(57)【要約】【課題】野菜もしくは果実ジュースの製造に当たり、野菜汁や果実汁のｐＨを、本来の風味、香味や色調などを損なうことなく、煩雑な操作を要することなく、また、不要成分の混入の問題もなく、効率的に低ｐＨ化処理する。【解決手段】カチオン交換膜Ｍにより隔てられた一方の室Ｊに野菜汁もしくは果実汁を通液させると共に、他方の室Ａに酸溶液を通液させ、野菜汁もしくは果実汁中のカチオン（Ｋ＋、Ｎａ等）をカチオン交換膜Ｍを介して酸溶液中の水素イオン（Ｈ＋）とイオン交換する拡散透析により、ｐＨ低減化処理する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
野菜汁もしくは果実汁のｐＨを低下させる低ｐＨ化処理工程を有する野菜もしくは果実ジュースの製造方法において、
該低ｐＨ化処理工程は、カチオン交換膜により隔てられた一方の室に該野菜汁もしくは果実汁を通液させると共に、他方の室に酸溶液を通液させる工程であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記一方の室に前記野菜汁もしくは果実汁を循環通液させると共に、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記一方の室に、前記野菜汁もしくは果実汁を、該野菜汁もしくは果実汁中のＳＳ成分を除去することなく通液させることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記他方の室における前記酸溶液の膜面流速が０．５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記酸溶液のイオン当量が１．５ｅｑ／Ｌ以下であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させる方法であって、該循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液の少なくとも一部を新規酸溶液と交換することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させる方法であって、該循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液に酸を添加することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、前記野菜汁もしくは果実汁の一部が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理される方法であって、該低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁を、前記野菜汁もしくは果実汁の残部と混合する混合工程を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、前記混合工程で得られる混合液のｐＨが目的のｐＨ値となるように、前記低ｐＨ化処理工程において、該目的のｐＨ値よりも低いｐＨ値となるようにｐＨ低減化処理を行うことを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１項において、前記野菜汁もしくは果実汁を水で希釈する希釈工程を有し、該希釈工程で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項１１】
請求項８又は９において、前記野菜汁もしくは果実汁の一部を水で希釈する希釈工程を有し、該希釈工程で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【請求項１２】
野菜汁もしくは果実汁のｐＨを低下させる低ｐＨ化処理手段を有する野菜もしくは果実ジュースの製造装置において、
該ｐＨ低減化処理手段は、カチオン交換膜と、該カチオン交換膜により仕切られた野菜汁もしくは果実汁の流通室及び酸溶液の流通室と、該野菜汁もしくは果実汁の流通室に野菜汁もしくは果実汁を通液する手段と、該酸溶液の流通室に酸溶液を通液する手段とを有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記カチオン交換膜がスペーサを介して（ｎ−１）枚（ｎは奇数）配列されることにより、ｎ個の流通室が形成されており、奇数番目（第１、第３…第ｎ）の流通室が前記酸溶液の流通室とされ、偶数番目（第２、第４…第（ｎ−１））の流通室が前記野菜汁もしくは果実汁の流通室とされていることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３において、前記野菜汁もしくは果実汁の流通室は４ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれか１項において、前記野菜汁もしくは果実汁の流通室に野菜汁もしくは果実汁を通液する手段は、該野菜汁もしくは果実汁を循環通液する手段であり、前記酸溶液の流通室に酸溶液を通液する手段は、該酸溶液を循環通液する手段であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液の少なくとも一部を新規酸溶液と交換する手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１７】
