JP2022186756A - アルロース結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルロース結晶を製造する方法を提供する。【解決手段】本方法はアルロースシロップの第１部分およびアルロース種結晶からなる第１混和物を冷却および攪拌するステップおよび上記アルロースシロップ内で溶解されたアルロースの結晶化が開始され、それによってアルロース結晶を含む第１白下と溶解された残余アルロースを含有する第１母液を形成させるステップを含み、上記冷却および攪拌はアルロース結晶が予め選択した第１目標収率を達成するまで持続される。【選択図】図１

Description

関連出願に対する相互参照

本出願は、２０１６年１０月２８日付で出願された米国仮特許出願第６２／４１４，２８０号に対する優先権を主張し、その全体開示内容は、すべての目的のために参考として本明細書に組み込まれる。

技術の分野

本発明はアルロース含有シロップからアルロース結晶の製造に関する。

先行技術の考察

多くの食品および飲料製品にはスクロース（一般に「砂糖」または「テーブルシュガー」と呼ばれる）、グルコース、フルクトース、コーンシロップ、高果糖コーンシロップなどの栄養甘味料が含有されている。味および機能的特性面において好ましくても、スクロースなどの栄養甘味料の過剰摂取は長い間肥満、心臓病、代謝障害および歯の問題などの食餌－関連健康問題の増加に関わってきた。このような懸念される傾向に起因して消費者はより健康なライフスタイルを取り入れ、彼らの献立で栄養甘味料のレベルを減らすことの重要性に対する認識が高まるようになった。

近年特に低カロリーまたはゼロカロリー甘味料の開発に焦点を当て、栄養甘味料代替品の開発が進行されている。栄養甘味料の１つ提案された代替品にはアルロース（Ｄ－プシコースとも知られている）がある。アルロースは自然で極めて少ない量で存在するため、「希少糖」として知られている。アルロースはスクロース甘味の約７０％であるが、スクロースカロリーの約５％（約０．２ｋｃａｌ／ｇ）のみを提供する。したがって、アルロースは本質的に「ゼロカロリー」甘味料と見なされ得る。

自然界でその希少性を考慮し、アルロースの製造は容易に入手可能なフルクトースのエピマー化に依存している。ケオース－３－エピメラーゼはフルクトースおよびアルロースを相互転換させることができ、このような転換を進行するための様々なケトース－３－エピメラーゼが知られている。このようなエピマー化の反応は通常最初にフルクトースを溶解させた水性媒体を使用して行っており、エピマー化の結果として収得されたアルロース－含有生成物はアルロース水溶液形態である。反応生成物に対するさらなる加工処理および精製は公知の手順にしたがって行うことができ、それによって濃度および純度がかなり高いアルロースを含有するアルロースシロップが製造される。このようなアルロースシロップはグルコースシロップ、高果糖コーンシロップなどの従来の「糖」シロップの代替品として、食品および飲料を含む、多くの消費材製品に使用することができる。

しかしながら、他の用途においては「乾燥」、自由流動性、結晶形態、すなわち一般にテーブルシュガーの形態に似た形であるアルロースを利用することが好ましい。結晶性アルロースを製造する方法を開発しようとするいくつのかの試みが報告されたことがあるが、（たとえば、米国特許第８，５２４，８８８号およびＷＯ２０１６／０６４０８７号参照）、一般にアルロースは適切な形状と大きさの結晶が高い収率で確実に得られるように制御されて効率的な方法で結晶化することが難しい糖であるものと認識されている。したがって、アルロースの結晶化方法を改善することは依然として多大な関心事である。

本発明の様々な様態は、以下のように要約することができる：
態様１：
アルロース結晶を製造する方法であって、本方法は下記ステップを含む:
ａ） アルロースシロップの第１部分とアルロース種結晶からなる第１混和物を冷却および攪拌し、上記アルロースシロップ内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第１白下（ｍａｓｓｅｃｕｉｔｅ）と溶解された残余アルロースを含有する第１母液（ｍｏｔｈｅｒ ｌｉｑｕｏｒ）を形成するステップであって、上記冷却および攪拌はアルロース結晶が予め選択した第１目標収率を達成するまで持続するステップ；
ｂ） 任意選択的に、上記第１白下を第１部分（上記母液部分から上記アルロース結晶を分離するステップおよび上記分離されたアルロース結晶を洗浄および／または乾燥するステップなど、さらなる加工ステップらを行うことができる）と第２部分に分離するステップ；
ｃ） 任意選択的に、アルロースシロップの第２部分と上記第１白下の上記第２部分を配合して第２混和物を形成するステップ；および
ｄ） 任意選択的に、上記第２混和物を冷却および攪拌し、アルロースシロップの上記第２部分で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第２白下と溶解された残余アルロースを含有する第２母液を形成させるステップであって、上記冷却および攪拌はアルロース結晶が予め選択した第２目標収率を達成するまで持続するステップ。

態様１の様々な実施形態において、少なくともａ）およびｂ）ステップが実行され、少なくともａ）～ｃ）ステップが実行されるか、または少なくともａ）～ｄ）ステップが実行される。

態様２：
上記第１混和物が上記アルロースシロップの第１部分と乾燥アルロース結晶を配合して収得される、態様１に記載の方法。

態様３：
上記第１混和物が上記アルロースシロップの第１部分とアルロース結晶および母液からなるヒール（ｈｅｅｌ）を配合して収得される、態様１に記載の方法。

態様４：
上記第１混和物および第２混和物が、ｄ）ステップを行う場合、ａ）およびｄ）ステップにおいて、各々０．０２～２ｍ／ｓｅｃの先端速度（ｔｉｐ ｓｐｅｅｄ）を有する攪拌機を使用して攪拌される、態様１～３のいずれかに記載の方法。

