JP2016026492A - Method for concentrating liquid food - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for concentrating a liquid food that, when the liquid food is concentrated, can selectively and efficiently remove water from the liquid food to concentrate the liquid food at a high recovery rate while maintaining a state before the concentration, without decomposing substances to be concentrated, such as aroma components, Umami components, and functional components, and without removing a large amount of them together with water.SOLUTION: When a part of water is removed from a liquid food having a water content of 10 wt% or more to concentrate the liquid food, the liquid food is introduced to a molecular sieve membrane to separate and remove a part of water, whereby the liquid food is concentrated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液状食品の濃縮方法に関し、詳しくは、分子ふるい膜を用いて液状食品中の水を除去して濃縮する方法に関する。   The present invention relates to a method for concentrating liquid food, and more particularly, to a method for removing water in liquid food and concentrating it using a molecular sieve membrane.

飲料や調味料など水分を多く含む液状食品を脱水、濃縮する方法としては、従来、沸点の差違を利用し、蒸留により低沸点成分である水を留去し、高分子量、高沸点成分である濃縮対象成分を濃縮する方法が行われている。   As a method of dehydrating and concentrating liquid foods containing a lot of water such as beverages and seasonings, conventionally, by utilizing the difference in boiling point, water which is a low boiling point component is distilled off by distillation, and it is a high molecular weight, high boiling point component. A method of concentrating a concentration target component has been performed.

例えば、特許文献1では、焼酎のもろみ液部を蒸留してアルコール分を留出させた後、蒸留残渣をさらに減圧蒸留することによって、もろみ液の濃縮物を製造している。
また、特許文献2では、焙煎コーヒー豆に加水及び加熱して気化し、5℃以上の室温以下の冷媒を用いて、最初に留出する香気成分より比較的揮発性の低い物質群に富む気化画分を濃縮し回収することを含む蒸留処理により、焙煎コーヒー豆由来の呈味を増強させた組成物を製造している。
しかし、蒸留による濃縮では、比較的低温での減圧蒸留を行うことで、低沸点成分の留去による濃縮も可能となるが、旨味成分の揮発により当該液状食品が元来有する成分組成が変化し、品質は大幅に劣化する問題がある。
For example, in patent document 1, after distilling the mash liquid part of shochu and distilling alcohol, the mash liquid concentrate is manufactured by further distilling the distillation residue under reduced pressure.
Further, in Patent Document 2, the roasted coffee beans are vaporized by heating and heating, and are rich in a substance group that is relatively less volatile than the aromatic component first distilled using a refrigerant at room temperature of 5 ° C. or higher. A composition having enhanced taste derived from roasted coffee beans is produced by a distillation process including concentrating and collecting the vaporized fraction.
However, concentration by distillation enables distillation by distilling off low-boiling components by performing vacuum distillation at a relatively low temperature, but the component composition inherent in the liquid food changes due to volatilization of umami components. There is a problem that the quality is greatly deteriorated.

蒸留以外の濃縮方法として、特許文献3には、超音波霧化による濃縮法が提案されているが、この方法では、飛沫同伴により旨味成分なども除去される問題がある。   As a concentration method other than distillation, Patent Document 3 proposes a concentration method by ultrasonic atomization. However, this method has a problem that umami components and the like are also removed by entrainment of droplets.

特許文献4では、日本酒の凍結濃縮により水分が主体の氷とエタノールが濃縮された液とに分離をしている。凍結濃縮は低温で分離を行うことで旨味成分を破壊することなく濃縮を行うことができるが、水分が主体の氷にもエタノールが含まれるため、エタノールの回収率が低い。特に、エタノールの濃縮率を高くするとエタノールの回収率も低下する。また、エタノール以外の糖、アミノ酸、有機酸なども水分が主体の氷に含まれるため、それらの成分の回収率も低く、味のバランスを損なう結果となる。   In patent document 4, it isolate | separates into the liquid mainly concentrated in the water | moisture content and ethanol by freeze concentration of sake. In freeze concentration, concentration can be performed without destroying umami components by performing separation at a low temperature, but ethanol is also contained in ice mainly composed of water, so that the ethanol recovery rate is low. In particular, when the ethanol concentration rate is increased, the ethanol recovery rate also decreases. In addition, since sugars other than ethanol, amino acids, organic acids, and the like are contained in ice mainly composed of water, the recovery rate of these components is low, resulting in a loss of taste balance.

一方で、有機化合物と水を分離する技術として、無機分離膜を利用した方法が知られている。無機分離膜としては、例えば、特許文献5に記載の様な、無機多孔質支持体表面にゼオライト結晶層から成る膜を有する無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が知られている。この無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体は、例えば、特許文献6に記載のように、従来の共沸蒸留法に代わる脱水プロセスとして、また、工業用アルコールを濃縮する方法として、広く利用されているが、液状食品への適用例は報告されていない。   On the other hand, as a technique for separating an organic compound and water, a method using an inorganic separation membrane is known. As an inorganic separation membrane, for example, an inorganic porous support-zeolite membrane complex having a membrane composed of a zeolite crystal layer on the surface of the inorganic porous support as described in Patent Document 5 is known. This inorganic porous support-zeolite membrane composite is widely used, for example, as a dehydration process replacing the conventional azeotropic distillation method as described in Patent Document 6 and as a method for concentrating industrial alcohol. However, no application to liquid food has been reported.

特開2006−109705号公報JP 2006-109705 A 国際公開WO2010/147222号パンフレットInternational Publication WO2010 / 147222 Pamphlet 特開平8−19735号公報JP-A-8-19735 特許第4326526号公報Japanese Patent No. 4326526 特開2012−67090号公報JP 2012-67090 A 特開2010−207776号公報JP 2010-207776 A

本発明は、液状食品の濃縮に当たり、液状食品から水を選択的かつ効率的に除去して、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質が分解されたり、これらが水と共に大量に除去されたりすることなく、高い回収率で、濃縮前の状態を維持したまま濃縮することができる液状食品の濃縮方法を提供することを課題とする。   In the concentration of the liquid food, the present invention selectively and efficiently removes water from the liquid food and decomposes substances to be concentrated such as aroma components, umami components, and functional components. It is an object of the present invention to provide a method for concentrating liquid food that can be concentrated while maintaining the state before concentration at a high recovery rate without being removed.

本発明者らが鋭意検討した結果、液状食品の濃縮に、水のみを除去可能な分子ふるい膜を使用することにより、上記課題を解決できることが分かり本発明に到達した。   As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the above problems can be solved by using a molecular sieve membrane capable of removing only water for concentration of liquid food, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。   That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 含水率が10%以上の液状食品から、水の一部を除去して該液状食品を濃縮する方法であって、該液状食品を分子ふるい膜へ導入して、水の一部を分離除去することを特徴とする、液状食品の濃縮方法。 [1] A method of removing a part of water from a liquid food having a moisture content of 10% or more and concentrating the liquid food, introducing the liquid food into a molecular sieve membrane, A method for concentrating liquid food, characterized by separating and removing.

[2] 該分子ふるい膜が、多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜であることを特徴とする、[1]に記載の液状食品の濃縮方法。 [2] The method for concentrating liquid food according to [1], wherein the molecular sieve membrane is a zeolite membrane formed on a porous support.

[3] 以下に定義される、濃縮前後の前記液状食品中の濃縮対象物質の濃縮比率のずれが40%未満であることを特徴とする、[1]または[2]に記載の液状食品の濃縮方法。
濃縮比率のずれ:濃縮後の液状食品中の濃縮対象物質の濃度を、濃縮前の液状食品中の濃縮対象物質の濃度で除した値を、さらに濃縮倍率で除して求められる「濃縮比率」と「基準となる値1」との差の絶対値に100を乗じた値
[3] The liquid food according to [1] or [2], wherein a deviation in concentration ratio of the substance to be concentrated in the liquid food before and after concentration as defined below is less than 40%. Concentration method.
Deviation in concentration ratio: “Concentration ratio” obtained by dividing the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food after concentration by the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food before concentration, and further dividing by the concentration factor And the absolute value of the difference between "standard value 1" and 100

[4] 濃縮前後の前記液状食品中の水以外の主成分、芳香成分、旨み成分、及び機能性成分の回収率が90%以上であることを特徴とする、[1]ないし[3]のいずれかに記載の液状食品の濃縮方法。 [4] The recovery rate of main components other than water, aroma components, umami components, and functional components in the liquid food before and after concentration is 90% or more, [1] to [3] The concentration method of the liquid food in any one.

[5] 下記(1)〜(4)の条件の少なくとも1つを満たすことを特徴とする、[1]ないし[4]のいずれかに記載の液状食品の濃縮方法。
(1) (X1/Y1)/(X2/Y2)が、0.5以上、3以下である。
(2) (X1/Z1)/(X2/Z2)が、0.5以上、3以下である。
(3) {(Z1−Y1)/Z1}/{(Z2−Y2)/Z2}が、0.5以上、3以下である。
(4) (X1/W1)/(X2/W2)が、0.5以上、3以下である。
上記式中、各符号の意味は以下のとおりである。
X1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX1の成分以外から選ばれる成分の濃度
X2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX2の成分以外から選ばれる成分の濃度
ただし、X1とX2の成分は同じものとする。また、W1とW2の成分は同じものとする。
[5] The method for concentrating liquid food according to any one of [1] to [4], wherein at least one of the following conditions (1) to (4) is satisfied.
(1) (X1 / Y1) / (X2 / Y2) is 0.5 or more and 3 or less.
(2) (X1 / Z1) / (X2 / Z2) is 0.5 or more and 3 or less.
(3) {(Z1-Y1) / Z1} / {(Z2-Y2) / Z2} is 0.5 or more and 3 or less.
(4) (X1 / W1) / (X2 / W2) is 0.5 or more and 3 or less.
In the above formula, the meaning of each symbol is as follows.
X1: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food before concentration
Y1: Concentration of main components other than water in the liquid food before concentration Z1: Total concentration of all components other than water in the liquid food before concentration W1: Fragrance component in the liquid food before concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentration of a component selected from components other than component X1 X2: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food after concentration
Y2: Concentration of main components other than water in the liquid food after concentration Z2: Total concentration of all components other than water in the liquid food after concentration W2: Fragrance component in the liquid food after concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentrations of components selected from components other than X2 However, the components of X1 and X2 are the same. The components of W1 and W2 are the same.

本発明によれば、液状食品の濃縮に当たり、液状食品から水を選択的かつ効率的に除去して、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質が分解されたり、これらが水と共に大量に除去されたりすることなく、高い回収率で、濃縮前の状態を維持したまま濃縮することができる。   According to the present invention, when concentrating liquid food, water is selectively and efficiently removed from the liquid food, and substances to be concentrated such as aroma components, umami components, and functional components are decomposed, or these are combined with water. Without being removed in large quantities, it can be concentrated at a high recovery rate while maintaining the state before concentration.

本発明の実施の形態の一態様であるパーベーパレーション法(PV法)による濃縮方法の一例を示すプロセス説明図である。It is process explanatory drawing which shows an example of the concentration method by the pervaporation method (PV method) which is one aspect | mode of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の一態様であるパーベーパレーション法(PV法)による濃縮方法の別の例を示すプロセス説明図である。It is process explanatory drawing which shows another example of the concentration method by the pervaporation method (PV method) which is 1 aspect of embodiment of this invention.

以下に本発明の液状食品の濃縮方法の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定はされない。   The embodiment of the method for concentrating liquid food according to the present invention will be described in detail below, but the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is the gist thereof. As long as the above is not exceeded, these contents are not specified.

本発明の液状食品の濃縮方法は、含水率が10重量%以上の液状食品から、水の一部を除去して該液状食品を濃縮する方法であって、該液状食品を分子ふるい膜へ導入して、水の一部を分離除去することを特徴とする。   The method for concentrating liquid food according to the present invention is a method for concentrating the liquid food by removing a part of water from a liquid food having a water content of 10% by weight or more, and introducing the liquid food into a molecular sieve membrane Then, a part of water is separated and removed.

<液状食品>
まず、液状食品について説明する。
本発明の対象とする液状食品は、含水率が10重量%以上の食品である。含水率が10重量%以上の液状食品であれば、本発明の濃縮方法を好ましく適用することができるが、ある程度の水分量を有する液状食品の方が適用しやすく、含水率は20重量%以上が好ましく、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上の順により好ましく、90重量%以上が特に好ましい。
本発明では、分子ふるい膜を適用することにより、蒸留ではエネルギー負荷が高くなる含水率の高い液状食品であっても、効率的に濃縮することができる。
<Liquid food>
First, the liquid food will be described.
The liquid food targeted by the present invention is a food having a moisture content of 10% by weight or more. The concentration method of the present invention can be preferably applied to a liquid food having a moisture content of 10% by weight or more, but a liquid food having a certain amount of moisture is easier to apply, and the moisture content is 20% by weight or more. 30% by weight or more, 40% by weight or more, 50% by weight or more, 60% by weight or more, 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more.
In the present invention, by applying a molecular sieving membrane, even a liquid food product having a high water content that has a high energy load in distillation can be efficiently concentrated.

本発明に係る液状食品とは、上記の含水率で水分を含有する、液状の食品であれば特に限定されるものではないが、本発明は蒸留のような高温の加熱を要しないことから、特に加熱により分解され易いビタミンCなどのビタミン類、各種アミノ酸等の栄養素または風味物質を含有する液状食品に好適である。   The liquid food according to the present invention is not particularly limited as long as it is a liquid food containing water at the above moisture content, but the present invention does not require high-temperature heating such as distillation. It is particularly suitable for liquid foods containing vitamins such as vitamin C that are easily decomposed by heating, nutrients such as various amino acids, or flavor substances.

また、本発明は、ポン酢ジュレなどのジュレ状の食品のように、粘度が高く、流動性の低い液状食品にも適用可能であるが、このような粘度の高い食品よりも、粘度の低い液状食品、例えば、20℃における粘度で100000mPa・s以下の液状食品に適用する方が、濃縮効率の面で好ましい。粘度は、好ましくは10000mPa・s以下、より好ましくは5000mPa・s以下、さらに好ましくは1000mPa・s以下、特に好ましくは500mPa・s以下、最も好ましくは100mPa・s以下である。粘度が上限以下であることにより、分子ふるい膜近傍に濃縮された液状食品が滞留しにくく、濃縮の速度が低下しにくくなるため、処理量を多くしやすい。   The present invention can also be applied to liquid foods having a high viscosity and low fluidity, such as jelly-like foods such as ponzu jelly, but a liquid having a lower viscosity than such high-viscosity foods. The application to a food, for example, a liquid food having a viscosity at 20 ° C. of 100000 mPa · s or less is preferable in terms of concentration efficiency. The viscosity is preferably 10,000 mPa · s or less, more preferably 5000 mPa · s or less, still more preferably 1000 mPa · s or less, particularly preferably 500 mPa · s or less, and most preferably 100 mPa · s or less. When the viscosity is equal to or lower than the upper limit, the liquid food concentrated in the vicinity of the molecular sieve membrane is less likely to stay and the concentration rate is less likely to decrease, so that it is easy to increase the processing amount.

液状食品としてより具体的には、種々の飲料、液状調味料、シロップ類、だし類、スープ類、乳製品、およびそれらの混合物または加工品などが挙げられる。また、氷菓子の原料など、実質的に飲料などこれらの液状食品と同等であれば、食品原料として用いられる場合でもそれを含む。   More specifically, the liquid food includes various beverages, liquid seasonings, syrups, dashi, soups, dairy products, and mixtures or processed products thereof. Moreover, if it is substantially equivalent to these liquid foods, such as a drink, such as a raw material of ice confectionery, even if it is used as a food raw material, it is included.