請求項１５において、前記循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液に酸を添加する手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１８】
請求項１２ないし１７のいずれか１項において、前記ｐＨ低減化処理手段でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁のｐＨを測定するｐＨ測定手段を有し、該ｐＨ測定手段で測定されたｐＨ値が所定値となるように、前記酸溶液の酸濃度、前記酸溶液のイオン当量、及び前記酸溶液の流通室における該酸溶液の膜面流速のうちの１以上を制御する制御手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項１９】
請求項１２ないし１８のいずれか１項において、前記野菜汁もしくは果実汁の一部を分取する分取手段と、該分取手段で分取された野菜汁もしくは果実汁の一部を前記ｐＨ低減化処理手段に送給する手段と、該ｐＨ低減化処理手段でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁を、前記分取手段で一部が分取された後の残部と混合する混合手段とを有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記混合手段で得られる混合液のｐＨが目的のｐＨ値となるように、前記ｐＨ低減化手段において、該目的のｐＨ値よりも低いｐＨ値となるようにｐＨ低減化処理が行われることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項２１】
請求項１２ないし１８のいずれか１項において、前記野菜汁もしくは果実汁を水で希釈する希釈手段を有し、該希釈手段で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記ｐＨ低減化処理手段に送給されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【請求項２２】
請求項１９又は２０において、前記分取手段で分取された野菜汁もしくは果実汁の一部を水で希釈する希釈手段を有し、該希釈手段で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記ｐＨ低減化処理手段に送給されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜もしくは果実ジュースの製造方法及び製造装置に関する。詳しくは、本発明は、野菜もしくは果実ジュースの製造に当たり、野菜汁や果実汁のｐＨを、本来の風味、香味や色調などを損なうことなく、煩雑な操作を要することなく、また、不要成分の混入を抑えて、効率的に低ｐＨ化処理する野菜もしくは果実ジュースの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トマト、ニンジン、ホウレン草等を原料とする野菜ジュースや、ミカン、リンゴ、ブドウ等を原料とする果実ジュースは、野菜や果実の絞り汁を殺菌処理した後容器に密封して出荷される。また、濃縮還元ジュースであれば、野菜や果実の絞り汁を濃縮、殺菌した後、容器に密封して出荷され、飲用に際して適度な濃度に希釈調整される（非特許文献１）。
【０００３】
一般に、果実はｐＨが低いため、その果実汁の殺菌も容易で、果実汁をそのまま瞬間殺菌して容器に密封するという所謂ホットパックで果実ジュースを製造することができる。野菜のなかでも例えばトマトはクエン酸が多量に含まれているためｐＨが低く、このため、同様にホットパックで殺菌処理してトマトジュースを製造することができる。しかし、野菜のなかにはｐＨが高く、そのままではそれらの野菜汁からホットパックで殺菌処理できないものがある。また、トマトについても、近年、クエン酸に対する対イオン（カチオン）が多く含まれているために高ｐＨの原料トマトが増えつつあり、この場合には、ホットパックを適用し得ない。
【０００４】
従来、高ｐＨ原料からジュースを製造する場合、該原料汁を容器に密封してレトルト殺菌するか、又は原料汁にレモン汁や、クエン酸等の酸を添加してそのｐＨを低くした後にホットパックする等の方法が行なわれている。
【０００５】
しかし、原料汁をレトルト殺菌すると、長時間高温に晒されるため、原料汁本来の香味や色調が著しく損なわれてしまうという欠点があり、また原料汁にレモン汁やクエン酸等の酸を添加すると、該レモン汁やクエン酸等の香味が付加されるため、原料汁本来の香味が変化してしまうという欠点がある。さらに、トマトジュースに関しては、その原材料が日本農林規格（ＪＡＳ）で定められており、該レモン汁やクエン酸等を添加すると、「トマトジュース」と表記できなくなる（非特許文献２）。
【０００６】
このような問題を解決する一つの手段として、高ｐＨの野菜汁をカチオン交換樹脂で処理してカチオン成分を除去することにより、低ｐＨ化する方法が考えられる。しかし、カチオン交換樹脂による低ｐＨ化処理では、次のような問題がある。
