JP4053448B2 - 一・二糖類粉末の製造方法 - Google Patents
一・二糖類粉末の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、澱粉一・二糖類粉末の製造方法に関する。特に、貯蔵時において固化（吸湿凝集）しがたい澱粉一・二糖類粉末の製造に好適なものである。
【０００２】
ここで、澱粉一・二糖類粉末には、結晶性、非晶性を問わない。すなわち、砂糖・ぶどう糖の結晶粉末、又は、糖液より直接製造する非晶性の全糖ぶどう糖、粉末マルトース等を含むものである。
【０００３】
本明細書で使用する主たる用語の意味は下記のとおりである。
【０００４】
「BX値」とは、特定温度（常温：２５℃）において液体比重計で測定して求めた糖類濃度を意味する。ここで、糖類としては、砂糖、ぶどう糖、マルトースなどの一・二糖類を意味する。
【０００５】
「純度」とは、全固形分（全糖類）中における特定糖類の含有率（％）を意味する。
【０００６】
「水分」とは、特に断らない限り湿量基準含水率（100×ｋｇ／ｋｇ（wet stock)）（％)を意味する。即ち、全重量に対する水分量の比率（％）のことである。
【０００７】
「白下」とは、濃縮された糖液より晶析した結晶と母液とが混合したものを意味する。マスキット（massecuite）とも称される。
【０００８】
「蜜膜」とは、糖類粉末の本体である結晶相（固相）の表面に形成される自由水を含む半流動状態の薄膜溶液相（糖類の混合水溶液）を意味する。
【０００９】
【背景技術】
砂糖、ぶどう糖、マルトース等の澱粉一・二糖類粉末の製造方法としては、下記結晶分離方式▲１▼と全糖方式▲２▼に大別される。
【００１０】
▲１▼結晶分離方式（砂糖、結晶ぶどう糖に適用）：
砂糖やぶどう糖等の母液（精製した澱粉糖化液）に種晶を添加して、煎糖により結晶を析出させて（育成して）結晶含有率５０％前後の白下を調製し、該白下を遠心分離機（ろ過網分離方式）などで分離（分蜜）して、分蜜（結晶と非晶液との分離）後のろ過ケーキをロータリードライア等により熱風（８０〜９０℃）で乾燥し、粉末とする。
【００１１】
▲２▼全糖方式（全糖ぶどう糖、マルトースに適用）：
従来は、白下を濃縮したものに種晶を添加してバット（小型容器）中で結晶ぶどう糖（又はマルトース）を析出させて固化（固結）したものを、切削して粉末化するいわゆる固結切削法であった。しかし、この固結切削法は、労力を要し非能率であるため、下記連続的に造粒できる方法、例えば、噴霧乾燥時に結晶化が促進される下記噴霧造粒法が主流となりつつある。
【００１２】
ぶどう糖やマルトースの溶液（澱粉糖化液）を蒸発濃縮（真空蒸発）させた白下（固形分純度…ぶどう糖：９５％以上、マルトース：８５％以上）に種結晶（シード）を入れマスキット（白下）としてから、熱風（８０〜90℃）中に噴霧して、分散させた液滴（材料）を熱風と接触させて乾燥（噴霧乾燥）し、粉末とする。
【００１３】
そして、上記各方法で得られた、結晶ぶどう糖、全糖ぶどう糖、マルトース等の澱粉一・二糖類粉末は、防湿処理された包装袋に充填して保管する。
【００１４】
しかし、製造後、消費に至る倉庫保管中に、固結（付着凝集）して、クレーム（返品）原因となることがあった。
【００１５】
なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、先行公知文献として下記のような特許文献および非特許文献がある。
【００１６】
【特許文献１】
特公昭５４−３９３７号公報
【特許文献２】
特公昭５４−２７３２５号公報
【特許文献３】
特公平５−７９３１６号公報
【特許文献４】
特開平６−２７７１００号公報
【非特許文献１】
二國監修「澱粉科学ハンドブック」朝倉書店、1977.7.20、p.446−449
【００１７】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、保管中に固結（付着凝集）しがたい澱粉一・二糖類粉末を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をする過程で、固結現象の原因が蜜膜であることを知見した。
【００１９】
▲１▼たとえば、蜜膜ＢＸ値：８５で、倉庫等の保管場所における相対湿度（ＲＨ：Relative Humidity）が、蜜膜ＢＸ値：８５に対応する平衡ＲＨ（以下、単に「平衡ＲＨ」と称することがある。）より低いとき、蜜膜中の水分が蒸発して、蜜膜ＢＸ値が増大する。この状態では、即ち蜜膜ＢＸ値が８５以上では、蜜膜内での結晶はほとんど成長しない。しかし、下段側にある充填袋（包装袋）内の粉末は大きな荷重を受けているため、粒子相互が圧接状態となり、粒子相互間の蜜膜（溶液相）を介して溶着して、固結化する。この状態では、雨が降ってＲＨが上記平衡ＲＨより高くなった場合、吸湿して蜜膜ＢＸ値が元へ戻る。このため、蜜膜の粘度が低下して粒子相互の溶着強度が低下して、柔らかくなる現象がみられる。
【００２０】
