JPH0552200B2 - - Google Patents

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JPH0552200B2
JPH0552200B2 JP22033084A JP22033084A JPH0552200B2 JP H0552200 B2 JPH0552200 B2 JP H0552200B2 JP 22033084 A JP22033084 A JP 22033084A JP 22033084 A JP22033084 A JP 22033084A JP H0552200 B2 JPH0552200 B2 JP H0552200B2
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slurry
mannan
reactor
acid
coffee
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Fuon Furugaa Chaaruzu
Deibu Sutaaru Hawaado
Joeru Taretsuku Iiban
Beiha Rune
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明はコーヒー抽出残渣材料を加水分解する
方法に関する。更に詳しくは、本発明は商業的コ
ーヒー抽出系からの廃滓の如きコーヒー抽出残渣
材料を酸触媒の存在で反応器中で加水分解するこ
とを包含する。比較的に高温での、短時間反応を
与えるいずれの反応器も十分使用されるが、管式
プラグフロー反応器を用いることが好都合であ
る。かくして得られる加水分解物は重合度(DP)
1ないし10の範囲のオリゴマーを有するマンナン
オリゴマー混合物である。反応器に関して選択さ
れた特定条件によつてマンナンオリゴマーの分布
がDP1およびDP約10の間に限定される。マンナ
ンオリゴマー加水分解物は例えば焙炒コーヒーの
水性抽出物と混合してソルブルコーヒー固形物含
量の増加に有用である。 (背景技術) コーヒー材料、特に部分的に抽出したコーヒー
滓を加水分解して増加した固形物収量を得ること
は技術上周知である。例えば、クロウ(Clough)
等による米国特許第2573406号にはソルブルコー
ヒーの製造法が開示され、これには常圧で約20重
量%のコーヒーを抽出し、約1%硫酸の懸濁液中
で滓の1部を約1時間加水分解し、加水分解物の
PHを調節し、加水分解物を過し、これを常圧抽
出物と混合し、混合抽出物を乾燥することが包含
される。ベネル(Benner)等による米国特許第
2687355号に記載された他の類似方法ではリン酸
が硫酸の代わりに使用された。デイナルド
(DiNardo)等による米国特許第3224879号に記
載された尚今一つの方法ではアルカリまたは酸加
水分解のいずれも少なくとも常圧で抽出されたコ
ーヒー滓の抽出列中で直接実施された。抽出列に
おける直接的な加水分解は先行技術の方法の別個
の加水分解工程を削除し、廃コーヒー滓の物質に
アルカリまたは酸触媒の吸着を与える。 クロウ等およびベンネル等の方法に関して、相
対的に低温度の回分加水分解は完結するのに約1
時間を要し、商業的規模における前記の方法の実
用性を限定する。更に、クロウ等およびベンネル
等の両者は100℃で1時間の操作から生ずる加水
分解物を本質的に目的としている。いずれの開示
も得られる加水分解物の組成に影響するような加
水分解条件を操作する所望性または方法も記載さ
れていない。類似の欠陥がデイナルドの開示に関
しても知られている。 炭水化物重合体およびリグニンを主として含有
する繊維素材料は酸触媒により短時間高温条件下
に加水分解されることもまた技術上広く承認され
ている。然しながら、もし繊維素材料が相対的に
純粋でなければ加水分解反応は望ましくない副生
物を生成する。そのため、主として繊維素材料の
酸加水分解を扱う技術は一般に廃紙および紙副産
物またはコーン殻皮、もみ殻または穂芯の如き農
業廃棄物の加水分解に限定される。例えば、チヤ
ーチ(Chwch)等による米国特許第4201596号は
管式反応器中で繊維素材料の酸触媒による糖化を
開示している。チヤーチ等の方法の目的は鋸粉
末、木材廃物、コーン穂芯等の如き繊維素廃棄材
料のグルコース、フルフラールおよびキシロース
への変換である。同一線に沿つて、繊維素廃棄物
の単糖類への変換の動力学がデービド・アール・
トンプソン(David R.Thompson)およびジエ
ームス・イー・グレスライン(James E
Grethlein)の“繊維素の酸加水分解用のプラグ
フロー反応器”の設計および評価“Ind.Eng.
Chem.Prod.Res.Dev.1979年18巻,3号166−169
頁、に記載されている。前記の論文の著者は特に
繊維素に富んだ材料の単糖類への加水分解に興味
を持つた。該著者はオリゴマーへの加水分解方法
のみを開示し、ましてオリゴマーへの特定の混合
物に対しては開示が少ない。他の開示であるラグ
(Rugg)等による米国特許第4316747号は酸触媒
を使用し二軸スクリユー押出機中で繊維素廃棄物
のグルコースへの加水分解の方法を記載してい
る。 その技術はかなり繊維素リツチ材料の短時間高
温酸加水分解について開示しているが、その技術
はコーヒー抽出残渣材料、特に商業的抽出系から
の廃滓の如き繊維素が主成分でない材料の処理に
ついては開示していない。コーヒー抽出残渣材料
の主要な加水分解性炭水化物はマンナンで繊維素
でない。更に、マンナン加水分解の生成物は繊維
素加水分解条件では劣化し、生成されるいずれの
所望するマンナンオリゴマー中間体も破壊され
る。 本発明の一つの目的はマンナンが主要な炭水化
物であるコーヒー抽出残渣材料を加水分解する方
法を提供することである。 本発明の他の目的はコーヒー抽出残渣材料を加
水分解しDP1−約DP10のオリゴマーを有するマ
ンナンオリゴマー混合物を製造する方法を提供す
ることである。 本発明の更に一つの目的はDP1および約DP10
の間のオリゴマーの所望の分布を有するマンナン
オリゴマー混合物を製造する方法を提供すること
である。 (発明の開示) 現在本発明の目的が酸触媒の存在でコーヒー抽
出残渣材料を加水分解することにより満足される
ことが見出された。コーヒー抽出残渣材料、好ま
しくは商業的抽出系からの廃滓は水中でスラリー
化されPHは酸触媒によりPH1およびPH4の間に調
整される。スラリーは次に160℃および260℃の間
の温度で約6−60秒で反応器に供給される。加水
分解したコーヒー抽出残材料は排出後、DP1−約
DP10のオリゴマーを有するマンナンオリゴマー
混合物により分離される。DP1およびDP10の間
のマンナンオリゴマーの分布は与えられた反応器
に対して選択された特定の条件に左右される。ま
た、コーヒー抽出残渣中に当初存在するマンナン
を完全に単糖類マンノース(以後DP1を有するマ
ンナンオリゴマーとして引用する)に加水分解す
ることも可能である。 本発明は技術上広く認められなかつたコーヒー
抽出残渣材料の多数の性質の利点を取上げる。第
一に、コーヒー滓を処理する技術の多くは前記の
滓の繊維素含量に焦点をあて、実際に滓中に存在
する繊維素以上にマンナンがあることを強調して
いない。更に、発明者は本発明細書中に予期に反
して前記のマンナンが繊維素とは別個に実質的に
加水分解されることを見出した。換言すれば、コ
ーヒー材料中のマンナンおよび繊維素が十分に分
離されて本質的に純粋なマンナン加水分解物が製
造されるような条件である。最後に、マンナンは
多くの繊維素加水分解研究の目的である単糖類に
完全に分解する必要はなくて(その様にすること
も可能であるが)、マンナンは加水分解されて
DP1および約DP10の間のいずれの所望されるオ
リゴマー分布を有するマンナンオリゴマー溶液を
製造できることが見出された。 本発明の詳細な説明に進む前に若干の関連する
用語を明確にする必要がある。 本明細書中に使用される“マンナン”は広くd
−マンノース単位からなるいずれの多糖類をも指
す。単透明d−マンノースはアルドヘキソース
で、かつd−グルコースの異性体であり、単にカ
ルボニルら最も近いヒドロキシ基が判定の空間的
配置を有することにより異なる。コーヒー抽出残
渣中に見出されるマンナンは多糖類中40までのd
−マンノース単位を有する。 同様に、“繊維素”は順に2個のグルコース単
位に加水分解されるセルビオース単位からなる重
合体を広く指す。従つて、繊維素は完全な加水分
解で単糖類グルコースを生ずる。繊維素は植物の
多くの構造材料からなつている。繊維素の更に完
全な討論およびその性質はジエー・コナント(J.
