技術 生物由来成分の抽出又は濃縮方法及び抽出又は濃縮装置

0001

本発明は、生物由来成分の抽出又は濃縮方法及び抽出又は濃縮装置に関する。

0002

生物由来成分として例えば食材となる生物に含有される汁それ自身を抽出して食材や工業材料等に利用することが行われている。このようなものとして、例えば、果実に含有される果汁から生成される果実飲料を加熱処理し濃縮させた果汁がある。

0003

果実飲料の多くは、果樹生産地及び近隣の工場で原料となる果実を洗浄後、加圧して搾り抽出した果汁に、アスコルビン酸や人工香料・ぶどう糖果糖液糖やショ糖・酸などを加えて甘味調合され、煮沸などの殺菌処理が行われた後に消費者に提供されている。しかし、加熱処理によるメイラード反応・カラメル化反応による褐変を最小限にする必要がある。そのため、加熱室内に大気圧を超える圧力で過熱水蒸気を充満させて空気を排除した還元雰囲気下に食材を保持して加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

0004

特開２０１１−１４７４６８号公報

0005

しかしながら、果実中に含まれる揮発性香料等の精油や不揮発性の油脂成分は過熱水蒸気に取り込まれ排気されてしまうため、得られた果汁には香りがほとんど残らない状態か、残存したとしても製造過程で揮発してしまう状態となる。

0006

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、生物に対して適切な殺菌処理を行いつつも熱変や酸化を抑制するだけでなく、得られる生物由来成分中に当該生物らしさを十分に残すことが可能な生物由来成分の抽出又は濃縮方法及び抽出又は濃縮装置を提供することを目的とする。

0007

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る生物由来成分の抽出又は濃縮方法は、固体部分に液体部分が含有される生物又は該生物の一部が保持された処置室内に過熱水蒸気を充満させる加熱工程と、前記固体部分から滲出された前記液体部分の一部を第一液状物として回収する第一回収工程と、前記生物を構成する成分の一部を含んで前記処置室から排出された前記過熱水蒸気を復水させて第二液状物を生成する第二回収工程と、前記第二液状物から前記生物を構成する成分を抽出又は濃縮する工程と、を備える。

0008

また、本発明に係る生物由来成分の抽出又は濃縮方法は、前記第一液状物が滲出された後の前記固体部分をさらに固液分離して第三液状物を回収する第三回収工程をさらに備える。

0009

また、本発明に係る生物由来成分の抽出又は濃縮装置は、固体部分に液体部分が含有される生物又は該生物の一部を内部に保持する処置室と、該処置室内に充満させる過熱水蒸気を生成する蒸気発生部と、前記固体部分から滲出された前記液体部分の一部を第一液状物として回収する貯留部と、前記生物を構成する成分の一部を含んで前記処置室から排出された前記過熱水蒸気を復水させて第二液状物を生成する復水部と、前記第二液状物から前記生物を構成する成分を抽出又は濃縮する抽出濃縮部と、を備える。

0010

また、本発明に係る生物由来成分の抽出又は濃縮装置は、前記第一液状物が滲出された後の前記固体部分をさらに固液分離する分離部をさらに備える。

0011

本発明によれば、生物に対して適切な殺菌処理を行いつつも熱変や酸化を抑制して得られる生物由来成分中に当該生物らしさを十分に残すことが可能な生物由来成分を抽出又は濃縮することができる。

0012

本発明の一実施形態に係る製造装置の概要を示す構成図である。
本発明の一実施形態に係る製造方法を示す工程図である。

0013

本発明に係る一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係る装置（抽出又は濃縮装置）１０は、果肉部分（固体部分）Ｓに果汁（液体部分）Ｊが含まれた桃（生物）Ｐから果汁飲料や糖分を濃縮したものを製造する製造装置である。この装置１０は、図１に示すように、内部に桃Ｐを保持する処置室１１と、処置室１１内に充満させる過熱水蒸気を生成する蒸気発生部１２と、果肉部分Ｓから滲出された果汁（第一液状物）Ｊ１を回収する貯留部１３と、果汁Ｊの一部を含んで処置室１１から排出された過熱水蒸気を復水させて第二液状物Ｌ２を生成する復水部１５と、果汁Ｊ１が滲出された第一果肉残存部Ｓ１から果汁Ｊ２を分離する分離部１６と、第二液状物Ｌ２から果汁Ｊ３（生物を構成する成分）を得る抽出濃縮部１７と、装置本体１８と、装置本体１８の底部に配された加熱部２０と、を備える。すなわち、装置１０は、桃Ｐの果汁Ｊの製造装置である。

0014

蒸気発生部１２は、過熱水蒸気のもととなる水を送るためのポンプ２１と、水に含まれる不純物を取り除くろ過部２２と、ろ過された水を貯蔵する貯水槽２３と、貯水槽２３の水を沸騰させる第一加熱部２５と、沸騰水をさらに加熱して過熱水蒸気を生成する第二加熱部２６と、これらを接続する第一配管部２７と、を備える。第二加熱部２６における加熱温度は、処置室１１内での過熱水蒸気の温度が１３０℃以上１３００℃以下の範囲となるよう抽出目的に応じて変化可能になっている。