野菜汁中には、原料由来のパルプ成分（繊維質）が多量に含まれているため、これをそのままカチオン交換樹脂と混合した場合は、混合後、直径０．６ｍｍ程度のカチオン交換樹脂粒子からパルプ成分を分離回収するのに非常に手間がかかる。また、カチオン交換樹脂の充填層に通液した場合は、パルプ成分のために充填層が目詰まりして通液困難となるため、その目詰まりを解消する手間がかかる。また、この場合においても、通液後の充填層からパルプ成分を回収する必要があるが、その回収は非常に手間がかかる。
【０００７】
カチオン交換樹脂による低ｐＨ化処理に際して、予め野菜汁からパルプ成分を除去すれば、パルプ成分に起因する上記の問題は解決されるが、以下の通り、野菜汁からのパルプ成分の除去は容易ではない。
即ち、パルプ成分の除去法としては、遠心分離や膜分離などがあるが、遠心分離では比重の小さいパルプ成分を除去し得ず、膜分離では目詰まりが起こる。
さらには、分離した後のパルプ成分は、野菜汁をカチオン交換樹脂で処理した後に再度混合する必要があるため、その操作も煩雑となる。
また、このような一連の処理操作を食品製造のための機械で行うと、狭い流路でパルプ成分による目詰まりが起こり、生産性に影響する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】最新果汁・果実飲料事典第２３２頁（社団法人日本果汁協会監修、株式会社朝倉書店発行）
【非特許文献２】トマト加工品の日本農林規格（農林水産省）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決し、パルプ成分の除去、再混合といった操作を要することなく、また、不要成分の混入を防止して、原料汁を効率的に低ｐＨ化処理することができる野菜もしくは果実ジュースの製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、カチオン交換膜を用いた拡散透析で、原料汁中のカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋等）を水素イオン（Ｈ＋）とイオン交換することにより、パルプ成分を除去することなく、また、不要成分の混入を抑えて効率的に低ｐＨ化処理することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１１】
［１］  野菜汁もしくは果実汁のｐＨを低下させる低ｐＨ化処理工程を有する野菜もしくは果実ジュースの製造方法において、該低ｐＨ化処理工程は、カチオン交換膜により隔てられた一方の室に該野菜汁もしくは果実汁を通液させると共に、他方の室に酸溶液を通液させる工程であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１２】
［２］  ［１］において、前記一方の室に前記野菜汁もしくは果実汁を循環通液させると共に、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１３】
［３］  ［１］又は［２］において、前記一方の室に、前記野菜汁もしくは果実汁を、該野菜汁もしくは果実汁中のＳＳ成分を除去することなく通液させることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１４】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記他方の室における前記酸溶液の膜面流速が０．５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１５】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記酸溶液のイオン当量が１．５ｅｑ／Ｌ以下であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１６】
［６］  ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させる方法であって、該循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液の少なくとも一部を新規酸溶液と交換することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１７】
［７］  ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記他方の室に前記酸溶液を循環通液させる方法であって、該循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液に酸を添加することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１８】
［８］  ［１］ないし［７］のいずれかにおいて、前記野菜汁もしくは果実汁の一部が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理される方法であって、該低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁を、前記野菜汁もしくは果実汁の残部と混合する混合工程を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００１９】
