JP2013530824A

JP2013530824A - 分離方法

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Publication number: JP2013530824A
Application number: JP2013513723A
Authority: JP
Inventors: ヤリ・マッティラ; ハンヌ・コイヴィッコ
Original assignee: DuPont Nutrition Biosciences ApS
Current assignee: DuPont Nutrition Biosciences ApS
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2011154604A1; CN103118767B; CN103118767A; KR20130090871A; NZ603100A; CA2796973A1; AU2011263614B2; AU2011263614A1; US20130079509A1; EP2576023A1

Abstract

低分子量化合物のそれを含む溶液からのナノ濾過による分離前にポリマーナノ濾過膜を処理する方法であって、ナノ濾過膜の処理が、ナノ濾過浸透液への低分子量化合物のフラックスを高める条件下で有機液体を用いて行われることを特徴とする、方法。

Description

本発明は、ポリマーナノ濾過膜、特にポリアミド膜から選択される膜を処理する方法に関する。本発明の方法は、そうした膜をナノ濾過におけるその膜の使用の前に長い時間にわたり、より高い濃度のかつ高い温度の有機液体（例えば、有機酸およびアルコール）で、処理することに基づいている。驚くべきことに、本発明の処理方法は、ナノ濾過の分離効率に実質的に影響を及ぼすことなく、連続ナノ濾過サイクルにおいて長期的に高いレベルで持続する改善された処理能力をもたらすことが見出された。

種々の後処理方法が、非対称複合膜の性能を高めるためおよび膜を長期的に安定させるためにナノ濾過膜の製造業者によって使用されることが、当該技術分野において一般に知られている。非特許文献１を参照されたい。後処理は、水中または乾燥条件下でのアニーリング、濃鉱酸への曝露、溶媒置換法（ｓｏｌｖｅｎｔｅｘｃｈａｎｇｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）による乾燥、および状態調節剤での処理を含み得る。溶媒置換法において非対称ポリイミド膜に対して有用な溶媒系として、イソプロパノールまたはメチルケトンとヘキサンとの組み合わせ、および潤滑油とメチルケトンとトルエンとの混合物が、具体的に挙げられている。潤滑油などの状態調節剤中での保存が、非対称ポリイミド膜の性能を向上させることもまた、記載されている。この引用文献に従うポリイミド膜に対する後処理は、膜の親水性特性を改善するために行われる。

さらに、上記と同じテキストは、２１９頁などに、ナノ濾過膜のファウリング防止および清浄化について記載している。２２０〜２２１頁には、化学的な洗浄剤および洗浄方法（アルカリ洗浄および酸洗浄を含む）が記載されている。硝酸、クエン酸、ホスホン酸およびリン酸が、酸性洗浄剤の例として挙げられている。

ナノ濾過によるキシロースの回収におけるナノ濾過膜（Ｄｅｓａｌ−５ＤＫ膜、Ｄｅｓａｌ−５ＤＬ膜およびＮＦ２７０膜）の種々の状態調節方法および洗浄方法が、Ｅ．Ｓｊｏｅｍａｎｅｔａｌ．により非特許文献２に開示された。この文献によれば、未使用膜が、２バールおよび４５℃で３０分間、アルカリ性洗浄剤（０．５％Ｐ３−Ｕｌｔｒａｓｉｌ−１１０）で状態調節され、無イオン水ですすがれ、続いてヘミセルロース加水分解物の第１のバッチおよび第２のバッチのナノ濾過が行われ、このヘミセルロース加水分解物からキシロースが分離されることになる。それぞれのバッチの後に、酸性洗浄剤およびアルカリ性洗浄剤で膜が清浄化される。酸洗浄は、５％酢酸を用いて２バールで５０℃にて３０分間行われる。アルカリ洗浄は、１％Ｐ３−Ｕｌｔｒａｓｉｌ−１１０を用いて２バールで５０℃にて１０分間行われ、続いて３０分間の停止後にさらに２分間行われる。さらに、清浄化は、無イオン水でのすすぎを含む。清浄化は、長期の濾過−清浄化サイクルに向けて膜を安定させるために行われることが記載されている。この文献に記載されている状態調節および洗浄方法は、比較的穏やかな条件下で（例えば、比較的短い時間の間）実施されており、それらの目的は、主として、キシロース溶液のナノ濾過の間に膜上に集められたファウリング層を除去することであった。

特許文献１および２は、バイオマス加水分解物からのナノ濾過による異なる化合物（例えば、単糖（例えば、キシロース））の回収におけるアルカリ洗剤および／またはエタノールでのナノ濾過膜の処理について記載している。さらに、特許文献３は、植物ベースのバイオマス加水分解物からのナノ濾過によるキシロースの回収における酸性洗浄剤での洗浄によるナノ濾過膜の処理について記載している。

Ｗｅｎｇｅｔａｌ．は、非特許文献３において、様々な初期酢酸濃度でのキシロースおよび酢酸の保持率（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）について考察している。酢酸の負の保持率は、キシロースの存在下で観察された。

特許文献４は、膜技術（例えば、ナノ濾過）において有用なポリマー組成物を開示している。この組成物に好適なポリマーとしては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンおよびポリアリールエーテルスルホンが挙げられる。実施例によれば、好適な細孔形成剤が、膜の流延および硬化に先立ってポリマー組成物に添加され得る。好適な細孔形成剤として、低分子量有機化合物、無機塩および有機ポリマーが挙げられている。さらに、他の好適な細孔形成剤としては、例えば、低分子量の有機酸（例えば、酢酸およびプロピオン酸）が挙げられることが記載されている。