0015

処置室１１は、処置室本体２８と、処置室本体２８内で桃Ｐを載置するとともに桃Ｐから滲出される果汁Ｊ１が通過可能な孔３０ａが配された支持部３０と、処置室１１内に処置室本体２８を取り付ける係止部３１と、を備える。貯留部１３は、処置室１１外に配された回収ポンプ３２と、処置室本体２８と回収ポンプ３２とを連通する第二配管部３３と、を備える。処置室本体２８には、蒸気発生部１２にて発生した過熱水蒸気を処置室本体２８内に送り込む導入口２８Ａと、処置室本体２８内の空気や過熱水蒸気を排出する排出口２８Ｂと、が配されている。なお、装置本体１８と処置室本体２８とは連通されていても構わない。この場合、過熱水蒸気は装置本体１８内に充満する。復水部１５は、熱交換装置３５を備えている。

0016

分離部１６は、処置室１１から取り出した第一果肉残存部Ｓ１に対してスクリュープレス又は遠心分離によりさらに第二果肉残存部Ｓ２と果汁Ｊ２とを分離する。抽出濃縮部１７は、第二液状物Ｌ２を貯留する抽出濃縮槽３６と、抽出濃縮槽３６内に配された超音波振動子３７と、を備える。復水部１５と抽出濃縮槽３６とは、例えば不図示の真空フランジで接続されており、処置室１１から抽出濃縮部１７まで外部から空気が混入されないようになっている。この抽出濃縮部１７では、第二液状物Ｌ２から水分を分離して果汁Ｊ３を得る。

0017

次に本実施形態に係る果汁Ｊの製造方法について装置１０の作用とともに説明する。
この抽出方法は、図２に示すように、洗浄工程（Ｓ０１）、前処理工程（Ｓ０２）、加熱工程（Ｓ０３）、第一回収工程（Ｓ０４）、第二回収工程（Ｓ０５）、濃縮工程（Ｓ０６）、第三回収工程（Ｓ０７）、及び混合工程（Ｓ０８）と、を備える。

0018

洗浄工程（Ｓ０１）では、桃Ｐの表面を洗浄する。前処理工程（Ｓ０２）では、桃Ｐの表皮及び種子を除去して果肉部分Ｓを作成する。作成した果肉部分Ｓを貯留部１３の処置室本体２８内の支持部３０に載置する。一方、処置室１１の加熱部２０を加熱して処置室１１内を所定の温度に予備加熱する。処置室本体２８を予備加熱することによって加熱工程（Ｓ０３）にて過熱水蒸気が導入された際に過熱水蒸気の温度が極端に低下してしまうことを規制する。その後、処置室本体２８を処置室１１内に配置する。

0019

加熱工程（Ｓ０３）では、蒸気発生部１２を稼働して処置室本体２８内に過熱水蒸気を導入する。この際、まず第一加熱部２５にて水を沸騰させ、さらに第二加熱部２６にて昇温する。液相から気相となった水蒸気を過熱させると１７０℃で逆転点となり、水蒸気は乾燥ガス（Ｈ２Ｏガス）となる。このときの過熱水蒸気の温度及び加熱時間は抽出目的に応じて予め設定されている。例えば、芽胞菌や枯草菌などの殺菌を行う場合には、過熱水蒸気の温度が３５０℃以上となるように加熱する。この過熱水蒸気を導入口２８Ａから処置室本体２８内に導入する。こうして、処置室本体２８内は過熱水蒸気が充満する一方、処置室本体２８内にあった空気が排出口２８Ｂから排出される。

0020

第一回収工程（Ｓ０４）では、果肉部分Ｓから滲出された果汁Ｊ１を回収する。すなわち、過熱水蒸気が果肉部分Ｓの表面に付着することによって、過熱水蒸気の熱エネルギー（顕熱及び潜熱）が果肉部分Ｓを加熱させ、表面に付着した水蒸気が蒸発して気化する。このとき、過熱水蒸気によって加熱された果肉部分Ｓの内部に含有される果汁Ｊが果肉部分Ｓの表面に滲出される。この際、果汁Ｊ中の水分の一部が沸騰することにより果汁Ｊが濃縮され、果汁Ｊ１となって支持部３０の孔３０ａを介して処置室本体２８内に貯留される。貯留された果汁Ｊ１は回収ポンプ３２によって第二配管部３３を介して回収される。一方、果肉部分Ｓは、果汁Ｊ１が滲出されて第一果肉残存部Ｓ１となる。

0021

第二回収工程（Ｓ０５）では、処置室１１から排出された過熱水蒸気を復水させて第二液状物Ｌ２を生成する。すなわち、復水部１５の熱交換装置３５によって過熱水蒸気を復水する。このとき、復水されて生成された第二液状物Ｌ２には桃Ｐの香り成分である揮発成分や不飽和酸等、また不飽和酸等や飽和酸が含まれる。

