(57)【要約】  電気泳動の原理を応用した塩類除去装置を提供する。陰極、及び／又は陽極の内側には一定の孔径を備えた膜が接触するように配置されており、対向する陽極、又は陰極との間に液状の食品を満たし通電し、液体状の食品から塩類を除去することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体状の食品から陽イオン、又は陰イオンを除去する液体状の食品の製造方法であって、
対向して配置される陰極、及び陽極と
一定の孔径を備えた膜を備え、
陽イオンを除去する場合には前記膜の前記陽極に対向する面の反対側に陰極を接するように配置し、
陰イオンを除去する場合には前記膜の前記陰極に対向する面の反対側に陽極を接するように配置し、
前記膜によって区切られた空間を液体状の食品で満たし、
通電することによって陽イオン、又は陰イオンを除去する液体状の食品の製造方法。
【請求項２】
前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の液体状の食品の製造方法。
【請求項３】
対向する陰極と陽極を備え、
前記陰極、又は陽極のいずれか一方の内側には一定の孔径を備えた膜が接するように配置されており、
前記陽極と陰極間に通電することによって電気泳動によって液体状の食品から塩類を除去する装置。
【請求項４】
１対の陰極と陽極が設けられ、
前記陰極、又は陽極は膜に接し、
膜を介して陽極、又は陰極が対向するように設けられている請求項３記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
【請求項５】
２つの陰極、又は２つの陽極が対向して配置され、
前記２つの対向する陰極、又は陽極の中央に、陽極、又は陰極が設けられ、
前記２つの対向する陰極、又は陽極は夫々膜を介して中央の陽極、又は陰極に対向している請求項３記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
【請求項６】
前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする請求項３〜５いずれか１項記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
【請求項７】
前記膜が接するように配置されている陰極、又は陽極が水に浸漬され、
水を循環、及び／又は撹拌する手段を備えていることを特徴とする請求項３〜６いずれか１項記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
【請求項８】
処理後のカリウム含有量が原料とする液体状の食品の５０％以下であり、
少なくとも１つ以上の遊離酸性アミノ酸、有機酸、及び／又は陰イオンは原料とする液体状の食品とほぼ等量であることを特徴とする低カリウム化された液体状の食品。
【請求項９】
液体状の食品から陽イオン、及び陰イオンを同時に除去する液体状の食品の製造方法であって、
一対の電極と
一定の孔径を備えた膜を備え、
一対の電極の内側に膜を接するように配置し、
前記膜によって区切られた空間を液体状の食品で満たし、
通電することによって陽イオン、又は陰イオンを同時に除去する液体状の食品の製造方法。
【請求項１０】
前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする請求項９記載の液体状の食品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液体から通電することによって塩類を除去する装置、及び前記装置を用いて塩類を除去する方法に関する。特に、ジュースなどの液体状の食品からカリウムを除去する方法、装置及び低カリウム液体状食品に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本透析医学会の調査によれば、わが国の慢性透析患者は２０１６年には、約３３万人と１０００人あたり約２．６人が透析治療を受けていることになる。さらに、慢性腎臓病（ＣＫＤ）の患者は約１３３０万人、すなわち日本人成人の８人に１人が慢性腎臓病患者であるとも言われており、腎機能の低下は大きな問題と考えられている。腎機能が低下している患者ではカリウムの排泄機能が低下しており、致死性の不整脈による突然死をきたす高カリウム血症を引き起こしやすい。【０００３】
そのため、慢性腎臓病患者には、カリウム制限の食事指導が継続して行われる必要がある。一日に摂取可能なカリウム量は病期によっても異なるが、１５００〜２０００ｍｇ以下に制限する必要がある。これは、生活習慣病の発症予防などの観点から厚生労働省が定めた日本人の食事摂取基準（２０１５年版）における成人の１日のカリウム摂取量の目標量が男性３０００ｍｇ、女性２６００ｍｇであることから１／２から３／４程度に制限することに相当する。【０００４】
カリウムは、ほぼ全ての食品に含有されており、カリウム制限が必要な場合には、食品の選択や調理法を工夫することによってカリウム摂取量の低減を図る必要がある。慢性腎臓病患者は、カリウム摂取量をはじめ食生活において種々の制限を受けていることから、日々の食事管理は患者自身にとっても、家族にとっても負担が大きい。【０００５】