態様５：
ａ）ステップが、上記アルロースシロップ内で溶解されたアルロースの結晶化開始後、アルロースシロップの少なくとも１つのさらなる部分と上記第１混和物を配合するステップをさらに含む、態様１～４のいずれかに記載の方法。

態様６：
上記ａ）ステップにおける上記冷却は上記第１混和物の温度を初期の温度範囲以内から第２温度範囲以内まで低下させるステップおよび一定時間の間、上記第２の温度以内で上記第１混和物の温度を保持するステップを含む、態様１～５のいずれかに記載の方法。

態様７：
ｄ）ステップが実行され、ｄ）ステップにおける上記冷却は初期温度範囲以内から第２温度範囲以内まで上記第２混和物の温度を低下させるステップおよび一定時間の間上記第２温度範囲以内に上記第２混和物の温度を保持するステップを含む、態様１～６のいずれかに記載の方法。

態様８：
上記アルロースシロップが７０重量％～９５重量％、７５重量％～９０重量％、または８０重量％～８５重量％の乾燥固体含量を有する、態様１～７のいずれかに記載の方法。

態様９：
上記アルロースシロップが少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％のアルロース純度を有する、態様２～８のいずれかに記載の方法。

態様１０：
上記第１白下の第１部分において第１母液からアルロース結晶を分離するさらなるステップを含む、態様１～９のいずれかに記載の方法。

態様１１：
上記分離が遠心分離、濾過、デカンテーション（ｄｅｃａｎｔａｔｉｏｎ）、膜分離およびそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ以上の物理的分離方法によって少なくとも部分的に実行される、態様１０に記載の方法。

態様１２：
上記第１母液から分離されたアルロース結晶がｉ）水、有機溶媒、有機溶媒のブレンド、水と有機溶媒（ら）のブレンドまたは少なくとも１つの炭水化物（たとえば、アルロース）からなる水溶液中、少なくとも１つで洗浄するステップ；ｉｉ）乾燥するステップ；またはこれらの組み合わせを実行する、態様１０または１１に記載の方法。

態様１３：
ｂ）～ｄ）ステップが少なくとも１回実行および繰り返される、態様１～１２のいずれかに記載の方法。

態様１４：
アルロース結晶を製造する方法であって、本方法は下記ステップを含む：
ａ）．ｉ）水および溶解されたアルロースを含む、フィード（ｆｅｅｄ）シロップと、ｉｉ）アルロース結晶を含むリサイクルされた（ｒｅｃｙｃｌｅｄ）白下および溶解されたアルロースを含有するリサイクルされた白下母液からなる、フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物（ここで上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は第１結晶化温度範囲以内に冷却されたものである）を、第１ステップ結晶化領域に通過させるステップであって、上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は攪拌され、上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は上記第１結晶化温度範囲以内に保持され、上記フィードシロップおよびリサイクルされた白下母液内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第１白下と溶解された残余アルロースを含有する第１母液を形成させるステップ、および予め選択した第１目標収率に到達した上記第１白下を上記第１ステップ結晶化領域から排出させるステップ；
ｂ）．任意選択的に、上記第１ステップ結晶化領域から排出された上記第１白下を第２結晶化温度範囲以内に冷却させ、上記第１白下を第２ステップ結晶化領域に移送させるステップ；
ｃ）．任意選択的に、上記第１白下を上記第２ステップ結晶化領域に通過させるステップであって、上記第１白下は攪拌され、上記第１白下は上記第２結晶化温度範囲以内に保持され、上記第１母液内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第２白下と溶解された残余アルロースを含有する第２母液を形成させるステップ、および予め選択した第２目標収率を達成した上記第２白下を上記第２ステップ結晶化領域から排出させるステップ；および
ｄ）．任意選択的に、ｂおよびｃのステップを少なくとも１回繰り返してアルロース結晶を含む最終白下および最終母液を収得するステップ。

態様１４の様々な実施形態において、少なくともａ）およびｂ）ステップが実行され、少なくともａ）～ｃ）ステップが実行されるか、または少なくともａ）～ｄ）ステップが実行される。

態様１５：
ａ）～ｄ）ステップが実行され、上記最終白下の少なくとも一部内の上記アルロース結晶と上記最終母液を分離するさらなるステップを含む、態様１４に記載の方法。

態様１６：
ａ）～ｄ）ステップが実行され、上記最終白下の一部は上記リサイクルされた白下として使用される、態様１４または１５に記載の方法。

態様１７：
上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物が、混合容器内で上記フィードシロップと、アルロース結晶からなる上記リサイクルされた白下および溶解されたアルロースを含有するリサイクルされた白下母液を混合し、上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物を提供するステップおよび上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物を上記混合容器から上記第１ステップ結晶化領域に移送するステップによって収得される、態様１４～１６のいずれかに記載の方法。

態様１８：
上記第１混和物と第２混和物が、ｃ）ステップが実行されれば、ａ）およびｃ）ステップにおいて、各々０．０２～２ｍ／ｓｅｃの先端速度を有する攪拌機を使用して攪拌される、態様１４～１７のいずれかに記載の方法。

態様１９：
上記アルロースシロップが７０重量％～９５重量％、７５重量％～９０重量％、または８０重量％～８５重量％の乾燥固体含量を有する、態様１４～１８のいずれかに記載の方法。

態様２０：
上記アルロースシロップが少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％のアルロース純度を有する、態様１４～１９のいずれかに記載の方法。

態様２１：
上記分離が遠心分離、濾過、デカンテーション、膜分離およびそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ以上の物理的分離方法によって少なくとも部分的に実行される、態様１５に記載の方法。

