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1. Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsalzen einer
Saccharid-Lösung
und einen Anionenaustauscher. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Entsalzen von Sacchariden oder hydrierten
Sacchariden und einen Anionenaustauscher, der zum Entsalzen der
Saccharide oder der hydrierten Saccharide verwendet wird.
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2. Technischer
Hintergrund
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Verschiedene
Arten von Salzen und Ionen, die von Reagenzien und Katalysatoren
in jedem Verfahren abgeleitet sind, Nebenprodukte, die in jedem
Verfahren erzeugt werden usw. sind in verschiedenen Sacchariden
enthalten, die erhalten werden, indem eine Hydrolysebehandlung von
Ausgangsmaterialen wie Stärke, Xylan,
Mannan oder Molke unter Verwendung eines Enzyms oder einer Säure, je
nach Anforderung, bereitgestellt wird sowie in Hydriden von Sacchariden,
die erhalten werden, indem die erhaltenen Saccharide hydriert werden.
Dementsprechend ist ein Veredelungsverfahren zur Entfernung von
Ionen wesentlich, um Produkte verschiedener Saccharide oder hydrierter
Saccharide aus den Ausgangsmaterialien zu erhalten.
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Bislang
wurde ein Verfahren unter Verwendung eines Ionenaustauscherharzes
allgemein zur Entfernung von Ionen, die in einer Lösung von
Sacchariden oder Hydriden davon enthalten sind, angewandt.
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Wenn
die Ionen jedoch aus der Lösung
der Saccharide oder ihrer Hydride als zu behandelnde Lösung unter
Verwendung üblicher
Ionenaustauschharze entfernt wird, werden verschiedene Probleme
hervorgerufen, insbesondere dass die behandelte Lösung farbig
ist, Verunreinigungen werden erzeugt, das Ionenaustauscherharz ist
gefärbt,
die Entsalzungskapazität
des Ionenaustauscherharzes verringert sich schnell usw.
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Die
US 4,322,523 beschreibt
die Entsalzung von Sacchariden unter Verwendung eines Ionenaustauscherharzes
als einen Schritt um D-Glukose in einen bislang unbekannten verzweigten
C7-Zucker umzuwandeln. Jedoch offenbart dieses Dokument nicht die
Art des verwendeten Ionenaustauscherharzes.
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Höll et al.
(Water Research Vol. 15, 1981, S. 1027–1037) beschreiben ein Anionenaustauscherharz, das
mit Kohlendioxid oder Kalziumcarbonat hergestellt wird und Hydrogencarbonationen
trägt.
Jedoch wird ein derartiges Anionenaustauscherharz nur verwendet,
um Wasser zu demineralisieren, das einen neutralen Salzgehalt hat
und anorganische Stoffe als Verunreinigungen enthält. Daher
offenbart dieses Dokument nicht oder legt nahe, dass ein derartiges
Anionenaustauscherharz verwendet werden kann, um eine Lösung zu
entsalzen, die organische Bestandteile enthält, wie Saccharidlösungen,
und in der Lage ist, mit einem Ionenaustauscherharz wechselzuwirken.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren
zum Entsalzen einer Saccharidlösung
bereitzustellen, bei dem die vorstehend beschriebenen Probleme nicht
auftauchen, wenn das Entsalzen einer Lösung von Sacchariden oder ihren
Hydriden durchgeführt
wird, sowie einen Ionenaustauscher, der zur Durchführung des
Verfahrens verwendet wird.
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3. Offenbarung
der Erfindung
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte intensive Studien an,
um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden und hat herausgefunden,
dass eine Ursache dieser Probleme, dass die behandelte Lösung gefärbt ist,
Verunreinigungen erzeugt werden, das Ionenaustauscherharz gefärbt, die
Entsalzungskapazität
des Ionenaustauscherharzes schnell abnimmt und dergleichen während eines
Verfahrens zum Entsalzen einer Saccharidlösung als der zu behandelnden
Lösung,
darin besteht, dass ein Anionenaustaucherharz vom OH-Typ, das für das Entsalzen
verwendet wird, lokal die Basizität der Lösung in seiner Nachbarschaft
erhöht
und eine ungünstige
Reaktion in Bezug auf die Saccharide verursacht.
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Das
bedeutet, dass der Erfinder herausgefunden hat, dass Probleme auftreten,
weil verschiedene Saccharide, von denen jedes eine reduzierende
Gruppe am molekularen Ende trägt,
wie Glukose, Xylose, Maltose, Oligosaccharide und Stärkehydrolsate,
die leicht Zersetzungsreaktanden, Isomerisierungsreaktanden und
gefärbtes
Material unter basischen Bedingungen hervorrufen, einem Ionenaustauscherharz
in einem Entsalzungsverfahren ausgesetzt sind, das lokal eine starke
Basizität
aufweist.