飲料としては、緑茶、煎茶、抹茶、烏龍茶、紅茶、甜茶、杜仲茶、麦茶、黒豆茶、とうもろこし茶、ゴマ茶などの茶葉や種子から抽出される茶類およびそれらを加工した茶系飲料;コーヒー飲料;ココア飲料;オレンジ、グレープフルーツ、ミカン、グレープ、アップル、アセロラ、マンゴー、グァバ、レモン、ライム、ゆず、ピーチ、すいか、メロンなどの果物やケール、キャベツ、ニンジン、トマト等の野菜のジュース、これらの濃縮液(濃縮還元ジュース等)または希釈液等のジュース類;生乳;加工乳;乳飲料;乳酸菌飲料;清涼飲料;炭酸飲料、ミネラルウォーターなどの非アルコール飲料が挙げられる。また、飲料としては、ウイスキー、ラム、ウォッカ、ジン、テキーラ、ブランデー、焼酎などの蒸留酒、ビール、発泡酒などのビール系飲料、ワイン、シードルなどの果実酒、日本酒、紹興酒、みりんなどの醸造酒、リキュール、カクテル等のアルコール飲料が挙げられる。   As beverages, teas extracted from tea leaves and seeds such as green tea, sencha, matcha tea, oolong tea, black tea, strawberry tea, tochu tea, wheat tea, black bean tea, corn tea, sesame tea, and tea-based beverages processed from them; coffee Beverages; Cocoa drinks; Fruits such as orange, grapefruit, mandarin, grape, apple, acerola, mango, guava, lemon, lime, citron, peach, watermelon, melon, etc., vegetable juices such as kale, cabbage, carrot, tomato, etc. Non-alcoholic beverages such as juices such as concentrated liquids (concentrated reduced juice etc.) or diluted liquids; raw milk; processed milk; milk drinks; lactic acid bacteria drinks; soft drinks; carbonated drinks and mineral water. As beverages, whiskey, rum, vodka, gin, tequila, brandy, shochu and other beer-based beverages such as beer and sparkling liquor, wine, cider and other fruit wines, sake, Shaoxing sake, and mirin Examples include alcoholic beverages such as liquor, liqueurs and cocktails.

調味料としては、食酢、すし酢、ワインビネガーなどの酢類、ウスターソースなどのソース類、醤油類、魚醤類、ケチャップ類、マヨネーズ類、たれ類、料理酒、みりん風調味料、発酵調味料、アミノ酸液、バニラエッセンスなどの風味づけ調味料、等の液状の調味料が挙げられる。   As seasonings, vinegars such as vinegar, sushi vinegar and wine vinegar, sauces such as Worcester sauce, soy sauce, fish sauce, ketchup, mayonnaise, sauces, cooking liquor, mirin-style seasoning, fermented seasoning, Examples thereof include liquid seasonings such as flavoring seasonings such as amino acid solutions and vanilla essences.

シロップ類としてはかき氷シロップやガムシロップ、メイプルシロップ、等が挙げられる。   Examples of syrups include shaved ice syrup, gum syrup, and maple syrup.

だし類としてはかつおだし、昆布だし、シイタケだし、めんつゆおよびそれらの混合物やその加工品が挙げられる。   Examples of the soup stock include bonito soup, kelp soup, shiitake stock, noodle soup, a mixture thereof and a processed product thereof.

スープ類としてはコンソメ、ブイヨン、鶏がらスープなどが挙げられる。   Examples of soups include consomme, bouillon, and chicken soup.

乳製品としてはクリーム、コーヒーホワイトナー、ヨーグルト等が挙げられる。   Dairy products include cream, coffee whitener, yogurt and the like.

これらのうち、本発明は特に飲料、だし類、スープ類、液状調味料に適用することが好適である。中でも、茶類および茶系飲料、コーヒー飲料、ココア飲料、ジュース類、アルコール飲料、酢類、醤油類に適用することが特に好適である。   Among these, the present invention is particularly preferably applied to beverages, soups, soups, and liquid seasonings. Among them, it is particularly suitable to apply to teas and tea-based beverages, coffee beverages, cocoa beverages, juices, alcoholic beverages, vinegars, and soy sauces.

<分子ふるい膜>
次に、本発明で用いる分子ふるい膜について説明する。
分子ふるい膜とは、分子の大きさによって対象となる物質を分離する性質をもった膜である。具体的には、透析膜、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)、逆浸透膜(RO膜)、ゼオライト膜、高分子膜にゼオライトなどを添加したmixed matrix membrane(以下MMM)などが挙げられる。本発明では、分離性能の点から、ナノろ過膜、逆浸透膜、ゼオライト膜、MMMを使用することが好ましく、さらに耐久性の点からゼオライト膜を使用することが好ましい。
<Molecular sieve membrane>
Next, the molecular sieve film used in the present invention will be described.
A molecular sieve membrane is a membrane having the property of separating a target substance according to the size of the molecule. Specifically, dialysis membrane, microfiltration membrane (MF membrane), ultrafiltration membrane (UF membrane), nanofiltration membrane (NF membrane), reverse osmosis membrane (RO membrane), zeolite membrane, polymer membrane, zeolite, etc. Mixed matrix membrane (hereinafter referred to as MMM) to which is added. In the present invention, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, zeolite membranes, and MMM are preferably used from the viewpoint of separation performance, and zeolite membranes are preferably used from the viewpoint of durability.

本発明において、ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体(本発明において、多孔質支持体とその表面に形成されたゼオライト膜とをあわせて、「ゼオライト膜複合体」と言う場合がある。)でもよい。
それらの中で、多孔質支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体が特に好ましい。即ち、ゼオライト膜複合体は支持体を有することによって機械的強度が増し、取り扱いが容易になり、種々の装置設計が可能となる上に、特に無機多孔質支持体を用いた場合、ゼオライト膜複合体は全て無機物で構成されるものとなるため、耐熱性、耐薬品性、耐久性に優れ、液状食品の濃縮に長期に亘り安定に使用することが可能となる。
従って、本発明において、分子ふるい膜として特に好適なゼオライト膜は、無機多孔質支持体表面に形成されたゼオライト膜である。
In the present invention, the zeolite membrane may be a single membrane of zeolite, or a zeolite membrane formed by dispersing zeolite powder in a polymer or other binder to form a membrane on various supports. It may be a fixed zeolite membrane composite (in the present invention, the porous support and the zeolite membrane formed on the surface thereof may be collectively referred to as “zeolite membrane composite”).
Among them, a zeolite membrane composite in which zeolite is fixed in a film form on a porous support is particularly preferable. That is, the zeolite membrane composite has a support that increases the mechanical strength, facilitates handling, allows various device designs, and, in particular, when an inorganic porous support is used, the zeolite membrane composite Since the body is composed entirely of inorganic substances, it is excellent in heat resistance, chemical resistance and durability, and can be used stably for a long time for concentration of liquid food.
Therefore, in the present invention, a zeolite membrane particularly suitable as a molecular sieve membrane is a zeolite membrane formed on the surface of an inorganic porous support.

ゼオライト膜複合体を構成する多孔質支持体としては、その表面などにゼオライトを膜状に結晶化できるような化学的安定性があり、無機の多孔質よりなる支持体(無機多孔質支持体)が好ましく、例えば、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などのセラミックス焼結体(セラッミクス支持体)、鉄、ブロンズ、ステンレス等の焼結金属や、ガラス、カーボン成型体などが挙げられるが、これらのうち、セラミックス支持体が好ましい。   The porous support constituting the zeolite membrane composite has a chemical stability that allows the zeolite to be crystallized in the form of a membrane on its surface, etc., and is an inorganic porous support (inorganic porous support). For example, sintered ceramics (ceramics support) such as silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide, sintered metals such as iron, bronze, stainless steel, etc. Among them, a glass support, a carbon molding, and the like can be mentioned, and among these, a ceramic support is preferable.

セラミックス支持体としては、上記の通り、具体的には、例えば、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体(セラミックス支持体)が挙げられるが、それらの中で、アルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも1種を含むセラミックス支持体が好ましい。   As described above, as the ceramic support, specifically, for example, a ceramic sintered body (ceramic support) containing silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide, or the like. Among them, a ceramic support containing at least one of alumina, silica, and mullite is preferable.

多孔質支持体の形状は、液状食品から効率的に水を分離できるものであれば特に制限されず、例えば、平板状、管状(例えば、円筒管状、角筒管状)、ハニカム状(例えば円筒状、円柱状や角柱状の孔が多数存在するハニカム状)、モノリスなどが挙げられる。中でも、特に管状支持体が好ましく、特に円筒管状支持体が好ましい。   The shape of the porous support is not particularly limited as long as water can be efficiently separated from the liquid food. For example, the shape of the porous support is flat, tubular (for example, cylindrical tubular, rectangular tubular), honeycomb (for example, cylindrical) And honeycomb having a large number of cylindrical or prismatic holes), monoliths and the like. Among these, a tubular support is particularly preferable, and a cylindrical tubular support is particularly preferable.

前記多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が制御されているものが好ましく、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上、特に好ましくは0.5μm以上であり、通常20μm以下、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下の範囲が好ましい。
平均細孔径が小さすぎると透過量が小さくなる傾向があり、大きすぎると支持体自体の強度が不十分になることがあり、支持体表面の細孔の割合が増えて緻密なゼオライト膜が形成されにくくなることがある。
The average pore diameter of the surface of the porous support is not particularly limited, but those having a controlled pore diameter are preferred, usually 0.02 μm or more, preferably 0.05 μm or more, and more preferably 0.00. It is 1 μm or more, particularly preferably 0.5 μm or more, and is usually 20 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.
If the average pore diameter is too small, the amount of permeation tends to be small. If it is too large, the strength of the support itself may be insufficient, and the proportion of pores on the surface of the support will increase, forming a dense zeolite membrane. It may be difficult to be done.

多孔質支持体の平均厚さ(肉厚)は、通常0.1mm以上、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上であり、特に好ましくは0.7mm以上であり、通常7mm以下、好ましくは5mm以下、より好ましくは3mm以下である。
支持体はゼオライト膜に機械的強度を与える目的で使用しているが、支持体の平均厚さが薄すぎると多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が十分な強度を持たず多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が衝撃や振動等に弱くなり実用上問題が生じる傾向がある。支持体の平均厚さが厚すぎると透過した物質の拡散が悪くなり透過流束が低くなる傾向がある。
The average thickness (wall thickness) of the porous support is usually at least 0.1 mm, preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.5 mm, particularly preferably at least 0.7 mm, usually at most 7 mm. , Preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less.
The support is used for the purpose of giving mechanical strength to the zeolite membrane. However, if the average thickness of the support is too thin, the porous support-zeolite membrane composite does not have sufficient strength- Zeolite membrane composites tend to be vulnerable to impacts and vibrations, causing problems in practical use. If the average thickness of the support is too thick, the diffusion of the permeated material tends to be poor and the permeation flux tends to be low.

多孔質支持体が円筒管である場合、円筒管の外径は通常3mm以上、好ましくは5.5mm以上、より好ましくは9.5mm以上、特に好ましくは11mm以上であり、通常51mm以下、好ましくは31mm以下、より好ましくは21mm以下、さらに好ましくは17mm以下、特に好ましくは15mm以下である。   When the porous support is a cylindrical tube, the outer diameter of the cylindrical tube is usually 3 mm or more, preferably 5.5 mm or more, more preferably 9.5 mm or more, particularly preferably 11 mm or more, and usually 51 mm or less, preferably It is 31 mm or less, More preferably, it is 21 mm or less, More preferably, it is 17 mm or less, Most preferably, it is 15 mm or less.

支持体はゼオライト膜に機械的強度を与える目的で使用しているが、支持体が円筒管の場合、その外径が小さすぎると多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が十分な強度を持たず多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が衝撃や振動等に弱くなり実用上問題が生じる傾向がある。支持体が円筒管の場合、その外径が大きすぎると体積当たりの膜面積が小さくなるため、必要な膜面積を得るために必要な膜の体積が大きくなり、広い設置場所が必要になったり、大型のモジュールが必要になったりして、経済的に不利になる傾向がある。
また、多孔質支持体の表面は滑らかであることが好ましく、必要に応じて、表面をやすり等で研磨してもよい。
Although the support is used for the purpose of giving mechanical strength to the zeolite membrane, when the support is a cylindrical tube, if the outer diameter is too small, the porous support-zeolite membrane composite does not have sufficient strength. There is a tendency that the porous support-zeolite membrane composite is susceptible to shock and vibration and causes problems in practice. When the support is a cylindrical tube, if the outer diameter is too large, the membrane area per volume will be small, so the volume of the membrane required to obtain the required membrane area will be large, and a large installation location will be required. There is a tendency to be economically disadvantageous because a large module is required.
The surface of the porous support is preferably smooth, and the surface may be polished with a file or the like as necessary.

なお、多孔質支持体表面とは例えばゼオライトを結晶化させる無機多孔質支持体表面部分を意味し、表面であればそれぞれの形状のどこの表面であってもよく、複数の面であってもよい。たとえば円筒管の支持体の場合には外側の表面でも内側の表面でもよく、場合によっては外側と内側の両方の表面であってよい。
また、本発明で用いられる多孔質支持体の、多孔質支持体表面以外の部分の細孔径は制限されるものではない。
The surface of the porous support means, for example, an inorganic porous support surface portion for crystallizing zeolite, and any surface of each shape may be used as long as it is a surface. Good. For example, in the case of a cylindrical tube support, it may be the outer surface or the inner surface, and in some cases both the outer and inner surfaces.
Further, the pore diameter of the porous support used in the present invention is not limited to the portion other than the surface of the porous support.

多孔質支持体の気孔率は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上であり、通常70%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。   The porosity of the porous support is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and usually 70% or less, preferably 60% or less, more preferably 50% or less.

このような多孔質支持体上にゼオライト膜を形成させて、ゼオライト膜複合体を得る。   A zeolite membrane is formed on such a porous support to obtain a zeolite membrane composite.

ゼオライト膜を構成する成分としては、ゼオライト以外にシリカ、アルミナなどの無機バインダー、ポリマーなどの有機化合物、あるいは下記詳述するようなゼオライト表面を修飾するSi原子を含む材料(シリル化剤)またはその反応物などを必要に応じ含んでいてもよい。また、本発明におけるゼオライト膜は、一部アモルファス成分などを含んでいてもよい。   In addition to zeolite, the components constituting the zeolite membrane include inorganic binders such as silica and alumina, organic compounds such as polymers, or materials containing Si atoms that modify the zeolite surface as described in detail below (silylating agents) or their A reactant or the like may be included as necessary. Further, the zeolite membrane in the present invention may partially contain an amorphous component.

尚、ゼオライトとしては、アルミノ珪酸塩であるものが好ましい。   The zeolite is preferably an aluminosilicate.

ゼオライト膜の厚さは特に制限されないが、通常0.1μm以上、好ましくは0.6μm以上、より好ましくは1.0μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは60μm以下、より好ましくは20μm以下の範囲である。膜厚が大きすぎると透過量が低下する傾向があり、小さすぎると選択性が低下したり、膜強度が低下したりする傾向がある。   The thickness of the zeolite membrane is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more, preferably 0.6 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 60 μm or less, more preferably 20 μm or less. It is. If the film thickness is too large, the amount of permeation tends to decrease, and if it is too small, the selectivity tends to decrease or the film strength tends to decrease.

ゼオライトの粒子径は特に限定されないが、小さすぎると粒界が大きくなるなどして透過選択性などを低下させる傾向がある。それゆえ、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であり、上限は膜の厚さ以下である。さらに、ゼオライトの粒子径が膜の厚さと同じである場合が特に好ましい。
粒子径の測定方法については特に限定されないが、一例をあげれば、SEMによるゼオライト膜表面の観察やSEMによるゼオライト膜断面の観察、TEMによるゼオライト膜の観察などによって測定することができる。
The particle diameter of the zeolite is not particularly limited, but if it is too small, the grain boundary tends to increase, and the permeation selectivity tends to decrease. Therefore, it is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more, and the upper limit is the film thickness or less. Furthermore, it is particularly preferred that the zeolite particle size is the same as the membrane thickness.
The method for measuring the particle diameter is not particularly limited. For example, the particle diameter can be measured by observing the surface of the zeolite membrane by SEM, observing the cross section of the zeolite membrane by SEM, observing the zeolite membrane by TEM, or the like.