態様２２：
上記最終母液から分離されたアルロース結晶がｉ）水、有機溶媒、有機溶媒のブレンド、水と有機溶媒（ら）のブレンドまたは少なくとも１つの炭水化物（たとえば、アルロース）からなる水溶液中、少なくとも１つで洗浄するステップ；ｉｉ）乾燥するステップ；またはこれらの組み合わせを実行する、態様１５または２１に記載の方法。

態様２３：
上記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物がプラグフロー（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）方式で上記第１ステップ結晶化領域を通過しおよび／または、ｂ）とｃ）ステップを実行する場合、上記第１白下はプラグフロー方式で上記第２ステップ結晶化領域を通過する、態様１４～２２のいずれかに記載の方法。

態様２４：
本方法が連続的に実行される、態様１～２３のいずれかに記載の方法。

態様２５：
態様１～２４のいずれかの方法によって収得された、アルロース結晶。

態様２６：
態様２５によるアルロース結晶およびアルロース結晶以外の少なくとも１つのさらなる成分からなるか、またはそれを使用して製造された、消費材製品。

態様２７：
態様２５によるアルロース結晶を使用するステップを含む、消費材製品を製造する方法。

態様２８：
態様１～２４のいずれかの方法によって収得された、母液。

態様２９：
上記母液がヒトまたは動物によって消費可能な製品として、またはヒトまたは動物によって消費可能な剤形化された製品における一成分として使用するのに適切なものである、態様２８に記載の母液。

本発明の一実施形態による結晶化システムおよび工程を図式化した形態で示す。 本発明の一実施形態によって製造されたアルロース結晶を含有する白下の顕微鏡写真である。

本発明の特定実施形態に対する詳細な説明

アルロースシロップ

本発明は結晶化工程のための出発物質として少なくとも１つのアルロースシロップを利用し、ここで上記シロップ内に溶解形態で存在するアルロースは結晶性形態に転換される。アルロースシロップを収得する方法は当該技術分野においてよく知られており、たとえば、下記特許文献に記載されており、各々の開示内容はすべての目的のための参照でその全体として本明細書に組み込まれる：ＷＯ ２０１６／１３５４５８；ＵＳ ２０１５／０２１０９９６；ＵＳ ５，４１１，８８０；ＵＳ ８，７３５，１０６；およびＵＳ ８，０３０，０３５。

たとえば、アルロースシロップはフルクトースの少なくとも一部をアルロースに転換させるのに有効な条件の下でフルクトース水溶液とアルロース（Ｄ－プシコース）エピメラーゼ（ｅｐｉｍｅｒａｓｅ）酵素を接触させるステップ、収得された反応生成物を精製した後、上記精製された反応生成物を所望の乾燥固体含量に濃縮させるステップを含む工程によって製造され得る。精製ステップは脱蛋白処理（ｄｅｐｒｏｔｅｉｎａｔｉｏｎ）、脱色（脱色剤（ら）処理）、除染、イオン交換クロマトグラフィー（陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂などの１つ以上のイオン交換樹脂を使用する）、カラムクロマトグラフィー、分画（ｆｒａｃｔｉｏｎ）などの１つ以上の技法を利用し、上記反応生成物から不純物を除去することを含むことができる。

アルロースシロップは下記により詳細に記載されているように、このシロップが種結晶の存在下で冷却されるとき、アルロースを結晶化させるのに十分に効果的な乾燥固体含量を有するべきである。たとえば、様々な実施形態において、上記アルロースシロップの乾燥固体含量は少なくとも５０重量％、少なくとも５５重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも６５重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも７５重量％または少なくとも８０重量％であり得る。しかしながら、上記アルロースの乾燥固体含量は種結晶の導入によって結晶化が開始される以前にシロップが保持される温度で上記シロップが種結晶なしで自由－流動性溶液として存在するように、十分に低いことが一般に好ましいであろう。したがって、本発明の様々な実施形態において、上記アルロースシロップは９０％を超過しないか、８５％を超過しない乾燥固体含量を有する。所望の乾燥固体含量はアルロースの希釈溶液が蒸発または濃縮過程を経ることによって達成され得るが、この過程で揮発成分（たとえば、水）は上記溶液から除去され、より濃縮されたシロップのみが残ることになる。上記蒸発／濃縮条件はアルロースが変性する程度を最初化または減少するように選択することが有利であり得て；たとえば、比較的低い蒸発温度が採用され得る。

アルロースシロップの純度は様々であり得るが、通常アルロースがアルロースシロップ内に存在する不揮発性物質の大部分（重量で）を占めることが好ましいであろう。したがって、シロップのアルロース純度は本発明の様々な実施形態において、少なくとも６０重量％、少なくとも６５重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも７５重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも８５重量％または少なくとも９０重量％であり得る。アルロースシロップに対して本明細書において使用される用語「アルロース純度」は上記シロップ中の乾燥固体の総重量を基準に、上記シロップ中のアルロースの重量パーセントを意味する。

アルロースの種結晶

本発明は溶液からさらなるアルロースの結晶化の開始を促進することを補助するためにアルロースの種結晶を採用する（たとえば、アルロースシロップ、母液、またはこれに類似したもの中で以前に溶液に存在していたアルロース含有固体結晶の形態）。特定実施形態において、アルロース種結晶は乾燥形態（たとえば、以前に実行された結晶化から回収されたアルロースの乾燥結晶）および／またはアルロース結晶および母液からなる白下の一部分など、ヒールの形態で存在する。アルロース種結晶の正確な量は特に重要なものであるとは考えられないが、たとえば、結晶化容器または結晶化領域に存在するアルロース、総量の約０．１～約５％を占める量で使用され得るが、これに対しては以下でより詳細に記述されるであろう。一般的に言えば、比較的高い純度のアルロース種結晶を使用することが好ましく；たとえば、アルロース種結晶は本発明の様々な実施形態において、少なくとも９０％、少なくとも９５％または少なくとも９９重量％のアルロース純度を有することができる。アルロース結晶に対して本明細書において使用される用語「アルロース純度」は結晶内の乾燥個体の総重量を基準に、結晶内アルロースの重量パーセントを意味する。

