(57)【要約】【課題】ミカンなどの果肉と共にその果皮を含めて有効に利用し、かつ苦み、甘みなどの食味が改善された柑橘類飲料および／または果肉に多く含まれている有効成分を有する高機能性食品を製造する方法及び装置の提案。【解決手段】柑橘類を果皮と果肉に分けることなく高温高圧水処理して高機能性食品、および／または飲料を製造する方法において、柑橘類を１次洗浄して枝・葉などの異物と分離する、および／または汚れを除去する工程１０，１２と、洗浄柑橘類に必要に応じて水を添加してポンプ圧入が可能となるまでスラリー化する工程１４と、スラリー化物を所定の圧力に加圧する工程と、スラリー化物を所定の温度に加熱する工程と、スラリー化物を０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００℃−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させる工程１８，２０と、反応後の高温高圧プロダクトを冷却する工程２６と、大気圧まで減圧する工程２２’とを具有する。【選択図】図１
2008118940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柑橘類を果皮と果肉に分けることなく高温高圧水処理して高機能性食品、および／または飲料を製造する方法において、
柑橘類を１次洗浄して枝・葉などの異物と分離する、および／または汚れを除去する工程と、
洗浄柑橘類に必要に応じて水を添加してポンプ圧入が可能となるまでスラリー化する工程と、
スラリー化物を所定の圧力に加圧する工程と、
スラリー化物を所定の温度に加熱する工程と、
スラリー化物を０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００℃−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させる工程と、
反応後の高温高圧プロダクトを冷却する工程と、
反応後の高圧プロダクトを大気圧まで減圧する工程と
からなることを特徴とする柑橘類から高機能性食品および／または飲料を製造する方法。
【請求項２】
１次洗浄に引き続き、果皮に付着した農薬を除去する工程を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
農薬除去工程が温水洗浄および／または超臨界二酸化炭素洗浄であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
スラリー化物を所定の温度に加熱する工程が亜臨界水または超臨界水の直接混合であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
反応後の高温高圧プロダクトを冷却,減圧する工程が大気圧フラッシュによるものであり、低沸点プロダクトの芳香成分と高沸点プロダクトの濃縮物とにわけることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
加熱工程の熱源が冷却工程からの回収エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
柑橘類を果皮と果肉に分けることなく高温高圧水処理して高機能性食品、および／または飲料を製造する装置において、
柑橘類を１次洗浄して枝・葉などの異物と分離する、および／または汚れを除去する手段と、
洗浄柑橘類に必要に応じて水を添加してポンプ圧入が可能となるまでスラリー化する手段と、
スラリー化物を所定の圧力に加圧する手段と、
スラリー化物を所定の温度に加熱する手段と、
スラリー化物を０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００℃−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させる手段と、
反応後の高温高圧プロダクトを冷却する手段と、
反応後の高圧プロダクトを大気圧まで減圧する手段と
からなることを特徴とする柑橘類から高機能性食品および／または飲料を製造する装置。
【請求項８】
１次洗浄に引き続き、果皮に付着した農薬を除去する手段を設けたことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
農薬除去手段が温水洗浄および／または超臨界二酸化炭素洗浄であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
スラリー化物を所定の温度に加熱する手段が亜臨界水または超臨界水の直接混合であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