ゼオライト膜自体のSiO/Alモル比は、通常0.5以上、好ましくは5以上、より好ましくは7.5以上、さらに好ましくは8以上、特に好ましくは10以上、とりわけ好ましくは12以上であり、好ましくは2000以下、より好ましくは1000以下、さらに好ましくは500以下、特に好ましくは100以下、とりわけ好ましくは50以下である。ゼオライト膜のSiO/Alモル比がこの範囲にあるとき、ゼオライト膜は親水性に優れかつ耐酸性、耐水性も優れた膜となり、水の分離による液状食品の濃縮に好適に用いられる。 The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane itself is usually 0.5 or more, preferably 5 or more, more preferably 7.5 or more, still more preferably 8 or more, particularly preferably 10 or more, and particularly preferably 12 Or more, preferably 2000 or less, more preferably 1000 or less, further preferably 500 or less, particularly preferably 100 or less, particularly preferably 50 or less. When the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane is within this range, the zeolite membrane has excellent hydrophilicity, acid resistance and water resistance, and is suitable for concentration of liquid foods by separating water. It is done.

ゼオライト膜自体のSiO/Alモル比は、走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光法(SEM−EDX)により得られた数値である。SEM−EDXにおいて、X線の加速電圧を10kV程度として測定することにより、数ミクロンの膜のみの情報を得ることができる。ゼオライト膜は均一に形成されているので、この測定により、膜自体のSiO/Alモル比を求めることができる。 The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane itself is a numerical value obtained by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). In SEM-EDX, information of only a film of several microns can be obtained by measuring the acceleration voltage of X-rays at about 10 kV. Since the zeolite membrane is uniformly formed, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the membrane itself can be determined by this measurement.

ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、酸素12員環以下の細孔構造を有するゼオライトを含むものが好ましく、酸素10員環以下の細孔構造を有するゼオライトを含むものがより好ましく、酸素8員環以下の細孔構造を有するゼオライトを含むものがさらに好ましく、酸素6〜8員環の細孔構造を有するゼオライトを含むものが特に好ましい。ここでいう酸素n員環を有するゼオライトのnの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素とT元素(骨格を構成する酸素以外の元素)で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、MOR型ゼオライトのように酸素12員環と8員環の細孔が存在する場合は、酸素12員環のゼオライトとみなす。   The main zeolite constituting the zeolite membrane preferably contains a zeolite having a pore structure having an oxygen 12-membered ring or less, more preferably contains a zeolite having a pore structure having an oxygen 10-membered ring or less, and an oxygen 8-membered ring. Those containing a zeolite having the following pore structure are more preferred, and those containing a zeolite having a 6- to 8-membered oxygen pore structure are particularly preferred. Here, the value of n of the zeolite having an oxygen n-membered ring has the largest number of oxygen in the pores composed of oxygen forming the zeolite skeleton and T element (element other than oxygen constituting the skeleton). Show things. For example, when there are 12-membered and 8-membered pores of oxygen, such as MOR type zeolite, it is regarded as a 12-membered ring zeolite.

酸素12員環以下の細孔構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AEL、AFI、AFG、ANA、ATO、BEA、BRE、CAS、CDO、CHA、CON、DDR、DOH、EAB、EPI、ERI、ESV、EUO、FAR、FAU、FER、FRA、HEU、GIS、GIU、GME、GOO、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTA、LTL、LTN、MAR、MEP、MER、MEL、MFI、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTW、MWW、NON、NES、OFF、PAU、PHI、RHO、RTE、RTH、RUT、SGT、SOD、STI、STT、TOL、TON、TSC、UFI、VNI、WEI、YUGなどが挙げられる。   Examples of the zeolite having a pore structure having an oxygen 12-membered ring or less include AEI, AEL, AFI, AFG, ANA, ATO, BEA, BRE, CAS, CDO, CHA, CON, DDR, DOH, EAB, EPI, ERI , ESV, EUO, FAR, FAU, FER, FRA, HEU, GIS, GIU, GME, GOO, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTA, LTL, LTN, MAR, MEP, MER, MEL, MFI, MON , MOR, MSO, MTF, MTN, MTW, MWW, NON, NES, OFF, PAU, PHI, RHO, RTE, RTH, RUT, SGT, SOD, STI, STT, TOL, TON, TSC, UFI, VNI, WEI , YUG and the like.

これらのうち、酸素10員環以下の細孔構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AEL、AFG、ANA、BRE、CAS、CDO、CHA、DDR、DOH、EAB、EPI、ERI、ESV、EUO、FAR、FER、FRA、HEU、GIS、GIU、GOO、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTA、LTN、MAR、MEP、MER、MEL、MFI、MON、MSO、MTF、MTN、MWW、NON、NES、PAU、PHI、RHO、RTE、RTH、RUT、SGT、SOD、STI、STT、TOL、TON、TSC、UFI、VNI、WEI、YUGなどが挙げられる。   Among these, as a zeolite having a pore structure having an oxygen 10-membered ring or less, for example, AEI, AEL, AFG, ANA, BRE, CAS, CDO, CHA, DDR, DOH, EAB, EPI, ERI, ESV, EUO , FAR, FER, FRA, HEU, GIS, GIU, GOO, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTA, LTN, MAR, MEP, MER, MEL, MFI, MON, MSO, MTF, MTN, MWW, NON , NES, PAU, PHI, RHO, RTE, RTH, RUT, SGT, SOD, STI, STT, TOL, TON, TSC, UFI, VNI, WEI, YUG and the like.

さらに、酸素8員環以下の細孔構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AFG、ANA、BRE、CAS、CDO、CHA、DDR、DOH、EAB、EPI、ERI、ESV、FAR、FRA、GIS、GIU、GOO、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTA、LTN、MAR、MEP、MER、MON、MSO、MTF、MTN、NON、PAU、PHI、RHO、RTE、RTH、RUT、SGT、SOD、TOL、TSC、UFI、VNI、YUGなどが挙げられる。   Furthermore, as a zeolite having a pore structure having an oxygen 8-membered ring or less, for example, AEI, AFG, ANA, BRE, CAS, CDO, CHA, DDR, DOH, EAB, EPI, ERI, ESV, FAR, FRA, GIS , GIU, GOO, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTA, LTN, MAR, MEP, MER, MON, MSO, MTF, MTN, NON, PAU, PHI, RHO, RTE, RTH, RUT, SGT, SOD , TOL, TSC, UFI, VNI, YUG and the like.

このうち、酸素6〜8員環構造を有するゼオライトとしては、例えば、AEI、AFG、ANA、CHA、EAB、ERI、ESV、FAR、FRA、GIS、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTA、LTN、MAR、PAU、RHO、RTH、SOD、TOL、UFIなどが挙げられる。   Among these, as the zeolite having an oxygen 6-8 membered ring structure, for example, AEI, AFG, ANA, CHA, EAB, ERI, ESV, FAR, FRA, GIS, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTA, Examples include LTN, MAR, PAU, RHO, RTH, SOD, TOL, and UFI.

なお、本明細書において、ゼオライトの構造は、上記のとおり、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードで示す。   In addition, in this specification, the structure of a zeolite is shown by the code | symbol which prescribes | regulates the structure of the zeolite which International Zeolite Association (IZA) defines as above-mentioned.

酸素n員環構造はゼオライトの細孔のサイズを決定するものであり、酸素6員環よりも小さいゼオライトではHO分子のKinetic直径よりも細孔径が小さいため、水の透過度が小さくなり実用的でない場合がある。また、酸素8員環構造よりも大きい場合は細孔径が大きくなり、水以外の成分が透過して水と共に除去される量が多くなり、本発明の目的を達成し得ない場合がある。 The oxygen n-membered ring structure determines the pore size of the zeolite, and the zeolite smaller than the oxygen 6-membered ring has a smaller pore size than the kinetic diameter of the H 2 O molecule, so the water permeability is reduced. It may not be practical. Moreover, when it is larger than the oxygen 8-membered ring structure, the pore diameter becomes large, and the amount of components other than water that permeate and are removed together with water increases, and the object of the present invention may not be achieved.

また、ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトのフレームワーク密度(T/1000Å)は特に制限されないが、通常17以下、好ましくは16以下、より好ましくは15.5以下、特に好ましくは15以下であり、通常10以上、好ましくは11以上、より好ましくは12以上である。
フレームワーク密度とは、ゼオライトの1000Åあたりの、骨格を構成する酸素以外の元素(T元素)の数を意味し、この値はゼオライトの構造により決まる。なおフレームワーク密度とゼオライトとの構造の関係はATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Sixth Revised Edition 2007 ELSEVIERに示されている。
The framework density (T / 1000 3 ) of the main zeolite constituting the zeolite membrane is not particularly limited, but is usually 17 or less, preferably 16 or less, more preferably 15.5 or less, and particularly preferably 15 or less. Usually, it is 10 or more, preferably 11 or more, more preferably 12 or more.
The framework density means the number of elements (T element) other than oxygen constituting the framework per 1000 3 of the zeolite, and this value is determined by the structure of the zeolite. The relationship between the framework density and the structure of zeolite is shown in ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Sixth Revised Edition 2007 ELSEVIER.

フレームワーク密度が、上記下限以上であることにより、ゼオライトの構造が脆弱となることを避け、ゼオライト膜の耐久性が高くなり、種々の用途に適用しやすくなる。また、フレームワーク密度が上記上限以下であることにより、ゼオライト中の物質の拡散が妨げられることなく、ゼオライト膜の透過流束が高くなる傾向にあり、経済的に有利である。   When the framework density is equal to or higher than the above lower limit, the structure of the zeolite is prevented from becoming fragile, the durability of the zeolite membrane is increased, and it is easy to apply to various uses. Further, when the framework density is less than or equal to the above upper limit, the permeation flux of the zeolite membrane tends to increase without hindering the diffusion of substances in the zeolite, which is economically advantageous.

本発明において、ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトの好ましい構造は、AEI、AFG、CHA、EAB、ERI、ESV、FAR、FRA、GIS、ITE、KFI、LEV、LIO、LOS、LTN、MAR、PAU、RHO、RTH、SOD、TOL、UFIであり、より好ましい構造は、AEI、CHA、ERI、KFI、LEV、PAU、RHO、RTH、UFIであり、さらに好ましい構造は、CHA、LEV、RHOであり、最も好ましい構造はCHAである。   In the present invention, preferred structures of the main zeolite constituting the zeolite membrane are AEI, AFG, CHA, EAB, ERI, ESV, FAR, FRA, GIS, ITE, KFI, LEV, LIO, LOS, LTN, MAR, PAU, RHO, RTH, SOD, TOL, UFI, more preferable structures are AEI, CHA, ERI, KFI, LEV, PAU, RHO, RTH, UFI, and more preferable structures are CHA, LEV, RHO, The most preferred structure is CHA.

次に、CHA型ゼオライトについて説明する。本発明において好適に用いられるCHA型ゼオライトとは、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードでCHA構造のものを示す。天然に産出するチャバサイトと同等の結晶構造を有するゼオライトである。CHA型ゼオライトは3.8×3.8Åの径を有する酸素8員環からなる3次元細孔を有することを特徴とする構造をとり、その構造はX線回折データにより特徴付けられる。
本発明において用いられるCHA型ゼオライトのフレームワーク密度は、14.5T/1000Åである。
Next, the CHA type zeolite will be described. The CHA-type zeolite preferably used in the present invention is a code that defines the structure of zeolite defined by International Zeolite Association (IZA) and indicates a CHA structure. It is a zeolite having a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabasite. The CHA-type zeolite has a structure characterized by having three-dimensional pores composed of 8-membered oxygen rings having a diameter of 3.8 × 3.8 mm, and the structure is characterized by X-ray diffraction data.
The framework density of the CHA-type zeolite used in the present invention is 14.5 T / 1000 kg.

本発明におけるゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよいが、好ましくは実質的にゼオライトのみで構成されるゼオライト膜である。好ましくはCHA型のゼオライトを主成分とするゼオライト膜であり、一部、モルデナイト型、MFI型などの他の構造のゼオライトが含まれていても、アモルファス成分などが含有されていてもよく、より好ましくは、実質的にCHA型のゼオライトのみで構成されるゼオライト膜である。   The zeolite membrane in the present invention may partially contain an amorphous component or the like, but is preferably a zeolite membrane substantially composed only of zeolite. Preferably, it is a zeolite membrane containing CHA-type zeolite as a main component, and may contain a part of zeolite of other structure such as mordenite type and MFI type, or may contain an amorphous component, etc. Preferably, the zeolite membrane is substantially composed of only CHA-type zeolite.

本発明において、ゼオライト膜複合体は、ゼオライト膜がCHA型ゼオライトを含む場合、X線回折パターンにおいて、2θ=17.9°付近のピークの強度が2θ=20.8°付近のピークの強度の0.5倍以上の大きさであることが好ましい。   In the present invention, when the zeolite membrane contains a CHA-type zeolite, the intensity of the peak around 2θ = 17.9 ° is the peak intensity around 2θ = 20.8 ° in the X-ray diffraction pattern. The size is preferably 0.5 times or more.

ここで、ピークの強度とは、測定値からバックグラウンドの値を引いたものをさす。
(2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で表されるピーク強度比(以下これを「ピーク強度比A」ということがある。)でいえば、通常0.5以上、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、より好ましくは2.0以上、より好ましくは2.5以上、さらに好ましくは3.0以上、特に好ましくは3.5以上、もっとも好ましくは4.0以上である。上限は特に限定されないが、通常1000以下である。
Here, the peak intensity refers to a value obtained by subtracting the background value from the measured value.
The peak intensity ratio represented by (the intensity of the peak around 2θ = 17.9 °) / (the intensity of the peak around 2θ = 20.8 °) (hereinafter this may be referred to as “peak intensity ratio A”). In general, it is usually 0.5 or more, preferably 1 or more, more preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, more preferably 2.5 or more, still more preferably 3.0 or more, particularly preferably. It is 3.5 or more, most preferably 4.0 or more. Although an upper limit is not specifically limited, Usually, it is 1000 or less.

また、ゼオライト膜複合体は、ゼオライト膜がCHA型ゼオライトを含む場合、X線回折パターンにおいて、2θ=9.6°付近のピークの強度が2θ=20.8°付近のピークの強度の2倍以上の大きさであることが好ましい。   When the zeolite membrane contains CHA-type zeolite, the intensity of the peak around 2θ = 9.6 ° is twice the intensity of the peak around 2θ = 20.8 ° in the X-ray diffraction pattern. It is preferable that it is the above magnitude | size.

(2θ=9.6°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)で表されるピーク強度比(以下これを「ピーク強度比B」ということがある。)でいえば、通常2以上、好ましくは2.5以上、より好ましくは3以上、より好ましくは4以上、さらに好ましくは6以上、特に好ましくは8以上、もっとも好ましくは10以上である。上限は特に限定されないが、通常1000以下である。   Peak intensity ratio represented by (Intensity of peak near 2θ = 9.6 °) / (Intensity of peak near 2θ = 20.8 °) (hereinafter this may be referred to as “peak intensity ratio B”) In other words, it is usually 2 or more, preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, more preferably 4 or more, still more preferably 6 or more, particularly preferably 8 or more, and most preferably 10 or more. Although an upper limit is not specifically limited, Usually, it is 1000 or less.

ここでいうX線回折パターンとは、ゼオライトが主として付着している側の表面にCuKαを線源とするX線を照射して、走査軸をθ/2θとして得るものである。測定するサンプルの形状としては、ゼオライト膜複合体のゼオライトが主として付着している側の表面にX線が照射できるような形状なら何でもよく、ゼオライト膜複合体の特徴をよく表すものとして、作成したゼオライト膜複合体そのままのもの、あるいは装置によって制約される適切な大きさに切断したものが好ましい。   The X-ray diffraction pattern referred to here is obtained by irradiating the surface on which zeolite is mainly attached with X-rays using CuKα as a radiation source and setting the scanning axis to θ / 2θ. As the shape of the sample to be measured, any shape that can irradiate the surface of the zeolite membrane composite on which the zeolite is mainly attached with X-rays can be used. The zeolite membrane composite as it is or one cut into an appropriate size restricted by the apparatus is preferable.