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Ebenso
wird eine allgemeine Hydrierung von Sacchariden, durchgeführt im industriellen
Maßstab,
erreicht, indem diese in Gegenwart von Wasserstoffgas und einem
Katalysator erhitzt werden. Es ist jedoch schwierig, die Hydrierung
der Saccharide vollständig
durchzuführen
und eine geringe Menge von nicht hydriertem Saccharid verbleibt
nach der Hydrierungsreaktion. Wenn daher ein Ionenaustauscherharz
für das
Entsalzen der hydrierten Saccharide verwendet wird, müssen Probleme
der Herstellung der Zersetzungsreaktanden, der Isomerisierungsreaktanden,
des gefärbten
Materials und dergleichen in Betracht gezogen werden, ebenso beim
Entsalzen der Saccharide.
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Wenn
ein Entsalzen einer Saccharidlösung
durchgeführt
wird, wird ein starkes basisches Anionenaustauscherharz vom Typ
II verwendet, das eine niedrige Basizität hat, oder es wird ein Anionenaustauscherharz mit
schwacher Basizität
verwendet, um die vorstehend beschriebenen ungünstigen Auswirkungen des Anionenaustauscherharzes
auf die Saccharide zu unterdrücken.
Jedoch verleihen diese Ionenaustauscherharze ebenfalls einer Lösung eine
lokale Basizität,
und daher wird das Problem in Bezug auf die ungünstige Wirkung auf Saccharide
nicht ausreichend überwunden.
Demgemäß können diese
Ionenaustauscherharze nicht hinreichend die Erzeugung der Zersetzungsreaktanden,
der Isomerisierungsreaktanden, des gefärbten Materials und dergleichen
unterdrücken.
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Der
Erfinder hat sich die Ursachen der vorstehend beschriebenen ungünstigen
Wirkung auf Saccharide überlegt
und hat verschiedene Gegenmaßnahmen
in Betracht gezogen. Anschließend
hat der Erfinder herausgefunden, dass das Problem, das heißt die Produktion
des Zersetzungsreaktanden, des Isomerisierungsreaktanden, des gefärbten Materials
und dergleichen der Saccharide in einem Entsalzungsverfahren in
großem
Maße unterdrückt werden
kann, indem ein Anionenaustauscher von Carbonat-Typ und/oder vom
Hydrogencarbonat-Typ, bevorzugt ein Anionenaustauscherharz zum Entsalzen
einer Saccharidlösung,
verwendet wird. Als Ergebnis davon hat der Erfinder erfolgreich
die Herstellung von Verunreinigungen unterdrückt, die Verfärbung eines
Ionenaustauscherharzes und die Abnahme der Entsalzungskapazität des Ionenaustauschharzes
verhindert und schließlich
die vorliegende Erfindung vervollständigt.
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Das
heißt,
die Mittel zur Lösung
der Probleme der vorstehenden Erfindung sind wie folgt.
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Zuerst
ist ein Verfahren zum Entsalzen einer Saccharidlösung dadurch gekennzeichnet,
dass ein Anionenaustauscher vom Carbonat-Typ und/oder vom Hydrogencarbonat-Typ
verwendet wird;
Zweitens ist in diesem Verfahren die Saccharidlösung die
Lösung
eines hydrierten Saccharids;
Drittens enthält in diesem Verfahren die
Lösung
des hydrierten Saccharids einen Nicht-Reaktanden in einer Hydrierungsreaktion;
Viertens
werden ein Anionenaustauscher vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ
zur Entsalzung einer Saccharidlösung
verwendet; und
Fünftens
ist der vorstehende Anionenaustauscher dadurch gekennzeichnet, dass
die Saccharidlösung
eine Lösung
eines hydrierten Saccharids ist und einen Nicht-Reaktanden in einer
Hydrierungsreaktion enthält.
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Beispiele
der Saccharidlösungen
der vorliegenden Erfindung umfassen Lösungen verschiedener Monosaccharide,
die 4 oder mehr Kohlenstoffatome aufweisen, wie Erythrose, Threose,
Ribose, Arabinose, Xylose, Lyxose, Allose, Altrose, Glukose, Mannose,
Gulose, Idose, Galactose und Talose; Oligosaccharide bestehend aus
zwei oder mehreren Monosacchariden, die 4 oder mehr Kohlenstoffatome
aufweisen, wie Maltose, Laktose, Xylobiose, Maltotriose, Xylotriose,
Maltotetraose und Isomaltose; verschiedene Oligosaccharide, wie
Malto-Oligosaccharide
und Xylo-Oligosaccharide, die Glukose oder Xylose als Grundeinheit
aufweisen; verschiedene Polysaccharide wie Dextrin, verzweigtes
Dextrin, Cyclodextrin, Stärkehydrolysate,
Xylanhyrolysate und Mannanhydrolysate; und ein Saccharide oder eine
Mischung aus zwei oder mehr Sacchariden ausgewählt aus den vorstehenden Gruppen.
