JP5300018B2

JP5300018B2 - 流動性改善剤

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Publication number: JP5300018B2
Application number: JP2009179731A
Authority: JP
Inventors: 由美子赤木; 俊介稲永; 寿嗣鈴木
Original assignee: T Hasegawa Co Ltd
Current assignee: T Hasegawa Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP2011030495A

Description

本発明は粉末状または顆粒状食品の流動性を改善するための流動性改善剤に関する。さらに詳しくは、通常に食品素材として用いられるデキストリンなどの賦形剤を微粉砕することにより得られる微粒子からなり、ブロッキングしやすい粉末状または顆粒状食品などに添加・混合することにより、流動性を改善させることのできる流動性改善剤に関する。

粉末状または顆粒状食品は水分活性が低いため、微生物が増殖し難く、長期にわたり保存することができ、必要に応じて水に溶解または懸濁して簡便に使用することができるため、粉末調味料、粉末スープ、粉末果汁、粉末茶、粉末コーヒーなどに幅広く使用されている。しかしながら、これらの粉末状または顆粒状食品には、各種使用原料の性質上、流動性の悪い原料がしばしば使用されることがあり、製造工程中での分級や装置への充填、製品化工程において流動性不良が問題になるという欠点があった。また、これらの粉末状または顆粒状食品には、潮解性の高い糖類や塩類が含まれていることが多く、製造直後においては流動性が高いが、経時的に空気中の水分を吸湿しブロッキングを起こすという欠点があった。

粉末状食品などの流動性を維持する方法としては、デキストリンを使用することで改善できることが知られており、例えば、スポーツ飲料粉末にデキストリン（ＤＥ２〜５のデキストリンの場合は１５〜６０％、ＤＥ６〜２０のデキストリンの場合は４５〜６０％）を添加することによりケーキングを防止する方法（特許文献１）、魚介類及び／又は畜肉エキスに、ＤＥ２〜５のデキストリンを添加し乾燥することを特徴とする、潮解、ケーキング、液化を起こしにくい粉末の製造方法（特許文献２）、果汁、茶、コーヒーエキスなどの粉末の造粒中に、ＤＥ１０以下のデキストリン溶液をスプレーしながら造粒し、粉末の表面をデキストリンでコーティングして吸湿し難い顆粒を得る方法（特許文献３）、ＤＥ１０〜２５の澱粉分解物を粉糖に添加混合することを特徴とする粉糖の固結防止方法（特許文献４）などが知られている。しかしながら、デキストリンを通常の状態で使用するこれらの方法は十分満足のいく効果があるとはいいがたい。

また、食品に使用できる流動性改善剤として、微粒二酸化ケイ素、リン酸三カルシウム、ケイ酸カルシウムなどがあるが、食品添加物（物質名または固結防止剤）として表示が必要であり、一般消費者に好まれない傾向がある。

特開昭５７−１８９６７２号公報特開昭５９−２０５９５８号公報特開平１−１８１７８１号公報特開平４−７１５００号公報

本発明が解決しようとする課題は、流動性の悪い粉末状または顆粒状食品に添加、混合するだけで、極めて高い効果で流動性を改善することのできる流動性改善剤を提供することにある。

前述の通り従来より、デキストリンを添加することにより吸湿性の高い粉末状または顆粒状食品の吸湿性が低下し、ケーキングやブロッキングが抑えられ流動性が改善されることは知られていた。従来使用されていたデキストリンの平均粒子径は、おおよそ数十〜１００μｍ程度のものが多い。また、デキストリンを混合・溶解した溶液からスプレードライにより粉末化した粉末も平均粒子径もおおよそ数十〜１００μｍ程度である。真空乾燥、凍結乾燥、造粒により調製された粉末や顆粒の平均粒子径は、これよりもさらに大きなものとなる。本発明者らは吸湿性の高い粉末状または顆粒状食品の流動性改善方法について鋭意研究を行ってきた。その結果、驚くべきことに、デキストリンを微粒化し平均粒子径を５μｍ程度の微粉末とし、これを添加混合したところ粉末食品の流動性が大幅に改善され、その効果が通常のデキストリンを添加した場合と比べて著しく大きいことを見出し、本発明を完成するに至った。

