JP2019071862A - 精製糖の製造装置および製造方法 - Google Patents
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- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Abstract
【課題】炭酸飽充工程の省略化が可能であり、炭酸飽充工程を含む精製方法と同等以上の品質で精製糖を得ることができる精製糖の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】原料糖の溶解液をろ過するろ過装置１２と、得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理装置１４と、得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理装置１６と、を備える、精製糖の製造装置１である。【選択図】図１
Description
本発明は、精製糖の製造装置および製造方法に関する。
蔗糖の精製工程では、通常、サトウキビ等から製造された原料糖を洗糖し、温水に溶解後、石灰と炭酸ガスを加えて形成した炭酸カルシウムの微細結晶に不純物を凝集させる炭酸飽充工程を経て、活性炭やイオン交換樹脂（例えば、特許文献１参照）を用いて脱色を行い、糖液を得る。この脱色された糖液を結晶化して、精製糖を得る。
炭酸飽充工程は、種々の不純物を除去する上で重要な工程であり、蔗糖の精製において必須の工程であるとされている。この炭酸飽充工程では、多量の石灰および炭酸ガスを使用する。炭酸ガスを得るためには燃料を燃焼させる必要があり、エネルギーを多量に消費する。また、通常はボイラー等の排気ガス中の炭酸ガスを利用するが、ボイラー等が稼働していない場合には、炭酸ガスの供給ができない問題がある。炭酸飽充工程では、さらに、石炭のコストや、生じた有機物を含む炭酸カルシウムの多量の廃棄物等が問題となっている。これらの点から、炭酸飽充工程の省略化が望まれている。
炭酸飽充工程に代わる方法として、マグネシア吸着剤を用いる方法（例えば、特許文献２参照）も知られているが、原料糖の不純物の除去および脱色に関しては不十分である。
本発明の目的は、炭酸飽充工程の省略化が可能であり、炭酸飽充工程を含む精製方法と同等以上の品質で精製糖を得ることができる精製糖の製造装置および製造方法を提供することにある。
本発明は、原料糖の溶解液をろ過処理するろ過手段と、得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理手段と、得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理手段と、を備える、精製糖の製造装置である。
前記精製糖の製造装置において、前記ろ過手段の前段に、前記溶解液を酸化マグネシウムで処理する酸化マグネシウム処理手段をさらに備えることが好ましい。
前記精製糖の製造装置において、前記酸化マグネシウムは、比表面積１００ｍ２／ｇ以上の多孔質酸化マグネシウムであることが好ましい。
前記精製糖の製造装置において、前記ろ過手段の後段に、得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整する弱酸性陽イオン交換処理手段をさらに備えることが好ましい。
前記精製糖の製造装置において、前記弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
また、本発明は、原料糖の溶解液をろ過処理するろ過工程と、得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理工程と、得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理工程と、を含む、精製糖の製造方法である。
前記精製糖の製造方法において、前記ろ過工程の前段に、前記溶解液を酸化マグネシウムで処理する酸化マグネシウム処理工程をさらに含むことが好ましい。
前記精製糖の製造方法において、前記酸化マグネシウムは、比表面積１００ｍ２／ｇ以上の多孔質酸化マグネシウムであることが好ましい。
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前記精製糖の製造方法において、前記弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