ここでいうX線回折パターンは、ゼオライト膜複合体の表面が曲面である場合には自動可変スリットを用いて照射幅を固定して測定してもかまわない。自動可変スリットを用いた場合のX線回折パターンとは、可変→固定スリット補正を実施したパターンを指す。   The X-ray diffraction pattern here may be measured by fixing the irradiation width using an automatic variable slit when the surface of the zeolite membrane composite is a curved surface. An X-ray diffraction pattern using an automatic variable slit refers to a pattern subjected to variable → fixed slit correction.

ここで、2θ=17.9°付近のピークとは基材である多孔質支持体に由来しないピークのうち17.9°±0.6°の範囲に存在するピークのうち最大のものを指す。   Here, the peak in the vicinity of 2θ = 17.9 ° refers to the maximum of the peaks present in the range of 17.9 ° ± 0.6 ° among the peaks not derived from the porous support as the base material. .

2θ=20.8°付近のピークとは基材である多孔質支持体に由来しないピークのうち20.8°±0.6°の範囲に存在するピークで最大のものを指す。   The peak in the vicinity of 2θ = 20.8 ° refers to the maximum peak in the range of 20.8 ° ± 0.6 ° among the peaks not derived from the porous support that is the base material.

2θ=9.6°付近のピークとは基材である多孔質支持体に由来しないピークのうち9.6°±0.6°の範囲に存在するピークのうち最大のものを指す。   The peak in the vicinity of 2θ = 9.6 ° refers to the maximum of the peaks present in the range of 9.6 ° ± 0.6 ° among the peaks not derived from the porous support as the base material.

X線回折パターンで2θ=9.6°付近のピークはCOLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER(以下これを、「非特許文献1」ということがある。)によればrhombohedral settingで空間群を   The peak near 2θ = 9.6 ° in the X-ray diffraction pattern is rhombohedral setting according to COLLECTION OF SIMULATED XRD POWDER PATTERNS FOR ZEOLITE Third Revised Edition 1996 ELSEVIER (hereinafter sometimes referred to as “Non-Patent Document 1”). In space group

Figure 2016026492
Figure 2016026492

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(1,0,0)の面に由来するピークである。 (No. 166), it is a peak derived from the plane having an index of (1, 0, 0) in the CHA structure.

また、X線回折パターンで2θ=17.9°付近のピークは非特許文献1によればrhombohedral settingで空間群を   In addition, according to Non-Patent Document 1, the peak near 2θ = 17.9 ° in the X-ray diffraction pattern indicates the space group by rhombohedral setting.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(1,1,1)の面に由来するピークである。 (No. 166) is a peak derived from the (1,1,1) index in the CHA structure.

X線回折パターンで2θ=20.8°付近のピークは非特許文献1によればrhombohedral settingで空間群を   According to Non-Patent Document 1, the peak near 2θ = 20.8 ° in the X-ray diffraction pattern is a space group in the rhombohedral setting.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

(No.166)とした時にCHA構造において指数が(2,0,−1)の面に由来するピークである。 (No. 166) is a peak derived from the (2, 0, -1) index in the CHA structure.

(1,0,0)面由来のピークの強度と(2,0,−1)の面に由来のピーク強度の典型的な比(ピーク強度比B)は、Halil Kalipcilar et al., "Synthesis and Separation Performance of SSZ-13 Zeolite Membranes on Tubular Supports", Chem. Mater. 2002, 14, 3458-3464(以下これを、「非特許文献2」ということがある。)によれば2未満である。   A typical ratio (peak intensity ratio B) of the peak intensity from the (1, 0, 0) plane and the peak intensity from the (2, 0, -1) plane (peak intensity ratio B) is described in Halil Kalipcilar et al., “Synthesis and Separation Performance of SSZ-13 according to Zeolite Membranes on Tubular Supports ", Chem. Mater. 2002, 14, 3458-3464 (hereinafter sometimes referred to as" Non-Patent Document 2 ").

そのため、この比が2以上であるということは、例えば、CHA構造をrhombohedral settingとした場合の(1,0,0)面が膜複合体の表面と平行に近い向きになるようにゼオライト結晶が配向して成長していることを意味すると考えられる。ゼオライト膜複合体においてゼオライト結晶が配向して成長することは分離性能の高い緻密な膜が出来るという点で有利である。   Therefore, this ratio of 2 or more means that, for example, the zeolite crystal is oriented so that the (1,0,0) plane when the CHA structure is rhombohedral setting is oriented almost parallel to the surface of the membrane composite. It is thought that it means growing in an oriented manner. Orientation and growth of zeolite crystals in the zeolite membrane composite is advantageous in that a dense membrane with high separation performance can be formed.

(1,1,1)面由来のピークの強度と(2,0,−1)の面に由来のピーク強度の典型的な比(ピーク強度比A)は、非特許文献2によれば0.5未満である。   A typical ratio (peak intensity ratio A) of the peak intensity derived from the (1,1,1) plane and the peak intensity derived from the (2,0, -1) plane is 0 according to Non-Patent Document 2. Less than .5.

そのため、この比が0.5以上であるということは、例えば、CHA構造をrhombohedral settingとした場合の(1,1,1)面が膜複合体の表面と平行に近い向きになるようにゼオライト結晶が配向して成長していることを意味すると考えられる。ゼオライト膜複合体においてゼオライト結晶が配向して成長することは分離性能の高い緻密な膜が出来るという点で有利である。   Therefore, this ratio of 0.5 or more means, for example, that the (1, 1, 1) plane when the CHA structure is a rhombohedral setting is oriented so that the orientation is almost parallel to the surface of the membrane composite. It is thought to mean that the crystals are oriented and growing. Orientation and growth of zeolite crystals in the zeolite membrane composite is advantageous in that a dense membrane with high separation performance can be formed.

このように、ピーク強度比A、Bのいずれかが、上記した特定の範囲の値であるということは、ゼオライト結晶が配向して成長し、分離性能の高い緻密なゼオライト膜が形成されていることを示すものである。   As described above, the fact that one of the peak intensity ratios A and B is a value within the above-mentioned specific range means that the zeolite crystals are oriented and grow, and a dense zeolite membrane with high separation performance is formed. It shows that.

ピーク強度比A、Bはその値が大きいほど配向の程度が強いことを示し、一般的に配向の程度が強いほど緻密な膜が形成されていることを示す。一般的には配向が強いほど分離性能が高い傾向があるが、分離対象の混合物によっては分離性能が高くなる最適な配向の程度は異なるので分離対象の混合物によって適宜、配向の程度が最適なゼオライト膜複合体を選択して使用することが望ましい。   The peak intensity ratios A and B indicate that the larger the value, the stronger the degree of orientation, and generally the stronger the degree of orientation, the more dense the film is formed. In general, the stronger the orientation, the higher the separation performance tends to be. However, the optimum degree of orientation in which the separation performance becomes higher differs depending on the mixture to be separated. It is desirable to select and use the membrane complex.

このようなゼオライト膜は従来公知の方法で製造することができるが、特に水熱合成によって製造されることが均一な膜を製造する上で好ましい。   Such a zeolite membrane can be produced by a conventionally known method, but it is particularly preferred to produce it by hydrothermal synthesis in order to produce a uniform membrane.

具体的なゼオライト膜複合体の作製方法は、後掲の実施例の項に記載される通りであるが、本発明において分子ふるい膜として好適に用いられるゼオライト膜複合体について、後掲の実施例に記載の方法で測定された、焼成を行う膜については焼成後の、焼成を行わない膜については乾燥後の空気透過量は、通常1400L/(m・h)以下、好ましくは1000L/(m・h)以下、より好ましくは700L/(m・h)以下、さらに好ましくは600L/(m・h)以下、特に好ましくは500L/(m・h)以下、より好ましくは300L/(m・h)以下、最も好ましくは200L/(m・h)以下である。空気透過量の下限は特に限定されないが、通常0.01L/(m・h)以上、好ましくは0.1L/(m・h)以上、より好ましくは1L/(m・h)以上である。 A specific method for producing a zeolite membrane composite is as described in the Examples section below, but for the zeolite membrane composites suitably used as molecular sieve membranes in the present invention, Examples For the film to be baked, measured by the method described in 1., the air permeation amount after baking and for the film not to be baked is usually 1400 L / (m 2 · h) or less, preferably 1000 L / ( m 2 · h) or less, more preferably 700 L / (m 2 · h) or less, even more preferably 600 L / (m 2 · h) or less, particularly preferably 500 L / (m 2 · h) or less, more preferably 300 L. / (M 2 · h) or less, most preferably 200 L / (m 2 · h) or less. The lower limit of the air permeation quantity is not particularly limited, usually 0.01L / (m 2 · h) or more, preferably 0.1L / (m 2 · h) or more, more preferably 1L / (m 2 · h) or higher It is.

ここで、空気透過量とは、実施例で詳述するとおり、ゼオライト膜複合体を絶対圧5kPaの真空ラインに接続した時の空気の透過量[L/(m・h)]である。
ゼオライト膜複合体の空気透過量が上記上限よりも小さいと、ゼオライト膜複合体に欠陥が少なく、濃縮時に水以外の成分が透過側に透過しにくい。空気透過量は小さいほど分離性能が高いことを示すので望ましいが、上記下限より小さいと、場合によっては、濃縮時の水の除去効率が悪くなることがある。
Here, the air permeation amount is the air permeation amount [L / (m 2 · h)] when the zeolite membrane composite is connected to a vacuum line having an absolute pressure of 5 kPa, as described in detail in the Examples.
When the air permeation amount of the zeolite membrane composite is smaller than the above upper limit, the zeolite membrane composite has few defects, and components other than water hardly permeate to the permeation side during concentration. The smaller the air permeation amount, the higher the separation performance, which is desirable. However, when the air permeation amount is smaller than the above lower limit, the water removal efficiency during concentration may deteriorate in some cases.

<濃縮方法>
以下に、分子ふるい膜として、上記のゼオライト膜、特にゼオライト膜複合体を用いて本発明に従って液状食品を濃縮する方法について説明するが、本発明で用いる分子ふるい膜は何らゼオライト膜に限定されるものではない。
<Concentration method>
Hereinafter, a method for concentrating liquid food according to the present invention using the above-described zeolite membrane, particularly a zeolite membrane complex, as a molecular sieve membrane will be described. However, the molecular sieve membrane used in the present invention is not limited to a zeolite membrane. It is not a thing.

本発明における「濃縮」とは、液状食品中の水の一部を除去することである。   “Concentration” in the present invention is to remove a part of water in a liquid food.

具体的には、ゼオライト膜複合体の多孔質支持体側又はゼオライト膜側に、濃縮対象となる液状食品を接触させ、その反対側を液状食品が接触している側よりも低い圧力とすることによって、液状食品から水を選択的に透過させる。これにより、液状食品から水を分離することができる。その結果、液状食品中の濃縮したい成分の濃度を高めることで、液状食品を濃縮することができる。パーベーパレーション法(浸透気化法、PV法)、ベーパーパーミエーション法(蒸気透過法、VP法)と呼ばれる分離・濃縮方法はひとつの実施形態である。   Specifically, the liquid food to be concentrated is brought into contact with the porous support side or zeolite membrane side of the zeolite membrane composite, and the opposite side is set to a pressure lower than the side with which the liquid food is in contact. Permeate water selectively from liquid food. Thereby, water can be separated from the liquid food. As a result, the liquid food can be concentrated by increasing the concentration of the component to be concentrated in the liquid food. A separation / concentration method called a pervaporation method (pervaporation method, PV method) or a vapor permeation method (vapor permeation method, VP method) is one embodiment.

また、液状食品を分子ふるい膜、特にゼオライト膜複合体を用いて濃縮する際には、必要に応じて、液状食品を予め前処理してもよい。
前処理としては、ろ過膜に液状食品を通すことで、繊維や澱、浮遊物といった不溶物や高分子量の化合物を取り除く処理が挙げられる。前処理によって除かれた、繊維や澱、浮遊物などの不溶物や高分子量の化合物は、ゼオライト膜複合体による濃縮後の濃縮液に戻しても戻さなくてもよい。
また、分子ふるい膜として前述した膜を用いて前処理を行うこともできる。具体的には、液状食品をMF膜、UF膜、NF膜およびRO膜の1種又は2種以上を用いて膜分離処理し、膜を透過した液をゼオライト膜複合体に接触させて濃縮する方法などが挙げられる。この場合も、前段の膜を透過しなかった物質をゼオライト膜複合体で濃縮後の液に混合してもしなくてもよい。
これらの前処理を行うことによって、後段の処理や濃縮に用いる膜のファウリングを低減したり、目詰まりを抑制することができ、後段の処理や濃縮に用いる膜の透過量を向上させて処理効率を高めたり、膜の寿命を延長させるなどの効果が得られる場合がある。
また、液状食品の濃縮には、2種以上の分子ふるい膜を用いることもでき、例えば、MF膜、UF膜、NF膜、RO膜等の分子ふるい膜の1種又は2種以上で膜分離処理し、得られた濃縮液をゼオライト膜複合体に接触させて濃縮してもよい。また、ゼオライト膜複合体に接触させて濃縮させた液を、さらにMF膜、UF膜、NF膜、RO膜等の分子ふるい膜で処理してもよい。
また、2種類以上のゼオライト膜複合体を用い、前段のゼオライト膜複合体の濃縮液を更に後段のゼオライト膜複合体で濃縮する多段濃縮処理としてもよい。
Further, when the liquid food is concentrated using a molecular sieve membrane, particularly a zeolite membrane composite, the liquid food may be pretreated if necessary.
Examples of the pretreatment include a treatment for removing insoluble matters such as fibers, starches and suspended matters and high molecular weight compounds by passing liquid food through a filtration membrane. The insoluble matter such as fiber, starch, suspended matter and high molecular weight compound removed by the pretreatment may or may not be returned to the concentrated solution after concentration by the zeolite membrane composite.
In addition, pretreatment can be performed using the above-described film as a molecular sieve film. Specifically, liquid food is subjected to membrane separation treatment using one or more of MF membrane, UF membrane, NF membrane, and RO membrane, and the liquid that has permeated the membrane is brought into contact with the zeolite membrane complex and concentrated. The method etc. are mentioned. In this case as well, the substance that has not permeated the previous membrane may or may not be mixed with the concentrated solution with the zeolite membrane composite.
By performing these pretreatments, it is possible to reduce fouling of the membrane used for the subsequent treatment and concentration, or to suppress clogging, and to improve the permeation amount of the membrane used for the subsequent treatment and concentration. In some cases, effects such as increasing the efficiency and extending the life of the film may be obtained.
In addition, two or more types of molecular sieve membranes can be used for concentration of liquid foods. For example, one or more types of molecular sieve membranes such as MF membranes, UF membranes, NF membranes, and RO membranes can be used for membrane separation. The concentrated solution obtained by the treatment may be brought into contact with the zeolite membrane composite to be concentrated. Further, the liquid concentrated by contacting with the zeolite membrane composite may be further treated with a molecular sieve membrane such as an MF membrane, UF membrane, NF membrane, or RO membrane.
Alternatively, two or more types of zeolite membrane composites may be used, and the concentrated solution of the previous zeolite membrane composite may be further concentrated with the subsequent zeolite membrane composite.

PV法ではゼオライト膜に液状食品を接触させて水を透過させる。すなわち、この方式は、透過気化法または浸透気化法とも呼ばれ、液状食品(供給液)を、ゼオライト膜を介して蒸発させ、その際、水のみを透過させることにより、液状食品を濃縮する。供給液は気化熱で冷却されるため、それを補うための加熱手段が必要となる。   In the PV method, liquid food is brought into contact with the zeolite membrane to allow water to permeate. That is, this method is also referred to as a pervaporation method or an osmosis vaporization method, and the liquid food (feed liquid) is evaporated through the zeolite membrane, and at that time, only the water is permeated to concentrate the liquid food. Since the supply liquid is cooled by the heat of vaporization, a heating means for supplementing it is necessary.