▲２▼包装直後、蜜膜ＢＸ値：９０以上であっても、倉庫内ＲＨが蜜膜ＢＸ値：８２±２に対応する平衡ＲＨより高いとき（蜜膜ＢＸ値が高い程平衡ＲＨは低い。）、吸湿して蜜膜ＢＸ値が晶析（結晶化)し易いBX値（８２±２）となると、通常、過飽和であるため、蜜膜相に晶析現象が発生する。この結晶は結晶相から成長し、さらに、隣接する蜜膜相互の蜜膜界面を越えて結晶が成長して粒子間に架橋現象が発生して、固結化する。この状態では、蜜膜を貫通して結晶相が連続しているため、雨が降って雰囲気ＲＨが上記平衡ＲＨより高くなっても粒子相互の、固結がゆるくなるようなことはない。
【００２１】
そして、本発明者らは、上記知見に基づき、下記製造方法によれば、固結し難い一・二糖類粉末（以下単に「糖類粉末」という。）が低熱量で得られる事を見出して、下記構成の糖類粉末の製造方法に想到した。
【００２２】
マルトース・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）をスプレー乾燥する工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法において、
スプレー乾燥工程において、蜜膜のＢＸ値（Ｂｒｉｘ：糖濃度）：８２±２に対応するようにスプレー出口製品の水分量を管理する。この管理値は、スプレー原料マスキットの晶出率より算出される。そして、蜜膜（付着母液）のＢＸ値８２±２に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節する一段の熟成工程を経ることを特徴とする。
【００２３】
上記の如く、雰囲気RHを蜜膜BX値が晶析（結晶化）し易い平衡RHに調節することにより、蜜膜相の晶析が促進される。すなわち、蜜膜中の固形分が結果的に結晶相に移行することになる。結果的にBX値（固形分）が減少して自由含水率が増大することとなる（下記式参照）。
【００２４】
自由含水率＝全含水率―結晶水含水率
このとき、自由含水率の増大は、相対的に乾燥が促進される。自由水分は雰囲気中に移行し雰囲気RHを上げるため、除湿空気を入れて、常時、蜜膜BX値８２±２の平衡RHに保つ。製品においては常時、BX値８２±２の蜜膜を有するので結晶化が進むにしたがって結果的に水分が下がる。このため、少量の熱量ないし風量で乾燥が可能となる。
【００２５】
また、雰囲気RHは、低下した蜜膜BX値に対応した平衡RHより低いため自由水が蒸発して、再び、結晶化しやすい蜜膜BX値となり、晶析現象が発生する。これを繰り返すことにより、可及的に固結の原因である蜜膜が少なくなる。すなわち、蜜膜中における結晶化可能な一・二糖類の含有率が低くなる。
【００２６】
したがって、晶析に伴う固結現象が発生し難くなる。
【００２７】
上記スプレー乾燥工程後における構成は、砂糖・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）を、遠心分離器で分離した分離工程を経た後、該分離ケーキを一段の熟成乾燥工程を経て一・二糖類粉末を製造する場合にも適用できるものである。
【００２８】
上記各構成において、熟成工程乃至熟成乾燥工程の温度条件は、３５〜４５℃（ぶどう糖の熟成乾燥工程の場合：３５〜５０℃）とすることが望ましい。低すぎると、１）蜜膜の粘性が大きくなり、晶析（晶出）速度が遅くなる、すなわち、熟成時間が長くなる。２）晶析（晶出）してＢＸ値が低くなった蜜膜中の水分が蒸発して晶析が開始するＢＸ値に戻るまでの時間が長くなる。逆に、高過ぎると、１）蜜膜中の過飽和度が下がり晶析し難くなる。２）晶析による水分増加速度より蜜膜中の水分蒸発速度が大となり蜜膜水分が減少する。このため、蜜膜ＢＸ値が増大して（８４を越える）、蜜膜を減少させることができなくなり、蜜膜の多い糖類粉末となる。
【００２９】
また、上記構成において、前記第一・第二糖類粉末がマルトース又は砂糖であるとき、雰囲気RH：７３〜７８％、ぶどう糖であるとき、雰囲気RH：５９〜６５％とすることが望ましい。上記範囲外では、蜜膜BX値を、晶析が発生しやすいBX値に制御し難くなる。
【００３０】
前記、熟成工程における熱量供給は、蒸発により品温が下がるため、品温を３５〜４５℃に維持するエネルギー供給のみでよく（ジャケット等の間接加熱とすることが望ましい。）、省エネルギー化に寄与する。
【００３１】
【発明の構成の詳細な説明】
以下、本発明の構成について詳細に説明をする。
【００３２】
本発明は、１）マルトース・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）をスプレー乾燥する工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法、又は、２）砂糖・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）を、遠心分離器で分離した遠心分離工程を経た後、該分離ケーキを一段の熟成乾燥工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法に適用するものである。
【００３３】
上記１）はいわゆる全糖方式と称されるもので、一・二糖類粉末の粒子中にオリゴ糖を分蜜により分離することなく、微細な結晶粒子の間に保持させたまま粉末化するので、価値の低い蜜（ｈｙｄｒｏｌ）を副産物として作ることなく１００％製品化できる。（非特許文献１参照）