反応後の高温高圧プロダクトを冷却,減圧する手段が大気圧フラッシュによるものであり、低沸点プロダクトの芳香成分と高沸点プロダクトの濃縮物とにわけることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
加熱手段の熱源が冷却手段からの回収エネルギーであることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は柑橘類飲料製造方法及び装置に関し、詳しくは柑橘類を果皮と果肉に分けることなく用いて高機能性食品および／または飲料を製造する方法及び装置、とくに高温高圧処理によりまた好ましくは亜臨界又は超臨界水を用いて、苦み、甘みなどの食味が改善される柑橘類飲料および／または高機能性食品を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
柑橘類の代表である温州ミカンは、オレンジやグレープフルーツと比べ、果皮部分にヒト大腸発がんを抑制するβ−クリプトキサンチンを約６０倍も含有するように、有用成分を多く含んでいる。独立行政法人農業・食品産業技術産業総合研究機構果樹研究所の研究報告によると、β−クリプトキサンチンは、果肉部（１ｍｇ／１００ｇ）より果皮（８ｍｇ／１００ｇ）に多く含有されている。さらにミカンの果皮にはペクチン、ビタミンＥ，食物繊維等の有用成分が多く含まれており、マーマレードとして利用する夏みかんなどの果皮とほぼ同じ成分であることが知られている。従って、果皮を含めて有用な成分を取り込んだ形の商品開発が望まれている。
【０００３】
特許文献１−３により柑橘類果肉を果皮と共に粉砕して飲料を製造する方法が知られているが、実際のところ、ミカンの場合、飲料加工を始めとして果皮の利用はほとんど行われていない。
【０００４】
特許文献４−７により亜臨界又は超臨界水を用いて処理することにより食品などを製造する方法が知られているが、ミカンなど柑橘類に適用したものでない。
【０００５】
特許文献８−９により溶液を処理して高沸点物質と低沸点物質に分けて回収する方法が知られている。本発明によれば高沸点物質と低沸点物質に分けて芳香成分と濃縮物とが分けて回収されるが、これらの文献にはこのような点については何も触れていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３００８６６公報
【特許文献２】特開２００６−１２１９５０公報
【特許文献３】特公昭５７−５８１５２公報
【特許文献４】特許３６６２４８６号
【特許文献５】特開平９−２６８１６６公報
【特許文献６】特開２００２−１０１８４１公報
【特許文献７】特開２００５−３４８０８公報
【特許文献８】特許３４６９５１９号
【特許文献９】特開２０００−８０７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ミカンなどの果肉と共にその果皮を含めて有効に利用し、かつ苦み、甘みなどの食味が改善された柑橘類飲料および／または果皮に多く含まれている有効成分を有する高機能性食品を製造する方法及び装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題の１つは、柑橘類を果皮と果肉に分けることなく高温高圧水処理して高機能性食品、および／または飲料を製造する方法において、柑橘類を１次洗浄して枝・葉などの異物と分離する、および／または汚れを除去する工程と、洗浄柑橘類に必要に応じて水を添加してポンプ圧入が可能となるまでスラリー化する工程と、スラリー化物を所定の圧力に加圧する工程と、スラリー化物を所定の温度に加熱する工程と、スラリー化物を０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００℃−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させる工程と、反応後の高温高圧プロダクトを冷却する工程と、反応後の高圧プロダクトを大気圧まで減圧する工程とを具有することにより、達成される。
【０００９】
もう１つの課題は、柑橘類を果皮と果肉に分けることなく高温高圧水処理して高機能性食品、および／または飲料を製造する装置において、柑橘類を１次洗浄して枝・葉などの異物と分離する、および／または汚れを除去する手段と、洗浄柑橘類に必要に応じて水を添加してポンプ圧入が可能となるまでスラリー化する手段と、スラリー化物を所定の圧力に加圧する手段と、スラリー化物を所定の温度に加熱する手段と、スラリー化物を０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００℃−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させる手段と、反応後の高温高圧プロダクトを冷却する手段と、反応後の高圧プロダクトを大気圧まで減圧する手段とを具備することにより、達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ミカンなどの果肉と共にその果皮を含めて有効に利用され、かつ苦味（えぐみ）が軽減され、甘味、酸味、渋味、塩味など食味において種々にして改善された柑橘類飲料が得られ、他方果皮部に多く含まれる発がん抑制効果など有用成分の食品が分別して得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の基本構成を表わしたブロックフロートチャートであり、図２は冷却と減圧を大気圧フラッシュとしたブロックフロートチャートである。図３-１及び図３-２は図２を実用化する際の詳細なフローシート例である。
