JP5816076B2 - 液体食品または飲料の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体食品または飲料の粉末状イオン交換樹脂による調整方法に関する。

アルコール飲料、清涼飲料、ジュースなどの飲料や液体調味料、液体サプリメントなどの液体食品の色度などの性状や品質を整えるために、飲料や液体食品、あるいはこれらの製造に用いる液体原料をイオン交換樹脂と接触させて所定の処理を行った後に、処理液とイオン交換樹脂を分離する方法が利用されている。

特許文献１（国際公開ＷＯ０３／００４５９３号明細書）にはイオン交換樹脂を含む吸着剤を用いた麦芽アルコール飲料の製造方法が記載されている。この特許文献で記載されている実施例では市販の合成吸着剤もしくはイオン交換樹脂を添加し、有機酸等の除去を実施している。

特許文献２（特開平５−３１７０２９号公報）では、イオン交換樹脂を用いたアルコール発酵物の発酵臭の除去方法が記載されている。本特許文献では市販の樹脂をカラムに充填し、そのカラムに対象物を通液し除去する方法が記載されている。

特許文献３（特開平１０−４２８５２号公報）ではイオン交換樹脂を用いた飲料安定化（ヘイズ形成物質の除去）方法が記載されている。本特許文献では１００μｍのイオン交換体をカラムに充填し、そのカラムに対象物を通液し処理する方法が記載されている。

特許文献４（特開昭５２−５６８８号公報）には吸着剤を用いて、フェノール類、ポリフェノール類、たんぱく質などを含む食品や酒類などの液体から、変性三級アミン化ポリアミド樹脂を吸着剤としてこれらの物質を分離する方法が記載されている。

特許文献５（特開２０１０−５１３０９号公報）には金属キレート系イオン交換樹脂等を用いて、発酵アルコール飲料から遷移金属を除去する方法が記載されている。本特許文献では金属キレート系イオン交換樹脂を充填したカラムに通液し処理する方法が記載されている。

特許文献６（特開２００９−２７８９６６号公報）にはＫ形もしくはＨ形のイオン交換樹脂を用いてワイン等からヘイズ形成タンパク質を除去する方法が記載されている。本特許文献ではＫ形もしくはＨ形のイオン交換樹脂をそれぞれ単独で用いており、ワイン等のｐＨが変動してしまっていることが記載されている。

特許文献７（特許第４５９０１４５号明細書）にはＨ形陽イオン交換樹脂とカルシウム化合物を用いジュースからカリウムを除去する方法が記載されている。Ｈ形陽イオン交換樹脂のみで酸味が強まるため、これを中和するためにカルシウム化合物を添加している。

特許文献８（特許第４２３２１３１号明細書）には陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合して使用し、かつ、その樹脂混合物に前処理として炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムを通液し、Ｎａ形の陽イオン交換樹脂とＣＯ₃形およびＨＣＯ₃形の陰イオン交換樹脂を使用することでｐＨ変動の少ないろ過器を提示している。

特許文献９（特公平７−９６０８２号公報）には粉末状のイオン交換樹脂を使用する際、珪藻土類のろ過助剤ではなく、セラミックファイバーとの組合せを提案している。

国際公開ＷＯ０３／００４５９３号明細書 特開平５−３１７０２９号公報 特開平１０−４２８５２号公報 特開昭５２−５６８８号公報 特開２０１０−５１３０９号公報 特開２００９−２７８９６６号公報 特許第４５９０１４５号明細書 特許第４２３２１３１号明細書 特公平７−９６０８２号公報

上記のように、イオン交換樹脂等の吸着剤が飲料等の様々な調整に使用されている。液体食品や飲料の調整においては、特定の成分のみ除去することが望まれることがあり、陽イオン交換樹脂もしくは陰イオン交換樹脂のいずれかのみを使用することが望まれる場合がある。

このような場合、陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂の混合物を用いる特許文献８に記載される方法は使用できない。また、特許文献７では陽イオン交換樹脂のみを使用しているが、ｐＨ調整剤として別途カルシウム化合物を添加しており、その添加設備等が別途必要となる。