［９］  ［８］において、前記混合工程で得られる混合液のｐＨが目的のｐＨ値となるように、前記低ｐＨ化処理工程において、該目的のｐＨ値よりも低いｐＨ値となるようにｐＨ低減化処理を行うことを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００２０】
［１０］  ［１］ないし［７］のいずれかにおいて、前記野菜汁もしくは果実汁を水で希釈する希釈工程を有し、該希釈工程で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００２１】
［１１］  ［８］又は［９］において、前記野菜汁もしくは果実汁の一部を水で希釈する希釈工程を有し、該希釈工程で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記低ｐＨ化処理工程でｐＨ低減化処理されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造方法。
【００２２】
［１２］  野菜汁もしくは果実汁のｐＨを低下させる低ｐＨ化処理手段を有する野菜もしくは果実ジュースの製造装置において、該ｐＨ低減化処理手段は、カチオン交換膜と、該カチオン交換膜により仕切られた野菜汁もしくは果実汁の流通室及び酸溶液の流通室と、該野菜汁もしくは果実汁の流通室に野菜汁もしくは果実汁を通液する手段と、該酸溶液の流通室に酸溶液を通液する手段とを有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２３】
［１３］  ［１２］において、前記カチオン交換膜がスペーサを介して（ｎ−１）枚（ｎは奇数）配列されることにより、ｎ個の流通室が形成されており、奇数番目（第１、第３…第ｎ）の流通室が前記酸溶液の流通室とされ、偶数番目（第２、第４…第（ｎ−１））の流通室が前記野菜汁もしくは果実汁の流通室とされていることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２４】
［１４］  ［１２］又は［１３］において、前記野菜汁もしくは果実汁の流通室は４ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２５】
［１５］  ［１２］ないし［１４］のいずれかにおいて、前記野菜汁もしくは果実汁の流通室に野菜汁もしくは果実汁を通液する手段は、該野菜汁もしくは果実汁を循環通液する手段であり、前記酸溶液の流通室に酸溶液を通液する手段は、該酸溶液を循環通液する手段であることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２６】
［１６］  ［１５］において、前記循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液の少なくとも一部を新規酸溶液と交換する手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２７】
［１７］  ［１５］において、前記循環通液される酸溶液の酸濃度が所定範囲となるように、該酸溶液に酸を添加する手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２８】
［１８］  ［１２］ないし［１７］のいずれかにおいて、前記ｐＨ低減化処理手段でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁のｐＨを測定するｐＨ測定手段を有し、該ｐＨ測定手段で測定されたｐＨ値が所定値となるように、前記酸溶液の酸濃度、前記酸溶液のイオン当量、及び前記酸溶液の流通室における該酸溶液の膜面流速のうちの１以上を制御する制御手段を有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００２９】
［１９］  ［１２］ないし［１８］のいずれかにおいて、前記野菜汁もしくは果実汁の一部を分取する分取手段と、該分取手段で分取された野菜汁もしくは果実汁の一部を前記ｐＨ低減化処理手段に送給する手段と、該ｐＨ低減化処理手段でｐＨ低減化処理された野菜汁もしくは果実汁を、前記分取手段で一部が分取された後の残部と混合する混合手段とを有することを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００３０】
［２０］  ［１９］において、前記混合手段で得られる混合液のｐＨが目的のｐＨ値となるように、前記ｐＨ低減化手段において、該目的のｐＨ値よりも低いｐＨ値となるようにｐＨ低減化処理が行われることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００３１】
［２１］  ［１２］ないし［１８］のいずれかにおいて、前記野菜汁もしくは果実汁を水で希釈する希釈手段を有し、該希釈手段で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記ｐＨ低減化処理手段に送給されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【００３２】