Cpnant)およびエー.ブラツト(A.Blatt)によ
有機化合物の化学、マツクミリラン社1947年
295−299頁に記載されている。 “オリゴマー”は相対的に少数の単糖類からな
る重合体を意味するものとする。特に本明細書中
に使用されるオリゴマーは10単位以下の単糖類か
らなる重合体を指す。厳密に言えば、オリゴマー
は代表的には1単位以上の成分からなるが、マン
ノースは便宜上DP1のオリゴマーとして示され
る。 “重合度”又は“DP”は与えられたオリゴマ
ーの組成の単糖類単位の数を指す。従つて、例え
ばDP4のマンナンオリゴマーはマンノース4単位
からなる。 “コーヒー抽出残渣材料”は部分的に抽出され
た、好ましくは少なくとも常圧で抽出された焙炒
および磨砕コーヒー材料を意味するものとする。
アラビノガラクタンの如き安定性の少ない多糖類
を加水分解するための熱的に部分加水分解された
コーヒーが特にコーヒー抽出残渣材料として有用
である。商業的抽出系からの廃滓は常圧で抽出さ
れ、かつ熱的に部分加水分解されたコーヒーの1
例である。 商業的コーヒー抽出系では多段向流抽出装置で
抽出され、そこでは約175℃以上の温度の新鮮水
が、多くの廃コーヒー(最大の抽出を受けたコー
ヒー)を含む区域に入る。濃厚なコーヒー抽出物
は最も新鮮なコーヒーを含有する区域から引き出
される。前記のコーヒーは明らかに抽出中組成変
化を受ける。第1表は焙炒および磨砕コーヒーの
概略の組成を示し、第2表は商業的抽出系から得
た廃滓の組成を示す。炭水化物の全%はほぼ一定
であるが、熱的に加水分解されたアラビノガラク
タンは大部分除去されたように見える。従つて、
好ましいコーヒー抽出残渣材料は半数以上がマン
ナンである約45重量%の炭水化物からなる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of hydrolyzing coffee extraction residue material. More particularly, the present invention involves hydrolyzing coffee extraction residue material, such as waste from a commercial coffee extraction system, in a reactor in the presence of an acid catalyst. Although any reactor that provides a short reaction time at a relatively high temperature will suffice, it is advantageous to use a tubular plug flow reactor. The hydrolyzate thus obtained has a degree of polymerization (DP)
A mannan oligomer mixture having a range of 1 to 10 oligomers. The specific conditions chosen for the reactor limit the distribution of mannan oligomers between DP1 and DP about 10. Mannan oligomer hydrolysates are useful, for example, in combination with aqueous extracts of roasted coffee to increase soluble coffee solids content. BACKGROUND OF THE INVENTION It is well known in the art to hydrolyze coffee materials, particularly partially extracted coffee grounds, to obtain increased solids yields. For example, Clough
U.S. Patent No. 2,573,406 by et al. discloses a method for producing soluble coffee, which involves extracting about 20% by weight of coffee at normal pressure and adding a portion of the dregs in a suspension of about 1% sulfuric acid. Hydrolyze for about 1 hour, and the hydrolyzate
This includes adjusting the PH, filtering the hydrolyzate, mixing it with the atmospheric extract, and drying the combined extract. U.S. patent no. Benner et al.
Another similar method described in No. 2,687,355 used phosphoric acid instead of sulfuric acid. In yet another method, described in US Pat. No. 3,224,879 by DiNardo et al., either alkaline or acid hydrolysis was carried out directly in the extraction train of coffee grounds extracted at at least atmospheric pressure. Direct hydrolysis in the extraction train eliminates the separate hydrolysis step of prior art processes and provides the waste coffee grounds material with adsorption of an alkali or acid catalyst. For the methods of Crowe et al. and Bennell et al., relatively low temperature batch hydrolysis takes about 1
It is time consuming and limits the practicality of the method on a commercial scale. Furthermore, both Crow et al. and Bennel et al. are essentially directed to the hydrolyzate resulting from a 1 hour operation at 100°C. Neither disclosure describes the desirability or method of manipulating hydrolysis conditions to affect the composition of the resulting hydrolyzate. Similar deficiencies are known with respect to the Deinaldo disclosure. It is also widely accepted in the art that fibrous materials containing primarily carbohydrate polymers and lignin can be hydrolyzed by acid catalysis under short, high temperature conditions. However, if the fiber material is not relatively pure, the hydrolysis reaction produces undesirable by-products. As such, technologies that primarily deal with acid hydrolysis of fibrous materials are generally limited to the hydrolysis of waste paper and paper by-products or agricultural wastes such as corn husks, rice husks or cobs. For example, U.S. Pat. No. 4,201,596 to Chwch et al. discloses the acid-catalyzed saccharification of fibrous materials in a tubular reactor. The purpose of the Chiarch et al. process is the conversion of cellulose waste materials such as saw dust, wood waste, corn cobs, etc. to glucose, furfural and xylose. Along the same lines, the kinetics of the conversion of cellulose waste to monosaccharides was studied by David R.
David R.Thompson and James E. Gressline
Grethlein) Design and Evaluation of “Plug Flow Reactor for Acid Hydrolysis of Cellulose” “Ind.Eng.
Chem.Prod.Res.Dev.1979 Volume 18, No. 3 166-169
It is described on page. The authors of the aforementioned paper were particularly interested in the hydrolysis of cellulin-rich materials to monosaccharides. The author only discloses a hydrolysis method to oligomers, much less a specific mixture of oligomers. Another disclosure, US Pat. No. 4,316,747 to Rugg et al., describes a process for the hydrolysis of cellulose waste to glucose in a twin screw extruder using an acid catalyst. Although the technology discloses short-term, high-temperature acid hydrolysis of fairly cellulose-rich materials, the technology is useful for the treatment of non-cellulose-based materials such as coffee extraction residue materials, especially effluents from commercial extraction systems. has not been disclosed. The main hydrolyzable carbohydrate in coffee extraction residue material is mannan and not cellulose. Additionally, the products of mannan hydrolysis are degraded under cellulose hydrolysis conditions, destroying any desired mannan oligomer intermediates produced. One object of the present invention is to provide a method for hydrolyzing coffee brew residue materials in which mannan is the predominant carbohydrate. Another object of the present invention is to provide a method for hydrolyzing coffee extraction residue material to produce a mannan oligomer mixture having oligomers of DP1 to about DP10. A further object of the invention is that DP1 and about DP10
It is an object of the present invention to provide a method for producing a mannan oligomer mixture having a desired distribution of oligomers between DISCLOSURE OF THE INVENTION It has now been found that the objects of the present invention are fulfilled by hydrolyzing coffee extraction residue material in the presence of an acid catalyst. The coffee extraction residue material, preferably the waste from a commercial extraction system, is slurried in water and the PH is adjusted between PH1 and PH4 with an acid catalyst. The slurry is then fed to the reactor at a temperature between 160°C and 260°C for about 6-60 seconds. After discharging the hydrolyzed coffee extract residue material, DP1 - approx.