本発明の目的は、液体食品または飲料を粉末状のイオン交換樹脂で処理する際に、陽イオン交換樹脂のみを使用することが望まれる場合に、ｐＨ変動を抑え、かつ目的するイオン交換樹脂による調整効果を得ることができる液体食品もしくは飲料の調整方法を提供することにある。

本発明にかかる液体食品もしくは飲料の調整方法は、粉末状のイオン交換樹脂による液体食品もしくは飲料の調整方法において、
液体食品もしくは飲料に粉末状のイオン交換樹脂を接触させて、液体食品もしくは飲料の調整を行う工程を有し、
イオン交換樹脂として、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の組合せを用いることを特徴とする液体食品もしくは飲料の調整方法である。

本発明によれば、液体食品または飲料を粉末状のイオン交換樹脂で処理する際に、陽イオン交換樹脂のみを使用することが望まれる場合に、別途ｐＨ調整剤を添加することなくｐＨ変動を抑え、かつ目的するイオン交換樹脂による調整効果を得ることができる液体食品もしくは飲料の調整方法を提供することができる。

イオン交換樹脂による液体食品もしくは飲料の処理フローを示す図である。（ａ）は基本フローによる一例を示す図であり、（ｂ）は基本フローを用いた他の例を示す図である。 ビールに陽イオン交換樹脂を浸漬させた場合のｐＨ変化について、Ｎａ形陽イオン交換樹脂とＨ形陽イオン交換樹脂の混合比率（重量比）を変化させて試験を行った結果を示す図である。

本発明における処理対象は、目的とする品質の調整がイオン交換樹脂により可能である液体食品もしくは飲料である。この品質の調整には、例えば、色度や味の調整、所望としない不要成分の除去、性状の調整などが含まれる。

本発明における処理対象としての液体食品もしくは飲料としては、ビール、発泡酒、新ジャンルのビール（いわゆる第三のビール、発泡酒とは別の原料、製法で作られたビール風味の発泡アルコール飲料）、ワイン等のアルコール飲料、ノンアルコールビール、各種清涼飲料、ジュース（果汁含有有あるいは果汁含有無）などの飲料および糖液などの液体食品を挙げることができる。

本発明においては、目的とする品質調整を達成しつつ、イオン交換樹脂による処理前後でのｐＨ変動を抑えるために、イオン交換樹脂として、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の組合せを用いる。

イオン交換樹脂として陽イオン交換樹脂を用いるか、陰イオン交換樹脂を用いるかについては、目的とする品質調整に応じて適宜選択することができる。例えば、ビールからヘイズ等の原因となるタンパクを除去する場合は、陽イオン交換樹脂を用いることが好ましく、白ワインから脱色（色度の除去）には陰イオン交換樹脂を用いることが好ましい。

陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂がある。後者は通常、Ｈ形で販売されているため、塩形で使用する場合には使用前にＮａ形等の塩形に変形する必要がある。よって、本発明では、ｐＨ低下目的のＨ形樹脂としてのみ使用することが望ましい。強酸性陽イオン交換樹脂はＮａ形およびＨ形で販売されており両者を使用することができる。スチレンやアクリルといった母体構造は特に問わない。また物理構造としてポーラスタイプとノンポーラスタイプがある。どちらも使用できるがより表面積が高いポーラスタイプが好ましい。

陰イオン交換樹脂としては強塩基性陰イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換樹脂がある。後者は通常、遊離塩基形で販売されているため、塩形で使用する場合には使用前にＣｌ形等の塩形に変形する必要がある。よって、本発明ではｐＨ上昇目的の遊離塩基形樹脂としてのみ使用することが望ましい。強塩基性陰イオン交換樹脂はＣｌ形およびＯＨ形で販売されており両者を使用することができる。スチレンやアクリルといった母体構造は特に問わない。また物理構造としてポーラスタイプとノンポーラスタイプがある。どちらも使用できるがより表面積が高いポーラスタイプが好ましい。