［２２］  ［１９］又は［２０］において、前記分取手段で分取された野菜汁もしくは果実汁の一部を水で希釈する希釈手段を有し、該希釈手段で希釈された野菜汁もしくは果実汁が前記ｐＨ低減化処理手段に送給されることを特徴とする野菜もしくは果実ジュースの製造装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、以下の効果が奏される。
（１）  カチオン交換膜で隔てられた各々の流通室に、野菜汁もしくは果実汁と酸溶液とをそれぞれ通液するのみの簡易な操作で、カチオン交換膜を介した拡散透析で効率的に低ｐＨ化処理することができる。拡散透析に用いる透析槽も簡易な構成であり、設備コストも安価である。
（２）  野菜汁もしくは果実汁の流通室の流路幅を確保することにより、野菜汁もしくは果実汁中のパルプ成分を除去することなく、ｐＨ低減化処理することができる。このため、処理前のパルプ成分の除去、処理後のパルプ成分の再混合の操作をすべて不要として、効率的にｐＨ低減化処理することができ、生産性に優れる。
（３）  ｐＨ低減化処理時に果汁は非接触的にカチオンが除去されるので不要成分によるコンタミを抑制することができる。
（４）  低ｐＨ化のために野菜汁もしくは果実汁に酸等の成分を添加するものではなく、また、加熱の必要もないため、野菜汁もしくは果実汁本来の風味、香味を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明におけるカチオン交換膜を用いた拡散透析の原理を説明する模式図である。
【図２】本発明の野菜もしくは果実ジュースの製造装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
【図３】本発明に好適な透析槽の一例を示す系統図である。
【図４】実験例１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】
なお、以下において、本発明によるｐＨ低減化処理に供する野菜汁もしくは果実汁を「原料汁」と称し、原料汁に対して本発明によりｐＨ低減化処理して得られる低ｐＨの野菜汁もしくは果実汁を「低ｐＨ汁」と称す場合がある。
【００３７】
［作用機構］
まず、図１を参照して、本発明におけるカチオン交換膜を用いた拡散透析によるｐＨ低減化処理の作用機構について説明する。
【００３８】
図１に示すように、カチオン交換膜Ｍにより、酸溶液の流通室（以下「酸室」と称す場合がある。）Ａと原料汁の流通室（以下「原液室」と称す場合がある。）Ｊとに仕切り、各流通室Ａ，Ｊにそれぞれ酸溶液と原料汁を通液すると、原料汁中のカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋など）がカチオン交換膜Ｍを透過して酸室Ａ側に移動し、一方、酸溶液中の水素イオン（Ｈ＋）がカチオン交換膜Ｍを透過して原液室Ｊ側に移動する。
即ち、カチオン交換膜は、スルホン酸基等のカチオン成分を捕捉する官能基を有し、カチオンのみを透過させるイオン交換膜であるため、カチオン交換膜Ｍを介して、原液室Ｊの反対側の酸室ＡにＨ＋イオンを多量に含む酸溶液、例えば、塩酸溶液を通液すると、イオンは高濃度側から低濃度側へ移動する性質を有するため、Ｈ＋イオンがカチオン交換膜Ｍを透過して原液室Ｊ側へ移動し、また、このＨ＋イオンの移動により、原液室Ｊ内の原料汁に含まれるＫ＋、Ｎａ＋等のカチオンがカチオン交換膜Ｍを透過して酸室Ａ側に移動するイオン交換が行われる。このとき、カチオン交換膜Ｍは、カチオン成分を捕捉するマイナス電荷の官能基を有し、アニオンは反発してカチオン交換膜Ｍに近づけないため、酸室Ａ内の酸溶液の対イオン、例えば塩酸溶液であれば塩化物イオン（Ｃｌ−）は、カチオン交換膜Ｍを透過することは殆どなく、また、原液室Ｊ内の原料汁中のクエン酸イオン（Ｃ３Ｈ５Ｏ（ＣＯＯ）３３−）等のアニオンもカチオン交換膜Ｍを透過することは殆どない。このため、原液室Ｊ内の原料汁に、Ｈ＋イオン以外の不要成分が混入したり、クエン酸イオン等の必須成分が失われることは殆どなく、原料汁は、原料汁本来の香味や風味を維持した状態で、Ｈ＋イオン濃度のみが増加することでｐＨ低減化処理される。
【００３９】
このような拡散透析にあたり、透析槽の原液室Ｊの幅を十分に確保することにより、原料汁中のパルプ成分等のＳＳ成分を除去しなくても、原液室の閉塞などを引き起こすことなく、原料汁を原液室Ｊに安定に通液することができる。
このための原液室Ｊの幅は、原料汁の種類や濃度によっても異なるが、通常、４ｍｍ以上である。原液室Ｊの幅は大きい程、原料汁の通液の面では好ましいが、過度に大きいと透析槽が大型化したり、透析効率が低下したりするため、原液室Ｊの幅は４〜２０ｍｍ、特に１０〜１５ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、ここで、原液室Ｊの幅とは、複数枚のカチオン交換膜を設けた透析槽であれば隣接するカチオン交換膜間の距離であり、１枚のカチオン交換膜を設けた透析槽であれば、カチオン交換膜とこのカチオン交換膜に対向する槽の壁との距離である。
