JP6821911B2 - アルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
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4に記載のような、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5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。
[1] 旨み成分、アルコール及び水を含有するアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法であって、前記アルコール飲料を、厚さが0.1μm以上、60μm以下のゼオライト膜に供給し、旨み成分及び水を供給側に残して、アルコールを前記ゼオライト膜から選択的に透過させることにより、アルコールの一部を分離除去して、前記アルコール飲料中のアルコール含有量を減らすことを特徴とする、アルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[2] 前記ゼオライト膜中のゼオライトが、SiO2/Al2O3モル比が50以上のゼオライトである、[1]に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[3] 前記ゼオライト膜中のゼオライトがMFI型ゼオライトである、[1]または[2]に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[4] 70℃以下で、前記ゼオライト膜による分離除去を行う、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[5] 窒素雰囲気下で、前記ゼオライト膜による分離除去を行う、[1]〜[4]のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[6] 前記アルコール飲料が、日本酒、ビールまたはワインである、[1]〜[5]のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[7] 前記アルコール飲料中の芳香成分、旨み成分または機能性成分が、実質的に分離除去されない、[1]〜[6]のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
[8] 日本酒、ビール、ワインからなる群から選ばれるアルコール飲料のアルコール含有量を低減化させた低アルコール飲料を製造する方法であって、前記アルコール飲料を、厚さが0.1μm以上、60μm以下のゼオライト膜に供給し、旨み成分及び水を供給側に残して、アルコールを前記ゼオライト膜から選択的に透過させることにより、アルコールの一部を分離除去して、前記アルコール飲料中のアルコール含有量を減らすことを特徴とする、低アルコール飲料の製造方法。
[9] 前記アルコール飲料中の芳香成分、旨み成分または機能性成分が、実質的に分離除去されず、得られる低アルコール飲料に含有される、[8]に記載の低アルコール飲料の製造方法。
本発明のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法は、旨み成分、アルコール及び水を含有するアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法であって、アルコール飲料をゼオライトを含む膜に供給し、旨み成分及び水を供給側に残して、アルコールを該膜から選択的に透過させることにより、アルコールの一部を分離除去して、該アルコール飲料中のアルコール含有量を減らすことを特徴とする。
具体的には、ゼオライトを含む膜へ原料となるアルコール飲料を供給して、アルコールを分離除去する。
本発明におけるゼオライトを含む膜は分離膜であり、分離膜は、分子の大きさによって対象となる物質を分離する性質および、分子と膜との親和性の違いによって分離する性質をもった膜であって、ゼオライトを含むものであればよい。
ゼオライトを含む膜中のゼオライトの含有量は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.4重量%以上、特に好ましくは1重量%以上、通常100重量%以下である。ゼオライトを含む膜中のゼオライトの含有量がこの範囲にあるとき、ゼオライトの分子篩による分離、親和性の違いによる分離が可能になる。
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。
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く、中でも膜が実質的にゼオライトのみからなるものであることが好ましい。
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、長期に亘り安定に使用することが可能となる。
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、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。
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。
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。
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。尚、ゼオライトとしては、アルミノリン酸塩、シリコアルモノフォスフェイト、アルミノ珪酸塩、ケイ酸塩であるものが好ましく、アルミノ珪酸塩、ケイ酸塩が特に好ましい。