結晶化工程の様々な例示的実施形態に対する説明

発明の一実施形態において、アルロースの回分（ｂａｔｃｈ）結晶化は撹拌機を備えたジャケット式（ｊａｃｋｅｔｅｄ）容器内において、白下温度を下げてそれによって結晶化を誘導するために上記ジャケット内の冷却媒体（たとえば、水または他の熱伝達液体）の温度を低下させることによって実行され得る。下記一連のステップが実行され得る：
１. 容器を適切なアルロースシロップで部分的に充填される。
２. 冷却媒体の温度を所望の初期温度に設定する。
３. 攪拌機を作動させて所望の先端速度を提供するのに有効なＲＰＭに設定する。
４. 容器内アルロースシロップの温度は冷却媒体の温度を適切に変化させ、所望の温度に下げる。
５. 所望量の種結晶（たとえば、乾燥種結晶）を容器に添加する（この添加はアルロースシロップがステップ２で設定した温度に到達する時間の前に実行することができる。
６. 適切な攪拌機先端速度を使用し、種結晶とアルロースシロップを混合する。撹拌機先端速度は種結晶のみならず、結晶化途中に続いて形成されるアルロース結晶の破損を最小化するか、これを回避するように選択され得る。特定実施形態において、攪拌機先端速度は後続の結晶化ステップ（ら）を進行するときよりも種結晶とアルロースシロップとの初期混合を進行するときにより速い。
７. 次いで、アルロースシロップ／種結晶混和物の温度をアルロ－スシロップ内溶解されたアルロースの一部分の結晶化を達成するのに効果的な所望の温度に低下させる。この温度は、たとえば、シロップ内アルロースの濃度によって変わり得るが、通常約４０℃を超過せず約０℃よりも低くないであろう。
８. 結晶化は適切な程度の攪拌で、アルロース結晶の所望の収率が達成されるまで（これは容器からサンプルを周期的に採取して母液の乾燥固体含量を測定して確認することができる）継続することが可能である。
９. アルロース結晶の所望の収率を達成するため、白下の温度は連続的にまたは１つ以上のステップにおいて、継続的に低下され得る。
１０. いったん、アルロース結晶の所望の収率が充足されれば、白下をさらなるアルロースシロップ（たとえば、容器を満たす）部分と配合する。次いで、７～９ステップを繰り返す。
１１. 容器内に上記さらなるアルロースシロップ部分を導入した後、いったんアルロース結晶の所望の収率が達成されれば、白下の残余部分は後続バッチの白下のための種結晶の供給源として役割を果たすようにするために容器内に保持しながら、白下の一部分（たとえば、約１／４～３／４）を容器から取り出す。このような方式で、多数バッチの白下を製造することができる。
１２. 容器から取り出された白下の一部分（ら）は遠心分離、濾過、デカンテーション、膜分離およびそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ以上の物理的分離方法によって母液からアルロース結晶を分離した後、上記分離されたアルロース結晶を洗浄および／または乾燥するステップなど、１つ以上の所望の加工ステップらを行うことができる。

本発明の別の実施形態において、結晶化は複数のステップ（たとえば、３または４ステップ）を含む連続方式で実行することができる。このような工程は図１に図式的形態で示されており、さらに以下により詳細に説明したシステムを使用して進行され得る。

適切な純度のアルロースシロップがライン１を介して蒸発器２に導入され、その蒸発器でシロップの乾燥固体含量は所望のレベルに増加される。次いで、アルロースシロップはライン４を介して（ポンプ３を利用して）アルロースシロップフィード収容タンク５にポンピングされる。タンク５から、アルロースシロップはライン７を介して（ポンプ６を利用して）ポンピングされて熱交換器８内に導入され、その熱交換器でアルロースシロップの温度はライン９を介してミックスタンク１０に供給される前に所望の値に調整される。ミックスタンク１０において、アルロースシロップは、ライン２５を利用してミックスタンク１０に供給される、結晶化領域２２からの白下とともに激しく混合しながら配合する。アルロースシロップと白下の混和物（種結晶の供給源としての役割を果たす）はミックスタンク１０から排出されて結晶化領域１２内に導入される。結晶化領域１２は攪拌機を備えた適切なタンクまたは他の容器内部にあってもよい。当該技術分野において公知された類型の任意の撹拌機を使用することができ；特に、攪拌機は結晶化工程において使用され得る溶液／種結晶混合物を攪拌するのに有用であるものと認識されている任意の類型の機械装置であり得る。一実施形態において、結晶化領域内の攪拌機はその攪拌効果を水平的に引き起こすことができるが、垂直的には引き起こすことができない。結晶化途中に形成される乱流および結晶の破壊／破損を防止または減少させるために、攪拌は低速で進行されることが好ましい場合がある。攪拌機は結晶化領域１２を構成する容器の壁（ら）および／または底にアルロース結晶がくっつくことを防止するように配列および作動され得る。本発明の一態様によれば、アルロースシロップおよび白下の混和物は結晶化領域１２内で濃縮を実行しない。アルロースシロップ／白下混和物はプラグフロー方式で結晶化領域１２を介して移動することができ、このとき攪拌機の先端速度は液相混和物内で溶解されたアルロースの結晶化を促進し、そして所望の大きさと形状のアルロース結晶を生成するために適切に調整される。一実施形態において、プロセスパラメータはアルロースシロップ／白下混和物が、降下式連続流れであり、結晶化領域１２を含む容器を通過するように制御される。結晶化領域１２を通過する混和物の流速およびそれによる結晶化領域１２において混和物の滞在時間はライン１４を介して結晶化領域１２から離脱する混和物がアルロース結晶の所望の含量を有するように制御される（すなわち、アルロース結晶の所望の収率は混和物が結晶化領域１２から排出される時間によって達成される）。一実施形態において、アルロースシロップ／白下混和物の温度は混和物が結晶化領域１２を通過するとき一定にまたは本質的に一定のまま保持される。たとえば、結晶化領域１２内に導入される時点における混和物の温度が結晶化領域１２から離脱するか、またはそれから排出される時点における混和物温度と５℃未満、４℃未満、３℃未満、２℃未満または１℃未満に異なるように混和物の温度が制御され得る。