酸室Ａの幅については特に制限はないが、一般的に原液室Ｊの幅と同等以下とすることが好ましい。
【００４０】
［原料汁］
本発明において、処理対象となるジュース原料はｐＨの高い野菜であり、本発明では、通常、該野菜から得られる高ｐＨの野菜汁を低ｐＨ化処理する。かかる野菜の種類に特に制限はないが、本発明は、ｐＨ５．０以上の野菜に対して特に有効であり、このような野菜としては、例えば、ニンジン、ホウレン草、カボチャ、キャベツ、セロリ、パセリ、レタス、ビート、クレソン等がある。また、前述のように、近年、トマトについても高ｐＨ原料が多く供給されるようになっており、本発明はこのような高ｐＨのトマトにも有効である。ただし、本発明の処理対象となる原料は、低ｐＨ化処理を要するものであれば、上記原料に何ら限定されず、ケール、ピーマン、大根、白菜、ブロッコリー、カリフラワー、生姜、ミツバ、アスパラガス、ホウレン草、ナス、メロン、スイカ、イチゴ、レモン、オレンジ、リンゴ、グレープなどの種々の野菜や果実にも適用可能である。
原料汁は、通常、これらの野菜や果実の１種又は２種以上を選別洗浄し、必要に応じて剥皮した後、ブランチングして、破砕搾汁することにより調製される。
【００４１】
前述の通り、本発明によれば、原料汁は、パルプ成分のようなＳＳ成分を除去することなく、そのままｐＨ低減化処理に供することができるが、原料汁のＳＳ成分濃度が高い場合、必要に応じて、原料汁を水で希釈した後ｐＨ低減化処理に供してもよい。この場合であっても、水による希釈は、ＳＳ成分の除去に比べて非常に簡単な操作で行うことができるため、生産性を損なうことはない。
【００４２】
また、このように、原料汁の希釈を行う場合、原料汁の一部のみ希釈を行ってｐＨ低減化処理し、低ｐＨ汁を原料汁の残部と混合するようにしてもよい。このようなｐＨ低減化処理後に、低ｐＨ汁とｐＨ低減化処理を行っていない原料汁との混合工程を有する場合、混合後の混合液のｐＨが目的とするｐＨ値となるように、低ｐＨ汁を目的とするｐＨ値よりも低いｐＨにｐＨ低減化処理することが好ましい。
【００４３】
［酸溶液］
本発明で用いる酸溶液としては、原料汁よりもＨ＋イオン濃度の高いものであればよく特に制限はないが、塩酸、硫酸等の無機酸の水溶液を用いることが好ましい。
【００４４】
酸溶液のイオン当量が高いと、カチオン交換膜を透過して酸溶液中のアニオン成分が原液室の原料汁側へリークする恐れがある。また、酸溶液のイオン当量が低い方がイオン交換膜を介したアニオンのリークがおさえられ、かつ膜面流速をある程度上げることでイオン交換膜面の境界層を薄くすることができ好ましい。この観点から、酸溶液のイオン当量は１．５ｅｑ／Ｌ以下であることが好ましい。ただし、酸溶液のイオン当量が過度に低いとｐＨ低減化処理能が低下するため、酸溶液のイオン当量は０．２〜１．５ｅｑ／Ｌ、特に０．５〜１．０ｅｑ／Ｌであることが好ましい。例えば、酸溶液が塩酸水溶液である場合、塩酸濃度として０．７〜５．５重量％、特に１．８〜３．６重量％程度が好適である。
【００４５】
従って、酸溶液を後述のように酸室に循環通液する場合、循環通液される酸溶液のイオン当量ないしは酸濃度が所定の範囲となるように管理することが好ましい。このために、例えば、酸溶液のｐＨを測定するｐＨ計を設け、必要に応じ、或いは定期的に或いは連続的に循環通液される酸溶液の少なくとも一部を未使用の酸溶液と交換したり、適宜酸を添加して濃度調整することが好ましい。
【００４６】
［カチオン交換膜］
カチオン交換膜としては、スルホン酸基等のカチオン成分を捕捉し得る官能基を有するものであればよく、市販品をいずれも好適に用いることができる。
【００４７】
［膜面流速］
カチオン交換膜を介して拡散透析を行う際、原料汁は高濃度であることから、膜面流速を高くすることはできず、通常、０．５〜１０ｃｍ／ｓｅｃ程度の膜面流速で通液される。
【００４８】
一方、酸溶液については、膜面流速が０．５ｃｍ／ｓｅｃ以上となるように通液することが、イオン交換速度を上げ、単位時間当たり、単位膜面積当たりのイオン交換量を高めてｐＨ低減化処理効率を高める観点において好ましい。
【００４９】
即ち、一般に、カチオン交換膜ユニットは、カチオン交換膜とパッキンとセルフレームを積層させて、両側から膜面に対して平行にプレスをかけて作製されたものであるため、通水圧力が高くなると水漏れのリスクが高くなる。したがって、膜面線速としては、層流の流れにはなるが、膜面境界層を少しでも薄くして交換すべきカチオンの供給律速を改善することが好ましい。
ただし、膜面流速を過度に大きくするとパッキンでシールした部分から水漏れする恐れがあり、単位時間当たり、単位膜面積当たりのイオン交換量が低下してくるため、酸溶液の膜面流速は０．５〜１０ｃｍ／ｓｅｃ、特に２．５〜８ｃｍ／ｓｅｃ程度とすることが好ましい。
【００５０】
［設定ｐＨ値］
本発明に従ってｐＨ低減化処理して得られる低ｐＨ汁のｐＨ値としては、ｐＨ低減化処理の目的によっても異なるが、通常ｐＨ４．０〜４．５、好ましくはｐＨ４．２〜４．３程度である。ｐＨ４．２〜４．３程度に低ｐＨ化した低ｐＨ汁を用いると、これをそのまま瞬間殺菌し、例えば１２０℃×１分間程度の高温短時間殺菌して容器に密封するホットパックで野菜もしくは果実ジュースを製造することができる。