上記２）は結晶分離方式と称されるものである。（非特許文献１参照）
そして、上記１）におけるスプレー乾燥工程後、又は２）における遠心分離工程後、蜜膜（付着母液）のＢＸ値（Ｂｒｉｘ：糖濃度）：８２±２（望ましくは８２±１）に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節する熟成乾燥工程を経ることを特徴とするものである。
【００３４】
上記熟成工程における、結晶相１２・蜜膜相１４・雰囲気（空気相）１６の関係を図１に示す。
【００３５】
雰囲気温度における雰囲気RHでは、蜜膜相／空気相界面１８において水分の移動が、蜜膜相１４が雰囲気RHに対応する平衡含水率になるまで水分の出入がある。したがって、雰囲気RHをBX値に対応する平衡RHを調節することにより、蜜膜相１４のBX値を所定値に収束させることが可能となる。
【００３６】
たとえば、BX値：８０に対応する平衡RHとは、雰囲気温度における平衡RHに対応する平衡含水率の場合におけるBX値を意味する。
【００３７】
例えば、蜜膜のBX値：８０においては、マルトース含有率（１〜数％のオリゴ糖を含む。）：８０％なので、全水分は、２０％となる。そして、全水分２０％が平衡含水率となる。したがって、蜜膜の平衡含水率２０％となるように雰囲気温度における雰囲気RHを調節すればよい。
【００３８】
例えば、２５〜４５℃（望ましくは３５〜４５℃）では、RH：７０〜８０％（望ましくは７３〜７８％）となる。
【００３９】
また、結晶相１２と蜜膜相１４との間では、両相界面２０を介して固形分移動が、雰囲気温度に依存するに示す飽和溶液曲線（マルトース：図２（Ａ）、ぶどう糖：図２（Ｂ））に従って移動する。
【００４０】
例えばマルトースの場合、３５〜４５℃では、溶解度５０〜５５％である。このとき、BX値：８２±２であるため、過飽和状態にあり晶析し易い。したがって、結晶相が蜜膜に向かって成長する、すなわち、蜜膜相１４の固形分（マルトース）が結晶相１２に移動する。
【００４１】
このため、蜜膜中の含水率が相対的に増大して、蜜膜ＢＸ値が下がり、晶析下限ＢＸ値（結晶の晶出が遅い場合の限度としての）８０より小さくなる。このとき、平衡ＲＨが蜜膜ＢＸ値を８２±２となるように雰囲気ＲＨが調整されているため、蜜膜中の水分（自由水）が蒸発して（空気相１６への水分移動）、蜜膜ＢＸ値が上記所定値（８２±２）に戻り、再び結晶相が蜜膜に向かって成長する。蜜膜相１４内においては常にαとベータとの変旋光が起こり、平衡状態となるように動いている。
【００４２】
この繰り返しにより、蜜膜相の結晶相に対する比率が減少する。すなわち、固結の原因となる蜜膜が減少する。
【００４３】
そして、この熟成工程は、図３に示すような温水ジャケットにより品温が保たれる熟成機（熟成乾燥機）２２を使用することが望ましいが、この原理を利用するならば装置は特に限定されない。
【００４４】
この熟成機２２においては、搬送方向波形断面を有する粉体搬送樋２４に対応させて複数の攪拌／移送翼２６が回転軸２８を介して配設されて粉体を搬送可能とされている。そして、粉体搬送樋２４の底面側はジャケット構造とされて温水により加熱（熱量供給）可能とされている。さらに、加熱を均一化するために、回転軸２８内も温水を供給可能に、回転軸２８が中空とされるとともに回転軸２８相互の間は連通管３０を介して接続されている。
【００４５】
このとき、熟成機２２内には湿度調整（BX値：８２±２に対応するRH管理）のために、僅かな除湿空気を送りこむ。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認するために行なった実施例について説明をする。
【００４７】
（１）実施例１＜全糖マルトース；図４参照＞
マルトース純度８８％、固形分濃度７１．4％に濃縮したマルトース溶液に、種晶（シード）を添加後、クリスター（リボン型攪拌機を有する結晶槽；助晶機ともいう）にて２０ｈ晶析（晶出）操作を行ない、マスキット（白下）とする。
【００４８】
晶析開始から１９ｈ後における結晶率（固形分に対する）４２．３％であった（粘度：４８Ｐａ・ｓ（３０℃））。
【００４９】
マスキットを噴霧乾燥機（スプレー）にて蜜膜ＢＸ値８２±２となるように水分を調節する。すなわち、マスキットの結晶量、水分などから、蜜膜ＢＸ値８２±２となるように、目標水分を計算して、マスキットチャージ量、送風量、送風温度を制御することにより水分調節を行う。
【００５０】
すなわち、晶出率より求めた、スプレー直後のマルトース粉末の全含水率が１３．７％となるようスプレー温度６６℃で風量を調節した。
【００５１】
目的とするスプレー出口の水分量は、簡略的に、以下のような計算で求める。
【００５２】
ここでスプレー直後の結晶率：４２．３％、マルトース結晶水率（結晶に対する。）：５％であるため、含水結晶と蜜膜固形分の合計を１００とすると、
結晶水分＝１００×０．４２３×０．０５≒２．１２（％）となる。
【００５３】
一方、蜜膜濃度が例えば８２％とすると、
蜜膜水分＝（（１００−４２．３）÷０．８２））−（１００−４２．３）
≒１２．６７％となる。
【００５４】
したがって、スプレー直後の粉末水分は、