上述のとおり、陽イオン交換樹脂には塩形とＨ形が、陰イオン交換樹脂には塩形とＯＨ形もしくは遊離塩基形があるが、各々、処理対象液体のｐＨへの影響がある。その影響を表１に示す。イオン交換樹脂によるｐＨ変動を抑制するには、表１の組合せパターンに記載のイオン交換樹脂を少なくとも混合して使用する。また、陰イオン交換樹脂は味覚や色調への影響が大きいため、これらが望ましくない場合は陽イオン交換樹脂を用いてｐＨ調整を行うことが好ましい。先に述べたとおり、各イオン交換樹脂の混合重量比率は、事前に実験により決定してもよいし、ｐＨを管理し添加量を調整してもよい。

陽イオン交換樹脂を用いる場合における混合成分としてのＨ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の混合重量比率、あるいは、陰イオン交換樹脂を用いる場合における混合成分としてのＯＨ形陰イオン交換樹脂または遊離塩基形陰イオン交換樹脂と、塩形陰イオン交換樹脂との混合重量比率は、用いるイオン交換樹脂の種類、目的とする品質調整並びにｐＨ変動抑制を行うことができるように液体食品もしくは飲料の種類に応じて選択することができる。

各粉末状のイオン交換樹脂の混合物における各成分の混合重量比率は、調整処理対象の液体食品もしくは飲料に対して種々の混合重量比率を用いて目的とする調整処理効果が得られる範囲内でｐＨ変動抑制の程度を予め検討し、得られた結果に基づいて決定することができる。例えば、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の混合重量比率や、ＯＨ形陰イオン交換樹脂もしくは遊離塩基形陰イオン交換樹脂と、塩形陰イオン交換樹脂の混合重量比率は、調製品におけるｐＨ変動を±０．１とするために必要な混合比率とする。

更に、イオン交換樹脂による調整処理後のｐＨを測定して、得られた測定結果に基づいてイオン交換樹脂との接触工程の前後でのｐＨ変動を求め、フィードバックを行いイオン交換樹脂混合物の添加量及び／または混合成分の混合重量比率を調整してイオン交換樹脂による調整処理を行うこともできる。

液体食品もしくは飲料と、粉末状のイオン交換樹脂との接触処理は、種々の方法により行うことができるが、粉末状のイオン交換樹脂を液体食品もしくは飲料に添加して混合し、所定の時間これらを接触させてから、イオン交換樹脂を液体食品もしくは飲料から除去する方法が好適に利用可能である。また、イオン交換樹脂の液体食品もしくは飲料からの除去には、ろ過が好適に利用できる。

図１に本発明の調整方法の一例を示す。図１（ａ）に連続処理における基本フローの一例を示す。この例では、液体食品もしくは飲料に、タンクに貯蔵してある粉末状のイオン交換樹脂を添加して混合し、混合液をフィルターまで通液してフィルターによってイオン交換樹脂を除去し、ろ過されたろ液を調整品として得る。粉末状のイオン交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂のどちらか一方のみを用いる。陽イオン交換樹脂を用いる場合は、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂を予め設定された混合重量比率で混合した混合粉末が用いられる。陰イオン交換樹脂を用いる場合は、ＯＨ形陰イオン交換樹脂もしくは遊離塩基形陰イオン交換樹脂と、塩形陰イオン交換樹脂を予め設定された混合重量比率で混合した混合粉末が用いられる。

図１（ｂ）に基本フローのバリエーションの一例を示す。この例では、ろ過助剤、ｐＨを上昇させるイオン交換樹脂、ｐＨを低下させるイオン交換樹脂のそれぞれを別々のタンクに収納し、これらの量を個別に制御して、液体食品もしくは飲料に添加して混合し、珪藻土フィルターを介して安全フィルターまで混合液を通液してイオン交換樹脂及びろ過助剤を除去し、ろ過されたろ液を調整品として得る。この例においても、粉末状のイオン交換樹脂として、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂のどちらか一方のみを用いる。陽イオン交換樹脂を用いる場合は、ｐＨを上昇させる陽イオン交換樹脂として塩形陽イオン交換樹脂を用い、ｐＨを低下させるイオン交換樹脂としてＨ形陽イオン交換樹脂を用いる。陰イオン交換樹脂を用いる場合は、ｐＨを上昇させる陰イオン交換樹脂としてＯＨ形もしくは遊離塩形陰イオン交換樹脂を用い、ｐＨを低下させる陰イオン交換樹脂として塩形陰イオン交換樹脂を用いる。