このようにして得られた野菜もしくは果実ジュースは、原料汁本来の香味や風味、色調を保持した高品質のものとなる。
【００５１】
なお、高ｐＨの原料汁を本発明に従って低ｐＨ化処理するに際し、予め設定された条件で透析処理し、所望の設定ｐＨ値の低ｐＨ汁を得ることもできるが、設定ｐＨ値よりも低ｐＨの低ｐＨ汁を得、この低ｐＨ汁と高ｐＨの原料汁とを混合して設定ｐＨ値に調整するようにしてもよい。
その際、前述の通り、ｐＨ低減化処理する原料汁の一部について希釈を行ってｐＨ低減化処理し、得られた低ｐＨ汁を原料汁の残部と混合して設定ｐＨ値としてもよい。
【００５２】
［野菜もしくは果実ジュースの製造装置］
次に、図２，３を参照して本発明の野菜もしくは果実ジュースの製造装置の実施の形態を説明する。
【００５３】
図２は、本発明の野菜もしくは果実ジュースの製造装置の実施の形態の一例を示す系統図であり、図３は、透析槽の一例を示す系統図である。
【００５４】
図２において、１は透析槽であり、内部がカチオン交換膜Ｍにより原液室Ｊと酸室Ａとに区画されている。透析槽は、図３に示すように、複数枚のカチオン交換膜により複数の原液室Ｊと酸室Ａとが区画形成されているものであると、処理効率の面で好ましい。この場合、（ｎ−１）枚（ｎは奇数）のカチオン交換膜Ｍがスペーサを介して複数枚配列されることにより、ｎ個の流通室が形成されており、カチオン交換膜の配列方向の一方の側から奇数番目（第１、第３…第ｎ）の室が酸室とされ、偶数番目（第２、第４…第（ｎ−１））の室が原液室とされていることが好ましい。
このような透析槽であれば、原液室Ｊの両側に必ず酸室Ａが存在し、イオン交換効率が向上する。
【００５５】
図２において、透析槽１の原液室Ｊには、原料汁タンク２内の原料汁がバルブＶ１を有する配管１１より導入され、原液室Ｊを流通した原料汁は配管１２、原料汁の循環タンク３及びポンプＰ１を有する配管１３を経て原液室Ｊに循環される。
一方、透析槽１の酸室Ａには、酸溶液タンク４内の酸溶液がポンプＰ２を有する配管１４を経て導入され、酸室Ａを流通した酸溶液は配管１５より酸溶液タンク４に循環される。
５は、酸溶液タンク４に酸溶液又は酸（高濃度酸溶液）を補給するための補給タンクであり、補給タンク５内の酸溶液又は酸はバルブＶ３を有する配管１６を経て酸溶液タンク４に添加される。また、酸溶液タンク４内の使用済酸溶液（廃液）はバルブＶ４を有する配管１７より抜き出され、系外へ排出される。
循環タンク３、酸溶液タンク４にはそれぞれｐＨ計３Ａ，４Ａが設けられている。
【００５６】
透析槽１では、前述の通り、カチオン交換膜Ｍを介して酸室Ａ内の酸溶液中の水素イオン（Ｈ＋）が原液室Ｊ側へ、原液室Ｊ内の原料汁中のカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋等）が酸室Ａ側へ移動することで、原料汁のｐＨ低減化処理が行われる。このｐＨ低減化処理で酸溶液の酸濃度は低下すると共に、Ｋ＋、Ｎａ＋等のカチオンが増加する。
【００５７】
透析槽１の原液室Ｊに原料汁を循環通液すると共に、酸室Ａに酸溶液を循環通液することで、循環タンク３内の液ｐＨが所定のｐＨ値に低減化した場合は、バルブＶ２を開として低ｐＨ汁を配管１８より取り出し、次の調整工程等へ送給する。
【００５８】
また、透析槽１の酸室Ａに酸溶液タンク４内の酸溶液を循環通液することで、酸溶液タンク４内の酸溶液の酸濃度（ｐＨ）が低下し、Ｋ＋、Ｎａ＋等のカチオンが増加した場合は、バルブＶ３，Ｖ４を開として、補給タンク５から新しい酸溶液又は酸溶液を酸溶液タンク４に添加すると共に、補給量に見合う分の酸溶液を廃酸として系外へ排出する。
【００５９】
原料汁のｐＨ低減化処理は、バルブＶ２を閉、バルブＶ１を開として、一定量の原料汁を原料汁タンク２から原液室Ｊ及び循環タンク３に導入し、その後バルブＶ１を閉として、原料汁を原液室Ｊ及び循環タンク３に循環通液し、循環タンク３内の原料汁のｐＨが目的のｐＨ値となったときに、バルブＶ２を開として循環タンク３内の低ｐＨ汁を系外へ取り出すバッチ処理で行ってもよく、バルブＶ１，Ｖ２を開として、配管１１より原料汁を原液室Ｊに導入しつつ、導入量に見合う量の低ｐＨ汁を循環タンク３から抜き出す連続処理で行ってもよい。
【００６０】
また、酸溶液についても１回のｐＨ低減化処理毎に酸溶液タンク４内の酸溶液の全量を抜き出して、新しい酸溶液を補給するようにしてもよく、ｐＨ低減化処理中に、連続的又は間欠的に所定量の酸溶液又は酸を補給タンク５から補給すると共に、補給量に見合う酸溶液を酸溶液タンク４から抜き出すようにしてもよい。
【００６１】
循環タンク３からの低ｐＨ汁の抜き出しは、循環タンク３に設けたｐＨ計３Ａの測定値に基づいてバルブＶ１，Ｖ２の開閉操作を行う制御装置により自動的に行うことができる。
また、酸溶液の補給、抜き出しについても、同様に、酸溶液タンク４に設けたｐＨ計４Ａの測定値に基づいてバルブＶ３，Ｖ４の開閉操作を行う制御装置により自動的に行うことができる。
【００６２】
ポンプＰ１，Ｐ２による原料汁、酸溶液の循環通液は、前述の好適な膜面流速が得られるように行われる。また、酸室Ａ及び原液室Ｊは、前述の好適な幅となるように設計される。
【００６３】