Separated by a mannan oligomer mixture with oligomers of DP 10. The distribution of mannan oligomers between DP1 and DP10 depends on the specific conditions selected for a given reactor. It is also possible to completely hydrolyze the mannan initially present in the coffee extraction residue to the monosaccharide mannose (hereinafter referred to as mannan oligomers with DP1). The present invention takes advantage of numerous properties of coffee brew residue materials that have not been widely recognized in the art. First, many of the techniques for processing coffee grounds focus on the cellulose content of the grounds and do not emphasize that there is more mannan than cellulose actually present in the grounds. Furthermore, the inventors have unexpectedly found in the present specification that the mannan is substantially hydrolyzed separately from cellulose. In other words, conditions are such that the mannan and cellulose in the coffee material are sufficiently separated to produce an essentially pure mannan hydrolyzate. Finally, mannan does not need to be completely broken down to monosaccharides (although it is possible to do so), which is the goal of many cellulose hydrolysis studies;
It has been found that mannan oligomer solutions can be produced with any desired oligomer distribution between DP1 and about DP10. Before proceeding with a detailed description of the present invention, it is necessary to clarify some related terminology. “Mannan” as used herein broadly refers to
- Refers to any polysaccharide consisting of mannose units. Monotransparent d-mannose is an aldohexose and an isomer of d-glucose, differing simply by the determined spatial arrangement of the hydroxy groups closest to the carbonyl. Mannan, found in coffee extraction residue, has up to 40 d of polysaccharides.
- Contains mannose units. Similarly, "cellulin" broadly refers to a polymer consisting of cellbiose units that are in turn hydrolyzed into two glucose units. Therefore, complete hydrolysis of cellulose yields the monosaccharide glucose. Cellulose is made up of many structural materials in plants. A more complete discussion of cellulose and its properties can be found in J. Conant (J.
Cpnant) and A. Chemistry of Organic Compounds by A. Blatt, Matsuku Milliran Publishing Co., Ltd. 1947
Described on pages 295-299. "Oligomer" shall mean a polymer consisting of a relatively small number of monosaccharides. In particular, oligomer as used herein refers to a polymer consisting of 10 or fewer monosaccharide units. Although strictly speaking, an oligomer typically consists of one or more units, mannose is designated as a DP1 oligomer for convenience. "Degree of Polymerization" or "DP" refers to the number of monosaccharide units of a given oligomer composition. Thus, for example, the mannan oligomer DP4 consists of 4 mannose units. "Coffee extraction residue material" shall mean partially extracted roasted and ground coffee material, preferably extracted at least at normal pressure.
Particularly thermally hydrolyzed coffee to hydrolyze less stable polysaccharides such as arabinogalactan is particularly useful as a coffee extraction residue material. The dross from a commercial extraction system is extracted at atmospheric pressure and thermally partially hydrolyzed.
This is an example. In commercial coffee extraction systems, coffee is extracted in a multi-stage countercurrent extraction device, where fresh water at a temperature of about 175° C. or higher enters an area containing a large amount of waste coffee (coffee that has undergone maximum extraction). The concentrated coffee extract is drawn from the area containing the freshest coffee. Said coffee clearly undergoes compositional changes during extraction. Table 1 shows the approximate composition of roasted and ground coffee, and Table 2 shows the composition of the dregs obtained from commercial extraction systems. The total percentage of carbohydrates remains approximately constant, but thermally hydrolyzed arabinogalactan appears to be largely removed. Therefore,
A preferred coffee residue material consists of about 45% carbohydrate by weight, more than half of which is mannan.

【表】【table】

【表】 本方法に関してコーヒー抽出残渣材料はプラグ
フロー反応器に仕込む以前に最初に液体中、代表
的には水中でスラリー化される。スラリーは十分
な加水分解のため反応器中に十分な固体含量を保
証にするため乾燥ベースのコーヒー抽出残渣材料
を4重量%および20重量%の間に置くべきであ
る。更に、スラリーは均一にすべきであり、即ち
残渣材料は十分均等に分布されねばならぬ。も
し、スラリーがあらかじめバツチ中で生成される
ならば、スラリーポンプによる再循環の如き均一
性を保証する手段を取るべきである。押出機の如
き異なる反応器が使用される場合には、スラリー
をそのように希釈する必要はない。例えば、代表
的に約50重量%−60重量%の液体を含有する普通
の抽出系からの廃滓が更に希釈することなくかゝ
る押出機に直接供給することができる。 酸触媒が次にPHを適当な水準に調整するためス
ラリーに添加される。酸触媒は代表的にスラリー
の約0.05重量%および2.0重量%の間で添加され
る。スラリーのPHは0.5および4の間が、マンナ
ンのマンナンオリゴマーへの短時間、高温加水分
解を触媒するのに望ましいことが見出された。PH
は与えられた反応時間および温度と共にマンナン
オリゴマーの異なる重合度の分布を決定する。よ
り低いPH(高温度および恐らくより長い反応時間
と組合せて)はより低い重合度のオリゴマー、限
定されたケースでは、単糖類マンノースを与える
傾向がある。逆に、より高いPHではより高いDP
のマンナンオリゴマーを与える傾向がある。 本発明で使用の企図された特定の酸触媒には無
機酸および有機酸が包含される。硫酸の如き強無