全水分÷全重量＝（２．１２＋１２．６７）÷（１００＋１２．６７）
×１００＝１３．１（％）となるように風量を調節すればよい。
【００５５】
そして、得られた含水率１３．１％のものを、図３に示すような熟成機を用いて、わずかな除湿空気（露点１５℃）と温水ジャケットで雰囲気温度：３５℃、雰囲気RH：７４％で６ｈ熟成（品温３４℃）させたものを、ロータリドライヤ−（エロヒンヒータで送風温度６０℃に設定）を用いて２０分乾燥させて全水分６．５％のマルトース粉末を調製した。
【００５６】
なお、熟成の進み具合は、比旋光度の測定により確認した（なお、製品水分測定でも確認可能である。）。マルトースの比旋光度は、マスキット：約１２８、スプレー出口：約１１７、熟成終了時：約１１０、製品：約１０９であった。
【００５７】
（２）実施例２＜全糖ぶどう糖；図５参照＞
濃度６８％のぶどう糖糖化液をクリスターで晶析させ、結晶率（全量に対する）３６．４％のマスキットを得た（粘度：１０Pa・ｓ（２５℃））。この結晶率をもとに蜜膜BX値：８４のときの、スプレー出口水分を計算し、１３．７％となるように、噴霧乾燥機の送風温度８０℃として風量を調節した。
【００５８】
このマスキットを噴霧乾燥機で噴霧（スプレー）乾燥をおこない、蜜膜ＢＸ値８２±２となるものを得た。
【００５９】
そして、図３に示すような熟成機を用いて、わずかな除湿空気（露点１５℃）とジャケット水温４０℃で雰囲気温度：３４℃、雰囲気RH：５６％で６ｈ熟成（品温：３８℃）させた後、ロータリドライヤー（エロヒンヒータで送風温度６０℃に設定）で１５分乾燥させて全水分９．１％の全糖ぶどう糖粉末を調製した。
【００６０】
（３）実施例３＜無水結晶ぶどう糖；図６参照＞
ぶどう糖純度９５．７％の糖化液を濃縮して、固形分濃度８０％となったところで種晶（シード）を添加し、６５℃で１２ｈ煎糖濃縮した。
【００６１】
次に、クリスターで温度を６５℃から５５℃に下げ、結晶率５４．２％の結晶ケーキを得た。
【００６２】
続いて、この結晶ケーキを遠心分離機で分蜜して結晶ケーキを得、その結晶ケーキを温水洗浄した。この結晶ケーキの水分は２．５％であった。
【００６３】
この結晶ケーキを熟成乾燥機（ジャケット付き熟成機）（ジャケット水温８０℃）に流入させ、除湿空気（５０℃、ＲＨ１５％）を少量送り雰囲気を調整しながら３０ｍｉｎ熟成乾燥させて、水分０．０３％の無水結晶ぶどう糖粉末を調製した。なお、熟成乾燥時の品温５０℃、雰囲気５０℃、ＲＨ５９％であった。
【００６４】
（４）＜実施例４：同方式による含水結晶ぶどう糖の製造；図７参照＞
ぶどう糖純度９５．９％の糖化液を真空濃縮機で濃縮し、種晶を添加したぶどう糖溶液をクリスターを用いて５０ｈ晶出させた。このときの、マスキット（白下）濃度は７７．４％、温度３９．５℃、固形分に対する結晶率は５５．３％であった。
【００６５】
このマスキットを遠心分離機で分蜜して結晶ケーキを得、その結晶ケーキを温水洗浄した。この結晶ケーキの水分は１１．３％であった。
【００６６】
当該結晶ケーキを得た、熟成乾燥機（ジャケット水温５５℃）で１ｈ熟成乾燥させて、水分８．９％の含水結晶ぶどう糖粉末を調製した。なお、熟成乾燥時の品温４０℃、雰囲気４５℃、RH５９％であった。
【００６７】
＜固結試験＞
上記で得た各実施例の糖類粉末について、２０ｋｇ紙袋包装でパレット積みの最下段において、４ヶ月放置したものを、市販ぶどう糖製品と対比したとき、いずれの実施例も固結がなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熟成工程における結晶相／蜜膜相／空気相の関係を示す原理図
【図２】（Ａ）は含水マルトースの、（Ｂ）はぶどう糖の各溶解度曲線
【図３】本発明の熟成工程に使用する熟成機の一例を示す概略図
【図４】本発明の実施例１（全糖マルトース）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図５】同じく実施例２（全糖ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図６】同じく実施例３（無水結晶ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図７】同じく実施例４（含水結晶ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【符号の説明】
１２ 結晶相
１４ 蜜膜相
１６ 空気相
【技術分野】
本発明は、澱粉一・二糖類粉末の製造方法に関する。特に、貯蔵時において固化（吸湿凝集）しがたい澱粉一・二糖類粉末の製造に好適なものである。
【０００２】
ここで、澱粉一・二糖類粉末には、結晶性、非晶性を問わない。すなわち、砂糖・ぶどう糖の結晶粉末、又は、糖液より直接製造する非晶性の全糖ぶどう糖、粉末マルトース等を含むものである。
【０００３】
本明細書で使用する主たる用語の意味は下記のとおりである。
【０００４】
「BX値」とは、特定温度（常温：２５℃）において液体比重計で測定して求めた糖類濃度を意味する。ここで、糖類としては、砂糖、ぶどう糖、マルトースなどの一・二糖類を意味する。
【０００５】
「純度」とは、全固形分（全糖類）中における特定糖類の含有率（％）を意味する。