かくして本発明は、賦形剤を、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した際の平均粒子径（メジアン径）として、０．１μｍ〜２０μmとなるように調製することにより得られる、粉末製品の流動性改善剤を提供するものである。

また、本発明は、賦形剤が炭水化物であることを特徴とする前記の粉末製品の流動性改善剤を提供するものである。

さらに、本発明は、賦形剤がデキストリン、乳糖、トレハロース、マルトース、セロビオース、サイクロデキストリン、澱粉、化工澱粉、アラビアガム、澱粉分解物からなる群から選ばれる１種または２種以上である、前記の粉末製品の流動性改善剤を提供するものである。

さらにまた、本発明では、賦形剤がＤＥ１〜３０のデキストリン、酸化澱粉およびβ−サイクロデキストリンからなる群より選ばれる１種または２種以上である、前記の粉末製品の流動性改善剤を提供するものである。

また、さらに、本発明では、前記の流動性改善剤を、粉末製品の質量を基準として０．５質量％〜２０質量％添加することを特徴とする、粉末製品の流動性改善方法を提供するものである。

本発明の方法を利用すると、食品素材などからなる流動性改善剤が得られ、吸湿性が高く流動性の悪い粉末状または顆粒状食品に添加、混合するだけで、極めて高い効果で流動性を改善することのできる流動性改善剤を提供することができる。

参考品１（未粉砕のデキストリン）および本発明品１（デキストリンの微粉砕物）の粒度分布を示す図である。参考品１（未粉砕のデキストリン）の走査型電子顕微鏡Ｓ−２３８０Ｎ（日立製作所社製）写真（×５００）である。本発明品１（デキストリンの微粉砕物）の走査型電子顕微鏡Ｓ−２３８０Ｎ（日立製作所社製）写真（×５００）である。

本発明の流動性改善剤の原料となる賦形剤としては、それ自体が吸湿性が少なく、流動性が高い低吸湿性賦形剤が好ましく、通常、粉末食品などの賦形剤として使用される炭水化物などの食品素材であればいずれのものでも使用することができる。このような素材としては、例えば、デキストリン、乳糖、トレハロース、マルトース、セロビオースなどの糖質、サイクロデキストリン、澱粉、化工澱粉、アラビアガム、澱粉分解物、還元澱粉糖化物などを例示することができる。これらのうち、ＤＥ１〜３０のデキストリン、酸化澱粉およびβ−サイクロデキストリンを好ましく例示することができ、さらにデキストリンとして、より好ましくは、ＤＥ３〜２０のデキストリンが挙げられる。

ここでＤＥ（デキストロースエキュバレント）とは加水分解の程度を示す指標であり、数値が高い程分解度が大きいことを示し、ＤＥ１００は結晶ブドウ糖のそれである。デキストリンは加水分解の程度によって、甘味度の他に粘度、結晶性、吸湿性その他種々の性質が変わる。ＤＥ１〜３０は本発明の流動性改善剤を製造する上で好ましい数値である。ＤＥが３０を越えるデキストリンは吸湿性しやすく、数値が大きくなるにつれ、吸湿性が高まる傾向がある。したがってＤＥ３０を超えるデキストリンは、微粉にしても吸湿して再結着しやすいため、本発明の目的を達しにくくなり、あまり好ましくない。また、ＤＥが１未満の場合は冷水への馴染みが悪く扱いづらい。一方、酸化澱粉およびβ−サイクロデキストリンは元々吸湿し難い性質であるため、本発明の目的達成に特に適している。

本発明の原料として用いられる、前記の市販の低吸湿性賦形剤の平均粒子径は、製品により幅があり、一概にはいえないが、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した際の平均粒子径（メジアン径）はおおよそ数十〜１００μｍ程度である。これは、これらの粉末が、一般的に噴霧乾燥を用いて製造されていることが多いためと考えられる。

