）渦流エジェクター装置出口１７又は気泡微細化装置出口２４と連通し、１）一方の端部５１にフリーラジカル消去性付与装置入口２７が設置された導入パイプ２６が配設され、２）他方の端部５１にフリーラジカル消去性付与装置出口３５が設置された排出パイプ３４が配設され、３）内側に複数個の邪魔板３７が設置されたところの、両端面が封鎖された円筒形をした外筒部２５と、
（２）フリーラジカル消去性付与装置５の内部は、１）外筒部２５の一方の端面５２の中心に設置された回転軸漏液防止シール３１と、２）回転軸漏液防止シール３１に挿通され、前記外筒部２５の中心軸と回転軸３０の中心軸５３とが一致するように設置された回転軸３０と、一方の端面５２の中心に設置された回転軸漏液防止シール３１を挿通して回転自在に支持された回転軸３０と、３）対向する端面５２の中心に任意に設置された回転ベアリング３２を有する軸受け３３と、
（３）前記回転軸３０の中心軸５３と直交する複数の直線５４が等間隔に且つ隣同士互いに９０°の角度をなして設定され、前記直線５４を中心として前記回転軸３０の両側に０．１〜１０テスラの磁石４１を内蔵する磁石内蔵撹拌翼２９が上下左右対称に設置されている磁石内蔵回転子４０と、
（４）前記磁石内蔵回転子４０を回転させる駆動部２８と、
を備える。
生成したフリーラジカル消去性水素溶液は排出パイプ３４の末端のフリーラジカル消去性付与装置出口３５から次の装置に送られる。
【００５１】
図５は、図４のフリーラジカル消去性付与装置５のａ−ａ断面図である。磁石を内蔵した磁石内蔵回転子４０は、隣同士互いに９０°の角度をなして設置され、回転軸３０から４方向に突出している。
【００５２】
図７は本発明の他の実施例に基づくフリーラジカル消去性付与装置５を例示する。図７に示す装置は、図４に示すフリーラジカル消去性付与装置５の、磁石内蔵撹拌翼２９及び磁石内蔵回転子４０が撹拌翼３６及び回転子４３と換わり、邪魔板３７が磁石内蔵邪魔板４４と交換したものである。
【００５３】
図８は図７に於けるｂ−ｂの位置の断面図である。
図９はフリーラジカル消去性安定化装置７を示す。
フリーラジカル消去性付与装置出口３５から送られて来たフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性安定化装置入口３９から入り、フリーラジカル消去性安定化装置本体３８の上下に交互に取り付けられた磁石４１が生成する磁場を、スパイラル板２０に沿って回転しながら通過する。
【００５４】
生成したフリーラジカル消去性水素溶液は、フリーラジカル消去性安定化装置出口４２から貯蔵タンク８に送られる。
図１０は図９のｃ−ｃに於ける断面図である。
【００５５】
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
（試験例１）
（フリーラジカル消去性の測定法）
１．試薬
ａ）［０．２ｍｏｌ ＤＰＰＨエタノール溶液］：１，１−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−２−ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｉｌ ３．９５ｍｇを９９％エタノール５０ｍｌに溶解し０．５時間撹拌する。ＤＰＰＨエタノール溶液の調整後２時間以内測定を終了する。
【００５６】
ｂ）［０．２ｍｏｌ ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７．０）］： ２−Ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ８．５３ｇを蒸留水に溶解し、希水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ７．０に調製した後、蒸留水を加えて２００ｍＬとする。
ｃ）［ＤＰＰＨ試薬］： ０．２ｍｏｌ ＤＰＰＨ溶液２溶と、０．２ｍｏｌ ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ７．０）１溶と、蒸留水１溶とを混合する。
【００５７】
２．操作
ａ）サンプル
試料５ｍＬとエタノール５ｍＬとの混合液に、ＤＰＰＨ試薬０．６ｍＬを混合し、ボルテックスミキサーで１０秒間撹拌した後、直ちに分光光度計で５２０ｎｍの吸光度を測定する。
【００５８】
ｂ）コントロールサンプル
分析希釈液５ｍＬとエタノール５ｍＬとの混合液に、ＤＰＰＨ試薬０．６ｍＬを混合し、ボルテックスミキサーで１０秒間撹拌した後、直ちに分光光度計で５２０ｎｍの吸光度を測定する。