本発明により、炭酸飽充工程の省略化が可能であり、炭酸飽充工程を含む精製方法と同等以上の品質で精製糖を得ることができる。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る精製糖の製造装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。精製糖の製造装置１は、原料糖の溶解液をろ過するろ過手段として、ろ過装置１２と、ろ過手段で得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理手段として、活性炭処理装置１４と、活性炭処理手段で得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理手段として、イオン交換処理装置１６と、を備える。精製糖の製造装置１は、原料糖を溶解して溶解液を得る溶解手段として、溶解槽１０と、イオン交換処理手段で得られたイオン交換処理液を結晶化させる結晶化手段として、結晶化装置１８とのうち少なくとも１つをさらに備えてもよい。また、イオン交換処理手段で得られたイオン交換処理液を濃縮して液糖を得る濃縮手段として、濃縮装置２０をさらに備えてもよい。
図１の精製糖の製造装置１において、溶解槽１０の出口とろ過装置１２の入口とは配管２２により接続され、ろ過装置１２の出口と活性炭処理装置１４の入口とは配管２４により接続され、活性炭処理装置１４の出口とイオン交換処理装置１６の入口とは配管２６により接続され、イオン交換処理装置１６の出口と結晶化装置１８の入口とは配管２８により接続され、結晶化装置１８の出口には配管３０が接続されている。配管２８から分岐した配管３２が濃縮装置２０の入口に接続され、濃縮装置２０の出口には配管３４が接続されている。ろ過装置１２と活性炭処理装置１４との間にろ過液を貯留するための貯留槽、活性炭処理装置１４とイオン交換処理装置１６との間に活性炭処理液を貯留するための貯留槽、イオン交換処理装置１６と結晶化装置１８との間にイオン交換処理液を貯留するための貯留槽等が設けられてもよい。
本実施形態に係る精製糖の製造方法および精製糖の製造装置１の動作について説明する。
原料糖が溶解槽１０に供給され、溶解槽１０において原料糖が温水等に溶解されて溶解液が得られる（溶解工程）。原料糖の溶解液は、配管２２を通してろ過装置１２に供給され、ろ過装置１２において溶解液のろ過処理が行われる（ろ過工程）。ろ過工程で得られたろ過液は、配管２４を通して活性炭処理装置１４に供給され、活性炭処理装置１４において活性炭で処理される（活性炭処理工程）。活性炭処理工程で得られた活性炭処理液は、配管２６を通してイオン交換処理装置１６に供給され、イオン交換処理装置１６においてイオン交換樹脂により脱塩処理される（イオン交換処理工程）。イオン交換処理工程で得られたイオン交換処理液の少なくとも一部は、配管２８を通して結晶化装置１８に供給され、結晶化装置１８において結晶化が行われる（結晶化工程）。結晶化工程で得られた結晶は精製糖として配管３０を通して排出される。一方、イオン交換処理工程で得られたイオン交換処理液の一部または全ては、配管２８から分岐した配管３２を通して濃縮装置２０に供給され、濃縮装置２０において濃縮され、液糖とされてもよい（濃縮工程）。濃縮工程で得られた液糖は配管３４を通して排出される。濃縮工程で得られた液糖について、必要に応じて、さらに殺菌処理、ろ過処理等が行われてもよい。
本実施形態に係る精製糖の製造方法および精製糖の製造装置により、炭酸飽充工程の省略化が可能であり、炭酸飽充工程を含む精製方法と同等以上の品質で精製糖を得ることができる。炭酸飽充を行わなくても、高品質の精製糖が得られ、炭酸飽充を実施しないことにより、石灰、炭酸ガス等の薬品コスト、エネルギーコスト等の製造コストの削減が可能となる。また、原料糖工場等でボイラー等が稼働しない時期（例えば休糖期）でも精製糖を製造することが可能となる。原料糖を洗糖する洗糖工程の省略化が可能であり、洗糖によるロス分がなくなり、精製の歩留まりが向上する。イオン交換樹脂により脱塩処理することにより、結晶化工程における結晶化効率が高くなり、精製糖の収率向上、品質向上が達成され、精製の歩留まりが向上すると考えられる。
従来の蔗糖の精製方法では、液糖を得るために結晶化した精製糖を再度溶解して、液状にする場合があったが、本実施形態に係る精製糖の製造方法および精製糖の製造装置によれば、イオン交換処理で脱塩処理されるため、イオン交換処理工程で得られたイオン交換処理液を濃縮することにより、高品質の液糖が得られる。
原料糖は、サトウキビ、テンサイ等から製造されたもので、蔗糖（スクロース）を含む。蔗糖は、グルコース（ブドウ糖）とフルクトース（果糖）が結合した二糖類である。