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Die
Saccharidlösungen
der vorliegenden Erfindung umfassen Lösungen von Hydriden verschiedener Saccharide,
die erhalten werden, indem die vorstehend beschriebenen Saccharide
hydriert werden. Insbesondere kann eine Saccharidlösung, die
in industriellem Maßstab
hergestellt wird und die teilweise ein nichthydriertes Saccharid
enthält
bevorzugt verwendet werden.
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Der
Anionenaustauscher der vorliegenden Erfindung sollte ein Material
umfassen, das eine Ionenaustauschkapazität aufweist und abgesehen davon
gibt es keine Beschränkung.
Beispiele derartiger Materialien umfassen eine Ionenaustauschmembran,
Ionenaustauschfasern und ein Ionenaustauscherharz. Unter diesen ist
ein Ionenaustauscherharz am meisten bevorzugt in Bezug auf die Einfachheit
der Herstellung eines Ionenaustauschers und der Herstellung einer
Ionenaustauschvorrichtung.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die Basizität in der
Nähe eines
Anionenaustauschers neutralisiert wird, um die Wirkung auf die Saccharide
zu unterdrücken,
indem der Anionenaustauscher ein Anionenaustauscher vom Carbonat-Typ
und/oder Hydrogencarbonat-Typ ist unter Verwendung einer Carbonat-Verbindung.
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Es
kann entweder ein stark basischer Anionenaustauscher oder ein schwach
basischer Anionenaustauscher für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jedoch enthält eine
Saccharidlösung als
zu behandelnde Lösung
oftmals saure Anionen wie eine organische Säure. Daher ist der stark basische Anionenaustauscher
bevorzugt in Bezug auf die Wirksamkeit einer Ionenaustauschbehandlung
in Bezug auf das saure Anion und die Stabilität zum Zeitpunkt der Herstellung
eines Anionenaustauschers vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ.
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Das
Verfahren zur Verwendung des Anionenaustauschers vom Carbonat-Typ
und/oder Hydrogencarbonat-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung
ist nicht beschränkt.
Es kann ein Batch-Verfahren, bei dem der Anionenaustauscher direkt
zur Saccharidlösung
als zu behandelnde Lösung
zugegeben wird, verwendet werden. Ebenso kann eine Entsalzung durchgeführt werden,
indem kontinuierlich die Lösung
durch eine Ionenaustauschervorrichtung geführt wird, in der eine Säule mit
einem Ionenaustauscher befüllt
ist.
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In
der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine Saccharidlösung als
zu behandelnde Lösung
mit dem Ionenaustauscher gemäß der vorliegenden
Erfindung in Kontakt kommt, das Anion, das in der Saccharidlösung enthalten
ist, gegen ein Carbont-Ion und/oder ein Hydrogencarbonat-Ion in
dem Ionenaustauscher ausgetauscht. Üblicherweise ist das in der
Saccharidlösung
enthaltende Anion ein saures Ion wie das Anion einer organischen
Säure oder
ein stark saures Anion. Da die Säurestärke des
Anions größer ist,
als diejenige des Carbonat-Ions und/oder des Hydrogencarbonations,
kann der Ionenaustausch unter Verwendung des Ionenaustauschers gemäß der vorliegenden
Erfindung einfach durchgeführt
werden.
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Als
Ergebnis des vorstehend beschriebenen Ionenaustausches, existiert
ein Carbonat-Ion und/oder ein Hydrogencarbonat-Ion in der behandelten
Lösung.
Diese Ionen können
jedoch einfach als Kohlendioxidgas aus der Saccharidlösung entfernt
werden, indem Vorgänge
wie Erhitzen, Einkonzentrieren, Vakuumanlegen und Ultraschallbehandlung
einzeln oder durch deren beliebige Kombination durchgeführt werden.
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Das
Anionenaustauscherharz vom Carbonat-Typ und/oder vom Hydrogencarbonat-Typ,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann beispielsweise
einfach hergestellt werden, indem eine Lösung eines Carbonats und/oder
Hydrogencarbonats durch eine Säule
durchgeführt
wird, die mit einem kommerziell erhältlichen Anionenaustauschharz
vom C1-Typ gefüllt
ist, oder indem das Anionenaustauschharz vom C1-Typ und eine Lösung des
Carbonats und/oder Hydrogencarbonats gemischt werden.