結晶化領域１２から収得された白下は熱交換器１５を使用して所望の温度でさらに冷却されて（たとえば、白下が結晶化領域１２から離脱するときの温度より約１℃～約１０℃より低くてもよい）、ライン１６を介して結晶化領域１７に導入される。本発明の一実施形態によれば、結晶化領域１２から収得された白下は結晶化領域１７内に導入される前または後に濃縮を実行しない。結晶化領域１７は攪拌機を備えた適切なタンクまたは他の容器内部にあってもよい。白下はプラグフロー方式で結晶化領域１７を介して移動することができ、このとき攪拌機の先端速度は白下の液相（母液）に依然として溶解されているアルロースの結晶化を促進するように適切に調整される。結晶化領域１７を通過する混和物の流速およびそれによる結晶化領域１７内混和物の滞留時間はライン１８を介して結晶化領域１７から離脱する混和物がアルロース結晶の所望の含量（すなわち、アルロース結晶の所望の収率は混和物が結晶化領域１７から排出される時間によって達成される）を有するように制御されるが、アルロース結晶の所望の含量は結晶化領域１２から排出される白下の含量よりも高い。結晶化領域１７における白下は、本発明の一実施形態によれば、濃縮を実行しない。

結晶化領域１７から収得された白下は熱交換器２０を使用して所望の温度にさらに冷却されて（たとえば、白下が結晶化領域１７から離脱するときの温度より約１℃～約１０℃低くてもよい）、ライン２１を介して結晶化領域２２に導入される。本発明の一実施形態によれば、結晶化領域１７から収得された白下は結晶化領域２２内に導入される前または後に濃縮を実行しない。結晶化領域２２は攪拌機を備えた適切なタンクまたは他の容器内部にあってもよい。白下はプラグフロー方式で結晶化領域２２を介して移動することができ、このとき攪拌機の先端速度は白下の液相（母液）に依然として溶解されているアルロースの結晶化を促進するように適切に調整される。結晶化領域２２を通過する混和物の流速およびそれによる結晶化領域２２内混和物の滞留時間はライン２３を介して結晶化領域２２から離脱する混和物がアルロース結晶の所望の含量（すなわち、アルロース結晶の所望の収率は混和物が結晶化領域２２から排出される時間によって達成される）を有するように制御されるが、アルロース結晶の所望の含量は結晶化領域１７から排出される白下の含量よりも高い。結晶化領域２２内の白下は、本発明の一実施形態によって、濃縮を実行しない。

そのように所望される場合、結晶化領域１２、１７および２２の方式に類似した方式で作動する、１つ以上のさらなる結晶化領域（図示せず）を導入することができ、この領域において結晶化領域２２を離脱する白下は冷却および結晶化をさらに実行するようになる。本発明の特定実施形態によれば、そのようなさらなる工程は白下の任意の濃縮なしで進行される。

いったん、アルロース結晶の所望の最終目標収率を有する白下が製造されてから、それの一部は再循環されて上述した種結晶の供給源として利用することができ（ライン２５を介してミックスタンク１０に運搬される）、残余部分は熱交換器２７を通過してライン２８を介して白下収容タンク２９に供給され得る。白下収容タンク２９からの白下は遠心分離３０を利用して母液からアルロース結晶の分離を実行することができ、その後収得されたアルロース結晶のケーキは回転乾燥機３１で乾燥される前に洗浄される。

一般的に言えば、高いアルロース結晶濃度は高い粘度を有し、また結果的にさらなる工程を難しくする白下をもたらす傾向があり得るため、最終白下（すなわち、白下の母液成分からの分離を含む、アルロース結晶が回収される白下）が過度に高いアルロース結晶含量を有さないように結晶化条件を制御することが好ましいであろう。したがって、本発明の様々な実施形態において、最終白下内アルロース結晶収率は６０％以下、５５％以下、５０％以下または４５％以下である。同時に、製造原価を低減させるために最終白下において達成されるアルロース結晶収率は十分に高いことが好ましい。したがって、様々な実施形態において、最終白下内アルロース結晶収率は少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％または少なくとも４０％である。

本発明の様々な実施形態にしたがってアルロース結晶から分離された母液（ら）は異なる方式でさらに加工され且つ／または使用することができる。たとえば、分離ステップから回収された母液は消費材製品を製造するか、または剤形化におけるアルロース供給源としてそのまま（たとえば、溶液またはシロップ形態で）簡単に使用することができる。そのように所望される場合、母液は濃縮（蒸発）および／または（吸着剤またはそれに類似したものを使用して）不純物を除去するための処理などの１つ以上の加工ステップを行うことができる。さらなる他の実施形態において、回収された母液は本明細書に記載されている類型の結晶化工程に復帰して再循環され、したがってアルロースシロップ出発物質の（全体または一部）供給源として作用することができる。このような再循環の前に、母液は濃縮および／または精製などの１つ以上の加工ステップを行うことができる。

