項目別バックナンバー[5]:技術情報:35
冷凍・冷蔵
食品を中心に、冷凍・冷蔵の技術向上は大きく、生活の中で多くの人には必須にまでなっています。
冷凍食品、チルド食品と、クール宅配便と複数温度に別れた大型冷蔵庫の普及等です。
扱う対象も変わりました。
初期の生鮮食品の保存から、調理品の保存と簡単な処理での食材化です。
また、保存食としての用途や賞味期間の概念の普及とその延長する技術です。
冷凍と冷蔵は異なります。
冷凍の場合は、対象の細胞等の破壊しない急速冷凍技術が不可欠であり、移動販売、家庭等の保管も冷凍環境が必要です。
条件が多い様だが、得る事も多く多様な食品類が多様な状態で、長期間にわたって、高い鮮度を保つ事が出来ます。
急速冷凍技術というのは、食品に含まれる水分が氷になる時間より早く凍らせる技術です。
もしも、氷が成長するとその過程で細胞を破壊して、食品を破壊します。
冷凍と水分は、大きな関係があります。
冷蔵は、温度の低い所での保管になります。
勿論、温度にも多数あり、保管するもので適正がありますし、湿度の問題もあります。
湿度については、密封包装という技術が進歩してその様な商品群も増えました。
家庭用の冷蔵庫でも、単室から温度等の異なる複数室の仕様が増えました。
これは、ドアの開閉の影響を減少する別の理由もあります。
クール宅配便の普及はその対応温度を意識した商品開発や、家庭用機器の開発に繋がっています。
冷凍・冷蔵が食品の販売形態を変えた事は確かですが、現実はその商品を調理する方法や機器の普及も大切です。
熱湯につけて温度を上げる方法は、全ての効率が良くはありません。
電子レンジ等の対応調理機器の普及とその機能の進歩が大きく影響します。
プロ仕様ではなく、一般家庭仕様へ、そして普段は料理しない人向けへの普及が起きる事で、関連商品全体が拡がってきました。
冷凍技術は、それを元に戻る技術とセットで一般生活に取り入れる事が可能になります。
冷凍品の普及は可能性を広げますが、同時に加工・運送・在庫コストも発生します。
冷凍技術の向上はコスト的にも改善されていますが、それが必要のない製品と比較すれば費用がかかるのは自明です。
従って、そのコストに見合ったメリットがあるものしか市場的に生き残れません。
従って、冷凍技術開発が従になり、具体的な商品開発に移行しました。
ただし冷凍技術は、冷凍食品にのみ使用される技術ではなく、別の面の技術開発はすすみました。
冷凍は液体を固体にする技術とも言えます。
固体にすると、例えば粉砕して粉末状に出来やすいです。
粉末は色々な用途に使用可能であり、新しいものを生み出します。
温度が下がると、絶対湿度が下がり、大抵は含有水分が少なくなります。
冷凍とは、脱水・乾燥の技術ともなります。
その結果は、必ずしも冷凍保存でなくても、封入する事で保存性をあげる事が出来ます。
同時に封入が、酸素からの隔離や光からの隔離の働きをすれば、保存性の総合的な向上になります。
真空技術
現在は色々な所で真空技術が使用されています。
真空とはある空間で物質の密度が少ない状態を指します。
厳密には、ゼロなのでしょうがそれを人間が作れないし、常態よりも密度がオーダー（10の数乗の事）レベルで低い状態を作る事を真空技術と言います。
理論的な密度ゼロではありません。
真空を何もないと考える人もいるようですが物質密度の事で、空間の性質が無くなる訳でもありません。
物質には蒸気圧という性質・数値が存在します。
常態では気体以外でも、物質が存在する空間の密度が蒸気圧よりも低いと気体になります。
蒸気圧は、圧力と温度で変わりますので、通常は低い気圧にして過熱すれば多くのものが気化します。
気体となった物質はもしプラスかマイナス荷電しておれば、真空装置中に電極があれば引きつけられる方に引かれて付着します。
これが、いわゆる真空蒸着です。
蒸気圧によって、気圧をより低く（真空に近く）する必要がありますし、過熱温度も高くする必要があります。
金属などの１種類の場合はシンプルですが、化合物でも似た現象は可能です。
ただし、その方法は多彩になります。
低い気圧であって、完全な真空ではないので気中の物質の種類も付着物に影響します。
蒸気圧以外でも、気化する方法はあります。
物質にエネルギーをぶつけると、分子が飛び出す現象を利用します。
実は、これは物質を飛ばす事が目的の時と、物質を飛ばす事でエッチングする事が目的の場合があります。
前者をスパッタと、後者をスパッタエッチングと呼びます。
いずれも、気圧が低い時に生じやすいです。
物質が気化すると、気圧が上がるのでそれよりも、気圧を下げる能力を最低でも維持する必要があります。
研究装置は小さく容易ですが、量産生産装置は大きく真空能力が膨大に必要になるのです。
真空装置は密閉空間と内部からの減圧システムから構成されます。
入れ物が大きくなると、どちらも比例以上の難しさがあります。
特に製造装置になると、内部に入れる材料が多くなるので通称・アウトガスと言う、殆どの材料の表面に付着する物質が飛び出します。
それに対応出来る減圧システムは、かなり大がかりになります。