国際公開第０２／０５３７８１Ａ１号パンフレット国際公開第０２／０５３７８３Ａ１号パンフレット国際公開第２００７／０４８８７９Ａ１号パンフレット米国特許第５，２７９，７３９号明細書

Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ−ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｅｄｉｔｅｄｂｙＡ．Ｉ．Ｓｃｈａｅｆｅｒ，Ａ．Ｇ．Ｆａｎｅ＆Ｔ．Ｄ．Ｗａｉｔｅ，２００５，ｐａｇｅｓ４１−４２（３．２．７Ｐｏｓｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ） "Ｘｙｌｏｓｅｒｅｃｏｖｅｒｙｂｙｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｅｆｅｅｄｓ"，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅ３１０（２００８），ｐａｇｅｓ２６８−２７７ "Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｘｙｌｏｓｅｂｙｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ"，ＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ６７（２００９）９５−１０２

上記のような後処理、比較的穏やかな条件下での状態調節および洗浄方法を含む公知のナノ濾過方法に付随する問題の１つは、膜の処理能力が、長期的に十分ではなくかつ／または安定を保たず、連続ナノ濾過運転においてあまりにも急に低下することである。

したがって、膜構造および分離効率に悪影響を及ぼすことなく向上した膜処理能力を達成する、より効率的な処理方法に対する必要性がある。

本発明に関する定義
「膜処理能力」は、分離されるべき化合物のフラックスとして（例えば、キシロースがナノ濾過方法によって分離されるべき標的化合物である場合についてはキシロースフラックスとして）表される。

「フラックス」または「透過液フラックス」は、１時間の間にナノ濾過膜を透過する溶液の量（リットルまたはｋｇ）であって、膜表面１平方メートル当たり、すなわちＬ／（ｍ^２時）またはｋｇ／（ｍ^２時）で算出される量をいう。

「キシロースフラックス」は、１時間の間にナノ濾過膜を透過するキシロースの量（ｇ）であって、膜表面１平方メートル当たり、すなわちｇ／（ｍ^２時）で算出される量をいう。キシロースフラックスは、液体フラックスと、透過液中の乾燥物質およびキシロースの含有量とを測定することによって求められ得る。同じ定義が、分離されるべき他の標的化合物にも当てはまる。したがって、例えば「グルコースフラックス」および「ベタインフラックス」も、同様に定義される。

「分離効率」は、１種または複数種の標的化合物をナノ濾過供給原料中の他の化合物から分離する、ナノ濾過方法における膜の能力をいい、供給原料中の化合物の純度（ＤＳに基づく％）と比較したナノ濾過透過液中の化合物の純度として表わされる。分離効率はまた、互いから分離されるべき２種の化合物の関係（供給原料中のそれらの関係と比較した透過液中のそれらの関係）としても表わされ得る。

「ＤＳ」は、ＫａｒｌＦｉｓｃｈｅｒ滴定によりまたは屈折率測定（ＲＩ）により測定される乾燥物質含有量をいい、重量％として表わされる。

「ＭｇＳＯ_４保持率」は、以下に示されるようなＭｇＳＯ_４に対する膜選択性の尺度である、ＭｇＳＯ_４の実測保持率をいう。
Ｒ_{ＭｇＳＯ４}＝１−ｃ_ｐ（ＭｇＳＯ_４）／ｃ_ｆ（ＭｇＳＯ_４）
ここで、Ｒ_{ＭｇＳＯ４}は、ＭｇＳＯ_４の実測保持率であり、
ｃ_ｐ（ＭｇＳＯ_４）は、透過液中のＭｇＳＯ_４の濃度（ｇ／１００ｇ溶液）であり、
ｃ_ｆ（ＭｇＳＯ_４）は、供給原料中のＭｇＳＯ_４の濃度（ｇ／１００ｇ溶液）である。

「膜処理」は、膜処理能力を高めるために化学薬品でナノ濾過膜を改質することをいう。本発明に従う膜処理は、膜製造業者により膜製造の仕上段階において後処理として行われ得る。本発明に従う膜処理はまた、ナノ濾過作業における前処理としても行われ得る。

「膜清浄化」および「膜洗浄」は、未使用膜から膜保存用化合物を除去すること、またはナノ濾過作業の間もしくはナノ濾過膜の貯蔵の間にナノ濾過膜（その表面および細孔）に蓄積されたファウリング物質（ｆｏｕｌａｎｔ）／汚染物質／不純物を除去することをいう。

発明の説明
したがって、本発明の目的は、公知のナノ濾過方法における不十分な膜処理能力または膜処理能力の低下に関連した上記の不都合を軽減するようにナノ濾過膜を処理する方法を提供することである。

本発明は、低分子量化合物のそれを含有する溶液からのナノ濾過による分離前にポリマーナノ濾過膜を処理する方法であって、ナノ濾過膜の処理が、低分子量化合物の分離効率を実質的に維持しつつナノ濾過透過液への低分子量化合物のフラックスを高める条件下で有機液体を用いて行われることを特徴とする、方法に関する。

処理液として使用される有機液体は、有機酸およびアルコールから選択される１種以上の化合物を含む溶液であり得る。処理液はまた、１種以上の前記化合物を含有する工業プロセス流であり得る。

有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、シュウ酸、クエン酸、グリコール酸およびアルドン酸から選択され得る。アルドン酸は、例えばキシロン酸およびグルコン酸から選択され得る。

アルコールは、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールおよびグリセリンから選択され得る。

本発明の典型的な実施形態において、処理液は、１種以上の上に列挙された化合物を含有する水溶液である。処理液中のその列挙された化合物の濃度は、２重量％〜９８重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量％、より好ましくは１０重量％〜４０重量％であり得る。