本発明では、これらの賦形剤を微粒子に調製する点に特徴がある。微粒化することにより、本発明の流動性改善剤を添加した場合に粉末製品、特に、高吸湿性の粉末製品の流動性が大幅に改善されるという優れた効果が得られる。本発明における微粒化する際の、好ましい平均粒子径（レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した際の平均粒子径）としては０．１μm〜２０μm、より好ましくは１μm〜１０μmを例示することができる。粒子径が平均粒子径として２０μｍを越える場合、流動性改善剤としての効果があまり得られないため好ましくない。また、通常は、平均粒子径（メジアン径）が小さい方が、流動性改善剤としての効果は高まるが、粒子径を平均粒子径（メジアン径）として０．１μｍ未満とすることは極めて困難であり、また、粉末自体の噴流性が高まり、粉末を取り扱うことが困難になってしまう可能性があるため好ましくない。更に９０％積算粒子径としても１〜２０μm程度であることが好ましい。

なお、平均粒子径を求める方法に関する考え方は多数有り、最も単純な平均の方法は全粒子の直径の総和を粒子の固数で割ること（固数平均）であるが、この場合細かい粒子が多いときに非常に小さい直径になってしまう。そこで、累積分布図で５０％の高さを与える直径を意味する積算平均粒子径（メジアン径またはメディアン径あるいはＤ５０などと記載する）を用いることが多い。さらに、累積分布図から求める場合も体積基準と質量基準が考えられるが、本発明における平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて体積基準で測定した際の平均粒子径（メジアン径）を意味する。さらにまた、測定方法には湿式法（粉体を不溶解の溶媒に分散させて測定する方法）と乾式法（粉体を直接測定する方法）があるが、本発明の平均粒子径はイソプロピルアルコールを溶媒として用い、フロー式による湿式法を用いて測定した値である。

なお、賦形剤を微粒子に調製した後の粉体の状態確認は粒度分布計ＨＯＲＩＢＡＬＡシリーズ（堀場製作所社製）、マイクロトラックＭＴ３０００II シリーズ（日立製作所）、Ｉｎｓｉｔｅｃｈシリーズ（Ｍａｌｖｅｒｎ社製）などを用いて行うことができる。さらに、粒子の状態を走査型電子顕微鏡などで観察することにより、確認することが可能である。

本発明における流動性改善剤である微粒子の調製を行うための方法としては、特に限定はされず、前記した賦形剤を噴霧乾燥、真空乾燥などの際に微細な粒子が得られる手段により乾燥する方法、あるいは一旦通常の噴霧乾燥、真空乾燥などにより得られた賦形剤を粉砕等の物理的な方法により微粒子とする方法を例示することができる。例えば、粉砕により微粒子とする方法としては、粉体を平均粒子径（メジアン径）として２０μm以下に粉砕できる装置を使用して微粒子とする方法を例示でき、その様な装置としては、粉体の平均粒子径（メジアン径）を０．１μｍ〜２０μmにまで粉砕できる装置であればいかなる装置でも使用することができる。これらの、市販の各種粉砕機としては、例えば、流動床式ジェットミルＪＥＤＩ（アーステクニカ社製）、連続式乾式ビーズミルドライスターＳＤＡ（登録商標：アシザワ・ファインテック社製）、マイクロＡＣＭパルペライザＡＣ−３０Ｈ（登録商標：ホソカワミクロン社製）、ミクロンジェットＭＪ−３形（登録商標：ホソカワミクロン社製）、マイクロス（ＭＩＣ）（登録商標：奈良機械社製）、ニューコスモマイザー（Ｎ−ＣＯＳ）（登録商標：奈良機械社製）、シングルトラックジェットミル、ジェットオーミル（以上、セイシン企業社製）、スーパージェットミル／ＳＪシリーズ（日清エンジニアリング社製）などを例示することができる。

本発明では、前述のように得られた流動性改善剤を、目的とする粉末状または顆粒状食品飲食品に添加、混合するだけで流動性を改善することができる。添加量としては、粉体製品質量を基準として０．５質量％〜２０質量％添加することにより、粉体製品の流動性を改善できるが、好ましくは１質量％〜１８質量％、より好ましくは２質量％〜１５質量％、さらに好ましくは３質量％〜１０質量％の範囲内を例示することができる。この添加量は、先に記載の特許文献１における微粒化していないデキストリンの添加量（１５〜６０％）と比べはるかに少ない量である。混合方法としては、特別な造粒装置を用いる必要はなく、単純なミキサー、攪拌釜、ナウターミキサー、ニーダーなどを用いて、数十秒〜数十分程度攪拌混合するだけで良い。その結果、得られた粉体混合物は、本発明の流動性改善剤を添加する前と比べて、大幅に流動性が改善され、取り扱いの容易な粉末製品となる。