機酸は所望のPHに達するのに相対的に少量の酸を
必要とするため本発明の使用に特に適当である。
硫酸は最終加水分解物から沈降するのに容易であ
り、該酸は食品工業で広く適用される。リン酸、
硝酸および塩酸の如き他の無機酸、及び硫酸に混
合したリン酸の如き酸の組合せもまた適当であ
る。酢酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸、アジピ
ン酸およびフマール酸の如き有機酸単独またはこ
れらの組合せもまた酸触媒として適当であるが、
一般にはより弱く、希望するPH調整を達成するの
に相対的に多量の有機酸が必要である。 酸触媒がスラリーに添加された後、前記のスラ
リーは反応器に仕込まれる。適当な連続反応器に
は一軸または二軸スクリユー押出機または管式プ
ラグフロー反応器の如き相対的に高温、短時間反
応を促進できるものが包含される。適当な回分反
応器はコーヒー抽出残渣材料が酸触媒と混合さ
れ、次いで蒸気によつて加圧されるような反応器
中に置かれるいわゆる爆発パツフアー(Puffer)
である。圧力は急速かつ爆発的に放出され反応器
容器から内容物を排出する。DP1−約DP10の範
囲のオリゴマーを有するマンナンオリゴマー混合
物は次に前記の反応器容器からそのように排出さ
れた材料から浸出される。管式プラグフロー反応
器が特に好便である。管式プラグフロー反応器は
本質的に反応の起る円筒長の管である。反応器中
の圧力並びに前記の反応器からの排出速度を調節
するためオリフイスが反応器の放出末端に置かれ
る。“プラグフロー”は反応器を通して流れるス
ラリーの速度の状態を指す。常態では、流体は導
管の中心の流体が側壁により密接して流れる流体
より更に高速度を有する放物線状の速度分布を示
す。プラグフロー反応器においては速度分布は平
坦であり、容器の幾何学的形態および流体の性質
によつて決まる。 高温は多くの方法のいずれかで反応器中で達成
される。例えば、スラリーは反応器に入る以前に
熱交換器を通して通過される。温度は次に反応器
を断熱することにより維持される。別法として
は、高温蒸気が温度上昇の手段として反応器に直
接注入される。蒸気は若干スラリーを希釈する
が、かゝる加熱は迅速であり短時間反応を可能に
する。好ましい加熱方法の選択並びに反応器およ
びオリフイスの直径の寸法は全て標準設計原理に
基づき当業者の技術の範囲内である。 反応器内で維持される条件は勿論、本質的にマ
ンナンのみを加水分解し、かつマンナンオリゴマ
ーの希望する分布を達成することを保証するのに
重要である。マンナンを加水分解し、かつかくし
て得られたマンナンオリゴマーの劣化を最小にす
るため反応温度は160℃および260℃の間、好まし
くは190℃−220℃に置くべきである。かゝる温度
は一般に6気圧および35気圧の間の前記の反応器
中の圧力に相当し、この圧力は反応器に仕込まれ
たスラリー中の水のほぼ飽和圧である。一般に、
より高い温度はより低い重合度(PHと反応の長さ
に左右される)のマンナンオリゴマーの生成を促
進する。その逆もまた一般に真である。好ましい
反応時間は6秒と60秒との間であることが見出さ
れた。約6秒以下では、スラリーを加熱し反応の
均一性を保証することが非常に困難であるため装
置に制限がある。一方、もし反応が酸触媒の存在
で約60秒以上かなり長い間実施されると、マンナ
ンオリゴマー(および存在する少量のアラビノー
スおよびガラクトース)は劣化し始め異臭を生じ
有用な収率を制限し、かつ加水分解物の精製を困
難にする。 前述した如く、反応器の排出部分に反応器内の
圧力を調節し、排出速度を調節するオリフイスを
有する。オリフイスを通してスラリーを迅速に通
過させるとスラリーがほぼ大気圧となるまで圧力
が低下する。圧力のかゝる迅速な減少はスラリー
の膨張および蒸発的冷却、それによる“停止”ま
たは加水分解反応の即時停止を起こす。このよう
に反応を停止することにより、反応時間を前記の
6秒−60秒以内に極めて確実に調節することが可
能である。 スラリーが管式プラグフロー反応器から排出さ
れると、前記のスラリーは更に冷却され、次いで
マンナンオリゴマー溶液と残留する加水分解され
たコーヒー抽出残渣材料とに分離される。また、
排出したスラリーを塩による酸の沈殿、揮発性酸
の蒸発またはイオン交換樹脂の使用の如き既知の
技術により中和することが好ましい。中和はマン
ナンオリゴマー溶液と加水分解したコーヒー抽出
残渣材料との分離の前後のいずれかになされる。
分離は技術上既知の固−液分離の方法のいずれで
も可能である。例えば、前記のスラリーは加水分
解されたコーヒー抽出材料をそれから除去するた
めに過される。あるいは、スラリーはバスケツ
ト遠心分離器における如くスラリーを遠心分離に
より分離できる。分離後、加水分解されたコーヒ
ー抽出残渣は廃棄され、最も好ましくは燃料向け
に燃焼される。 本発明の別の態様によれば二酸化炭素ガスを酸
触媒として使用する。二酸化炭素はスラリーを反
応器に入れる前に二酸化炭素の頭隙
(headspace)中でスラリーを攪拌しつつスラリ
ーを加圧することによりスラリー中に溶解され
る。スラリーは次に前述の如く反応器に仕込まれ
る。あるいは、前述の如く反応器に入れる前の触
媒をスラリーに添加する代わりに、2酸化炭素は
管式プラグフロー反応器中に直接注入され、そこ
で2酸化炭素ガスがスラリーに溶解し、PHを約PH
4以下に低下させる。2酸化炭素を使用すること
の驚ろくべく観点は前記のガスの注入は更に短時
間高温加水分解反応を触媒しながらスラリーのPH
を十分に変化できることである。以前に討議した
酸触媒は全て相対的に強酸であり、確かにスラリ
ー中に溶解された2酸化炭素ガスから生じた酸よ
り強い。前記の酸は相対的に弱いにも拘わらずコ
ーヒー抽出残渣材料の加水分解を触媒できること
が予期に反して見出された。 いずれの態様を使用しても、本方法はDP1−約
DP10のオリゴマーを有するマンナンオリゴマー
溶液の製造を提供する。更に反応器に対して選択
した特定の条件はDP1とDP約10の間にマンナン
オリゴマーの分布を決定する。調節原理は“より
苛酷な”条件であり、即ち、より高温、より長時
間およびより低いスラリーPHは重合度のより低い
オリゴマーの製造を与え(限定された場合には単
糖類であるマンノースが製造される)。逆に、範
囲内におけるより低い温度、より短い時間および
より高いスラリーPHにおける加水分解はより高い
重合度を有するオリゴマーの分布をもつ溶液を与
える。第3表は表記した異なる条件で製造された
加水分解におけるマンナンオリゴマーの分布を示
す。使用した反応器は蒸気の直接注入用設備をも
つ管式プラグフロー反応器であつた。各事例の酸
触媒は硫酸であり反応時間は約6秒であつた。コ
ーヒー抽出残渣材料の出発重量と生成したオリゴ
マーの量をベースにした全収率は約30%であつ
た。マンナンオリゴマーの分布は高性能の液体ク
ロマトグラフイー(HPLC)により定量され、示
された%はマンナンオリゴマーの全ピーク面積に
対する相対的%である。
Table: For this method, the coffee brew residue material is first slurried in a liquid, typically water, before being charged to a plug flow reactor. The slurry should have between 4% and 20% by weight of dry-based coffee brew residue material to ensure sufficient solids content in the reactor for sufficient hydrolysis. Furthermore, the slurry should be homogeneous, ie the residual material should be distributed fairly evenly. If the slurry is preformed in batches, steps should be taken to ensure uniformity, such as recirculation with a slurry pump. If a different reactor is used, such as an extruder, there is no need to so dilute the slurry. For example, waste from a conventional extraction system, typically containing about 50%-60% by weight liquid, can be fed directly to such an extruder without further dilution. An acid catalyst is then added to the slurry to adjust the PH to the appropriate level. Acid catalyst is typically added between about 0.05% and 2.0% by weight of the slurry. It has been found that a pH of the slurry between 0.5 and 4 is desirable to catalyze the short-term, high-temperature hydrolysis of mannan to mannan oligomers. PH
determines the distribution of different degrees of polymerization of mannan oligomers with a given reaction time and temperature. Lower PH (in combination with higher temperature and possibly longer reaction times) tends to give a lower degree of polymerization of oligomers, and in limited cases, the monosaccharide mannose. Conversely, higher PH results in higher DP
tend to give mannan oligomers. Particular acid catalysts contemplated for use in the present invention include inorganic and organic acids. Strong inorganic acids such as sulfuric acid are particularly suitable for use in the present invention since they require relatively small amounts of acid to reach the desired PH.
