JP2015527356A - 果物から砂糖製品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

果実から砂糖製品を製造する方法であって、ａ）グルコースおよび果糖を含む果実ジュースを与える工程と、ｂ）浄化および脱塩した果実ジュースを得るべく、果実ジュースを脱塩しかつ脱色する工程と、ｃ）濃縮された浄化および脱塩した果実ジュースを得るべく、浄化および脱塩した果実ジュースを濃縮する工程と、ｄ）少なくともグルコース豊富なフラクションおよび少なくとも果糖豊富なフラクションを得るべく、クロマトグラフィーによって濃縮された浄化および脱塩した果実ジュースを分離する工程とを有し、工程ｄ）の後に、ｅ）グルコース豊富なフラクションおよび果糖豊富なフラクションをカーボンフィルタで濾過する工程を有し、工程ｄ）およびｅ）は、５０〜７０℃の温度で実行される、方法。

Description

本願発明は、液体または固体砂糖製品を製造するための方法に関し、特に、果実からグルコースおよび果糖を製造する方法に関する。

果実、特に、グレープフルーツジュースからグルコースおよび果糖のような砂糖を製造することが知られている。

果実を例えば圧縮することにより得られるジュースは、通常は、ノンシュガー成分を最初に除去し、その後クロマトグラフィーにより果糖から主にグルコースである砂糖を分離する。液体状または後に結晶化される生成物は、通常、食品産業で使用されるか、または甘味料として消費される。

欧州特許第１７３４１０８号および欧州特許第２４２５７２３号には、グレープフルーツから砂糖製品を製造する方法が記載されている。それは、濃縮精留マスト溶液がグルコース溶液および果糖溶液を得るためにクロマトグラフィー処理され、その後結晶化される。

クロマトグラフィー処理段階の前に、グレープをつぶして得られるジュースが浄化されかつ脱塩され、その後、クロマトグラフィー処理用の正しい濃度に濃縮される。しかし、欧州特許第１７３４１０８号および欧州特許第２４２５７２３号に記載の方法は、砂糖溶液の色を脱色する処理を含まず、結晶化を妨げるヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）含量の制御ができないという欠点を有する。また、クロマトグラフィー処理は完全に満足のいく分離を与えることができず、より具体的にはグルコースおよび果糖の正しく、均一な抽出を与えることができない。したがって、上記欠点を取り除くべく、砂糖、特に、グルコースおよび果糖を果実ジュースから分離する方法、特に、ヒドロキシメチルフルフラールのレベルを制御し、ジュースから砂糖を正しくかつ均一に抽出し、同時に、砂糖の完全性維持しつつ、消費エネルギーが少ない方法に対する要求が存在する。

本願発明の目的は、ヒドロキシメチルフルフラールのレベルを制御し、ジュースから砂糖の均一な抽出を補正し、同時に、砂糖の完全性を維持しつつ、従来の方法に比べ消費エネルギーが少ない、果実から砂糖製品を製造するための方法、および、既存の方法に比べ純度の高い砂糖製品を与えることである。

本願発明に従い、請求項１に記載される方法が与えられる。

本願発明の非限定的な実施形態が、グレープを例に、図面を参照して説明される。

図１は、本願発明に従うグルコース溶液および果糖溶液を分離するためのクロマトグラフィーシステムを示す。

本願発明において、用語“ジュース”はグレープジュースを指し、特に、グレープをつぶして得られるジュースを指す。

保持固体物を除去するために濾過した後、ジュースは、例えば、ゼラチン、ベントナイトおよび炭素を添加することにより浄化され、かつ、例えばイオン樹脂上で脱塩される。代替的に、浄化および脱塩は、欧州特許第２４２５７２３号に記載されるように実行されてもよい。

この処理段階は、乾燥物質として、９８％以上、例えば、９８．５％のパーセンテージの砂糖、特に、グルコースおよび果糖を有する、浄化されかつ脱塩されたジュースを製造する。