以下、図1を参照してPV法による液状食品の濃縮方法を説明する。
図1に示すプロセスでは、ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(1M),(2M)により内部が濃縮室と透過室とに仕切られた濃縮装置(1),(2)が2基直列に配置され、供給液である液状食品は、供給ポンプ(51)により、加熱器(11)を経由して第1濃縮装置(1)に供給される。ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(1M)を透過した水(気体)は冷却器(3)に導入されて冷却、液化された後にタンク(4)に貯蔵される。ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(1M)を透過せずに濃縮された液状食品は加熱器(11)を経由して第1濃縮装置(1)の濃縮室に循環されて濃縮処理される。
Hereinafter, a method for concentrating liquid food by the PV method will be described with reference to FIG.
In the process shown in FIG. 1, two concentrators (1) and (2) are arranged in series by a zeolite membrane (zeolite membrane composite) (1M) and (2M), the interior of which is divided into a concentrating chamber and a permeating chamber. Then, the liquid food as the supply liquid is supplied to the first concentrator (1) via the heater (11) by the supply pump (51). Water (gas) permeated through the zeolite membrane (zeolite membrane composite) (1M) is introduced into the cooler (3), cooled and liquefied, and then stored in the tank (4). The liquid food concentrated without passing through the zeolite membrane (zeolite membrane complex) (1M) is circulated through the heater (11) to the concentration chamber of the first concentration device (1) for concentration treatment.

第1濃縮装置(1)の循環路から取り出された濃縮液は、中間加熱器(21)を経由して第2濃縮装置(2)に供給される。そして、上記と同様に、ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(2M)を透過した水(気体)は冷却器(3)に導入されて冷却、液化された後にタンク(4)に貯蔵され、ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(2M)を透過せずに濃縮された液状食品は中間加熱器(21)を経由して第2濃縮装置(2)の濃縮室に循環されて濃縮処理される。
そして、最終的に濃縮された液状食品は、排出弁(63)を開として第2濃縮装置(2)の循環路から取り出される。
The concentrated liquid taken out from the circulation path of the first concentrator (1) is supplied to the second concentrator (2) via the intermediate heater (21). In the same manner as above, the water (gas) that has passed through the zeolite membrane (zeolite membrane composite) (2M) is introduced into the cooler (3), cooled and liquefied, and then stored in the tank (4). The liquid food concentrated without passing through the membrane (zeolite membrane composite) (2M) is circulated through the intermediate heater (21) to the concentration chamber of the second concentration device (2) for concentration treatment.
Then, the finally concentrated liquid food is taken out from the circulation path of the second concentrator (2) with the discharge valve (63) opened.

第1濃縮装置(1)及び第2濃縮装置(2)における液の循環は循環ポンプ(52)及び(53)によって行われる。濃縮装置(1),(2)の駆動に必要な真空は、真空ポンプ(54)によって与えられ、各濃縮装置(1),(2)の透過室の真空度は配管途中に設けられた圧力制御弁(61)及び(62)によって制御される。タンク(4)に貯蔵された水の排出は、排出用ポンプ(55)によって行われる。   Circulation of the liquid in the first concentrator (1) and the second concentrator (2) is performed by circulation pumps (52) and (53). The vacuum required for driving the concentrators (1) and (2) is given by a vacuum pump (54), and the degree of vacuum in the permeation chamber of each concentrator (1) and (2) is the pressure provided in the middle of the piping. Controlled by control valves (61) and (62). The water stored in the tank (4) is discharged by a discharge pump (55).

なお、図1に示すPV法は循環方式を採用しているが非循環方式を採用してもよい。また、濃縮装置の駆動は、図1に示す真空方式に代え、窒素、乾燥空気等を透過室に供給するスイープガス方式を採用してもよい。また、濃縮装置の設置個数は、条件により適宜選択され、1基の場合もあれば、図示したように2基以上使用されることもある。さらに、液状食品を濃縮装置に供給する前に、液状食品中の固形物を除去するためのフィルターを設けてもよい。
VP法ではゼオライト膜に液状食品の蒸気を接触させて水を透過させる。すなわち、この方式は、蒸気透過法とも呼ばれ、液状食品(供給液)を、加熱あるいは減圧することによって、あるいは加熱と減圧を組み合わせることによって蒸気を生じさせ、蒸気をゼオライト膜に接触させ、水のみを透過させることにより、液状食品を濃縮する。ゼオライト膜に蒸気のみを接触させることにより、繊維や澱、浮遊物といった不溶物や高分子量の化合物がゼオライト膜に接触することを避けることができ、膜のファウリングを低減したり、目詰まりを抑制することができ、膜の透過量を向上させて処理効率を高めたり、膜の寿命を延長させるなどの効果が得られる場合がある。
Although the PV method shown in FIG. 1 adopts a circulation method, a non-circulation method may be adopted. In addition, the driving of the concentrating device may employ a sweep gas method in which nitrogen, dry air, or the like is supplied to the permeation chamber instead of the vacuum method shown in FIG. The number of concentrators to be installed is appropriately selected according to conditions, and may be one or may be two or more as shown. Furthermore, before supplying liquid food to a concentration apparatus, you may provide the filter for removing the solid substance in liquid food.
In the VP method, liquid food vapor is brought into contact with the zeolite membrane to permeate water. That is, this method is also called a vapor permeation method, in which liquid food (feed liquid) is heated or decompressed, or steam is generated by combining heating and decompression, the steam is brought into contact with the zeolite membrane, Concentrate liquid food by allowing only permeation. By contacting only the vapor with the zeolite membrane, insoluble matter such as fibers, starch, and suspended matter and high molecular weight compounds can be prevented from coming into contact with the zeolite membrane, reducing membrane fouling and clogging. In some cases, such effects as increasing the permeation amount of the membrane to increase the processing efficiency and extending the lifetime of the membrane may be obtained.

次に、濃縮装置の運転条件について説明する。
濃縮装置の運転条件の最適範囲は、濃縮装置に供給される液状食品の種類により異なるため一概に決定し得ないが、温度、操作圧力等の一般的条件は、公知の運転方法の条件の範囲から適宜選択され、以下のような範囲である。
Next, the operating conditions of the concentrator will be described.
The optimum range of operating conditions of the concentrator cannot be determined unconditionally because it varies depending on the type of liquid food supplied to the concentrator, but general conditions such as temperature and operating pressure are the range of conditions of known operating methods. Is appropriately selected from the following ranges.

例えば、濃縮装置に供給される液状食品の温度は、通常70℃以下、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは25℃以下である。液状食品の温度は、高温すぎると、液状食品中の成分が分解されることも懸念されるため、できるだけ低温の方が好ましい。ただし、液状食品の温度が過度に低いと液状食品が液状を維持し得なくなる恐れがあるため、液状食品の温度は、通常−10℃以上、好ましくは0℃以上である。前述の通り、PV法では、水が透過する際の気化熱で液状食品が冷却されるため、気化熱を補うために、図1のプロセスでは、加熱器(11),(21)で液状食品を加熱している。   For example, the temperature of the liquid food supplied to the concentrator is usually 70 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, and further preferably 25 ° C. or lower. If the temperature of the liquid food is too high, there is a concern that the components in the liquid food may be decomposed. Therefore, the temperature is preferably as low as possible. However, if the temperature of the liquid food is excessively low, the liquid food may not be maintained in a liquid state. Therefore, the temperature of the liquid food is usually −10 ° C. or higher, preferably 0 ° C. or higher. As described above, in the PV method, the liquid food is cooled by the heat of vaporization when water permeates. Therefore, in order to compensate for the heat of vaporization, in the process of FIG. 1, the liquid food is obtained by the heaters (11) and (21). Is heating up.

操作圧力(濃縮装置の透過室の真空度)は、通常0.1〜1.5MPa、好ましくは0.2〜0.8MPaである。
濃縮時の雰囲気については特に制限はないが、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質は酸化されやすい成分である場合もあるので、適宜窒素等の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
The operating pressure (the degree of vacuum in the permeation chamber of the concentrator) is usually 0.1 to 1.5 MPa, preferably 0.2 to 0.8 MPa.
There is no particular restriction on the atmosphere during concentration, but substances to be concentrated such as fragrance, umami, and functional components may be easily oxidized, so an inert gas atmosphere such as nitrogen may be appropriately used. preferable.

<濃縮効果>
本発明の濃縮方法によれば、液状食品中の水を除去し、水以外の液状食品中の主成分(液状食品中最も濃度(重量%)の高い成分)を濃縮することができる。その際、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質が分解されたり、水と共に大量に除去されたりしにくく、濃縮前の状態をほぼ維持したまま濃縮することができる。すなわち、濃縮前後において、水以外の主成分や、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質の含有量がほとんど変化しない。したがって、水以外の主成分や、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質について高い回収率を実現できる。尚、水以外の主成分が芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質である場合もある。
<Concentration effect>
According to the concentration method of the present invention, water in liquid food can be removed, and main components (components having the highest concentration (weight%) in liquid food) other than water can be concentrated. At this time, substances to be concentrated such as aroma components, umami components, and functional components are not easily decomposed or removed together with water in a large amount, and can be concentrated while maintaining almost the state before concentration. That is, before and after concentration, the contents of main components other than water, and substances to be concentrated such as aroma components, umami components, and functional components hardly change. Therefore, a high recovery rate can be realized for the main components other than water, and substances to be concentrated, such as aroma components, umami components, and functional components. In addition, the main components other than water may be substances to be concentrated such as aroma components, umami components, and functional components.

ここで、芳香成分とは嗅覚あるいは味覚を刺激することによって特徴的なにおいを有すると感知される任意の化合物であり、香味成分と称される場合もあり、果実芳香成分、コーヒー芳香成分、酒類芳香成分などが挙げられる。
より具体的には、イソチオシアネート類、インドール類、エーテル類、エステル類、アルデヒド類、ケトン類、アルコール類、脂肪酸類、脂肪族高級炭化水素類、テルペン類、チオエーテル類、チオール類、フェノール類、フェノールエーテル類、フルフラールおよびその誘導体類、ラクトン類が挙げられる。
Here, the fragrance component is any compound that is perceived as having a characteristic odor by stimulating the sense of smell or taste, and may be referred to as a flavor component, a fruit fragrance component, a coffee fragrance component, an alcoholic beverage. Examples include aromatic components.
More specifically, isothiocyanates, indoles, ethers, esters, aldehydes, ketones, alcohols, fatty acids, aliphatic higher hydrocarbons, terpenes, thioethers, thiols, phenols, Examples include phenol ethers, furfural and derivatives thereof, and lactones.

旨み成分としては、主にアミノ酸であるグルタミン酸や、核酸構成物質のヌクレオチドであるイノシン酸、グアニル酸、キサンチル酸等の呈味性ヌクレオチド、その他の有機酸であるコハク酸やその塩類等が挙げられる。   Examples of the umami component include glutamic acid, which is an amino acid, tasty nucleotides such as inosinic acid, guanylic acid, and xanthylic acid, which are nucleotides of nucleic acid constituents, succinic acid, which is another organic acid, and salts thereof. .

機能性成分とは、疾病リスク低減や血圧降下作用や脂質代謝改善、抗酸化作用等の生理活性機能を有する成分であり、ミネラル類、ビタミン類、イリドイド類、カテキン類、ポリフェノール類、ケルセチン類、アミノ酸類、没食子酸誘導体、フラボン誘導体、イソフラボン誘導体、カフェイン、γ−アミノ酪酸、γ−オリザノール、トコフェノール、葉酸、コラーゲン、コエンザイム、ノビレチンなどが挙げられる。   Functional ingredients are components with physiologically active functions such as disease risk reduction, blood pressure lowering action, lipid metabolism improvement, antioxidant action, etc., minerals, vitamins, iridoids, catechins, polyphenols, quercetins, Examples include amino acids, gallic acid derivatives, flavone derivatives, isoflavone derivatives, caffeine, γ-aminobutyric acid, γ-oryzanol, tocophenol, folic acid, collagen, coenzyme, and nobiletin.

本発明の方法によれば、水以外の液状食品中の主成分、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質について、濃縮後の存在量が濃縮前の存在量に対して、通常70重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上とすることができる。すなわち、本発明は濃縮前後において、濃縮対象物質の含有量が変化せず、高い回収率を実現でき、主成分の損失量が少ないので経済的に優れる。また、芳香成分、旨み成分、機能性成分などについても濃縮過程でほとんど失われることがない。   According to the method of the present invention, with respect to substances to be concentrated such as main components, aroma ingredients, umami ingredients, functional ingredients in liquid foods other than water, the abundance after concentration is usually higher than the abundance before concentration. It can be 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and particularly preferably 95% by weight or more. That is, the present invention is economically superior because the content of the substance to be concentrated does not change before and after the concentration, a high recovery rate can be realized, and the loss amount of the main component is small. In addition, aromatic components, umami components, functional components and the like are hardly lost during the concentration process.

より具体的には、濃縮対象物質である各成分の濃縮比率のずれが、通常50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満、さらに好ましくは20%未満、特に好ましくは10%未満、最も好ましくは5%未満である。このように、本発明の方法は、濃縮前後において、濃縮対象物質の含有量が変化しにくい。濃縮比率のずれが上記上限以下であることにより、主成分や、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの組成バランスが変化せず濃縮前の液状食品と同様の風味や味を実現できる。濃縮比率のずれの下限は0%である。   More specifically, the deviation of the concentration ratio of each component that is the concentration target substance is usually less than 50%, preferably less than 40%, more preferably less than 30%, still more preferably less than 20%, and particularly preferably 10%. Less than, most preferably less than 5%. Thus, according to the method of the present invention, the content of the substance to be concentrated hardly changes before and after the concentration. When the concentration ratio shift is less than or equal to the above upper limit, the composition balance of the main component, aroma component, umami component, functional component and the like does not change, and the same flavor and taste as the liquid food before concentration can be realized. The lower limit of the deviation of the concentration ratio is 0%.

ここで濃縮比率とは、濃縮後の液状食品中の濃縮対象物質の濃度を、濃縮前の液状食品中の濃縮対象物質の濃度で除し、さらにそれぞれの濃縮倍率で除した値をいう。ここで濃縮比率のずれ(%)とは「濃縮比率」と「基準となる値1」との差の絶対値に100を乗じた値いう。
即ち、例えば、濃縮前の液状食品中のA成分の含有率がAo重量%で、濃縮後の液状食品中のA成分の含有率がAx重量%で、濃縮倍率がx倍である場合、濃縮比率のずれ(%)は以下の通り算出される。
濃縮比率のずれ(%)=|1−(Ax/Ao)/x|×100
この「濃縮比率のずれ」の値が小さいほど、濃縮前後における当該成分の液状食品中での組成バランスに対する変化が小さく、逆に、「濃縮比率のずれ」の値が大きいほど、濃縮前後における当該成分の液状食品中での組成バランスに対する変化が大きい。
Here, the concentration ratio refers to a value obtained by dividing the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food after concentration by the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food before concentration, and further dividing by the concentration ratio. Here, the deviation (%) of the concentration ratio is a value obtained by multiplying 100 by the absolute value of the difference between the “concentration ratio” and the “reference value 1”.
That is, for example, when the content of the A component in the liquid food before concentration is Ao wt%, the content of the A component in the liquid food after concentration is Ax wt%, and the concentration factor is x times The ratio deviation (%) is calculated as follows.
Deviation in concentration ratio (%) = | 1− (Ax / Ao) / x | × 100
The smaller the value of the “concentration ratio deviation”, the smaller the change in the composition balance of the component in the liquid food before and after the concentration. Conversely, the greater the value of the “concentration ratio deviation”, the greater the value before and after the concentration. The change with respect to the composition balance in the liquid food of an ingredient is large.

