(57)【要約】【課題】香気成分を喪失させることなく、濃縮率が向上された、高脂肪分かつ高蛋白質分の濃縮乳製品を得るための方法を提供すること。【解決手段】正浸透プロセスによって濃縮を行うことを特徴とする、液状乳製品の濃縮方法。この濃縮方法は、好ましくは、中空糸状の正浸透膜４の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュール１を用いて行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正浸透プロセスによって濃縮を行うことを特徴とする、液状乳製品の濃縮方法。
【請求項２】
前記液状乳製品が、牛乳、脱脂乳、フレーバーミルク、低乳糖ミルク、および乳酸菌飲料より成る群から選択される、請求項１に記載の濃縮方法。
【請求項３】
前記正浸透プロセスにおける透水量を、０．１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上２０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲に制御する、請求項１または２に記載の濃縮方法。
【請求項４】
前記透水量を、０．５ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上１０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲に制御する、請求項３に記載の濃縮方法。
【請求項５】
前記正浸透プロセスが、中空糸状の正浸透膜の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュールを用いて行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状乳製品の濃縮方法に関する。詳しくは、香気成分を可及的に残存させつつ、液状乳製品を高い濃縮率にて濃縮するための、効率的な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乳脂肪分および乳蛋白質分を高濃度に含有する濃縮牛乳は、そのまま飲料として用いられる他、乳酸飲料、練乳、バター、チーズなどの原料として、さらに、アイスクリーム、パン、ゼリー、キャラメル、クッキー、チューインガムなどの菓子類の配合物として、広く使用されている。
従来、濃縮牛乳を製造する方法としては、原乳を減圧濃縮処理する方法、限外ろ過、逆浸透ろ過などの膜システムによる方法などが広く知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、原乳を限外ろ過処理により濃縮した後に、さらに減圧濃縮処理する、濃縮牛乳の製造方法が記載されている。
特許文献２には、牛乳または乳製品液を、液温４０℃以上で耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールを用いて濃縮する、牛乳などの処理方法が記載されている。
特許文献３には、牛乳が０〜７℃で逆浸透膜濃縮を経て、濃縮牛乳を得る、牛乳の濃縮方法が記載されている。
【０００４】
原乳に代表される液状乳製品を減圧濃縮する方法としては、蒸発缶を使用することが多い。しかし、蒸発缶を用いる減圧濃縮方法には、次のような問題点がある。
（１）希薄な液状乳製品から大量の水分を蒸発させて除去するためには、大量の熱エネルギーが必要であること。そのため、運転コストが大きくなる。
（２）希薄な液状乳製品から大量の水分を蒸発させて除去するためには、大型の装置が必要になること。これにより、初期の設備コスト、設置スペースなどが大きくなる。
（３）蒸発缶を用いる方法の主な欠陥として、濃縮温度が高いこと。濃縮時の温度が比較的高いことにより、濃縮過程で、香味成分、特に香気成分の飛散、タンパク質の変性などが進み、乳製品本来の風味を損なうことがある。このとき、濃縮過程で、物理変化を生じるだけでなく、比較的大きな化学変化を生じ、乳製品本来の風味を良好に保つことができない。
【０００５】
限外ろ過による方法は、原乳から分子量の低い成分をろ過して除去するものであり、牛乳の性状を変質させることなく、牛乳中の乳糖をも水と一緒に除去することができ、得られる濃縮牛乳中の乳糖の濃度が増加しない利点がある。しかしながら限外ろ過は、特許文献１の実施態様から理解されるとおり、牛乳の高濃度濃縮の前処理として適用されているにすぎない。
【０００６】
