JPS61293517A - 流体から酸を除去する方法 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は流体からの酸の除去に関するものであり、特に
弱塩基官能基をき有する微粒状物質を用いて／ｆｆ澄化
された食品流体および／′または果物ジユースなどの流
体から酸を除去することに関する。

（従来の技術） 食品流体および果物ジュースなどの流体を加工する際に
は、その流体からある種の酸を除去することが望まれる
。例えば、各種ジュースに存在するクエン酸、リンゴ酸
、乳酸および酒石酸などの酸を、加工前および／または
加工中にある程度除去することが望ましい。斯かる酸の
除去は、従来のイオン交換技術とくに列えは米国特許第
４．５２２，８３６号に教示されているような弱塩基イ
オン交換樹脂を用いて実施することができる。

弱塩基イオン交換樹脂は、被処理流体に望まれぬ悪法を
もたらすなどジュースの化学的性質を実質的に変えるこ
とがないので、その使用が望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） 不都合なことに、従来の弱塩基イオン交換樹脂はビーズ
形態で比較的大口径のカラム内で使用されている。斯か
るカラムは比較的多量の弱塩基樹脂を要し、そのため斯
かるカラムは費用的に有効でない。加うるに、使用前の
カラム内樹脂の前処理およびカラム内樹脂の後処理は共
に時間を要する。

ジュースなどの流体の処理および加工に認められる既知
の欠点からみて、有効度が高くかつ高効率で実施可能な
斯かる流体からの酸の除去方法の提供が非常に望まれる
のである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、清澄化された食品流体および／または果物ジ
ュースなどの流体から酸を除去する方法であり０本法は
官能基として有効量の弱塩基樹脂粒子を含有するプレコ
ートケーキからなる濾過装置で流体を処理する方法であ
シ、この際の粒子は０．２５乃至０．１２５０の粒径を
有し１強塩基官能基を実質的に含有せぬものである。驚
くべきことに１本発明の方法に使用される微粒子は１粒
径範囲が０．０７４乃至０．０３７−の微粒子と同等ま
たはそれ以上の脱酸性容量を示し得る。加つるに。

本発明の方法に使用される微粒子は１粒径範囲が０．８
４乃至０．４２　ｍの標準粒子と同等またはそれ以上の
脱酸性容量を示す。

駕くべきことに１本発明の方法は、当業者が広範囲の各
種流体から効率的かつ効果的に望ましくない酸を除去で
きる方法である。特にジュースなどの流体から酸を除去
する方法は、ジュースの本質的性質を変えることなく、
ジュースに望ましからぬ香味をもたらすことなく、かつ
また、ジュースの色調を実質的に変えることなく、よシ
せ味のジュースの提供を当業者に可能とするものである
。

本発明の方法は、広範な流体を処理・加工するため使用
される。特に果物ジュースおよび野菜ジュースなどの流
体の処理に効率的かつ効果的である。特に関心の的とな
るのは、オレンジ、ナシ。

リンゴ、ツルコケモモ、ブドウ、パイナツプル。

グレープフルーツ、トマトなどのジュースである。

その他の特に関心対象となる流体には１列えはサトウキ
ピンロップ、ビート糖シロンプおよび高フラクトースコ
ーンシロップカアル。

本発明の方法に有用な沖過装置は、フィルターケーキ特
に弱塩基樹脂のフィルターケーキを支持できる小径メツ
シー篩を備えた濾過装置である。

好適濾過装置の列には、スパークラ−（５ｐａｒｋｌｅ
ｒ）フィルター：真空フィルター；管状フィルター；ロ
ーター真空フィルターおよびプレート−フレームフィル
ターなどの水平式および垂直式リーフフィルターがある
。斯かる濾過装置の代表的なものは、メツシュ径が０．
５９乃至０．１０５ａｏａ、好ましくは０．２９７乃至
０．１４９ＩＩｍの範囲の篩を有する。