Sulfuric acid is easy to precipitate from the final hydrolyzate, and the acid is widely applied in the food industry. phosphoric acid,
Other inorganic acids such as nitric acid and hydrochloric acid, and combinations of acids such as phosphoric acid mixed with sulfuric acid are also suitable. Organic acids such as acetic acid, citric acid, tartaric acid, malonic acid, adipic acid and fumaric acid, alone or in combination, are also suitable as acid catalysts, but
They are generally weaker and require relatively large amounts of organic acids to achieve the desired PH adjustment. After the acid catalyst is added to the slurry, the slurry is charged to a reactor. Suitable continuous reactors include those capable of promoting relatively high temperature, short time reactions, such as single or twin screw extruders or tubular plug flow reactors. A suitable batch reactor is a so-called explosive puffer, which is placed in a reactor in which the coffee extraction residue material is mixed with an acid catalyst and then pressurized by steam.
It is. Pressure is rapidly and explosively released to evacuate the contents from the reactor vessel. A mannan oligomer mixture having oligomers ranging from DP1 to about DP10 is then leached from the material so discharged from the reactor vessel. Tubular plug flow reactors are particularly convenient. A tubular plug flow reactor is essentially a cylindrical length of tube in which the reaction takes place. An orifice is placed at the discharge end of the reactor to control the pressure in the reactor as well as the rate of discharge from said reactor. "Plug flow" refers to the rate at which the slurry flows through the reactor. Normally, the fluid exhibits a parabolic velocity distribution with the fluid in the center of the conduit having a higher velocity than the fluid flowing closer to the side walls. In a plug flow reactor, the velocity distribution is flat and is determined by the vessel geometry and fluid properties. High temperatures are achieved in the reactor in any of a number of ways. For example, the slurry may be passed through a heat exchanger before entering the reactor. The temperature is then maintained by insulating the reactor. Alternatively, hot steam is injected directly into the reactor as a means of increasing temperature. Although the steam dilutes the slurry somewhat, such heating is rapid and allows for short reaction times. The selection of the preferred heating method and the dimensions of the reactor and orifice diameters are all within the skill of those skilled in the art based on standard design principles. The conditions maintained within the reactor are of course important in ensuring that essentially only mannan is hydrolyzed and the desired distribution of mannan oligomers is achieved. The reaction temperature should be between 160°C and 260°C, preferably between 190°C and 220°C, in order to hydrolyze the mannan and minimize degradation of the mannan oligomers thus obtained. Such temperatures generally correspond to pressures in the reactor of between 6 and 35 atmospheres, which is approximately the saturation pressure of the water in the slurry charged to the reactor. in general,
Higher temperatures promote the formation of mannan oligomers with a lower degree of polymerization (depending on PH and length of reaction). The converse is also generally true. It has been found that the preferred reaction time is between 6 and 60 seconds. Below about 6 seconds, there are equipment limitations because it is very difficult to heat the slurry and ensure uniformity of the reaction. On the other hand, if the reaction is carried out for much longer than about 60 seconds in the presence of an acid catalyst, the mannan oligomers (and the small amounts of arabinose and galactose present) begin to degrade, producing off-flavors and limiting useful yields, and Makes purification of the hydrolyzate difficult. As mentioned above, the discharge portion of the reactor has an orifice for regulating the pressure within the reactor and regulating the discharge rate. Rapid passage of the slurry through the orifice reduces the pressure until the slurry is at near atmospheric pressure. Such a rapid decrease in pressure causes expansion and evaporative cooling of the slurry, thereby "shutdown" or immediate cessation of the hydrolysis reaction. By stopping the reaction in this way, it is possible to adjust the reaction time very reliably within the abovementioned range of 6 seconds to 60 seconds. Once the slurry is discharged from the tubular plug flow reactor, it is further cooled and then separated into the mannan oligomer solution and the remaining hydrolyzed coffee brew residue material. Also,
Preferably, the discharged slurry is neutralized by known techniques such as acid precipitation with salts, evaporation of volatile acids, or use of ion exchange resins. Neutralization occurs either before or after separation of the mannan oligomer solution and the hydrolyzed coffee brew residue material.
Separation can be accomplished by any method of solid-liquid separation known in the art. For example, the slurry is passed to remove hydrolyzed coffee extraction material therefrom. Alternatively, the slurry can be separated by centrifugation, such as in a basket centrifuge. After separation, the hydrolyzed coffee extract residue is disposed of and most preferably combusted for fuel. According to another aspect of the invention, carbon dioxide gas is used as the acid catalyst. Carbon dioxide is dissolved in the slurry by pressurizing the slurry while stirring the slurry in a carbon dioxide headspace before introducing the slurry into the reactor. The slurry is then charged to the reactor as described above. Alternatively, instead of adding catalyst to the slurry before entering the reactor as described above, carbon dioxide is injected directly into the tubular plug flow reactor where the carbon dioxide gas is dissolved in the slurry and the PH is PH
Reduce it to 4 or less. A surprising aspect of using carbon dioxide is that the injection of gas further reduces the pH of the slurry while catalyzing the high temperature hydrolysis reaction for a short period of time.
It is possible to change the situation sufficiently. All of the acid catalysts previously discussed are relatively strong acids, certainly stronger than acids generated from carbon dioxide gas dissolved in a slurry. It has unexpectedly been found that the acids described above, despite their relative weakness, are able to catalyze the hydrolysis of coffee brew residue materials. Using either embodiment, the method provides DP1 - about
Provided is the production of mannan oligomer solutions with oligomers of DP10. Furthermore, the particular conditions chosen for the reactor determine the distribution of mannan oligomers between DP1 and DP about 10. The controlling principle is "severe" conditions, i.e. higher temperature, longer time and lower slurry PH will give the production of oligomers with a lower degree of polymerization (in limited cases, the monosaccharide mannose will be produced). ). Conversely, hydrolysis at lower temperatures, shorter times and higher slurry PH within the range gives solutions with a distribution of oligomers with a higher degree of polymerization. Table 3 shows the distribution of mannan oligomers in the hydrolysis produced under the different conditions indicated. The reactor used was a tubular plug flow reactor with provision for direct injection of steam. The acid catalyst in each case was sulfuric acid and the reaction time was about 6 seconds. The overall yield, based on the starting weight of coffee brew residue material and the amount of oligomer produced, was approximately 30%. The distribution of mannan oligomers was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC) and the percentages shown are relative to the total peak area of mannan oligomers.