溶解工程では、溶解槽１０において原料糖が水等の溶媒に溶解されて溶解液が得られる。必要に応じて、６０〜９０℃程度、好ましくは７０〜９０℃程度に加温してもよい。溶解槽１０には、撹拌羽根等の撹拌手段を設けてもよい。水等の溶媒は、例えば、原料糖１００重量部に対して４０〜１００重量部用いればよい。
溶解工程の後、必要に応じて、ｐＨ調整剤により、ｐＨ６〜８の範囲に調整してもよい（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整剤としては、例えば、塩酸等の酸や、炭酸ナトリウム等のアルカリ剤を用いればよい。ｐＨ調整は、溶解槽１０または配管２２において行われてもよいし、溶解槽１０とろ過装置１２との間にｐＨ調整槽を別途設け、ｐＨ調整槽において行われてもよい。
ろ過工程では、原料糖の溶解液のろ過処理が行われ、不溶物が除去される。ろ過方法としては、特に制限はないが、例えば、ろ過助材として珪藻土、パーライト等がプレコートされたフィルタを用いてろ過処理を行えばよい。ろ過工程では、例えば、珪藻土等のろ過助材がプレコートされたフィルタに上向流、下向流、横向流で溶解液を通液させればよい。
活性炭処理工程では、ろ過工程で得られたろ過液が活性炭で処理されて、主に脱色処理される。活性炭としては、例えば、粒状活性炭、粉状活性炭等が挙げられ、経済性、操作性等の点から粒状活性炭を用いることが好ましい。活性炭処理工程では、例えば、粒状活性炭が充填された充填塔に上向流、下向流でろ過液を通液させればよい。
粒状活性炭は、体積平均粒径２００〜２０００μｍの活性炭である。粒状活性炭としては、例えば、ダイヤホープＭＳ−１０（カルゴンカーボン社製）、ＮＯＲＩＴ ＧＡＣ１２４０（キャボットノリット社製）等を用いることができる。
イオン交換処理工程では、活性炭処理工程で得られた活性炭処理液がイオン交換樹脂により脱塩処理される。イオン交換処理工程では、脱色処理を行うこともできる。
イオン交換樹脂としては、ＯＨ形等の強塩基性陰イオン交換樹脂、Ｈ形等の弱酸性陽イオン交換樹脂等が用いられる。イオン交換処理工程における処理方法としては、例えば、以下の（１）〜（４）の方法が挙げられる。
（１）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂の単床塔で処理した後、Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂の単床塔で処理する。
（２）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔で処理する。
（３）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂の単床塔で処理した後、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔で処理する。
（４）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とナトリウム（Ｎａ）形またはカリウム（Ｋ）形陽イオン交換樹脂とを混合充填または複層床とした第１塔と、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔（第２塔）で処理する。
（１）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂の単床塔で処理した後、Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂の単床塔で処理する。
（２）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔で処理する。
（３）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂の単床塔で処理した後、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔で処理する。
（４）ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とナトリウム（Ｎａ）形またはカリウム（Ｋ）形陽イオン交換樹脂とを混合充填または複層床とした第１塔と、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合充填した混床塔（第２塔）で処理する。
これらのうち、処理液の品質等の点から（４）の処理方法が好ましい。後述する、図３の精製糖の製造装置５のように、酸化マグネシウム処理液のろ過液を弱酸性陽イオン交換処理する場合には、（３）の処理方法でもよい。
ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂としては、アクリル系のＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂、スチレン系のＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂等が挙げられる。アクリル系のＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト（登録商標、以下同様））ＩＲＡ９５８、ＩＲＡ４５８ＲＦ（ダウケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ（登録商標、以下同様）Ａ８６０、Ａ８５０（ピュロライト社製）等が挙げられる。アクリル系のＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂のうち、特にゲル型樹脂は、交換容量が大きく、処理できる蔗糖溶液の量が多くなることから有利である。ゲル型アクリル系強塩基性陰イオン交換樹脂としては、アンバーライト ＩＲＡ４５８ＲＦ（ダウケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ Ａ８５０（ピュロライト社製）等が挙げられる。
スチレン系のＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト ＩＲＡ９００Ｊ、ＩＲＡ４０２、ＩＲＡ４０２ＢＬ（ダウケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ Ａ５００Ｓ（ピュロライト社製）、ダイヤイオン（登録商標、以下同様） ＳＡ１０Ａ、ＰＡ３０８（三菱ケミカル社製）等が挙げられる。
Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト ＩＲＣ７６、ダウエックス（登録商標、以下同様）ＭＡＣ−３（ダウケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ Ｃ１１５Ｅ（ピュロライト社製）、ダイヤイオン ＷＫ１０、ＷＫ１１（三菱ケミカル社製）等が挙げられる。
Ｎａ形またはＫ形陽イオン交換樹脂は、強酸性陽イオン交換樹脂であっても、弱酸性陽イオン交換樹脂であってもよい。Ｎａ形強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト ＩＲ１２０Ｂ Ｎａ、ＩＲ１２４ Ｎａ、２００ＣＴ Ｎａ、２５２ Ｎａ、アンバーレックス１００（ダウケミカル社製）、ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ、ＰＫ２１６（三菱ケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ Ｃ１００Ｅ（ピュロライト社製）等が挙げられる。また、公知のＨ形強酸性陽イオン交換樹脂をＮａＯＨやＫＯＨ等の再生剤で再生させることによって、Ｎａ形またはＫ形強酸性陽イオン交換樹脂に変換したものを用いてもよい。同様に、公知のＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂をＮａＯＨやＫＯＨ等の再生剤で再生させることによって、Ｎａ形またはＫ形弱酸性陽イオン交換樹脂に変換したものを用いてもよい。
結晶化工程では、イオン交換処理工程で得られたイオン交換処理液の少なくとも一部について結晶化が行われ、精製糖が得られる。結晶化は、例えば、イオン交換処理液を減圧下で４０〜８０℃に加熱、濃縮することによって行われる。通常は、濃縮の際に蔗糖の結晶の核を加える。
濃縮工程では、イオン交換処理工程で得られたイオン交換処理液の一部または全てについて濃縮され、液糖が得られる。濃縮は、例えば、イオン交換処理液を４０〜８０℃に加熱、濃縮することによって行われる。
本実施形態に係る精製糖の製造方法により、例えば色価６００Ｉ．Ｕ．以上の原料糖から、色価を３０Ｉ．Ｕ．以下まで、好ましくは２０Ｉ．Ｕ．以下まで低減した精製糖を得ることができる。
本実施形態に係る精製糖の製造方法および精製糖の製造装置では、ろ過手段によるろ過処理工程の前段において、酸化マグネシウム処理手段を設けて、原料糖の溶解液を酸化マグネシウムで処理してもよい。