【０００６】
「水分」とは、特に断らない限り湿量基準含水率（100×ｋｇ／ｋｇ（wet stock)）（％)を意味する。即ち、全重量に対する水分量の比率（％）のことである。
【０００７】
「白下」とは、濃縮された糖液より晶析した結晶と母液とが混合したものを意味する。マスキット（massecuite）とも称される。
【０００８】
「蜜膜」とは、糖類粉末の本体である結晶相（固相）の表面に形成される自由水を含む半流動状態の薄膜溶液相（糖類の混合水溶液）を意味する。
【０００９】
【背景技術】
砂糖、ぶどう糖、マルトース等の澱粉一・二糖類粉末の製造方法としては、下記結晶分離方式▲１▼と全糖方式▲２▼に大別される。
【００１０】
▲１▼結晶分離方式（砂糖、結晶ぶどう糖に適用）：
砂糖やぶどう糖等の母液（精製した澱粉糖化液）に種晶を添加して、煎糖により結晶を析出させて（育成して）結晶含有率５０％前後の白下を調製し、該白下を遠心分離機（ろ過網分離方式）などで分離（分蜜）して、分蜜（結晶と非晶液との分離）後のろ過ケーキをロータリードライア等により熱風（８０〜９０℃）で乾燥し、粉末とする。
【００１１】
▲２▼全糖方式（全糖ぶどう糖、マルトースに適用）：
従来は、白下を濃縮したものに種晶を添加してバット（小型容器）中で結晶ぶどう糖（又はマルトース）を析出させて固化（固結）したものを、切削して粉末化するいわゆる固結切削法であった。しかし、この固結切削法は、労力を要し非能率であるため、下記連続的に造粒できる方法、例えば、噴霧乾燥時に結晶化が促進される下記噴霧造粒法が主流となりつつある。
【００１２】
ぶどう糖やマルトースの溶液（澱粉糖化液）を蒸発濃縮（真空蒸発）させた白下（固形分純度…ぶどう糖：９５％以上、マルトース：８５％以上）に種結晶（シード）を入れマスキット（白下）としてから、熱風（８０〜90℃）中に噴霧して、分散させた液滴（材料）を熱風と接触させて乾燥（噴霧乾燥）し、粉末とする。
【００１３】
そして、上記各方法で得られた、結晶ぶどう糖、全糖ぶどう糖、マルトース等の澱粉一・二糖類粉末は、防湿処理された包装袋に充填して保管する。
【００１４】
しかし、製造後、消費に至る倉庫保管中に、固結（付着凝集）して、クレーム（返品）原因となることがあった。
【００１５】
なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、先行公知文献として下記のような特許文献および非特許文献がある。
【００１６】
【特許文献１】
特公昭５４−３９３７号公報
【特許文献２】
特公昭５４−２７３２５号公報
【特許文献３】
特公平５−７９３１６号公報
【特許文献４】
特開平６−２７７１００号公報
【非特許文献１】
二國監修「澱粉科学ハンドブック」朝倉書店、1977.7.20、p.446−449
【００１７】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、保管中に固結（付着凝集）しがたい澱粉一・二糖類粉末を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をする過程で、固結現象の原因が蜜膜であることを知見した。
【００１９】
▲１▼たとえば、蜜膜ＢＸ値：８５で、倉庫等の保管場所における相対湿度（ＲＨ：Relative Humidity）が、蜜膜ＢＸ値：８５に対応する平衡ＲＨ（以下、単に「平衡ＲＨ」と称することがある。）より低いとき、蜜膜中の水分が蒸発して、蜜膜ＢＸ値が増大する。この状態では、即ち蜜膜ＢＸ値が８５以上では、蜜膜内での結晶はほとんど成長しない。しかし、下段側にある充填袋（包装袋）内の粉末は大きな荷重を受けているため、粒子相互が圧接状態となり、粒子相互間の蜜膜（溶液相）を介して溶着して、固結化する。この状態では、雨が降ってＲＨが上記平衡ＲＨより高くなった場合、吸湿して蜜膜ＢＸ値が元へ戻る。このため、蜜膜の粘度が低下して粒子相互の溶着強度が低下して、柔らかくなる現象がみられる。
【００２０】
▲２▼包装直後、蜜膜ＢＸ値：９０以上であっても、倉庫内ＲＨが蜜膜ＢＸ値：８２±２に対応する平衡ＲＨより高いとき（蜜膜ＢＸ値が高い程平衡ＲＨは低い。）、吸湿して蜜膜ＢＸ値が晶析（結晶化)し易いBX値（８２±２）となると、通常、過飽和であるため、蜜膜相に晶析現象が発生する。この結晶は結晶相から成長し、さらに、隣接する蜜膜相互の蜜膜界面を越えて結晶が成長して粒子間に架橋現象が発生して、固結化する。この状態では、蜜膜を貫通して結晶相が連続しているため、雨が降って雰囲気ＲＨが上記平衡ＲＨより高くなっても粒子相互の、固結がゆるくなるようなことはない。
【００２１】
そして、本発明者らは、上記知見に基づき、下記製造方法によれば、固結し難い一・二糖類粉末（以下単に「糖類粉末」という。）が低熱量で得られる事を見出して、下記構成の糖類粉末の製造方法に想到した。
【００２２】
マルトース・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）をスプレー乾燥する工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法において、
