JPS60203173A - 果汁の濃縮方法 - 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】 本発明は果汁の濃縮方法に関する。

果実が新鮮に存在する期間は限られているため、果実の
持つ自然の資質を破壊することなく、新鮮に保持して食
用に供し得るように、果実は一部は濃縮果汁の形で保存
され、或いは流通されている。

果汁を濃縮する方法としては、従来、加熱式真空低温濃
縮法が主として行なわれＣいるが、真空下に加熱するた
めに、装置が大型化せざるを得す、費用も高価である。

このために、近年、加熱を要しない逆浸透法が一部で実
用化されているが、この方法は、本来、果汁がその固形
分濃度及び溶質成分濃度が高いために、濃縮に伴う浸透
圧の上昇が著しく、この結果、処理に高圧を要し、かく
して、膜面にゲル層が生じ、また、膜が目詰りするため
に、透過水■の経時的な低下が著しく、実用上は、果汁
の種類にもよるが、２倍程度の濃縮が限界であるとされ
ている。

本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意０］究
した結果、固形分濃度にかかわらずに透過水量を高く保
持しつつ、果汁を高濃縮する方法を見出して、本発明に
至ったものである。

本発明による果汁の濃縮方法は、水蒸気は透過させるが
、水は透過させない疎水性重合体多孔質膜の一面側に所
定の温度に加熱した果汁を接触させ、この果汁から水蒸
気を発生させ、これを上記多孔質膜の他面側に透過させ
、冷却して＆Ｅ縮させると共に、上記果汁を濃縮するこ
とを特徴とする。

本発明の方法においては、果汁から発生し、疎水性重合
体多孔質膜を透過した水蒸気を冷却し、凝縮させるため
に、次のいずれかの方法によることができる。

その第１は、水蒸気は透過させるが、水は透過させない
疎水性重合体多孔質膜の一面側に所定の温度に加熱した
果汁を接触させ、この重合体膜の他面側に膜面から適宜
の間隔をおいて所定の低温に保持した伝熱壁を設け、上
記果汁から発生し、重合体膜を透過した水蒸気を上記伝
熱壁上で冷却し、凝縮させて凝縮水を得る一方、固形分
及び溶質としての有価成分は膜を透過しないので、これ
を果汁中に濃縮するのである。

第２は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記のように
所定温度の果汁を接触させ、他面側には所定の低温の冷
却媒体、例えば、冷却水を接触させることにより、果汁
から発生し、重合体を透過した水蒸気を直接に冷却媒体
にて冷却して凝縮させ、これを冷却媒体中に得る一方、
果汁を上記と同様に濃縮するのである。

本発明の方法においては、上記重合体多孔質膜は、果ン
１に対して疎水性であり、更に水口体は透過させないが
、水蒸気は透過させる性質を有することが必要である。

従って、かかる疎水性重合体多孔質膜は、通常、０．０
５〜５０μｍ、好ましくは０．１〜１０μＩｎ程度の微
孔を有し、且つ、多孔度が５０％以上であることが好ま
しい。また、膜厚は特に制限されるものではないが、通
常、１〜３００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ程度であ
る。

従って、本発明においては、かかる重合体膜として、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂のようなフッ素系樹脂か
らなる多孔質膜が、疎水性であると共に耐熱性にすぐれ
るために特に好ましく用いられる。また、例えば、フッ
化ビニリデン樹脂やエチレン−テトラフルオロエチレン
共重合樹脂等のようなフッ素系樹脂の溶液又は溶融液を
押出成形して得られる多孔質膜も好ましく用いられる。

しかし、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような
親水性樹脂からなる多孔質膜でも、表面にフッ素系樹脂
やシリコーン樹脂等の撥水性樹脂を被覆して疎水性の多
孔質表面をイ］与するときは、これら樹脂膜も使用する
ことができる。

次に、本発明の方法を実施するのに好適な装置について
、図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は上記第１の方法を実施するために好
適な装置の一例を示す。

即ら、外管ｌ内には上記したような疎水性重合体多孔質
膜よりなる膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜
管との間に加熱された果汁のための原液通路３が形成さ
れている。従って、外管は保温性を有することが好まし
く、例えば樹脂より形成される。原液通路３には果汁の
導入管４及び導出管５が接続され、必要に応じてこれら
管路に設＆Ｊた加熱器６により所定の温度に加熱された
果汁が上記管４及び５にて原液回路に循環して流通され
る。果汁は、弁７を４Ｂえた果汁供給管８から適宜に原
液回路に補充され、また、図示しないが、排出管により
必要に応じて原液回路から一部が排出される。

膜管２の内側には、更にこれと同軸的に伝熱管９が配設
され、１１；１記膜管との間に蒸気空間１０を有するよ
うに適宜の間隔がおかれている。伝熱管は伝熱性の高い
材料、例えば金属からなる薄肉管である。この伝熱管に
は冷却媒体のための導入管１１及び導出管１２が接続さ
れ、例えば冷却水のような冷却媒体が伝熱管内に循環し
て流通される。