処理液はまた、例えば、列挙された化合物の１種以上を上記の濃度で含有する工業プロセス流であり得る。こうした工業プロセス流は、例えば、工業プラントからの様々な副流から選択され得る。有用な工業プロセス流の例には、例えば、典型的に列挙された酸またはアルコールを適切な範囲で含有し得る、木材加工工業およびバイオリファイナリーからの副流がある。工業プロセス流は、適宜、所望の濃度に希釈または濃縮され得る。

本発明に従う処理は、２０℃〜１００℃、好ましくは２０℃〜９０℃、より好ましくは４０℃〜８０℃の温度で行われる。

処理時間は、１〜１５０時間、好ましくは２〜１００時間、より好ましくは２０〜５０時間であり得る。

処理条件（温度および時間）は、例えば選択された処理液およびその濃度ならびに選択された膜に応じて、広い範囲内で異なり得る。

本発明の１つの具体的な実施形態において、処理は、以下の条件：
−酸濃度５重量％〜８０重量％、好ましくは１０重量％〜４５重量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、ギ酸の溶液を用いて行われる。

本発明のさらなる具体的な実施形態において、処理は、以下の条件：
−酸濃度１０重量％〜９５重量％、好ましくは３０重量％〜８５重量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、乳酸の溶液を用いて行われる。

本発明のなおさらなる具体的な実施形態において、処理は、以下の条件：
−アルコール濃度５重量％〜８０重量％、好ましくは１５重量％〜４５重量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、イソプロピルアルコールの溶液を用いて行われる。

本発明のなおさらなる具体的な実施形態において、処理は、以下の条件：
−酸濃度１０重量％〜１００重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜７０時間、好ましくは４０〜６０時間
の下で、酢酸の溶液を用いて行われる。

本発明の１つの実施形態において、有機酸とアルコールとの混合物が、処理液として使用され得る。有用な混合物の一例は、イソプロパノールとギ酸との混合物である。

本発明のさらなる実施形態において、処理は、２つ以上の連続工程（例えば、アルコール（例えば、イソプロパノール）での第１の処理および有機酸（例えば、酢酸）での第２の処理）を含み得る。

実施面では、処理は、処理液中での膜エレメントの浸漬、浸軟または温置によって行われ得る。所望される場合は、混合が適用され得る。処理はまた、処理されるべき膜エレメントを備えたナノ濾過装置中で前処理液を再循環させることによっても行われ得る。

本発明の処理方法に続いて、種々のナノ濾過供給原料から標的化合物を分離するための実際のナノ濾過が行われる。

したがって、本発明のさらなる実施形態において、当該方法は、ナノ濾過保持液とナノ濾過浸透液とを得るための、複数種の低分子量化合物を含むナノ濾過供給原料のナノ濾過をさらに包含し、それにより１種または複数種の前記低分子量化合物が、分離効率を実質的に維持しつつ改善されたその１種または複数種の化合物のフラックスで、ナノ濾過浸透液中に分離される。ナノ濾過は、上記のように処理されたナノ濾過膜を用いて行われる。

１種または複数種の化合物のフラックスの改善は、処理されていない膜についてのフラックスと比較して、２０％より大きい、好ましくは５０％より大きい、より好ましくは１００％より大きい。

本発明の処理は、例えば、参照により本明細書に援用される国際公開第０２／０５３７８１Ａ１号パンフレットおよび同第０２／０５３７８３Ａ１号パンフレットならびに国際公開第２００７／０４８８７９Ａ１号パンフレットに開示されているナノ濾過方法に、適用され得る。

ナノ濾過により分離されるべき化合物は、典型的に、３６０ｇ／ｍｏｌまでのモル質量を有する低分子量化合物である。

分離されるべき低分子量化合物は、糖、糖アルコール、イノシトール、ベタイン、グリセリン、アミノ酸、ウロン酸、カルボン酸、アルドン酸ならびに無機および有機塩から選択され得る。

本発明の１つの実施形態において、糖は、単糖である。単糖は、ペントースおよびヘキソースから選択され得る。ペントースは、キシロースおよびアラビノースから選択され得る。本発明の１つの実施形態において、ペントースは、キシロースである。

ヘキソースは、グルコース、ガラクトース、ラムノース、マンノース、フルクトースおよびタガトースから選択され得る。本発明の１つの実施形態において、ヘキソースは、グルコースである。

糖アルコールは、例えば、キシリトール、ソルビトールおよびエリトリトールから選択され得る。

カルボン酸は、クエン酸、乳酸、グルコン酸、キシロン酸およびグルクロン酸から選択され得る。

分離されるべき無機塩は、例えば、一価のアニオン（例えば、Ｃｌ⁻）から選択され得る。

本発明の好ましい実施形態において、ナノ濾過透過液中に分離されるべき化合物は、生成物化合物（例えば、キシロース、グルコースおよびベタイン）であり得る。

本発明のさらなる実施形態において、ナノ濾過透過液中に分離されるべき化合物は、不純物（例えば、無機塩、特に、ＮａＣｌ、ＮａＨＳＯ_４およびＮａＨ_２ＰＯ_４などの一価の塩）であり得る。