逆浸透ろ過は、限外ろ過よりも孔径の小さいフィルターを用いるろ過方法であり、高い濃縮率を達成することができる。しかしながら、逆浸透ろ過によって濃縮率を上げていくと、濃縮牛乳が逆浸透ろ過工程を循環しているだけで、これ以上の濃縮能率が極端に低下するという、処理工程上の問題を有していた。逆浸透ろ過におけるこの現象は、得られる濃縮牛乳の濃縮率が、例えば３倍程度以上の高濃縮になると顕著になる。
実際、逆浸透ろ過によって、原乳を５倍以上の濃縮率で濃縮することは、極めて非効率的であり、現実的には不可能に近い。
【０００７】
上述したような、濃縮牛乳中の乳糖濃度の維持、香味成分、特に香気成分を残存させるべき要請などの事情によって、従来の濃縮牛乳では、通常３倍濃縮程度のものが使用されていて、例えば、６倍濃縮程度の高濃度の乳脂肪分および乳蛋白質分を有するものは製造されていなかった。
そのため、従来の濃縮牛乳を菓子類に添加すると、一定量の牛乳成分に対して水分が多量に添加されることとなり、菓子類に「ナキ」と称するベトツキが発生する欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−６２７３２号公報
【特許文献２】特開平８−８９１６５号公報
【特許文献３】特開２０１６−１５８６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の技術の欠点を解消して、香気成分を喪失させることなく、濃縮率が向上された、高脂肪分かつ高蛋白質分の濃縮乳製品を得るための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の問題点を解消するために鋭意検討を進め、本発明を完成させた。
本発明は以下のとおりである。
［１］正浸透プロセスによって濃縮を行うことを特徴とする、液状乳製品の濃縮方法。
［２］前記液状乳製品が、牛乳、脱脂乳、フレーバーミルク、低乳糖ミルク、および乳酸菌飲料より成る群から選択される、[１]に記載の濃縮方法。
［３］前記正浸透プロセスにおける透水量を、０．１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上２０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲に制御する、［１］または［２］に記載の濃縮方法。
［４］前記透水量を、０．５ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上１０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲に制御する、［３］に記載の濃縮方法。
［５］前記正浸透プロセスが、中空糸状の正浸透膜の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュールを用いて行われる、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の濃縮方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によると、液状乳製品を濃縮する際の香気成分の損失を最小限にして、香気成分量に優れる濃縮乳製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の濃縮方法に用いる中空糸膜モジュールの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の濃縮方法に用いられる濃縮装置の一例の概念図である。
【図３】減圧濃縮装置の一例の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
本発明は、正浸透プロセスによって濃縮を行うことを特徴とする、液状乳製品の濃縮方法に関する。
【００１４】
本発明において用いられる液状乳製品には特に制限はなく、例えば、牛乳、牛乳を原料に製造される脱脂乳、フレーバーミルク、低乳糖ミルク、乳酸菌飲料などが含まれる他、濃縮処理済みの牛乳、添加物を加えた加工牛乳などに対しても、本発明の方法を好ましく適用することができる。
牛乳としては、例えば、ホルスタイン、エアシャー、ジャージーなど、通常の乳牛から採取される牛乳を用いることができる。
本発明の濃縮方法は、液状乳製品以外にも、例えば、コーヒー、緑茶、紅茶などの抽出飲料；オレンジジュース、トマトジュースなどのジュース類；昆布出汁、鰹出汁などの出汁などにも好適に適用することができる。
【００１５】
本発明における香味成分とは、消費者が味覚として感じる食品の味及び香りを発現する成分のことをいい、特に香りを発現する成分を香気成分という。
