掻き取り式真空濃縮槽：色、ペクチン、香りを焦がさずに果実ジャムを濃縮

イチゴピューレをジャム鍋に満たし、蒸気をオンにして1時間ほど放置すれば、ジャムができます。しかし同時に、くすんだ茶赤色の製品、乏しい香り、加熱ジャケット内壁にこびりついた焦げた果実の層、そして誰もやりたがらない掃除作業も生じてしまいます。問題はレシピにあるわけではありません。真の課題は、加熱と果実が接触する「界面」にあります。

スクレイプド・サーフェス式真空濃縮槽は、この二つの課題を同時に解決します。まず、果実ペーストの沸点を約45～60℃まで引き下げ、さらに回転ごとに加熱面を常にスクレーパーで清掃することで、製品が焼け付く前にその場から移動させ、加熱面への付着を防ぎます。

本稿では、上記の二つの作用機構の仕組み、完成したジャムの品質変化、当社RY-GBNS／RY-ZNシリーズの標準仕様、およびお客様の製品に適した機種選定方法について解説します。

スカッドマウント型スクレイプド・サーフェス式真空濃縮槽（ジャケット付き槽体、スクレーパー駆動ユニット、コンデンサーカラム、蒸留液受槽付き）

なぜジャムが最も濃縮が難しい製品なのか

ほとんどの蒸発装置は、透明で流動性の高い液体を前提として設計されています。ジャムは、その前提のうち3つを同時に覆してしまいます。

熱に非常に弱いのです。 イチゴ、ラズベリー、チェリー、ブルーベリーに含まれるアントシアニンは、80℃を超えると急速に分解します。ペクチン——ジャムを固める成分——は長時間の加熱により重合が解けてしまいます。また、「まるで本物の果実のような味がする」と人々に思わせる香気成分（揮発性化合物）は、果肉ピューレが激しく沸騰し始めた瞬間から次々と失われていきます。常圧下で果肉ピューレを沸騰温度に保った場合、これら3つの要素はすべて不可逆的に失われます。

粘性が高く、さらに加熱が進むにつれて粘性は増していきます。 果肉ピューレはタンク内に約12～20°Brixの状態で投入され、65～68°Brixで排出されます。この濃度域において、粘度は桁違いに上昇し、最終的には液体というよりペーストに近い挙動を示すようになります。そのため、ポンプや配管、従来型の落下膜式加熱面では、もはや正常に機能しなくなります。

加熱面の壁に付着・こびりつき（スケール化）を起こします。 ジャケット付き容器では、加熱された金属面に静止した境界層が形成されます。水の場合、この層は薄く、無害です。しかし、糖分の多い果実ペーストでは、この層が厚くなり、過熱されてカラメル化し、最終的には炭化します。こうしてできた焦げ付き膜は、ジャケットの熱伝達を遮断し、加熱プロセスを遅らせ、風味を損なうだけでなく、手作業で掻き取る必要があります。この「こびりつき（バーンオン）」は、ジャム製造における最もコストのかかる障害モードであり、エネルギー、収量、色調、労働力のすべてを同時に損ないます。

これを解決する2つの仕組み：真空と絶え間なく回転するスクレーパー

加熱量を増やす代わりに、沸点を下げる

水の沸点が100°Cなのは、大気圧（1気圧）下で加熱されているためです。この圧力を取り除けば、沸点は急激に低下します。

このことから、コスト削減につながる2つの工学的効果が生じます：

1. 製品は自らを損なうほど高温になることがありません。 45～60 °Cでは、ペクチンが分解されず、アントシアニンが色を保ち、揮発性の香気成分が凝縮器ではなく製品中に留まります。
2. 加熱駆動力となる温度差が、小さくなるのではなく、大きくなります。 0.15 MPa以下の蒸気は、飽和状態で約111°Cになります。これに対して50°Cで沸騰する物質との温度差は60K以上となり、比較的小さな加熱面積でも十分な加熱が可能になります。このため、低圧蒸気や回収した廃熱蒸気を熱源として有効に活用できます。

溶解した糖分およびペクチンにより溶液の沸点が上昇するため、65°Brixの果実ペーストは純水の沸点よりも数度高い温度で沸騰します。そのため、理論上の最低温度ではなく、実用的な作業温度範囲として45–60°Cを提示しています。

毎回の回転ごとに加熱壁面を清潔に保つこと

真空だけでは高粘度製品の問題は解決しません。沸点は低下しますが、ジャケット内壁面に形成される境界層は依然として存在し、流れは停滞したままになり、局所的な過熱が続きます。