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Die
Art des Carbonats und/oder Hydrogencarbonats, das zur Herstellung
des Anionenaustauscherharzes verwendet wird, ist nicht beschränkt. Jedoch
sind Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat in Bezug auf die
Einfachheit bei der Herstellung bevorzugt. Die Konzentration und
die Temperatur der Lösung
können
innerhalb eines Bereichs einer allgemeinen Herstellungsbedienung
des Anionenaustauscherharzes beliebig eingestellt werden. Wenn jedoch
das Anionenaustauscherharz unter Verwendung einer Lösung von
Hydrogencarbonat hergestellt wird, beträgt die Temperatur der Lösung vorzugsweise
65°C oder
weniger, da sonst das Hydrogencarbonat-Ion eventuell zersetzt werden
kann.
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Das
Anionenaustauscherharz vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ
kann unter Verwendung einer Natriumhydroxidlösung hergestellt werden, um
ein Anionenaustauscherharz vom OH-Typ herzustellen und anschließend durch
Einführen
des Kohlendioxidgas in das im Wasser befindliche Anionenaustauscherharz.
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Die
vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Anionenaustauschharzes
können
als Verfahren zur Herstellung der Anionenaustauscher, die anders
sind als das Anionenaustauscherharz, angewendet werden.
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Wenn
ein Anionenaustauscherharz als Anionenaustauscher verwendet wird,
kann das Ion, das in der Saccharidlösung enthalten ist, unter Verwendung
des Anionenaustauscherharzes vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ
alleine oder unter Verwendung des Anionenaustauscherharzes mit einem
Kationenaustauscherharz in einem gemischten Bett entfernt werden.
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Eine
Saccharidlösung,
die unter normalen Herstellungsbedingungen hergestellt wurde, kann
verschiedene Kationen enthalten. In diesem Fall werden die Kationen
aus der Saccharidlösung
vorzugsweise vorher unter Verwendung eines Kationenaustauschharzes
entfernt, bevor das Entsalzungsverfahren unter Verwendung eines
Anionenaustauschharzes durchgeführt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann durchgeführt werden, indem vorher Veredelungsverfahren
wie Filtration, Behandlung mit Aktivkohle und Karbonatisierung durchgeführt werden,
bevor eine Entsalzung einer zu behandelnden Lösung mit einem Ionenaustauscher
durchgeführt
wird.
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4. Vorteil
der Erfindung
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Unter
Verwendung eines Anionenaustauschers vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ kann
die Erzeugung von Zersetzungsreaktanden, Isomerisierungsreaktanden,
gefärbten
Material usw. während
des Entsalzens signifikant unterdrückt werden.
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Dementsprechend
wird es möglich,
die Herstellung von Verunreinigungen zu unterdrücken und eine Färbung eines
Ionenaustauscherharzes und eine Abnahme der Entsalzungskapazität des Ionenaustauscherharzes
zu verhindern.
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5. Bester
Weg zur Ausführung
der Erfindung
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Nachstehend
folgen Beispiele zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung im
Detail. Jedoch beschränken
die Beispiele nicht den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
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Beispiel 1 (Herstellung
1 eines Anionenaustauscherharzes vom Hydrogencarbonat-Typ)
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50
ml von stark basischem Anionenaustauscherharz vom Typ II (Diaion® hergestellt
von Mitsubishi Chemical Corporation: SA20A, Cl-Typ) wurde in eine
Säule gefüllt, die
einen inneren Durchmesser von 16 mm aufwies. Anschließend wurden
100 ml einer 0,5 mol/L Natriumhydrogencarbonatlösung durch die Säule geführt und
das Anionenaustauscherharz wurde ausreichend mit Wasser gewaschen,
um ein Anionenaustauscherharz vom Hydrogencarbonat-Typ herzustellen.
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Beispiel 2 (Herstellung
2 eines Anionenaustauscherharzes vom Hydrogencarbonat-Typ)
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Ein
Anionenaustauscherharz vom Hydrogencarbonat-Typ wurde unter den
gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme,
dass eine schwach basisches Anionenaustauscherharz (Diaion® hergestellt
von Mitsubishi Chemical Corporation: WA30, Cl-Typ) als Anionenaustauscherharz
verwendet wurde.
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Beispiel 3 (Herstellung
3 eines Anionenaustauscherharzes vom Hydrogencarbonat-Typ)
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Ein
Anionenaustauscherharz vom Hydrogencarbonat-Typ wurde unter den
gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme,
dass ein stark basisches Anionenaustauscherharz vom Typ I (Diaion® hergestellt
von Mitsubishi Chemical Corporation: SA10A, Cl-Typ) als Anionenaustauscherharz
verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel 1 (Herstellung
1 einer Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett)
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung wurde folgendermaßen hergestellt, um ein Kationenaustauscherharz und
das Anionenaustauscherharz gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Form mit gemischtem Bett zu verwenden.