ろ過助剤はイオン交換樹脂のフィルターでの除去効率の向上を目的とするものであり、必要に応じて公知のろ過助剤から適宜選択して用いることができる。ろ過助剤としては、珪藻土、ベントナイト等を用いることができる。

図１（ｂ）の例は、珪藻土ろ過を経た処理液のｐＨを測定して、その値に基づいて２種のイオン交換樹脂（すなわちｐＨを上昇させるイオン交換樹脂とｐＨを低下させるイオン交換樹脂）の液体食品もしくは飲料中での混合重量比率のフィードバック制御を行う構成を有する。具体的には、珪藻土ろ過を経た処理液のｐＨを測定してイオン交換樹脂との接触前に対するｐＨ変動を求め、得られたｐＨ変動に基づいて、ｐＨ変動が目的とする範囲に抑制されるように２種のイオン交換樹脂のそれぞれの添加割合やこれらの添加量の総量を調節しながら調整処理を行う。例えば、珪藻土ろ過を経た処理液のｐＨが上昇した場合は、ｐＨを低下させるイオン交換樹脂の添加割合を増やしたり、ｐＨを上昇させるイオン交換樹脂の添加割合を減らしたり、あるいはこれらの両方を同時に行うことによって、ｐＨの上昇を抑え、目的とするｐＨ変動の範囲内に処理液のｐＨを安定させる。一方、珪藻土ろ過を経た処理液のｐＨが低下した場合は、ｐＨを上昇させるイオン交換樹脂の添加割合を増やしたり、ｐＨを低下させるイオン交換樹脂の添加割合を減らしたり、あるいはこれらの両方を同時に行うことによって、ｐＨの低下を抑え、目的とするｐＨ変動の範囲内に処理液のｐＨを安定させる。

なお、図１に示した処理は、バッチ式や半連続式で行うこともできる。また、図１（ａ）の方法においても調製品のｐＨを測定してフィードバックをかけ、図１（ｂ）と同じように、イオン交換樹脂の添加量等の処理条件等を調整してもよい。

イオン交換樹脂混合物の液体食品もしくは飲料への添加割合は、目的とする調整効果が得られる範囲で選択すればよく、例えば、１〜１０，０００ｐｐｍ（重量基準）の範囲から選択することができる。

本発明にかかる調整方法は、液体飲料もしくは飲料においてｐＨ変動が好ましくない製造段階において好ましく利用される。例えば、イオン交換樹脂による調整及びイオン交換樹脂の除去を最終段階として液体食品もしくは飲料の製造段落に組み入れることが好ましい。

本発明によれば、処理前後でのｐＨ変動を抑える、例えばｐＨ３〜５のビールの場合において±０．１の範囲で抑えることができるので、処理前にすでに目的とする基準に調整されたｐＨ値に影響を与えずにイオン交換樹脂での調整処理を行うことができる。言い換えれば、ｐＨ３〜５のビールの場合においてｐＨ変動を、例えば±０．１の範囲とするに必要な、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の混合重量比率、あるいは、ＯＨ形陰イオン交換樹脂もしくは遊離塩基形陰イオン交換樹脂と、塩形陰イオン交換樹脂の混合重量比率を用いる。

例えば、ビールやワイン等の液体食品や飲料ではｐＨをある基準の低い値に安定させておくことにより、成分や味覚等の品質の安定化や腐敗防止を行っており、調整処理によってｐＨが変動することは好ましくない。また、中性やアルカリ性の液体食品もしくは飲料においても設定されたｐＨ値あるいはｐＨ域において風味や品質を維持しているものにおいてもｐＨ変動は好ましくない。かかるｐＨ変動を本発明の調整処理により効果的に抑制することができる。