この隙間を埋めるのがスクレーパーです。容器内部には、食品級のブレードが中心軸に取り付けられており、ジャケット付き壁面に対して所定の隙間を保ちながら回転します。ブレードは1回の通過ごとに加熱面上の製品薄膜を金属面から剥がし、本体の大量の製品へと再投入します。その結果：

• 滞留膜が生じないため、局所的な過熱も起こらず、焦げ付きやカラメル化した層ができることもありません。
• 熱伝達面が継続的に更新されるため、撹拌のないジャケット式真空濃縮釜と異なり、バッチ処理中に熱伝達係数が低下することはありません。
• 内容物は均一に保たれるため、最初の1リットル目から最後の1リットル目まで、°Brix値が均一であり、高温の壁面と低温の中心部との間に層別化（ストラティフィケーション）が生じません。
• 高粘度・ペースト状の製品でも、最終濃縮点に至るまで取り扱いが容易です。瑞源社のスクレーパー式濃縮装置は、比重1.4を超える濃縮を実現するよう設計されています。この領域では、単純なジャケット式真空濃縮釜では処理が困難になります。

タンク本体の形状は、対象製品および排出要件に応じて最適化されています。均一な壁面接触と滑らかな製品流動を実現する球形本体（GNQ型）と、高粘度・ペースト状濃縮液の確実な排出を可能にする円錐形本体（GNZ型）の2種類があります。

スクレーパー式真空濃縮タンクの内部構造

標準的な瑞源社仕様は、5つの機能ブロックに加え、駆動装置および制御装置で構成されています：

• 濃縮装置本体 - 頂部がドーム状、底部がディッシュ状のジャケット付き容器。内面は鏡面仕上げ。人孔、ワイパー付き視認窓、および直角ギアボックスを介して駆動されるスクレーパー式撹拌機を備える。
• 気液分離器 - 蒸気中に混入した微小液滴を除去し、製品がコンデンサーに流入することを防ぐ。
• コンデンサ - シェルアンドチューブ型。真空ポンプの処理負荷となる蒸気体積を低減するよう設計されている。
• 涼しい - コイル型。凝縮液を安全な排出温度まで冷却する。
• 受槽 - 蒸留液を回収する。その容量はバッチ量に応じて設計されており、真空を中断することなく単一の濃縮サイクルを完遂できる。

このコア周囲に、真空システム、ジャケット加熱回路（蒸気・温水・電気式）、CIPスプレーボール、計装機器（真空計、デジタル温度表示器、サンプリングバルブ）、および制御盤を追加する。制御盤は、手動バルブとデジタル表示器から、PLC＋HMIによるレシピ保存およびバッチデータ記録機能付きまで、各種レベルに対応可能である。

容器内部：スクレーパー・ブレードが毎回回転するたびに加熱された壁面を掻き取り、滞留した薄膜が形成されるのを防ぎ、焦げ付きを防止します。

プロセス動画ファイル：assets/web/scraper-wall-demo-h264.mp4

完成した瓶詰め製品に生じる変化

• 色調が保たれます。 ベリー類、チェリー、核果類は、購入者が期待する色合いを維持し、褐色への変色を防ぎます。
• 香りが製品に残ります。 冷却されたコンデンサーと浅い真空により、揮発性成分は蒸発して失われるのではなく凝縮され、再び戻されます。また、オプションの香気回収カラムを用いることで、香気成分を分離・回収し、後工程で再添加することも可能です。
• 焦げ臭さがありません。 風味プロファイルは「フルーティー」であり、「キャラメル」や「灰」のような風味ではありません。
• ペクチンのゲル化能は維持されます。 低温で短時間の滞留により、ゲル化システムがレシピ通りに機能します。これは、低糖・高果実配合の製品において特に重要です。
• 収量の向上 壁面への焦げ付きが少ない製品は、そのまま販売可能な製品です。焦げ付きによるロスや、スクレーパーによる清掃時に残留する製品量も両方とも削減されます。
• ブリックス度（°Brix）のばらつきが小さい 濃度が均一であるため、充填重量、水分活性、保存期間がロット間で予測可能になります。
• 洗浄時間が短縮 湿潤部品は鏡面仕上げ、内部形状は滑らかなR加工、CIP用スプレーボールを採用することで、手作業によるこびりつき除去作業から自動洗浄サイクルへと変化します。衛生設計は、食品GMPの要件に全面的に準拠しています。