食事に関しては、茹でこぼす、水にさらすなどの調理法によってカリウム除去を図ることができるが、「飲み物」からは、水にさらすなどの従来の方法によりカリウムを除去することができない。しかし、乳飲料、果実ジュース、果実・野菜ミックスジュースなどは、１００ｇあたりのカリウム含有量が１００ｍｇ以上とカリウムを多く含んでいる。また、緑茶は、玉露では１００ｇあたり３４０ｍｇとカリウム含有量が非常に高い。カリウム含有量の高い玉露以外でも１００ｇ３０ｍｇ程度含まれており、日本人の通常の食生活を考えると緑茶からもかなりの量のカリウムを摂取しているものと考えられる。【０００６】
そこで、野菜ジュース、豆乳など液体状の食品から、カリウムを除去し、慢性腎臓病患者であっても安心して摂取することができる低カリウム飲料を製造する方法が提案されている（特許文献１〜５）。特許文献１〜３にはジュースを陽イオン交換樹脂によって処理することによってカリウムを除去し、炭酸カルシウム、あるいは水酸化カルシウムによって中和する低カリウムジュースの製造方法が記載されている。特許文献４は、液状の食品を袋状の金属イオン透過膜で包囲された状態にして電解液中に浸漬して、陽電極と陰電極間へ通電し、金属成分を電解しカリウム等の金属成分を除去する方法が記載されている。特許文献５には、電気透析によってジュースからカリウムオンを除去する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−６９９４７号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３９４５号公報
【特許文献３】特表２００３−５１１０５２号公報
【特許文献４】特開平１０−１６５１１３号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１４７５５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、陽イオン交換樹脂を使用する方法を用いた場合には、ジュースなどの液状食品に含まれるイオン濃度が高濃度であることから、陽イオン交換樹脂を頻繁に洗浄・再生したり、交換する必要があった。また、野菜ジュースなどパルプ成分の多いジュースでは、カラム式製法ではすぐに目詰まりを起こすため、パルプと分離した後にイオン交換樹脂と接触させなければならない。そのため、製造工程数が多くなるという問題が生じていた。また、バッチ式製法では、カリウムイオンを吸着させた後に樹脂をジュースと分離する工程でパルプ成分との分離が困難であった。さらに、陽イオンをすべて吸着することから、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなど、摂取することが望ましい陽イオンまで除去するという問題が生じていた。【０００９】
また、特許文献４に記載されているように、食品を袋状の金属イオン透過膜で包囲された状態にして電解液中に浸漬して通電しカリウムを除去する方法では、電解液中に食品を浸漬することから、食品だけではなく浸漬している電解液中も通電されることから、食品からのイオンの除去率が低いという問題があった。【００１０】
また、電気透析に用いるイオン交換膜は、孔径が小さいことから、流水抵抗が大きく、処理速度が遅い。処理速度を上げるためには高い電圧をかける必要があるが、高電圧をかけるとジュール熱が発生し、ジュースに変質が生じるという問題が生じる。そのため、高電圧はかけられず処理に時間がかかり、ジュースなどの食品からカリウムを除去する場合には、鮮度が低下するという問題が生じていた。さらに、電気透析によってカリウムオンを除去する方法は、装置が大掛かりになるという欠点がある。【００１１】
本発明は、工程が単純であり、かつ効率良く液体状の食品から塩類を除去する装置、及び方法を提供することを課題とする。特に、液状食品からカリウムを除去する装置、方法、及びこれにより製造された低カリウム液状食品を提供することを課題とする。さらに、本発明は、液体状の食品からカリウムなど陽イオンを除去する代わりに、陰イオンを選択的に除去することを課題とする。特に、ヒト体内で有害となる発がん性物質や、乳幼児においてメトヘモグロビン血症を引き起こす可能性のある亜硝酸に体内で還元される硝酸イオンを除去することを課題とする。【００１２】
さらに、液状食品から陽イオン、陰イオンを同時に除去する方法を提供する。この方法は、醤油などナトリウムイオンが多く含まれた液状の食品からイオンを除去するのに有効である。ナトリウムやカリウムなどの陽イオンを選択的に除去する方法では、ｐＨが酸性に傾く。ジュースのように、もともと酸味のある食品の場合、カリウムイオンなどの陽イオンを除去することによる味の酸性への変化に気づく者はほとんどいない。しかし、醤油など酸味を感じることの少ない食品の場合、官能試験を行うとｐＨの酸性への変化に多くの試験者が気が付く。本実施例で示す方法によれば、既存の製品から陽イオン、陰イオンどちらもほぼ等量除去することとなり、味がほとんど変化することがない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、以下の塩類を除去する装置、及び前記装置を用いてアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンあるいはハロゲンイオンからなる塩類を除去する方法、これを用いて製造された低カリウム食品に関する。
（１）液体状の食品から陽イオン、又は陰イオンを除去する液体状の食品の製造方法であって、対向して配置される陰極、及び陽極と一定の孔径を備えた膜を備え、陽イオンを除去する場合には前記膜の前記陽極に対向する面の反対側に陰極を接するように配置し、陰イオンを除去する場合には前記膜の前記陰極に対向する面の反対側に陽極を接するように配置し、前記膜によって区切られた空間を液体状の食品で満たし、通電することによって陽イオン、又は陰イオンを除去する液体状の食品の製造方法。