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25
ml von stark basischem Kationenaustauscherharz (Diaion® hergestellt
von Mitsubishi Chemical Corporation: SK1B, Na-Typ) wurde in eine
Säule gefüllt, die
einen inneren Durchmesser von 16 mm aufwies. Anschließend wurden
100 ml 1 mol/L Salzsäure
durch die Säule
gelassen und das Kationenaustauscherharz wurde ausreichend mit Wasser
gewaschen, um ein Kationenaustauscherharz vom H-Typ herzustellen.
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Anschließend wurden
die 25 ml des Kationenaustauscherharzes vom H-Typ und die 50 ml
des Anionenaustauscherharz vom Hydrogencarbonat-Typ erhalten in
Beispiel 1 gut in Wasser gemischt und in eine ummantelte Säule, die
einen inneren Durchmesser von 16 mm aufwies, eingefüllt, um
die Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett herzustellen.
Die Temperatur innerhalb des Mantels wurde auf 40°C erwärmt.
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Vergleichsbeispiel 2 (Herstellung
2 einer Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett)
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett wurde wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt mit der Ausnahme, dass das Anionenaustauscherharz,
das in Beispiel 2 hergestellt wurde, anstelle des Anionenaustauscherharzes,
das in Beispiel 1 hergestellt wurde, verwendet wurde. Die Temperatur
innerhalb des Mantels wurde auf 40°C erwärmt.
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Vergleichsbeispiel 3 (Herstellung
3 einer Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett)
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett wurde in dergleichen
Art wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass
das Anionenaustauscherharz, das in Beispiel 3 hergestellt wurde, anstelle
des Anionenaustauscherharzes, das in Beispiel 1 hergestellt wurde,
verwendet wurde. Die Temperatur innerhalb des Mantels wurde auf
40°C erwärmt.
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Vergleichsbeispiel 4 (Herstellung
einer Zwei-Bett-Ionenaustauschvorrichtung)
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung mit zwei Betten umfassend eine Harzlage
gefüllt
mit einem Kationenaustauscherharz und einer Harzlage gefüllt mit
einem Anionenaustauscherharz gemäß der vorliegenden
Erfindung, wurde wie folgt hergestellt.
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Ein
Anionenaustauscherharz wurde in der gleichen Art wie in Beispiel
1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Menge des verwendeten Anionenaustauscherharzes
60 ml betrug.
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20
ml des stark sauren Kationenaustauscherharzes (SK1B, Na-Typ) wurde in eine
Säule gefüllt, die einen
inneren Durchmesser von 16 mm aufwies. Anschließend wurden 100 ml 1 mol/L
Salzsäure
durch die Säule
geführt
und das Kationenaustauscherharz wurde mit Wasser ausreichend gewaschen,
um ein Kationenaustauscherharz vom H-Typ herzustellen.
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60
ml eines Anionenaustauscherharzes vom Hydrogencarbonat-Typ wurde
in eine Säule
mit Mantel gefüllt,
die einen inneren Durchmesser von 16 mm aufwies, um eine Harzlage
eines Anionenaustauscherharzes zu bilden. Anschließend wurden
20 ml des Kationenaustauscherharz vom H-Typ eingefüllt, um
so die Zwei-Bett-Ionenaustauschvorrichtung herzustellen. Die Temperatur
innerhalb des Mantels wurde auf 36°C erwärmt.
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Die
zu behandelnde Lösung
wird durch die Lage mit dem Kationenaustauscherharz und anschließend durch
die Lage mit dem Anionenaustauscherharz der Zwei-Bett-Ionenaustauschvorrichtung
geführt.
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Entsalzen eines Saccharids
als zu behandelnde Lösung
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Herstellungsbeispiel 1
(Herstellung 1 einer zu behandelnden Lösung)
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200
g Glukose wurden zu 800 ml einer Natriumpropionat-Lösung zugegeben,
die auf 0,001 mol/L eingestellt wurde, um eine Glukoselösung herzustellen,
die eine Feststoffkonzentration von 20 Gew.-% enthielt.
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Beispiel 4 (Verfahren
1 zum Entsalzen eines Saccharids als zu behandelnde Lösung)
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Ein
Entsalzen wurde durchgeführt,
indem die Saccharidlösung,
die im Herstellungsbeispiel 1 als zu behandelnde Lösung hergestellt
wurde, durch die Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem Bett gemäß Vergleichsbeispiel
1 mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 55 ml/Std durchgeführt wurde.
