(57)【要約】【課題】  野菜ジュースや果実ジュースから、各種の栄養成分を除くことなく、不要なアニオンイオンを選択的に除去することが可能な成分調整方法を提供する。【解決手段】  正極、負極及び処理室を備え、且つ該処理室は、アニオン交換膜によって正極と区画されている電気透析装置を使用し、該処理室に野菜若しくは果実ジュースを供給して電気透析による脱イオン処理を行うことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極及び処理室を備え、且つ該処理室は、アニオン交換膜によって正極と区画されている電気透析装置を使用し、該処理室に野菜若しくは果実ジュースを供給して電気透析による脱イオン処理を行うことを特徴とする野菜若しくは果実ジュースの成分調整方法。
【請求項２】
前記電気透析装置の処理室は、カチオン交換膜によって負極と区画されている請求項１に記載の成分調整方法。
【請求項３】
前記アニオン交換膜及びカチオン交換膜として、膜抵抗が７０〜１２０Ω、３５℃温水中での含水率が３０〜５０重量％、イオン交換容量が０．７〜１．５meq/g-dry、及び膜厚が０．７〜３ｍｍの範囲にあるものを使用する請求項１または２に記載の成分調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜ジュースや果実ジュースの成分調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
野菜ジュースや果実ジュースは、野菜や果実の絞り汁を、必要により水等で希釈し、あるいはさらに食塩等を添加して、飲料として市販されている。
【０００３】
ところで、野菜や果実のジュースは、食物繊維やビタミン、β−カロチンなどの栄養成分を多く含んでいるが、野菜や果実の生育のために使用される各種肥料に由来して、シュウ酸イオン、硝酸イオン、クエン酸イオンなどのアニオン成分をも含んでいる。このようなアニオン成分は、必ずしも人体に有害な成分ではなく、また人体に悪影響を与えるほどの量で含有されているわけではないが、健康飲料としてのイメージが大きい野菜ジュースや果実ジュースでは、味覚なども考慮して、できれば含有していないか適量であることが望ましい。
【０００４】
一般に、不要成分を取り除く手段としては、ろ過、遠心分離、各種吸着剤やイオン交換膜（アニオン交換膜）を用いての吸着処理などがあるが、上記のようなジュースでは、必要な栄養成分までもが取り除かれたり、或いは繊維成分を多く含んでいるために処理効率が低いなどの問題があり、このような処理による成分調整は全く行われていないのが現状である。即ち、このような成分調整方法に関する有効な従来技術はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、野菜ジュースや果実ジュースから、各種の栄養成分を除くことなく、不要なアニオン成分を選択的に除去し或いは減量することが可能な成分調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、正極、負極及び処理室を備え、且つ該処理室は、アニオン交換膜によって正極と区画されている電気透析装置を使用し、該処理室に野菜若しくは果実ジュースを供給して電気透析による脱イオン処理を行うことを特徴とする野菜若しくは果実ジュースの成分調整方法が提供される。
【０００７】
本発明の成分調整方法においては、
（１）前記電気透析装置の前記処理室は、カチオン交換膜によって負極と区画されていること、
（２）前記アニオン交換膜及びカチオン交換膜として、膜抵抗が７０〜１２０Ω、３５℃温水中での含水率が３０〜５０重量％、イオン交換容量が０．７〜１．５meq/g-dry、及び膜厚が０．７〜３ｍｍの範囲にあるものを使用すること、
が好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、電気透析装置を用いての電気透析による脱イオン処理によって野菜ジュース或いは果実ジュースの精製を行うため、ジュース中の有用な成分であるビタミン等の非イオン性栄養分を除去することなく、シュウ酸イオン、硝酸イオン、クエン酸イオンなどのアニオン成分を選択的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び図２には、本発明において好適に使用される電気透析装置の一例を示した（図１は、電気透析装置の側断面図であり、図２は、図１の装置のＡ−Ａ断面を示す図である）。