図１は、本発明の装置の一例を示すものであって、本発明の装置は、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００６４】
例えば、原料汁タンク２からの原料汁は、透析槽１の原液室Ｊではなく、循環タンク３に導入されるように、配管１１は、循環タンク３に連結されていてもよい。また、原料汁２から原料汁を抜き出す配管１１を２つに分岐し、一方を原液室Ｊ又は循環タンク３に連結し、他方を低ｐＨ汁の抜き出し配管１８の下流側の配管又は下流側に設けた混合槽に連結し、原料汁の一部のみを透析槽１でｐＨ低減化処理し、残部はｐＨ低減化処理することなく、低ｐＨ汁と混合するようにしてもよい。また、この場合において、ｐＨ低減化処理する原料汁の一部を希釈する希釈槽又は希釈水の導入配管を設け、希釈した原料汁をｐＨ低減化処理するようにしてもよい。
【００６５】
また、ｐＨ低減化処理した低ｐＨ汁とｐＨ低減化処理していない原料汁とを混合する場合、混合槽にｐＨ計を設け、このｐＨ計の測定値に基づいて、低ｐＨ汁を混合槽に送給する配管のバルブの開度と、原料汁を混合槽に送給する配管のバルブの開度とを調整し、混合槽において、目的のｐＨ値の混合液が得られるようにすることもできる。
更に、ｐＨ計３Ａの測定値が所定値となるように、酸溶液の酸濃度、酸溶液のイオン当量や、酸溶液の膜面流速を制御する制御装置を設けてもよい。
【００６６】
前述の通り、本発明によれば、原液室Ｊの幅を確保することで、原料汁中のＳＳ成分を除去することなくｐＨ低減化処理することが可能となるが、原料汁中のＳＳ成分による流路閉塞を未然に防止するために、透析槽１の原液室Ｊの流入口付近に圧力計を設け、圧力計の測定圧力の上昇から流路閉塞の可能性を予測するようにしてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下に実施例及び実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６８】
［実施例１］
ｐＨ４．３のトマトの絞り汁に、ｐＨ４．９となるようにクエン酸三ナトリウムを添加したものを模擬原料汁とし、この模擬原料汁０．５Ｌを図２に示す装置で本発明に従ってｐＨ低減化処理した。
酸溶液としては塩酸水溶液（以下、ｐＨ低減化処理に使用する前の塩酸水溶液を「初期塩酸」と称す場合がある。）を０．５Ｌ用い、バルブＶ１〜Ｖ４を閉として、模擬原料汁及び酸溶液をそれぞれ循環通液するバッチ処理で、下記仕様の透析槽にて、以下の処理条件で１０分間ｐＨ低減化処理を行った。
【００６９】
＜透析槽＞
カチオン交換膜：（株）アストム社製「ネオセプタ」
（１枚当たりの膜面積０．８ｄｍ２）
カチオン交換膜枚数：１枚（原液室１室、酸室１室）
原液室の幅：１０ｍｍ
酸室の幅：５ｍｍ
透析槽容量：２００ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍ
【００７０】
＜処理条件＞
酸室の酸溶液の膜面流速：０．５ｃｍ／ｓｅｃ
原液室の模擬原料汁の膜面流速：０．５ｃｍ／ｓｅｃ
【００７１】
用いたトマトの絞り汁、模擬原料汁、ｐＨ低減化処理後の低ｐＨ汁、初期塩酸、及びｐＨ低減化処理後の酸溶液（以下「処理後塩酸」と称す場合がある。）の水質をそれぞれ分析し、結果を表１に示した。
【００７２】
【表１】
2018038363.tif 000003
【００７３】
表１より明らかなように、カチオン交換膜を用いた拡散透析法で、ｐＨ４．９の模擬原料汁をｐＨ４．２にｐＨ低減化処理することができた。得られた低ｐＨ汁の塩化物イオン濃度は、模擬原料汁の塩化物イオン濃度よりも１２１ｍｇ／Ｌ（＝５３０−４０９）高く、若干量のＣｌ−イオンがカチオン交換膜を透過して原料汁側に移行したことが認められたが、この模擬原料汁を、塩酸の添加のみでｐＨ４．２に調整した場合、塩化物イオン濃度は８２０ｍｇ／Ｌ増加するため、酸添加によるｐＨ低減化処理に比べて、本発明によれば、不要成分の混入、それによる風味、香味の変化を抑えて所望のｐＨ値に調整できることが分かる。
【００７４】
［実験例１］
実施例１において、酸溶液として５重量％塩酸水溶液（５％塩酸）又は１重量％塩酸水溶液（１％塩酸）を用い、酸溶液の膜面流速を種々変更したこと以外は実施例１と同様にしてｐＨ低減化処理を行い、ｐＨ低減化処理前後のｐＨが０．４低減する処理時間を測定することにより、単位時間当たり、単位膜面積当たりのイオン交換量を算出した。酸溶液の膜面流速と、単位時間当たり、単位膜面積当たりのイオン交換量との関係を図４に示す。
【００７５】
図４より、膜面流速が０．５ｃｍ／ｓｅｃ以上であると、膜面流速２．５ｃｍ／ｓｅｃまでは単位時間当たり、単位膜面積当たりのイオン交換量が増加する傾向があり、膜面流速は、特に２．５〜７．５ｃｍ／ｓｅｃであることが好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００７６】
Ｍ  カチオン交換膜
Ａ  酸室
Ｊ  原液室
１  透析槽
２  原料汁タンク
３  循環タンク
４  酸溶液タンク
５  補給タンク
【図１】
2018038363.tif 000004
【図２】
2018038363.tif 000005
【図３】
2018038363.tif 000006
【図４】
2018038363.tif 000007