水分活性 – 自由水と結合水 / 高含水率廃棄物乾燥, 汚泥乾燥
| ■ 食品の腐敗 |
食品の腐敗は、微生物の増殖が原因です。食品の微生物が増殖するのは栄養素、温度の他に、増殖するための適量の水の存在があります。水分が減少するに従って、微生物の生育が阻害され、水分が一定限度以下になれば完全に阻止することができます。乾燥という方法は食品の腐敗を防ぐには適した方法の一つです。
食品の保存方法には、乾燥させず食品内の水分量は変化しないまま微生物が利用できる水の量を減らすことができる方法があります。この食品内の微生物が利用できる水は、自由水と呼ばれています。
| ■ 自由水と結合水 |
食品の腐敗の原因である微生物が利用できる水は、食品内の全ての水分ではありません。食品内でのその水分の存在状態により、大きく自由水と結合水に分けられます。
自由水とは、食品内の分子、粒子が自由に動き回ることができる水で、凍結、気化、蒸発あるいは食品内の物質を溶解することができます。微生物が増殖に利用できるのはこの自由水です。
一方、結合水は、食品内のある成分と水素結合で結びつき、分子、粒子の運動が抑制されています。そのため結合水は、凍結、気化、蒸発が難しく、微生物増殖には利用されません。
同じ水分量を含んだ食品であっても自由水と結合水の量の割合により微生物が増殖し易いかどうか左右され、食品内に含まれる水分量が少なくても、自由水の割合が多ければ微生物は増殖しやすく、自由水がなければ微生物は増殖できません。
この食品内の自由水の割合を示す指標に水分活性があります。
| 含水物の水の状態 | |
| 自由水 | 分子、粒子の周囲の水分 |
| 表面付着水 | 分子、粒子の表面に吸着している水分 |
| 結合水 | 分子、粒子と化学結合した水分 |
| 内部水 | 分子、粒子の内部に入り込んだ水分 |
| ■ 水分活性とは |
水分活性とは，同一条件下で食品の水蒸気圧を純水の水蒸気圧で除した値です。水分活性は次式で示されます。
水分活性（Aw）＝ P／P０
P ：当該食品の水蒸気圧
P０ ：純水の水蒸気圧
純水は自由水が100％で、上記式より水分活性は 1.0（＝ P０／P０）となります。この水分活性は1.0に近いほど自由水の割合が 100％に近いことになり、食品内の微生物が増殖しやすい水の量が多いことになります。
参考：Wiki 水分活性
| ■ 食品の水分活性と微生物 |
食品内の微生物は種類があり、水分活性によって増殖できる、できない微生物があります。
細菌は水分活性が多くないと増殖せず、カビは0.80以上、0.5以下であればあらゆる微生物の増殖を防ぐことが可能です。
下記に微生物の増殖と水分活性の関係を示しました。
| 水分活性 | 食品 | 微生物 |
| 0.98以上 | 生肉、鮮魚、野菜、果物、牛乳、米飯 | ほとんどすべての腐敗に関係する微生物及び食品を介してヒトに病原性を示す微生物が増殖する |
| 0.98～0.93 | 濃縮乳、パン、ソーセージ | サルモネラを含む腸内細菌科の細菌、 乳酸菌などが増殖する |
| 0.93～0.85 | 乾燥牛肉、生ハム、コンデンスミルク | 黄色ブドウ球菌及びマイコトキシン生 産性のカビが増殖する |
| 0.85～0.60 | ジャム、穀物、ナッツ類、小麦粉 | 病原性細菌は増殖しない 乾生性微生物による腐敗は起こる |
| 0.60以下 | キャンディー、乾麺、脱脂粉乳、 コーンフレーク、ビスケット、 ポテトチップ、はちみつ | 微生物は増殖しない 長期間生存は可能 |
| ■ KENKI DRYER での乾燥 |
KENKI DRYER で乾燥させる高含水率食品系廃棄物は、水分活性が多ければ自由水の割合が多く乾燥しやすいと言えますが、発生後即座に乾燥することで腐敗を防ぐことができます。
一方、排水処理場から排出される汚泥は排水処理、脱水の工程で凝集剤を使用するため、汚泥粒子はフロック状になり汚泥は内部水の状態になりやすくなります。その状態の汚泥粒子を乾燥させるには粉砕、せん断処理は非常に効果的です。汚泥粒子を粉砕することにより内部まで加熱ができ汚泥粒子が含んだ水をより多く蒸発できます。
KENKI DRYER は、乾燥対象物を乾燥機への投入時の投入装置で粉砕する上、本体内の国際特許技術の独自の羽根でせん断しながら攪拌し排出口へ進行させます。そのため、乾燥対象物の粒子が小さくなり内部まで十分加熱でき内部のより多くの水を蒸発させます。
| ■ 高含水率有機廃棄物乾燥 / どこもできない付着物、粘着物の乾燥 国際特許技術 |
国際特許技術を採用している KENKI DRYER は他にはない構造でどこもできない高含水率の付着物・粘着物・固着性や液体状の乾燥物でも乾燥機内部に詰まることなく運転トラブルが全くない安定運転での乾燥ができます。固形物であっても乾燥機内部で粉砕しながら乾燥するためは、乾燥物は小さく砕かれ内部まで十分加熱乾燥され排出されます。
高含水率の有機廃棄物、お茶殻、おから、家畜糞尿、食べ物の残渣・粕、野菜、果物残渣・粕、水産加工物の残渣・粕等様々な物の乾燥は、スムーズにできいずれも安定した品質の製品として乾燥後は排出されます。
熱源には飽和蒸気を使用し、飽和蒸気のみの熱源では他にはない乾燥効率の良い伝導伝熱式と熱風式を組み合わせた画期的な乾燥方式を取りながら低温での乾燥です。低温乾燥ですので高含水率の有機廃棄物であっても成分を変化させずに加熱乾燥することができ、乾燥後は燃料、肥料、土壌改良剤、飼料等様々な用途に利用でき場合によっては高い価格で販売でき環境への貢献も出来ます。KENKI DRYER は国際特許技術により乾燥対象物の内部まで十二分に乾燥でき、乾燥後は非常に安定した均一な状態で排出されます。
又、高含水率の有機廃棄物は KENKI DRYER で乾燥後は弊社取り扱いの 熱分解装置 Biogreen で熱分解することにより ガス、オイル、バイオ炭製造が可能で、それを利用しガス化発電、蒸気を製造あるいはバイオ炭を燃料、土壌改良剤等として販売する事が可能です。
日本 、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 特許取得済
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