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Zwei
Stunden nach dem Beginn des Durchführens der Lösung durch die Ionenaustauschvorrichtung, wurde
das Probennehmen der entsalzten Saccharidlösung begonnen. Das Probennehmen
wurde durchgeführt,
indem eine behandelte Lösung,
die aus der Ionenaustauschvorrichtung in einer Stunde entnommen
wurde, als eine Probe genommen wurde. Anschließend wurden zwei bis fünf Stunden
nach Beginn des Durchführens
der Lösung
drei Proben erhalten, indem jede Stunde eine Probe genommen wurde,
das heißt
im Intervall von zwei bis drei Stunden, von drei bis vier Stunden
und von vier bis fünf
Stunden.
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Die
Saccharidlösung,
die durch Probennehmen erhalten wurde, wurde im Vakuum auf konzentriert,
um gelöste
Kohlensäure
zu entfernen. Anschließend
wurde die Konzentration so eingestellt, dass die Konzentration des
Festkörpergehalts
20 Gew.-% beträgt
und es wurden der pH und die elektrische Leitfähigkeit der Saccharidlösung gemessen.
Es wurde auch die Menge des hergestellten Zersetzunggsreaktanden
und des Isomerisierungsreaktanden außer Glukose durch HPLC gemessen,
basierend auf der Fläche
des Signals und das Ergebnis wurde als das Isomerisierungsverhältnis (%)
von Glukose betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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In
diesem Beispiel wurde keine Färbung
in dem Anionenaustauscherharz nach dem Entsalzen der Saccharidlösung beobachtet.
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Beispiel 5 (Verfahren
2 zum Entsalzen eines Saccharids als zu behandelnde Lösung)
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Ein
Entsalzen der Saccharidlösung,
die gemäß Herstellungsbeispiel
1 als zu behandelnde Lösung
hergestellt wurde, wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
4 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem
Bett gemäß Vergleichsbeispiel
2 verwendet wurde anstelle der Vorrichtung des Vergleichsbeispiels
1.
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Nach
dem Entsalzen wurde die Saccharidlösung unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 4 gemessen und das Ergebnis davon ist in Tabelle
1 gezeigt.
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Bei
diesem Beispiel wurde keine Färbung
des Anionenaustauscherharzes nach dem Entsalzen der Saccharidlösung beobachtet.
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Beispiel 6 (Verfahren
3 zum Entsalzen eines Saccharids als zu behandelnde Lösung)
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Ein
Entsalzen der Saccharidlösung,
die gemäß Herstellungsbeispiel
1 als zu behandelnde Lösung
hergestellt wurde, wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
4 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Ionenaustauschvorrichtung mit gemischtem
Bett gemäß Vergleichsbeispiel
3 verwendet wurde anstelle der Vorrichtung des Vergleichsbeispiels
1.
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Nach
dem Entsalzen wurde die Saccharidlösung unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 4 gemessen und das Ergebnis davon ist in Tabelle
1 gezeigt.
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Bei
diesem Beispiel wurde keine Färbung
des Anionenaustauschharzes nach dem Entsalzen der Saccharidlösung beobachtet.
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Vergleichsbeispiel 1 (Vergleich
mit einem Anionenaustauscherharz vom OH-Typ)
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Ein
stark basisches Anionenaustauscherharz vom OH-Typ wurde in der gleichen
Art wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine Natriumhydroxidlösung anstelle
einer Natriumhydrogencarbonatlösung
verwendet wurde.
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Es
wurde in der gleichen Art wie in Vergleichsbeispiel 1 eine Anionenaustauschvorrichtung
hergestellt mit der Ausnahme, dass das Anionenaustauscherharz vom
OH-Typ anstelle des Anionenaustauscherharzes gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wurde. Anschließend
wurde ein Entsalzen der Saccharidlösung, hergestellt in Herstellungsbeispiel
1 als zu behandelnde Lösung,
unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt.
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Die
Saccharidlösung
wurde nach dem Entsalzen genauso gemessen wie in Beispiel 4 und
das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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In
diesem Beispiel färbte
sich das Anionenaustauscherharz nach dem Entsalzen der Saccharidlösung braun.
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Vergleichsbeispiel 2 (Vergleich
mit einem Anionenaustauscherharz vom OH-Typ)
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Ein
schwach basisches Anionenaustauscherharz vom OH-Typ wurde genauso
wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine Natriumhydroxidlösung anstelle
einer Natriumhydrogencarbonatlösung verwendet
wurde.
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung wurde genauso wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt mit der Ausnahme, dass das Anionenaustauscherharz
vom OH-Typ anstelle des Anionenaustauscherharzes gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wurde. Anschließend wurde ein Entsalzen der
Saccharidlösung
als zu behandelnde Lösung,
die in Herstellungsbeispiel 1 hergestellt wurde, unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt.
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Die
Saccharidlösung
wurde nach dem Entsalzen genauso gemessen wie in Beispiel 4 und
das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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In
diesem Beispiel war nach dem Entsalzen der Saccharidlösung das
Anionenaustauscherharz leicht gefärbt.