（２）前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする（１）記載の液体状の食品の製造方法。
（３）対向する陰極と陽極を備え、前記陰極、又は陽極のいずれか一方の内側には一定の孔径を備えた膜が接するように配置されており、前記陽極と陰極間に通電することによって電気泳動によって液体状の食品から塩類を除去する装置。
（４）１対の陰極と陽極が設けられ、前記陰極、又は陽極は膜に接し、膜を介して陽極、又は陰極が対向するように設けられている（３）記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
（５）２つの陰極、又は２つの陽極が対向して配置され、前記２つの対向する陰極、又は陽極の中央に、陽極、又は陰極が設けられ、前記２つの対向する陰極、又は陽極は夫々膜を介して中央の陽極、又は陰極に対向している（３）記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
（６）前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする（３）〜（５）いずれか１つ記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
（７）前記膜が接するように配置されている陰極、又は陽極が水に浸漬され、水を循環、及び／又は撹拌する手段を備えていることを特徴とする（３）〜（６）いずれか１つ記載の液体状の食品から塩類を除去する装置。
（８）処理後のカリウム含有量が原料とする液体状の食品の５０％以下であり、少なくとも１つ以上の遊離酸性アミノ酸、有機酸、及び／又は陰イオンは原料とする液体状の食品とほぼ等量であることを特徴とする低カリウム化された液体状の食品。
（９）液体状の食品から陽イオン、及び陰イオンを同時に除去する液体状の食品の製造方法であって、一対の電極と一定の孔径を備えた膜を備え、一対の電極の内側に膜を接するように配置し、前記膜によって区切られた空間を液体状の食品で満たし、通電することによって陽イオン、又は陰イオンを同時に除去する液体状の食品の製造方法。
（１０）前記膜の孔径が１ｎｍ以上０．７μｍ未満であることを特徴とする（９）記載の液体状の食品の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液体状の食品から塩類を除去する装置の例を示す図。
【図２】液体状の食品から陽イオン、陰イオンを同時に除去する装置の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
電気泳動によって液体状の食品から塩類を除去する方法、及び装置、また、これを用いて塩類が除去された食品を提供する。まず、カリウムなど陽イオンのみ、あるいは硝酸など陰イオンのみを除去する方法について説明する。以下の実施例で示すように、塩類を除去する装置は通電することによって、電極と接している膜を通して滲出してくるイオンを除去する装置である。カリウムなどの陽イオンを除去する場合には、陰極側に膜を配置し、膜にある細孔を通して滲出してくるイオンを溶媒とともに除去する。このとき陽極側からはイオンを除去しないので、陰イオンの量は変化しない。また、陽極を電気的に膜と接するように配置すれば、硝酸イオンなどの陰イオンを除去することができる。このとき陰極側には膜を配置しないので、陰極側から陽イオンが除去されることはない。すなわち、陽イオン、あるいは陰イオンを選択的に除去することができる。
【００１６】
以下の実施例では、低カリウム食品を製造する目的で、果実ジュース、果実・野菜ミックスジュース、青汁などの飲料から塩類、特に野菜や果物に多く含まれているカリウムの除去について説明するが、実施例に限定されることなく、種々の液体からカリウムイオン、ナトリウムイオンなどの陽イオン、あるいは、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオンなどの陰イオンを除去することが可能である。
【００１７】
本発明で液体状の食品とは、食品衛生法で定める食品であって、粘度が１００から１０５ｍＰａ・ｓ（ｃｐ）であるものをいう。例えば、果実ジュース、果実ミックスジュース、果実・野菜ミックスジュース、青汁などの野菜汁、緑茶、紅茶、コーヒー、清涼飲料、飲料水、ワインなど液体状の飲料をいう。また、粥やトマトケチャップ、野菜ペースト、果物ペースト、すり身、流動食など固形分を含む食品も含まれる。
【００１８】
以下の実施例で示すように、液体状の食品から塩類を除去するためには、孔径によって物質の大きさによりふるい分け透過させる膜が良い。孔径が一定以下の膜としては、精密濾過膜、限外濾過膜、イオン交換膜、逆浸透膜、半透膜などがあるが、孔径の小さい膜は流水抵抗が大きく、処理速度が遅いことから、精密濾過膜、限外濾過膜のうち、一定範囲の孔径を備えた膜が適している。
【００１９】
また、用いる膜の孔径は、０．７μｍの孔径の膜を用いた場合には、ジュースが膜を通過してしまうことから、０．７μｍ未満の孔径の膜を使用する必要がある。また、１ｎｍ未満の孔径の膜では小さい孔径の膜を通すための流水抵抗は高いため、ジュール熱が多量に発生して食品が変質してしまう。したがって、１ｎｍ以上の孔径の膜を使用する必要がある。この範囲の孔径を備えた膜であれば、どのような膜を使用してもよい。