特に、水以外の主成分、遊離アミノ酸またはカテキン類などの濃縮比率のずれが上記範囲であることが好ましい。さらには、遊離アミノ酸の中では、Asp、Thr、Ser、Asn、Glu、Gln、Gly、Ala、Val、Cys2、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Trp、Lys、His、Arg、Proの濃縮比率のずれが、上記範囲であることが好ましい。特に、茶系飲料に本発明の濃縮方法を用いる場合には、Theanineおよび/またはカフェインの濃縮比率のずれが上記範囲であることが好ましい。   In particular, it is preferable that the deviation of the concentration ratio of main components other than water, free amino acids, catechins, and the like is in the above range. Furthermore, among free amino acids, Asp, Thr, Ser, Asn, Glu, Gln, Gly, Ala, Val, Cys2, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, Trp, Lys, His, Arg, and Pro are concentrated. The ratio deviation is preferably in the above range. In particular, when the concentration method of the present invention is used for a tea-based beverage, it is preferable that the deviation in the concentration ratio of Theanine and / or caffeine is in the above range.

本発明の方法では、濃縮前後において濃縮対象物質の液状食品中の含有量がほとんど変化せずに、濃度のみが高められるが、この結果、本発明によれば、濃縮前に対する濃縮後の、水以外の主成分、芳香成分、旨み成分、機能性成分の組成比をほとんど変えることなく、濃縮することができる。
濃縮前に対する濃縮後の水以外の主成分、芳香成分、旨み成分、機能性成分の組成比がほとんど変わらないことを表す指標としては、以下の(1)〜(4)の条件を挙げることができ、本発明では、下記(1)〜(4)の条件のうち、少なくとも1つを満たすことが好ましく、下記(1)〜(4)の条件のうち2つを満たすことがより好ましく、下記(1)〜(4)の条件のうち3つを満たすことがさらに好ましく、とりわけ下記(1)〜(4)の条件のすべてを満たすことが好ましい。
In the method of the present invention, the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food is hardly changed before and after the concentration, and only the concentration is increased. As a result, according to the present invention, the water after the concentration before the concentration is concentrated. Concentration can be achieved with almost no change in the composition ratio of the main component, aroma component, umami component, and functional component.
As an index indicating that the composition ratio of the main component other than the concentrated water, the aromatic component, the umami component, and the functional component is almost the same as that before the concentration, the following conditions (1) to (4) may be mentioned: In the present invention, it is preferable to satisfy at least one of the following conditions (1) to (4), more preferably to satisfy two of the following conditions (1) to (4). It is more preferable to satisfy three of the conditions (1) to (4), and it is particularly preferable to satisfy all of the following conditions (1) to (4).

(1) (X1/Y1)/(X2/Y2)が、0.5以上、3以下である。
(2) (X1/Z1)/(X2/Z2)が、0.5以上、3以下である。
(3) {(Z1−Y1)/Z1}/{(Z2−Y2)/Z2}が、0.5以上、3以下である。
(4) (X1/W1)/(X2/W2)が、0.5以上、3以下である。
上記式中、各符号の意味は以下のとおりである。
X1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX1の成分以外から選ばれる成分の濃度
X2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX2の成分以外から選ばれる成分の濃度
ただし、X1とX2の成分は同じものとする。また、W1とW2の成分は同じものとする。
(1) (X1 / Y1) / (X2 / Y2) is 0.5 or more and 3 or less.
(2) (X1 / Z1) / (X2 / Z2) is 0.5 or more and 3 or less.
(3) {(Z1-Y1) / Z1} / {(Z2-Y2) / Z2} is 0.5 or more and 3 or less.
(4) (X1 / W1) / (X2 / W2) is 0.5 or more and 3 or less.
In the above formula, the meaning of each symbol is as follows.
X1: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food before concentration
Y1: Concentration of main components other than water in the liquid food before concentration Z1: Total concentration of all components other than water in the liquid food before concentration W1: Fragrance component in the liquid food before concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentration of a component selected from components other than component X1 X2: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food after concentration
Y2: Concentration of main components other than water in the liquid food after concentration Z2: Total concentration of all components other than water in the liquid food after concentration W2: Fragrance component in the liquid food after concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentrations of components selected from components other than X2 However, the components of X1 and X2 are the same. The components of W1 and W2 are the same.

上記(1)の(X1/Y1)/(X2/Y2)の値は、より好ましくは0.8以上、1.2以下である。また、上記(2)の(X1/Z1)/(X2/Z2)の値は、より好ましくは0.8以上、1.2以下である。また、上記(3)の{(Z1−Y1)/Z1}/{(Z2−Y2)/Z2}の値は、より好ましくは0.8以上、1.2以下である。また、上記(4)の(X1/W1)/(X2/W2)の値は、より好ましくは0.8以上、1.2以下である。   The value of (X1 / Y1) / (X2 / Y2) in (1) is more preferably 0.8 or more and 1.2 or less. The value of (X1 / Z1) / (X2 / Z2) in (2) is more preferably 0.8 or more and 1.2 or less. Moreover, the value of {(Z1-Y1) / Z1} / {(Z2-Y2) / Z2} in (3) is more preferably 0.8 or more and 1.2 or less. The value of (X1 / W1) / (X2 / W2) in (4) is more preferably 0.8 or more and 1.2 or less.

上記条件(1),(2)、(4)は、液状食品中の芳香成分、旨み成分、機能性成分のうちの1種以上について満足されていればよいが、2種以上、特に3種以上、とりわけすべての成分について満足されていることが好ましい。ただし、芳香成分、旨み成分、機能性成分の濃度X1,X2、W1、W2は、定量可能な成分によって算出されればよく、網羅している必要はない。X1,X2、W1、W2としては、アミノ酸類及び/又はカテキン類及び/又はポリフェノール類及び/またはカフェインの濃度が好適に用いられ、その具体的な測定方法は、後掲の実施例の項に記載した通りである。   The above conditions (1), (2), and (4) may be satisfied for one or more of the aroma component, umami component, and functional component in the liquid food. As described above, it is particularly preferable that all components are satisfied. However, the concentrations X1, X2, W1, and W2 of the fragrance component, the umami component, and the functional component may be calculated using components that can be quantified and do not need to be covered. As X1, X2, W1, and W2, the concentrations of amino acids and / or catechins and / or polyphenols and / or caffeine are preferably used, and specific measurement methods thereof are described in the Examples section below. It is as described in.

上記(1)〜(4)の条件を満たし、濃縮前後で、それぞれの式の値が上記範囲にあるとき、濃縮後の液状食品中の主成分や、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの組成バランスが変化せず、濃縮前の液状食品と同様の風味や味を実現することができる。   When the conditions of the above (1) to (4) are satisfied and the values of the respective formulas are in the above range before and after concentration, the main components, aromatic components, umami components, functional components, etc. in the liquid food after concentration The composition balance does not change, and the same flavor and taste as the liquid food before concentration can be realized.

本発明は上記のとおり、低温での濃縮が可能なため、濃縮により濃縮対象物質が熱によって分解されることを避けることができるほか、低沸点成分を含有したまま濃縮することが可能である。そのため、濃縮対象物質として、分解温度が通常150℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下の物質を含む液状食品の濃縮に好適に適用される。また、濃縮対象物質として沸点が通常100℃以下、好ましくは80℃以下、より好ましくは60℃以下、さらに好ましくは50℃以下、特に好ましくは40℃以下、とりわけ好ましくは30℃以下の成分を含有する液状食品の濃縮に好適に適用される。   As described above, the present invention can be concentrated at a low temperature, so that the substance to be concentrated can be prevented from being decomposed by heat, and it can be concentrated while containing a low-boiling component. Therefore, it is suitably applied to the concentration of liquid food containing a substance having a decomposition temperature of usually 150 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower as a concentration target substance. Further, as a substance to be concentrated, a component having a boiling point of usually 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or lower, further preferably 50 ° C. or lower, particularly preferably 40 ° C. or lower, particularly preferably 30 ° C. or lower is contained. It is preferably applied to the concentration of liquid food.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
以下の実施例において、X線回折(XRD)測定、SEM−EDX測定、カテキン濃度の測定、アミノ酸濃度の測定は以下の方法により行った。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the description of the following examples unless the gist of the present invention is exceeded.
In the following examples, X-ray diffraction (XRD) measurement, SEM-EDX measurement, catechin concentration measurement, and amino acid concentration measurement were performed by the following methods.

[X線回折(XRD)測定]
ゼオライト膜のXRD測定を、以下の条件で行った。
・装置名:オランダPANalytical社製X’PertPro MPD
・光学系仕様 入射側:封入式X線管球(CuKα)
Soller Slit (0.04rad)
Divergence Slit(Valiable Slit)
試料台:XYZステージ
受光側:半導体アレイ検出器(X’ Celerator)
Ni−filter
Soller Slit (0.04rad)
ゴニオメーター半径:240mm
・測定条件 X線出力(CuKα):45kV、40mA
走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):5.0−70.0°
測定モード:Continuous
読込幅:0.05°
計数時間:99.7sec
自動可変スリット(Automatic−DS):1mm(照射幅)
横発散マスク:10mm(照射幅)
[X-ray diffraction (XRD) measurement]
XRD measurement of the zeolite membrane was performed under the following conditions.
-Device name: X'PertPro MPD manufactured by PANalytical, the Netherlands
Optical system specifications Incident side: Enclosed X-ray tube (CuKα)
Soller Slit (0.04 rad)
Divergence Slit (Variable Slit)
Sample stage: XYZ stage
Light receiving side: Semiconductor array detector (X 'Celerator)
Ni-filter
Soller Slit (0.04 rad)
Goniometer radius: 240mm
Measurement conditions X-ray output (CuKα): 45 kV, 40 mA
Scanning axis: θ / 2θ
Scanning range (2θ): 5.0-70.0 °
Measurement mode: Continuous
Reading width: 0.05 °
Counting time: 99.7 sec
Automatic variable slit (Automatic-DS): 1 mm (irradiation width)
Lateral divergence mask: 10 mm (irradiation width)

なお、X線は円筒管状の膜複合体の軸方向に対して垂直な方向に照射した。またX線は、できるだけノイズ等がはいらないように、試料台においた円筒管状のゼオライト膜複合体と、試料台表面と平行な面とが接する2つのラインのうち、試料台表面ではなく、試料台表面より上部にあるもう一方のライン上に主にあたるようにした。
また、照射幅を自動可変スリットによって1mmに固定して測定し、Materials Data, Inc.のXRD解析ソフトJADE 7.5.2(日本語版)を用いて可変スリット→固定スリット変換を行ってXRDパターンを得た。
X-rays were irradiated in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical tubular membrane composite. Also, X-rays are not the sample table surface but the sample line surface of the two lines where the cylindrical tubular zeolite membrane composite placed on the sample table and the surface parallel to the sample table surface are in contact with each other so that noise and the like are not introduced as much as possible. It was made to hit mainly on the other line above the table surface.
In addition, the irradiation width was fixed to 1 mm by an automatic variable slit and measured, and Materials Data, Inc. XRD analysis software JADE 7.5.2 (Japanese version) was used to perform variable slit → fixed slit conversion to obtain an XRD pattern.

[SEM−EDX測定]
ゼオライト膜のSEM−EDX測定を、以下の条件で行った。
・装置名:SEM:FE−SEM Hitachi:S−4800
EDX:EDAX Genesis
・加速電圧:10kV
倍率5000倍での視野全面(25μm×18μm)を走査し、X線定量分析を行った。
このSEM−EDX測定により、生成したゼオライト膜自体のSiO/Alモル比を求めた。
[SEM-EDX measurement]
SEM-EDX measurement of the zeolite membrane was performed under the following conditions.
-Device name: SEM: FE-SEM Hitachi: S-4800
EDX: EDAX Genesis
・ Acceleration voltage: 10 kV
The entire field of view (25 μm × 18 μm) at a magnification of 5000 was scanned, and X-ray quantitative analysis was performed.
By this SEM-EDX measurement, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the produced zeolite membrane itself was determined.

[カテキンおよびカフェイン濃度測定]
カテキンおよびカフェインの濃度の測定は、以下の条件に基づいて行った。
カラム:Unison UK−C18(3μm、4.6×75mm、Imtakt)、
40℃
移動相:A 0.1%HPO/水 B CHCN、1.0ml/min
メソッド B(%)5%(0min)→50%(15min)
→80%(15.1min)→80%(20min)
検出器:PDA(280mm)
注入量:5μl
なお、試料溶液は、0.45μmフィルターでろ過した後分析した。カテキンおよびカフェイン量の比較はLC面積比で行った。
[Measurement of catechin and caffeine concentration]
The concentration of catechin and caffeine was measured based on the following conditions.
Column: Unison UK-C18 (3 μm, 4.6 × 75 mm, Imtakt),
40 ° C
Mobile phase: A 0.1% H 3 PO 4 / water B CH 3 CN, 1.0 ml / min
Method B (%) 5% (0 min) → 50% (15 min)
→ 80% (15.1 min) → 80% (20 min)
Detector: PDA (280mm)
Injection volume: 5 μl
The sample solution was analyzed after being filtered through a 0.45 μm filter. Comparison of the amount of catechin and caffeine was performed by LC area ratio.

[アミノ酸濃度測定]
アミノ酸濃度の測定は、以下の条件に基づいて行った。
装置:日立アミノ酸分析計 L−8900
分析条件:生体アミノ酸分離条件−ニンヒドリン発色法
標準品:PF(和光アミノ酸混合液AN2型0.8ml+B型0.8ml→10ml)
注入量:10μl
定量計算:Proは440nm、他のアミノ酸は570nmのピーク面積から
一点外部標準法で算出。
TheanineについてはGlnの検量線を用いた。
[Amino acid concentration measurement]
The amino acid concentration was measured based on the following conditions.
Apparatus: Hitachi Amino Acid Analyzer L-8900
Analysis conditions: Bioamino acid separation conditions-Ninhydrin coloring method Standard product: PF (Wako amino acid mixed solution AN2 type 0.8 ml + B type 0.8 ml → 10 ml)
Injection volume: 10 μl
Quantitative calculation: Pro is 440 nm, other amino acids are from 570 nm peak area
Calculated by one-point external standard method.
For Theanine, a Gln calibration curve was used.

[実施例1]
<ゼオライト膜複合体の作製>
CHA型ゼオライトを無機多孔質支持体上に直接水熱合成することでゼオライト膜複合体を作製した。
水熱合成のための水性反応混合物として以下のものを調製した。
水酸化アルミニウム(Al 53.5重量%含有、アルドリッチ社製)23.6gに1mol/L−KOH水溶液693gと水680gを加え、混合撹拌して溶解させ、溶液とした。これにコロイダルシリカ(日産化学社製 スノーテック−40)149gを加えて2時間撹拌し、水熱合成用水性反応混合物とした。
この混合物の組成(モル比)は、SiO/Al/KOH/HO=1/0.125/0.7/80/、SiO/Al=8であった。
[Example 1]
<Preparation of zeolite membrane composite>
A zeolite membrane composite was prepared by hydrothermal synthesis of CHA-type zeolite directly on an inorganic porous support.
The following was prepared as an aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis.
A solution of 693 g of 1 mol / L-KOH aqueous solution and 680 g of water was added to 23.6 g of aluminum hydroxide (containing 53.5% by weight of Al 2 O 3 , manufactured by Aldrich) and dissolved by mixing and stirring. To this was added 149 g of colloidal silica (Snowtech-40, Nissan Chemical Co., Ltd.) and stirred for 2 hours to obtain an aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis.
The composition (molar ratio) of this mixture was SiO 2 / Al 2 O 3 / KOH / H 2 O = 1 / 0.125 / 0.7 / 80 / and SiO 2 / Al 2 O 3 = 8.

無機多孔質支持体としては、円筒管状の多孔質アルミナチューブ(外径12mm、内径9mm、長さ800mm、気孔率40%)を用いた。   As the inorganic porous support, a cylindrical tubular porous alumina tube (outer diameter 12 mm, inner diameter 9 mm, length 800 mm, porosity 40%) was used.

