JP2015167501A - スケール抑制剤 - Google Patents

Abstract

【課題】乳成分含有飲料をＵＨＴ殺菌処理する際に、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールの付着を抑制する為のスケール抑制剤を提供すること。【解決手段】（a）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を含有することを特徴とするＵＨＴ殺菌処理される乳成分含有飲料用のスケール抑制剤。【選択図】 なし

Description

本発明は、ＵＨＴ殺菌処理される乳成分含有飲料用のスケール抑制剤に関する。

従来、コーヒー乳飲料などの乳成分含有飲料は缶に充填されレトルト殺菌されていたが、近年ではＵＨＴ殺菌処理した後に、ＰＥＴボトルやプラスチックカップに無菌充填された風味を重視した製品が数多く販売されている。乳成分含有飲料をＵＨＴ殺菌処理する場合、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部にスケール（不溶性固形分の付着）が発生し、長時間の連続運転中に焦げが生じ、それらが成長することにより加熱効率が悪くなるという問題点があった。また、スケールを取り除く為に洗浄が必要となり、稼動停止により生産効率が著しく低下するという問題点があった。

ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールを抑制する従来技術としては、セルロースおよび２種類以上の乳化剤を組み合わせて含むことを特徴とする、常温流通可能な殺菌条件でＵＨＴ殺菌を行うための乳飲料用安定剤（特許文献１）、グリセリンコハク酸脂肪酸エステルと、モノエステル体の含有量が４０％以上のショ糖脂肪酸エステルとを含有することを特徴とするＵＨＴ殺菌処理される乳成分含有飲料用のスケール抑制剤（特許文献２）などが開示されている。しかし、上記の方法では十分なスケール抑制効果が得られず、さらに優れた解決方法が望まれていた。

特開２００６−２０５８０号公報 特開２００９−１１８７９７号公報

本発明の目的は、乳成分含有飲料をＵＨＴ殺菌処理する際に、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールの付着を抑制する為のスケール抑制剤を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決する為に鋭意研究を重ねた結果、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン有機酸脂肪酸エステル、クエン酸塩、リン酸塩を乳成分含有飲料に配合することによって上記課題を解決することを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
［１］（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を含有することを特徴とするＵＨＴ殺菌処理される乳成分含有飲料用のスケール抑制剤、
［２］（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を乳成分含有飲料に配合することを特徴とするＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールを抑制する方法、
からなっている。

本発明のスケール抑制剤を乳成分含有飲料に配合してＵＨＴ殺菌処理することにより、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールの付着を抑制することができる。

本発明で用いられる（ａ）ショ糖脂肪酸エステルは、ショ糖と脂肪酸とのエステル化生成物であり、エステル化反応自体公知の方法により得ることができる。

ショ糖脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、食用可能な動植物油脂を起源とする脂肪酸であれば特に制限はなく、例えば炭素数６〜２４の直鎖の飽和脂肪酸（例えば、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸など）および不飽和脂肪酸（例えば、パルミトオレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、リシノール酸、縮合リシノール酸など）が挙げられ、好ましくは炭素数１６〜１８の飽和脂肪酸であり、より好ましくはパルミチン酸および／またはステアリン酸を約７０質量％以上含有する脂肪酸の混合物である。

ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢとしては、ＨＬＢが約５より大きいものが好ましく、ＨＬＢが約１５以上のものがさらに好ましい。ＨＬＢが５以上であると乳成分含有飲料をＵＨＴ殺菌処理する際に、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールの付着を抑制する効果が十分に得られるため好ましい。ここで、ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢは、各メーカーが公表している数値を採用することができる。

本発明では、商業的に製造・販売されているショ糖脂肪酸エステルを用いることができ、例えば、リョートーシュガーエステルＳ−５７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ５）、ＤＫエステルＦ−５０（商品名；第一工業製薬社製 ＨＬＢ６）、リョートーシュガーエステルＳ−７７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ７）、リョートーシュガーエステルＳ−９７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ９）、リョートーシュガーエステルＳ−１１７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ１１）、ＤＫエステルＦ−１１０（商品名；第一工業製薬社製 ＨＬＢ１１）、ＤＫエステルＦ−１４０（商品名；第一工業製薬社製 ＨＬＢ１３）、リョートーシュガーエステルＰ−１５７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ１５）、ＤＫエステルＦ−１６０（商品名；第一工業製薬社製 ＨＬＢ１５）およびリョートーシュガーエステルＰ−１６７０（商品名；三菱化学フーズ社製 ＨＬＢ１６）などが挙げられる。

本発明で用いられる（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルは、通常グリセリンモノ脂肪酸エステルと有機酸との反応、若しくはグリセリンと有機酸と脂肪酸との反応などにより得られるものであり、反応自体公知の方法により得ることができる。