本発明に従うナノ濾過供給原料として使用される出発原料は、植物ベースのバイオマス加水分解物およびバイオマス抽出物ならびにそれらの発酵生成物から選択され得る。

本発明の１つの実施形態において、植物ベースのバイオマス加水分解物は、様々な木材種（例えば、硬材）由来の木質材料、穀物の様々な部分、バガス、ココナッツ殻、綿実皮などから得られ得る。本発明の１つの実施形態において、出発原料は、パルプ化工程から得られる廃液（例えば、硬材の亜硫酸パルプ化から得られる亜硫酸パルプ化廃液）であり得る。本発明のさらなる実施形態において、出発原料は、テンサイベースの溶液またはサトウキビベースの溶液（例えば、糖蜜または蒸留残渣）である。

本発明のさらなる実施形態において、ナノ濾過供給原料は、デンプン加水分解物、オリゴ糖含有シロップ（ｓｕｒｕｐ）、グルコースシロップ、フルクトースシロップ、マルトースシロップおよびコーンシロップから選択される。

本発明のさらなる実施形態において、ナノ濾過供給原料は、ラクトース含有乳製品（例えば、乳清）であり得る。

本発明の１つの実施形態において、ナノ濾過は、パルプ化工程から得られる廃液（例えば、硬材の亜硫酸パルプ化から得られる亜硫酸パルプ化廃液）からのキシロースの分離を含む。キシロースは、ナノ濾過透過液から生成物として回収される。

本発明のさらなる実施形態において、ナノ濾過は、テンサイベースの溶液（例えば、糖蜜または蒸留残渣）からのベタインの分離を含む。ベタインは、ナノ濾過透過液から生成物として回収され得る。

本発明のなおさらなる実施形態において、ナノ濾過は、グルコースシロップ（例えば、デキストロースコーンシロップ）からのグルコースの分離を含む。グルコースは、ナノ濾過透過液から生成物として回収される。

本発明のなおさらなる実施形態において、ナノ濾過は、ラクトース含有乳製品（例えば、乳清）からの無機塩（特に、一価の塩）の分離を含む。この塩は、ナノ濾過透過液中に不純物として分離される。

本発明において有用なポリマーナノ濾過膜としては、例えば、芳香族ポリアミド膜（例えば、ポリピペラジンアミド膜）、芳香族ポリアミン膜、ポリエーテルスルホン膜、スルホン化ポリエーテルスルホン膜、ポリエステル膜、ポリスルホン膜、ポリビニルアルコール膜およびそれらの組み合わせが挙げられる。上記のポリマー材料および／または他の材料の１種以上のものの層からなる複合膜もまた、本発明において有用である。

好ましいナノ濾過膜は、ポリアミド膜、特にポリピペラジンアミド膜から選択される。有用な膜の例として、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃｓＯｓｍｏｎｉｃｓＩｎｃ．によるＤｅｓａｌ−５ＤＬ、Ｄｅｓａｌ−５ＤＫおよびＤｅｓａｌＨＬ、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏ．によるＮＦ２７０およびＮＦ９０、ならびにＷｏｏｎｇｊｉｎＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏ．によるＮＥ４０およびＮＥ７０が挙げられ得る。

本発明の処理に有用なナノ濾過膜は、典型的に１５０〜１０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは１５０〜２５０ｇ／ｍｏｌのカットオフサイズ有する。

本発明において有用なナノ濾過膜は、負電荷または正電荷を有し得る。膜は、イオン膜であり得る（すなわち、それらの膜は、カチオン基またはアニオン基を含有し得る）が、中性の膜でも有用である。ナノ濾過膜は、親水性膜および疎水性膜から選択され得る。

膜の典型的な形態は、スパイラル型膜ならびにプレートアンドフレーム型モジュールとして組み立てられたフラットシート膜である。膜の構成は、例えば、チューブ、および中空糸からも選択され得る。

本発明の１つの実施形態において、処理は、使用されていない未使用膜に対して、その膜の使用に入る前に行われる。本発明の別の実施形態において、処理は、使用された膜に対して、新たなナノ濾過の前に行われ得る。処理は、ナノ濾過での使用の間に、例えば３〜６カ月間隔の範囲内で、定期的に繰り返され得る。

ナノ濾過条件（例えば、温度および圧力、ナノ濾過供給原料の乾燥物質含有量ならびにナノ濾過範囲内であり供給原料中の低分子量化合物の含有量）は、選択された出発原料（ナノ濾過供給原料）、分離されるべき化合物および選択された膜に応じて異なり得る。ナノ濾過条件は、例えば、参照により本明細書に援用される国際公開第０２／０５３７８１Ａ１号パンフレットおよび同第０２／０５３７８３Ａ１号パンフレットならびに国際公開第２００７／０４８８７９Ａ１号パンフレットに記載されている条件から、選択され得る。

ナノ濾過温度は、５〜９５℃、好ましくは３０〜８０℃の範囲内であり得る。ナノ濾過圧力は、１０〜５０バール、典型的には１５〜３５バールの範囲内であり得る。

ナノ濾過供給原料の乾燥物質含有量は、５重量％〜６０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％、より好ましくは２０重量％〜３５重量％の範囲内であり得る。

植物ベースのバイオマスの加水分解物および抽出物から選択されるナノ濾過供給原料中の低分子量化合物（例えば、キシロースまたはベタイン）の含有量は、ＤＳに基づき１０〜６５％、好ましくはＤＳに基づき３０〜６５％の範囲内であり得る。デンプン加水分解物、オリゴ糖含有シロップ（ｓｕｒｕｐ）、グルコースシロップ、フルクトースシロップ、マルトースシロップおよびコーンシロップから選択されるナノ濾過供給原料中の低分子量化合物（例えば、グルコース）の含有量は、９０〜９９％、好ましくは９４〜９９％の範囲内であり得る。