ｃ）測定機器：分光光度計 日立製作所 ＵＶ１８００
【００５９】
３．計算
コントロールサンプルとサンプル各６検体の吸光度を交互に測定して平均値を求め、フリーラジカル消去率（％）を（式１）によって算出する。
【数２】
（ｐＨ及び酸化還元電位の測定）
［測定機器］：メトラー ポータブルｐＨメーター ＭＰ１２０ＢＥ
【実施例１】
【００６１】
図１に全体構成図を示したフリーラジカル消去性水素溶液製造装置１００を用いて、図２に示す渦流エジェクター装置３に、毎分１０Ｌの水道水と毎分０．２Ｌの水素ガスとを供給して水素微細気泡懸濁液を製造した。前記水素微細気泡懸濁液を、図３に示す気泡微細化装置４を用いて水素溶液とした。前記水素溶液を図７に示す、内容量３．４Ｌの外筒部２５の内側に１．６テスラの磁石を８個内蔵して磁場を形成する回転流邪魔板３７が設置され、回転子４３を駆動部２８で１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させるフリーラジカル消去性付与装置５で処理し、図８に示すフリーラジカル消去性安定化装置７で処理してフリーラジカル消去性活性水素溶液を得た。各処理段階の試料のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
各処理段階の試料の酸化還元電位とフリーラジカル消去率
表１によれば、ｐＨは各処理段階を通じて殆ど変化がなく、酸化還元電位は、水道水に水素ガスを飽和させた後は何れの試料も−６００ｍＶ以下となった。水素微細気泡懸濁液と水素溶液とにはフリーラジカル消去性は認められなかったが、フリーラジカル消去性水素溶液にはフリーラジカル消去性が認められた。
【００６４】
実施例１で得られたフリーラジカル消去率で示されるフリーラジカル消去性は中等度のものではあるが、本試験は繰り返し測定に於いても安定したフリーラジカル消去率が得られ、本発明によるフリーラジカル消去性水素溶液は有意なフリーラジカル消去性を示すことが示された。
【実施例２】
【００６５】
（フリーラジカル消去性水素溶液の安定性−１ 保存安定性）
実施例１で得たフリーラジカル消去性水素溶液をアルミニウム缶に充填し、内部の空気を除去して封印し、室温に１ヵ月間保存した試料について、酸化還元電位とＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
フリーラジカル消去性水素溶液の保存安定性
表２に示すように、フリーラジカル消去性水素溶液のフリーラジカル消去率は１ヵ月間で約２分の１となったが、フリーラジカル消去性は残っていた。酸化還元電位の低下は殆ど起らなかった。
【実施例３】
【００６８】
（フリーラジカル消去性水素溶液の安定性−２ 温度安定性）
実施例１で製造したフリーラジカル消去性水素溶液１００ｍｌを１００ｍｌの三角フラスコに入れ、沸騰したウォーターバスで加熱し１０分、２０分、３０分、及び４０分毎に取り出し、直ちに冷水で冷却し、ＤＰＰＨ法でフリーラジカル消去率を測定した。結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】
リーラジカル消去性水素溶液の温度安定性
表３に示すように、フリーラジカル消去性水素溶液のフリーラジカル消去率は１００℃、３０分でフリーラジカル消去率が約２分の１になった。
【実施例４】
【００７１】
実施例１と同じ方法で、但し水道水の代りに蒸留水を用いてフリーラジカル消去性水素溶液を製造し、生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【実施例５】
【００７２】
特許文献２に記載された方法に準じて、密閉容器内で加圧下に、水道水に水素ガスを激しく撹拌しながら吸収させて製造した水素溶液を、図７に示したフリーラジカル消去性付与装置５と図９に示したフリーラジカル消去性安定化装置７で処理して、フリーラジカル消去性水素溶液を製造し、生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【実施例６】
【００７３】
特許文献４に記載された方法に準じて、水道水を図２に示す渦流エジェクター装置３を用いて水素微細気泡分散液とし、図３に示す気泡微細化装置４を用いて水素溶液を製造した。この水素溶液に、図７に示したフリーラジカル消去性付与装置５を用いてフリーラジカル消去性の付与を行った。使用した磁石は１．０テスラの磁束密度を有しており、水の平均滞留時間は２０秒間であった。得られたフリーラジカル消去性水素溶液を図９に示したフリーラジカル消去性安定化装置７で処理してフリーラジカル消去性水素溶液を製造した。生成物のｐＨ、酸化還元電位、及びＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率を測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