スプレー乾燥工程において、蜜膜のＢＸ値（Ｂｒｉｘ：糖濃度）：８２±２に対応するようにスプレー出口製品の水分量を管理する。この管理値は、スプレー原料マスキットの晶出率より算出される。そして、蜜膜（付着母液）のＢＸ値８２±２に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節する一段の熟成工程を経ることを特徴とする。
【００２３】
上記の如く、雰囲気RHを蜜膜BX値が晶析（結晶化）し易い平衡RHに調節することにより、蜜膜相の晶析が促進される。すなわち、蜜膜中の固形分が結果的に結晶相に移行することになる。結果的にBX値（固形分）が減少して自由含水率が増大することとなる（下記式参照）。
【００２４】
自由含水率＝全含水率―結晶水含水率
このとき、自由含水率の増大は、相対的に乾燥が促進される。自由水分は雰囲気中に移行し雰囲気RHを上げるため、除湿空気を入れて、常時、蜜膜BX値８２±２の平衡RHに保つ。製品においては常時、BX値８２±２の蜜膜を有するので結晶化が進むにしたがって結果的に水分が下がる。このため、少量の熱量ないし風量で乾燥が可能となる。
【００２５】
また、雰囲気RHは、低下した蜜膜BX値に対応した平衡RHより低いため自由水が蒸発して、再び、結晶化しやすい蜜膜BX値となり、晶析現象が発生する。これを繰り返すことにより、可及的に固結の原因である蜜膜が少なくなる。すなわち、蜜膜中における結晶化可能な一・二糖類の含有率が低くなる。
【００２６】
したがって、晶析に伴う固結現象が発生し難くなる。
【００２７】
上記スプレー乾燥工程後における構成は、砂糖・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）を、遠心分離器で分離した分離工程を経た後、該分離ケーキを一段の熟成乾燥工程を経て一・二糖類粉末を製造する場合にも適用できるものである。
【００２８】
上記各構成において、熟成工程乃至熟成乾燥工程の温度条件は、３５〜４５℃（ぶどう糖の熟成乾燥工程の場合：３５〜５０℃）とすることが望ましい。低すぎると、１）蜜膜の粘性が大きくなり、晶析（晶出）速度が遅くなる、すなわち、熟成時間が長くなる。２）晶析（晶出）してＢＸ値が低くなった蜜膜中の水分が蒸発して晶析が開始するＢＸ値に戻るまでの時間が長くなる。逆に、高過ぎると、１）蜜膜中の過飽和度が下がり晶析し難くなる。２）晶析による水分増加速度より蜜膜中の水分蒸発速度が大となり蜜膜水分が減少する。このため、蜜膜ＢＸ値が増大して（８４を越える）、蜜膜を減少させることができなくなり、蜜膜の多い糖類粉末となる。
【００２９】
また、上記構成において、前記第一・第二糖類粉末がマルトース又は砂糖であるとき、雰囲気RH：７３〜７８％、ぶどう糖であるとき、雰囲気RH：５９〜６５％とすることが望ましい。上記範囲外では、蜜膜BX値を、晶析が発生しやすいBX値に制御し難くなる。
【００３０】
前記、熟成工程における熱量供給は、蒸発により品温が下がるため、品温を３５〜４５℃に維持するエネルギー供給のみでよく（ジャケット等の間接加熱とすることが望ましい。）、省エネルギー化に寄与する。
【００３１】
【発明の構成の詳細な説明】
以下、本発明の構成について詳細に説明をする。
【００３２】
本発明は、１）マルトース・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）をスプレー乾燥する工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法、又は、２）砂糖・ぶどう糖等の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）を、遠心分離器で分離した遠心分離工程を経た後、該分離ケーキを一段の熟成乾燥工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法に適用するものである。
【００３３】
上記１）はいわゆる全糖方式と称されるもので、一・二糖類粉末の粒子中にオリゴ糖を分蜜により分離することなく、微細な結晶粒子の間に保持させたまま粉末化するので、価値の低い蜜（ｈｙｄｒｏｌ）を副産物として作ることなく１００％製品化できる。（非特許文献１参照）
上記２）は結晶分離方式と称されるものである。（非特許文献１参照）
そして、上記１）におけるスプレー乾燥工程後、又は２）における遠心分離工程後、蜜膜（付着母液）のＢＸ値（Ｂｒｉｘ：糖濃度）：８２±２（望ましくは８２±１）に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節する熟成乾燥工程を経ることを特徴とするものである。
【００３４】
上記熟成工程における、結晶相１２・蜜膜相１４・雰囲気（空気相）１６の関係を図１に示す。
【００３５】
雰囲気温度における雰囲気RHでは、蜜膜相／空気相界面１８において水分の移動が、蜜膜相１４が雰囲気RHに対応する平衡含水率になるまで水分の出入がある。したがって、雰囲気RHをBX値に対応する平衡RHを調節することにより、蜜膜相１４のBX値を所定値に収束させることが可能となる。
【００３６】