本発明の前処理方法は、ナノ濾過透過液中に分離された低分子量化合物に対する膜処理能力の大幅な向上をもたらすことが見出された。例えばキシロースの分離において、能力の向上は、膜を通るキシロースフラックスの増加としてキシロース分離について測定され、分離効率を維持しつつ、３００％以上までにもなり得る。達成された能力向上は、繰り返されるナノ濾過サイクルの間中安定していることも分かった。同時に、（例えばキシロースの純度としてまたはグルコースからのキシロースの分離として）測定された分離効率は、同じままであったか、または能力の向上に伴い一緒に改善されさえした。

本発明の１つの実施形態において、ナノ濾過透過液への低分子量化合物のフラックスは、１０〜２０，０００ｇ／ｍ^２時の範囲内である。

糖の分離において、ナノ濾過透過液への糖のフラックスは、２０〜１５，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは１００〜８，０００ｇ／ｍ^２時、最も好ましくは１００〜４０００ｇ／ｍ^２時の範囲内であり得る。

キシロースの分離において、ナノ濾過透過液へのキシロースのフラックスは、１００〜１０，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは１００〜８，０００ｇ／ｍ^２時、最も好ましくは１００〜４０００ｇ／ｍ^２時の範囲内であり得る。

グルコースの分離において、ナノ濾過透過液へのグルコースのフラックスは、２００〜１５，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは２００〜１０，０００ｇ／ｍ^２時、最も好ましくは２００〜８０００ｇ／ｍ^２時の範囲内であり得る。

本発明の１つの具体的な実施形態において、本発明は、ポリマーナノ濾過膜によるナノ濾過によってキシロース含有ナノ濾過供給原料からキシロースを分離し回収する方法であって、
ギ酸、乳酸、酢酸、イソプロパノール、エタノールおよびメタノールから選択される１種以上の化合物を含む有機液体で、以下の条件：
−化合物濃度１０〜８０重量％
−処理温度４０〜９０℃、および
−処理時間２〜１００時間
において、膜を処理して処理ナノ濾過膜を得る工程と、それに続く
処理ナノ濾過膜により２００〜１０，０００ｇキシロース／ｍ^２時のナノ濾過透過液へのキシロースフラックスでキシロース含有ナノ濾過供給原料をナノ濾過する工程と、
ナノ濾過透過液からキシロースを回収する工程と
を包含する方法に関する。

次に、以下の実施例により、本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるものではない。

以下の膜を、実施例において使用する。
−Ｄｅｓａｌ−５ＤＬ（ポリエステル層、ポリスルホン層および２つのプロプライエタリ（ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）層からなる、１５０〜３００ｇ／ｍｏｌのカットオフサイズ、７．６Ｌ／（ｍ^２時バール）の透過性（２５℃）、９６％（２ｇ／Ｌ）のＭｇＳＯ_４保持率を有する４層膜、製造業者ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＩｎｃ．）、
−Ｄｅｓａｌ−５ＤＫ（ポリエステル層、ポリスルホン層および２つのプロプライエタリ層からなる、１５０〜３００ｇ／ｍｏｌのカットオフサイズ、５．４Ｌ／（ｍ^２時バール）の透過性（２５℃）、９８％（２ｇ／Ｌ）のＭｇＳＯ_４保持率を有する４層膜、製造業者ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＩｎｃ．）、
−ＮＥ７０（薄膜複合ポリアミド膜、製造業者ＷｏｏｎｇｊｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ）。

ＨＰＬＣ（糖およびベタインの測定について）は、液体クロマトグラフィーを指す。ＲＩ検出を使用した。

実施例１（酢酸またはギ酸での処理後のキシロースフラックス試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬおよびＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＫであった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（ＥｃｏｌａｂＵｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。次いで、膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での４８時間の温置によって処理した。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートを濾過ユニットに組み付けた。

キシロースフラックス試験を、純粋なキシロースを無イオン水中に溶解させることによって作製した４０％キシロース溶液を用いて実施した。膜を通してのこのキシロースフラックス試験を３０バールで６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（すなわち、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するために透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表１に示す。

実施例２（酢酸またはギ酸での処理後のさらなるキシロースフラックス試験）
さらなる膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＫおよびＷｏｏｎｇｊｉｎＮＥ７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（Ｅｃｏｌａｂ２０Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。アルカリ洗浄後、膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

キシロースフラックス試験を、Ｍｇベース酸性亜硫酸パルプ化廃液のクロマトグラフィーにより分離されたキシロース画分である、国際公開第０２１０５３７８３Ａ１号パンフレットに準じて得られた２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。工業的キシロース溶液の組成は：ＤＳに基づき４．８％のグルコース、ＤＳに基づき４５．８％のキシロース、ＤＳに基づき４．５％のラムノース、ＤＳに基づき０．９％のアラビノース、ＤＳに基づき４．５％のマンノースであった。このキシロースフラックス試験を３０バールで６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（すなわち、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するために透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表２に示す。

実施例３（イソプロパノール／ギ酸での処理後のキシロースフラックス試験）
さらなる膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬおよびＷｏｏｎｇｊｉｎＮＥ７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（Ｅｃｏｌａｂ２０Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での４８時間の温置によって処理した。高温温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートを濾過ユニットに組み付けた。

処理膜についての最初の試験は、ＭｇＳＯ_４保持試験であり、一定の入口圧力（８．３バール）で、２０００ｐｐｍのＭｇＳＯ_４溶液を用いて２５℃で行った。

その後、キシロースフラックス試験を、実施例２の場合と同様に作製した２０％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。このキシロースフラックス試験を３０バールで６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するために透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表３に示す。