【００２０】
電極は、陽極は電気分解が起こらない白金、金を使用することが好ましい。また、チタンに白金をメッキして用いてもよい。陰極は、白金、金などの他、ステンレス、チタンなどを使用することができる。また、膜から排出されたイオンを除去するために電極は有孔電極を用いる必要がある。例えば、網状の電極などを好ましく用いることができる。また、陽イオンを除去する場合は陰極を、陰イオンを除去する場合は陽極を膜に接触させて通電することから、膜との接触面積の多い形状とすることが好ましい。ここで、「電極を膜に接触させる」とは、膜と電極の一部が接触するだけでもよい。実施例に記載する網状の電極を使用する場合には、電極と膜の一部が接触するだけにとどまる。また、電極と膜が数ｍｍ以下の近傍にあるように配置するだけでもよい。膜の中にジュース等の液体を入れると、膜孔からジュースが滲出してくる。滲出した液体はイオンを含むことから、液体を介して電極と膜が接することになり、電気的には十分な接触が得られ、イオンを泳動させることができる。また、電極との間を水で満たしてもよい。水を満たすことによって、容易に電気的な接触を得ることができる。
【００２１】
以下低カリウム食品の製造方法、製造装置を中心に記載するが、硝酸イオンなどの陰イオンを除去する場合には、膜と接する極を陽極に代えて通電すればよい。低カリウム食品を製造する場合、腎臓病患者の食事制限がどの程度であるか、また、一日に摂取する量によって、カリウム除去率を適宜定めることが望ましい。腎臓病患者は病期によって、一日に摂取可能なカリウム量は異なっている。患者の必要に応じてジュース、あるいはコーヒーなどの原料食品に対して６５％以下、５０％以下、３０％以下と異なるカリウム含有量の低カリウム食品を提供することにより、異なる病期の患者に対して対応することができる。また、例えば、緑茶、コーヒーなど摂取する総量が多い飲料に関しては、含有するカリウム量を３０％以下にしておくことによって、カリウム量を気にせず安心して摂取することが可能となる。
【００２２】
カリウムなど陽イオンを除去することによって、液体のｐＨは酸性に傾く。果実ジュースなど、原料飲料のｐＨが酸性の食品では、官能試験を行った結果、カリウムを除去しｐＨが酸性に傾いてもさほど気にならないことが明らかになった。したがって、もともと酸性であり、酸味がある食品では味に違和感がない限り中和する必要がない。実施例で示すように電気的な方法で選択的に陽イオンを除去した場合には、カリウム、ナトリウムなど半径の小さいイオンから先に除去され、大きいイオンは除去されにくい。そのため、イオン交換樹脂を使用して陽イオンを除去した場合に比べてｐＨの低下率が少ない。そのため、果実ジュースなどでは味の変化をほとんど感じない。一方、豆乳などｐＨが中性付近の飲料や、酸性になることによって凝集体が生じるものについては、味に違和感がなく、凝集体を生じない程度にカリウム除去率を抑えるか、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリによって中和すればよい。以下に図面を用いて塩類を除去する装置について説明するが、実施態様で示した装置に限定されることがないのは言うまでもない。
【００２３】
［実施態様１］
一対の電極間に液体状の食品を配置し、塩類を除去する装置、及び方法について説明する（図１（Ａ））。塩類除去装置１は、槽２の中に、１対の電極を備えた構造となっている。塩類除去装置１は、槽２に陰極３と陽極４が対向して配置され、電極間に挟まれた空間にジュースなどの液体状の食品５を入れることができる。陰極３の内側には膜６が配置されており、液体状の食品５は膜６の外側の槽内の空間７には漏れ出ないように膜で空間が区切られている。陰極３の内側に配置されている膜６は、陰極に接触するように配置されている。陰極３が膜６に接触していることから、通電することによって、膜に開いている細孔から、カリウムなどの陽イオンを積極的に除去することができる。また、硝酸イオンなどの陰イオンを除去する場合には、陽極を膜に接するように配置すればよい。さらに、陽イオンと陰イオンを同時に除去する場合には、陰極、陽極の両方を膜に接するように配置し、同時に除去する構成としてもよい（図２参照）。
【００２４】
電極間の距離が離れていると抵抗が高くなりジュール熱が多量に発生し、液状食品の温度が上昇し変質する。したがって、電極間の距離は、ジュール熱の発生により食品が変質しない程度の距離とすることが望ましい。
【００２５】
実施態様１で示している脱塩装置は、通電することによって、電気泳動の原理で、陰極側にカリウムなどの陽イオンを引き寄せ、膜の細孔から排出させる。したがって、膜の外側の空間７には水などの溶媒を配置する必要はない。しかし、水を入れておくことによって拡散によっても塩類を除去することができる。拡散の利用によって、非常に迅速にカリウムなどの塩類の除去が可能となる。膜の外側の空間７に配置する水は、撹拌、流水を使用する、あるいは、槽外で陽イオンを除去し、再度ポンプで循環させることによって、膜近傍の陽イオンを速やかに除去し、常に低濃度に維持することが好ましい。ジュースなどの液状食品は、水に比べ粘度が高いため、膜の内側から空間７に移動しにくい。そのため、空間７に水を満たしておいても水圧等の補償作用によって、空間７から水が流入し、液体状の食品５に混合し、食品自体が水によって薄まることはない。しかし、、膜孔径が0．7μm以上であると、液状食品が空間７に移動し、代わりに空間7の水が水圧等の補償作用によって膜内に移動することから、食品が水っぽくなる。