本発明で用いられるグリセリン有機酸脂肪酸エステルとしては、例えば、グリセリン酢酸脂肪酸エステル（食品添加物）、グリセリン乳酸脂肪酸エステル（食品添加物）、グリセリンクエン酸脂肪酸エステル（食品添加物）、グリセリンコハク酸脂肪酸エステル（食品添加物）、グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステル（食品添加物）などが挙げられ、好ましくはグリセリンコハク酸脂肪酸エステル、グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルであり、より好ましくはグリセリンコハク酸脂肪酸エステルである。

グリセリン有機酸脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、食用可能な動植物油脂を起源とする脂肪酸であれば特に制限はなく、例えば炭素数６〜２４の直鎖の飽和脂肪酸（例えば、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸など）および不飽和脂肪酸（例えば、パルミトオレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、リシノール酸、縮合リシノール酸など）が挙げられ、好ましくは炭素数１６〜１８の飽和または不飽和脂肪酸であり、より好ましくは炭素数１６〜１８の飽和脂肪酸であり、さらに好ましくはパルミチン酸および／またはステアリン酸を約７０質量％以上含有する脂肪酸の混合物である。

グリセリンコハク酸脂肪酸エステルの製法の概略を例示すると以下の通りである。即ち、グリセリンモノ脂肪酸エステルを溶融し、これに無水コハク酸を加え、温度１２０℃前後（約１１０〜１３０℃）で約９０分間反応する。グリセリンモノ脂肪酸エステルと無水コハク酸との比率は質量比で約１／１〜１／２が好ましい。さらに、反応中は生成物の着色、臭気を防止するために、反応器内を不活性ガスで置換するのが好ましい。得られたグリセリンモノ脂肪酸エステルと無水コハク酸との反応物は、グリセリンコハク酸脂肪酸エステルの他に、コハク酸、未反応のグリセリンモノ脂肪酸エステル、その他を含む混合物である。

本発明では、商業的に製造・販売されているグリセリン有機酸脂肪酸エステルを用いることができ、例えば、グリセリンコハク酸脂肪酸エステルとしては、ポエムＢ−１０（製品名；理研ビタミン社製）、ポエムＢ−３０（製品名；理研ビタミン社製）、サンソフトＮｏ．６８１ＳＰＶ（製品名；太陽化学社製）およびステップＳＳ（製品名；花王社製）などが挙げられる。グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステルとしては、ポエムＷ−６０（製品名；理研ビタミン社製）、パノダンＡＭＶ／Ｂ（ダニスコ社製）などが挙げられる。

本発明で用いられる（ｃ）のクエン酸塩としては、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸カルシウムなどが挙げられ、好ましくはクエン酸ナトリウムである。クエン酸ナトリウムとしては、例えば、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウム、クエン酸三ナトリウムなどが挙げられる。

本発明で用いられる（ｃ）のリン酸塩としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、ポリリン酸ナトリウム、メタリン酸カリウムなどが挙げられ、好ましくはリン酸カリウムである。リン酸カリウムとしては、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウムなどが挙げられる。

スケール抑制剤に含まれる（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩の配合比率は特に限定されないが、（ａ）ショ糖脂肪酸エステルと（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルの配合比率が好ましくは１：０．１〜１０、より好ましくは１：０．１〜５であり、（ａ）ショ糖脂肪酸エステルと（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩の配合比率が好ましくは１：１〜１２であり、より好ましくは１：１〜１０である。

スケール抑制剤の製造方法は特に制限はなく、（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を均一に混合することにより作製され得る。製造に使用される混合装置は特に制限はなく、公知の混合装置を用いることができる。

スケール抑制剤には、本発明の効果を妨げない範囲で他の物質を含むことができ、例えば、スケール抑制剤に用いられるショ糖脂肪酸エステルおよびグリセリン有機酸脂肪酸エステル以外の乳化剤、増粘安定剤、たんぱく質、酸化防止剤、酵素などが挙げられる。

上記ショ糖脂肪酸エステルおよびグリセリン有機酸脂肪酸エステル以外の乳化剤としては、例えばグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、レシチンなどが挙げられる。ここで、グリセリン脂肪酸エステルには、グリセリンと脂肪酸のエステルの外、例えば、ポリグリセリン脂肪酸エステルおよびポリグリセリン縮合リシノール酸エステルが含まれる。またレシチンとしては、例えば大豆レシチンおよび卵黄レシチンなど油分を含む液状レシチン、液状レシチンから油分を除き乾燥した粉末レシチン、液状レシチンを分別精製した分別レシチン並びにレシチンを酵素で処理した酵素分解レシチンおよび酵素処理レシチンなどが挙げられる。