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。
ゼオライト膜自体のSiO2/Al2O3モル比は、通常50以上、好ましくは100
以上、より好ましくは200以上、さらに好ましくは300以上であり、通常10000以下である。ゼオライト膜のSiO2/Al2O3モル比がこの範囲にあるとき、ゼオライト膜は疎水性に優れかつ耐酸性、耐水性も優れた膜となり、エタノールを選択的に透過させることによる低アルコール飲料の製造に好適に用いられる。
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。
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。
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。
し得ない場合がある。
フレームワーク密度とは、ゼオライトの1000Å3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。
以下に、ゼオライトを含む膜として、特にゼオライト膜複合体を用いてアルコールを分離除去する方法について説明する。
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、原料となるアルコール飲料を接触させ、その反対側をアルコール飲料が接触している側よりも低い圧力とすることによって、アルコール飲料からアルコール(エタノール)を選択的に透過させる。
本発明では水と旨み成分は供給側に残すが、水の一部はアルコールに同伴して透過してしまう場合がある。本発明では出来る限り水は供給側に残すが、アルコールよりも少ない重量であれば水を含んでいても構わない。
透過液中のアルコール濃度は通常50重量%以上、好ましくは55重量%以上、より好ましくは60重量%以上、特に好ましくは65重量%以上であり、通常100重量%以下である。この範囲の下限を下回るとき、水がアルコールよりも多く透過するので、アルコール濃度を低下させることができず、本目的を果たせない場合がある。
また、アルコールおよび水以外の旨み成分については実質的に透過しないことが望ましい。ここで実質的に透過しないとは、透過側で回収された液中に含まれる旨み成分の濃度が通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下であること
を言う。同様に芳香成分についても実質的に透過しないことが望ましい。さらには、機能性成分についても実質的に透過しないことが望ましい。
PV法ではゼオライト膜にアルコール飲料を接触させてアルコールを透過させる。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、アルコール飲料(供給液)を、ゼオライト膜を介して蒸発させ、その際、アルコールを透過させることにより、アルコール飲料のアルコールを低減化する。供給液は気化熱で冷却されるため、必要に応じてそれを補うための加熱手段が必要となる。
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)により内部が供給室と透過室とに仕切られた脱エタノール装置(1),(2)が2基直列に配置され、供給液であるアルコール飲料は、供給ポンプ(51)により、加熱器(11)を経由して第1脱エタノール装置(1)に供給される。ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)(1M)を透過したエタノール(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)を透過せずに脱エタノールされたアルコール飲料は加熱器(11)を経由して第1脱エタノール装置(1)の供給室に循環されて脱エタノール処理される。
第1脱エタノール装置(1)及び第2脱エタノール装置(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。脱エタノール装置(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。
図2に示す装置では、被分離液72であるアルコール飲料は湯浴71によって加熱され一定温度に保たれる。加熱された被分離液72はゼオライト膜複合体73の外側に接触している。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7
2中、透過物質のアルコールがゼオライト膜複合体73に浸透気化して透過する。透過した物質はトラップ75で捕集される。一方、被分離液72中の透過しなかった成分は、ゼオライト膜複合体73の外側に滞留する。これにより被分離液72のアルコール成分は一部が除かれ、アルコール濃度が低減した被分離液が得られる。
図3はVP法に用いた装置の概略図である。図3において、被分離液86は撹拌子83によって撹拌された状態で、湯浴84によって加熱され、該温度での気液平衡に達し、被分離液の上部に被分離ガスを生じる。被分離ガスはゼオライト膜複合体87の外側に接触している。ゼオライト膜複合体87は真空ポンプ92によって内側が減圧され、被分離ガスとの圧力差が約1気圧になっている。内側の圧力は、圧力ゲージ82で測定することができる。この圧力差によって被分離ガス中、透過物質のアルコールがゼオライト膜複合体87を透過する。透過した物質は透過液捕集用トラップ90で捕集される。一方、被分離ガス中の透過しなかった成分は、ゼオライト膜複合体87の外側に滞留する。これにより二口フラスコ85内のアルコール量は低減化される。低減化されたアルコール飲料を得るには必要に応じて、一定時間経過し、所定量のアルコール二口フラスコ内から除かれたのちに、二口フラスコを冷却し、被分離ガスを液化させて被分離液として回収する。