【００２６】
空間７に水を満たして使用する場合、液体状の食品５の界面が、空間７を満たしている水の界面よりも幾分高くなるようにすれば、圧力により膜６と陰極３が密着することから好ましい。また、水はカリウムの迅速な除去だけではなく、冷却にも寄与する。冷却は、装置自体を低温室などの低温環境に設置することによって行ってもよい。
【００２７】
また、ここでは槽内に膜と電極を配置し、槽内の膜と電極との間にジュースなどの液体食品を入れる装置にしているが、流路の片側に膜と接した電極を配置し、他方の側面に電極を配置し、流路内を液体食品を流しながら通電し、塩類を除去する構成としてもよい。
【００２８】
陽極４は液体状の食品５に浸漬されているので、陰イオンが排除されることはない。そのため、塩類除去装置１では陽イオンのみが除去される。したがって、液体状の食品に含まれている塩素イオンや有機酸などの陰イオン、酸性アミノ酸は、通電処理を行った後でも原料となる液体状の食品と同等の濃度である。有機酸とは、食品成分表に記載されているギ酸、酢酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸、酒石酸、α-ケトグルタン酸、クエン酸、サリチル酸、p−クマル酸、コーヒー酸、フェルラ酸、クロロゲン酸、キナ酸、オロト酸などをいい、酸性アミノ酸とはアスパラギン酸、グルタミン酸をいうが、これらの量を測定しても通電前後で変化することはない。これら有機酸、酸性アミノ酸の含有量が変化しないことは電気透析とは大きく異なる点であり、利点である。また、後述するように、カリウムなど小さなイオンは除去されるものの、マグネシウム、カルシウムは除去されるのに時間がかかる。アミノ酸も分子量が大きいことから、塩基性アミノ酸であるアルギニン、リジンは正電荷を有しているが除去されにくい。
【００２９】
実施態様で示す塩類除去装置は、陽イオンを選択的に除去できることから、陰イオンの量や組成は原料飲料と大きく変動することはない。したがって、陽イオンを除去した場合には、少なくとも１つ以上の陰イオン、酸性アミノ酸や中性アミノ酸、又は有機酸を測定することによって、電気透析によって陽イオン、陰イオンを除去した食品と区別することができる。また、陽イオン交換樹脂により選択的に陽イオンを除去した場合には、サイズの大きい陽イオンも同時に除去することから、マグネシウム、カルシウム、あるいは塩基性アミノ酸など分子量の大きい陽イオンを測定することによって区別をすることが可能となる。したがって、複数の有機酸、アミノ酸を測定し、その量や組成を解析することで、他の方法でカリウム等の陽イオンを除去した食品と区別することができる。
【００３０】
［実施態様２］
異なる形状の塩類除去装置１１について説明する。図１（Ｂ）に示すように、塩類除去装置１１は、槽１２内に２つの陰極１３、１３’と中央に陽極１４が配置されている。陰極１３、１３’の内側には膜１６、１６’が配置されている。２つの膜１６、１６’で仕切られていることから、膜１６、１６’の間に液体状の食品１５を入れても両側に漏れることがない。
【００３１】
陰極１３、１３’と陽極１４間で通電することによって、液体状の食品中の陽イオンは陰極１３、１３’に泳動し、膜１６、１６’の細孔から溶媒とともに除去される。槽１２の膜の外側の空間１７、１７’を水で満たしておけば、膜の細孔から排出された陽イオンを迅速に除去することができる。実施態様２の装置を使用することにより、実施態様１の装置の２倍の容量の液状食品を処理することができるので、大量の食品を処理することができる。なお、陰イオンを除去する場合には、陽極と陰極の位置を入れ替えて、膜の外側に1対の陽極を配置すればよい。
【００３２】
［実施態様３］
次に醤油など、酸味を感じることの少ない食品から陰イオン、陽イオンを除去し、脱塩する方法について記載する。カリウムイオンを制限されている腎臓病患者は、塩化ナトリウムの摂取も制限されていることが多い。そのため、味を変化させることなく、既存の製品からナトリウムイオンを減少させることができれば、大きなメリットがある。陰イオン、陽イオンを同時に除去することによって、ｐＨに変化をきたすことなく、食品から塩の除去を行うことができる。
【００３３】
図２に示す陽イオン陰イオン除去装置２１は、槽２２の中に、１対の電極２３、２４を備えた構造となっている。陽イオン陰イオン除去装置２１は、槽２２に陰極２３と陽極２４が対向して配置され、電極間に挟まれた空間に醤油など陽イオン、陰イオンを同時に除去することが好ましい液体状の食品２５を入れることができる。陰極２３、陽極２４の内側には膜２６、２６’がそれぞれ電気的に接するように配置されており、液体状の食品２５は膜２６、２６’の外側の槽内の空間２７には漏れ出ないように膜で空間が区切られている。陰極２３、及び陽極２４が膜２６、２６’に接触していることから、通電することによって、膜に開いている細孔から、陰極側からはナトリウムなどの陽イオン、及び陽極側から塩素イオンを積極的に除去することができる。また、空間２７には水を満たすこともできる。空間２７に満たす水は、脱イオン水などでもよいが、水道水など、含有イオンの少ない水であればどのようなものを使用してもよい。
【００３４】
［実施例１］