図２の精製糖の製造装置３は、図１の精製糖の製造装置１の構成に加えて、ろ過装置１２の前段、すなわち溶解槽１０とろ過装置１２との間に、原料糖の溶解液を酸化マグネシウムで処理する酸化マグネシウム処理手段として、酸化マグネシウム処理装置３６をさらに備える。図２の精製糖の製造装置３において、溶解槽１０の出口と酸化マグネシウム処理装置３６の入口とは配管３８により接続され、酸化マグネシウム処理装置３６の出口とろ過装置１２の入口とは配管４０により接続されている。
図２の精製糖の製造装置３では、原料糖が溶解槽１０に供給され、溶解槽１０において原料糖が温水等に溶解されて溶解液が得られる（溶解工程）。原料糖の溶解液は、配管３８を通して酸化マグネシウム処理装置３６に供給され、酸化マグネシウム処理装置３６において溶解液の酸化マグネシウム処理が行われる（酸化マグネシウム処理工程）。酸化マグネシウム処理工程で得られた酸化マグネシウム処理液は、配管４０を通してろ過装置１２に供給され、ろ過装置１２において酸化マグネシウム処理液のろ過処理が行われる（ろ過工程）。ろ過工程の後、必要に応じて、ｐＨ調整剤により、ｐＨ６〜８の範囲に調整してもよい（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整剤としては、例えば、塩酸等の酸や、炭酸ナトリウム等のアルカリ剤を用いればよい。ｐＨ調整は、配管２４において行われてもよいし、ろ過装置１２と活性炭処理装置１４との間にｐＨ調整槽を別途設け、ｐＨ調整槽において行われてもよい。以降、図１の精製糖の製造装置１と同様にして、活性炭処理工程、イオン交換処理工程、結晶化工程、必要に応じて濃縮工程が行われる。
酸化マグネシウム処理を行うことにより、原料糖の品質が低い場合（例えば、色価１０００Ｉ．Ｕ．以上）であっても不純物がより除去されて高品質の精製糖が得られる。原料糖の品質が高い場合（例えば、色価８００Ｉ．Ｕ．未満）には、酸化マグネシウム処理は行わなくてもよい。
酸化マグネシウムとしては、粉末状の酸化マグネシウム、多孔質の酸化マグネシウム等が挙げられ、多孔質の酸化マグネシウムを用いることが好ましい。多孔質の酸化マグネシウムの比表面積は、１００ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、１２０ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。酸化マグネシウムの比表面積が１００ｍ２／ｇ未満であると、不純物の除去効果が低い場合がある。酸化マグネシウムの比表面積の上限は、製造できる範囲で、かつ強度が保てる範囲で高ければ高いほどよい。
ろ過手段によるろ過工程の後段において、弱酸性陽イオン交換処理手段を設けて、ろ過工程で得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整してもよい（弱酸性陽イオン交換処理手段）。
図３の精製糖の製造装置５は、図２の精製糖の製造装置３の構成に加えて、ろ過装置１２の後段、すなわちろ過装置１２と活性炭処理装置１４との間に、ろ過工程で得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整する弱酸性陽イオン交換処理手段として、弱酸性陽イオン交換処理装置４２をさらに備える。図３の精製糖の製造装置５において、ろ過装置１２の出口と弱酸性陽イオン交換処理装置４２の入口とは配管４４により接続され、弱酸性陽イオン交換処理装置４２の出口と活性炭処理装置１４の入口とは配管４６により接続されている。ろ過装置１２と弱酸性陽イオン交換処理装置４２との間にろ過液を貯留するための貯留槽、弱酸性陽イオン交換処理装置４２と活性炭処理装置１４との間に弱酸性陽イオン交換処理液を貯留するための貯留槽等が設けられてもよい。なお、図１の精製糖の製造装置１の構成に加えて、ろ過装置１２の後段、すなわちろ過装置１２と活性炭処理装置１４との間に、ろ過工程で得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整する弱酸性陽イオン交換処理手段として、弱酸性陽イオン交換処理装置４２をさらに備えてもよい。
図３の精製糖の製造装置５では、原料糖が溶解槽１０に供給され、溶解槽１０において原料糖が温水等に溶解されて溶解液が得られる（溶解工程）。原料糖の溶解液は、配管３８を通して酸化マグネシウム処理装置３６に供給され、酸化マグネシウム処理装置３６において溶解液の酸化マグネシウム処理が行われる（酸化マグネシウム処理工程）。酸化マグネシウム処理工程で得られた酸化マグネシウム処理液は、配管４０を通してろ過装置１２に供給され、ろ過装置１２において酸化マグネシウム処理液のろ過処理が行われる（ろ過工程）。ろ過工程で得られたろ過液は、配管４４を通して弱酸性陽イオン交換処理装置４２に供給され、弱酸性陽イオン交換処理装置４２においてろ過液の弱酸性陽イオン交換処理が行われる（弱酸性陽イオン交換処理工程）。弱酸性陽イオン交換処理工程で得られた弱酸性陽イオン交換処理液は、配管４６を通して活性炭処理装置１４に供給され、活性炭処理装置１４において弱酸性陽イオン交換処理液の活性炭処理が行われる（活性炭処理工程）。以降、図１の精製糖の製造装置１と同様にして、イオン交換処理工程、結晶化工程、必要に応じて濃縮工程が行われる。