ヨエ、Ｍ％’４１’、１４ｊ　Ｌよ□、ア６、イｓｐ’
ｉ’ＩＺ　７６（却され、凝縮した凝縮水の導出管１３
が接続されている。

尚、膜管を構成する前記多孔質膜は、一般に強度が小さ
いので、図示しないが、適宜の支持体上に支持されて形
成されているのが好ましい。このような支持体は、重合
体膜を補強すると共に、水蒸気を透過させることができ
れば足り、例えば、ポリアミドからなる織布又は不織布
や、セラミック製の多孔質管が好適に用いられる。

本発明の方法においては、上記多孔質膜からなる膜管の
内面にこれに接して通液性のスペーサ（図示せず）を配
設し、このスペーサの内側に更にこれに接して同軸的に
伝熱管を配設してもよい。

上記スペーサは、膜管を透過した蒸気が伝熱管まで透過
し得るように多孔質であると共に、伝熱管壁によって冷
却されて凝縮した水が少なくとも所定方向に通液性を有
することが必要であり、更に、熱伝導性にすぐれている
ことが好ましい。図示した装置においては、スペーサは
生じた凝縮水が鉛直方向に流下し得るように、スペーサ
は少なくとも鉛直方向に通液性を有することが必要であ
る。

勿論、スペーサは多孔質膜や伝熱管壁表面−Ｌに早め接
合されていてもよい。

−１−記スペーザとしては、例えば、１０〜ｌ’　００
０メツシユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレ
ン、ポリエステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、
不織布、炭素繊維布等が好ましく用いられる。スペーサ
の１７みは特に制限されるものではないが、余りに１９
いときは、却って蒸気の凝縮効率を低下させるので、通
常、０．１〜５龍、特に０．２〜３−の範囲が好ましい
。

また、装置は、第３図に示すように、外管１内に複数の
膜管２が配設され、各膜管が内部に伝熱管９を有すると
共に、外管と各膜管との間の空間が原液通路３であるよ
うに構成されていてもよい。

上記の第１の装置においては、所定の温度に加熱された
果汁は、原液通路３に導入され、果汁より発生した水蒸
気は膜管２を透過して蒸気空間１０に至り、伝熱管９の
表面上で冷却されて凝縮水を生じ、伝熱管表面を流下し
て凝縮水導出管１３より装置外に導かれる。原液中の固
形分及びイ１価溶質成分は膜管により透過を阻止され、
果汁中に濃縮される。この装置によれば、果汁を濃縮す
ると共に、凝縮水として実質的に純水を得ることができ
る。

第４図及び第５図は前記した第２の方法を実施するのに
好適な装置の一例を示し、第１図と同じ部（Ａには同じ
参照番号が付されている。

外管１内には前記したような疎水性重合体多孔質膜より
なる膜管２が同軸的に配設されて、外管と膜管との間に
原液通路３が形成され、この原液通路に所定の温度に加
熱された果汁が流通され、膜管内には冷却媒体、例えば
、冷却水が流通される。即ち、果汁と冷却媒体は上記膜
管を介して接触される。原液通路３には果汁を流通させ
るための導入管４及び導出管５が接続され、同様に、膜
管２にも冷却媒体を流通さ−Ｕるための導入管１１及び
導出管１２が接続されている。

この装置によれば、果汁より発生し、膜管壁を透過した
水蒸気は、冷却媒体、例えば、冷却水に°ζ直らに冷却
されて凝縮し、冷却水中に回収される。前記したと同様
に、必要に応じて果汁は果汁供給管８より補充されつつ
、加熱器６にて加熱されて、管路４及び５により原液回
路を循環され、また、冷却媒体は、必要に応じて冷却媒
体回路に設けた冷却器１４により所定の温度に冷却され
つつ、冷却媒体回路を循環され、その一部は凝縮水と共
に取出管１５から装置外に取り出される。

図示しないが、装置は、複数の膜管が外管内に収容され
、各膜管内に冷却媒体が循環され、外管内において膜管
外の空間が原液通路をなすように形成されていてもよい
。

上記の第２の装置によれば、膜管壁を介して所定の温度
の果汁と冷却媒体とが直接に接触されるので、果汁から
発生した水蒸気は直らに冷却媒体により冷却されて凝縮
し、冷却媒体中に回収される。従って、蒸気の透過速度
が大きいのみならず、膜管と伝熱壁との間に蒸気空間を
設けた装置よりも小型化し得、単位体積当りの有効膜面
積が大きいので、効率よく果汁の濃縮を行なうことがで
きる。必要な場合、凝縮水を冷却媒体と共に取出すこと
ができる。

