柑橘類の「 Processing 」：柑橘の粉末、エキス製造技術

柑橘類の「Processing」：粉末・エキス製造技術

はじめに

柑橘類は、その爽やかな香りと豊富なビタミンC、そして特有の酸味から、世界中で広く愛されている果物です。生食はもちろんのこと、ジュース、ジャム、菓子類、そして医薬品や化粧品に至るまで、その用途は多岐にわたります。本稿では、柑橘類を加工する際の主要な技術である「粉末化」と「エキス製造」に焦点を当て、その製造技術の詳細、さらに関連する技術や留意点について記述します。

柑橘粉末の製造技術

粉末化の目的

柑橘類の粉末化は、その保存性の向上、携帯性の改善、そして多様な用途への展開を可能にするための重要な加工技術です。生果実の重量の大部分を占める水分を除去することで、微生物の増殖を抑制し、長期保存を可能にします。また、粉末化された形態は、飲料への溶解、食品への練り込み、サプリメントへの配合など、様々な製品への応用が容易になります。

主要な製造方法

• 噴霧乾燥法 (Spray Drying)

  噴霧乾燥法は、柑橘果汁を高温の空気中に噴霧し、水分を急速に蒸発させる方法です。得られる粉末は粒子径が均一で、溶解性に優れています。

  • プロセス概要：
    1. 原料前処理：選別、洗浄、搾汁、濃縮（必要に応じて）。
    2. 噴霧：濃縮果汁をノズルまたは回転円盤により微細な液滴として噴霧器内に噴霧。
    3. 乾燥：高温の熱風（150℃～250℃程度）と接触させ、瞬時に水分を蒸発。
    4. 集塵：乾燥された粉末をサイクロンなどで回収。
    5. 冷却・包装：冷却後、密閉容器に包装。
  • 特徴：大量処理が可能で、比較的低温で処理できるため、風味や栄養成分の損失を抑えやすい。
  • 留意点：高濃度の糖分を含むため、付着や閉塞が起こりやすい。デキストリンなどの賦形剤を添加することが一般的。
• 凍結乾燥法 (Freeze Drying / Lyophilization)

  凍結乾燥法は、柑橘果汁を凍結させた後、真空下で氷を昇華（固体から気体への変化）させる方法です。

  • プロセス概要：
    1. 原料前処理：選別、洗浄、搾汁、濃縮（必要に応じて）。
    2. 凍結：果汁を急速に凍結。
    3. 一次乾燥（昇華乾燥）：真空チャンバー内で、凍結した氷を直接水蒸気として昇華させる。
    4. 二次乾燥（解脱乾燥）：残存する結合水を低温で脱水。
    5. 包装：吸湿を防ぐため、乾燥剤と共に密閉包装。
  • 特徴：熱による変性が少なく、風味、色、栄養成分が最もよく保持される。多孔質で溶解性が高い。
  • 留意点：設備コストが高く、処理に時間がかかるため、高級製品や特殊用途向け。
• ドラム乾燥法 (Drum Drying)

  ドラム乾燥法は、加熱された回転ドラムの表面に柑橘果汁を薄く塗布し、水分を蒸発させて乾燥させる方法です。

  • プロセス概要：
    1. 原料前処理：選別、洗浄、搾汁、濃縮（必要に応じて）。
    2. 塗布：濃縮果汁を加熱された回転ドラム表面に薄く塗布。
    3. 乾燥：ドラム内部の蒸気により加熱され、水分が蒸発。
    4. 剥離・粉砕：乾燥したシート状のものをナイフで剥離し、粉砕。
  • 特徴：比較的安価で大量処理が可能。
  • 留意点：高温で処理されるため、風味や栄養成分の損失が生じやすい。

品質保持のための技術

柑橘粉末の品質は、風味、色、栄養価、溶解性、そして保存安定性によって評価されます。これらの品質を維持・向上させるためには、以下の技術が重要となります。

• 低温処理：熱による風味成分（リモネンなど）の揮発やビタミンCの分解を抑えるため、可能な限り低温で処理を行う。
• 抗酸化剤の添加：油脂成分の酸化を防ぎ、風味の劣化を遅延させるために、ビタミンEなどの抗酸化剤を添加することがある。
• 賦形剤の利用：噴霧乾燥時における付着防止や、粉末の流動性・溶解性を改善するために、マルトデキストリン、アラビアガム、クエン酸ナトリウムなどが使用される。
• 包装技術：酸素、湿気、光を遮断する多層フィルム包装や、脱酸素剤・乾燥剤の封入が、保存安定性の確保に不可欠である。