果肉と共にその果皮を含めた柑橘類に先浄水を投与して汚れ・異物を除去させる１次洗浄・分離（１０）を行い、また温水（超臨界ＣＯ２）を用いて農薬を除去させる２次洗浄・分離（１２）を行って、必要に応じて水を使い粗破砕、微粉砕、ホモジナイズにより、さらにポンプ圧入が可能となるまでにスラリー化し（１４）、０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、１００−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させ加水分解を行い（１８Ｂ，２０）、その後は冷却（２６）、減圧（２２’）させ、プロダクトを回収する。なお、詳しい各工程ないし装置（手段）は次のようになる。
【００１２】
原料の荷受・選果：従来法と同じく、トラックなどで輸送されたミカンはコンテナーなどに収納・一時貯留され、後段の選果コンベアーへと移動される。選果コンベアー上のみかんは人手により未熟果や変形果及び腐敗果が除去される。その後、選果された柑橘類（みかん）は１次洗浄・分離装置１０に入る。
【００１３】
１次洗浄・分離装置１０：外果皮の洗浄は高圧スプレーの噴射や回転するブラシ付ロールからなる装置の上をミカンが回転して機械的に洗浄される。
【００１４】
２次洗浄・分離装置１２：原料ミカンは農薬スプレーで汚染されている可能性があり、この場合は、上記の洗浄操作に加え、洗浄剤を用いる場合もある。この場合、洗浄剤としては、脂肪酸系の洗剤などが一般的に用いられる。洗浄操作は、この洗浄剤を回転するブラシ上に滴下していき、外果皮の表面上に付着した農薬を除去する。さらにその後は、新鮮な清水をかけ付着した洗剤を除去する。必要に応じて、洗浄効果を上げるために清水の代わりに純水を用いる場合もある。
また、特殊なケースにおいては、超臨界二酸化炭素の溶解力を利用して農薬の除去を行うことも可能である。この場合、対象のみかんは圧力容器の中に充填され、二酸化炭素の臨界点（３１℃・７ＭＰａ）以上の条件で洗浄される。必要に応じて、洗浄効果を上げるためにエタノールや水の添加が行われることもある。
【００１５】
スラリー化装置１４：ポンプ圧入のためには、スラリー化が必要となる。スラリー化の状況は後段の圧入装置の性能に依存するが、粗いスラリーでよければ、機械的な破砕装置（例えば回転刃による破砕）で十分であり、より微細なスラリー化が必要な場合には、上記の粗破砕に加えて、磨砕手段（ミル、石臼など）や種々の均質化手段（ホモジナイザー）が使用される。ホモジナイザーとしては、高速回転型ホモジナイザー（例えば、エムテクニック社製クリアミックスなど）、高圧高速型ホモジナイザー、キャビテーション型超音波ホモジナイザーなどが用いられる。上記の磨砕手段や均質化手段に際して、清水や純水を添加することも可能である。
【００１６】
圧入装置１６：圧入装置として高圧ポンプや押出機（エクストルーダ）などが用いられるが、特殊な場合を除き、ポンプでの圧入が採用される。ポンプ型式として、往復動ポンプが一般的でありプランジャーポンプ、ダイアフラムポンプ及びピストンポンプが用いられるが、必要な吐出圧が１０ＭＰａ以下である場合には、回転ロータとステーターからなるモーノタイプポンプによる圧入も可能である。モーノタイプポンプであれば、前段のスラリー化は粗破砕程度で十分である。
【００１７】
加熱部１８：加熱装置として、二重管式熱交換器による間接加熱方式や高温高圧水の直接混合による直接混合加熱方式が採用可能である。二重管式熱交換器による間接加熱は一般的に内管側にミカンスラリーを流通させ、環状部側に加熱媒体を流通させる。この場合、必要に応じて、低温側（熱交換器入口側）の熱媒として、反応後の高温プロダクトを用いることも可能であり、エネルギー的に有利となる。（熱交換器の前段を再生熱交換器として利用、後段を水蒸気などの熱媒で加熱する。）高温高圧水の直接混合による直接混合加熱方式は、原理的に反応温度までの昇温時間が非常に短時間であり、ビタミンなどの有用物質の熱変性などを防止できる可能性がある。さらに同方式では、間接加熱方式と比べ装置構成が非常に単純であること、過加熱によるこげの防止が期待できること、汚れや閉塞が起きにくいことなどメリットがある反面、みかん原料が高温高圧水で希釈されるデメリットを有する。