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Vergleichsbeispiel 3 (Vergleich
mit einem Anionenaustauscherharz vom OH-Typ)
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Ein
stark basisches Anionenaustauscherharz vom OH-Typ wurde in der gleichen
Weise wie in Beispiel 3 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine
Natriumhydroxidlösung
anstelle einer Natriumhydrogencarbonatlösung verwendet wurde.
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Es
wurde genauso wie in Vergleichsbeispiel 1 eine Ionenaustauschvorrichtung
hergestellt mit der Ausnahme, dass das Anionenaustauscherharz vom
OH-Typ anstelle des Anionenaustauscherharzes gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wurde. Anschließend
wurde ein Entsalzen der Saccharidlösung, die in Herstellungsbeispiel
1 als zu behandelnde Lösung
hergestellt wurde, unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
4 durchgeführt.
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Die
Saccharidlösung
wurde nach dem Entsalzen genauso gemessen wie in Beispiel 4 und
das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Bei
diesem Beispiel war das Anionenaustauscherharz nach dem Entsalzen
der Saccharidlösung braun
gefärbt.
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Tabelle
1 Analytisches Ergebnis der entsalzten Saccharidlösung
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Ausgehend
von den Ergebnissen wurde das nachfolgende bestätigt:
Das Zersetzungsprodukt
und der Isomerisierungsreaktant von Glukose werden kaum erzeugt,
wenn ein Anionenaustauscherharz vom Carbonat-Typ und/oder Hydrogencarbonat-Typ
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wurde, verglichen mit dem Fall, wo ein üblicherweise
verwendetes Anionenaustauscherharz vom OH-Typ verwendet wurde. Ebenfalls
wurde keine Färbung
des Anionenaustauscherharzes nach dem Entsalzen der Saccharidlösung beobachtet.
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Es
wurde ebenfalls bestätigt,
dass die elektrische Leitfähigkeit,
die ein Maß für den Restgehalt
von Ionen darstellt, bedeutend abnahm verglichen mit derjenigen
vor dem Entsalzen und das Entsalzen kann in der gleichen Weise wie üblicherweise
durchgeführt
werden.
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Entsalzen
eines hydrierten Saccharids als zu behandelnde Lösung
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Herstellungsbeispiel 2
(Herstellung 2 einer zu behandelnden Lösung)
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Eine
Glukoselösung
mit einer Konzentration des Feststoffgehalts von 50 Gew.-% wurde
hergestellt, eine Hydrierungsreaktion wurde unter Wasserstoffdruck
unter Verwendung eines Rutheniumkatalysators durchgeführt, wobei
eine Sorbitol-Lösung
hergestellt wurde.
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In
der durch die Reaktion erhaltene Sorbitol-Lösung war nicht reagierte Glukose
in einer Menge von 0,025 Gew.-% bezogen auf den Festkörpergehalt
enthalten.
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Wenn
die Sorbitollösung,
die durch die Hydrierungsreaktion hergestellt wurde, um eine Festkörpergehaltskonzentration
von 20 Gew.-% zu haben, betrug der pH-Wert 3,34 und die elektrische
Leitfähigkeit
67,7 μS/cm.
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Beispiel 7 (Verfahren
1 zum Entsalzen eines hydrierten Saccharids)
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Die
Saccharidlösung,
die in Herstellungsbeispiel 2 als zu behandelnde Lösung hergestellt
wurde, wurde entsalzen, indem die Lösung durch die Ionenaustauschvorrichtung
mit zwei Betten gemäß Vergleichsbeispiel
4 bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 54 ml/Std. durchgeführt wurde.
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Das
Entnehmen von Proben der entsalzten Saccharidlösung begann zwei Stunden nach
dem Beginn der Zugabe der Lösung
durch die Ionenaustauschvorrichtung. Nach dem Beginn des Probenehmens
wurde die in einer Stunde behandelte Lösung aus der Ionenaustauschvorrichtung
entnommen und wurde jeweils als Probe genommen.
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Die
erhaltene Saccharidlösung
wurde im Vakuum aufkonzentriert, um gelöste Kohlensäure zu entfernen. Anschließend wurde
die Konzentration so eingestellt, dass die Konzentration des Festkörpergehalts
20 Gew.-% betrug und der pH-Wert und die elektrische Leitfähigkeit
der entsalzten Saccharidlösung
wurden gemessen. Es wurde ebenfalls ein Glukosegehalt und ein Fruktosegehalt,
der der Isomerisierungsreaktant davon ist, gemessen und das Ergebnis
ist in Tabelle 2 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 4 (Vergleich
mit einem Anionenaustauscherharz vom OH-Typ)
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Ein
stark basisches Anionenaustauscherharz vom OH-Typ wurde in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine
Natriumhydroxidlösung
anstelle einer Natriumhydrogencarbonatlösung verwendet wurde und die
Menge des Anionenaustauscherharzes wurde auf 60 ml eingestellt.