実施例４（ギ酸での処理後のキシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
さらなる膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＷｏｏｎｇｊｉｎＮＥ７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（Ｅｃｏｌａｂ２０Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。次いで、膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での２３〜１４５時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度のギ酸（ＦＡ）溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートを濾過ユニットに組み付けた。

処理膜についての最初の試験は、実施例２の場合と同様に作製した２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した、キシロースフラックス試験であった。このキシロースフラックス試験を３０バールで６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表４に示す。

実施例５（酢酸またはギ酸での処理後のさらなるキシロースフラックス試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬおよびＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＫであった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（Ｅｃｏｌａｂ，Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で分洗浄した。次いで、膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

処理膜についてのキシロースフラックス試験Ａを、実施例２の場合と同様に作製した２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。このキシロースフラックス試験を３０バールの一定圧力で６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（すなわち、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液と試験Ａに関してそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表５に示す。

最初のキシロースフラックス測定（試験Ａ）の後に、同じ工業的キシロース溶液を用いての２日間の一定フラックスでのバッチ運転が続いた。この２日間のバッチ運転後、膜を、まず２バールの供給原料圧力で４０℃の２％酢酸溶液で３０分間洗浄し、次いで０．３％Ｅｃｏｌａｂ２０Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２溶液で３０分間洗浄した。その後、新たなキシロースフラックス試験Ｂを、試験Ａに記載されたのと同様の条件において２日間実施した。表５は、試験Ｂからの結果も示している。達成された能力向上は安定しており、能力の順位は、工業グレードのキシロース溶液への曝露後も同じままであったことが分かる。

実施例６（種々の酸での処理後のキシロースフラックスおよびキシロース／グルコース純度の試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。処理試験において試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＫおよびＷｏｏｎｇｊｉｎＮＥ７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（Ｅｃｏｌａｂ，Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で分洗浄した。膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で２分間浸軟させることによる膜の洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

キシロースフラックス試験を、実施例２の場合と同様に作製した２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。溶液のキシロース含有量はＤＳに基づき４９．４％、溶液のグルコース含有量は４．１％であり、これにより、グルコース／キシロース比（％）は８．２であった。このキシロースフラックス試験を３０バールで６０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（すなわち、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するために透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表６に示す。同時に、キシロースおよびグルコースの純度を分析し、グルコースとキシロースの比を算出することによって、透過液品質を測定した。グルコースからのキシロースの分離は、同じままであるか、または達成される能力の向上に伴い一緒に改善されさえすることが分かる。

実施例７（ギ酸での処理後の透過液フラックス、キシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

試験される膜シートは全て、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（ＥｃｏｌａｂＵｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることによる洗浄であり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での２３〜１４５時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度のギ酸（ＦＡ）溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

処理膜についてのキシロースフラックス試験を、実施例２の場合と同様に作製した２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。このキシロースフラックス試験を３０バールで６５℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスの算出のためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理剤とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表７に示す。

実施例８（酢酸での処理後の水フラックス、キシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＷｏｏｎｇｊｉｎＮＥ７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での２３〜１４５時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度の酢酸溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

処理膜についての最初の試験は、ＭｇＳＯ_４保持率および水フラックスを求めるための試験であった。この試験を、２０００ｐｐｍのＭｇＳＯ_４溶液を用いて、８．３バール／２５℃で、還流モードで実施した（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、６０分であった。

処理膜についてのもう一つの試験は、実施例２の場合と同様に作製した２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した、キシロースフラックス試験であった。このキシロースフラックス試験を３０バール／６５℃で行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての浸透液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスの算出のためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理剤とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表８に示す。

実施例９（イソプロピルアルコールでの処理後の水フラックス、キシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
さらなる処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、実施例７の手順と同様の手順で前洗浄した。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での２３〜１４５時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度のイソプロパノール（ＩＰＡ）水溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

処理膜についての最初の試験は、ＭｇＳＯ_４保持率および水フラックスを求めるための試験であった。この試験を、２０００ｐｐｍのＭｇＳＯ_４溶液を用いて、８．３バールで２５℃にて、還流モードで実施した（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、６０分であった。

処理膜についてのもう一つの試験は、実施例２で使用されたものと同様の２５％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した、キシロースフラックス試験であった。このキシロースフラックス試験を３０バールで６５℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスを算出するためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表９に示す。

実施例１０（種々の酸またはグリセリンでの処理後のキシロースフラックス試験）
さらなる処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、実施例７の手順と同様の手順で前洗浄した。

前洗浄工程後、膜シートを、２５〜７０℃の種々の試験液中での７２時間の温置によって処理した。試験液は、イオン交換水、様々な濃度のギ酸、乳酸、グリセリンおよびグルコン酸の溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で２５℃にて十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

処理膜についてのキシロースフラックス試験を、実施例２の場合と同様に作製した２４％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。このキシロースフラックス試験を３０バールで６５℃にておよび３０バールで７０℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、糖フラックスを算出するための糖含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定された乾燥物質フラックスとを、表１０に示す。

実施例１１（ギ酸での処理後の液体フラックスならびに種々の糖についての糖フラックスおよび純度の試験）
さらなる処理試験を、４インチのスパイラル型膜エレメントを用いて実施した。試験した膜エレメントは、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬであった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＧＥＡパイロットモデルＲユニットであった。

この膜エレメントを、まず２０℃のイオン交換水を用いて２４時間温置し、次いで透過液を循環させて供給原料槽に戻しながら、３０℃にて１バールで２０分、０．３％Ｕｌｔｒａｓｉｌ１１０溶液で前洗浄し、イオン交換水で十分にすすぎ、その後、２％酢酸で洗浄し（３０℃、１バール、５分）、イオン交換水で十分にすすいだ。