【００１０】
図１及び図２において、この電気透析装置では、円筒状のハウジング１により処理室５１が形成されており、この処理室５１の内部には、円筒状のアニオン交換膜（以下、円筒状アニオン膜と呼ぶ）３及び同じく円筒状のカチオン交換膜（以下、円筒状カチオン膜と呼ぶ）５が配置されている。
【００１１】
図１に示されているように、円筒状アニオン膜３の下端部には、下部ホルダー７ａが嵌合或いは接着剤等によって固定されており、また、その上端部は、カバー１ａに固定された上部ホルダー９ａに、嵌合或いは接着剤等によって固定されている。同様に、円筒状カチオン膜５の下端部には、下部ホルダー７ｂが固定され、その上端部には、上部ホルダー９ｂが固定されている。
【００１２】
また、上部ホルダー９ａ，９ｂの上方部分には、それぞれ、液排出管１１が接続されている。さらに、上部ホルダー９ａの上端からは、両端が開放されている中空の筒状金属管からなる正極１３が挿入されており、同様に、上部ホルダー９ｂの上端からは、両端が開放されている中空の筒状金属管からなる負極１５が挿入され、これらの正極１３及び負極１５の内部空間は、図１に示されているように、その下端において、円筒状アニオン膜３或いは円筒状カチオン膜５の内部空間と連通している。
【００１３】
上述した構造を有する電気透析装置においては、図２に示されているように、処理室５１の内部に、円筒状アニオン膜３によって区画され且つ正極１３を内部に有する正極室５３と、円筒状カチオン膜５によって区画され且つ負極１５を内部に有する負極室５５とが形成されており、正極室５３及び負極室５５内に極液を循環させ、且つ正極１３と負極１５との間に適当な電圧を印加することにより、処理室５１に処理液を供給することにより、電気透析による脱イオン処理が行われる。
【００１４】
なお、正極室５３及び負極室５５に循環する極液としては、イオン伝導性を示す電解液が使用され、例えば水道水、或いは食塩などの電解質塩を水に添加した塩水溶液などが使用される。このような極液は、正極１３或いは負極１５の上端から注入されて正極室５３或いは負極室５５内に充填され、上部ホルダー９ａ，９ｂの上方部分に接続されている液排出管１１から排出され、再び、正極１３或いは負極１５の上端から注入されて循環されるようにするのが一般的である。
【００１５】
上記のような脱イオン処理の原理を簡単に説明すると、以下の通りである。
即ち、円筒状のアニオン膜３は、表面から内面に貫通している多数の細孔を有する多孔質の架橋樹脂から形成されており、その表面及び内部には、第4級アンモニウム塩基等のアニオン交換基が存在する構造を有している。同様に、円筒状のカチオン膜５は、その表面及び内部には、スルホン酸基等のカチオン交換基が存在する構造を有している。
【００１６】
このため、正極１３及び負極１５に電圧を印加することにより、処理液のアニオンは、生じた電界によって、円筒状アニオン膜３を通過して正極室５３内に移行する。一方、処理液中のカチオンは、円筒状のカチオン膜５を通過して、負極室５５内に移行する。従って、正極室５３内を循環する極液のアニオン濃度は次第に増大し、負極室５５内を循環する極液のカチオン濃度は次第に増大することとなる。
【００１７】
本発明の成分調整方法においては、上記のような電気透析装置を使用し、処理室５１内に野菜ジュースや果実ジュースを供給しての電気透析（通電透析とも呼ばれる）によって脱イオン処理を行うことにより、ビタミンに代表される有効成分を除去することなく、硝酸イオン、シュウ酸イオン、クエン酸イオンなどの不要もしくは過剰のアニオン成分を有効に除去し或いは減量することが可能となる。
【００１８】
なお、処理室５１内に処理液を供給しての電気透析による脱イオン処理は、バッチ式によって行うこともできるし、連続式（或いは循環式）によって行うこともできる。連続式或いは循環式により処理を行う場合には、処理室５１の下部に処理液供給管を接続し、且つ上部に処理液排出管を接続し、処理液の供給及び排出を行えばよい。
【００１９】
上述した電気透析装置を用いた本発明の精製方法においては、アニオン成分を有効に除去することができるが、同時に、Ｃａ分、鉄分、Ｍｇなどのカチオン成分も同時に除去される。このようなカチオン成分は、人体に有用な成分であることもあるため、例えば円筒状のカチオン膜５を設けず、負極１５を直接処理液中に浸漬して、カチオン成分が除去されないようにすることもできる。この場合には、負極室５３は形成されず、処理液自体が負極１５の極液を兼ねることとなる。