アルロース結晶のさらなる加工

本発明の様々な実施形態において、本方法は１つ以上のさらなるステップを含むことができるが、上記ステップにおいて、遠心分離、濾過、デカンテーション、膜分離または他のそのような物理的分離方法によって白下の母液部分からの分離後に、白下内に存在するアルロース結晶がさらなる加工を経ることになる。たとえば、母液から分離したアルロース結晶は一般的に結晶の外部表面上に若干の母液を有する。母液は一般に若干の不純物（アルロース以外の物質）を含有するために、回収された結晶の純度は分離されたアルロース結晶が、その結晶を洗浄するために１体積以上の適切な液体が使用される、1つ以上の洗浄ステップを行うことによって改善することができる。洗浄ステップ（ら）は洗浄液をアルロース結晶の層（ｂｅｄ）を介して通過させるか、または分離されたアルロース結晶を所定体積の洗浄液でスラリー化した後、そのスラリーを洗浄液から洗浄されたアルロース結晶を回収するために遠心分離、デカンテーション、膜分離および／または濾過などの物理的分離ステップを実行するなど、当該技術分野に公知された技法を使用して任意の適切な方式で実行することができる。水、有機溶媒（たとえば、エタノールなどのアルコール）、水と１つ以上の有機溶媒のブレンド、２つ以上の有機溶媒のブレンド、および／または少なくとも１つの炭水化物（たとえば、アルロース）からなる水溶液など、任意の適切な洗浄液が使用され得る。一実施形態において、アルロース結晶はアルロースシロップまたは洗浄される結晶内に初期に存在する残余母液の純度よりも（アルロースに対して）高い純度を有する回収された母液でさえも洗浄される。

白下の母液から分離されたアルロース結晶は結晶の水分含量を低下させるために乾燥ステップを実行することができる。乾燥ステップはたとえば、洗浄ステップまたは一連の洗浄ステップ以降に進行することができる。結晶の乾燥は流動層乾燥機、回転乾燥機、真空乾燥機または他のそのような装置で実行することができる。たとえば、乾燥ステップにおいて、アルロース結晶は約２０分～約２４時間、より好ましくは約２０分～約６時間にわたって、最高約１００℃、好ましくは８０℃を超過しない空気温度を使用して乾燥させることができる。

本発明は従来公知されたアルロースの結晶化工程と比較し、（より良好な装備活用によって）より低い製造原価で、比較的大きい、乾燥された、自由－流動アルロース結晶を製造することができる。そのようなより大きい結晶は粉状および綿毛のように見える小さいアルロース結晶よりも良好な外観を有する。より大きい結晶はより少ない微粒体（ｆｉｎｅｓ）を有し、これは結局ダスティング（ｄｕｓｔｉｎｇ）を下げることになる。微粒体（すなわち、小さい結晶）は大きい結晶らの間の空間を詰めることができるが、恐らく貧弱な流動特性のみならず、固化（ｃａｋｉｎｇ）問題を引き起こすことになる。さらに、小さいアルロース結晶は大きい結晶と比較してより大きい表面積を有し；これは固化にも寄与できる、より速い水分吸収をもたらす。本発明を使用して経済的に製造できる類型の乾燥された、自由－流動性アルロース結晶は特別な取扱装備を必要とせず顧客（たとえば、食品製造業者）による取扱が可能である。

本発明による工程は本発明の様々な実施形態において、たとえば、少なくとも１００ミクロン、少なくとも１５０ミクロン、少なくとも２００ミクロン、または少なくとも２５０ミクロン、またはより大きい（たとえば、２５０～３５０ミクロン）の平均粒度を有するアルロース結晶製品を製造することができる。平均粒度はベックマンコールター（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ）社によって製造されたＬＳ １３ ３２０モデルのような、レーザ回折粒度分析機を利用して決定することができる。本発明の特定態様によれば、収得されたアルロース結晶生成物の２５％以下はその大きさが７５ミクロンよりも少ない。

本発明は上記アルロース結晶が針または平らなシートの形状よりは、明らかに定義された三次元形状を有する好ましい形態を有するアルロース結晶を収得するために実行され得る。図２はそのような好ましい形態を有する白下内アルロース結晶の顕微鏡写真イメージである。

本発明の少なくとも特定実施形態にしたがって製造されたアルロース結晶はたとえば、３０ ｌｂ／ｆｔ^３超過、より好ましくは３５ ｌｂ／ｆｔ^３超過のバルク（ｂｕｌｋ）密度を有することが有利であり得る。

アルロース結晶の用途

本発明の方法によって製造されたアルロース結晶はヒトおよび／または動物消費用製品に使用することができる。そのような用途は低い水分含量を有する製品に特に有益である．いくつかの実施形態において、製品は食品、飲料製品、医薬品、栄養製品、スポーツ製品、または化粧品であり得る。たとえば、製品が食品である場合、その食品は菓子製品（チョコレート製品を含む）、デザート製品、シリアル製品、焼き物製品、冷凍乳製品（たとえば、アイスクリーム）、肉類、乳製品（たとえば、ヨーグルト）、調味料、スナックバー、エネルギーバー、栄養バー、スープ、ドレッシング、ミックス、調理済み食品、ベビーフード、ダイエット製剤、シロップ、食品コーティング、ドライフルーツ、ソース、グレービー（ｇｒａｖｉｅｓ）、およびジャム／ゼリーからなる群より選択することができる。いくつかの実施形態において、食品は製品の表面に形成されたコーティングまたはフロスティング（ｆｒｏｓｔｉｎｇ）の形態で本発明の方法によって製造されたアルロース結晶を含むことができる。あるいは、製品が飲料製品である場合、この飲料製品は炭酸飲料、非炭酸飲料、フルーツフレーバー飲料、フルーツジュース、茶、牛乳、コーヒーなどからなる群より選択することができる。本発明にしたがって製造されたアルロース結晶を含有する食品はまた食卓用甘味料であり得る。