尚、上記したいずれの装置の場合についても、果汁を外
管と膜管との間の原液通路３に流通させ、膜管内に冷却
媒体を流通させるとして本発明の詳細な説明したが、し
かし、原液通路に冷却媒体を流通させ、一方、冷却媒体
通路に果汁を流通させてよいのは勿論である。

また、スペーサを有するときは、多孔質膜と伝熱壁とが
共に薄いスペーサに接触し、且つ、一定の極めて小さい
間隔にて平行に配設されており、しかも、スペーサ自体
も低温の伝熱壁によって冷却されているので、膜を透過
した蒸気はスペーサ及び伝熱壁によって直ちに冷却され
て凝縮し、その結果、蒸気の凝縮速度が大きく、一方、
多孔質膜と伝熱壁との間には直接の接触部分がなく、従
って、蒸気の凝縮速度を大きくすることができる。

以上のように、本発明の方法は、所定の温度に加熱した
果汁を疎水性重合体多孔質膜に接触させ、この果汁より
発生して膜を透過した水蒸気を冷却し、凝縮させること
により、果汁を濃縮すると共に凝縮水を得るものである
。従って、本発明の方法によれば、従来の通常の蒸留に
よる場合と異なり、果汁の加熱温度が比較的低温であっ
ても、果汁を効率よく濃縮することができる。また、前
記したように、果汁の濃縮に従来用いられている圧力差
を駆動力とする逆浸透法と異なり、温度差を駆動力とす
ると共に、疎水性の膜を使用するため、加圧を必要とせ
ず、更に、濾過等の前処理を要せずして、膜の目詰りや
濃度分極がなく、果汁を効率よく高濃縮することができ
る。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 第１Ｍに示したように、直径４０ｍ５の合成樹脂製外管
内に、多孔質ポリアミド織布にて裏打ちされたポリテト
ラフルオロエチレン多孔質膜からなる直径２５龍の膜管
を同軸的に配設し、更にこの膜管内に直径２１ｍ−のス
テンレス鋼製伝熱管を管壁間の間隔が２ｕとなるように
配設して、装置を構成した。尚、上記多孔質膜は平均孔
径０．６μｍの微孔を有し、多孔度８０％であって、装
置における有効膜面積は２４ｏｃＩＡであった。

この装置において、温度１０”ｃの冷却水を伝熱管内に
流通すると共に、愛媛県青果連製ミカン果汁（糖度１２
’Ｂｘ）を４８℃に加熱して原液通路に循環供給した。

凝縮水の取得速度は、処理の初期において０．２５ｎ？
／ｒｒｒ・日、凝縮水の糖度は０”Ｂｘであって、固形
分の透過は認められなかった。

比較のために、上記と同じ果汁を逆浸透法により濃縮し
た。処理条件は温度３０”ｃ、圧力５０ｋｇ／−であっ
た。

本発明の方法とこの比較例の結果を第６図に示す。逆浸
透法によれば、濃縮に伴って透過水■が著しく低下する
のに対して、本発明の方法によれば、透過水量の経時低
下は少ない。

実施例２ 第４図に示すように、直径４０＋ｕの合成樹脂製外管内
に、実施例１と同じ直径２５ｍｍの膜管を同軸的に配設
して、有効膜面積２４０ｃ＋Ｊの装置を構成した。

この装置において、温度１０”ｃの冷却水を伝熱管内に
流通し、原液通路に実施例１と同じ４０’Ｃのミカン果
汁を流通さセた。その結果、凝縮水の取ＩＪ速度は初期
において０．３ｎ（／ｎｆ・日、凝縮水のｌｊｊ度は０
°Ｂｘであっ′Ｃ１固形分の透過は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施例するのに好適なザーモバ
ーヘーパレーション装置の一例を示す縦１υ１而図、第
２図は第１図において線Ａ−Ａ線に沿つ断面図、第３図
は別のサーモバーヘーパレーション装置を示す断面図、
第４図は更に別の装置を示す断面図、第５図は第４図に
おいて線Ｂ−８１ｉ！に沿う断面図、第６図は本発明の
方法及び比較例とじこのミカン果汁の濃縮における濃縮
倍率と凝縮水取得速度（透過水量）との関係を示すグラ
フである。 ｌ・・・外管、２・・・１漠管、３・・・原液通路、９
・・・伝熱管、１０・・・蒸気空間、１３・・・凝縮液
導出管、１５・・・冷却媒体取出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　水蒸気は透過させるが、水は透過させない疎水
   性重合体多孔質膜の一曲側に所定の温度に加熱した果汁
   を接触さ−１１ごの果汁から水蒸気を発４二させ、これ
   を上記多孔質膜の他面側に透過さ−Ｕ、冷却してａ縮さ
   せると共に、上記果汁を濃縮することを１、＋１徴とす
   る果汁の濃縮方法。