【００２０】
さらに、本発明の成分調整方法は、上述した円筒型のイオン交換膜を有する円筒型電気透析装置を用いた態様に限定されるものではなく、例えば平膜のイオン交換膜を有する平膜型電気透析装置を用いて実施することもできる。この平膜型電気透析装置では、中央に処理室が設けられ、その一方の側にアニオン交換膜で区画された正極室（内部に正極が挿入されている）が配置され、他方の側には、カチオン交換膜で区画された負極室（内部に負極が挿入されている）が配置された構造を有していることを除けば、実質的には円筒型の電気透析装置と同様にして、電気透析による脱イオン処理が行われる。
【００２１】
但し、本発明において処理液として用いる野菜ジュースや果実ジュースは、繊維質分を多く含み、かなり粘性が大きいことを考えると、円筒型のイオン交換膜を用いた円筒型電気透析装置が好適に使用される。即ち、処理を行っていくうちに、繊維分等が交換膜表面に次第に堆積されていくが、円筒型の場合では、その除去を容易に行うことができ、メンテナンスが容易であり、例えば、処理液を希釈する必要もなく、原液の絞り汁のまま処理を行うことができるからである。
【００２２】
また、本発明において、アニオン成分の除去のために使用されるアニオン交換膜（アニオン膜３）は、上述した電圧印加によるアニオン成分除去を有効に行うために、ある程度のイオン交換容量が必要であるが、特に、所定の膜電位以上となるように正極１３と負極１５との間に電圧を印加したとき、巨大な各種アニオン成分が目詰まりすることなく、これを有効に透過させ且つ他の成分の通過を防止するような特性を有していることが好ましく、例えば、円筒型、平膜型、何れの場合においても、膜抵抗が７０〜１２０Ω、３５℃温水中での含水率が３０〜５０重量％、イオン交換容量が０．７〜１．５meq/g-dry、及び膜厚が０．７〜３ｍｍの範囲にあることが好ましい。このようなアニオン膜３を用いて通常、膜電位が１０〜３５Ｖ程度の高電位となるように電圧を印加することにより、アニオンイオンを選択的に有効に除去することができる。即ち、イオン交換容量が高く（膜中のカチオン交換樹脂含量が多いことを意味する）膜厚みが薄く、かつ膜抵抗が低いイオン交換膜では、膜電位が低い状態でアニオンイオンの除去が行われることとなり、電気透析により処理を行うと、巨大なアニオンイオンが膜に詰まって直ぐに抵抗が上昇して電気透析が困難となってしまう。しかるに、上記のような特性を有する膜では、膜電位を高くすることにより、巨大なアニオンイオンを強制的に通過させ、取り除くことが可能となる。なお、巨大なアニオンイオンを通過させるために、透孔の大きな膜を用いることも考えられるが、この場合には、巨大なアニオンイオン以外の他の有用成分も通過してしまうため、適当でない。
【００２３】
なお、上記のような特性を有するアニオン膜は、例えばメルトインデックス（１９０℃、JIS  K 6760）が２ｇ／１０分以下、特に０．２ｇ／１０分以下のポリエチレン系樹脂とアニオン交換樹脂とを混合し、押出し成形することにより得られる。円筒状の膜を成形する場合には、環状ダイスを用いて押出し成形を行い、平膜を成形する場合には、Ｔダイを用いて押出し成形を行えばよい。また、イオン交換容量等の特性を前述した範囲とするためには、ポリエチレン系樹脂とアニオン交換樹脂との混合比を、重量基準で３：７乃至５：５の範囲とするのがよい。
【００２４】
即ち、上記のような方法では、用いるポリエチレン系樹脂がアニオン交換樹脂の成形温度よりも低いため、成形に際してのアニオン交換基の熱分解を抑制でき、例えばアニオン交換樹脂の使用量を減らして膜強度を高めることができる。また、メルトインデックス（ＭＩ）が上記範囲のポリエチレン系樹脂の使用により、アニオン交換樹脂の表面被覆量を低減させることができるため、アニオン交換特性を有効に確保することができる。
【００２５】
なお、ポリエチレン系樹脂としては、ＭＩが上記範囲内であれば特に制限されないが、一般には、低、中、或いは高密度ポリエチレン、エチレン含量が５０重量％以上のエチレン共重合体、或いはメタクリル酸などがグラフトとされて改質されたポリエチレンなどが使用され、特に好適には、低密度ポリエチレンである。