【００１８】
反応器２０：反応器では、加水分解によるミカン原料の可溶化や低分子化が起こる。最適な操作条件（温度、圧力、時間）は、食品として求められるもの、例えば、有用成分組成（糖組成、酸組成、フラボノイド組成、食物繊維化含有量・・・）や色と香り、もちろん味覚（甘味、苦味、酸度・・・）、さらには食感などが、反応条件に影響する。装置的には、内部攪拌機構を有するベッセル反応器から単なる高圧配管で構成されるチューブ反応器もある。特に、短時間反応の場合には、チューブ反応器の採用が有利である。
【００１９】
冷却器２６：冷却機構も加熱装置と同じで、間接冷却方式や冷却水の直接混合による直接混合冷却方式が採用可能であるが、通常は、過度の製品の希釈化を避けるために間接冷却方式が用いられる。加熱器と同様に内管側に高温プロダクトが流されるが、冷却器では可溶化が十分に進行しているため、内管の内壁表面を流れ落ちる薄膜流化型の熱交換方式も可能である。この方式では、内側の境膜伝熱係数が大きく取れ、装置の小型化や短時間での冷却が可能となる。また、冷却器では高温プロダクトの流動性が改善されているため、二重管型熱交換器に限定されず、多管式熱交換器の採用も可能となる。
【００２０】
減圧装置２２’：減圧装置としては、圧力コントロール弁による連続減圧方式と、回収容器によるバッチ減圧方式がある。大量処理を対象とするならば連続減圧方式が有利であり、必要に応じてコントロール弁の前後にオリフィスやキャピラリーチューブを設置すると、コントロール弁の耐久性がよくなり、実用上有利である。
【００２１】
大気圧フラッシュ２２（図２参照）：上記の冷却、減圧を同時に行う方式として、高温高圧プロダクトの大気圧へのフラッシュが可能である。この方式では、反応後の高温高圧プロダクトをコントロール弁で一気に減圧を行い、プロダクトの有するエンタルピーを１００℃の蒸気と１００℃の液体の有するエンタルピーに変換する方式であり、芳香成分の沸点プロダクトと濃縮物の高沸点プロダクトに分離することが可能となる。
【００２２】
上記の冷却と減圧を同時に行う方式として、高温高圧プロダクトの大気圧下へのフラッシュが可能であり、その構成例は図２に示されており、ここでは加熱部１８を超臨界水製造装置１８Ｗからの超臨界水の直接混合としているが、間接加熱方式でも良い。
【００２３】
図２においても、１０は果肉と共にその果皮を含めた柑橘類に先浄水を投与して汚れ・異物を除去させる１次洗浄・分離の工程を示し、１２は場合によっては温水（超臨界ＣＯ２）を用いて農薬を除去させる２次洗浄・分離の工程１２を示す。１４は必要に応じて水を使い粗破砕、微粉砕、ホモジナイズにより、さらにポンプ圧入が可能となるまでにスラリー化させるスラリー化工程を示し、１６はポンプなどによる圧入工程を示す。１８，２０は０．１ＭＰａ−１５ＭＰａの圧力、好ましくは亜臨界水又は超臨界水を用いて１００−３００℃の温度で０．０１秒−６０秒の一定時間反応させ加水分解を行う工程を示し、２２は大気圧に減圧させるフラッシュタンクなどが用いられる減圧工程を示す。この工程により気化したものと液化したものとを分け、いずれも凝縮器（冷却器）２４によりまたは冷却器２６によりそれぞれ冷却させて、前者は芳香成分として低沸点プロダクトを、後者は濃縮物として高沸点プロダクトを回収する。
【００２４】
図３は図２の構成にほぼ対応した詳細フローシートであり、１次洗浄・分離工程１０は粗洗浄装置１０ｍにより、２次洗浄・分離工程１２は農薬洗浄器１２ｍによりそれぞれ行われ、土やごみなどを粗洗浄で除去した後６０−８０℃の温水（純水）で付着した農薬の除去洗浄を行う。その際、場合によっては超臨界ＣＯ２で行う。農薬除去のための温水洗浄の際、界面活性剤の添加を行うこともある。その場合、後段でさらに温水洗浄を行う。
【００２５】
スラリー化工程１４は主にミキサーを備えたホモジナイザー１４ｍにより行われる。洗浄した柑橘類を微細機に投入し破砕用高速ミキサーで粗破砕を行いながら高速ホモジナイザー１４ｍで微細化（０．５−１００μｍ）を行う。高速ホモジナイザー１４ｍを経たスラリー（果汁）は弁Ｖ−１からタンク上部に送られ、循環を繰り返しながら微細化が行われる。微細化したスラリーは高圧ポンプ１６ｍにより加熱部１８Ａに送られる。加熱部１８Ａは亜臨界水または超臨界水の直接混合による加熱方式であるが、１８Ｂの加熱媒体による間接加熱や１８Ｃの電気による間接加熱方式を採用しても良い。
【００２６】
加熱されたスラリーは高圧ポンプ１６ｍにより反応器２０へ送られるが、その際０．１−１５ＭＰａの圧力、好ましくは亜臨界水又は超臨界水を用いて１００−３００℃の温度で０．０１−６０秒の一定時間反応させ加水分解を行う。
【００２７】