粉末状のイオン交換樹脂の粒度は、フィルターでろ過できる大きさであればよい。従来技術では、１．５〜２５０μｍ（特公平７−９６０８２号公報）や２００μｍ以下（特許第３８１７５７５号明細書）等が示されている。

実施例１ 陽イオン交換樹脂によるビールからのタンパク除去
強酸性陽イオン交換樹脂、アンバーライトＦＰＸ６２を用いたビールからのタンパク除去を行った。アンバーライトＦＰＸ６２はＮａ形とＨ形を用意し、各々を粉砕機にて平均粒径７０μｍに粉砕した。Ｎａ形とＨ形は９５：５の重量比で混合し、タンク内に水スラリーとして充填した。ビールに対し１０００ｍｇ／Ｌの割合で添加し、イオン交換樹脂とビールの接触時間は６０分とした。その後、孔径１μｍのフィルターでろ過した。得られたろ液のタンパク濃度を分析した。

また、アンバーライト２００ＣＴを用いてＮａ形とＨ形の混合比率（重量比）を変化させた場合の陽イオン交換樹脂の浸漬前後でのビールのｐＨ変化を図２に示す。

比較例１
実施例１においてＮａ形のみを使用した。

比較例２
実施例１においてＨ形のみを使用した。

本発明の実施例１ではｐＨが変化しなかったのに対し、比較例１ではｐＨが上昇し、比較例２ではｐＨが低下した。

参考例１ 陰イオン交換樹脂によるワインからの色度除去
強塩基性陰イオン交換樹脂、アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬを用い白ワインからの色度除去を行った。アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬはＣｌ形とＯＨ形を用意し、各々を粉砕機にて平均粒径７０μｍに粉砕した。Ｃｌ形とＯＨ形は９５：５の重量比で混合し、タンク内に水スラリーとして充填した。白ワインに対し２０００ｍｇ／Ｌの割合で添加し、１μｍのフィルターでろ過した。イオン交換樹脂と白ワインの接触時間は６０分とした。ろ液の脱色率およびｐＨを分析した。
なお脱色率は３６５ｎｍの吸光度により次式により求めた。
脱色率、％＝｛（原液の吸光度）−（処理液の吸光度）｝／（原液の吸光度）×１００
比較例３
参考例１においてＣｌ形のみを使用し、それ以外は参考例１と同様にしてワインからの色度除去を行い、脱色率を求めた。

比較例４
参考例１においてＯＨ形のみを使用し、それ以外は参考例１と同様にしてワインからの色度除去を行い、脱色率を求めた。

本発明の実施例１ではｐＨを変化させず処理したのに対し、比較例３ではｐＨが低下し、比較例４ではｐＨが上昇した。

Claims (5)

1. 粉末状のイオン交換樹脂による液体食品もしくは飲料の調整方法において、
   液体食品もしくは飲料に粉末状のイオン交換樹脂を接触させて、液体食品もしくは飲料を調整する工程を有し、
   イオン交換樹脂として、Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の組合せを用いることを特徴とする液体食品もしくは飲料の調整方法。
2. 液体食品もしくは飲料と粉末状のイオン交換樹脂との接触を、液体食品もしくは飲料に粉末状のイオン交換樹脂を添加して混合し、得られた混合液から粉末状のイオン交換樹脂を除去する方法により行うことを特徴とする請求項１に記載の液体食品もしくは飲料の調整方法。
3. 混合液からの粉末状のイオン交換樹脂の除去をろ過により行うことを特徴とする請求項２に記載の液体食品もしくは飲料の調整方法。
4. Ｈ形陽イオン交換樹脂と塩形陽イオン交換樹脂の混合重量比率を、液体食品もしくは飲料とイオン交換樹脂との接触工程の前後でのｐＨ変動を測定して、フィードバック制御を行い調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体食品もしくは飲料の調整方法。
5. 液体食品もしくは飲料が、アルコール飲料もしくは清涼飲料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体食品もしくは飲料の調整方法。
   

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