JPH07500283A - 液からアルコールを取り除く方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液からアルコールを取り除く方法 発明の分野 本発明は、液中のアルコール含有量の低下に関する。

発明の背景 アルコールの有害な影響が多くの国々で意識されてくるにつれて、飲酒運転や未 成年の飲酒の制限がより強くなるにつれて、そして場合によっては法律による又 は宗教上の制限のために、多くの飲料製造業者は低アルコール含有量又はアルコ ール含有量がほとんどゼロのワイン、ビール、その他の醗酵飲料の市場を認識し てきている。

ビールあるいはぶどう品種名で呼ばれるワインのこくのある風味を得るためには 、アルコール性飲料を製造してから、残りの風味の成分を可能な限り保存しなが らエタノールを取除くことが必要である。

この最後の側面が、大抵のアルコール除去技術を満足なものとは言えないものに しているものである。特に、飲料の加熱を必要とする工程は、風味成分のうちの あるものの性質を変えるか、あるいは風味をもたらす揮発性エキスを追い出す。

従来、液体からアルコールを分離するのにはいろいろな手段が使用されてきた。

例えば、逆浸透が使用されているが、これは高圧を使用しなくてはならない点で 不利であり、またこの分離プロセスは、障壁（バリヤ）を横切る液相の移動を必 要し、水も喪失させる。

米国特許第４５８１２３６号（ＵＳＰ　４，５８１，２３６　）明細書では透析 が使用されている。透析における移動膜は、一般に小さい分子を通過させるけれ ども大きい分子は通過させないものである。移動は蒸気相では起こらず、またア ルコールのほかにいくつかの風味成分が膜を通り抜ける。

米国特許第４７８１８３７号（ＵＳＰ　４，７８１．８３７　）明細書は、浸透 蒸留とされるプロセスを扱っている。この特許明細書は水溶液からアルコールを 除去することを教示していないが、多孔質の疎水性バリヤを使用して低い方の浸 透圧力の液から高い方の浸透圧力の液へ溶媒を蒸気相で移動させることを記載し ている。醗酵した液に適用すると、アルコールのほかに醗酵液中の水が通り抜け 、濃縮された醗酵液に水を再追加することが必要になる。更に、浸透圧力差は、 万一バリヤに孔ができると醗酵液を汚染しかねないブライン溶液を使用して達成 される。液からアルコールを分離するための単純な、直接の方法を提供すること は有益なことであろう。

発明の概要 本発明の方法は、その一番広い側面において、微孔質の膜により分離された二つ の領域のガス／液界面におけるアルコールの分圧差を利用し、ここで一方の領域 はアルコールの溶液と少なくとも１種の他の液とを含有し、そしてもう一方の領 域は主にその他方の液のみを含有する。

より狭い側面では、醗酵した液の上の気相中のエタノールの分圧を利用して、エ タノールを微孔質の疎水性膜の細孔を通してエタノール分圧のより低い領域へ進 ませる。このように、より狭い側面では、本発明は醗酵液のエタノール含有量を 低下させるための方法であって、この方法は、醗酵液を微孔質疎水性膜の片側に 沿って通し、同時にこの膜の他方の側に沿って液体の水を通し、この液体の水は エタノール含有量が醗酵液のエタノール含有量よりも少なく、このようして膜を 横切ってアルコールの分圧に差を生じさせることを含むものである。

図面の簡単な説明 第１図はワインの重量損失を時間に対してプロ・ソトしたグラフである。

第２図はワイン中のアルコール濃度を時間に対してプロ・ソトしたグラフである 。

発明の詳細な説明 本発明の方法では、微孔を有する膜を横切るアルコールの分圧差を利用して、ア ルコール含有量が他方の側の液中のそれよりも多１１片側の液からアルコール蒸 気を移動させ、そしてこのアルコールを他方の側の液中に移動させる。分圧差を 最大限にするためには、両方の液を分離膜の両側に沿って連続的に移動させるの が好まじり）。

流れの速度は重要ではないが、明らかなことに、受取用の液のアルリコール含存 量を少なくしておくために、受取用の液の流れは速い速度であるべきである。

次に、本発明をビールあるいはワインのような醗酵した液からアルコールを分離 することに関連して説明する。

醗酵した液を微孔質の疎水性膜の膜壁に沿って通し、同時にこの膜の反対側の壁 に沿って液体の水を通すと、アルコール蒸気が醗酵液から抜は出して微孔質膜の 細孔を通り抜け、そして他の側の液体の水中へ進む。

