(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気分解して調製したアルカリ水、又は水酸化ナトリウムを添加して調製したアルカリ水に粉体状及び／又は粒体状のカゼインを分散し、このカゼイン分散溶液を剪断速度３,０００〜２５,０００ｓ-1で撹拌洗浄して、カゼインが有する臭気物質をアルカリ水に移行させ、次いで前記アルカリ水からカゼインを回収すること特徴とするカゼインの脱臭方法。
【請求項２】
粉体状及び／又は粒体状のカゼインは、１重量部あたりアルカリ水３重量部以上の割合で分散する請求項１に記載のカゼインの脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乳を原料として調製されたカゼインを食品素材として用いるために、カゼインが有する臭気を脱臭する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カゼインは乳を原料として調製されるが、その主要成分は蛋白質で、一般的には脱脂乳に酸を添加してカゼインの等電点（ｐＨ４．５前後）以下の低いｐＨ領域にして凝集・沈殿させるか、又は凝乳酵素を加えて凝集・沈殿させ、さらに、水分を除去して乾燥させることによって調製される。このようにして調製されたカゼインは調製方法によって分類されている。すなわち、等電点以下の低いｐＨ領域で凝集・沈殿させる方法によって得られたカゼインが酸カゼインであり、凝乳酵素で凝集・沈殿させる方法によって得られたカゼインがレンネットカゼインである。そして、さらに、酸カゼインは、用いた酸の種類によって乳酸カゼイン、硫酸カゼイン、塩酸カゼイン等に分類される。酸カゼインは製法が簡単で、かつ安価であることから食品工業で広く利用されている。
【０００３】
これらのカゼインは水に不溶で、そのままの状態で溶解しようとしても粒子のまま分散・沈殿するだけである。カゼインを食品原料として用いる場合には、アルカリ性の塩類（炭酸カリウム等）を用いて膨潤、溶解させることが必要である。
しかし、このようにして溶解したカゼイン溶液は、カゼイン臭と言われる特有の臭気を有する糊状の液体であるため、使用量や用途が制限されるといった問題がある。このようなことから、食品原料として使用する場合には、臭気を除去することが必要で、従来から様々な試みが行われている。
例えば、一般的な方法としては、カゼインにアルカリ性の塩類を加えて溶解した後に、その溶液を活性炭カラムに通して脱臭する方法がよく知られている。
また、特公昭５１−６２１９号公報には、カゼインナトリウムの水系にサイクロデキストリン水溶液を添加してカゼイン臭を除去する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カゼインにアルカリ性の塩類を加えて溶解した後に、その溶液を活性炭カラムに通して脱臭する方法では、大量のカゼインを処理する場合に相当の処理時間を要するため、生産性が悪くなるといった問題がある上、活性炭の再生等を含めた維持管理が困難となる。さらには、コスト高の要因になるといった問題もある。
また、特公昭５１−６２１９号公報に記載の脱臭方法によって得られたカゼインは、サイクロデキストリンを含有しているため、それを除去するのに新たな工程が必要であったり、サイクロデキストリンを含有した状態で食品原料として用いた場合に、使用量や用途に制限があるといった問題がある。
【０００５】
また、カゼイン粒子を水や水溶性界面活性剤を含有する水溶液に分散させ、この分散溶液を撹拌洗浄することにより、カゼイン臭を水や水溶性界面活性剤を含有する水溶液に移行させて除去する方法では、１回の撹拌洗浄では十分にカゼイン臭を除去することができないため、５回程度の繰り返し作業が必要となる。そのため、大量のカゼインを処理する場合には、洗浄に使用する水や水溶性界面活性剤を含有する水溶液が大量に必要となり、これらの排水処理が問題となる。