乳製品中の香気成分としては、例えば、リモネンなどの炭化水素類；２−ブタノール、ヘキサノールなどのアルコール類；ヘキサナール、２−オクテナールなどのアルデヒド類；アセトン、２−ブタノンなどのケトン類；オクタン酸、デカン酸などの有機酸類；エチルアセテート、エチルヘキサノエートなどのエステル類；メチルピラジン、ベンゾニトリルなどの窒素含有化合物類などが知られている。
【００１６】
本発明は、正浸透プロセスを用いて香気成分の劣化、飛散などによる損失を最小限に抑えながら、液状乳製品を効率よく高倍率に濃縮することを可能にするものである。従って本発明では、正浸透プロセスの処理液として液状乳製品を適用して、該液状乳製品の濃縮を行う。
【００１７】
正浸透プロセスにおいては、処理液と誘導溶液とを、正浸透膜を介して接触させ、濃度が相対的に低い処理水から、濃度が相対的に高い誘導溶液に、両液の浸透圧差を駆動源として水が移動する。
従って、正浸透膜に印加される圧力は、送液のために必要な圧力のみでよい。そのため、処理水に浸透圧差以上の圧力を加える逆浸透による濃縮と比べて、濃縮に要するエネルギー（電力）を低減できることの他、高い圧力の印加に起因する膜の目詰まり（ファウリング）がほとんどなく、安定した透水量で長時間運転することが可能となる。
処理水を濃縮するために用いられる誘導溶液としては、海水など、自然界に存在する水も使用可能である。そのため、誘導溶液を準備するために要するエネルギーを低減できる。
さらに、正浸透プロセスを濃縮に用いることにより、濃縮工程における加熱が不要となるので、乳製品を加熱することによる香味成分の劣化がなく、特に香気成分の損失が少ない濃縮が可能になる。
【００１８】
本発明における正浸透プロセスに使用される正浸透膜の形状としては、例えば、平膜、中空糸膜などが可能である。
【００１９】
平膜状の正浸透膜は、例えば、支持層と、該支持層上の分離活性層とを有することができる。
平膜状の正浸透膜における支持層としては、不織布からなるものが一般的である。
不織布の素材としては、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。
【００２０】
平膜状の正浸透膜における分離活性層としては、支持膜とポリアミドとからなる分離活性層が好適である。
分離活性層における支持膜の素材としては、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、および酢酸セルロースから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが好ましく、より好ましくはポリスルホンおよびポリエーテルスルホンから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることであり、さらに好ましくはポリエーテルスルホンである。
【００２１】
分離活性層におけるポリアミドは、多官能性酸ハライドおよび多官能性芳香族アミンの界面重合により形成されることができる。
【００２２】
多官能性芳香族酸ハライドとは、一分子中に２個以上の酸ハライド基を有する芳香族酸ハライド化合物である。具体的には、例えば、トリメシン酸ハライド、トリメリット酸ハライド、イソフタル酸ハライド、テレフタル酸ハライド、ピロメリット酸ハライド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ハライド、ビフェニルジカルボン酸ハライド、ナフタレンジカルボン酸ハライド、ピリジンジカルボン酸ハライド、ベンゼンジスルホン酸ハライドなどを挙げることができ、これらの単独または混合物を用いることができる。本発明においては、特にトリメシン酸クロリド単独、またはトリメシン酸クロリドとイソフタル酸クロリドとの混合物、もしくはトリメシン酸クロリドとテレフタル酸クロリドとの混合物が好ましく用いられる。
【００２３】
多官能性芳香族アミンとは、一分子中に２個以上のアミノ基を有する芳香族アミノ化合物である。具体的には、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルアミン、３，５−ジアミノ安息香酸、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、１，３，５，−トリアミノベンゼン、１，５−ジアミノナフタレンなどを挙げることができ、これらの単独または混合物を用いることができる。本発明においては、特に、ｍ−フェニレンジアミンおよびｐ−フェニレンジアミンから選ばれる１種以上が好適に用いられる。
【００２４】
中空糸状の正浸透膜は、例えば、中空糸状の支持膜と、該支持膜の外表面もしくは内表面、またはこれらの双方の面上の分離活性層とを有することができる。