酸化マグネシウム処理液について弱酸性陽イオン交換処理を行うことによって、容易にｐＨ６〜８の範囲に調整することができ、酸を加えないため、糖液中の塩濃度が増えないという利点がある。さらに糖液中のＭｇ、Ｃａ等の硬度成分がＮａ、Ｋと交換され、後工程における設備へのスケーリングを抑制することができる。
弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライト ＩＲＣ７６、ダウエックス（登録商標、以下同様）ＭＡＣ−３（ダウケミカル社製）、ＰＵＲＯＬＩＴＥ Ｃ１１５Ｅ（ピュロライト社製）、ダイヤイオン ＷＫ１０、ＷＫ１１（三菱ケミカル社製）等のＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂を用いることができる。
弱酸性陽イオン交換処理装置４２で用いられる弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることが好ましく、４０〜５０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることがより好ましい。なお、残りの官能基は、Ｈ形である。弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることにより、酸化マグネシウム処理液のｐＨを６〜８の範囲に調整しやすくなる。弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０モル％未満がナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであると、ｐＨが６未満となる場合があり、６０モル％を超えてナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであると、ｐＨが８を超える場合がある。
イオン交換処理手段によるイオン交換処理工程の後段において、第２活性炭処理手段を設けて、イオン交換処理液を活性炭で処理してもよい（第２活性炭処理工程）。第２活性炭処理工程で用いられる活性炭としては、例えば、粒状活性炭、粉状活性炭等が挙げられ、粒状活性炭を用いることが好ましい。第２活性炭処理工程では、例えば、粒状活性炭が充填された充填塔に上向流、下向流でイオン交換処理液を通液させればよい。イオン交換処理液を活性炭で処理することにより、さらに不純物を除去することができ、より色価を低減することができる。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１〜３＞
表１に示す品質の原料糖を用いて、図１に示す精製糖の製造装置１を用いて、精製処理を行った。
表１に示す品質の原料糖を用いて、図１に示す精製糖の製造装置１を用いて、精製処理を行った。
原料糖を７０℃の温水に溶解し、炭酸ナトリウムを加えて、ｐＨ７．５に調整した。珪藻土を用いてろ過処理を行い、粒状活性炭（ダイヤホープ ＭＳ−１０、カルゴンカーボン社製）を充填したカラムに通液した。得られた活性炭処理液について、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４５８ＲＦ、ダウケミカル社製）とナトリウム（Ｎａ）形またはカリウム（Ｋ）形陽イオン交換樹脂（アンバーレックス１００、ダウケミカル社製）とを複層床とした第１塔と、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂（ＩＲＡ９００Ｊ、ダウケミカル社製）とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＣ７６、ダウケミカル社製）とを混合充填した混床塔（第２塔）で脱塩処理した。
溶解液、活性炭処理入口、活性炭処理出口、イオン交換処理出口において、各液のＢｒｉｘ（％）、ｐＨ、導電率（μＳ／ｃｍ）、灰分（％）、色価（Ｉ．Ｕ．）を測定した。糖度を表すＢｒｉｘ（％）は、デジタル屈折計（アタゴ製、ＲＸ−５０００ｉ）を用いて測定した。ｐＨは、ｐＨ測定装置（ＴＯＡ−ＤＫＫ製、ＨＭ−２６Ｓ）を用いて測定した。導電率（μＳ／ｃｍ）は、導電率測定装置（横河電機製、ＳＣ−７２）を用いて測定した。灰分（％）は、導電率の測定値からＩＣＵＭＳＡ法により算出した。色価（Ｉ．Ｕ．）は、ＩＣＵＭＳＡ法に従い、糖液の吸光度を、分光光度計（日立製作所製、Ｕ−３０１０）を用いて測定し、算出した。結果を表２，３，４にそれぞれ示す。