上記増粘安定剤としては、例えば、アラビアガム、カラギナン、キサンタンガム、グアーガム、ジェランガム、タマリンドシードガム、タラガム、ローカストビーンガム、セルロース、ペクチンなどが挙げられる。

上記たんぱく質としては、例えば、カゼイン、カゼインナトリウムなどが挙げられる。

上記酸化防止剤としては、例えば、ビタミンＣ、トコフェロール、茶抽出物などが挙げられる。

上記酵素としては、例えば、ガラクトマンナナーゼ、マンナナーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、キシラーゼなどが挙げられる。

本発明における乳成分含有飲料としては、例えばミルク入りコーヒー、ミルク入り紅茶、ミルク入りココア、抹茶ミルクなどが挙げられる。乳成分含有飲料に使用される乳成分としては、例えば、生乳、生クリーム、バター、加糖煉乳、脱脂加糖煉乳、濃縮乳、脱脂濃縮乳、脱脂粉乳、全脂粉乳、チーズ、カゼインとその塩、ホエーパウダーなどが挙げられる。また、飲料に対する乳成分の含有量は、飲料の種類、嗜好などで異なり一様ではないが、通常乳固形分に換算して約０．４〜１２．５質量％、好ましくは約０．５〜１０．０質量％である。

スケール抑制剤の乳成分含有飲料に対する添加量は、乳成分含有飲料１００質量部に対して、（ａ）ショ糖脂肪酸エステルが約０．０００１〜０．２質量部、好ましくは約０．００１〜０．１質量部、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルが約０．０００１〜０．２５質量部、好ましくは約０．００５〜０．１５質量部、（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩が約０．０００１〜２．０質量部、好ましくは約０．００１〜０．３質量部となるように添加することが好ましい。

スケール抑制剤は、飲料中や飲料を構成する成分に直接添加してもよく、また予め水分散液を調製して添加しても良い。さらには、澱粉や澱粉分解物、還元澱粉加水分解物などとあらかじめ混合し直接飲料に添加したり、または同混合品を用いてあらかじめ水分散液を調整して飲料に添加することもできる。

乳成分含有飲料の製造方法に特に制限はないが、例えばコーヒー乳飲料の製法の概略は以下の通りである。例えば、焙煎されたコーヒー豆から約９０〜９８℃の精製水で抽出されたコーヒー抽出液を冷却後、酵素を添加して１５分以上放置する。次に、酵素を添加したコーヒー抽出液に、牛乳、ホエー濃縮物、全粉乳または脱脂粉乳などの乳成分、砂糖、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン有機酸脂肪酸エステル並びにクエン酸塩および／またはリン酸塩を含むスケール抑制剤を溶解し、所望により増粘安定剤、たんぱく質、酸化防止剤の水溶液を添加し、更に所望により炭酸水素ナトリウムの水溶液を添加してｐＨを約５〜７に調整する。次に、得られた調整した乳成分含有飲料を高圧式均質化処理機を用いて均質化する。高圧式均質化処理機としては、例えばＡＰＶゴーリンホモジナイザー（ＡＰＶ社）、マイクロフルイダイザー（マイクロフルイデックス社）、アルティマイザー（スギノマシン社）、ナノマイザー（大和製罐社）などが挙げられる。均質化は、乳成分含有飲料を例えば温度約６０〜７０℃、圧力約１５〜２０ＭＰａの条件で約１〜３回処理することにより行われ得る。
均質化された乳成分含有飲料の加熱殺菌方法としては、ＵＨＴ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）殺菌が用いられる。ＵＨＴ殺菌としては、プレートやチューブなど表面熱交換器を用いる間接加熱方式などが挙げられる。プレート式殺菌装置を用いるＵＨＴ殺菌処理法は、通常約１３０〜１５０℃、殺菌時間が約１〜４５秒の加熱条件で行われ得る。ＵＨＴ殺菌処理された乳成分含有飲料は、滅菌されたＰＥＴ容器やアセプティック紙容器（テトラブリック容器など）などに無菌的に充填され、密栓されるのが好ましい。

斯くして、本発明のスケール抑制剤を用いれば、乳成分含有飲料をＵＨＴ殺菌処理する際、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部、具体的にはプレート殺菌機などの熱交換配管内部に発生するスケール（不溶性固形分の付着物）の付着を抑制することができる。

（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を乳成分含有飲料に配合することによるＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールを抑制する方法も本発明の形態の１つである。

乳成分含有飲料には、有効成分である（ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を含むスケール抑制剤を配合しても良いし、前記有効成分を別々に配合してもよい。なお、乳成分含有飲料に前記スケール抑制剤または前記有効成分を配合するタイミングとしては、ＵＨＴ殺菌処理する前に配合すれば特に制限はない。