プロトン型のY型ゼオライト(HY(SAR=5)、触媒化成工業社製)10.0gにNaOH5.00gと水100gを混合したものを100℃で7日間加熱した後、ろ過、水洗、乾燥することによりFAU型ゼオライトを得た。このFAU型ゼオライトの粒度分布を測定したところD50は1.73μm、極大値は1.32μm、2.98μmであった(粒径:2μm程度)。このFAU型ゼオライトを種結晶として使用した。 A mixture of 10.0 g of proton-type Y zeolite (HY (SAR = 5), produced by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 5.00 g of NaOH and 100 g of water is heated at 100 ° C. for 7 days, filtered, washed and dried. As a result, FAU type zeolite was obtained. The FAU type D 50 was measured particle size distribution of the zeolite 1.73Myuemu, maximum value 1.32 .mu.m, was 2.98Myuemu (particle size: about 2 [mu] m). This FAU type zeolite was used as a seed crystal.

この種結晶を水に0.5重量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の重量は0.4g/mであった。
種結晶を付着させた支持体を、上記水熱合成用水性反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒(1700ml)に筒軸方向に挿入して水熱合成用水性反応混合物に浸漬し、その後、オートクレーブを密閉し、5時間かけて室温から180℃まで昇温した。昇温完了後、180℃で24時間、静置状態で、自生圧力下で加熱した。所定時間経過後に放冷し、ゼオライト膜複合体を水性反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で4時間乾燥させた。
The support was immersed in a dispersion of 0.5% by weight of this seed crystal in water for a predetermined time, and then dried at 100 ° C. for 5 hours or more to attach the seed crystal. The weight of the attached seed crystal was 0.4 g / m 2 .
The support to which the seed crystal is attached is inserted into a Teflon (registered trademark) inner cylinder (1700 ml) containing the aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis in the cylinder axis direction and immersed in the aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis. Thereafter, the autoclave was sealed, and the temperature was raised from room temperature to 180 ° C. over 5 hours. After completion of the temperature increase, it was heated at 180 ° C. for 24 hours in a stationary state under an autogenous pressure. The mixture was allowed to cool after a predetermined time, and the zeolite membrane composite was taken out of the aqueous reaction mixture, washed, and dried at 100 ° C. for 4 hours.

乾燥後、円筒管状のゼオライト膜複合体の一端を封止し、他の一端を5kPaの真空ラインに接続して管内を減圧とし、真空ラインとゼオライト膜複合体の間に設置したマスフローメーターで空気の流量を測定したところ、4L/(m・h)であった。
乾燥後のゼオライト膜複合体の重量と支持体の重量の差から求めた、支持体上に結晶化したCHA型ゼオライトの重量は120g/mであった。
After drying, one end of the cylindrical tubular zeolite membrane composite is sealed, the other end is connected to a 5 kPa vacuum line, the inside of the tube is depressurized, and air is passed through a mass flow meter installed between the vacuum line and the zeolite membrane composite. The flow rate of was 4 L / (m 2 · h).
The weight of the CHA-type zeolite crystallized on the support, determined from the difference between the weight of the dried zeolite membrane composite and the weight of the support, was 120 g / m 2 .

<緑茶の濃縮>
上記の方法により得られたゼオライト膜複合体を長さ80mmに切断したものを用いて、PV法により、窒素雰囲気下で、40℃の緑茶から水を選択的に透過させる濃縮を行った。濃縮に供した緑茶の仕様は、以下の通りである。
<緑茶>
株式会社イオン製
食品分類(清涼飲料水)
原材料:緑茶(国産)、酸化防止剤(ビタミンC)
栄養成分(100mLあたり):エネルギー1kcal、たん白質0g、脂質0g、炭水化物0.2g、ナトリウム7mg、ポリフェノール90mg
含水率:90重量%以上
<Concentration of green tea>
The zeolite membrane composite obtained by the above method was cut into a length of 80 mm, and the PV method was used to concentrate water selectively through green tea at 40 ° C. in a nitrogen atmosphere. The specifications of the green tea used for concentration are as follows.
<Green tea>
AEON Co., Ltd. Food Classification (Soft Drinks)
Ingredients: green tea (domestic), antioxidant (vitamin C)
Nutritional components (per 100 mL): Energy 1 kcal, protein 0 g, lipid 0 g, carbohydrate 0.2 g, sodium 7 mg, polyphenol 90 mg
Water content: 90% by weight or more

上記緑茶(茶系飲料)95gに、一端を封止した円筒管状のゼオライト膜複合体を鉛直方向に浸漬し、円筒管の中空部を真空引きするPV法により、窒素雰囲気下、緑茶を撹拌しながら、液温40℃、操作圧力1KPaで濃縮を行った。
PV法に用いた濃縮装置の概略図を図2に示す。図2においてゼオライト膜複合体73は真空ポンプ77によって内側が減圧され、被分離液72が接触している外側と圧力差が約1気圧になっている。この圧力差によって被分離液72中、透過物質の水がゼオライト膜複合体73に浸透気化して透過する。透過した物質はコールドトラップ75で捕集される。一方、被分離液72中の水以外の主成分、芳香成分、旨み成分、機能性成分などの濃縮対象物質は、ゼオライト膜複合体73の外側に滞留する。71は湯浴、74は窒素バッグである。
濃縮は35時間行った。濃縮後の緑茶は54gであり、41gが除去され1.76倍に濃縮された(濃縮倍率1.76倍)。
濃縮前の緑茶のアミノ酸濃度測定、カテキン濃度測定、及び濃縮後の緑茶のアミノ酸濃度測定、カテキン濃度測定を行った。
The green tea (tea-based beverage) 95 g is immersed in a cylindrical tubular zeolite membrane composite with one end sealed in the vertical direction, and the green tea is stirred in a nitrogen atmosphere by the PV method in which the hollow portion of the cylindrical tube is evacuated. The solution was concentrated at a liquid temperature of 40 ° C. and an operating pressure of 1 KPa.
A schematic diagram of the concentrator used in the PV method is shown in FIG. In FIG. 2, the inside of the zeolite membrane composite 73 is depressurized by a vacuum pump 77, and the pressure difference is about 1 atm with the outside where the liquid to be separated 72 is in contact. Due to this pressure difference, the permeated water in the liquid to be separated 72 permeates and permeates the zeolite membrane composite 73. The permeated material is collected by the cold trap 75. On the other hand, substances to be concentrated such as main components other than water, aroma components, umami components, and functional components in the liquid to be separated 72 stay outside the zeolite membrane complex 73. 71 is a hot water bath and 74 is a nitrogen bag.
Concentration was performed for 35 hours. The concentrated green tea was 54 g, and 41 g was removed and concentrated 1.76 times (concentration factor 1.76 times).
Amino acid concentration measurement and catechin concentration measurement of green tea before concentration, and amino acid concentration measurement and catechin concentration measurement of green tea after concentration were performed.

濃縮前の緑茶と濃縮後の緑茶のアミノ酸濃度測定の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of amino acid concentration measurement of green tea before concentration and green tea after concentration.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

表1より、各種アミノ酸のバランスがほとんど変化せずに濃縮が行われていることが確認された。また、濃縮の前後でアミノ酸合計の濃度が1.74倍となった。
アミノ酸濃度の測定結果と緑茶の重量より、濃縮前の緑茶には3.81mgのアミノ酸が含まれており、濃縮後の緑茶には3.78mgのアミノ酸が含まれていることが確認された。濃縮後のアミノ酸の回収率は99.1%であった。この結果から本濃縮方法によれば、アミノ酸をほとんど損なうことなく濃縮を行うことができることが確認された。
From Table 1, it was confirmed that the concentration was carried out with almost no change in the balance of various amino acids. In addition, the concentration of total amino acids increased 1.74 times before and after concentration.
From the measurement results of amino acid concentration and the weight of green tea, it was confirmed that green tea before concentration contained 3.81 mg of amino acid, and green tea after concentration contained 3.78 mg of amino acid. The recovery rate of the amino acid after concentration was 99.1%. From this result, it was confirmed that according to the present concentration method, concentration can be performed with almost no loss of amino acids.

濃縮前の緑茶と濃縮後の緑茶のカテキンおよびカフェイン濃度測定の結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of measurement of catechin and caffeine concentrations of green tea before concentration and green tea after concentration.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

表2より、カフェインの濃度が濃縮の前後で1.70倍となり、緑茶の濃縮倍率(1.76倍)と比較しても分かる通り、カフェインがほとんど失われずに濃縮が行われていることが確認された。   From Table 2, the concentration of caffeine is 1.70 times before and after concentration, and as can be seen from comparison with the concentration ratio (1.76 times) of green tea, caffeine is concentrated with almost no loss. It was confirmed.

濃縮比率として、実施例1の濃縮後の緑茶に含まれる各遊離アミノ酸濃度、カテキン濃度およびカフェイン濃度に比例すると考えられるLC面積を、濃縮前の緑茶中の各遊離アミノ酸濃度とカテキンLC面積、カフェインLC面積でそれぞれ除し、さらにそれぞれの濃縮倍率で除した値を算出した。
そして、この「濃縮比率」と「基準となる値1」との差の絶対値に100を乗じた値を、「濃縮比率のずれ(%)」とした。すなわち、この「濃縮比率のずれ」の値が小さいほど、濃縮前後における当該成分の緑茶中での比率の変化が小さく、逆に、「濃縮比率のずれ」の値が大きいほど、濃縮前後における当該成分の緑茶中での比率変化が大きいことを示す。
その結果を表3に示す。
As the concentration ratio, the free amino acid concentration, the catechin concentration and the LC area considered to be proportional to the caffeine concentration contained in the green tea after concentration in Example 1, the free amino acid concentration and the catechin LC area in the green tea before concentration, A value obtained by dividing by the caffeine LC area and further by each concentration ratio was calculated.
A value obtained by multiplying the absolute value of the difference between the “concentration ratio” and the “reference value 1” by 100 was defined as “concentration ratio deviation (%)”. That is, the smaller this “concentration ratio deviation” value, the smaller the change in the ratio of the component in green tea before and after concentration, and conversely, the greater the “concentration ratio deviation” value, the greater the value before and after concentration. The ratio change in green tea of the ingredient is large.
The results are shown in Table 3.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

表3から、実施例1における各アミノ酸およびカテキンおよびカフェインの濃縮比率のずれは、いずれも20%未満であることがわかる。また、アミノ酸合計の濃縮比率のずれは1%未満であることがわかる。またカフェインの濃縮比率のずれは5%未満であることがわかる。   From Table 3, it can be seen that the deviation of the concentration ratio of each amino acid, catechin and caffeine in Example 1 is less than 20%. Moreover, it turns out that the shift | offset | difference of the concentration ratio of the total amino acid is less than 1%. It can also be seen that the deviation in the concentration ratio of caffeine is less than 5%.

また、緑茶中の成分アミノ酸とカフェインについて、前述の条件(4)の式の値を算出すると、X1=40.11mg/L、X2=60.11mg/L(アミノ酸濃度)、W1=954328、W2=1621952(カフェインの濃度に比例すると考えられるLC面積)であるため、条件(4)の式の値は1.1となる。   Moreover, when the value of the formula of the above-mentioned condition (4) is calculated for the component amino acids and caffeine in green tea, X1 = 40.11 mg / L, X2 = 60.11 mg / L (amino acid concentration), W1 = 95428, Since W2 = 1621952 (LC area considered to be proportional to the concentration of caffeine), the value of the expression of the condition (4) is 1.1.

[実施例2]
<ゼオライト膜複合体の作製>
CHA型ゼオライトを無機多孔質支持体上に直接水熱合成することでゼオライト膜複合体を作製した。
[Example 2]
<Preparation of zeolite membrane composite>
A zeolite membrane composite was prepared by hydrothermal synthesis of CHA-type zeolite directly on an inorganic porous support.

水熱合成のための反応混合物として、以下のものを調製した。
水酸化アルミニウム(Al 53.5重量%含有、アルドリッチ社製)0.88gに1mol/L−NaOH水溶液10.5gと1mol/L−KOH水溶液7.0gと水100.0gを加えて撹拌し溶解させ、透明溶液とした。これに有機テンプレートとして、N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウムヒドロキシド(TMADAOH)水溶液(TMADAOH25重量%含有、セイケム社製)2.36gを加え、さらにコロイダルシリカ(日産化学社製 スノーテック−40)10.5gを加えて2時間撹拌し、水熱合成用水性反応混合物を調製した。
この混合物の組成(モル比)はSiO/Al/NaOH/KOH/HO/TMADAOH=1/0.066/0.15/0.1/100/0.04、SiO/Al=15であった。
The following was prepared as a reaction mixture for hydrothermal synthesis.
10.8 g of 1 mol / L-NaOH aqueous solution, 7.0 g of 1 mol / L-KOH aqueous solution and 100.0 g of water were added to 0.88 g of aluminum hydroxide (containing 53.5% by weight of Al 2 O 3 , manufactured by Aldrich). Stir and dissolve to give a clear solution. As an organic template, 2.36 g of an aqueous N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide (TMADAOH) solution (containing 25% by weight of TMADAOH, manufactured by Seychem) was added, and colloidal silica (Snowtech manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) was added. −40) 10.5 g was added and stirred for 2 hours to prepare an aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis.
The composition (molar ratio) of this mixture was SiO 2 / Al 2 O 3 / NaOH / KOH / H 2 O / TMADAOH = 1 / 0.066 / 0.15 / 0.1 / 100 / 0.04, SiO 2 / Al 2 O 3 = 15.

無機多孔質支持体として、円筒管状のセラミックス多孔管(外径12mm、内径9mm)を80mmの長さに切断した後、超音波洗浄機で洗浄した後乾燥させたものを用いた。   As the inorganic porous support, a cylindrical porous ceramic tube (outer diameter 12 mm, inner diameter 9 mm) was cut to a length of 80 mm, washed with an ultrasonic cleaner and dried.

支持体上には水熱合成に先立ち、上記の方法と同様の方法によりSiO/Al/NaOH/HO/TMADAOH=1/0.033/0.1/40/0.1のゲル組成で160℃、2日間水熱合成して結晶化させた0.5μm程度のCHA型ゼオライトの種結晶を、水に0.5重量%分散させたものに、上記支持体を所定時間浸した後、100℃で5時間以上乾燥させて種結晶を付着させた。付着した種結晶の重量は約0.4g/mであった。 Prior to hydrothermal synthesis, SiO 2 / Al 2 O 3 / NaOH / H 2 O / TMADAOH = 1 / 0.033 / 0.1 / 40 / 0.1 is formed on the support by the same method as described above. The above support was placed for a predetermined time on a 0.5% by weight seed crystal of CHA zeolite having a gel composition of 160 ° C. and crystallized by hydrothermal synthesis for 2 days for about 0.5 μm. After soaking, seed crystals were adhered by drying at 100 ° C. for 5 hours or more. The weight of the attached seed crystal was about 0.4 g / m 2 .

この種結晶を付着させた支持体を上記水熱合成用水性反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒に筒軸方向に挿入して水熱合成用水性反応混合物に浸漬し、その後オートクレーブを密閉し、160℃で48時間、自生圧力下で加熱した。所定時間経過後、放冷した後にゼオライト膜複合体を水性反応混合物から取り出し、洗浄後、100℃で5時間以上乾燥させた。   The support to which the seed crystals are attached is inserted into the Teflon (registered trademark) inner cylinder containing the aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis in the cylinder axis direction and immersed in the aqueous reaction mixture for hydrothermal synthesis, and then the autoclave. Was sealed and heated at 160 ° C. for 48 hours under autogenous pressure. After elapse of a predetermined time, the zeolite membrane composite was taken out of the aqueous reaction mixture after being allowed to cool, washed, and dried at 100 ° C. for 5 hours or more.

乾燥後、未焼成の円筒管状のゼオライト膜複合体の一端を封止し、他の一端を5kPaの真空ラインに接続して管内を減圧とし、真空ラインとゼオライト膜複合体の間に設置したマスフローメーターで空気の流量を測定したところ、0L/(m・h)であった。 After drying, the mass flow is set between the vacuum line and the zeolite membrane composite by sealing one end of the unfired cylindrical tubular zeolite membrane composite and connecting the other end to a 5 kPa vacuum line to reduce the pressure inside the tube. When the flow rate of air was measured with a meter, it was 0 L / (m 2 · h).