また、本発明の流動性改善効果は、粉末製品の流動性が悪い場合に特に大きい流動性改善効果が得られ、更に吸湿性粉体（空気にされられた放置により、空気中の湿気を吸収し、固結し易い粉末製品を意味する）などに特に大きな効果を発揮する。このような粉体としては、例えば、粉末調味料、粉末スープ、粉末果汁、粉末茶、粉末コーヒーなどを例示することができる。

本発明における、流動性改善効果の評価方法、すなわち取り扱いの評価方法としては一定量の粉末製品を瓶などの容器に適当量採取し、瓶を左右に傾けて粉体を移動させて流動性を目視により観察する方法が有効であるが、例えば、粉体物性測定装置パウダテスタＰＴ−Ｓ（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、粉体の安息角と崩壊角の差である差角や、固め見掛け比重とゆるめ見掛け比重の比である圧縮度などにより客観的に評価することができる。これらの物性値の意味については後述する。

なお、本発明による流動性改善効果現象のメカニズムは明かではないが、おそらく、流動性の悪い粉末状または顆粒状食品などの表面に、微粒子となったデキストリンなどの粒子が付着し、粒子の表面に非吸湿性を有する薄膜状のコーティングがなされるためと推定される。
以下に実施例、比較例および参考例をあげて本発明を詳しく説明する。

実施例１
パインフロー（登録商標：デキストリン；ＤＥ＝７〜１２、松谷化学社製、参考品１とする）を流動床式ジェットミルＪＥＤＩＥＪＭ００形（アーステクニカ社製）を用いて、微粉砕を行い本発明品１の流動性改善剤を得た。

粉砕条件；
分級ローター回転数：２０００ｒｐｍ
全風量：４．５ｍ^３／ｍｉｎ
ノズル流量：３．２ｍ^３／ｍｉｎ
ノズル圧力：０．６４ＭＰａ
粉砕時間：６０分
処理量：１．０Ｋｇ／ｈｒ．
粉砕前後の粒子径を表１に示す。

測定方法：
装置：ＨＯＲＩＢＡＬＡ−９２０（堀場製作所社製）
条件：レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いてイソプロピルアルコールを溶媒として用い、フロー式による湿式法を用いて体積基準の平均粒子径を測定

粉砕前後の粒度分布を図１に、走査型電子顕微鏡写真を図２、図３に示す。

実施例２
流動性不良のサンプルとして、市販の大豆蛋白質粉末（比較品１）を使用し、本発明品１を大豆蛋白質粉末に対し５質量％添加したもの（本発明品２）、１質量％添加したもの（本発明品３）、参考品１を５質量％添加したもの（比較品２）およびサイロページ＃７２０（登録商標：富士シリシア化学社製の微粒二酸化ケイ素：メジアン径（Ｄ５０）４．７２μｍ、９０％積算径７．７０μｍ。微粒二酸化ケイ素は食品添加物としての使用基準があり、（１）使用量等の最大限度：２．０％（ケイ酸カルシウムと併用する場合は、それぞれの使用量の和）、（２）使用制限：母乳代替食品及び離乳食に使用してはならない）を１質量％添加したもの（参考品２）を調整した。

これらの本発明品、比較品および参考品について、５０ｍｌガラス瓶に粉体各５ｇを採取し、瓶の傾きを変えることにより瓶内の粉体を移動させて、その流動性の善し悪しを目視により評価した。また、粉体物性測定装置パウダテスタＰＴ−Ｓ（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、安息角、崩壊角、差角、ゆるめ見掛け比重、固め見掛け比重、圧縮度を測定した。
それぞれの測定結果を表２に示す。