微孔質の疎水性膜は実質的に、液体の水を通さない膜である。

［疎水性（の）Ｊというのは、実質的に液体の水を通さないことを意味する。そ れは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフルオロポリマー、Ｔ ＦＥとパーフルオロアルキルビニルエーチルどの（ＰＦＡ型）コポリマーのよう な、ＴＦＨのフッ素化コポリマー、及ヒポリヒニリデンフルオライド（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌｉｄｉｎｅ　ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、又はポリプロピレンあるいはポリ エチレンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエ ステル等からつくることができる。これらの膜は、当該技術分野で知られている 、例え（ｆ延伸、フィラー抽出、繊維化（ｆ　ｉｂｅｒｉｎｇ）等の如き方法で 調製することができる。それらは、処理して疎水性にされている、例えばアクリ ル樹脂、セルロースアセテートといったような親水性の膜でもよい。膜は１又は ２の支持層に積層することができる。膜は、シート、チューブ、あるいは中空繊 維の形態でもよい。好ましし１微孔質の疎水性膜は、米国特許第４１８７３９０ 号（ＵＳＰ　４．１８７．３９０　”）及び同第３９５３５６６号（ＵＳＰ　３ ，９５３．５６６　）各明細書に記載されたように調製された延伸多孔質ポリテ トラフルオロエチレンである。

膜の多孔度と厚さは、それを通過するアルコールの流束レート（ｆｌｕｘ　ｒａ ｔｅ　）に影響を及ぼすが、そのほかの点では重要なノ（ラメ−ターではない。

一般に、多孔度が高くなればなるほど、流束レートは大きくなる。一般に、多孔 度は３０〜９５容積％の範囲に及」く。

また、一般に、膜が薄くなればなるほど、流束レートは大きくなる。

膜の厚さは、所望のままに変えることができ、一般には１０〜１０００μｍであ る。

微孔の大きさは、使用される圧力で使用中の液が浸透するのに膜が耐える限り、 重要ではない。

使用される装置は、液を分離するための通常のいずれの装置でもよく、例工ばプ レー）−フレーム隔膜セル（ｐｌａｔｅ　ａｎｄ　ｆｒａｍｅ　ｍｅｍ−ｂｒａ ｎｅ　ｃｅｌｌ）　、あるいは螺旋巻き隔膜モジュール、あるいは管状もしくは 中空繊維モジュールといったようなものでよい。次に続く説明は、プレート−フ レーム隔膜セルに関連して方法を説明する。

装置の二つのセルを、流体の漏れがないようにして膜により分離する。入口と出 口の通路を使って液の流れを導き、調節する。一方のセル（第一のセル）には、 ビール又はワインのような醗酵した液を通し、他方のセル（第二のセル）には液 体の水を通し、これ１よ脱気をしてもよい。セルの壁は任意の通常の金属材料又 はプラスチック材料で製作することができる。

操作時には、アルコール性の醗酵飲料を第一のセルの入口を通過させ、膜壁と接 触して且つそれに沿って流動させる。同時に、液体の水を第二のセルの入口を通 過させ、そして反対側の膜壁と接触して且つそれに沿って流動させる。

膜は、内部が濡らされることがなく、且つ多孔質であるから、膜のこの性質のた め液が通過することのできない、気体が占める薄し１層をもたらす。しかしなが ら、アルコールは蒸発してこの気体層（こ入り、膜を通過して、水に吸収され、 そして運び去られることができる。アルコールが膜を横切るための推進力は、水 上に対するワイン上の気相中のアルコールの分圧差である。水中にはアルコール が少しも、あるいはほとんどないので、水上のアルコール分圧は小さい。

第一のセルの出口を通過後、結果として得られたものは、アルコール含有量が低 下していることを除いて容積と組成がほとんど変化していないワイン製品である 。アルコールは、第二のセルの出口を通過する液体の水から分別蒸留、浸透気化 （ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　）又は他の方法により経済的に分離される。次 いで、所望ならば水は再循環させてもよい。

膜を横切るアルコールの流束レートは、第二のセルに入る前に水を脱気して大き くしてもよい。

膜の両側の液の流速は重要ではない。しかし、流速は、液体の水の側のアルコー ル含有量がそれと分かる程度まで上昇するほど小さくてはよくない。と言うのは 、そうすると膜を横切るアルコールの分圧差が低下するからである。