中空糸状の正浸透膜のおける支持膜および分離活性層としては、平膜状の正浸透膜の分離活性層における支持膜およびポリアミドと、それぞれ同じ素材から構成されていてよい。
【００２５】
本発明における正浸透プロセスは、正浸透膜をモジュール化したうえで適用することが便利である。
モジュールの形態としては、正浸透膜が平膜状である場合には、例えば、プリーツ型モジュール、スパイラル型モジュールなどであることができ、正浸透膜が中空糸状である場合には、該中空糸状の正浸透膜の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュールなどであることができる。
本発明の濃縮方法は、中空糸状の正浸透膜の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュールを用いて行われることが好ましい。
以下、中空糸膜モジュールを例として、その構成について詳細に説明する。
【００２６】
本発明における中空糸膜モジュールの構成の一例を図１に示す。
中空糸膜モジュール１は、筒状体に複数の中空糸状の正浸透膜４からなる中空糸糸束を充填し、前記中空糸糸束の両端を接着剤固定部５および６で筒に固定した構造を有している。前記筒状体は、その側面にシェル側導管２および３を有し、ヘッダー７および８により密閉されている。ここで接着剤固定部５および６は、それぞれ、中空糸の孔を閉塞しないように固化されている。
上記ヘッダー７および８は、それぞれ、中空糸状の正浸透膜４の内側（中空部）に連通し、外側には連通しないコア側導管９および１０を有する。これらの導管により、中空糸状の正浸透膜４の内側に、液を導入し、または液を取り出すことができる。
上記シェル側導管２および３は、それぞれ、中空糸状の正浸透膜４の外側に連通し、内側には連通していない。これらの導管により、中空糸状の正浸透膜４の外側に液を導入し、または液を取り出すことができる。
【００２７】
中空糸膜モジュール１は、複数の中空糸状の正浸透膜４で構成される中空糸糸束を有する。中空糸糸束の合計膜面積は、０．００１ｍ２以上であることが好ましく、０．００１ｍ２以上１，０００ｍ２以下であることが、実用的な見地からより好ましい。
【００２８】
中空糸膜モジュール１は、中空糸支持膜の表面に形成した分離活性層が、ガイドロールとの接触、モジュール形成時のハンドリングなどの際に損傷されることを避けるため、先ず中空糸支持膜をモジュール化した後に、該中空糸支持膜の表面に分離活性層を形成することによって作製することが好ましい。このような工程を経由することにより、形成された分離活性層が損傷を受けることを避けることができる。
【００２９】
本発明における処理液の正浸透プロセスによる濃縮方法につき、図２を用いて説明する。
処理液タンク１１には、処理液（濃縮すべき液状乳製品）が充填される。処理液は、送液ポンプ１４により送液配管１２を通って正浸透膜モジュール１５に入り、該正浸透膜モジュール１５を通過した後、送液配管１３を通って処理液タンク１１に戻る。
誘導溶液タンク１６には、誘導溶液が充填される。誘導溶液は、送液ポンプ１９により送液配管１８を通って正浸透膜モジュール１５に入り、該正浸透膜モジュール１５を通過した後、送液配管１８を通って誘導溶液タンク１６に戻る。
正浸透膜モジュール１５は、例えば、中空糸状の正浸透膜の糸束を円筒に充填した中空糸膜モジュールである。
【００３０】
ここで、処理液はコア側導管（図１における符号９および１０）を介して中空糸側を構成する中空糸の内側を通り、誘導溶液はシェル側導管（図１における符号２および３）を介して中空糸の外側を通る。このときに処理液と誘導溶液とは、正浸透膜である中空糸の壁を介して接するが、両者が直接交わることはない。そして、処理液と誘導溶液とが中空糸の壁を介して接したときに、処理液中の水が正浸透膜を通って誘導溶液側に移動して、処理液が濃縮される。
処理液および誘導溶液のうちの少なくとも一方は、系内を循環させる運転により濃縮を行ってもよいし、ワンパス運転により濃縮してもよい。
【００３１】
誘導溶液とは、処理液と比較して高い浸透圧を示し、正浸透膜を介して処理液から水を移動させる機能を有する溶液を指す。この誘導溶液は、誘導溶質を高濃度で含有することにより、高い浸透圧を発現する。溶媒は、処理液の溶媒と同じであることが好ましく、液状食品の場合、典型的には水である。
前記誘導溶質としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムなどの、水に易溶な塩類；
ショ糖、果糖、ブドウ糖などの一般的な糖類；
オリゴ糖、希少糖などの特殊な糖類；
メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノールなどのモノアルコール類；
エチレングルコール、プロピレングリコールなどのグリコール類；
ポリエチレンオキシド、プロピレンオキシドなどの重合体；
上記重合体の共重合体などが挙げられる。
【００３２】
正浸透膜を介して誘導溶液に移動した水を、該誘導溶液から回収する方法としては、例えば、
誘導溶液における溶質として、上記重合体のうち、水溶液が温度誘起相分離を示すものを用い、水移動後の誘導溶液の温度を変えることにより水を回収する方法；
水移動後の誘導溶液を、ＮＦ膜、逆浸透膜などを用いて濃縮することにより水を回収する方法；
水移動後の誘導溶液を、膜蒸留装置を用いて濃縮することにより水を回収する方法；
誘導溶液における誘導溶質として磁性体微粒子を用い、水移動後の誘導溶液に磁力を印加することにより水を回収する方法；
などが挙げられる。
上記のようにして回収された水、もしくは水除去後の誘導溶液、またはこれらの双方は、適宜に再利用してよい。
【００３３】
正浸透膜モジュール１５の透水量は、大きければ大きいほど好ましい。しかしながら、処理すべき原水（処理水）を、できるだけ圧損のない条件下で流すときに、処理水が枯渇して沈殿が発生するおそれを回避するため、透水量を２００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下に調整することが好ましい。
本明細書における正浸透膜モジュール１５の透水量とは、正浸透膜を挟んで処理液と誘導溶液を配置したときに、両液の浸透圧差によって処理液から誘導溶液に移動する水の量を、正浸透膜の単位面積当たり、および単位時間当たりに割り付けた量を意味しており、下記数式（１）により定義される。
Ｆ＝Ｌ／（Ｍ×Ｈ）・・・（１）
ここで、Ｆは透水量（ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ））、Ｌは透過した水の量（ｋｇ）、Ｍは正浸透膜の表面積（ｍ２）、Ｈは時間（ｈｒ）である。
【００３４】
本発明の濃縮方法において、透水量は、誘導溶液の濃度を調整することにより制御可能である。透水量を高くするほど濃縮効率は高くなるが、濃縮工程中に食品の成分が膜の表面に付着して透水量が低下するおそれがある。
例えば牛乳を濃縮する場合の透水量としては、０．１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上２０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲で濃縮するのが好ましい。濃縮効率、および膜の寿命を考慮すると、０．５ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上１０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下の範囲で濃縮するのがより好ましい。これより透水量が小さいと濃縮の効率が低下する場合があり、これより透水量が大きいと膜の寿命が低下する場合がある。
【００３５】
本発明の方法に使用される濃縮装置の材質は、濃縮工程中に、液状乳製品（特に牛乳）の香気成分の吸着、透過などが起こり難く、該香気成分の雰囲気中への蒸散などによる逸失が起こり難い材質であることが好ましい。濃縮装置は、例えば、ぺルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系材料；これらを内部にコーティングした金属などから構成されることが好ましい。
【００３６】
本発明の正浸透プロセスを用いる濃縮方法では、系外部から印加することが必要な圧力は、処理液および誘導溶液を送液するための圧力のみである。従って、本発明の方法は、逆浸透プロセスを用いる濃縮方法のように高い操作圧力でろ過する必要がないから、処理液中の食品成分が膜表面へ吸着することによる目詰まり（ファウリング）が小さく、膜の寿命が長いのが特長である。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。しかし、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【００３８】
[実験方法]
（正浸透モジュールの作製）
ポリエーテルスルホン（ＢＡＳＦ社製、商品名「Ｕｌｔｒａｓｏｎ」）をＮ−メチル−２−ピロリドン（和光純薬（株）製）に溶解して２０重量％の中空糸紡糸原液を調製した。二重紡口を装備した湿式中空糸紡糸機に上記の原液を充填し、水を満たした凝固槽中に押し出し、相分離により中空糸を形成した。得られた中空糸は巻き取り機に巻き取った。得られた中空糸の外径は１．０ｍｍ、内径は０．７ｍｍ、内表面の微細孔の径は０．０５μｍ、透水性能は１，０２０ｋｇ／ｍ２／ｈｒ／１００ｋＰａであった。この中空糸を支持膜として用いた。