本発明の弱塩基樹脂は、それが強塩基官能基よりも弱塩
基官能基が多いという条件内で変更することができる。

代表的樹脂は、遊離塩基形態の弱塩基官能基を含有する
重合体マドＩＪックスである。

好適樹脂は、遊離塩基形態の弱塩基官能基を含有するエ
ピクロルヒドリンペースのエポキシアミン樹脂である。

斯かる樹脂は、ザダウケミカル社（Ｔｈｅ　Ｄｏｗ　Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の販売になるダウエ
ックス（Ｄｏｗｅｘ■）ＷＧＲイオン交換樹脂として商
業的に入手可能である。アンバーライト（Ａｍｂｅｒｌ
ｉｔｅ■）　Ｉ　ＲＡ−４５、４７、４７，５、４８お
よび６０（ロームアンドハース社（Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ
　）　）、アイオナック（Ｉｏｎａｃ■）Ａ−３００（
シブロン社（５ｙｂｒｏｎ　）　）、ダイアニオン（Ｄ
ｉａｎｉｏｎ■）Ａ−３６５（三菱化我社）、レワテイ
ット（Ｌｅｗａｔｉｔ■）ＭＩＨ（バイエル社（Ｂａｙ
ｅｒ　）　、　　およびデーオライド（Ｄｕｏｌｉｔｅ
”）Ａ−３０Ｂ　、３４０．３７７および５６１（ロー
ムアンドハース社〕として市販されているエポキシポリ
アミン樹脂も有用である。固体微粒子がスチレン／ジビ
ニルベンゼン型、フェノールホルムアルデヒド型または
アクリル型の弱塩基樹脂も有用である。使用される弱塩
基樹脂は１代表的には遊離塩基形態にあり且つできるだ
け少量の強塩基官能基を有する（すなわち１強塩基官能
基が実質的に存在せぬ）樹脂である。望ましい弱塩基樹
脂は、ハロアルキル化官能基を有する重合体マトリック
スをポリアミノアルキレンアミンたとえば１．６−ジア
ミツプロパン、　３．．３’−イミノ−ビスプロピルア
ミン、１．４−ジアミノブタン、１，６−ジアミツヘキ
サンおよび２．４−ジアミノ−２−メチルペンタ／など
と反応させて得られるものである。

斯かる樹脂は。弱塩基容量が高く酸素に対する抵抗が高
い樹脂といえる。

樹脂の弱塩基容量は１乃至２の範囲とすることができる
。弱塩基官能基に対する強塩基官能基の相対量は０強塩
基官能基と弱塩基官能基の総数を基準として代表的には
約２０パーセント未満、好ましくは約１０パーセント未
満であり、約５パーセント未満が更に好ましく、約２パ
ーセント未満が最も好ましい。

弱塩基樹脂微粒子は、前記の濾過装置でケーキを形成す
るために適当な径の粒子である。この粒子の径は、前記
の濾過装置の篩上でプレコートケーキを形成できるｒう
な粒径なることが好ましい。

この微粒子は、均一な粒径分布とすることも、全く広い
粒径分布とすることもできる。

本発明の目的に関して１弱塩基樹脂粒子は、実質的に全
ての粒子が０．２５乃至０．１２５ｍｍの範囲にある粒
径分布となるような径を有する。「実質的に全ての粒子
が０．２５乃至０．１２５ｆｆｉＩＫの範囲にある粒径
分布」とは、全粒子数のうち比較的少量がＱ、１２５１
未満の径あるいは０．２５　ｗｓより大なる径を有する
ことを意味する。特に実質的に全ての前記粒子とは、樹
脂粒子の容積基準で約８０パーセント以上、好ましくは
９０憾以上を含むことである。列えば、高度に好適な弱
塩基樹脂粒子の粒径分布は、樹脂粒子容量の約８５パー
セントが０．１７７乃至０・１４９　ｍの範囲内にある
分布であり、最も好適な範囲は０．１６３乃至０．１４
９喘である。

弱塩基微粒子は種々の手段によシ提供することができる
。例えば、高剪断プレンデーなどの剪断装置内で樹脂ビ
ーズのスラリーに剪断力を加えること、乳鉢と乳棒を用
いる粉砕、遠心粉砕、空気衝撃法、ボールミルまたはハ
ンマーミルの使用などによ９１弱塩基樹脂を所望粒径の
粒子に粉砕することができる。

「プレコートケーキ」なる語は、フィルター篩−上に形
成される粒状樹脂の比較的均一な堆積または層を意味す
る。斯かるプレコートケーキは１代表的には液体（たと
えば水）中で粒子のスラリーを調製することおよび該ス
ラリーをフィルタル篩に循環させることにより形成され
る。プレコート粒子μフィルター篩上に維持され１粒子
層がフィルター篩上に所望のコンシスチンシーと厚みに
堆積するまでスラリーの循環を継続する。

濾過装置内での弱塩基微粒子のプレコートケーキは１種
々の技法を用いて形成することができる。

例えば水性スラリー（５乃至２０］ｉｉｉパーセントの
微粒子および８０乃至９５重量パーセントのイオン交換
水を含有）を、既知の技法を用いて濾過装置と接触させ
ることができる。本発明の方法テＵ、７’Ｌ’コートケ
ーキを、更に処理することなく、湿形態で使用すること
ができる。

ケーキの形成には、有効量の官能基を有する弱塩基樹脂
粒子が使用される。粒子の使用量は、該微粒子の弱塩基
容量１粒径などを含む各種因子に関連する。ケーキの代
表的厚みは０．３２乃至２．５４はの範囲であり、好ま
しくは０．６２乃至１．２７　ｃｍである。