以下に本発明を実施例で説明するが、これは本発明を単に説明するだけのものであって、本発明を限定するものではない。

＜スケール抑制剤の作製＞
（１）原材料
１）ショ糖脂肪酸エステル（商品名：リョートーシュガーエステルＰ−１６７０；三菱化学フーズ社製）
２）グリセリンコハク酸脂肪酸エステル（商品名：ポエムＢ−３０；理研ビタミン社製 ）
３）グリセリンジアセチル酒石酸脂肪酸エステル（商品名：ポエムＷ−６０；理研ビタミン社製）
４）クエン酸ナトリウム（商品名：クエン酸三ナトリウム；和光純薬工業社製）
５）リン酸カリウム（商品名：リン酸水素二カリウム：和光純薬工業社製）

（２）配合
上記原材料を用いて作製したスケール抑制剤の配合組成を表１に示した。

（３）スケール抑制剤の作製方法
表１に記載の等倍量の原材料を１Ｌ容ビニール袋に入れ、３分間手で振り混ぜて均一になるように混合してスケール抑制剤（実施例品１〜４、比較例品１）を作製した。

＜ミルク入りコーヒーの作製＞
［試作品１］
焙煎コーヒー豆９００ｇを９５℃の精製水９０００ｇで抽出し、コーヒー抽出液（Ｂｒｉｘ ３％）を得た。該コーヒー抽出液６０００ｇ、牛乳（乳脂肪３．５％以上、無脂乳固形分８．３％以上）１８００ｇ、グラニュー糖６００ｇを配合し、これに精製水を加えて全量を１２０００ｇとし、さらにスケール抑制剤（実施例１）４５．６ｇ、炭酸水素ナトリウム１８ｇを加えた。ウォーターバスを用いて７０℃に達温後１０分攪拌を行い溶け残りが無い事を確認した。高圧式均質化処理機（製品名：ＡＰＶゴーリンホモジナイザー；ＡＰＶ社製）を用いて、液温約６０〜７０℃、第一段圧力約１５ＭＰａ、第二段圧力５ＭＰａの条件で均質化してミルク入りコーヒー（試作品１）を得た。

［試作品２〜４］
前記ミルク入りコーヒー（試作品１）の作製の方法において、スケール抑制剤（実施例品１）をスケール抑制剤（実施例品２〜４）に替えた以外は同様の操作を行い、ミルク入りコーヒー（試作品２〜４）を得た。

［試作品５］
前記ミルク入りコーヒー（試作品１）の作製の方法において、スケール抑制剤（実施例品１）４５．６ｇをスケール抑制剤（比較例品１）９．６ｇに替えた以外は同様の操作を行い、ミルク入りコーヒー（試作品５）を得た。

［試作品６］
前記ミルク入りコーヒー（試作品１）の作製の方法において、スケール抑制剤（実施例品１）を添加しない以外は同様の操作を行い、ミルク入りコーヒー（試作品６）を得た。

＜ＵＨＴ殺菌時のプレート型間接熱交換機へのスケール抑制評価＞
［試験区１〜６］
得られたミルク入りコーヒー（試作品１〜６）をそれぞれ小型連続式ＵＨＴ殺菌装置（プレート型間接熱交換機；パワーポイントインターナショナル社製）を用い１４５℃３０秒の加熱条件で殺菌して試験区１〜６とした。加熱殺菌処理した後、プレート型間接熱交換機を分解し、ＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部（プレート部分）に付着したスケールの状況を目視にて観察し、下記表２の評価基準で評価した。結果を表３に示す。

結果より、スケール抑制剤として実施例品１〜４を用いたミルク入りコーヒー（試作品１〜４）をＵＨＴ殺菌した際の熱交換配管内部（試験区１〜４のプレート面）は、スケール付着がほとんどない、または極わずかにある状態であり、スケール抑制効果があった。一方、スケール抑制剤として比較例品１を用いたミルク入りコーヒー（試作品５）をＵＨＴ殺菌した際の熱交換配管内部（試験区５のプレート面）は、スケール付着があり、スケール抑制効果がなかった。

Claims (2)

1. （ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を含有することを特徴とするＵＨＴ殺菌処理される乳成分含有飲料用のスケール抑制剤。
2. （ａ）ショ糖脂肪酸エステル、（ｂ）グリセリン有機酸脂肪酸エステルおよび（ｃ）クエン酸塩および／またはリン酸塩を乳成分含有飲料に配合することを特徴とするＵＨＴ殺菌機熱交換配管内部に発生するスケールを抑制する方法。