逆に言えば、流速が速くなればなるほど、アルコールはより速（液体の水側に持 ち出される。更に、醗酵飲料側は、醗酵液にこくと風味を与える他の成分が抜は 出るのを最小限にするように、あまり長く膜と接触し続けるべきでない。

純粋な水の上では水の蒸気圧は醗酵液の上におけるよりもいくらか高いので、少 量の水の蒸気はアルコールの移動と逆の方向に移動することができる。この少量 の水の移動が起こるのを防ぐことがめられる場合には、液体の水に、いくらかの 電解質、例えばＮａＣ１のようなものを加えて、水の蒸気圧を釣り合わせること ができる。この溶液の「浸透圧」をワインのそれより高く上昇させるのに十分な 電解質を加える必要はない。あるいはまた、より冷たい液体の水を使って同じ目 的が達成される。同様に、ワインの何らの他の成分、例えば揮発性の風味成分が 膜を横切って水の中に進むのを防ぐことがめられる場合には、適当量のその成分 を水に加えることが必要なだけである。

膜をまたいで圧力差を利用する必要がないということが、本発明の有利な特質で ある。そしてまた、プロセスを運転するのにどのような温度差も必要ではなく、 やはり有利であるが、所望ならば、処理の速度を上げるため醗酵液の側を高くし ていくらかの差をつけてもよい。

例 使用した装置は、Ｏｓｍｏｎｉｃｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ製のプレート−フレーム直 交流型隔膜セル（ＳＥＰＡ　ＣＦ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｃｅ１ｌ　）であった。

それは、有効表面積０．０１５５ｍ”の膜により分離された二つのセルを含むも のである。

使用した膜は、ダブリュ、エル、ボア　アンド　アソシエイツから入手可能な、 ＡＳＴＭ　Ｆ−３１６−８６で測定した最低のイソプロピルアルコールバブルポ イント力月２．　３１）ｓｉｇ　（０，８５ｂａｒ　）の疎水性の微孔質延伸ポ リテトラフルオロエチレン膜であった。

使用した水は逆浸透で精製した水であった。

使用した醗酵液は、アルコール含有量が約１２容量％の白ワイン（Ｆｒａｎｚｉ ａ　Ｃｈａｒｄｏｎｎａｙ）であった。

ワインと水をおのおの別のビーカーに注ぎ入れた。一方のビーカーに１５０ｇの ワインを入れ、もう一方のビーカーに１５００ｍｌの水を入れた。一方の液は下 部のセル本体を流れ、そして他方の液は上部のセル本体を流れるように、各ビー カーをチューブで隔膜セルと適当な流体ポンプ手段につなぎ、これら二つのセル を膜で分離した。上部と下部のセル本体を通る各液の流れは、２２０　ｍｌ／ｍ ｉｎの流量の並流（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｌｏｗ）であった＠ワインを入れ たビーカーは、その重量を連続して監視して、アルコールが膜を横切って隔膜セ ルの水側へ移動することによる重量損失を指示することができるように、ディジ タル秤に載せた。

これらの液を２時間連続して循環させた。

ワインの重量損失（質量損失）は第１図にプロットされている。

第１図に見られるように、２時間かけて約１１．２ｇの重量損失が起こった。

ガスクロマトグラフィーで測定した、ワイン中のアルコールの容量による濃度は 、第２図にプロットされている。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年４月２０日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．混和性の液であって、そのうちの一つがアルコールであるものの第一の混合 物中のアルコール含有量を低下させるための方法であって、当該混合物を微孔質 の疎水性膜の片側に沿って通し、同時に、実質的に同じ混和性の液の第二の混合 物であって、アルコールのないものを、当該膜の他方の側に沿って通して、それ によりアルコールが第一の混合物から蒸発し、当該膜の微孔を通過して、第二の 混合物の溶液中に進むことを含む方法。
2. ２．ａ）醗酵した液を微孔質の疎水性膜の片側に沿って通し、ｂ）同時に当該膜 の他方の側に沿って液体の水を通すことを含み、アルコールが醗酵液から液体の 水へ移動する、醗酵液のアルコール含有量を減少させるための方法。
3. ３．前記アルコールがエタノールである、請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．前記液体の水が、第一の側の液よりも高い浸透圧とするのに必要な濃度より も低い濃度で水溶性の塩を含有する、請求の範囲第２項記載の方法。
5. ５．前記微孔質の疎水性膜が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンである、請 求の範囲第１項又は第２項記載の方法。