【表】 第3表に見られる如く、より高温の加水分解と
組合せた酸触媒のより高い濃度(およびより低い
スラリーPH)はより低い重合度をもつオリゴマー
を与えるが、DP1−DP7のオリゴマーはより低い
酸触媒濃度およびより低い加水分解温度で製造さ
れる。 本発明の方法により製造されたDP1−約DP10
の範囲のオリゴマーを有するマンナンオリゴマー
混合物は多数の応用を持ち、特定の使用に応じて
混合物中のオリゴマーの特定の分布を変えること
ができる。最も重要な利用の一つは焙炒および磨
砕出発コーヒーから得られたソルブルコーヒーの
量を増加するため普通のコーヒー抽出物へ前記の
混合物を添加することである。マンナンオリゴマ
ー混合物はそれ自体がコーヒーから製造され、普
通の抽出物は代表的に多量のマンナンオリゴマー
を含有しているだけに得られたコーヒー抽出物は
特にコーヒー抽出物と異ならない。この特殊な応
用に対しDP約1およびDP6の間に分布した多数
のマンナンオリゴマーを持つことが好ましい。マ
ンナンオリゴマー混合物は前記の抽出物を乾燥す
る以前に普通のコーヒー抽出物に添加され、また
はマンナンオリゴマー混合物は乾燥し、次いで普
通の抽出物から製造されたソルブルコーヒーと混
合することができる。乾燥は冷凍乾燥または噴霧
乾燥の如き技術上既知のいずれの手段によつても
可能である。あるいは混合物はマンノース(上述
の定義によるDP1の“オリゴマー”)の方に大き
く分布を偏らせることもでき、その混合物は次い
で簡単に既知の方法でマニトールに変換され、食
品工業で広く使用される甘味剤であるマニトール
の安価な資源を提供する。DP1−DP10の範囲の
オリゴマーを有するマンナンオリゴマーの他の利
用にはコーヒー豆にオリゴマーを浸透させるた
め、コーヒー豆の脱カフエインに使用されたコー
ヒー水性抽出物への前記の混合物の添加、焙炒コ
ーヒー豆にオリゴマーを浸透させるため該混合物
による焙炒反応の急冷および優れた凝塊物を製造
するため乾燥したマンナンオリゴマー混合物と共
に噴霧乾燥したコーヒーの凝塊とが包含される。
DP1−DP10の範囲のオリゴマーを有するマンナ
ンオリゴマー混合物の更に他の利用は当業者に明
白であり本明細書中に記載した応用に限定されな
い。 下記の実施例は本発明のある態様を説明する。
実施例は前記の特許請求の範囲を越えて本発明を
限定するものではない。 実施例 1 一連の運転は本質的に同一方法を使用して実施
したが酸触媒、反応温度および反応時間を変え
た。方法は次記の如くであつた。 商業的抽出工程からの廃コーヒー滓を水に分散
しグリフオードウツドW−200コロイドミルを使
用し十分に0.8mm(プラグフロー反応器のオリフ
イス寸法)以下の粒子サイズに粉砕し4.68重量%
固形物のスラリーを得た。スラリーは次に室温で
プラグフロー反応器のホツパ中に置き攪拌して沈
降を防止するよう保持した。スラリーは次にモイ
ノ(Moyno)ポンプ使用して約113ml容量を有す
るプラグフロー反応器中に汲み上げた。スラリー
を反応器に仕込む直前にあらかじめ秤量した量の
94重量%の硫酸を小変動行程のピストンポンプに
よりスラリー流体中にポンプで汲み上げ所望の酸
濃度を得た。スラリーのPHはかかる硫酸の添加量
により調整され、PH0.5およびPH4の間であつた。
反応器は蒸気がスラリー中に直接注入された加熱
部分と本質的にある長さの管材料である反応部分
より構成された。スラリーが前記の反応器に入つ
た後、温度はスラリー中に注入された蒸気の凝縮
により迅速に上昇した。反応器の温度はバルブに
より蒸気圧を変化することにより変化され熱電対
によりモニターした。本実施例において用いられ
た温度および圧力は第4、5および6表に示され
る。反応器中のスラリーの滞留時間はモイノポン
プの汲み上げ速度を変化することにより変化でき
た。スラリーは反応器から反応器のオリフイスを
通して通過させた後スラリーは大気圧に低下し、
相等する温度は約100℃に低下し、反応を停止し
た。スラリーおよびいずれの凝縮物も水冷熱交換
器に通すことによりほぼ室温まで更に冷却した。
加水分解したスラリーは次に炭酸カルシウムで中
和し残渣はそれから過した。 マンナンオリゴマーを含有する得られた加水分
解物は組成およびDP約1およびDP10の間のマン
ナンオリゴマーの分布の両者を定量するため分析
した。本実施例および下記の実施中のマンナンオ
リゴマーの純度は代表的に80%以上であり、本質
的にマンナンおよび極めて少量の繊維素のみが加
水分解されることを示した。 分析に高性能液体クロマトグラフイー(H,
P,L,C)を使用し、示された%はマンナンオ
リゴマーの全ピーク面積の相対的%である。分析
はアクリロニトリル/水 70/30の溶剤によりウ
オタースカーボハイドレートアナリシスカラム
(部品番号84038)で実施した。温度は約17℃に維
持し、溶剤流速は約2ml/分であつた。ピークは
ウオタース差動屈折率検出器でモニターした。 第4表は硫酸に対する結果を示す。第5表はリ
ン酸に対する結果を示し、第6表は酢酸に対する
結果を示す。
[Table] As seen in Table 3, higher concentrations of acid catalyst (and lower slurry PH) combined with higher temperature hydrolysis give oligomers with lower degrees of polymerization, whereas oligomers of DP1-DP7 Produced with lower acid catalyst concentrations and lower hydrolysis temperatures. DP1 - approx. DP10 produced by the method of the invention
Mannan oligomer mixtures with oligomers in the range have numerous applications, and the specific distribution of oligomers in the mixture can be varied depending on the particular use. One of the most important uses is the addition of said mixtures to ordinary coffee extracts in order to increase the amount of soluble coffee obtained from roasted and ground starting coffee. The mannan oligomer mixture is itself produced from coffee, and the resulting coffee extract is not particularly different from coffee extract, as conventional extracts typically contain large amounts of mannan oligomers. For this particular application it is preferred to have a large number of mannan oligomers distributed between about DP 1 and DP 6. The mannan oligomer mixture can be added to the conventional coffee extract before drying said extract, or the mannan oligomer mixture can be dried and then mixed with the soluble coffee prepared from the conventional extract. Drying can be by any means known in the art such as freeze drying or spray drying. Alternatively, the mixture can be highly biased towards mannose (“oligomers” of DP1 as defined above), which can then be easily converted in known manner to mannitol, a sweetener widely used in the food industry. Provides an inexpensive source of mannitol, a drug. Other uses of mannan oligomers with oligomers in the range DP1-DP10 include the addition of said mixtures to coffee aqueous extracts used for the decaffeination of coffee beans, for the infiltration of oligomers into coffee beans, and for roasted coffee. Spray dried coffee agglomerates are included along with quenching of the roasting reaction with the mixture to infiltrate the beans with oligomers and a dried mannan oligomer mixture to produce superior agglomerates.
Still other uses of mannan oligomer mixtures having oligomers in the range DP1-DP10 will be apparent to those skilled in the art and are not limited to the applications described herein. The following examples illustrate certain embodiments of the invention.
The examples are not intended to limit the invention beyond the scope of the claims below. Example 1 A series of runs were carried out using essentially the same method but varying the acid catalyst, reaction temperature and reaction time. The method was as follows. Waste coffee grounds from a commercial extraction process were dispersed in water and ground to a particle size well below 0.8 mm (orifice size of a plug flow reactor) using a Gripford W-200 colloid mill to yield 4.68% by weight.
A slurry of solid matter was obtained. The slurry was then placed in the hopper of a plug flow reactor at room temperature and maintained with agitation to prevent settling. The slurry was then pumped into a plug flow reactor having a capacity of approximately 113 ml using a Moyno pump. Just before charging the slurry to the reactor, a pre-weighed amount of
94% by weight sulfuric acid was pumped into the slurry fluid by a small stroke piston pump to obtain the desired acid concentration. The pH of the slurry was adjusted by the amount of sulfuric acid added, and was between PH0.5 and PH4.
The reactor consisted of a heating section in which steam was injected directly into the slurry and a reaction section which was essentially a length of tubing. After the slurry entered the reactor, the temperature rose rapidly due to condensation of the steam injected into the slurry. The reactor temperature was varied by varying the vapor pressure with a valve and monitored with a thermocouple. The temperatures and pressures used in this example are shown in Tables 4, 5 and 6. The residence time of the slurry in the reactor could be varied by changing the pumping rate of the Moino pump. After the slurry is passed from the reactor through the reactor orifice, the slurry is reduced to atmospheric pressure,
The corresponding temperature dropped to about 100°C and the reaction was stopped. The slurry and any condensate were further cooled to about room temperature by passing through a water-cooled heat exchanger.