測定値の意味する内容
目視；×：流動性悪い
△：流動性やや悪い
○：流動性良い
◎：流動性非常によい
［それぞれの物性値の意味する内容］
・安息角：注入法により落下して出来た粉粒体の山の角度。流動性の悪い粉粒体は、安息角が高くなる。
・崩壊角：安息角を作っている粉粒体に一定の衝撃を与えて崩壊した後残る山の角度。粉粒体が自然流動しやすいと、崩壊角は小さくなる。
・差角：安息角と崩壊角の差。通常は差角が大きいと、流動性が高い。ただし、あまり大きすぎるとフラッシング現象が起きやすいため逆に扱いづらくなる。
・ゆるめ見掛け比重：注入法により落下させて容器に受けて出来た、多量に空気を含んだ粉粒体の見掛け比重。
・固め見掛け比重：ゆるめの見掛け比重の粉粒体をタッピングして固めて出来た見掛け比重。
・圧縮度：固め見掛け比重に対する、固め見掛け比重とゆるめ比重の差の割合（％）。圧縮度が大きいと、流動性が悪いことを意味する。

今回、流動性の主な目安としては目視、差角および圧縮度を主な判断基準とした。

表２に示したとおり大豆蛋白質粉末単体（比較品１）では目視では流動性が悪く差角２．７°、圧縮度５１．５％であったが、本発明品１のデキストリンの微粉砕物を５質量％添加した本発明品２は目視では流動性が非常に良く、また差角２０．０°、圧縮度３８．６％であり流動性が大幅に改善されていた。一方、未粉砕のデキストリン（参考品１）を同量である５質量％添加した参考品２は、目視では「流動性やや悪い」であり、差角８．０°、圧縮度５０．８％であり、比較品１に対し流動性は多少改善されているという程度であり、それほど大きな流動性改善効果は得られなかった。また、参考品２として、現在流動性改善目的の食品添加物として効果が大きいとされている、微粒二酸化ケイ素を１質量％添加したものを調整したが、目視では流動性が良く、差角９．４°、圧縮度３７．３％であり、かなりの流動性改善効果があるが、本発明品２と比べるとやや流動性が劣っていた。一方、本発明品１の添加量を１質量％添加まで減らした本発明品３でも、表２に示したとおり未粉砕品を５％添加した時とほぼ同程度の効果が得られた。

実施例３
実施例１において、パインフロー（登録商標）に替えて、β−サイクロデキストリン（シクロケム社製；参考品３）およびＦＬＯＭＡＸ８（日本エヌエヌシー社製の酸化澱粉；参考品４）を用いる以外は実施例１と同様の条件で微粉砕を行い、本発明品４（β−サイクロデキストリンの微粉末）および本発明品５（酸化澱粉の微粉末）を得た。粉砕前後の粒子径を表３に示す（測定方法は実施例１と同じ）。

実施例４
流動性不良のサンプルとして、市販の大豆蛋白質粉末（比較品１）を使用し、実施例２と同様に、本発明品４を大豆蛋白質粉末に対し５質量％添加したもの（本発明品６）、１質量％添加したもの（本発明品７）、参考品３を５質量％添加したもの（比較品３）、および、本発明品５を大豆蛋白質粉末に対し５質量％添加したもの（本発明品８）、１質量％添加したもの（本発明品９）、参考品４を５質量％添加したもの（比較品４）を調整した。

これらの本発明品、比較品および参考品について、５０ｍｌガラス瓶に粉体各５ｇを採取し、瓶の傾きを変えることにより瓶内の粉体を移動させて、その流動性の善し悪しを目視により評価した。また、粉体物性測定装置パウダテスタＰＴ−Ｓ（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、安息角、崩壊角、差角、ゆるめ見掛け比重、固め見掛け比重、圧縮度を測定した。
それぞれの測定結果を表４に示す。

表４に示したとおり、本発明の流動性改善剤である本発明品４または本発明品５をそれぞれ５質量％添加した本発明品６または本発明品８は、いずれも流動性が大幅に改善されたが、未粉砕品である参考品３または参考品４をそれぞれ５質量％添加した比較品３または比較品４は流動性が多少改善される程度であった。また、本発明の流動性改善剤である本発明品４または本発明品５をそれぞれ１質量％添加した本発明品７または本発明品９は、未粉砕品である参考品３または参考品４を５質量％添加した比較品３または比較品４と同程度の流動性改善効果が得られた。