前洗浄工程後、膜エレメントをパイロットユニットに組み付け、２バールの圧力で、圧送速度を０．２ｍ^３／時とし、６８℃にて９６時間、還流モードで処理液を循環させることによって、処理を実施した。試験液は、イオン交換水（ＩＥＸ）および４０％ギ酸（ＦＡ）であった。処理後、フラックス試験前に膜エレメントを無イオン水で十分にフラッシングした。

前処理膜についての最初の試験は、実施例２の場合と同様に作製した２１％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した、キシロースフラックス試験であった。このキシロースフラックス試験を、２７バールの入口圧力、０．３バールの４インチエレメントをまたぐ圧力差で、６５℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。

その後、供給原料溶液の組成を、製造モードのナノ濾過における条件を模倣するように、段階的ナノ濾過により４３％、３７％および３１％のキシロースの供給原料純度に調整した。供給原料の乾燥物質濃度を、２１％に維持した。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。各供給原料溶液組成物についての透過液フラックス値を記録し、糖フラックスを算出するための透過液の組成を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。膜処理溶液とそれぞれの膜について測定された化合物フラックスとを、表１１に示す。

実施例１２（ギ酸での処理後のベタインフラックス試験）
さらなる処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて
実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、実施例７の手順と同様の手順で前洗浄した。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の純水または４０％ギ酸（ＦＡ）中での７２時間の温置によって処理した。

フラックス試験のためのナノ濾過供給原料は、１４％のＤＳを有しかつＤＳに基づき４８．５％のベタインを含有する、クロマトグラフィーにより分離された、蒸留残渣の画分であった。ベタインフラックス試験を２８バールで６８℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

ベタインフラックス値を記録し、ベタインフラックスを算出するためのベタイン含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたベタインフラックスとを、表１２に示す。

実施例１３（ギ酸での処理後のグルコースフラックス試験）
さらなる処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

膜シートを、実施例７の手順と同様の手順で前洗浄した。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での７２時間の温置によって処理した。膜処理液は、イオン交換水および４０％ギ酸であった。

グルコースフラックス試験のためのナノ濾過供給原料は、９５．７％のグルコース純度を有する、乾燥物質含有量が４０％の工業的デキストロースコーンシロップであった。グルコースフラックス試験を３０バールで６６℃にて行い、クロスフロー速度を３ｍ／秒に調整した。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての透過液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

液体フラックス値を記録し、グルコースフラックスを算出するための透過液中のグルコース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定されたグルコースフラックスとを、表１３に示す。

実施例１４（ギ酸での処理後の液体フラックス、キシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＤｏｗＮＦ２７０膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

試験される膜シートは全て、まず無イオン水で２５℃にて４８時間洗浄して、全ての膜保存用化合物を除去した。次いで、膜を、３０℃の０．１％アルカリ溶液（ＥｃｏｌａｂＵｌｔｒａｓｉｌ１１２）中で浸軟させることによってアルカリ性洗浄剤で３０分間洗浄した。膜を、無イオン水でフラッシングした。次の工程は、３０℃の０．１％酢酸中で膜を２分間浸軟させることであり、ＩＥＸ（イオン交換）水でのフラッシングが後に続いた。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での１２０時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度のギ酸（ＦＡ）溶液であった。温置後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

実施例１５（ギ酸での処理後の液体フラックスおよびイオン化合物のフラックス）
さらなる処理試験を、４インチのスパイラル型膜エレメントを用いて実施した。試験した膜エレメントは、ＧＥＯｓｍｏｎｉｃｓＤｅｓａｌ５ＤＬであった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＧＥＡパイロットモデルＲユニットであった。

前処理膜についての最初の試験は、実施例２の場合と同様に作製した２１％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した、キシロースフラックス試験であった。このキシロースフラックス試験を、２７バールの入口圧力、０．３バールの４インチエレメントをまたぐ圧力差で、６５℃にて行った。

その後、供給原料溶液の組成を、製造モードのナノ濾過における条件を模倣するように、段階的ナノ濾過によりＤＳに基づき４３％、３７％および３１％のキシロースの供給原料純度に調整した。供給原料の乾燥物質濃度を、２１％に維持した。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。各供給原料溶液組成物についての透過液フラックス値を記録し、イオン化合物のフラックスを算出するための透過液の組成を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。透過液フラックス値を記録し、塩フラックスを算出するための塩およびイオン化合物の含有量を測定するためにＨＰＬＣおよび導電率計で透過液試料を分析した。処理溶液とそれぞれの膜について測定された化合物フラックスとを、表１５に示す。

実施例１６（乳酸、ギ酸および純キシロースでの処理後の透過液フラックス、グルコースフラックス、純キシロースフラックス、キシロースフラックスおよびキシロース純度の試験）
膜処理試験を、スパイラル型エレメントから切り取ったフラットシートを用いて実施した。試験した膜は、ＯｓｍｏｎｉｃｓＤＬ膜であった。この試験で使用した濾過ユニットは、ＡｌｆａＬａｖａｌＬａｂＳｔａｋＭ２０であった。

試験される膜シートは全て、実施例１５の場合と同じ方法で前洗浄した。

前洗浄工程後、膜シートを、７０℃の種々の試験液中での２３〜１４５時間の温置によって処理した。試験液は、様々な濃度の乳酸（ＬＡ）およびギ酸（ＦＡ）であった。浸軟処理後、膜シートを無イオン水で十分にフラッシングした後に、それらの膜シートをナノ濾過試験ユニットに組み付けた。