標準技術仕様

以下の表に、標準の真空濃縮装置シリーズを示します。サイズは10 Lのパイロット装置から500 Lの生産用タンクまで対応しており、それ以上の容量や多段式・熱再圧縮式などの特殊構成については、お客様の仕様に応じて設計・製作いたします。加熱面積、凝縮面積、および真空度は、処理対象のピューレ、目標の°Brix、および必要な蒸発量に応じて最適化する必要があるため、最終的な仕様は、お客様の実際の条件に基づき確定いたします。

仕様は標準シリーズを基準としており、各製品の粘度や使用条件に応じて、設計確認が必要です。

オプションおよびカスタマイズ対応

• タンク形状 ・製品の流動性および排出性に応じて、球形本体（GNQ）または円錐形本体（GNZ）から選択可能。
• 容量 ・標準容量は10L～500L。量産用装置および完全な生産ラインは、ご要望に応じて製作可能です。
• 濡れる材料 ・材質はSUS304またはSUS316L。表面仕上げは鏡面またはサテン仕上げを選択可能。材質証明書を同封いたします。
• 加熱媒体 - ボイラーが設置できない場合の飽和蒸気、温水、または電気加熱
• 掃除システム - 冷却水が十分に確保できる場合はウォーターリングポンプ、排水が制限される場合はドライ真空
• アロマ回収 - 上部ノートを捕集して再投入する必要がある製品向けのコンデンサーおよび回収カラム配置
• 自動化 - 地元設置型計器および手動バルブから、PLCとHMI、レシピ管理、バッチ記録、アラーム処理を備えたシステムまで
• 防爆仕様の電気機器 - アルコールを含む果実加工品およびスピリッツベースのレシピに対応可能
• 移動性およびレイアウト - パイロットプラントおよび多品種工場向けのスカッド式可搬フレーム

アプリケーション

同じ原理——低温とワイプドウォール——は、粘度が高く熱に弱い、あるいはその両方の特性を持つあらゆる果実製品に適しています：

• ベリー系ジャムおよびペースト — ストロベリー、ラズベリー、ブルーベリー、ブラックベリー、ブラックカラント。色合いが売りの商品。
• ストーンフルーツおよびトロピカルフルーツのピューレ — アプリコット、ピーチ、マングー、パッションフルーツ、グアバ、イチジク、バナナ。
• マーマレードおよび柑橘系加工品 — 果皮を含むタイプやビターオレンジをベースにした製品。
• 食品産業向け果実加工品 — ベーカリー用フィリング、乳製品およびヨーグルト用フルーツベース、アイスクリームのリップル、飲料用フレーバー素材。
• デーツ、ジュジュベ、イチジクのペースト — 固形分・粘度ともに極めて高い。
• アップルバターおよびゆっくりと加熱したフルーツバター .
• 低糖・無添加糖のフルーツスプレッド 果実固形分が製品のボディを担い、加熱による劣化が直ちに目視で確認できる場合。
• ベビーフードのピューレ 栄養成分および色調の保持が、単なる好ましい性質ではなく、表示上の明記事項となる場合。
• トマト、ピーマン、その他の風味豊かなフルーツペーストの濃縮 同じく付着や変色の問題が生じ、同様の解決策が適用される場合。

掻き取り式真空濃縮槽の観察窓から見える、深真空下で加熱されているフルーツピューレの沸騰状態。

プロセス動画ファイル：assets/web/jam-concentration-1-h264.mp4

ご製品に適した装置サイズの選定方法

濃縮は物質収支に基づくプロセスであり、装置の規模を決定する数値はバッチ容量ではなく、除去する必要のある水量およびその除去速度です。

蒸発させる水の量 ＝ 供給原料質量 × (1 － (入料ブリックス度 ÷ 出料ブリックス度))

計算例を示します。 12°Brixのフルーツピューレ500 kgを65°Brixまで濃縮する場合：

500 × (1 － 12／65) ＝ 500 × 0.815 ＝ 408 kg（水）

このバッチの最終重量は約92 kgのジャムとなります。得られた408 kgを所要のバッチ処理時間で割ると、必要な蒸発速度（kg／h）が算出されます。この数値が加熱面積、コンデンサのサイズ、および真空ポンプの能力を決定します。

以下の6項目をお知らせください。当社にて装置の仕様を決定し、お見積りいたします。

3. 製品およびレシピ（果実の種類、砂糖、ペクチン、添加アルコールまたは固形分など）
4. 1バッチあたりの供給原料質量または体積、および1日のバッチ数
5. 入料および出料のブリックス度（または全固形分含量）
6. 予想される粘度または最終比重、および果肉の有無。
7. 利用可能な加熱方式：蒸気圧力、温水温度、または電気のみ。
8. 冷却水の温度および流量、およびお客様の設備条件と排水制約。