【０００６】
そこで、本発明は、カゼインの臭気を安価にして効率よく脱臭することができるとともに、カゼインを食品原料として使用する際に、その使用量や用途が制限されないようにするなど、上記した問題点を全て解決することができるカゼインの脱臭方法を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような目的を達成するために、次のようなカゼインの脱臭方法を提供するものである。すなわち、アルカリ水に粉体状及び／又は粒体状のカゼインを分散し、このカゼイン分散溶液を剪断速度３,０００〜２５,０００ｓ-1で撹拌洗浄して、カゼインが有する臭気物質をアルカリ水に移行させ、次いで前記アルカリ水からカゼインを回収すること特徴とするカゼインの脱臭方法である。そして、このカゼインの脱臭方法にあっては、粉体状及び／又は粒体状のカゼイン１重量部あたり、アルカリ水３重量部以上の割合で分散することが好ましく、さらに、電気分解して調製したアルカリ水、又は水酸化ナトリウムを添加して調製したアルカリ水を用いることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明者らは、カゼイン臭気成分及びその原因物質を特定するために、粉体状及び／又は粒体状のカゼインを、水及び種々の有機溶媒等に溶解して臭気成分の抽出操作を行った。
その結果、臭気成分の抽出を終了したカゼインに温湯、溶融塩を加えても無臭になることが確認され、また、詳細な化学分析により、臭気成分はほとんど水溶性であることが判った。このことから、水洗を行うことによって、臭気成分を除去できることを見い出した。そして、水洗処理したカゼインを温水に分散後、炭酸カリウム等のアルカリ性塩類で溶解したカゼイン溶液においても、特有の臭気成分が明らかに減少していることが判った。
【０００９】
この化学分析の結果から、主要な臭気成分はカゼイン粒子の表面に付着している水溶性タンパク質、乳酸菌由来の発酵生成物、脂肪分等が原因と考えられた。そして、これらの物質をカゼイン粒子表面から効率的に除去するために、カゼイン粒子に機械的な剪断を与えた。この剪断速度を種々変更して脱臭試験を行ったところ、剪断速度が３, ０００ｓ-1以上であれば、脱臭効果が促進されることを見い出した。
【００１０】
ここで、剪断速度とは、剪断作用を与える特殊ポンプ等の撹拌羽根の先端からシリンダー壁面までの距離（クリアランス：Ｃ）と、撹拌羽根の接線方向の速度（Ｖ）との比で、１／ｓｅｃの次元を有する物理量である。クリアランスが短く、撹拌羽根の接線方向の速度が大きいほど剪断速度は大きくなり、脱臭効果も促進する。この剪断速度は次式によって求めることができる。
剪断速度（ｓ-1）＝  Ｖ／Ｃ
【００１１】
これらの結果をもとに、次のようなカゼインの脱臭方法を発明した。
まず、最初に、粉体状及び／又は粒体状のカゼインをアルカリ水に分散する。このアルカリ水は、電気分解で調製したアルカリ水、又は水酸化ナトリウム等を添加して調製したアルカリ水を用いるのがよい。また、このとき、カゼイン粒子の密度は１, ３００ｋｇ／ｍ3 で、水より重いため、直ちに沈降するが、水洗を行うには水中に分散させる必要がある。そのために撹拌を行うが、分散のためにはそれほど大きな撹拌力は必要としない。使用する水（アルカリ水）の量は粒子が沈降せずに自由に分散する量、又はそれ以上であればよく、検討の結果では、カゼイン１重量部に対して３重量部以上の水量で十分に分散した。上限は特にないが、タンク容量や排水処理の面を考慮すると、少ないほど好ましい。
【００１２】
次に、上記のようにして、電気分解で調製したアルカリ水、又は水酸化ナトリウム等を添加して調製したアルカリ水にカゼインを分散したカゼイン分散溶液を、剪断速度３, ０００〜２５, ０００ｓ-1で撹拌洗浄する。