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel
4 hergestellt mit der Ausnahme, dass das Anionenaustauscherharz
vom OH-Typ verwendet wurde anstelle des Anionenaustauscherharzes
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Anschließend
wurde ein Entsalzen der Saccharidlösung, die in Herstellungsbeispiel
2 als zu behandelnde Lösung
hergestellt wurde, unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
7 durchgeführt.
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Die
Saccharidlösung
wurde nach dem Entsalzen genauso gemessen wie in Beispiel 7 und
das Ergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.
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Tabelle
2 Das analytische Ergebnis der entsalzten Saccharidlösung
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Aus
dem Ergebnis wurden die nachstehenden Befunde bestätigt:
Bei
dem Verfahren zum Entsalzen unter Verwendung eines Anionenaustauscherharzes
vom Carbonat-Typ und/oder vom Hydrogencarbonat-Typ gemäß der vorliegenden
Erfindung, ist Fruktose, die ein Isomerisierungsreaktant von Glukose
ist, kaum in der entsalzten Saccharidlösung enthalten. Fruktose wird
auch erzeugt in einer entsalzten Saccharidlösung, wenn ein üblicherweise
verwendetes Anionenaustauschharz vom OH-Typ verwendet wird.
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Es
wurde ebenfalls bestätigt,
dass die elektrische Leitfähigkeit,
die ein Maß für den Restgehalt
von Ionen ist, in großem
Ausmaß abnahm
verglichen mit derjenigen vor dem Entsalzen und das Entsalzen kann
in der gleichen Weise wie übliches
Entsalzen durchgeführt
werden.
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Hitzetoleranztests der
entsalzten Saccharidlösung
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Herstellungsbeispiel 3
(Herstellung 3 einer zu behandelnden Lösung)
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Eine
glukoseenthaltene Sorbitollösung,
die eine Feststoffkonzentration von 50 Gew.-% aufwies, bei der der
Gehalt an festem Sorbitol in der Lösung 99,75 Gew.-% und der Gehalt
der festen Glukose in der Lösung 0,25
Gew.-% betrug, wurde hergestellt. Die Lösung wurde als zu behandelnde
Lösung
verwendet.
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Beispiel 8
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Die
zu behandelnde Lösung,
die in Herstellungsbeispiel 3 hergestellt wurde, wurde durch das
Durchführen
der Lösung
durch die Ionenaustauschvorrichtung mit gemischten Betten gemäß Vergleichsbeispiel
1 mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 55 ml/Std. entsalzen.
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Das
Probenehmen der entsalzten Saccharidlösung wurde zwei Stunden nach
Beginn des Durchlaufens der Lösung
durch die Ionenaustauschvorrichtung begonnen. Nach Beginn des Probenehmens
wurde die in einer Stunde behandelte Lösung aus der Ionenaustauschvorrichtung
entnommen und als eine Probe genommen.
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Die
erhaltene Saccharidlösung
wurde im Vakuum aufkonzentriert, um gelöste Kohlensäure zu entfernen. Anschließend wurde
die Konzentration so eingestellt, dass die Feststoffkonzentration
70 Gew.-% betrug und eine Probenlösung für den Hitzetoleranztest hergestellt
wurde.
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Die
Probenlösung
für den
Hitzetoleranztest wurde in einen druckfestes Glasbehältnis gegeben
und in einem Ölbad
auf 145°C
für fünf Stunden
erhitzt, so dass der Hitzetoleranztest durchgeführt wurde.
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Nach
dem Test wurde eine Analyse durch visuelle Beobachtung mit einem
Spektrometer durchgeführt und
die Färbung
der Probenlösung
beobachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 5
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Ein
stark basisches Anionenaustauscherharz vom OH-Typ wurde in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine
Natriumhydroxidlösung
anstelle einer Natiumhydrogencarbonatlösung verwendet wurde.
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Eine
Ionenaustauschvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt mit der Ausnahme, dass ein Anionenaustauscherharz
vom OH-Typ anstelle des Anionenaustauscherharzes gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde.
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Entsalzen
wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 durchgeführt mit
der Ausnahme, dass die Saccharidlösung, die in Herstellungsbeispiel
3 hergestellt wurde als zu behandelnde Lösung verwendet wurde und dass
die vorstehend beschriebene Ionenaustauschvorrichtung verwendet
wurde. Anschließend
wurde der Hitzetoleranztest an der entsalzten Saccharidlösung in
der gleichen Weise durchgeführt
und das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt.
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Tabelle
3 Das Ergebnis des Hitzetoleranztests