製造装置の製造技術は、真空度にも依りますが非常に特殊な技術です。
大型薄型フラットディスプレイが登場して、急速に広まりそして安価になった背景には、透明導電板等の制作技術とそのひとつの真空技術は切り離せません。
製造技術における真空技術とは異なり、分析技術としての真空技術が存在します。
スパッタエッチングによる表面付着部を除いたり、表面を削った少し内側の観察が出来ます。
一般に、分析機の真空槽は非常に容量が狭く、強力な真空ポンプとの組み合わせで、ほぼ短時間（実感はリアルタイム）で分析が可能です。
常圧中では、表面汚染で分析が妨げられたり、表面に薄い導電膜を形成するのが困難だったりします。
真空中ではそれらが可能になりますが、減圧に時間がかかったりすると分析装置としては使い難いですが、技術進歩で次々と有用な装置が開発されています。
製造・分析以前に、研究・開発技術としての真空技術がありました。
物質の蒸気圧等の性質は、温度と圧力の函数です。
常圧では、温度だけで決まる性質は研究には限度があります。
そこに真空技術で圧力というパラメーターが加わると、研究内容とその応用の技術と製品に大きな広がりがうまれます。
具体的には、低融点ガラスや低融点のプラスチックフィルム上への真空蒸着や表面エッチングや改質技術です。
半導体や薄膜材料が注目されてきましたが、真空技術を含む薄膜加工技術の向上が寄与しています。
電解メッキ
メッキは元々は、金属の表面コートの事で冶金とも言われました。
電解という様に、陽極（＋）と陰極（－）とを媒介する電解溶液に浸して、片方からもう一方の表面に金属コートを行います。
どちらの極も、片方は消費して、他方は目的のコート厚さで交換か追加する事になります。
電解溶液は原則は永久使用ですが、現実は空気酸化や不純物混入や揮発などの色々な稼働原因で寿命は生じます。
また、バッチという作業切り替え方式と、ロール状でかなりの量を連続して作業する方法があります。
量産方法や、製品機能面で重要になります。
電解ですから、陽極・陰極に電気が流れる必要があり、電解液に荷電イオンが移動する必要があります。
電解液に間に隔膜が存在する場合でも、イオンが通過出来るかどうかが問題になります。
シンプルには、電極間距離がばらついている時は、短い部分がメッキ厚が大きくなりますが、電極の表面状態や電解液中のイオン濃度やその他多数の要因が複雑に絡みます。
従って、メッキ厚みの制御は要求によって色々で、それに対応した多様な方式が開発されています。
商業的には高速メッキの技術が必要です。
それには、電解液の濃度の均一化とそれに伴うイオンの供給が必要です。
その対策は、単純に電解液の攪拌で行います。
完全な均一攪拌は無理といえますが、高速とある程度の均一メッキという矛盾した要請の妥協点は得られています。
攪拌方法はいくつか提案されていますが、電解液の種類やメッキの種類で異なります。
ポンプによる物や、空気バブルによるものや電極の移動も似た効果があります。
そして、非メッキ品の取りかえの有無や頻度で区切りが発生する事もあります。
量産技術としては、幾つかの限られたメッキの種類になります。
一つは、電解箔の製造でもっと絞れば銅箔の製造です。
各種電子回路板に使用されますが、その中で電解銅箔と呼ばれる物です。
次に各種の装飾メッキがあります。
代表は、金メッキですが貴金属系は装飾と、防錆の効果があり後者は用途として装飾以外に広がります。
メッキは表面のみの改質ですから、防錆以外の目的もあります。
ただし、量的に主流になるかどうかは需要次第です。
半田メッキがあり、それは合金メッキの分野です。
金属の接合技術の一つの半田接続用に、他の金属に半田メッキを乗せる事は大きな用途です。
産業技術での電解メッキの必要性は大きいし、続くと思いますが絶えず問題になるのが、電解液・洗浄液等の廃液・排水処理です。
何もなしでは、典型的な排水公害が発生します。
廃液・排水処理の基本は、中和して有害物を沈殿させて、専門業者に処理を依頼する方法です。
それでも、電解メッキ装置本体と同様規模あるいはそれ以上の設備が必要です。
電解メッキ液は、酸性が多いですがアルカリ性浴や中性浴も提案されていますが、酸性浴の使用が減少していません。
電解浴は混合する薬品セットで提供されている事が多いです。
ただし、用途の多くは工業用薬品でかつ１級等の使用も多いです。
安価品は、純度が低く不純物が多く含まれています。
不純物の影響を受けるメッキ用途では、薬品購入から電解メッキ浴建浴から安定化メッキまで管理が重要です。
電解メッキとして、用途の多い金属メッキを扱ってきました。
現実には、湿式の電解メッキでも金属以外も行います。
イオンが導電性であれば、電極上に付着してからの挙動・・例えば絶縁物・化合物とかでも原理的には可能です。
ただし、工業的に安定か効率が良いかなどの問題はあります。
電極表面での反応を利用する場合は厚い膜は作り難いですし、高速メッキは出来にくいです。
条件が増えると湿式の電解メッキに拘る必然性が少なくなります。
急激に増えている、乾式の真空蒸着やスパッタとの比較になります。