柑橘エキスの製造技術

エキス製造の目的

柑橘エキスは、果実の持つ風味、香気成分、機能性成分（ポリフェノール、フラボノイドなど）を濃縮したものであり、香料、飲料、健康食品、化粧品などに幅広く利用されます。生果実からの抽出・濃縮により、これらの有用成分を効率的に取り出すことが目的です。

主要な製造方法

• 溶媒抽出法 (Solvent Extraction)

  水、エタノール、またはそれらの混合液を溶媒として、柑橘の搾りかすや果皮から有用成分を抽出する方法です。

  • プロセス概要：
    1. 原料準備：搾汁後の残渣（果皮、種子など）または果肉を使用。
    2. 抽出：原料に溶媒を加え、攪拌しながら成分を溶出させる。温度、時間、溶媒の種類、比率などが重要。
    3. 固液分離：抽出液から固形分を濾過または遠心分離で除去。
    4. 濃縮：減圧下で溶媒を留去し、エキスを濃縮。
    5. 乾燥（必要に応じて）：さらに乾燥させて粉末状のエキスとする。
  • 特徴：目的とする成分に応じて、適切な溶媒を選択することで、高純度のエキスを得ることが可能。
  • 留意点：溶媒の残留基準を満たす必要がある。エタノールは食品添加物として安全性が高いが、水溶性成分の抽出に限界がある場合がある。
• 水蒸気蒸留法 (Steam Distillation)

  主に柑橘の果皮に含まれる精油（エッセンシャルオイル）を抽出する際に用いられます。

  • プロセス概要：
    1. 原料準備：柑橘の果皮を使用。
    2. 蒸留：果皮に水蒸気を吹き込み、揮発性の香気成分を気化させる。
    3. 冷却・分離：気化した水蒸気と香気成分を冷却し、水層と油層（精油）に分離。
  • 特徴：柑橘特有のフレッシュな香りをそのまま抽出できる。
  • 留意点：熱に弱い成分は分解する可能性がある。
• 超臨界流体抽出法 (Supercritical Fluid Extraction, SFE)

  超臨界状態の二酸化炭素などを溶媒として用いる方法で、環境負荷が低く、成分の熱変性を抑えることができます。

  • プロセス概要：
    1. 原料準備：柑橘の搾りかす、果皮など。
    2. 抽出：超臨界流体を原料に接触させ、目的成分を抽出。
    3. 分離：圧力を低下させるなどして超臨界流体から目的成分を分離。
  • 特徴：低音で抽出でき、溶媒残留の心配がないため、高品質なエキスが得られる。
  • 留意点：設備コストが高い。

エキス品質の決定要因

柑橘エキスの品質は、その風味、香りの強さ、機能性成分の含有量、そして経時安定性によって評価されます。

• 原料の選定：品種、成熟度、栽培条件が、エキスの風味や含有成分に大きく影響する。
• 抽出条件の最適化：溶媒の種類、温度、時間、圧力などの条件を最適化することで、目的成分を効率的かつ選択的に抽出する。
• 濃縮・乾燥方法：熱による成分の分解や揮発を最小限に抑えるため、減圧濃縮や低温乾燥が採用される。
• 添加物：安定性向上や物性改良のために、糖類、デキストリン、乳化剤などが添加される場合がある。

まとめ

柑橘類の粉末化およびエキス製造は、果実の持つ価値を最大限に引き出し、保存性や多様な用途への展開を可能にする重要な技術です。噴霧乾燥法、凍結乾燥法、ドラム乾燥法などの粉末化技術は、それぞれ特徴があり、目的に応じて選択されます。また、溶媒抽出法、水蒸気蒸留法、超臨界流体抽出法などのエキス製造技術は、柑橘の風味、香気成分、機能性成分を効率的に濃縮することを可能にします。これらの技術は、原料の選定、プロセスの最適化、そして厳格な品質管理によって支えられています。今後も、より高品質で付加価値の高い柑橘加工製品を生み出すために、これらの技術は進化していくことが期待されます。