撹拌洗浄装置としては、インラインミキサーやホモミキサー、あるいは粉体溶解機等の特殊ポンプが用いられる。これらの特殊ポンプは、カゼイン分散溶液タンクとパイプ等で接続して循環させるようにすると、効果的な洗浄ができる。また、これらの特殊ポンプの他に、タンク内に羽根型撹拌機を設けて高速回転させ、前記剪断速度が維持できるようにしたものであれば使用可能である。
【００１３】
また、撹拌洗浄の際の剪断速度が３, ０００ｓ-1未満であれば、カゼインが有する臭気物質を必要程度に水（アルカリ水）に移行させることができず、目的とする脱臭効果が得られない。一方、２５, ０００ｓ-1を越えると、カゼイン粒子がポンプの剪断作用により破砕して微細化し、カゼイン分散溶液からカゼインを回収する分離工程で、カゼインの回収率（以下、歩留まりという）が低下するといった問題がある。
したがって、上記したような撹拌洗浄装置を用いて、カゼイン分散溶液をワンパスあるいは循環によって、剪断速度３, ０００〜２５, ０００ｓ-1で撹拌洗浄する。
【００１４】
次に、この撹拌洗浄したカゼイン分散溶液を一旦静置してカゼインを沈降させ、カゼインの臭気物質を含有するアルカリ水を廃棄する。そして、今度は、アルカリ水の代わりに新たに水を加え、同様の方法により撹拌洗浄を行う。
これを複数回繰り返すことにより、脱臭効果を高めることができるが、アルカリ水による撹拌洗浄は、２回以上行うとカゼインが溶解しすぎて歩留まりが著しく低下するため、１回の撹拌洗浄が好ましい。また、水による撹拌洗浄は２回程度が好ましい。すなわち、例えば酸カゼインであれば、電気分解で調製したアルカリ水、又は水酸化ナトリウムで調製したアルカリ水１回、水２回程度の撹拌洗浄が好ましい。特に好ましいのは、電気分解で調製したアルカリ水１回、水２回程度の撹拌洗浄である。
【００１５】
また、本発明に用いられるアルカリ水は、臭気物質を除去できる程度に、かつ歩留まりに影響しない程度にカゼインが溶解するｐＨ９以上が好ましい。
ｐＨ９以下でもカゼインは溶解するが、水で撹拌洗浄した場合とほとんど変わらない程度に少ししか溶解しないので、結局洗浄回数が増えてしまい、好ましくない。
【００１６】
最後に、脱臭処理されたカゼインを、濾過法、沈降法、遠心法等によって洗浄水から分離回収する。
このようにして脱臭されたカゼインは、常法に従ってアルカリ塩を加えて溶解し、他の食品素材と混合して蛋白質素材として用いてもよいし、乾燥処理して粉末状にしてもよい。蛋白質素材として他の食品素材と混合して用いる場合には、カゼイン特有の臭気がないために、配合した食品素材の風味をマスキングすることがなく、良好な風味を有する加工食品となる。また、粉末状にすると、室温で１ヶ月間保存しても、臭気が元に戻ることがなく、極めて良好な風味を示した。これらの事実は本発明の優秀性を示すものであり、カゼインの用途を飛躍的に高めることができるものである。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
まず、カゼインの脱臭に用いるアルカリ水の検討を行うため、▲１▼電気分解する、▲２▼水酸化ナトリウムを添加する、▲３▼炭酸カリウムを添加するの３種類の方法で調製したｐＨ１１．５のアルカリ水を用い、酸カゼイン１５ｇをその各アルカリ水６００ｇに分散し、このカゼイン分散溶液をホモミキサー（特殊機化工業（株）製）により、剪断速度１３, ３００ｓ-1で撹拌洗浄した。なお、撹拌洗浄時間は１０分又は２０分とし、アルカリ水の温度は２５〜６０℃とした。これを静置して上澄み液をサンプリングし、水で１０倍に希釈した後、分光光度計（日本分光工業（株）製）により波長２８０ｎｍで測定した。また、同様に、酸カゼインの溶解液を分光光度計で測定し、この測定値を溶解度１００％として各サンプルの溶解度の基準にし、各サンプルの測定値から溶解度を算出した。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0004272294.tif 000002