上記中空糸支持膜１３０本を、２ｃｍ径、１０ｃｍ長の円筒状プラスチックハウジングに充填し、両端部を接着剤で固定することにより、図１に示した構造を有する、有効膜内表面積０．０２３ｍ２の中空糸支持膜モジュールを作製した。
０．５Ｌ容器に、ｍ−フェニレンジアミン１０ｇおよびラウリル硫酸ナトリウム０．８ｇを入れ、さらに純水４８９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第１溶液を０．５ｋｇ調製した。
【００３９】
別の０．５Ｌ容器に、トリメシン酸クロリド０．８ｇを入れ、ｎ−ヘキサン３９９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第２溶液０．４ｋｇを調製した。
上記で製造した中空糸支持膜モジュールのコア側（中空糸の内側）に第１溶液を充填し、３０分静置した後に液を抜いて、中空糸の内側に第１溶液の薄い液膜を形成した。この状態で、第２溶液をコア側に０．１５Ｌ／分の流量で３分送液し、界面重合を行った。重合温度は２５℃とした。
次いで、中空糸支持膜モジュールのコア側に５０℃の窒素を３０分流してｎ−ヘキサンを蒸散除去した。さらに、シェル側およびコア側の双方を純水により洗浄することにより、正浸透モジュールを作製した。
この正浸透モジュールの透水量は、処理液として純水を用い、誘導溶液として３．５重量％食塩水を用いた場合、１０．１２ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であった。
【００４０】
（牛乳の香気成分の分析）
測定サンプルとしては、牛乳と、濃縮後の牛乳を純水で所定倍率に希釈したものとをそれぞれ用いた。すなわち、濃縮前サンプルとして濃縮前の牛乳を用い、濃縮後サンプルとして濃縮後の牛乳を水で濃縮前の濃度に希釈したものを用い、両サンプル中の香気成分の量を比較した。具体的には、以下の操作を行った。
各サンプル１ｍＬを容量２０ｍＬのヘッドスペースボトル（Ａｇｉｌｅｎｔ社製）に入れ、窒素パージし、８０℃にて１時間加熱した後、気相部分について、１５分間の固相マイクロ抽出（ＳＰＭＥ：Ｓｏｌｏｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）を、ＳＵＰＥＬＣＯ社製のＳＰＭＥファイバーにより行った。得られた気相抽出物を、ＧＣ／ＭＳ装置（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、型番ＨＰ６８９０／５９７３）によるＧＣ／ＭＳ分析に供した。
本開示においては、上記の気相部分に存在する全有機成分を香気成分として、その定量を行い、濃縮前後の香気成分の維持率（重量％）を調べた。
【００４１】
[実施例１]
正浸透処理は、図２に示した正浸透濃縮装置を用いて行った。図２における正浸透膜モジュール１５は、図１に示した構造を有する中空糸膜モジュールである。
処理液タンク１１に牛乳０．６ｋｇを入れ、誘導溶液タンク１６に、濃度３重量％の食塩水１ｋｇを入れた。誘導溶液である食塩水を、送液ポンプ１９により送液配管１７を通して３７０ｍＬ／分の流速で正浸透膜モジュール１５のシェル側に送液した。正浸透膜モジュール１５を出た食塩水は、送液配管１８を通って誘導溶液タンク１６に戻して循環使用した。処理液である牛乳を、送液ポンプ１４により送液配管１２を通して１７０ｍＬ／分の流速で正浸透膜モジュール１５のコア側に送液した。正浸透膜モジュール１５を出た牛乳は、送液配管１３を通って処理液タンク１１に戻して循環させた。この操作により、処理液タンク１１中の牛乳は徐々に濃縮されることになる。
【００４２】
濃縮初期の透水量は４．０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であった。
透水量が４．０±１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）の範囲内を維持するように、食塩水の濃度を処理液タンク１１中の牛乳の濃縮度に合わせて変えながら正浸透処理を継続し、最終的に２００ｇまで牛乳を濃縮した（濃縮倍率３倍）。上記の透水量を維持するために、食塩水の濃度は３重量％から５重量％まで変化させた。
【００４３】
濃縮前の牛乳、および濃縮後の牛乳に純水を加えて３倍に希釈した希釈液をそれぞれサンプルとし、上記の方法によって牛乳成分の分析を実施し、濃縮前後の牛乳香気成分量の維持率を調べた。結果を表１に示す。