次いで、このゼオライト膜複合体を電気炉で500℃にて、5時間焼成してテンプレートのTMADAOHを除去した。焼成後のゼオライト膜複合体の重量と支持体の重量の差から求めた支持体上に結晶化したCHA型ゼオライトの重量は130g/mであった。
生成した膜のXRDを測定したところ、CHA型ゼオライトが生成していることがわかった。XRDパターンから、(2θ=17.9°付近のピークの強度)/(2θ=20.8°付近のピークの強度)=4.9であり、種結晶に用いた粉末のCHA型ゼオライトのXRDに比べ2θ=17.9°付近のピークの強度が顕著に大きく、rhombohedral settingにおける(1,1,1)面への配向が推測された。
また、SEM−EDXにより、ゼオライト膜のSiO/Alモル比を測定したところ、17であった。
また、焼成後のゼオライト膜複合体について、上記と同様に測定した空気の流量は22L/m・hであった。
Next, the zeolite membrane composite was baked in an electric furnace at 500 ° C. for 5 hours to remove the template TMADAOH. The weight of the CHA zeolite crystallized on the support determined from the difference between the weight of the zeolite membrane composite after calcination and the weight of the support was 130 g / m 2 .
When XRD of the produced membrane was measured, it was found that CHA-type zeolite was produced. From the XRD pattern, (the intensity of the peak near 2θ = 17.9 °) / (the intensity of the peak near 2θ = 20.8 °) = 4.9, and the XRD of the CHA zeolite of the powder used for the seed crystal The peak intensity around 2θ = 17.9 ° was remarkably larger than that in FIG. 2, and the orientation to the (1,1,1) plane in the rhombohedral setting was estimated.
Further, by SEM-EDX, was measured SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite membrane was 17.
Further, the air flow rate measured in the same manner as described above for the sintered zeolite membrane composite was 22 L / m 2 · h.

<食酢の濃縮>
上記の方法により得られた、焼成後のゼオライト膜複合体を用いて、PV法により、窒素雰囲気下で、70℃の食酢から水を選択的に透過させる濃縮を行った。濃縮に供した食酢の仕様は以下の通りである。
<Concentration of vinegar>
Using the zeolite membrane composite after calcination obtained by the above method, concentration by selectively allowing water to permeate from 70 ° C. vinegar was performed by a PV method under a nitrogen atmosphere. The specifications of the vinegar subjected to concentration are as follows.

<食酢>
株式会社ミツカン製 穀物酢
原材料:穀類(小麦、米、コーン)、アルコール、酒かす
酸度:4.2%
栄養成分(15mLあたり):エネルギー3.8kcal、たん白質0g、脂質0g、炭水化物1.1g、ナトリウム0〜1mg
含水率:90重量%以上
<Vinegar>
Made by Mitsukan Co., Ltd. Grain vinegar Ingredients: Cereals (wheat, rice, corn), alcohol, sake lees Acidity: 4.2%
Nutritional components (per 15 mL): energy 3.8 kcal, protein 0 g, lipid 0 g, carbohydrates 1.1 g, sodium 0-1 mg
Water content: 90% by weight or more

上記食酢(以下、原液)40.6gを、ゼオライト膜複合体を備えたガラス容器のゼオライト膜複合体の外周とガラス容器内面との間に入れ、攪拌子で攪拌しながら、湯浴により70℃に加熱した。真空ポンプを用いて、ゼオライト複合体の内側を0.2kPaに減圧することで、ゼオライト膜複合体を透過した成分を気化させ、捕集用トラップで捕集した。
透過液は1時間毎に回収し、その回収した重量に相当する重量の食酢(原液)をガラス容器に追加することで、ガラス容器内の容量を一定に保ち、8時間濃縮を行った。
40.6 g of the above vinegar (hereinafter, undiluted solution) was placed between the outer periphery of the zeolite membrane composite and the inner surface of the glass vessel equipped with the zeolite membrane composite, and stirred at 70 ° C. with a stirrer. Heated. Using a vacuum pump, the inside of the zeolite composite was depressurized to 0.2 kPa, whereby the components that permeated the zeolite composite were vaporized and collected with a trap for collection.
The permeate was collected every hour, and vinegar (stock solution) having a weight corresponding to the collected weight was added to the glass container, so that the volume in the glass container was kept constant, and concentration was performed for 8 hours.

[比較例1]
ガラス蒸留装置を用いて、100℃の食酢から水を蒸発させて濃縮を行った。
実施例2と同じ食酢(原液)120.0gを、200mlの二口フラスコに入れ、攪拌子で攪拌しながら油浴で100℃に加熱した。発生した蒸気を、二口フラスコに取り付けた20cmのヴィグリュー分留管を通過させ、次いでリービッヒ冷却管で冷却して凝縮した成分を捕集した。蒸留は6時間行った。
[Comparative Example 1]
Concentration was performed by evaporating water from vinegar at 100 ° C. using a glass distillation apparatus.
The same vinegar (stock solution) 120.0 g as in Example 2 was placed in a 200 ml two-necked flask and heated to 100 ° C. in an oil bath while stirring with a stir bar. The generated vapor was passed through a 20 cm Vigreux fractionation tube attached to a two-necked flask, and then cooled with a Liebig condenser to collect condensed components. Distillation was performed for 6 hours.

[実施例2と比較例1の濃縮結果の対比]
原液と、実施例2および比較例1で得られた濃縮液に含まれる遊離アミノ酸濃度の測定を行った。
濃縮液は超純水で10倍に希釈し、限外ろ過膜(MWCO10,000、ミリポア社製)でろ過後、ろ液を前述のアミノ酸濃度の測定に供した。
[Contrast of concentration results of Example 2 and Comparative Example 1]
The concentration of free amino acids contained in the stock solution and the concentrates obtained in Example 2 and Comparative Example 1 were measured.
The concentrate was diluted 10-fold with ultrapure water, filtered through an ultrafiltration membrane (MWCO 10,000, manufactured by Millipore), and the filtrate was subjected to the above-described measurement of amino acid concentration.

(1)濃縮倍率
濃縮倍率は、使用した食酢(原液)の重量を得られた濃縮液の重量で除した値とした。
実施例2で使用した食酢は合計で127.8gであり、ガラス容器から回収した濃縮液は25.7gであった。すなわち、濃縮倍率は5.0倍であった。
一方、比較例1で使用した食酢(原液)は120.0gであり、二口フラスコから回収した濃縮液は13.7gであった。すなわち、濃縮倍率は8.8倍であった。
(1) Concentration magnification The concentration magnification was a value obtained by dividing the weight of the used vinegar (stock solution) by the weight of the concentrated solution.
The total amount of vinegar used in Example 2 was 127.8 g, and the concentrated liquid recovered from the glass container was 25.7 g. That is, the concentration factor was 5.0 times.
On the other hand, the vinegar (stock solution) used in Comparative Example 1 was 120.0 g, and the concentrated liquid recovered from the two-necked flask was 13.7 g. That is, the concentration factor was 8.8 times.

(2)遊離アミノ酸濃度の測定結果
実施例2及び比較例1における遊離アミノ酸濃度の測定結果を表4に示す。
(2) Measurement results of free amino acid concentration Table 4 shows the measurement results of free amino acid concentration in Example 2 and Comparative Example 1.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

(3)濃縮比率
濃縮比率として、実施例2および比較例1の濃縮液に含まれる各遊離アミノ酸濃度を、原液中の各遊離アミノ酸濃度でそれぞれ除し、さらにそれぞれの濃縮倍率で除した値を算出した。
そして、この「濃縮比率」と「基準となる値1」との差の絶対値に100を乗じた値を、「濃縮比率のずれ(%)」とした。すなわち、この「濃縮比率のずれ」の値が小さいほど、濃縮前後における当該成分の食酢中での比率の変化が小さく、逆に、「濃縮比率のずれ」の値が大きいほど、濃縮前後における当該成分の食酢中での比率変化が大きいことを示す。
その結果を表5に示す。
(3) Concentration ratio As the concentration ratio, each free amino acid concentration contained in the concentrates of Example 2 and Comparative Example 1 was divided by each free amino acid concentration in the stock solution, and further divided by the respective concentration magnifications. Calculated.
A value obtained by multiplying the absolute value of the difference between the “concentration ratio” and the “reference value 1” by 100 was defined as “concentration ratio deviation (%)”. That is, the smaller the value of the “concentration ratio deviation”, the smaller the change in the ratio of the component in the vinegar before and after the concentration. On the contrary, the greater the value of the “concentration ratio deviation”, the greater the value before and after the concentration. It shows that the ratio change in vinegar of ingredients is large.
The results are shown in Table 5.

Figure 2016026492
Figure 2016026492

表5から、実施例2における各アミノ酸の濃縮比率のずれは、いずれも40%未満であるのに対し、比較例1における各アミノ酸の濃縮比率のずれは大きく、特にアスパラギン酸(Asp)が53%、アスパラギン(Asn)が56%、グルタミン酸(Glu)が60%と大きいことが分かった。
すなわち、ゼオライト膜による濃縮では、食酢原液のアミノ酸バランスが維持されているが、蒸留による場合は、食酢原液のアミノ酸バランスが大きく変化していることが分かった。
From Table 5, the deviation of the concentration ratio of each amino acid in Example 2 is less than 40%, whereas the deviation of the concentration ratio of each amino acid in Comparative Example 1 is large, and especially aspartic acid (Asp) is 53. %, Asparagine (Asn) was 56%, and glutamic acid (Glu) was 60%.
That is, it was found that the amino acid balance of the vinegar stock solution was maintained by concentration with the zeolite membrane, but the amino acid balance of the vinegar stock solution was greatly changed by distillation.

また、実施例2において食酢中の水以外の主成分は酢酸であるため、Y1=42g/L、Y2=239g/Lである。
また、食酢中の成分アミノ酸について、前述の条件(1)〜(2)の式の値を算出すると、X1=0.453g/L、X2=2.484g/Lであるため、条件(1)の式の値は1.04である。
また、比較例1において食酢中の水以外の主成分は酢酸であるため、Y1=42g/L、Y2=131g/Lである。
また、食酢中の成分アミノ酸について、前述の条件(1)〜(2)の式の値を算出すると、X1=0.453g/L、X2=3.573g/Lであるため、条件(1)の式の値は0.40である。
Moreover, since the main components other than the water in vinegar in Example 2 are acetic acid, they are Y1 = 42g / L and Y2 = 239g / L.
Moreover, since it is X1 = 0.453g / L and X2 = 2.484g / L when the value of the formula of said conditions (1)-(2) is calculated about the component amino acid in vinegar, conditions (1) The value of the formula is 1.04.
Moreover, since the main components other than water in vinegar in the comparative example 1 are acetic acid, they are Y1 = 42 g / L and Y2 = 131 g / L.
Moreover, since it is X1 = 0.453g / L and X2 = 3.573g / L when the value of the formula of the above-mentioned conditions (1)-(2) is calculated about the component amino acid in vinegar, condition (1) The value of the equation is 0.40.

1 第1濃縮装置
1M ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)
2 第2濃縮装置
2M ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)
3 冷却器
4 タンク
11 加熱器
21 中間加熱器
51 供給ポンプ
52 循環ポンプ
53 循環ポンプ
54 真空ポンプ
55 排出用ポンプ
61,62 圧力制御弁
63 排出弁
71 湯浴
72 被分離液
73 ゼオライト膜複合体
74 窒素バッグ
75 コールドトラップ
76 圧力ゲージ
77 真空ポンプ
1 First Concentrator 1M Zeolite Membrane (Zeolite Membrane Complex)
2 Second Concentrator 2M Zeolite Membrane (Zeolite Membrane Complex)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Cooler 4 Tank 11 Heater 21 Intermediate heater 51 Supply pump 52 Circulation pump 53 Circulation pump 54 Vacuum pump 55 Discharge pump 61,62 Pressure control valve 63 Discharge valve 71 Hot water bath 72 Separation liquid 73 Zeolite membrane complex 74 Nitrogen bag 75 Cold trap 76 Pressure gauge 77 Vacuum pump

Claims (5)

含水率が10重量%以上の液状食品から、水の一部を除去して該液状食品を濃縮する方法であって、
該液状食品を分子ふるい膜へ導入して、水の一部を分離除去することを特徴とする、液状食品の濃縮方法。
A method of removing a part of water from a liquid food having a water content of 10% by weight or more and concentrating the liquid food,
A method for concentrating liquid food, wherein the liquid food is introduced into a molecular sieve membrane to separate and remove a part of water.
該分子ふるい膜が、多孔質支持体上に形成されたゼオライト膜であることを特徴とする、請求項1に記載の液状食品の濃縮方法。   2. The method for concentrating liquid food according to claim 1, wherein the molecular sieve membrane is a zeolite membrane formed on a porous support. 以下に定義される、濃縮前後の前記液状食品中の濃縮対象物質の濃縮比率のずれが50%未満であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の液状食品の濃縮方法。
濃縮比率のずれ:濃縮後の液状食品中の濃縮対象物質の濃度を、濃縮前の液状食品中の濃縮対象物質の濃度で除した値を、さらに濃縮倍率で除して求められる「濃縮比率」と「基準となる値1」との差の絶対値に100を乗じた値
The method for concentrating liquid food according to claim 1 or 2, wherein a deviation in concentration ratio of the concentration target substance in the liquid food before and after concentration defined below is less than 50%.
Deviation in concentration ratio: “Concentration ratio” obtained by dividing the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food after concentration by the concentration of the substance to be concentrated in the liquid food before concentration, and further dividing by the concentration factor And the absolute value of the difference between "standard value 1" and 100
前記液状食品中の水以外の主成分、芳香成分、旨み成分、及び機能性成分の、濃縮後の存在量が濃縮前の存在量に対して70重量%以上であることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液状食品の濃縮方法。   The amount of the main component other than water in the liquid food, the aroma component, the umami component, and the functional component after concentration is 70% by weight or more with respect to the amount before concentration. The concentration method of the liquid food as described in any one of Claims 1 thru | or 3. 下記(1)〜(4)の条件の少なくとも1つを満たすことを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の液状食品の濃縮方法。
(1) (X1/Y1)/(X2/Y2)が、0.5以上、3以下である。
(2) (X1/Z1)/(X2/Z2)が、0.5以上、3以下である。
(3) {(Z1−Y1)/Z1}/{(Z2−Y2)/Z2}が、0.5以上、3以下である。
(4) (X1/W1)/(X2/W2)が、0.5以上、3以下である。
上記式中、各符号の意味は以下のとおりである。
X1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z1:濃縮前の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W1:濃縮前の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX1の成分以外から選ばれる成分の濃度
X2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かの濃度
Y2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の主成分の濃度
Z2:濃縮後の前記液状食品中の水以外の全成分の合計濃度
W2:濃縮後の前記液状食品中の芳香成分、旨み成分及び機能性成分のうちのいずれ
かのうちX2の成分以外から選ばれる成分の濃度
ただし、X1とX2の成分は同じものとする。また、W1とW2の成分は同じものとする。
The method for concentrating liquid food according to claim 1, wherein at least one of the following conditions (1) to (4) is satisfied.
(1) (X1 / Y1) / (X2 / Y2) is 0.5 or more and 3 or less.
(2) (X1 / Z1) / (X2 / Z2) is 0.5 or more and 3 or less.
(3) {(Z1-Y1) / Z1} / {(Z2-Y2) / Z2} is 0.5 or more and 3 or less.
(4) (X1 / W1) / (X2 / W2) is 0.5 or more and 3 or less.
In the above formula, the meaning of each symbol is as follows.
X1: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food before concentration
Y1: Concentration of main components other than water in the liquid food before concentration Z1: Total concentration of all components other than water in the liquid food before concentration W1: Fragrance component in the liquid food before concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentration of a component selected from components other than component X1 X2: Any of the aromatic component, umami component, and functional component in the liquid food after concentration
Y2: Concentration of main components other than water in the liquid food after concentration Z2: Total concentration of all components other than water in the liquid food after concentration W2: Fragrance component in the liquid food after concentration , Umami ingredients and functional ingredients
Concentrations of components selected from components other than X2 However, the components of X1 and X2 are the same. The components of W1 and W2 are the same.
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