実施態様１の装置を使用して、種々の膜を用い、カリウムを除去した結果を以下に示す。使用した膜、及び入手先は以下のとおりである。０．７０μｍ、０．４５μｍ、又は０．１０μｍの孔径のニトロセルロース膜（東洋濾紙株式会社）、半透膜（セロファン）、ポリエチレン膜（ポリラップ（登録商標）、宇部フィルム株式会社）。なお、実施例１において、膜がジュースと接している面積は膜全体の約３０％である。また、試料としては、ブロッコリー、セロリ、キャベツなどの野菜を用いて製造されている野菜・果実汁を含む青汁飲料（商品ａ、Ａ社製）を用いた。
【００３５】
通電密度８ｍＡ／ｃｍ２で３０分、又は４５分通電した結果を表１に示す。電極間距離は２．５ｃｍに設定している。なお、以下で測定に用いたジュース、コーヒーで、通電により発生するジュール熱を検討したところ、電極間の距離が４．０ｃｍ以下、好ましくは３．５ｃｍ、より好ましくは２．５ｃｍ以下であれば、ジュール熱が発生したとしても食品が変質することはなかった。原液からのカリウム（Ｋ）の除去率、通電後の液温、ｐＨ、及び官能試験結果を示す。なお、原液のカリウム濃度は、製品のロットによって異なり１５３．８〜１７０．２ｍｇ／１００ｇであった。原料の飲料から除去されたカリウムの量を測定し、除去率（％）として表している。カリウムは、試料を乾燥・湿式灰化後、原子吸光光度法により測定した。なお、原液の液温は２０℃、ｐＨは３．８６であった。
【００３６】
また、処理後のジュースを風味識別能力に優れた専門パネラー１０名によって風味の評価を実施した。評価は５：風味が変わらない、４：風味があまり変わらない、３：どちらともいえない、２：風味がやや変化、１：風味が大きく劣化の５段階評価とし、平均を記載している。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１に示すように、０．４５μｍ、０．１０μｍの孔径のニトロセルロース膜、半透膜を使用した場合には、通電４５分という短時間で、８０〜９０％のカリウムを飲料から除去することができた。このときのｐＨは原料の清涼飲料と比較して１．０から１．２ほど低下している。また、通電３０分では、原料からカリウムを５割から７割ほど除去することができた。この場合のｐＨの低下は０．７程度であった。
【００３９】
３０分通電した際のＫ除去率から明らかなように、孔径が大きいものほど、一定時間当たりのＫ除去率が高い。すなわち、孔径の大きいものほど、処理効率が高い。また、ポリエチレンフォルムや半透膜は孔径が小さいため、目詰まりを起こし、すぐに使用できなくなる。したがって、孔径はジュースが漏れ出ない程度に大きい方が好ましい。膜の種類としては精密濾過膜、限外濾過膜は孔径が比較的大きいことから、これらの膜を使用することが好ましい。
【００４０】
いずれの通電条件でも、官能試験の結果、評価は４．５であり、風味が原料飲料とほとんど変わらなかったことを示している。カリウムが８０％以上除去されている通電４５分の条件であっても、官能試験結果は、元のジュースと比べて遜色ない風味であることを示しており、中和処理を行う必要がない。従来のイオン交換樹脂を用いたカリウム除去法では、カリウム以外の分子量の大きい陽イオンも同時に除去されることからｐＨの変化が大きく処理後に中和する必要があったが、膜を用いた除去法では中和の必要がない場合も多い。
【００４１】
孔径０．７０μｍの膜を用いた場合には、細孔からジュースが膜の外側に漏れ出るのが観察されたため、測定を行わなかった。また、不透膜であるポリエチレンフィルムを用いた場合には、３０分の通電で液温が５２℃と高くなり、これ以上通電すると液温がさらに上昇すると考えられたので、通電４５分の試験は行わなかった。
【００４２】
以上のように、半透膜を用いた場合には、カリウム除去を行うことができた。半透膜の孔径は１ｎｍ〜１０ｎｍと言われている。したがって、１ｎｍ以上の孔径の膜であればカリウムなどの塩類を除去することができると考えられる。しかし、処理時間や目詰まりを考慮すると、１０ｎｍ以上の孔径を有する膜を使用することが好ましい。また、孔径０．７０μｍのニトロセルロース膜では飲料が膜の外側に漏れ出たことから、孔径０．７０μｍ未満の膜を使用する必要がある。
【００４３】
次に、０．４５μｍ、０．１０μｍの孔径のニトロセルロース膜、半透膜について、実施例１の通電３０分の条件で陽イオン除去を行い、カリウム、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）量を測定した。ナトリウム、カルシウム、及びマグネシウムの測定はカリウムと同様、試料を乾燥・湿式灰化後、原子吸光光度法により測定した（表２）。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
いずれの膜を使用して陽イオン除去を行った場合でも、多量に含まれているカリウムの除去率が最も高く、原子の大きいカルシウム、マグネシウムはほとんど除去されていない。このように、塩類除去装置でカリウムを除去した液状食品は、カリウム含有量が少なく、カルシウム、マグネシウム含有量は除去前の食品とほとんど差がない。したがって、カリウム、ナトリウムを選択的に除去した飲料を提供することができる。
【００４６】