たとえば、BX値：８０に対応する平衡RHとは、雰囲気温度における平衡RHに対応する平衡含水率の場合におけるBX値を意味する。
【００３７】
例えば、蜜膜のBX値：８０においては、マルトース含有率（１〜数％のオリゴ糖を含む。）：８０％なので、全水分は、２０％となる。そして、全水分２０％が平衡含水率となる。したがって、蜜膜の平衡含水率２０％となるように雰囲気温度における雰囲気RHを調節すればよい。
【００３８】
例えば、２５〜４５℃（望ましくは３５〜４５℃）では、RH：７０〜８０％（望ましくは７３〜７８％）となる。
【００３９】
また、結晶相１２と蜜膜相１４との間では、両相界面２０を介して固形分移動が、雰囲気温度に依存するに示す飽和溶液曲線（マルトース：図２（Ａ）、ぶどう糖：図２（Ｂ））に従って移動する。
【００４０】
例えばマルトースの場合、３５〜４５℃では、溶解度５０〜５５％である。このとき、BX値：８２±２であるため、過飽和状態にあり晶析し易い。したがって、結晶相が蜜膜に向かって成長する、すなわち、蜜膜相１４の固形分（マルトース）が結晶相１２に移動する。
【００４１】
このため、蜜膜中の含水率が相対的に増大して、蜜膜ＢＸ値が下がり、晶析下限ＢＸ値（結晶の晶出が遅い場合の限度としての）８０より小さくなる。このとき、平衡ＲＨが蜜膜ＢＸ値を８２±２となるように雰囲気ＲＨが調整されているため、蜜膜中の水分（自由水）が蒸発して（空気相１６への水分移動）、蜜膜ＢＸ値が上記所定値（８２±２）に戻り、再び結晶相が蜜膜に向かって成長する。蜜膜相１４内においては常にαとベータとの変旋光が起こり、平衡状態となるように動いている。
【００４２】
この繰り返しにより、蜜膜相の結晶相に対する比率が減少する。すなわち、固結の原因となる蜜膜が減少する。
【００４３】
そして、この熟成工程は、図３に示すような温水ジャケットにより品温が保たれる熟成機（熟成乾燥機）２２を使用することが望ましいが、この原理を利用するならば装置は特に限定されない。
【００４４】
この熟成機２２においては、搬送方向波形断面を有する粉体搬送樋２４に対応させて複数の攪拌／移送翼２６が回転軸２８を介して配設されて粉体を搬送可能とされている。そして、粉体搬送樋２４の底面側はジャケット構造とされて温水により加熱（熱量供給）可能とされている。さらに、加熱を均一化するために、回転軸２８内も温水を供給可能に、回転軸２８が中空とされるとともに回転軸２８相互の間は連通管３０を介して接続されている。
【００４５】
このとき、熟成機２２内には湿度調整（BX値：８２±２に対応するRH管理）のために、僅かな除湿空気を送りこむ。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認するために行なった実施例について説明をする。
【００４７】
（１）実施例１＜全糖マルトース；図４参照＞
マルトース純度８８％、固形分濃度７１．4％に濃縮したマルトース溶液に、種晶（シード）を添加後、クリスター（リボン型攪拌機を有する結晶槽；助晶機ともいう）にて２０ｈ晶析（晶出）操作を行ない、マスキット（白下）とする。
【００４８】
晶析開始から１９ｈ後における結晶率（固形分に対する）４２．３％であった（粘度：４８Ｐａ・ｓ（３０℃））。
【００４９】
マスキットを噴霧乾燥機（スプレー）にて蜜膜ＢＸ値８２±２となるように水分を調節する。すなわち、マスキットの結晶量、水分などから、蜜膜ＢＸ値８２±２となるように、目標水分を計算して、マスキットチャージ量、送風量、送風温度を制御することにより水分調節を行う。
【００５０】
すなわち、晶出率より求めた、スプレー直後のマルトース粉末の全含水率が１３．７％となるようスプレー温度６６℃で風量を調節した。
【００５１】
目的とするスプレー出口の水分量は、簡略的に、以下のような計算で求める。
【００５２】
ここでスプレー直後の結晶率：４２．３％、マルトース結晶水率（結晶に対する。）：５％であるため、含水結晶と蜜膜固形分の合計を１００とすると、
結晶水分＝１００×０．４２３×０．０５≒２．１２（％）となる。
【００５３】
一方、蜜膜濃度が例えば８２％とすると、
蜜膜水分＝（（１００−４２．３）÷０．８２））−（１００−４２．３）
≒１２．６７％となる。
【００５４】
したがって、スプレー直後の粉末水分は、
全水分÷全重量＝（２．１２＋１２．６７）÷（１００＋１２．６７）
×１００＝１３．１（％）となるように風量を調節すればよい。
【００５５】
そして、得られた含水率１３．１％のものを、図３に示すような熟成機を用いて、わずかな除湿空気（露点１５℃）と温水ジャケットで雰囲気温度：３５℃、雰囲気RH：７４％で６ｈ熟成（品温３４℃）させたものを、ロータリドライヤ−（エロヒンヒータで送風温度６０℃に設定）を用いて２０分乾燥させて全水分６．５％のマルトース粉末を調製した。
【００５６】
なお、熟成の進み具合は、比旋光度の測定により確認した（なお、製品水分測定でも確認可能である。）。マルトースの比旋光度は、マスキット：約１２８、スプレー出口：約１１７、熟成終了時：約１１０、製品：約１０９であった。
【００５７】
（２）実施例２＜全糖ぶどう糖；図５参照＞