処理膜についてのグルコースフラックス試験を、４０％純グルコース溶液を用いて実施した。３ｍ／秒のクロスフロー速度を使用して、３０バール／６５℃でこのグルコースフラックス試験を行った。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての浸透液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

処理膜についてのキシロースフラックス試験を、実施例２の場合と同様にして得られた２３％ＤＳの工業的キシロース溶液を用いて実施した。３ｍ／秒のクロスフロー速度を使用して、３０バール／６５℃でこのキシロースフラックス試験を行った。濾過は、還流モードで行った（例えば、全ての浸透液を供給原料槽に導き戻した）。測定および試料採取までの濾過時間は、３０分であった。

透過液フラックス値を記録し、キシロースフラックスの算出のためのキシロース含有量を測定するためにＨＰＬＣで透過液試料を分析した。処理剤とそれぞれの膜について測定されたキシロースフラックスとを、表１６に示す。

Claims

低分子量化合物を含有する溶液からのナノ濾過によるそれの分離前にポリマーナノ濾過膜を処理する方法であって、ナノ濾過膜の処理が、ナノ濾過透過液への低分子量化合物の透過流束を高める条件下で有機液体を用いて行われることを特徴とする、上記方法。
有機液体が、有機酸およびアルコールから選択される１つ又はそれ以上の化合物を含む溶液であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
有機酸が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、シュウ酸、クエン酸、グリコール酸およびアルドン酸から選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
アルコールが、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールおよびグリセリンから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
有機液体中の化合物の濃度が、２質量％〜９８質量％、好ましくは１０質量％〜６０質量％であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
処理が、２０℃〜１００℃、好ましくは２０℃〜９０℃、より好ましくは４０℃〜８０℃の温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
処理時間が、１〜１５０時間、好ましくは２〜１００時間であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
処理が、以下の条件：
−酸濃度５質量％〜８０質量％、好ましくは１０質量％〜４５質量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、ギ酸の溶液を用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
処理が、以下の条件：
−酸濃度１０質量％〜９５質量％、好ましくは３０質量％〜８５質量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、乳酸の溶液を用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
処理が、以下の条件：
−アルコール濃度５質量％〜８０質量％、好ましくは１５質量％〜４５質量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間２０〜９０時間
の下で、イソプロピルアルコールの溶液を用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
処理が、以下の条件：
−酸濃度１０質量％〜１００質量％、好ましくは１０質量％〜６０質量％、
−処理温度４０℃〜８０℃、好ましくは６５℃〜７５℃、
−処理時間３０〜７０時間、好ましくは４０〜６０時間
の下で、酢酸の溶液を用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
低分子量化合物が、最大で３６０ｇ／ｍｏｌまでのモル質量を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
低分子量化合物が、糖、糖アルコール、イノシトール、ベタイン、グリセリン、アミノ酸、ウロン酸、カルボン酸、アルドン酸ならびに無機および有機塩から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
糖が、単糖であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
単糖が、ペントースおよびヘキソースから選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
ペントースが、キシロースおよびアラビノースから選択されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
ヘキソースが、グルコース、ガラクトース、ラムノース、マンノース、フルクトース、イソマルトースおよびタガトースから選択されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
低分子量化合物を含む溶液が、植物系のバイオマス加水分解物およびバイオマス抽出物、デンプン加水分解物、オリゴ糖含有シロップ（ｓｕｒｕｐ）、グルコースシロップ（ｓｙｒｙｐ）、フルクトースシロップ、マルトースシロップ、コーンシロップならびにラクトース含有酪農製品から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ポリマーナノ濾過膜が、ポリアミド膜であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ポリアミド膜が、ポリピペラジンアミド膜であることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
ナノ濾過透過液への低分子量化合物の透過流束が、１０〜２０，０００ｇ／ｍ^２時の範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ナノ濾過透過液への糖の透過流束が、２０〜１５，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは１００〜８０００ｇ／ｍ^２時、より好ましくは１００〜４０００ｇ／ｍ^２時の範囲内にあることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
ナノ濾過透過液へのキシロースの透過流束が、１００〜１０，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは１００〜８０００ｇ／ｍ^２時、より好ましくは１００〜４０００ｇ／ｍ^２時の範囲内にあることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
ナノ濾過透過液へのグルコースの透過流束が、２００〜１５，０００ｇ／ｍ^２時、好ましくは２００〜１０，０００ｇ／ｍ^２時、より好ましくは２００〜８０００ｇ／ｍ^２時の範囲内にあることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
方法が、ナノ濾過保持液とナノ濾過透過液とを得るための低分子量化合物を含有溶液のナノ濾過をさらに含み、それにより該低分子量化合物が、ナノ濾過透過液中に分離されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ポリマーナノ濾過膜を用いるナノ濾過によってキシロース含有溶液からキシロースを分離し回収する方法であって、
ギ酸、乳酸、酢酸、イソプロパノール、エタノールおよびメタノールから選択される化合物を含む有機液体で、以下の条件：
−化合物濃度１０〜８０質量％
−処理温度４０〜９０℃、および
−処理時間２〜１００時間
において、膜を処理して処理ナノ濾過膜を得る工程と、それに続く
処理ナノ濾過膜を用いて１００〜１０，０００ｇキシロース／ｍ^２時のナノ濾過透過液へのキシロース透過流束でキシロース含有溶液をナノ濾過する工程と、
ナノ濾過透過液からキシロースを回収する工程と
を含む、上記方法。