電気泳動法によって、カリウムを除去した場合には、カルシウム、マグネシウムがほとんど除去されないことから、イオン交換樹脂によるカリウム除去法に比べて、ｐＨが低下する割合が少ない。したがって、果実ジュースなど原料とする飲料が酸性の場合にはほとんど中和する必要がない。しかし、中性付近の飲料、例えば緑茶などからカリウムを除去する場合には、酸性だと味に違和感が生じることから、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのｐＨ調整剤を用いて中和する必要がある。電気泳動によってカリウムを除去し、中和する場合には、除去されたカリウムによるｐＨ低下に見合った量のアルカリ塩を加える必要がある。そのため、ナトリウム、カルシウム、又はマグネシウム量が原料とする飲料よりも多く含まれることになる。
【００４７】
［実施例２］
通電密度を変えて、カリウム除去量を検討した（表３）。通電密度を１２ｍＡ／ｃｍ２に上げたほかは実施例１と同じ条件で処理を行い、処理後の飲料のカリウム除去率、液温、ｐＨを測定し、官能試験を実施した。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
通電密度を上げて通電することにより、より短時間でカリウムを除去することができた。いずれの膜を使用した場合でも３０分で７５％以上のカリウムを飲料から除去することができる。しかし、液温上昇のためか、カリウム除去に要する時間は短かったものの、官能試験の結果は、通電３０分でいずれの膜でも３．５、通電４５分では１と通電密度８ｍＡ／ｃｍ２の場合と比較して風味が劣化していた。通電密度を上げることによる液温の上昇は避けることができないことから、通電密度を上げる場合には、槽を低温室に設置して通電する、あるいは槽内に冷却水を入れたり、冷却装置を設けるなど冷却しながら通電する必要がある。
【００５０】
［実施例３］
次に種々の飲料を通電密度８ｍＡ／ｃｍ２、電極間距離２．５ｃｍ、通電時間３０分、０．４５μｍニトロセルロース膜の条件で通電し、陽イオンの量を測定し、除去率を求めた。試料は以下の飲料を用いた。オレンジジュース（濃縮還元オレンジジュース、果汁１００％、商品ｂ１、Ｂ社製）、アップルジュース（濃縮還元アップルジュース、果汁１００％、商品ｂ２、Ｂ社製）、野菜・果実飲料（緑黄色野菜ミックスジュース、野菜汁果汁１００％、商品ｃ、Ｃ社製）、トマトジュース（濃縮還元トマトジュース１００％、商品ｄ、Ｄ社製）、コーヒー（無糖、商品ｅ、Ｅ社製）。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
いずれの飲料を用いた場合でも、通電密度８ｍＡ／ｃｍ２、３０分の通電で、原料飲料の３６．９〜９５．５％と効率良くカリウムを除去することができた。トマトジュースのように、元の飲料に含まれるカリウム量が多い場合には、カリウム除去率では３６．９％と低い値を示しているが、１００ｇあたり約１００ｍｇのカリウムが除去されている。カリウム除去量を処理前後で比較すると、いずれの飲料でも３０分の通電で１００ｍｇ／１００ｇ程度のカリウムが除去されている。
【００５３】
［実施例４］
実施例１と同様にして陽イオンを除去した場合には、カリウム、ナトリウムなどの比較的小さい陽イオンに比べて、アミノ酸など比較的大きい分子は除去されにくいことを示す。実施態様１の装置を使用して、実施例１と同様に、０．１０μｍの孔径のニトロセルロース膜を用い、野菜・果実汁を含む青汁飲料（商品ａ、Ａ社製）から陽イオンを除去する試験を行った。
【００５４】
通電密度８ｍＡ／ｃｍ２で６０分通電した。電極間距離は３．５ｃｍに設定している。原液から除去されたカリウム量、全遊離アミノ酸量を測定し、除去率（％）として表している。カリウムは、上記と同様に試料を乾燥・湿式灰化後、原子吸光光度法により測定した。全遊離アミノ酸濃度は、生試料を７０〜８０℃で３０分間加温し、ろ過液をニンヒドリン比色法により測定した。原液、処理液のカリウム濃度、カリウム除去率、全遊離アミノ酸濃度、全遊離アミノ酸除去率、液温、ｐＨを示す。
【００５５】
表５に示すように、カリウムが８４％除去されたが、全遊離アミノ酸は１２％しか除去されなかった。カリウムが８０％以上除去されている条件であっても、アミノ酸は１０％程度しか除去されておらず、処理前後で野菜・果汁飲料、ジュースなどの食品に含まれるアミノ酸の量や組成に大きな変化はないと考えられる。特に、陽イオンが除去される条件では、酸性アミノ酸、あるいは中性アミノ酸はほとんど除去されていないと考えられる。通電処理によって塩類を除去した場合は、イオン交換樹脂によって塩類を除去した場合と比較して、小さいイオンが選択的に除去され、質量の大きいイオン、分子は除去されにくい。したがって、質量の大きいアミノ酸などの量や組成は変化しにくい。また、上記で示したように、酸などの陰イオンの除去は起こらないことから、処理前後でジュースなどの食品に含まれる酸の組成にも大きな変化はない。また、ｐＨが低下することは、選択的に陽イオンのみが除去されており、塩素イオンなどの陰イオンは除去されていないことを示している。
【００５６】
【表５】
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【００５７】
［実施例５］
陽極と陰極を入れ替え、膜に接する電極を陽極とすることによって、陰イオンが除去できることを示す（表６）。実施態様１の装置の陰極と陽極を入れ替え、膜に陽極が接するようにして硝酸イオンの除去試験を行った。
【００５８】
食品中の硝酸性窒素含量は材料により異なる。日本食品標準成分表（七訂）によれば、ほうれんそうでは０．２ｇ／１００ｇ、チンゲンサイでは０．５ｇ／１００ｇと葉物野菜に比較的多量に含まれている。そこで、試験は硝酸カリウム（富士フィルム和光純薬株式会社）を用いて、１００ｍｇ／Ｌ（０．１ｇ／１００ｇ）の硝酸濃度（ＮＯ３）の溶液を作製して実施した。