濃度６８％のぶどう糖糖化液をクリスターで晶析させ、結晶率（全量に対する）３６．４％のマスキットを得た（粘度：１０Pa・ｓ（２５℃））。この結晶率をもとに蜜膜BX値：８４のときの、スプレー出口水分を計算し、１３．７％となるように、噴霧乾燥機の送風温度８０℃として風量を調節した。
【００５８】
このマスキットを噴霧乾燥機で噴霧（スプレー）乾燥をおこない、蜜膜ＢＸ値８２±２となるものを得た。
【００５９】
そして、図３に示すような熟成機を用いて、わずかな除湿空気（露点１５℃）とジャケット水温４０℃で雰囲気温度：３４℃、雰囲気RH：５６％で６ｈ熟成（品温：３８℃）させた後、ロータリドライヤー（エロヒンヒータで送風温度６０℃に設定）で１５分乾燥させて全水分９．１％の全糖ぶどう糖粉末を調製した。
【００６０】
（３）実施例３＜無水結晶ぶどう糖；図６参照＞
ぶどう糖純度９５．７％の糖化液を濃縮して、固形分濃度８０％となったところで種晶（シード）を添加し、６５℃で１２ｈ煎糖濃縮した。
【００６１】
次に、クリスターで温度を６５℃から５５℃に下げ、結晶率５４．２％の結晶ケーキを得た。
【００６２】
続いて、この結晶ケーキを遠心分離機で分蜜して結晶ケーキを得、その結晶ケーキを温水洗浄した。この結晶ケーキの水分は２．５％であった。
【００６３】
この結晶ケーキを熟成乾燥機（ジャケット付き熟成機）（ジャケット水温８０℃）に流入させ、除湿空気（５０℃、ＲＨ１５％）を少量送り雰囲気を調整しながら３０ｍｉｎ熟成乾燥させて、水分０．０３％の無水結晶ぶどう糖粉末を調製した。なお、熟成乾燥時の品温５０℃、雰囲気５０℃、ＲＨ５９％であった。
【００６４】
（４）＜実施例４：同方式による含水結晶ぶどう糖の製造；図７参照＞
ぶどう糖純度９５．９％の糖化液を真空濃縮機で濃縮し、種晶を添加したぶどう糖溶液をクリスターを用いて５０ｈ晶出させた。このときの、マスキット（白下）濃度は７７．４％、温度３９．５℃、固形分に対する結晶率は５５．３％であった。
【００６５】
このマスキットを遠心分離機で分蜜して結晶ケーキを得、その結晶ケーキを温水洗浄した。この結晶ケーキの水分は１１．３％であった。
【００６６】
当該結晶ケーキを得た、熟成乾燥機（ジャケット水温５５℃）で１ｈ熟成乾燥させて、水分８．９％の含水結晶ぶどう糖粉末を調製した。なお、熟成乾燥時の品温４０℃、雰囲気４５℃、RH５９％であった。
【００６７】
＜固結試験＞
上記で得た各実施例の糖類粉末について、２０ｋｇ紙袋包装でパレット積みの最下段において、４ヶ月放置したものを、市販ぶどう糖製品と対比したとき、いずれの実施例も固結がなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熟成工程における結晶相／蜜膜相／空気相の関係を示す原理図
【図２】（Ａ）は含水マルトースの、（Ｂ）はぶどう糖の各溶解度曲線
【図３】本発明の熟成工程に使用する熟成機の一例を示す概略図
【図４】本発明の実施例１（全糖マルトース）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図５】同じく実施例２（全糖ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図６】同じく実施例３（無水結晶ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【図７】同じく実施例４（含水結晶ぶどう糖）の操作条件等を付記した製造フロー図
【符号の説明】
１２ 結晶相
１４ 蜜膜相
１６ 空気相
Claims (4)
- マルトースの糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）をスプレー乾燥する工程後、熟成工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法において、
該熟成工程を、蜜膜（付着母液）のＢＸ値（Ｂｒｉｘ：糖濃度）：８２±２に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節して一段で行い、
当該熟成工程における温度を３５〜４５℃とするとともに、同前記雰囲気ＲＨを７３〜７８％とすることを特徴とする一・二糖類粉末の製造方法。 - ぶどう糖の糖化液の白下（マスキット：ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）を、遠心分離器で分離した分離工程を経た後、該分離ケーキを熟成乾燥工程を経て一・二糖類粉末を製造する方法において、
前記熟成乾燥工程を、蜜膜（付着母液）のＢＸ値：８２±２に対応する平衡関係湿度（平衡ＲＨ）に雰囲気関係湿度（雰囲気ＲＨ）を調節して一段で行い、
当該熟成乾燥工程における温度を３５〜５０℃とするとともに、前記雰囲気ＲＨ：５９〜６５％とすることを特徴とする一・二糖類粉末の製造方法。 - 前記熟成工程又は前記熟成乾燥工程における熱量供給をジャケットの間接加熱により行うことを特徴とする請求項１又は２記載の一・二糖類粉末の製造方法。
- 前記熟成工程又は前記熟成乾燥工程において攪拌操作を付加することを特徴とする請求項１又は２記載の澱粉一・二糖類粉末の製造方法。
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