＜比較例１＞
表１に示す実施例１の原料糖を用いて、従来の炭酸飽充工程を含むイオン交換樹脂による脱塩、脱色の方法で精製処理を行った。結果を表５にそれぞれ示す。
表１に示す実施例１の原料糖を用いて、従来の炭酸飽充工程を含むイオン交換樹脂による脱塩、脱色の方法で精製処理を行った。結果を表５にそれぞれ示す。
このように、実施例の方法および装置により、炭酸飽充工程の省略化が可能であり、炭酸飽充工程を含む精製方法と同等以上の品質で精製糖を得ることができた。
＜参考実験１〜３＞
酸化マグネシウム粉末（ＵＣ−９５ＳＴ、宇部マテリアルズ株式会社製）、水酸化マグネシウム粉末（ＵＤ−６５０−１、宇部マテリアルズ株式会社製）、多孔質酸化マグネシウム（ＵＣＭ−１５０、宇部マテリアルズ株式会社製）を用いて、原料糖の溶解液と接触させ、色価の低減効果を確認した（参考実験１）。
酸化マグネシウム粉末（ＵＣ−９５ＳＴ、宇部マテリアルズ株式会社製）、水酸化マグネシウム粉末（ＵＤ−６５０−１、宇部マテリアルズ株式会社製）、多孔質酸化マグネシウム（ＵＣＭ−１５０、宇部マテリアルズ株式会社製）を用いて、原料糖の溶解液と接触させ、色価の低減効果を確認した（参考実験１）。
（実験方法）
表１の実施例２の原料糖に７０℃の温水を加えて溶解した溶解液を用い、添加剤をそれぞれ１０００ｍｇ／Ｌ添加し、７０℃で１分間撹拌後、珪藻土を用いてろ過処理を行い、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ７．０に調整後、色価を測定した。結果を表６に示す。
表１の実施例２の原料糖に７０℃の温水を加えて溶解した溶解液を用い、添加剤をそれぞれ１０００ｍｇ／Ｌ添加し、７０℃で１分間撹拌後、珪藻土を用いてろ過処理を行い、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ７．０に調整後、色価を測定した。結果を表６に示す。
酸化マグネシウム粉末や多孔質酸化マグネシウムを用いることにより、原料糖の溶解液の色価を低減することができ、特に多孔質酸化マグネシウムを用いることにより、原料糖の溶解液の色価を顕著に低減することができた。
＜実施例４＞
表１の実施例２の原料糖を用いて、図２に示す精製糖の製造装置３を用いて、精製処理を行った。
表１の実施例２の原料糖を用いて、図２に示す精製糖の製造装置３を用いて、精製処理を行った。
原料糖を７０℃の温水に溶解し、多孔質酸化マグネシウム（ＵＣＭ−１５０、宇部マテリアルズ株式会社製）を２５０ｍｇ／Ｌ添加し、７０℃で１分間撹拌後、珪藻土を用いてろ過処理を行い、塩酸を加えて、ｐＨ７．５に調整した。粒状活性炭（ダイヤホープ ＭＳ−１０）を充填したカラムに通液した。得られた活性炭処理液について、実施例２と同様にしてイオン交換樹脂により脱塩処理した。
実施例２と同様にして、溶解液、酸化マグネシウム工程処理液中和後（活性炭処理入口）、活性炭処理出口、イオン交換処理出口において、Ｂｒｉｘ（％）、ｐＨ、導電率（μＳ／ｃｍ）、灰分（％）、色価（Ｉ．Ｕ．）を測定した。結果を表７にそれぞれ示す。
実施例４の結果（表７）と実施例２の結果（表３）とを比較すると、多孔質酸化マグネシウムを用いることにより、原料糖の溶解液の色価を顕著に低減することがわかった。
＜実施例５＞
表１の実施例２の原料糖を用いて、図３に示す精製糖の製造装置５を用いて、精製処理を行った。
表１の実施例２の原料糖を用いて、図３に示す精製糖の製造装置５を用いて、精製処理を行った。
原料糖を７０℃の温水に溶解し、多孔質酸化マグネシウム（ＵＣＭ−１５０、宇部マテリアルズ株式会社製）を２５０ｍｇ／Ｌ添加し、７０℃で１分間撹拌後、珪藻土を用いてろ過処理を行った。得られたろ過液について、水酸化ナトリウム溶液により官能基の５０％をナトリウム形とした弱酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通液し、弱酸性陽イオン交換処理液を得た。得られた弱酸性陽イオン交換処理液を、粒状活性炭（ダイヤホープ ＭＳ−１０）を充填したカラムに通液した。得られた活性炭処理液について、実施例２と同様にしてイオン交換樹脂により脱塩処理した。
実施例２と同様にして、溶解液、弱酸性陽イオン交換処理液（活性炭処理入口）、活性炭処理出口、イオン交換処理出口において、Ｂｒｉｘ（％）、ｐＨ、導電率（μＳ／ｃｍ）、灰分（％）、色価（Ｉ．Ｕ．）を測定した。結果を表８にそれぞれ示す。