【００４４】
また、牛乳の濃縮後、濃縮処理に使用した正浸透濃縮装置における正浸透膜の目詰まり（ファウリング）の有無を、以下の方法によって確認した。
濃縮処理後の正浸透濃縮装置をそのまま用い、処理液を元の濃縮前の牛乳とし、誘導溶液を濃縮初期と同じ３重量％食塩水としたときの透水量を調べたところ、３．９ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であった。この透水量の値は、濃縮処理初期の値とほとんど変わらないことから、濃縮処理による正浸透膜の目詰まりがほとんどないことが確認された。
【００４５】
[実施例２]
処理液タンク１１に牛乳１．２ｋｇを入れ、誘導溶液を３５重量％塩化マグネシウム水溶液５ｋｇとすること、さらに濃縮途中における塩化マグネシウム水溶液の濃度調整を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、牛乳の濃縮を実施した。
抽出初期の透水量は１８．０ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であった。
処理液の量が０．２ｋｇになるまで濃縮されたところで、濃縮操作を停止した（濃縮倍率６倍）。濃縮後の牛乳の希釈倍率を６倍とした他は実施例１と同様の方法により、濃縮前後の牛乳香気量の維持率を調べた。結果を表１に示す。
濃縮処理に使用した正浸透膜モジュールを用い、処理液を元の濃縮前の牛乳とし、誘導溶液を３５重量％塩化マグネシウム水溶液としたときの透水量は、７．１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であった。
【００４６】
[比較例１]
図３に示す減圧蒸留装置を用いて牛乳を加熱減圧濃縮した。牛乳１．２ｋｇをナス型フラスコに充填し、温度６０℃のウォーターバス中、圧力１５ｍｍＨｇにて水分を留去した。処理液の量が０．４ｋｇになるまで濃縮されたところで、濃縮操作を停止した（濃縮倍率３倍）。実施例１と同様の方法により、濃縮前後の牛乳香気成分量の維持率を調べた。結果を表１に示す。
【００４７】
[比較例２]
分離活性層がポリアミド系重合体であり、支持層がポリスルホンである逆浸透膜（日東電工（株）製、品番「ＮＴＲ−７５９ＨＲ」）を用い、３．０ＭＰａの操作圧力で、牛乳３ｋｇを濃縮倍率２倍に濃縮した。
濃縮後の牛乳を純水で２倍に希釈し、実施例１と同様の方法により、濃縮前後の牛乳香気成分量の維持率を調べた。結果を表１に示す。
濃縮初期の透水量は １６．２ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であり、濃縮後、処理液をもとの牛乳に戻した時の透水量は４．２ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であり、濃縮操作による逆浸透膜の目詰まりが大きいことが確認された。
【００４８】
【表１】
2019071816.tif 000003
【００４９】
表１から理解されるように、減圧蒸留装置を用いて牛乳を濃縮した比較例１の場合は、濃縮倍率３倍のときの香気成分の維持率は２５重量％であり、逆浸透膜を用いた比較例２の場合は３５重量％であった。
これに対して、本発明の方法に従って、正浸透膜を用いた実施例１および２の牛乳の濃縮方法では、濃縮倍率３倍で９７重量％の香気成分が維持されていた。濃縮倍率６倍でも９３重量％の香気成分が維持されていた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の正浸透膜を用いる濃縮方法は、香気成分を含有する液状食品の濃縮に適用することができる。特に、液状乳製品の濃縮、とりわけ牛乳から濃縮牛乳を製造する過程において、香気成分の損失を最小限にし、香気成分量の多い濃縮牛乳を製造する場合に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５１】
１    中空糸膜モジュール
２、３    シェル側導管
４    中空糸状の正浸透膜
５、６    接着剤固定部
７、８    ヘッダー
９，１０    コア側導管
１１    処理液タンク
１２、１３    送液配管
１４    送液ポンプ
１５    正浸透膜モジュール
１６    誘導溶液タンク
１７、１８    送液配管
１９    送液ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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