次に、浄化されかつ脱塩された果実ジュースは、その固体部分の組成を変化させることなく、水分量を減少させるために濃縮される。濃縮精留マストとしても知られる得られた濃縮ジュースは、乾燥物質として、９８％以上の果糖およびグルコースを含み、残りはアルコール、フラボノイドおよびその他のポリフェノールからなる無色溶液である。

濃縮精留マストは、その後５０〜７０℃、特に、５７から６５℃の温度に加熱される。有利なことに、これらの温度において、濃縮精留マストは粘性（＜１０ｍＰａ*ｓ）を有し、クロマトグラフィー処理の間に均一性を与える。

これらの温度において、ジュース中のグルコースおよび果糖は、高圧な溶離液を必要とすることなく、とりわけ、砂糖の安定性を変化させることなく、および／または、クロマトグラフィー樹脂を劣化させることなく効果的に分離可能である。

既知の方法における大気温度より高温での動作にも拘わらず、改良された砂糖分離により、全体として本願発明に従う方法のトータルのエネルギー消費量をかなり削減することができる。

濃縮精留マストは、その後、特に、イオン交換樹脂上、より具体的には、カチオン樹脂上、好適には、スルホン基誘導体であるスチレンジビニルベンゼン樹脂上で、クロマトグラフィー分離にさらされる。使用される樹脂は欧州特許第２４２５７２３号に記載された特性を有する。

クロマトグラフィー分離は、図１に示す、模擬液体床システムにおいて実行される。

図１のシステムは、４つのカラム、ａ、ｂ、ｃおよびｄからなり、それぞれは、カラムを通じて、循環液、すなわち溶離液をポンピングするためのポンプ（Ｐ、Ｐａｂ、Ｐｂｃ、Ｐｃｄ）を有する。

４つのカラムは、カチオン樹脂、好適には、スルホン酸基により誘導されたスチレン−ジビニルベンゼン樹脂によって満たされる。

カラムａの排出口は、ポンプＰａｂが取り付けられたラインＣａｂによってカラムｂの吸入口に結合されている。カラムｂの排出口は、ポンプＰｂｃが取り付けられたラインＣｂｃによってカラムｃの吸入口に結合されている。カラムｃの排出口は、ポンプＰｃｄが取り付けられたラインＣｃｄによってカラムｄの吸入口に結合されている。カラムｄの排出口は、ラインＣ２によってポンプＰの吸入口に結合されている。ポンプＰの排出口はラインＣ１によってカラムの吸入口に結合されている。カラムａ〜ｄ、ラインＣ１、Ｃ２、Ｃａｂ、Ｃｂｃ、Ｃｃｄおよびポンプｐ、Ｐａｂ、Ｐｂｃ、Ｐｃｄは、別個の回路ＦＣを形成し、それを通じて、循環液すなわち溶離液、例えば脱イオン水が図１の矢印の方向に循環する。

別個の回路ＦＣ内への溶離液供給ラインＤａ〜Ｄｄおよび濃縮精留マスト供給ラインＦａ〜Ｆｄｂは、カラムａ〜ｄのそれぞれの吸入口に近接した別個の回路ＦＣに結合されている。

別個の回路ＦＣからグルコース豊富なフラクションを抽出するためのグルコース抽出ラインＥａ〜Ｅｄ、および、別個の回路ＦＣから果糖豊富なフラクションを抽出するための果糖抽出ラインＲａ〜Ｒｄがカラムａ〜ｄのそれぞれの排出口付近の別個の回路ＦＣに結合されている。

溶離液供給ラインＤａ〜Ｄｄは一端において溶離液ポンプＰＤに接続された溶離液供給パイプＤから分岐している。濃縮果糖マスト供給ラインＦａ〜Ｆｄは一端において、濃縮精留ポンプＰＦに結合された濃縮精留マスト供給パイプＦから分岐している。

開閉バルブＶＤａ〜ＶＤｄはそれぞれの溶離液供給ラインＤａ〜Ｄｄに沿ってインストールされており、開閉バルブＶＦａ〜ＶＦｄはそれぞれの濃縮精留マスト供給ラインＦａ〜Ｆｄに沿ってインストールされている。