濃縮技術の選択

製品が果汁のように流れる場合は、落下薄膜式蒸発装置で1トンあたりより低コストで濃縮できます。一方、製品が瓶に詰めると固まるような場合は、ジャケット壁面にスクレーパーが必要です。

実際の工程を動画でご覧ください

真空濃縮ライン一式：濃縮本体、凝縮塔、視認用ガラス窓、制御バルブを単一フレーム上に統合

工程動画ファイル：assets/web/jam-concentration-2-h264.mp4

なぜ瑞源とご協業するのか

上海瑞源機械設備有限公司は、2011年より上海市奉賢区の自社工場において、抽出・濃縮・液体処理設備の設計・製造を手掛けています。当社の対応範囲には、食品・乳製品・飲料・発酵・医薬品・ファインケミカル分野向けの実験室用・パイロット用装置および産業規模の生産ラインが含まれており、具体的には抽出・濃縮プラント、落下膜式および単効蒸発器、超高温（UHT）殺菌装置、結晶化装置、スプレードライヤー、および完全なターンキーラインまでをカバーしています。

特に濃縮プロジェクトの場合、お客様が購入されるのは単なる容器ではなく、ご使用製品の粘度曲線、目標固形分濃度、利用可能な公用資源（蒸気・冷却水など）、および洗浄方法に最適化された装置であり、設置・立ち上げ・オペレーター教育までを含む包括的なサポートを提供いたします。

よくあるご質問

この装置で達成可能な最終固形分濃度はどの程度ですか？

標準シリーズは比重1.4以上への濃縮を前提として設計されており、実用上の制限要因は通常、真空度ではなく粘度です。ほとんどのフルーツジャムの場合、これは65～68°Brixに相当します。ご希望の最終濃度をお知らせください。その後、お客様の製品に対して実際に達成可能な数値をご確認いたします。

スクレーパーがフルーツの果肉や食感を損なうことはありますか？

ブレードは加熱面に一定の隙間を保って接触し、製品全体を粉砕するのではなく、加熱面を拭き取る方式で動作します。フルーツの果肉は通常、濃縮工程の後に添加して形を保つようにします。ただし、果肉を濃縮工程中にそのまま残す必要がある場合は、撹拌機の形状および回転速度をそれに応じて最適に選定いたします。

温度はペクチンや色調を保護するのに十分に低いですか？

はい。標準装置はゲージ真空度600～700 mmHgで運転され、糖分の多いフルーツ原料では沸点が約45～60°Cとなります。この温度範囲は、アントシアニンおよびペクチンが急速に劣化する温度帯を十分に下回っています。

必要な動力源（ユーティリティ）は何ですか？

蒸気（0.15 MPa以下：低圧蒸気または回収蒸気で十分）、凝縮器および冷却器用の冷却水、および標準的な電源。沸騰温度が低いため、ジャケット内の温度差が大きいままであり、比較的小さな加熱面積で十分な性能が得られます。

1バッチの処理時間はどのくらいですか？

除去する必要のある水量およびご使用の装置に合わせて設定された蒸発速度によって異なります。上記の物質収支式を用いて水分量（kg）を求め、それを希望する1バッチの処理時間で割ってください。この算出値に基づき、加熱面積および凝縮面積を設計します。

CIP（クリーニング・イン・プレイス）は可能ですか？

可能です。接触部品は鏡面仕上げで、内部形状は丸みを帯びており、標準装備としてCIPスプレー・ボールが設置されています。スクレーパー機構は、大規模な分解作業を伴わずに日常点検およびブレード交換ができるよう設計されています。

装置にはどのような文書が付属しますか？

湿潤部品の材質証明書、製造記録、耐圧試験記録、電気・計装関連資料、および運転・保守マニュアル。出荷前に工場受入試験（FAT）およびオペレーター向けトレーニングを手配できます。

見積もりを依頼する

ご希望の製品、ロットサイズ、原料液および目標ブリックス値、およびご使用可能なユーティリティ（蒸気、冷却水、電源など）をお知らせください。その後、適正な機器サイズ、プロセス概要、およびお見積りをご提示いたします。また、お客様にとって新規のレシピの場合には、本格的な生産設備導入に先立ち、お客様ご提供のフルーツピューレを用いた濃縮試験も実施可能です。

お問い合わせ

トニー・チャン
上海瑞源機械有限公司
中国上海市奉賢区青村公園青靈路168号
携帯電話／WhatsApp：+86 136 0188 4162
電子メール：[email protected]
ウェブサイト：www.ruiyuanextraction.com