装置の運転条件の最適範囲は、装置に供給されるアルコール飲料の種類により異なるため一概に決定し得ないが、温度、操作圧力等の条件は以下のような範囲が挙げられる。
例えば、PV法において装置に供給されるアルコール飲料の温度は、通常70℃以下、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下である。アルコール飲料の温度は、高温すぎると、アルコール飲料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、アルコール飲料の温度が過度に低いとアルコール飲料が液状を維持し得なくなる恐れがあるため、アルコール飲料の温度は、通常−10℃以上、好ましくは0℃以上であり、より好ましくは20℃以上、特に好ましくは32℃以上である。
前述の通り、PV法では、エタノールおよび水が透過する際の気化熱でアルコール飲料が冷却されるため、気化熱を補うために、図1のプロセスでは、加熱器(11),(21)でアルコール飲料を加熱している。
脱エタノール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、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気下とすることが好ましい。
尚、ゼオライト膜複合体を用いてアルコールを分離除去する前に必要に応じてアルコール飲料の前処理を行ってもよい。
澱、浮遊物などの不溶物や高分子量の化合物は、アルコールが除去された飲料に戻しても、戻さなくてもよい。
例えば、アルコール飲料を精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)および逆浸透膜(RO膜)の1種又は2種以上を用いて膜分離処理する方法などが挙げられる。
また、前処理に限らず、エタノールの分離除去を終えた後に、後処理として精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)および逆浸透膜(RO膜)などの膜分離処理を行ってもよい。
本発明では上記のようにしてアルコールを低減化させたアルコール飲料(低アルコール飲料)を得ることができる。
アルコールの低減化の割合としては、原料となるアルコール飲料中のアルコールに対し、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上、特に好ましくは3重量%以上であり、好ましくは80重量%以下、より好ましくは50重量%以下、特に好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。すなわち、本発明ではこの範囲にアルコールが低減化された低アルコール飲料を製造することができる。
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。
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。
<分離性能の測定>
PV法、VP法
PV法、VP法は図2、3に示した装置を用いて行った。いずれの方法においても、一定時間ごとに、トラップ7あるいはトラップ90に捕集した透過液の質量測定および組成分析、被分離液72の組成分析を行い、それらの値を用いて各時間の分離係数、透過流束、水のパーミエンスなどを算出した。なお、組成分析はガスクロマトグラフにより行った。
分離係数=(Pα/Pβ)/(Fα/Fβ)
[Pαは透過液中の主成分の質量パーセント濃度、Pβは透過液中の副成分の質量パーセ
ント濃度、Fαは透過液において主成分となる成分の被分離混合物中の質量パーセント濃度、Fβは透過液において副成分となる成分の被分離混合物中の質量パーセント濃度である。]
また、パーミエンスとは、透過する物質量を膜面積と時間と透過する物質の分圧差の積で割ったものである。
MFI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、無機多孔質支持体とMFI型ゼオライト膜とのゼオライト膜複合体を作製した。
水熱合成用の反応混合物として、以下のものを調製した。
水113gに有機テンプレートとして、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(以下これを「TPAOH」という。)水溶液(TPAOH 40質量%含有、セイケム社製)4.0gを加え、さらにテトラエトキシシラン(以下これを「TEOS」という。)9.5gを加えて2時間撹拌し、反応混合物とした。
無機多孔質支持体として円筒管状の多孔質アルミナチューブ(外径12mm、内径9mm、気孔率40%)を80mmの長さに切断し、超音波洗浄機で洗浄したのち乾燥させたものを用いた。
この種結晶を1質量%水中に分散させた分散液に、上記支持体を所定時間浸漬した後、100℃で4時間乾燥させて、種結晶を付着させた。
テンプレート焼成前のゼオライトの膜複合体を電気炉で500℃、5時間焼成した。焼成後の膜複合体の質量と支持体の質量の差から求めた、支持体上に結晶化したMFI型ゼオライトの質量は95g/m2であった。
得られた無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を用いてPV法により、エタノールを選択的に透過させる分離を行った。エタノール/水混合溶液の温度は60℃とした。被分離液(供給液)は、5%アルコール飲料に代えてエタノール/水混合溶液(5/95質量%)を使用した。
尚、分離実験中、供給液のエタノール濃度を維持するため、適宜供給液にエタノールを添加した。