開閉バルブＶＥａ〜ＶＥｄはそれぞれのグルコース抽出ラインＥａ〜Ｅｄに沿ってインストールされており、開閉バルブＶＲａ〜ＶＲｄはそれぞれのグルコース抽出ラインＲａ〜Ｒｄに沿ってインストールされている。

グルコース抽出ラインＥａ〜Ｅｄは、グルコース抽出パイプＥに結合されている。

果糖抽出ラインＲａ〜Ｒｄは、果糖抽出パイプＲに結合されている。

図１のシステムは以下のように動作する。

溶離液、すなわち、循環液として作用する好適には脱イオン水または低カルシウム含量の任意の流量の水を満たすことにより、システムを始動させた後、溶離液供給ラインＤａ〜Ｄｄのひとつ、グルコース抽出ラインＥａ〜Ｅｄのひとつ、濃縮精留マスト供給ラインＦａ〜Ｆｄのひとつ、および、果糖抽出ラインＲａ〜Ｒｄのひとつが以下の順序で配置されるように結合される。すなわち、開閉バルブＶＤａ〜ＶＤｄ、ＶＥａ〜ＶＥｄ、ＶＦａ〜ＶＦｄ、ＶＲａ〜ＶＲｄを通じて、別個の回路ＦＣ内の循環液の方向に沿って、溶離液供給ライン、グルコース抽出ライン、濃縮精留マスト供給ライン、果糖抽出ラインの順序に結合される。

例えば、溶離液供給ラインＤａ、グルコース抽出ラインＥａ、濃縮精留マスト供給ラインＦｃおよび果糖抽出ラインＲｃが、バルブＶＤａ、ＶＥａ、ＶＦｃ、ＶＲｃを開き、かつ、他のバルブを全部閉めることにより、別個の回路ＦＣに結合される。

これにより、溶離液供給ラインＤａとグルコース抽出ラインＥａとの間のカラムａ中に溶離液ゾーンＩＶが生じる。グルコース抽出ラインＥａと濃縮精留マスト供給ラインＦｃとの間のカラムｂ中に濃縮ゾーンＩＩＩが生じる。濃縮精留マスト供給ラインＦｃと果糖抽出ラインＲｃとの間のカラムｃ中に精製ゾーンＩＩが生じる。また、果糖抽出ラインＲｃと溶離液供給ラインＤａとの間のカラムｄ中に吸収ゾーンＩが生じる。

溶離液ゾーンを含むカラム中において、樹脂保持グルコースはラインＤａからの溶離液によって溶離され、別個の回路ＦＣ内で循環液に転送される。カラムａの吸入口において、循環液はグルコースをほとんど含まない。循環液がカラムａを流れるに従い、この濃縮は増加し、カラムａの排出口において、循環液は大量のグルコース（グルコース豊富なフラクション）を含み、その一部はグルコース抽出ラインＥａによって別個の回路から抽出され、グルコースタンク内に集められ、残りはカラムｂ内に供給される。

濃縮ゾーンＩＩＩを含むカラムｂにおいて、カラムａからの循環液内のグルコースは、循環液がカラムｂを流れるに従い樹脂によって保持される。樹脂によってグルコースよりも低い程度に保持されたカラムｂ中の果糖は循環液中に転送され、カラムｂ中を流れる循環液内のグルコース濃度は減少し、果糖濃度は増加する。カラムｂからの循環液はその後、ラインＦｃからの濃縮精留マストの一部とともにカラムｃ内に供給される。

精製ゾーンＩＩを含むカラムｃにおいて、ラインＦｃからの濃縮精留マスト内および循環液中のグルコースは樹脂によって保持され、カラムｃ内の樹脂によって予め保持された果糖は循環液へ転送される。カラムｃの吸入口において、循環液はグルコースをほとんど含まず、一方、果糖濃度は、循環液がカラムｃを流れるに従い増加する。カラムｃからの大量の果糖（果糖豊富フラクション）を含む循環液は果糖抽出ラインＲｃにより一部は抽出されて果糖ランク中に集められ、一部はカラムｄ内に供給される。