本発明にしたがって製造されたアルロース結晶は当該技術分野に公知された任意の食品および飲料成分を含む、１つ以上の他の食品または飲料成分と組み合わせて使用することができる。そのようなさらなる食品および飲料成分はこれらに限定されないが、アルロース以外の香料、着色剤、甘味料（スクロース、フルクトース、アロース、タガトースおよび他の希少炭水化物などの他の炭水化物、スクラロース、アセスルファムＫ、サッカリン、アスパルテームなどの高効能合成甘味料、ステビアおよびモンクフルーツ抽出物甘味料およびその中に存在するテルペン配糖体（たとえば、レバウジオシドＡ、レバウジオシドＢ、レバウジオシドＣ、レバウジオシドＤ、レバウジオシドＥ、レバウジオシドＦ、レバウジオシドＧ、レバウジオシドＨ、レバウジオシドＩ、レバウジオシドＪ、レバウジオシドＫ、レバウジオシドＬ、レバウジオシドＭ（レバウジオシドＸとしても知られている）、レバウジオシドＮ、レバウジオシドＯ、ステビオシド、ステビオールモノシド、ステビオールビオシド、ズルコシドＡ、ズルコシドＢ、ルブソシド、グリコシル化（ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｅｄ）ステビオール配糖体、酵素－改質されたステビオール配糖体、モグロシドＩＩＡ、モグロシドＩＩＢ、７－オキソモグロシドＩＩＥ、１１－オキソモグロシドＡ、モグロシドＩＩＩＡ_２、１１－デオキシモグロシドＩＩＩ、１１－オキシモグロシドＩＶＡ、７－オキソモグロシドＶ、１１－オキソモグロシドＶ、モグロシドＶ、モグロシドＶＩおよびこれに類似したもの、ならびにこれの組み合わせを含むか、これのみに限定されない、ステビオール配糖体およびモグロシド）などの高効能天然甘味料、食餌繊維（可溶性コーン纎維およびポリデキストロースなどの可溶性食餌繊維を含む）、酸味料、水などを含む。アルロース結晶は乾燥された形態のそのような他の成分と混合されるか、またはブレンディングされ得る。他の実施形態においてアルロース結晶は１つ以上の他の成分でコーティングされてもよく；たとえば、（高効能甘味料、高効能甘味料、および／または１つ以上の他の炭水化物の組み合わせなど）１つ以上の他の成分を含有する溶液が、噴霧または他のそのような手順によってアルロース結晶に塗布した後、乾燥させることができる。

Claims (35)