【００１９】
この表１の結果から、同じｐＨのアルカリ水であっても炭酸カリウムにより調製したものは酸カゼインの溶解が多く、脱臭に用いた場合には歩留まりへの影響が示唆された。また、炭酸カリウム以外の方法で調製したものでも温度が４０℃以上では酸カゼインの溶解が多く、歩留まりに影響するため、４０℃以下の条件が好ましいことが判明した。さらに、電気分解により調製したアルカリ水では撹拌洗浄時間が長くなるほど溶解が多くなる傾向が見られ、撹拌洗浄時間は歩留まりを考慮すると、剪断速度１３, ３００ｓ-1の条件では２０分以内が好ましいと思われる。
【００２０】
次に、カゼインの脱臭実験を以下のように行った。
酸カゼイン１５ｇを２５℃のアルカリ水６００ｇに分散したカゼイン分散溶液を、ホモミキサー（特殊機化工業（株）製）により、剪断速度１３, ３００ｓ-1で１０分間撹拌洗浄した。なお、使用したアルカリ水は、水を電気分解する方法で調製したもので、ｐＨ１１．５７、酸化還元電位（ＯＲＰ）−８７５、有効塩素濃度０．７ｍｇ／ｌ以下である。また、酸化還元電位は、東亜電波（株）製のポータブルデジタルＯＲＰメーターで測定し、有効塩素濃度は、沃素滴定法で測定した。
この撹拌洗浄したカゼイン分散溶液を静置し、上澄み液を除去した後、水を６００ｇ添加して再度カゼイン分散溶液とし、上記と同様に１０分間撹拌洗浄した。そして、この水による撹拌洗浄を１回又は２回行った。また、脱臭効果の比較を行うため、水のみによる撹拌洗浄を５回行ったサンプルも調製した。
【００２１】
上記の方法により調製した３サンプルと無調製の酸カゼイン１サンプルの計４サンプルをそれぞれ１０％濃度となるように、サンプル５ｇあたり６０℃の水４４．８ｇと炭酸カリウム０．２ｇを加えて溶解し、訓練された官能評価パネル１０名を用いて、このカゼイン溶液の官能評価を行った。その結果を表２に示す。なお、官能評価の判定基準は、カゼイン臭の強さを２〜６点の５段階で行い、その平均値を算出した。
すなわち、最も強い臭気を感じる：６点、やや強い臭気を感じる：５点、臭気を感じる：４点、やや少ない臭気を感じる：３点、最も弱い臭気を感じる：２点とした。
【００２２】
【表２】
0004272294.tif 000003
【００２３】
この表２より、水のみで５回撹拌洗浄したサンプルと、アルカリ水１回に水２回で撹拌洗浄したサンプルとでは、カゼイン臭の強さに差がない結果が示されていることが判る。
なお、電気分解により調製した２５℃のアルカリ水の代わりに、水酸化ナトリウムを添加して調製した２５℃のアルカリ水を用いても同様な効果が得られた。
つまり、上記した各条件のもとで、臭気物質を除去でき、かつ歩留まりに影響しない程度にカゼインを溶解できる好適なアルカリ水は、電気分解で調製するか、又は水酸化ナトリウムで調製したアルカリ水であり、そのｐＨは１１．５程度、温度は２５℃程度で、それによる撹拌洗浄時間は１０分程度が最適であることが判った。そして、水による撹拌洗浄は２回が最適であることが判った。
【００２４】
【発明の効果】
カゼインはその独特の風味、臭気により、食品素材として利用する場合には大きく制限を受ける。したがって、従来からその脱臭方法が種々検討されているが、例えば活性炭カラムに通液する方法では、処理量、経済性の面で難点があり、水のみによる水洗脱臭方法では、排水処理の問題があった。
しかし、本発明の方法を用いることにより、排水処理等の問題も軽減されることから、カゼインを大量、かつ安価に脱臭処理することが可能となった。これにより、カゼインの食品素材としての利用範囲が大幅に広げられるようになった。