通常、加水分解を行う方法として硫酸などの酸触媒、あるいは水酸化ナトリウムなどのアルカリ触媒を使用し加水分解を行っているが、本発明によれば高温高圧水場のみで触媒を使用することなく可溶化（加水分解）を行うことができ、硫酸、あるいは水酸化ナトリウムなどの薬剤を使用しないため、薬剤の残留という問題がない。
【００２８】
反応後の高温高圧プロダクトは圧力制御弁前後で一気に大気圧まで減圧され、フラッシュタンク２２ｍ内に噴出される。プロダクトはフラッシュタンク内で気体成分と液体成分に分かれ、いずれも凝縮器（冷却器）２４ｍによりまたは冷却器２６ｍによりそれぞれ冷却させて、前者は芳香成分として低沸点プロダクトを、後者は濃縮物として高沸点プロダクトを回収する。なお、図示していないが、加熱工程の熱源については冷却工程からの回収エネルギーを利用することが提案される。なお詳しい各装置は、次の通りである。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものでない。
【００３０】
装置全体のフローシートを図４に示し、スラリー化を行った条件を表１に、実験条件を表２に示す。
温州ミカンを純水で表面洗浄を行った後、異物・腐敗物を除去したうえで温州ミカンのヘタ部分を除去する。調製タンクに温州ミカンを投入し、同量の純水を加えた後、ハンドミキサーを用いて粗破砕する。その後、攪拌器と破砕機（高速回転型ホモジナイザー）を同時に運転し、調整タンク内の粗破砕したミカンをさらに細かく粉砕する。所定時間運転後、タンク内のスラリー化したミカンを回収する。スラリー化を行った条件を表１に示す。
【表１】
2008118940.tif 000003
【表２】
2008118940.tif 000004
【００３１】
本装置では、あらかじめ微粉砕したミカンスラリーをプランジャーポンプで加圧し、加熱部へ圧入する。加熱部としては、亜臨界・超臨界水の直接混合による加熱方式と、熱媒オイルによる間接加熱方式（２重管式熱交換器）の２方式で加熱が可能である。反応部は金属細管そのものであり、内径１．１７５ｍｍ、外径３．１７５ｍｍ及び長さ１８６ｍｍの１／８インチの市販ＳＵＳ３１６管（ＳＵＢ３１６Ｌ）を、用いた。冷却器は２重管式熱交換器であり、内管に高温プロダクトを外管にチラーユニットからの冷却水を流通させた。冷却後のプロダクトはフィルターを経て、ばね式保圧弁にて大気圧まで減圧した。
【００３２】
スラリー化したミカンを用いて、高温高圧水による直接混合加熱実験を行い、各条件下での反応生成物を採取した。高圧ポンプを使い、所定圧力（１５Ｍｐａ）で超臨界水発生装置にて水を予熱し、別の高圧ポンプから０．１Ｍｐａで窒素加圧しながらスラリー化したミカンを供給し、高温高圧水と直接混合させミカンスラリーを加熱し反応管を滞留させた後、二重管型熱交換器を用いて冷却し，背圧弁を経て大気圧まで減圧し、反応生成物を回収した。
【００３３】
回収した反応生成物をｐＨ計及び糖度計を用いて、ｐＨと糖度を分析した。その測定結果を表３に示す。
【表３】
2008118940.tif 000005
【００３４】
表３から、上記実験において、各反応条件におけるｐＨ値の変動は見られないが、糖度が１７５℃と２００℃処理により向上していた。
【００３５】
上記実験で回収した反応生成物（１００℃・１５０℃・２００℃）を、株式会社インテリジェントセンサーテクノロジーが開発した味認識装置（ＳＡ４０２Ｂ）を用いた分析を行った。反応生成物と比較するために、市販ジュース及びスラリー化したミカンと同じ材料のミカンの果肉部を圧搾した果汁を併せて分析を行った。分析結果を表４に示し、各評価項目のレーダーチャートを図５に示す。
【表４】
2008118940.tif 000006
【００３６】
表４及び図５から、甘味及び旨味コクが高温高圧処理を行うことで向上していた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】構成例を示した概略フローチャート。
【図２】他の構成例を示した詳細フローシート。
【図３−１】他の構成例を示した前半にかかる詳細フローシート。
【図３−２】他の実施例を示した後半にかかる詳細フローシート。
【図４】実験装置のフローシート。
【図５】分析結果の各評価項目のレーダチャート。
【符号の説明】
【００３８】
１０    １次洗浄・分離工程
１２    ２次洗浄・分離工程
１４    スラリー工程
１６    圧入工程
１８    加熱工程
２０    反応器
２２    減圧工程
２４    冷却工程
２６    冷却工程
【図１】
2008118940.tif 000007
【図２】
2008118940.tif 000008
【図３−１】
2008118940.tif 000009
【図３−２】
2008118940.tif 000010
【図４】
2008118940.tif 000011
【図５】
2008118940.tif 000012