酸化マグネシウム処理液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理することにより、容易にｐＨ６〜８の範囲に調整することができた。
＜実施例６＞
実施例５と同様にして、得られたろ過液について、水酸化ナトリウム溶液によりそれぞれ官能基の２０モル％、４０モル％、６０モル％、８０モル％をナトリウム形とした弱酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通液し、弱酸性陽イオン交換処理液を得た。得られた弱酸性陽イオン交換処理液のｐＨを表９にそれぞれ示す。
実施例５と同様にして、得られたろ過液について、水酸化ナトリウム溶液によりそれぞれ官能基の２０モル％、４０モル％、６０モル％、８０モル％をナトリウム形とした弱酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通液し、弱酸性陽イオン交換処理液を得た。得られた弱酸性陽イオン交換処理液のｐＨを表９にそれぞれ示す。
このように、弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％がナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることにより、酸化マグネシウム処理液のｐＨを６〜８の範囲に調整しやすくなる。
１，３，５ 精製糖の製造装置、１０ 溶解槽、１２ ろ過装置、１４ 活性炭処理装置、１６ イオン交換処理装置、１８ 結晶化装置、２０ 濃縮装置、２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３８，４０，４４，４６ 配管、３６ 酸化マグネシウム処理装置、４２ 弱酸性陽イオン交換処理装置。
Claims (10)
- 原料糖の溶解液をろ過処理するろ過手段と、
得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理手段と、
得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理手段と、
を備えることを特徴とする精製糖の製造装置。 - 請求項１に記載の精製糖の製造装置であって、
前記ろ過手段の前段に、前記溶解液を酸化マグネシウムで処理する酸化マグネシウム処理手段をさらに備えることを特徴とする精製糖の製造装置。 - 請求項２に記載の精製糖の製造装置であって、
前記酸化マグネシウムは、比表面積１００ｍ２／ｇ以上の多孔質酸化マグネシウムであることを特徴とする精製糖の製造装置。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の精製糖の製造装置であって、
前記ろ過手段の後段に、得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整する弱酸性陽イオン交換処理手段をさらに備えることを特徴とする精製糖の製造装置。 - 請求項４に記載の精製糖の製造装置であって、
前記弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることを特徴とする精製糖の製造装置。 - 原料糖の溶解液をろ過処理するろ過工程と、
得られたろ過液を活性炭で処理する活性炭処理工程と、
得られた活性炭処理液をイオン交換樹脂により脱塩処理するイオン交換処理工程と、
を含むことを特徴とする精製糖の製造方法。 - 請求項６に記載の精製糖の製造方法であって、
前記ろ過工程の前段に、前記溶解液を酸化マグネシウムで処理する酸化マグネシウム処理工程をさらに含むことを特徴とする精製糖の製造方法。 - 請求項７に記載の精製糖の製造方法であって、
前記酸化マグネシウムは、比表面積１００ｍ２／ｇ以上の多孔質酸化マグネシウムであることを特徴とする精製糖の製造方法。 - 請求項６〜８のいずれか１項に記載の精製糖の製造方法であって、
前記ろ過工程の後段に、得られたろ過液を弱酸性陽イオン交換樹脂により処理してｐＨ６〜８の範囲に調整する弱酸性陽イオン交換処理工程をさらに含むことを特徴とする精製糖の製造方法。 - 請求項９に記載の精製糖の製造方法であって、
前記弱酸性陽イオン交換樹脂の官能基の３０〜６０モル％が、ナトリウム形およびカリウム形のうちの少なくとも１つであることを特徴とする精製糖の製造方法。
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