【００２６】
また、用いるアニオン交換樹脂粉末は、それ自体公知のものでよく、例えばスチレン−ジビニルベンゼン共重合体のような架橋性重合体に、クロルメチル化などを介してトリエチルアミン等の第３級アミンを反応させて第４級アンモニウム化したものを用いることができる。また、このアニオン交換樹脂は、膜の含水率や抵抗を前述した範囲内とするために、３５℃の温水での含水率が５０％以下であることが好ましい。尚、この含水率は、完全に膨潤した樹脂の全重量に対する水分重量の割合である。
【００２７】
上記のようなアニオン膜を用いたときには、先に述べたように、膜電位が１０〜３５Ｖ程度となるように、電極間距離等に応じて、所定の電圧を正極１３と負極１５との間に印加して電気透析による成分調整が行われる。なお、カチオン膜５を用いる場合には、このカチオン膜５も、アニオン膜と同様の特性を有し、同様の方法で得られたものを用いるのがよい。
【００２８】
本発明において、種々の野菜ジュースや果実ジュースの処理に適用することができ、例えば、トマト、にんじん、キャベツ、ケール、ピーマン、大根、白菜、ブロッコリー、カリフラワー、しょうが、ミツバ、セロリ、アスパラガス、パセリ、ほうれん草、なす、レタス、メロン、スイカなどの種々の野菜の絞り汁、レモン、オレンジ、リンゴ、グレープ、イチゴなどの果実の絞り汁、及びこれらの混合液の成分調整に本発明を適用して、不要なアニオンイオンを除去することができる。また、これらの液に、食塩などを添加する場合には、これらの添加剤は、本発明による処理を行った後に添加することが好ましい。
【実施例】
【００２９】
電気透析装置として、図１，２に示す構造を有し、下記仕様の円筒型電気透析装置を使用した。
【００３０】
処理室容積：  １０００ｃｍ３
アニオン交換膜（株式会社アストム製）
アニオン基：第４級アンモニウム基
径：３５ｍｍ
長さ：１００ｍｍ
膜厚：２．０ｍｍ
膜抵抗：    ８５  Ω
含水率：    ３２  重量％
イオン交換容量：  １．２  meq/g-dry
カチオン交換膜（株式会社アストム製）
カチオン基：スルホン酸基
径：３５ｍｍ
長さ：１００ｍｍ
膜厚：２．０ｍｍ
膜抵抗：    ９０  Ω
含水率：    ３５  重量％
イオン交換容量：  １．１  meq/g-dry
電極管（正極及び負極）
径：  １３．８ｍｍ
電極間距離：  ６０ｍｍ
極液：水道水
【００３１】
上記の電気透析装置を使用し、該装置の処理室に、１０００ｍｌのＡ社製トマトジュース（食塩無添加）を投入し、正極室及び負極室に、それぞれ、極液として１０００ｍｌの水道水を循環し、電極間に３５Ｖの電圧を印加し、電気透析による脱イオン処理を行った（このときのアニオン交換膜の膜電位は、１０〜２７Ｖであった）。
【００３２】
上記の脱イオン処理に際しては、一定時間毎に、処理液であるトマトジュースのサンプリングを行い、各種アニオン濃度を測定した。この内、電気透析時間とクエン酸イオン濃度との関係を図３に示し、電気透析時間とシュウ酸イオン濃度との関係については、図４に示した。また、他のアニオンに関しては、下記の表１に示した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
以上の結果から、本発明によれば、トマトジュース中の不要または過剰なアニオンイオンが除去・調整されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に好適に使用される電気透析装置の側断面図である。
【図２】図１は装置のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】実施例における処理液であるトマトジュース中のクエン酸イオン濃度と電気透析時間との関係を示す図である。
【図４】実施例における処理液であるトマトジュース中のシュウ酸イオン濃度と電気透析時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
３：円筒型アニオン透過性イオン交換膜
５：円筒型カチオン透過性イオン交換膜
１３：正極
１５：負極
５１：処理室
５３：正極室
５５：負極室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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