実施例５
パインフロー（登録商標：デキストリン；ＤＥ＝７〜１２、松谷化学社製、参考品１）を流動床式ジェットミルＪＥＤＩＥＪＭ００形（アーステクニカ社製）を用いて、微粉砕を行い本発明品１０の流動性改善剤を得た。

粉砕条件；
分級ローター回転数：３０００ｒｐｍ
全風量：４．５ｍ^３／ｍｉｎ
ノズル流量：３．２ｍ^３／ｍｉｎ
ノズル圧力：０．６４ＭＰａ
粉砕時間：６０分
処理量：１．０Ｋｇ／ｈｒ．。

実施例６
パインフロー（登録商標：デキストリン；ＤＥ＝７〜１２、松谷化学社製、参考品１）をミクロンジェットＭＪ−３形（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、微粉砕を行い本発明品１１の流動性改善剤を得た。

粉砕条件；
空気圧：０．６ＭＰａ
原料供給量：２．０Ｋｇ／ｈｒ．
参考品１、本発明品１、本発明品１０および本発明品１１の粒子径を表５に示す（測定方法は実施例１と同じ）。

実施例７
流動性不良のサンプルとして、市販の大豆蛋白質粉末（比較品１）を使用し、表５に示した参考品１、本発明品１、本発明品１０および本発明品１１を大豆蛋白質粉末に対しそれぞれ５質量％添加したもの（比較品１、本発明品２、本発明品１２および本発明品１３）を調整した。

これらの比較品１、本発明品２、本発明品１２および本発明品１３について、５０ｍｌガラス瓶に粉体各５ｇを採取し、移動させて目視により評価した。また、粉体物性測定装置パウダテスタＰＴ−Ｓ（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、安息角、崩壊角、差角、ゆるめ見掛け比重、固め見掛け比重、圧縮度を測定した。
それぞれの測定結果を表６に示す。

表６に示したとおり、平均粒子径（Ｄ５０）を８．５７μmに微粉砕した本発明品１０を５質量％添加した本発明品１２は、平均粒子径（Ｄ５０）を２．５１μmに微粉砕した本発明品１を５質量％添加した、本発明品２に次ぐ高い流動性を示した。また、平均粒子径（Ｄ５０）を１７．７μmに微粉砕した本発明品１１を５質量％添加した本発明品１３は、平均粒子径（Ｄ５０）が５１．６μmである未粉砕の参考品１を５質量％添加した比較品２と比べ、若干の改善効果が見られた。

実施例８
流動性不良の粉末サンプルとして、市販インスタントラーメンに添付の粉末スープ（比較品５）、市販インスタントコーヒー粉末（賦形剤無添加；比較品６）、オレンジ果汁粉末（比較品７）にそれぞれ本発明品１を５質量％添加し、本発明品１４、本発明品１５および本発明品１６の粉末を得た。これらについて、５０ｍｌガラス瓶に粉体各５ｇを採取し、瓶の傾きを変えることにより瓶内の粉体を移動させて、その流動性の善し悪しを目視により評価した。また、粉体物性測定装置パウダテスタＰＴ−Ｓ（登録商標：ホソカワミクロン社製）を用いて、安息角、崩壊角、差角、ゆるめ見掛け比重、固め見掛け比重、圧縮度を測定した。
それぞれの測定結果を表７に示す。

表７に示したとおり、本発明品１を添加したものは、いずれの粉末に添加した場合も無添加品に比べ目視、差角、圧縮度とも無添加品に比べ大幅に改善されており、流動性改善効果が認められた。

Claims

平均粒子径数十〜１００μｍのＤＥ１〜３０のデキストリンを、粉砕により、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した際の平均粒子径（メジアン径）として、０．１μｍ〜１０μｍとなるように調製することにより得られる流動性改善剤を、粉末状または顆粒状食品の質量を基準として０．５質量％〜２０質量％添加することを特徴とする、粉末状または顆粒状食品の流動性改善方法。