【００５９】
０．１０μｍの孔径のニトロセルロース膜を用い、通電密度４ｍＡ／ｃｍ２で１０分通電した。電極間距離は２．５ｃｍに設定している。硝酸の濃度、原液からの除去率、液温、ｐＨを示す。除去率（％）は、原液から除去された硝酸の量を％で表している。硝酸濃度は、比色法により測定した。
【００６０】
【表６】
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【００６１】
試験溶液には、パルプなどの繊維成分が含まれていないことから、低い通電密度、かつ短時間で９０％以上の硝酸を除去することができた。陰イオンであっても、陽イオンと同様に除去できることが示された。
【００６２】
上記処理によって、原料とする液状食品の５０％以下など、所望の濃度に硝酸塩含有量を低減させることができる。硝酸イオンなどの陰イオンを除去する場合には、液体食品からは陽イオンは除去されにくい。したがって、遊離アミノ酸のうち、塩基性アミノ酸及び中性アミノ酸は除去されにくい。
【００６３】
［比較例１］従来法によるカリウム除去
ジュース、豆乳からカリウムを除去する方法として従来から用いられているイオン交換樹脂によるカリウム除去法と実施例で開示している方法との比較を行った。用いた試料は下記の飲料である。オレンジジュース（商品ｂ１、Ｂ社製）、野菜・果実飲料（商品ｃ、Ｃ社製）、トマトジュース（商品ｄ、Ｄ社製）、コーヒー（商品ｅ、Ｅ社製）、野菜・果実汁を含む青汁飲料（商品ａ、Ａ社製）
【００６４】
特許文献３に記載の方法に沿って、オレンジジュース、トマトジュース、コーヒーは、試料１００ｍｌに対し、乾燥重量５ｇ（湿重量７．５３ｇ）のＨ型イオン交換樹脂を添加し、野菜・果実飲料、野菜・果実汁を含む青汁飲料は試料１００ｍｌに対し、乾燥重量７０ｇ（湿重量１０５．４５ｇ）を添加し、３０分間振盪した後に陽イオン交換樹脂を沈殿させ、上澄み液を測定した。トマトジュースはパルプが多く、樹脂との分離が不十分であり樹脂が多量に混入し、正確な測定値を得ることができなかったので測定結果からは除いている。オレンジジュース、野菜・果実汁を含む青汁飲料はわずかに樹脂が混入したが測定結果を得ることができた。結果を表７に示す。
【００６５】
【表７】
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【００６６】
カリウムイオンは９５．３％〜９９．７％と非常に良く除去されていた。また、樹脂を使用する方法では、カルシウム、マグネシウムも高率に除去されている。イオン交換樹脂を用いた場合には、質量の大きさによらずカルシウム、マグネシウムなどのイオンも高率に除去される。
【００６７】
また、バッチ式で樹脂と試料を混合し、カリウムを除去した場合には、試料から樹脂を除くのが非常に困難であった。特にパルプの多いトマトジュースでは、樹脂とジュースを分離することは困難であった。電気泳動による方法では、パルプの多い飲料や、流動食であっても、３０分程度の短時間でカリウムを除去することが可能である。
【００６８】
［実施例６］
次に、陰イオン、陽イオンを同時に除去した結果を示す。醤油（商品ｆ、Ｆ社製）を図２に示す装置を用い、通電密度８ｍＡ／ｃｍ２、ナイロン膜（ＧＥ社製）孔径０．２μｍの膜を用い、３０分間処理を行った。結果を表８に示す。
【表８】
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【００６９】
測定した陽イオン全体の総除去モル数は２４３．８ｍＭ、陰イオンの総除去モル数は２４９．２ｍＭであり、陽イオン、陰イオンほぼ等量のイオンが除去されていた。その結果、ｐＨの変化がほとんどなく、味の変化も認められなかった。醤油には、塩化ナトリウムが多量に含まれていることから、３０分間の通電では１００ｇあたり５２６ｍｇのナトリウムが除去されているものの除去率が９．４％の除去率にとどまっていた。しかし、より長時間通電することによって、より多くの塩化ナトリウムを除去することが可能である。本実施例に示す方法は、既存の製品をもとに、味を変化させることなく塩化ナトリウムを減らすことができることから有用な方法となる。
【００７０】
電気透析により脱塩する場合にも、陽イオン、陰イオンが除去されることから、ｐＨの変化がほとんどなく、味の変化は認められないが、電気透析に比べ、孔径の大きい膜を使用することから、より短時間、低電圧で処理を行うことができる。そのため、熱の発生も少なく、食品の鮮度を保つことができる。
【００７１】
以上示したように、本実施例で示した孔径の大きい膜を使用して塩を除去する方法は、イオン交換樹脂、電気透析法に比べ、簡便でありながら、味の変化を伴うことなく、既存の製品からカリウムなどの陽イオン、あるいは塩化ナトリウムを除去することができる有用な方法である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１１…塩類除去装置、２、１２、２２…槽、３、１３、１３’、２３…陰極、４、１４、２４…陽極、５、１５、２５…液体状の食品、６、１６、１６’、２６、２６’…膜、２１…陽イオン陰イオン除去装置
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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