The hydrolyzed slurry was then neutralized with calcium carbonate and the residue was then filtered. The resulting hydrolyzate containing mannan oligomers was analyzed to determine both the composition and the distribution of mannan oligomers between DP about 1 and DP10. The purity of the mannan oligomers in this example and in the following run was typically greater than 80%, indicating that essentially only mannan and very small amounts of cellulose were hydrolyzed. High performance liquid chromatography (H,
P, L, C) and the percentages shown are relative percentages of the total peak area of mannan oligomers. The analysis was carried out on a Waters Carbohydrate Analysis column (Part No. 84038) with a solvent of acrylonitrile/water 70/30. The temperature was maintained at about 17°C and the solvent flow rate was about 2 ml/min. Peaks were monitored with a Waters differential refractive index detector. Table 4 shows the results for sulfuric acid. Table 5 shows the results for phosphoric acid and Table 6 shows the results for acetic acid.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 上記の表の試験はマンナンオリゴマーの変化す
る分布が酸触媒、反応温度および反応時間を変更
することにより得ることができることを示す。酸
濃度の増加、温度の上昇および反応時間の増加に
対しより低い重合度のオリゴマーが一般的傾向で
ある。 実施例 2 二酸化炭素はガスとして硫酸を汲み上げるのに
使用した同一の開口を通して反応器中に仕込ん
だ。二酸化炭素の圧力は二酸化炭素シリンダー上
の調節弁を調整することによつて反応器に導入し
た蒸気の圧力以上に維持した。反応器に流入する
二酸化炭素の量もまたCO2調節器上の弁を開くこ
とにより変化できた。約3.4のPHを生ずる二酸化
炭素の濃度は約1重量%であると推定された。よ
り高い、およびより低い二酸化炭素の流速で異な
る運転を実施した。CO2調節器上の弁はより高い
二酸化炭素の流速に対しては通路の約2分の1
を、より低い二酸化炭素の流速に対しては約4分
の1を解放した室温に冷却した後反応器から出る
流出液は遊離した気泡(CO2ガスプラス加水分解
物および廃滓残渣)からなつた。240℃で高低
CO2流速は同等のオリゴ糖類の分布を与えた。 それらの結果を下記の第7表に示した。
TABLE The tests in the above table show that varying distributions of mannan oligomers can be obtained by changing the acid catalyst, reaction temperature and reaction time. There is a general trend towards oligomers with a lower degree of polymerization with increasing acid concentration, increasing temperature and increasing reaction time. Example 2 Carbon dioxide was charged as a gas into the reactor through the same opening used to pump sulfuric acid. The pressure of carbon dioxide was maintained above the pressure of the steam introduced into the reactor by adjusting the control valve on the carbon dioxide cylinder. The amount of carbon dioxide flowing into the reactor could also be varied by opening the valve on the CO2 regulator. The concentration of carbon dioxide resulting in a PH of about 3.4 was estimated to be about 1% by weight. Different runs were performed with higher and lower carbon dioxide flow rates. The valve on the CO 2 regulator is about 1/2 of the passage for higher carbon dioxide flow rates.
The effluent leaving the reactor after cooling to room temperature consists of liberated gas bubbles (CO 2 gas plus hydrolyzate and tailings residue), which for lower carbon dioxide flow rates released about a quarter. Ta. High and low at 240℃
CO2 flow rate gave comparable oligosaccharide distribution. The results are shown in Table 7 below.

【表】 第7表の試験はマンナンオリゴマーの分布の変
化が酸触媒として二酸化炭素によつて同様に得る
ことができることを示している。 実施例 3 実験はカンサス州サベーサのウエンゲル
(Wenger)製造会社により製造された2個の修
正ウエンゲル 一軸スクリユー押出機により運転
を行い、これは濃厚な粘稠度(約60−70%水分)
の商業的に製造された廃コーヒー滓を加水分解す
るために高圧スクリユーコンベアとして使用し
た。廃滓(約70%水分)を低部円形のライブビン
(live bin)中におき、2個の共回転するスクリ
ユーを経て第1の押出機(SX−80)に仕込んだ。
この第1の押出機は高圧を発生し、滓を予熱する
のに使用した。SX−80の生産物は次に第2の押
出機(SX−110)に仕込み更に加熱した。硫酸を
廃滓が反応温度に達した点で小型ポンプを使用し
てSX−110の前面部分に注入した。スリーが反応
領域にある間は温度は一定に留めた。材料は水圧
で活動させたオリフイスを通してSX−110を排出
しオリフイスの口は水圧調節した。温度も滞留時
間のいずれも正確には測定でなかつた。押出機中
の熱電対は金属胴の温度のみを読んだように見え
る。バレルの温度は107℃−約200℃の範囲であつ
た。サージング(Surging)により滞留時間は変
化した。H.P.L.C.分析は再びマンナンオリゴマー
の存在を示した。 結果は下記の第8表に示した。
Table 7 The tests in Table 7 show that changes in the distribution of mannan oligomers can be similarly obtained with carbon dioxide as acid catalyst. Example 3 Experiments were run on two modified Wenger single-screw extruders manufactured by the Wenger Manufacturing Company of Sabetha, Kansas, which had a thick consistency (approximately 60-70% moisture).
was used as a high-pressure screw conveyor to hydrolyze commercially produced waste coffee grounds. The tailings (approximately 70% moisture) was placed in a lower circular live bin and was charged to the first extruder (SX-80) via two co-rotating screws.
This first extruder generated high pressure and was used to preheat the slag. The SX-80 product was then charged to a second extruder (SX-110) for further heating. Sulfuric acid was injected into the front section of the SX-110 using a small pump once the tailings reached reaction temperature. The temperature remained constant while the three was in the reaction zone. The material was discharged from the SX-110 through a hydraulically activated orifice, and the mouth of the orifice was hydraulically regulated. Neither temperature nor residence time could be accurately measured. The thermocouple in the extruder appears to read only the temperature of the metal shell. Barrel temperatures ranged from 107°C to about 200°C. Residence time varied due to surging. HPLC analysis again showed the presence of mannan oligomers. The results are shown in Table 8 below.

【表】 調節は押出機に対し精密でなかつたのでDP1お
よびDP約10の間のマンナンオリゴマーの範囲を
得ることは可能でなかつたが、それにも拘わらず
マンナンオリゴマーの分布を生成することは可能
であつた。 実施例 4 加水分解物は廃滓からプラグ流水反応器中で
0.05%硫酸により220℃でかつ約7秒の滞留時間
で加水分解することにより製造した。加水分解物
は真空で約22重量%の固形物まで濃縮し、抽出を
22重量%において普通のコーヒー抽出物(約25%
固形物)と混合した。混合物はニロ(Niro)噴
霧乾燥器中で入口温度約160℃、出口温度80℃で
噴霧乾燥した。普通に調製したコーヒー抽出物か
らなる対照を同一条件で噴霧乾燥し、両試料を1
%水準で再脱水し(熱水100c.c.当り1g)、試食し
た。製品の味覚に主要な差異は観察されなかつ
た。加水分解物を含有する製品は若干の懸濁固形
物によつてやゝ濁りその点で家庭醸造コーヒーに
一層類似した。
Table: It was not possible to obtain a range of mannan oligomers between DP 1 and DP about 10, as the adjustment was not precise to the extruder, but it was nevertheless possible to produce a distribution of mannan oligomers. It was hot. Example 4 Hydrolyzate is extracted from the tailings in a plug flush reactor.