2.5時間後の透過成績は、透過流束:1.3kg/(m2・h)、分離係数:54、透過液中のエタノール濃度:74.32質量%であった。エタノールのパーミエンスであらわすと、1.32×10−6mol/(m2・s・Pa)であった。
実施例1で得られた無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を用いて、実施例1と同様にしてPV法により30℃のエタノール/水混合溶液(5/95質量%)からエタノールを選択的に透過させる分離を行った。
3時間後の透過成績は、透過流束:0.34kg/(m2・h)、分離係数:55、透過液中のエタノール濃度:74.53質量%であった。
実施例1で得られた無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を用いて実施例1と同様にしてPV法により30℃のエタノール/水混合溶液(15/85質量%)からエタノールを選択的に透過させる分離を行った。
3時間後の透過成績は、透過流束:0.37kg/(m2・h)、分離係数:47、透過液中のEtOH濃度:89.37質量%であった。
シリカ源としてコロイダルシリカ(アルドリッチ社製 HS−40)を用いた以外は実施例1と同様に無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を作製した。用いた反応混合物の組成(モル比)は、SiO2/Al2O3/H2O/TPAOH=1/0/140/0.17であった。焼成後の膜複合体の質量と支持体の質量の差から求めた、支持体上に結晶化したMFI型ゼオライトの質量は94g/m2であった。焼成後のゼオライト膜複合体の空気透過量は481L/(m2・h)であった。
2.5時間後の透過成績は、透過流束:0.65kg/(m2・h)、分離係数:50、透過液中のエタノール濃度:72.79質量%であった。EtOHのパーミエンスであらわすと、6.53×10−7mol/(m2・s・Pa)であった。
無機多孔質支持体としてムライトチューブ(ムライトチューブPM、ニッカトー社製、外径12mm、内径9mm)を80mmの長さに切断し、超音波洗浄機で洗浄したのち乾燥させたものを用いた以外は実施例1と同様に無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を作製した。焼成後の複合体の質量と支持体の質量の差から求めた、支持体上に結晶化したMFI型ゼオライトの質量は43g/m2であった。焼成後のゼオライト膜複合体の空気透過量は1740L/(m2・h)であった。
ール/水混合溶液(5/95質量%)からエタノールを選択的に透過させる分離を行った。
3.4時間後の透過成績は、透過流束:1.24kg/(m2・h)、分離係数:84、透過液中のEtOH濃度:81.34質量%であった。EtOHのパーミエンスであらわすと、1.43×10−6mol/(m2・s・Pa)であった。
無機多孔質支持体としてムライトチューブ(ムライトチューブPM、ニッカトー社製、外径12mm、内径9mm)を80mmの長さに切断し、超音波洗浄機で洗浄したのち乾燥させたものを用いた以外は実施例4と同様に無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を作製した。焼成後の複合体の質量と支持体の質量の差から求めた、支持体上に結晶化したMFI型ゼオライトの質量は107g/m2であった。焼成後のゼオライト膜複合体の空気透過量は745L/(m2・h)であった。
3時間後の透過成績は、透過流束:0.70kg/(m2・h)、分離係数:66、透過液中のEtOH濃度:77.21質量%であった。エタノールのパーミエンスであらわすと、7.73×10−7mol/(m2・s・Pa)であった。
MFI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、無機多孔質支持体とMFI型ゼオライト膜とのゼオライト膜複合体を作製した。
水熱合成用の反応混合物として、以下のものを調製した。
水561.61gに有機テンプレートとして、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(以下これを「TPAOH」という。)水溶液(TPAOH 40質量%含有、セイケム社製)14.02gを加え、さらにコロイダルシリカ(スノーテックス40、日産化学社製)24.37gを加えて1時間撹拌し、反応混合物とした。
この反応混合物の組成(モル比)は、SiO2/Al2O3/H2O/TPAOH=1/0/200/0.17である。
無機多孔質支持体として円筒管状の多孔質ムライトチューブ(外径12mm、内径9mm、)を400mmの長さに切断し、エアーブローしたものを用いた。
この種結晶を付着させた支持体を、上記反応混合物の入ったテフロン(登録商標)製内筒(800ml)に垂直方向に浸漬してオートクレーブを密閉し、静置状態で、160℃、24時間、自生圧力下で加熱した。所定時間経過後、放冷した後に支持体−ゼオライト膜複合体を反応混合物から取り出し、洗浄後120℃で2時間乾燥させた。
テンプレート焼成前のゼオライトの膜複合体を電気炉で500℃、5時間焼成した。焼成後の膜複合体の質量と支持体の質量の差から求めた、支持体上に結晶化したMFI型ゼオライトの質量は30g/m2であった。
得られた無機多孔質支持体−ゼオライト膜複合体を80mmの長さに切断し実施例1と同様にしてPV法により50℃のエタノール/水混合溶液(11/89質量%)からエタノールを選択的に透過させる分離実験を行った。
4時間後の透過流束は、0.53kg/(m2・h)、分離係数:46、透過液中のエタノール濃度は85.55質量%であった。エタノールのパーミエンスであらわすと、5
.32×10−7mol/(m2・s・Pa)であった。