流体は濾過装置を用いて処理される。代表的には流体は
液状形態であって、フィルターケーキによる処理時に大
幅な圧力降下を起さぬ程度に十分低い粒度を示すもので
ある。この液体は、従来の濾過技術を用いて処理される
流体に類似した粘度を示すことが好ましい。被処理流体
がフィルターケーキを通過する流速は４．１乃至２４４
．５１１分／　ｍ　（０，１乃至６ガロン／分／平方フ
ィート）であって、４．１乃至８１．５１／分／　ｍ　
（０，１乃至２ガロン／分／平方フィート）が好ましい
。被処理流体の圧力降下の代表的範囲は０．９１乃至９
．１　Ｋｇであり、所与温度における流体の流速および
流体の粘度などの因子に関連する。代表的には、流体は
８０℃以下の畠度、好ましくは２５℃乃至８００Ｃの温
度で処理される。

樹脂粒子量当りの処理可能なジュース量は、処理される
ジュースの型、ジュースの粘度、ジュースの酸度などの
因子に依って変化する。例えば。

前記の０．２５ｍ乃至０．１２５ａａｍの粘径分布の樹
脂粒子では、該粒子Ｋｇ当＃）３００Ｋｇのパイナツプ
ルジュース試料が処理可能である。

濾過装置内の樹脂粒子は、使われきった後に再生するこ
とができる。再生前のフィルターケーキからジュースを
ゆすぎ出すため、床容積の１乃至５倍、好ましくは２倍
の水が使用される。例えば床容積の１乃至５倍、好まし
くは２倍の塩基性水溶液を樹脂に接触させる。水溶液に
は３乃至１０パーセントの活性水酸化アンモニウムを使
用することが有利である。次に、比較的中性のｐＨを有
する水性液にて湿潤された再生樹脂とするため。

該樹脂を比較的純粋な水でゆすぐのである。

本発明の方法は、当業者がジュースなどの流体から有機
酸などの酸の種々量を除去することを可能とする。斯か
る流体は、好ましくは溶解された固形分を含有するジュ
ース、更に好ましくは粒径２５μｍ未満の懸濁固形分を
、最も好ましくは粒径０．５μｍ未満の懸濁固形分を含
有するジュースである。本発明の方法は、被処理ジュー
スの性質（すなわち、香味および讐分含量）を処理時に
実質上変化させぬ点で望ましい。加うるに、塩や水酸イ
オンなどの望ましくない不純分が、処理時にジュースに
導入されることはない。

所望ならば１本発明の方法を用いる処理の前に。

陽イオン交換樹脂を含有するカラムまたは濾過装置で流
体を処理することもできる。斯かる処理は。

当業者がジュースから窒素質材料ならびにある種のミネ
ラルを除去することも可能にする。

所望ならば１本発明の方法を用いるスチレン／ジビニル
ペ／ゼン型吸着剤を含有するカラムまたは濾過装置で流
体を処理することもできる。斯かる処理は、当業者がジ
ュースからリモニ／およびナリンギンなどの苦味成分を
除去することも可能にする。

本発明の方法を用いて得られる流体はそのままで使用す
ることができるし、更に処理しても、濃縮しても、ある
いは未混合流体と混合してもよい。

実質的に全ての粒子が０．２５鵡乃至０．１２５ｍｍの
粒径範囲にある粒子を用いる本発明の方法は。

はるかに小径の粒子よりも驚くべきほど高い脱酸容量を
与える。加うるに、斯かる粒径分布が優勢な粒子は、そ
の他の点でもはるかに細かい粒径の粒子よりも有利であ
る。例えば、はこシの問題は最小限となシ１通常径の篩
が使用可能であり、ケイ藻土プレケーキを必要とせず、
樹脂の損失をあまり伴なわずに樹脂の現所（ｉｎ　５ｉ
ｔｕ　）再生が可能であシ、樹脂再生時の再生剤の必要
量は少なく（再生樹脂の能力を容量の約８０パーセント
に維持しながら）、かつまた濾過装置内での圧力降下は
低い。

本発明を更に説明するため以下に実施例を示す。

部数および百分率は、特記無い限り重量基準である。

実施例 ザダウケミカル社がダウエ・クス■ＷＧＲとして市販し
ている０、８４乃至０．４２　ｔｒｒｍの粒径を有する
エビクロルヒドリンペースエボキシアミン樹脂の弱塩基
樹脂をカラム内に配した。この樹脂を５パーセントの活
性な塩酸水溶液で処理し、そのあとゆすぎ液が実質的に
中性になるまでイオン交換水を用いてゆすいだ。更にこ
の樹脂を４パーセントの活性な水酸化アンモニウム水容
液を用いて処理し、そのあとイオン交換水でゆすいだ。