It was prepared by hydrolysis with 0.05% sulfuric acid at 220°C and a residence time of about 7 seconds. The hydrolyzate was concentrated in vacuo to approximately 22% solids by weight and extracted.
Regular coffee extract at 22% by weight (approximately 25%
solid matter). The mixture was spray dried in a Niro spray dryer with an inlet temperature of approximately 160°C and an outlet temperature of 80°C. A control consisting of a normally prepared coffee extract was spray dried under the same conditions and both samples were
% level (1 g per 100 c.c. of hot water) and sampled. No major differences in product taste were observed. The product containing the hydrolyzate was more cloudy with some suspended solids and in that respect more similar to home brewed coffee.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 コーヒー抽出残渣材料を加水分解し、重合度
1〜約10のマンナンオリゴマーを製造する方法で
あつて、前記のコーヒー抽出残渣材料は常圧で抽
出され、次いで熱的に加水分解され大部分のアラ
ビノガラクタンを除去したコーヒー滓からなり、
前記の方法が、 (a) 前記コーヒー抽出残渣材料を液中にスラリー
化して、乾燥ベースで4重量%から60重量%の
残渣材料を含むスラリーを製造し、 (b) 前記のスラリーのPHをPH0.5およびPH4の間
に調整するのに十分な量の酸触媒をスラリーに
添加し、 (c) スラリーを160℃および260℃の間の温度で6
秒−60秒、6気圧および35気圧の間の圧力で反
応器中に通過させてマンナンを加水分解し、 (d) スラリーを反応容器からオリフイスを通して
排出して、圧力を迅速に常圧に低下させ、加水
分解反応を停止し、 (e) 排出したスラリーを中和し、かつ (f) 加水分解したコーヒー抽出残渣材料から重合
度1〜約10のマンナンオリゴマーを分離して純
度80%以上のマンナンオリゴマーを製造する 工程よりなることを特徴とするマンナンオリゴ
マーの製造方法。 2 前記スラリーが、乾燥ベースで約4重量%か
ら約20重量%の残渣材料を含み、かつ前記工程(c)
の反応器が、管式プログフロー反応器である特許
請求の範囲第1項記載の方法。 3 重合度1〜10のマンナンオリゴマーが加水分
解したコーヒー抽出残渣材料から水溶液として分
離される特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 酸触媒が硫酸、リン酸、硝酸、塩酸、酢酸、
クエン酸、酒石酸、マレイン酸、アジピン酸、フ
マール酸およびそれらの組み合せよりなる群から
選択される特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 管式プラグフロー反応器中の温度が190℃−
220℃である特許請求の範囲第2項記載の方法。 6 前記工程(c)の反応器が押出機である特許請求
の範囲第1項記載の方法。 7 硝酸が酸触媒としてスラリーに前記スラリー
の0.05重量%および0.5重量%の間で添加される
特許請求の範囲第1項記載の方法。 8 コーヒー抽出残渣材料を加水分解し重合度1
〜約10のマンナンオリゴマーを製造する方法であ
つて、 (a) 前記コーヒー抽出残渣材料を液中にスラリー
化して、乾燥ベースで4重量%から60重量%の
残渣材料を含むスラリーを製造し、 (b) スラリーを160℃および260℃の間の温度で6
秒−60秒間、同時に約4以下のPHであるように
酸触媒として二酸化炭素を注入しながら反応器
中で反応させ、 (d) スラリーを反応容器からオリフイスを通して
排出して圧力を急速に大気圧に低下させ、加水
分解反応を停止し、 (e) 加水分解したコーヒー抽出残渣材料から重合
度1〜約10のオリゴマーを有するマンナンオリ
ゴマー溶液を分離する工程よりなることを特徴
とする方法。 9 スラリーが乾燥ベースで4重量%および20重
量%の間にあり、かつ工程(b)の反応器が管式プラ
グフロー反応器である特許請求の範囲第8項記載
の方法。 10 工程(b)の反応器が押出機である特許請求の
範囲第8項記載の方法。 11 スラリーを生成するための液体が水である
特許請求の範囲第1項または同第8項記載の方
法。 12 更に、重合度1〜10のオリゴマーを有する
マンナンオリゴマー溶液を乾燥することによりな
る特許請求の範囲第3項または同第8項記載の方
法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing mannan oligomers having a degree of polymerization of 1 to about 10 by hydrolyzing a coffee extraction residue material, wherein the coffee extraction residue material is extracted at normal pressure, and then thermally extracted. Consists of coffee grounds that have been hydrolyzed and most of the arabinogalactan has been removed.
The method comprises: (a) slurrying the coffee brew residue material in a liquid to produce a slurry containing from 4% to 60% by weight of the residue material on a dry basis; and (b) adjusting the pH of the slurry. (c) adding enough acid catalyst to the slurry to adjust the PH between 0.5 and 4; (c) heating the slurry at a temperature between 160°C and 260°C;
s - 60 s to hydrolyze the mannan by passing it through the reactor at a pressure between 6 and 35 atm, and (d) draining the slurry from the reaction vessel through an orifice to quickly reduce the pressure to normal pressure. (e) neutralize the discharged slurry, and (f) separate mannan oligomers with a degree of polymerization of 1 to about 10 from the hydrolyzed coffee extraction residue material to obtain a product with a purity of 80% or more. A method for producing a mannan oligomer, comprising the steps of: producing a mannan oligomer. 2 said slurry comprises from about 4% to about 20% by weight of residual material on a dry basis, and said step (c)
The method according to claim 1, wherein the reactor is a tubular progflow reactor. 3. The method according to claim 2, wherein mannan oligomers having a degree of polymerization of 1 to 10 are separated from the hydrolyzed coffee extraction residue material as an aqueous solution. 4 The acid catalyst is sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid,
The method of claim 1 selected from the group consisting of citric acid, tartaric acid, maleic acid, adipic acid, fumaric acid and combinations thereof. 5 The temperature in the tubular plug flow reactor is 190℃-
The method according to claim 2, wherein the temperature is 220°C. 6. The method according to claim 1, wherein the reactor in step (c) is an extruder. 7. The method of claim 1, wherein nitric acid is added to the slurry as an acid catalyst at between 0.05% and 0.5% by weight of the slurry. 8 Hydrolyze the coffee extraction residue material to a degree of polymerization of 1
~ about 10 mannan oligomers, the method comprising: (a) slurrying the coffee brew residue material in a liquid to produce a slurry comprising from 4% to 60% by weight of the residue material on a dry basis; (b) the slurry at a temperature between 160°C and 260°C;
react in the reactor while simultaneously injecting carbon dioxide as an acid catalyst so that the pH is below about 4 seconds - 60 seconds; (d) The slurry is discharged from the reaction vessel through an orifice and the pressure is rapidly reduced to atmospheric pressure. (e) separating a mannan oligomer solution having oligomers having a degree of polymerization of 1 to about 10 from the hydrolyzed coffee extract residue material. 9. The method of claim 8, wherein the slurry is between 4% and 20% by weight on a dry basis and the reactor of step (b) is a tubular plug flow reactor. 10. The method according to claim 8, wherein the reactor in step (b) is an extruder. 11. The method according to claim 1 or 8, wherein the liquid for producing the slurry is water. 12. The method according to claim 3 or 8, which further comprises drying a mannan oligomer solution containing oligomers having a degree of polymerization of 1 to 10.
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