1. 下記ステップを含む、アルロース結晶の製造方法：
   ａ）アルロースシロップの第１部分とアルロース種結晶からなる第１混和物を冷却および攪拌するステップおよび前記アルロースシロップ内で溶解されたアルロースの結晶化が開始され、それによってアルロース結晶を含む第１白下と溶解された残余アルロースを含有する第１母液を形成させるステップであって、前記冷却および攪拌はアルロース結晶が予め選択した第１目標収率を達成するまで持続するステップ；
   ｂ）任意選択的に、前記第１白下を第１部分および第２部分に分離するステップ；
   ｃ）任意選択的に、アルロースシロップの第２部分と前記第１白下の前記第２部分を配合して第２混和物を形成するステップ；および
   ｄ）任意選択的に、前記第２混和物を冷却および攪拌するステップおよびアルロースシロップの前記第２部分内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第２白下および溶解された残余アルロースを含有する第２母液を形成させるステップであって、前記冷却および攪拌はアルロース結晶が予め選択した第２目標収率を達成するまで持続するステップ。
2. 少なくともａ）およびｂ）ステップが実行される、請求項１に記載の方法。
3. 少なくともａ）、ｂ）およびｃ）ステップが実行される、請求項１に記載の方法。
4. 少なくともａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）ステップが実行される、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１混和物は前記アルロースシロップの第１部分および乾燥アルロース結晶を配合して収得される、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１混和物は前記アルロースシロップの第１部分およびアルロース結晶と母液からなるヒールを配合して収得される、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１混和物および第２混和物はｄ）ステップが実行されれば、ａ）およびｄ）ステップにおいて、各々０．０２～２ｍ／ｓｅｃの先端速度を有する攪拌機を使用して攪拌される、請求項１に記載の方法。
8. ａ）ステップは前記アルロースシロップ内で溶解されたアルロースの結晶化の開始以降に、アルロースシロップの少なくとも１つのさらなる部分と前記第１混和物を配合するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記ａ）ステップにおける前記冷却は前記第１混和物の温度を初期温度範囲以内から第２温度範囲以内まで低下させるステップおよび前記第１混和物の温度を一定時間の間前記第２温度範囲以内に保持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
10. ａ）～ｄ）ステップが実行され、ｄ）ステップにおける冷却は前記第２混和物の温度を初期温度範囲以内から第２温度範囲以内まで低下させるステップおよび前記第２混和物の温度を一定時間の間前記第２温度範囲で保持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記アルロースシロップは７０％～９５重量％、７５％～９０重量％、または８０％～８５重量％の乾燥固体含量を有する、請求項１に記載の方法。
12. 前記アルロースシロップは少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％のアルロース純度を有する、請求項１に記載の方法。
13. 前記第１白下の前記第１部分において前記第１母液からアルロース結晶を分離するさらなるステップを含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記分離は遠心分離、濾過、デカンテーション、膜分離およびそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ以上の物理的分離方法によって少なくとも部分的に実行される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１母液から分離されたアルロース結晶はｉ）水、有機溶媒、有機溶媒のブレンド、水と有機溶媒（ら）のブレンドまたは少なくとも１つの炭水化物からなる水溶液中、少なくとも１つで洗浄するステップ；ｉｉ）乾燥するステップ；またはそれらの組み合わせを実行する、請求項１３に記載の方法。
16. ｂ）～ｄ）ステップが実行され、少なくとも１回繰り返される、請求項１に記載の方法。
17. 下記ステップを含む、アルロース結晶の製造方法：
    ａ）．ｉ）水および溶解されたアルロースを含む、フィードシロップ、ならびにｉｉ）アルロース結晶を含むリサイクルされた白下および溶解されたアルロースを含有するリサイクルされた白下母液からなる、フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物（ここで前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は第１結晶化温度範囲以内に冷却されたものである）を、第１ステップ結晶化領域に通過させるステップであって、前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は攪拌され、前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物は前記第１結晶化温度範囲以内に保持され、前記フィードシロップおよびリサイクルされた白下母液内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第１白下および溶解された残余アルロースを含有する第１母液を形成させるステップ、および予め選択した第１目標収率に到達した前記第１白下を前記第１ステップ結晶化領域から排出させるステップ；
    ｂ）．任意選択的に、前記第１ステップ結晶化領域から排出された前記第１白下を第２結晶化温度範囲以内に冷却させ、前記第１白下を第２ステップ結晶化領域に移送させるステップ；
    ｃ）．任意選択的に、前記第１白下を前記第２ステップ結晶化領域に通過させるステップであって、前記第１白下は攪拌され、前記第１白下は前記第２結晶化温度範囲以内に保持され、前記第１母液内で溶解されたアルロースの結晶化を開始し、それによってアルロース結晶を含む第２白下と溶解された残余アルロースを含有する第２母液を形成させるステップ、および予め選択した第２目標収率を達成した前記第２白下を前記第２ステップ結晶化領域から排出させるステップ；および
    ｄ）．任意選択的に、ｂおよびｃのステップを少なくとも１回繰り返してアルロース結晶を含む最終白下および最終母液を収得するステップ。
18. 少なくともａ）およびｂ）ステップが実行される、請求項１７に記載の方法。
19. 少なくともａ）、ｂ）およびｃ）ステップが実行される、請求項１７に記載の方法。
20. 少なくともａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）ステップが実行される、請求項１７に記載の方法。
21. ａ）～ｄ）ステップが実行され、前記最終白下の少なくとも一部分中の前記アルロース結晶と前記母液を分離するさらなるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
22. ａ）～ｄ）ステップが実行され、前記最終白下の一部分が前記リサイクルされた白下として使用される、請求項１７に記載の方法。
23. 前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物が、混合容器内で前記フィードシロップと、アルロース結晶からなる前記リサイクルされた白下および溶解されたアルロースを含有するリサイクルされた白下母液を混合して前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物を提供するステップおよび前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物を前記混合容器から前記第１ステップ結晶化領域に移送するステップによって収得される、請求項１７に記載の方法。
24. 少なくともａ）～ｃ）ステップが実行され、前記第１混和物および第２混和物は０．０２～２ｍ／ｓｅｃの先端速度を有する攪拌機を使用して各々ａ）およびｃ）ステップで攪拌される、請求項１７に記載の方法。
25. 前記アルロースシロップは７０％～９５重量％、７５％～９０重量％、または８０％～８５重量％の乾燥固体含量を有する、請求項１７に記載の方法。
26. 前記アルロースシロップは少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％のアルロース純度を有する、請求項１７に記載の方法。
27. 前記分離が、遠心分離、濾過、デカンテーション、膜分離およびそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ以上の物理的分離方法によって少なくとも部分的に実行される、請求項２１に記載の方法。
28. 前記最終母液から分離されたアルロース結晶はｉ）水、有機溶媒、有機溶媒のブレンド、水と有機溶媒（ら）のブレンドまたは少なくとも１つの炭水化物からなる水溶液中、少なくとも１つで洗浄するステップ；ｉｉ）乾燥するステップ；またはそれらの組み合わせを実行する、請求項２１に記載の方法。
29. 前記フィードシロップ／リサイクルされた白下混和物はプラグフロー方式で前記第１ステップ結晶化領域を通過し且つ／またはｂ）およびｃ）ステップが実行されれば、前記第１白下はプラグフロー方式で前記第２ステップ結晶化領域を通過する、請求項１７に記載の方法。
30. 前記方法が連続的に実行される、請求項１～２９のいずれかに記載の方法。
31. 請求項１～３０のいずれかに記載の方法によって収得される、アルロース結晶。
32. 請求項３１に記載のアルロース結晶およびアルロース結晶以外の少なくとも１つのさらなる成分からなるか、またはそれを利用して製造される、消費材製品。
33. 請求項３１項記載のアルロース結晶を使用するステップを含む、消費材製品を製造する方法。
34. 請求項１～３０のいずれかに記載の方法によって収得される、母液。
35. 前記母液はヒトまたは動物によって消費可能な製品として、またはヒトまたは動物によって消費可能な剤型化された製品における一成分（ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）として使用するのに適切なものである、母液。

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