この処理を更に２回、繰返した。ボールミルを用いて樹
脂を粉砕し、得られた微粒子を０．２５乃至０．１２５
諒の径に篩分した。粒子の湿分含量が２０パーセントに
なるまで真空乾燥器を用いて乾燥した。この粒子の粒径
分布は凡そ下記の通りであった。

０．２９７１１ＩｉＫより犬は１容積パーセント未満、
０．２９７乃至０．２５關は５容量パーセント未満、０
．２５ｆｌ乃至０．１６３鴎は８５容量パーセント、０
．１６３乃至０．１４９ｍは５容量パーセント未満およ
び０、１４９乃至０，１２５ａｏｍは５容量パーセント
未満であった。イオン交換水１００グ中にこの粒子１０
５’を加えてスラリーにした。このスラリーを。

０．１４９ｍの篩を有する内径４７ｖａのゲルマン（Ｇ
ｅ　１ｍａｎ　）　　圧力リーフフィルター内にポンプ
で圧入した。スラリーをこの濾過装置にポンプ圧入した
あとには、０．９６ｃｗＬのケーキが形成された。

スラリーを濾過装置に２時間にわたり再循環すると、水
性媒体は透明となって樹脂粒子が存在せぬことを示した
。ケーキの脱水すなわちクラッキングを回避することが
最も望まれる。この濾過装置ＫｐＨ４，１２の清澄化さ
れたパイナップルジー−ス流を導入した。このジュース
はブリックス（Ｂｒｉｘ）度が１７．クエン酸含量が１
．３８３パーセントで、砂糖／酸比は１２．２９パーセ
ントであった。ジュース流のｐＨが４．２５に低下する
までこのジュースを処理・捕集した。ジーースをもはや
濾過装置に導入せず、濾過装置に水をどっと流して洗浄
した。次にこの系を４パーセントの活性な水酸化アンモ
ニウム水溶液と接触させて逆洗した。流出物のｐＨが１
０になったならば、流を逆転し、フィルターケーキを再
形成するため系にイオン交換水を導入した。流出物が中
性になるまで系を洗浄し、その点でジーースを処理のた
め再導入した。再生が必要になるまでの樹脂粒子にｇ当
りのジュースの処理量は約３００に、であった。被処理
試料は、ブリックス度が１７°、クエン酸含量が０．０
８５乃至０．１１３の範囲であり、砂糖／酸の比は１５
０乃至２００の範囲であった。

比較の目的で１粒径分布が０．８４乃至０．４２ｍの範
囲であること以外は同様な樹脂を用いてジュース試料を
同様に処理した。再生が必要となるまでに、樹脂粒子に
り当り約１５にダのジーースが処理された。

比較の目的で１粒径分布が０．０７４乃至０．０３７麿
の範囲であること以外は同様な樹脂を用いてジュース試
料を同様に処理した。驚くべきことに。

再生が必要となるまでの樹脂微粒子にｇ当シのジュース
の処理量は５６に９に過ぎなかった。

（外５名〕

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）弱塩基樹脂粒子を含有するプレコートケーキを有
   する濾過装置で流体を処理することからなり、該粒子の
   容積の８０パーセント以上が０．２５乃至０．１２５ｍ
   ｍの粒径を有し、そしてその弱塩基樹脂は、強塩基官能
   基以上の弱塩基官能基を有することを特徴とする液体か
   ら酸を除去する方法。
2. （２）流体がジュースである特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。
3. （３）樹脂粒子容積の９０パーセント以上が、粒径範囲
   ０．２５乃至０．１２５ｍｍの粒径分布を形成する特許
   請求の範囲第２項に記載の方法。
4. （４）樹脂微粒子容積の８５パーセント以上が、粒径範
   囲０．１７７乃至０．１４９ｍｍの粒径分布を形成する
   特許請求の範囲第２項に記載の方法。
5. （５）弱塩基樹脂がエピクロルヒドリンベースのエポキ
   シアミン樹脂である特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
6. （６）樹脂中での強塩基官能基の弱塩基官能基に対する
   相対量が、樹脂中の強塩基官能基と弱塩基官能基の合計
   数基準で約５パーセント未満である特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
7. （７）樹脂中での強塩基官能基の弱塩基官能基に対する
   相対量が、樹脂中の強塩基官能基と弱塩基官能基の合計
   数基準で約２パーセント未満である特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
8. （８）プレコートケーキの厚みが、０．３２ｃｍ乃至２
   ．５４ｃｍの範囲である特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
9. （９）プレコートケーキを通過する流体の流速が、４．
   １乃至２４４．５リットル／分／平方メートルの範囲で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の方法。