吸収ゾーンＩを含むカラムｄにおいて、カラムｃからの循環液中の大量の果糖が樹脂によって保持され、カラムｄの出口において循環液は実際にグルコースおよび果糖を含まず、ラインＣ１およびＣ２に沿ってカラムに戻される。

所与の時間間隔（６．５分）の後に、バルブＶＤａ、ＶＥａ、ＶＦｃ、ＶＲｃが閉じられ、バルブＶＤｂ、ＶＥｂ、ＶＦｄ、ＶＲｄが開かれる。上記バルブの開閉は、カラムａからカラムｂへの溶離液ゾーンＩＶの転送、カラムｂからカラムｃへの濃縮ゾーンＩＩＩの転送、カラムｃからカラムｄへの精製ゾーンＩＩの転送、および、カラムｄからカラムａへの吸収ゾーンＩの転送を決定する。

カラムｂにおいて、樹脂により保持されたグルコースはラインＤｂからの溶離液によって溶離され、カラムｂからの循環液（グルコース豊富なフラクション）は、グルコース抽出ラインＥｂによって一部が抽出されてグルコースタンクに集められ、残りはラインＣｂｃに沿ってカラムｃに供給される。

カラムｃにおいて、カラムｂからの循環液中のグルコースは樹脂によって保持され、樹脂によってより少量で保持された果糖は循環液へ転送される。循環液中のグルコース濃度は減少し、一方カラムｃを通じて循環液が流れるに従い果糖濃度は増加する。

カラムｃからの循環液は濃縮精留マスト供給ラインＦｄからの濃縮精留マストとともにカラムｄに供給される。カラムｄにおいて、濃縮精留マスト内および循環液中のグルコースは樹脂によって保持され、果糖は循環液中に転送される。カラムｄの排出口において、循環液の一部（果糖豊富のフラクション）は果糖抽出ラインＲｄによって抽出されかつ果糖タンク内に集められ、残りはカラムａ内に供給される。

カラムａにおいて、循環液中のグルコースおよび果糖は樹脂によって保持される。カラムａからの循環液はグルコースおよび果糖を含まず、カラムｂ内に戻される。

所与の時間間隔（６．５分）の後、バルブＶＤｂ、ＶＥｂ、ＶＦｄ、ＶＲｄが閉じられ、バルブＶＤｃ、ＶＥｃ、ＶＦａ、ＶＲａが開かれる。上記バルブの開閉は、カラムｂからカラムｃへの溶離液ゾーンＩＶの転送、カラムｃからカラムｄへの濃縮ゾーンＩＩＩの転送、カラムｄからカラムａへの精製ゾーンＩＩの転送、および、カラムａからカラムｂへの吸収ゾーンＩの転送を決定する。

クロマトグラフィー分離処理は、温度５０〜７０℃、より具体的には、５７〜６５℃、例えば、６０℃で実行される。

これらの温度において、ジュース内のグルコースおよび果糖は、高圧溶離液を必要とせずに、とりわけ、砂糖の安定性を変化させることなく、および／またはクロマトグラフィー樹脂を劣化させることなく効果的に分離可能である。

一方、これらの温度は、砂糖の熱分解から生じるヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）の量を大きく増加させる。

本願発明にかかる製造方法において、濃縮精留マストおよび砂糖はシステム内で数日間維持される。結晶化する前に、砂糖分子はシステム内の処理溶液中で、温度７０〜２８℃で５〜１０日間維持される。少ないが、ある程度の量のＨＭＦが不可避的に製造される。

過剰な量のヒドロキシメチルフルフラールは、結晶化段階を無効とし、結晶化効率を大きく減少させる。実際に、ヒドロキシメチルフルフラールは果糖結晶防止剤として知られている。