【表４】
表４に示すように、実施例４〜７の何れの方法を用いても、水素溶解水を回転磁場によって処理することによってフリーラジカル消去性を付与することが出来て、フリーラジカル消去性水素溶液を製造できた。
【実施例７】
【００７６】
クエン酸を含むフリーラジカル消去性水素溶液
０．１ｍｏｌ濃度のｐＨ３クエン酸緩衝液とｐＨ４のクエン酸緩衝液とのそれぞれを、実施例１の方法に準じて、図２に示す渦流エジェクター装置３を用いて処理して、水素微細気泡懸濁液とし、図３に示す気泡微細化装置４を用いて処理して水素溶液とし、図７に示すフリーラジカル消去性付与装置５と図９に示すフリーラジカル消去性安定化装置７を用いて処理してフリーラジカル消去性活性水素液を製造した。フリーラジカル消去性付与前と付与後の試料の酸化還元電位とＤＰＰＨ法によるフリーラジカル消去率とを測定した。結果を表５に示す。
【００７７】
通常、酸性の強い溶液は酸化還元電位が高く、酸化力が高い。表５によれば、フリーラジカル消去性付与前は、ｐＨ３．０のクエン酸緩衝液の方がｐＨ４．０のクエン酸緩衝液よりも酸化還元電位が高く、上記と一致した結果が得られた。
【００７８】
フリーラジカル消去性を付与した後も、酸化還元電位はｐＨ３．０のクエン酸緩衝液の方がｐＨ４．０のクエン酸緩衝液よりも酸化還元電位が高く、上記と一致した結果が得られた。フリーラジカル消去率はｐＨ３．０とｐＨ４．０のクエン酸緩衝液とは同レベルの値を示した。
【実施例８】
【００７９】
水道水の代りにアルコール含量２５％の米焼酎を用いた以外は、実施例１と同じ方法を用いてフリーラジカル消去性水素溶液を製造した。結果を表５に示す。
表５によると、米焼酎にフリーラジカル消去性を付与したところ、酸化還元電位、フリーラジカル消去率とも水と同様の値を示し、水以外の水溶液に於いても本発明の方法によってフリーラジカル消去性活性の付与が可能なことが示された。
【００８０】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性水素溶液製造装置の全体構成図である。
【図２】本発明の１実施例による渦流エジェクター装置３を示す。
【図３】本発明の１実施例による気泡微細化装置４を示す。
【図４】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性付与装置５を示す。
【図５】図４のフリーラジカル消去性付与装置５のａ−ａ断面図である。
【図６】図４の磁石内蔵回転子の斜視図である。
【図７】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性付与装置５を示す。
【図８】図７のフリーラジカル消去性付与装置５のｂ−ｂ断面図である。
【図９】本発明の１実施例によるフリーラジカル消去性安定化装置７を示す。
【図１０】図９のフリーラジカル消去性安定化装置７のｃ−ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ポンプ装置
２ 水素供給装置
３ 渦流エジェクター装置
４ 気泡微細化装置
５ フリーラジカル消去性付与装置
６ 電気制御装置
７ フリーラジカル消去性安定化装置
８ 貯留タンク
９ ノズル部
１０ 渦流エジェクター装置入口
１１ 渦流生成部
１２ 水素ガス供給口
１３ 噴出口
１４ 水素ガス噴出口
１５ 混合部
１６ ２次渦流生成部
１７ 渦流エジェクター装置出口
１８ 気泡微細化装置本体
１９ 気泡微細化装置入口
２０ スパイラル板
２１ ステンレス鋼繊維
２２ 圧力計
２３ 異物ろ過用フィルタ
２４ 気泡微細化装置出口
２５ 外筒部
２６ 導入パイプ
２７ フリーラジカル消去性付与装置入口
２８ 駆動部
２９ 磁石内蔵攪拌翼
３０ 回転軸
３１ 回転軸漏液防止シール
３２ 回転ベアリング
３３ 軸受け
３４ 排出パイプ
３５ フリーラジカル消去性付与装置出口
３６ 攪拌翼
３７ 邪魔板
３８ フリーラジカル消去性安定化装置本体
３９ フリーラジカル消去性安定化装置入口
４０ 磁石内蔵回転子
４１ 磁石
４２ フリーラジカル消去性安定化装置出口
４３ 回転子
４４ 磁石内蔵邪魔板
４５ 磁石内蔵外筒部
５１ 端部
５２ 端面
５３ 中心軸
５４ 直線