0022

濃縮工程（Ｓ０６）では、第二液状物Ｌ２から水分を分離して香り成分等が濃縮された果汁Ｊ２を得る。まず、第二液状物Ｌ２が貯留された抽出濃縮槽３６にて、抽出濃縮槽３６内に配された超音波振動子３７を稼働して所定波長の超音波を第二液状物Ｌ２の液面に向けて放射する。この際、超音波によって第二液状物Ｌ２から水分がミスト状になって放出され、水分が除去されることによって第二液状物Ｌ２が濃縮されて香り成分等を含む果汁Ｊ２が得られる。

0023

第三回収工程（Ｓ０７）では、第一果肉残存部Ｓ１を処置室１１から取り出し、分離部１６にて固液分離して果汁（第三液状物）Ｊ３を回収する。分離手段として、残った第二果肉残存部Ｓ２の使用用途に応じてスクリュープレスや遠心分離機が選択される。例えば、第二果肉残存部Ｓ２をピューレ化する場合にはスクリュープレスが使用されるが、これらの機器に限定されるものではない。こうして、混合工程（Ｓ０８）にて果汁Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３を混合することによって濃縮されかつ桃本来の香りを有する果汁Ｊが得られる。

0024

この装置１０及び果汁Ｊの製造方法によれば、加熱工程（Ｓ０３）にて処置室１１内を過熱水蒸気によって無酸素環境とすることができ、空気中に含まれている酸素による水溶性ビタミン類の損失を防ぐとともに、果肉部分Ｓを短時間で高温にすることができる。また、果肉部分Ｓに含まれるメイラード反応・カラメル化反応に係る酵素を破壊して褐変を抑制することができる。一方、過熱水蒸気に含まれて処置室１１から排出された成分を第二回収工程（Ｓ０５）及び濃縮工程（Ｓ０６）にて果汁Ｊ２として回収することができる。すなわち、桃Ｐの自然な香りを残存させた果汁Ｊ２を得ることができる。また、第三回収工程（Ｓ０７）にて第一果肉残存部Ｓ１を固液分離させることにより、果汁Ｊ１だけでなく、第二果肉残存部Ｓ２及び果汁Ｊ２を得ることができる。さらに、果汁２から香り成分等や不飽和酸等や飽和酸を抽出することも可能となる。

0025

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、果汁Ｊ１をさらに処置室１１内に戻して過熱水蒸気によって加熱して残存する水分を蒸発させて濃縮してもよい。また、果汁Ｊ２を果汁Ｊ１と混合せずに果汁Ｊ２から香料等をさらに抽出してもよい。さらに、濃縮工程（Ｓ０６）において、抽出濃縮槽３６内に配された超音波振動子３７を稼働して超音波を液面に向けて放射するとしているが、ここでの方法はこれに限らず、真空蒸発濃縮・凍結濃縮・逆浸透膜濃縮等の方法を用いても構わない。

0026

また、上記実施形態では桃Ｐについて説明したが、桃Ｐに限らず他の果物でも構わない。例えば、梨の果汁を製造する装置及び方法は桃Ｐと同様で構わない。しかし、スモモのように果皮成分と果肉成分とが異なり何れも有用な場合には、果皮部分と果肉部分とを別々にそれぞれ桃Ｐと同様に実施する必要がある。また、ぶどうの場合は、前処理工程で果皮を取り除くのではなく、果皮がついたまま加熱工程（Ｓ０３）に移行して加熱後にあらためて果皮を除去してもよい。さらに、イチゴの場合は前処理工程で種子を除去せず実施することができる。そして、得られた果汁を果汁としてだけでなく、色付けを行うための添加物・顔料として使用してもよい。

0027

さらに、果実によっては果汁Ｊ１〜Ｊ３のすべてを利用する必要はなく、味や色等を考慮して適宜選択してもよい。そして、果実に限らず野菜を使用してもよい。例えば、トマトを使用する場合、第一液状物には青臭ささのもととなる２−ヘキサナールが含まれるため、これを除去することによって飲みやすいトマトジュースやペースト・ピューレを得ることができる。

0028

また、果実や野菜だけでなく他の植物や魚、動物等他の生物でもよい。例えば、花やヒノキ・ヒバなどの木を用いる場合、加熱工程による温度や時間を調整することによって第二液状物から抗酸化ヒノキチオール等の植物油を抽出することができる。また、動物性脂肪を加熱することによって飽和脂肪酸である油脂を抽出することもできる。

0029

１０ 装置（抽出又は濃縮装置）
１１処置室
１２蒸気発生部
１３貯留部
１５復水部
１６ 分離部
１７抽出濃縮部
Ｊ果汁（液体部分）
Ｊ１ 果汁（第一液状物）
Ｊ３ 果汁（第三液状物）
Ｌ２ 第二液状物
Ｐ桃（生物）
Ｓ果肉部分（固定部分）