過剰な量のヒドロキシメチルフルフラールは果糖結晶化に対して以下の効果を有する。
果糖シロップ中の２０ｐｐｍのＨＭＦ ６０％の結晶化効率
果糖シロップ中の５０ｐｐｍのＨＭＦ ５５％の結晶化効率
果糖シロップ中の２００ｐｐｍのＨＭＦ ４５％の結晶化効率

したがって、クロマトグラフィー分離段階の次に、カーボンフィルタ（例えば、活性炭素−３ミクロン濾過ＢＥＣＯＤＩＳＣフィルタ（商標））を使った濾過処理段階が続く。それは、クロマトグラフィー溶離液の色を減少させることに加え、その中にＨＭＦを保持し、高い結晶化効率を達成する。

好適には、温度は、クロマトグラフィーおよび濾過段階の両方において一定に保持される。

濾過後の果糖およびグルコース豊富フラクションはその後、消費または結晶化用の液体砂糖製品を製造するのに必要なブリックスである果糖約８８°ブリックスおよびグルコース約７５°ブリックスまで、例えば、蒸気濃縮器内で濃縮される。クロマトグラフィーおよび濾過の後、グルコース豊富なフラクションは８６％以上の純度であり、果糖豊富なフラクションは９６％以上の純度である。

クロマトグラフィー分離、濾過および濃縮は、好適には、５０〜７０℃の一定温度、より具体的には、５７〜６５℃、例えば６０℃で実行される。

得られた液体砂糖製品はその後、できれば果糖またはグルコース結晶を注入しながら、５０〜７０℃の温度から２５〜３０℃の温度まで冷却することにより結晶化されてもよい。これらの結晶化温度は、既知の方法で使用される１２〜１３℃の温度とは対照的であり、砂糖結晶化効率を改善しかつエネルギー消費量を大きく削減する点で有利である。

得られる結晶の最終製品は、９９％以上の純度である。

上述したすべての従来技術は、ここに参考文献として組み込まれる。

欧州特許第１７３４１０８号明細書 欧州特許第２４２５７２３号明細書

非限定的なひとつの実施形態に従い、用語“ジュース”はグレープジュースを指し、特に、グレープをつぶして得られるジュースを指す。

次に、浄化されかつ脱塩された果実ジュースは、その固体部分の組成を変化させることなく、水分量を減少させるために濃縮される。例えば、濃縮精留マストである得られた濃縮ジュースは、乾燥物質として、９８％以上の果糖およびグルコースを含み、残りはアルコール、フラボノイドおよびその他のポリフェノールからなる無色溶液である。

Claims (8)

1. 果実から砂糖製品を製造する方法であって、
   ａ）グルコースおよび果糖を含む果実ジュースを与える工程と、
   ｂ）浄化しかつ脱塩した果実ジュースを得るべく、前記果実ジュースを脱塩しかつ脱色する工程と、
   ｃ）濃縮された浄化しかつ脱塩した果実ジュースを得るべく、前記浄化しかつ脱塩した果実ジュースを濃縮する工程と、
   ｄ）少なくともグルコース豊富なフラクションおよび少なくとも果糖豊富なフラクションを得るべく、クロマトグラフィーによって前記濃縮された浄化しかつ脱塩した果実ジュースを分離する工程と、
   ｅ）前記グルコース豊富なフラクションおよび前記果糖豊富なフラクションをカーボンフィルタで濾過する工程と、
   を備え、
   前記工程ｄ）およびｅ）は、５０℃から７０℃の温度で実行されることを特徴とする方法。
2. 前記温度は、５７℃から６５℃である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記温度は、工程ｄ）およびｅ）において一定に保たれる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 工程ｅ）の後に、ｆ）前記グルコース豊富なフラクションおよび前記果糖豊富なフラクションを結晶化する工程をさらに備えること特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記工程ｆ）は７０℃から２５℃の温度勾配の下で実行される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記工程ｄ）は、イオン交換樹脂上で実行される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記イオン交換樹脂はカチオン樹脂である、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記カチオン樹脂は、スルホン酸基で誘導されたスチレンジビニルベンゼン樹脂である、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。

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