１００ フリーラジカル消去性水素溶液製造装置
１０１ フリーラジカル消去性水素溶液
１０２ 水素溶液製造装置
Claims (8)
- 水又は水溶液と水素とを混合、撹拌して水素溶液を製造する水素溶液製造装置と、
前記水素溶液製造装置と連結し、磁石又は前記水素溶液、若しくその双方を回転させることによって前記水素溶液を磁気処理するフリーラジカル消去性付与装置と、を含み、
前記水素溶液製造装置は、
前記水又は水溶液を供給するポンプ装置と、
水素を供給する水素供給装置と、
前記ポンプ装置に連結された渦流エジェクター装置入口、スパイラル板が挿入された渦流生成部、口径が漸次縮小されるノズル部、前記ノズル部の先端である噴出口、前記水素供給装置と接続され前記噴出口に設置された水素ガス噴出口、前記ノズル部の下流に設置され漸次口径が拡大する混合部、流路にスパイラル板が挿入された２次渦流生成部、及び渦流エジェクター装置出口がこの順で連設されて構成される渦流エジェクター装置と、
を備えることを特徴とするフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。 - 前記フリーラジカル消去性付与装置は、前記渦流エジェクター装置出口と連結するフリーラジカル消去性付与装置入口と、前記水素溶液と０．１〜１０テスラの磁石が形成する磁場とを１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で相対回転させることによって前記水素溶液を磁気処理し、フリーラジカル消去性を付与するフリーラジカル消去性付与装置の本体と、フリーラジカル消去性付与装置出口と、を有することを特徴とする請求項１記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
- 前記フリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に複数個の邪魔板が設置された筒状の外筒部と、前記外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、前記回転軸に設置され前記磁石を内蔵する複数個の磁石内蔵撹拌翼と、前記回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることを特徴とする請求項２記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
- 前記フリーラジカル消去性付与装置の本体は、内側に、磁石を内蔵した複数個の磁石内蔵邪魔板が設置された筒状の外筒部と、前記外筒部の中心軸と回転中心が一致するように設置された回転軸と、前記回転軸に設置された複数個の撹拌翼と、前記回転軸を１０００〜３５００ｒｐｍの回転数で回転させる駆動部と、を備えることを特徴とする請求項２記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
- 前記水素溶液製造装置と前記フリーラジカル消去性付与装置との間に、更に、気泡微細化装置を備え、
前記気泡微細化装置は、前記渦流エジェクター装置出口と接続する気泡微細化装置入口と、内部に綿状のステンレス鋼繊維が充填された気泡微細化装置本体と、圧力計と、異物ろ過用フィルタと、気泡微細化装置出口と、が連設されることを特徴とする請求項１記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。 - 前記フリーラジカル消去性付与装置の制御を行う電気制御装置と、前記フリーラジカル消去性付与装置出口に接続されたフリーラジカル消去性安定化装置入口と、内部にスパイラル板が設置され外周面に複数個の前記磁石が設置されたフリーラジカル消去性安定化装置と、フリーラジカル消去性安定化装置出口と、前記フリーラジカル消去性安定化装置出口に接続された貯留タンクと、を更に含んで構成されることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
- 前記水又は水溶液が、飲料又はアルコール飲料の何れか１種であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
- 前記水又は水溶液が、有機酸を含有する、水又は水溶液であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のフリーラジカル消去性水素溶液製造装置。
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