実施例7と同様にして製造されたゼオライト膜複合体を用いて、50℃に加熱した、ギ酸0.17質量%、エタノール11.78質量%、水88.05質量%の混合液を用いたほかは、実施例7と同様にしてPV法によりエタノールを選択的に透過させる分離実験を行った。
実際のアルコール飲料には、水やアルコール以外の成分が含有されているため、それら成分に代わりギ酸を添加することで、実際のアルコール飲料を想定した実験を行った。
5時間後の透過成績は、0.23kg/(m2・h)、分離係数:24、透過液中のエタノール濃度:76.49質量%であった。エタノールのパーミエンスであらわすと、1.97×10−7mol/(m2・s・Pa)であった。
分離実験後(5時間後)、非透過側に残った供給液(混合液)をイオンクロマトグラフ(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、DX500i)で検量線法により分析した。その結果、ギ酸の濃度は0.16質量%であり分離実験前とほぼ変わらなかった。
上記ギ酸が供給側に残ったことからも分かる通り、使用したゼオライト膜複合体は、アルコールを選択的に透過させ、その他の成分(例えば旨み成分など)は非透過側(供給液側)に残ることがわかった。
実施例7と同様にして製造されたゼオライト膜複合体を80mmの長さに切断し、VP法により50℃に加熱したエタノール/水混合溶液(11/89質量%)から生じた蒸気から、エタノールを選択的に透過させる分離実験を行った。
4.5時間後の透過流束0.42kg/(m2・h)、透過液中のエタノール濃度:83.93質量%であった。透過開始6.5時間後の混合液中のエタノール濃度は10質量%であった。
実施例7と同様にして製造されたゼオライト膜複合体を80mmの長さに切断し、50℃に加熱した、ギ酸0.17質量%、エタノール12.03質量%、水87.80質量%の混合液の蒸気にゼオライト膜複合体を接触させた以外は、実施例9と同様にしてVP法によりギ酸を添加したエタノール/水混合溶液の蒸気からエタノールを選択的に透過させる分離実験を行った。
2時間後の透過流束は0.27kg/(m2・h)、透過液中のエタノール濃度は81.66質量%であった。
5時間後の透過流束は0.35kg/(m2・h)、透過液中のエタノール濃度は82.56質量%であった。
透過開始後5時間後の透過流束は2時間後の透過流束の1.3倍であり、透過流束の低下は見られなかった。一方で、実施例8では透過開始後5時間後の透過流束が2時間後の透過流束の0.85倍に減少しており、ギ酸を添加した場合は、実施例8(PV法)よりも実施例10(VP法)の実施態様の方がより分離における透過性能に優れることが分かった。
1M ゼオライト膜(ゼオライト膜複合体)
2 第2脱エタノール装置
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
78 撹拌子
79 スターラー
81 装置
82 スターラー
83 撹拌子
84 湯浴
85 二口なす型フラスコ
86 被分離液
87 ゼオライト膜複合体
88 三方コック
89 圧力ゲージ
90 コールドトラップ
91 パージバルブ
92 真空ポンプ
Claims (9)
- 旨み成分、アルコール及び水を含有するアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法であって、前記アルコール飲料を、厚さが0.1μm以上、60μm以下のゼオライト膜に供給し、旨み成分及び水を供給側に残して、アルコールを前記ゼオライト膜から選択的に透過させることにより、アルコールの一部を分離除去して、前記アルコール飲料中のアルコール含有量を減らすことを特徴とする、アルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 前記ゼオライト膜中のゼオライトが、SiO2/Al2O3モル比が50以上のゼオライトである、請求項1に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 前記ゼオライト膜中のゼオライトがMFI型ゼオライトである、請求項1または2に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 70℃以下で、前記ゼオライト膜による分離除去を行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 窒素雰囲気下で、前記ゼオライト膜による分離除去を行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 前記アルコール飲料が、日本酒、ビールまたはワインである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 前記アルコール飲料中の芳香成分、旨み成分または機能性成分が、実質的に分離除去されない、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアルコール飲料中のアルコール含有量の低減化方法。
- 日本酒、ビール、ワインからなる群から選ばれるアルコール飲料のアルコール含有量を低減化させた低アルコール飲料を製造する方法であって、前記アルコール飲料を、厚さが0.1μm以上、60μm以下のゼオライト膜に供給し、旨み成分及び水を供給側に残して、アルコールを前記ゼオライト膜から選択的に透過させることにより、アルコールの一部を分離除去して、前記アルコール飲料中のアルコール含有量を減らすことを特徴とする、低アルコール飲料の製造方法。
- 前記アルコール飲料中の芳香成分、旨み成分または機能性成分が、実質的に分離除去されず、得られる低アルコール飲料に含有される、請求項8に記載の低アルコール飲料の製造方法。
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