JP3125037B2

JP3125037B2 - アルコールによる果糖の結晶化方法

Info

Publication number: JP3125037B2
Application number: JP01320727A
Authority: JP
Inventors: タマス、ピー、バインダ; ラバト、エム、ロウガン
Original assignee: アーチァ、ダニュアルズ、ミドランド、カムパニ
Priority date: 1988-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: AU4357789A; AU628405B2; FR2640282A1; CA1326666C; FR2640282B1; FI93970C; JPH02249500A; GB8927137D0; GB2225783A; KR900009113A; MX165551B; IT8922624A0; US4895601A; FI895842A0; DE3934341A1; DE3934341C2; IT1237789B; FI93970B; GB2225783B; KR0138999B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は果糖の結晶化方法、特にはアルコールを使つ
て水性供給流中の果糖を結晶化させる連続法に関する。

更に特には、本発明は高収率で容易に速やかに結晶化
する混合物を得るために、部分的に結晶化した高果糖の
水性シロツプ（“マグマ”）にアルコールを混合するこ
とを包含している。

これまで果糖はバツチ法で結晶化されており、その方
法の幾つかは米国特許例えば第2,357,838号、第3,607,3
92号、第3,704,168号、第3,883,365号、第4,199,374
号、第4,710,231号、第4,724,006号および英国特許第1,
117,903号に記述されている。“A Handbook of Sugar A
nalysis"と題する書籍、C.A.Browne著、1912年版、Jnhn
Wiley ＆ Sons出版、は結晶化工程におけるアルコール
の使用に言及している（618頁）。

結晶の収率を高める“改良された”結晶化方法につい
ては多くの提案がなされている。しかし殆んどのバツチ
法は、結晶化工程を開始するための種晶を提供するため
に生成物の幾らかを前の段階に再循環する種晶添加段階
を包含している。従つて全体の生産高から再循環した種
晶材料を差引いた後での純収量を言つた方がよいであろ
う。この差引の後では、純収量は多少とも晶出される材
料の物理的性質により固定されることが判つた。出発材
料は或る量の潜在的な結晶材料を含有しており、これか
ら結晶化による損失を差引いた量が理論的にはほぼその
システム全体の収量となる。

従つて結晶化システムを評価する場合、更に重要なの
は費用、便利さ、必要とする主要装置の量および性質な
どを考慮することである。有利と云う点から見れば、最
もよいシステムは一端から連続的に原料を送給し他端か
ら生成物を実質的に連続的に取出す連続システムであ
る。最終生成物を得るまで、最少の再循環量でスムース
に原料を進行させるべきである。熱サイクルはスムース
に中断せずに温度を上下させるように、すなわちエネル
ギーを浪費せずに最少量の加熱冷却により、行われるべ
きである。バツチ処理では始動停止に合わせて再調整を
ひんぱんに行う必要があるが、そのような必要なく自動
制御により小さい公差を維持しつつ、一様な流れで生成
物が得られるべきである。

従つて、本発明の目的は果糖を結晶化させる新規で改
良された手段と方法とを提供することにある。この関連
で、目的は連続結晶化法を提供することにある。

本発明の他の目的は、種晶のフイードバツクの必要が
ない簡単で直接的な果糖結晶化法を提供することにあ
る。

本発明の態様と一致して、これらおよび他の目的は、
結晶化工程の開始と維持とに用いられる充分な量の結晶
を連続的に生産するために、導入された果糖シロツプの
供給流を即時に急激に冷却する真空結晶機または真空蒸
発機を使用することにより達成される。次いで、その冷
却されたシロツプはアルコールと混合され、結晶化工程
を終了または実質的に終了するのに充分な時間をかけて
冷却される。後、その冷却工程の生成物が本発明の目的
生成物として取出される。

果糖の純粋に水性に結晶化することは、シロツプまた
はマグマの冷却による高粘度のために難しい。この高粘
度のために徐冷が必要となり、そしてマグマの混合が困
難となる。他方、シロツプ中の結晶間の衝突がこのマグ
マの高粘度により制限され、非常に僅かなそして不均一
な核生成しか起らない。また、一次核生成が起らない比
較的広い過飽和帯が存在する。

これらの対立する粘度要因は、高温で真空結晶機を連
続的に運転することで解決できるかもしれない。高温で
の連続運転の条件の下では、マグマの粘度は真空吸出管
結晶機中で使用できない程高くはならない。その結果、
商業的に適当な範囲の結晶寸法のものを生産する不均一
核生成が中程度の割合でしか起らない。

しかしながら、乾燥物質の全量が増加し、または温度
の低下につれてマグマの粘度はこの型の真空結晶機には
高すぎるようになる。従つてマグマは生成物の好収率を
得るために、徐冷しつつ従来のバツチ結晶機に移され
る。

本発明に従えば、低粘度マグマは部分的に結晶化して
いるマグマにアルコールを混合して提供される。この低
粘度マグマは結晶種の添加の必要なく、結晶を連続的に
成長させるに充分な結晶表面積を持つている。その結
果、水性のマグマ流をアルコールと混合することにより
流動し得る結晶生成物を得ることができる。本発明の方
法では沈澱物も泥状物も形成されない。この結果は、マ
グマとアルコールとの混合は沈澱物または泥状物の形成
を防止するためには、高めた温度50〜80℃（122〜176゜
F）でアルコールを添加する必要がある、非常に微妙な
工程であると云う、米国特許第4,724,006号（Gary A.Da
y）記載の方法とより対照をなしている。

更に、本発明に従えば、アルコールはマグマに実質的
にどんな合理的温度、熱時または冷時で添加してもよ
い。得られる、本発明の混合物は優れた収率で結晶果糖
を生産するために比較的短時間冷却してもよい。

連続真空結晶機中での水性マグマの晶出のための本発
明の方法には、乾燥固形物約85〜95wt％、好ましくは87
〜93wt％であるシロツプを含有する供給流を要する。こ
れらの乾燥固形物の果糖純度は果糖約85〜100％、好ま
しくは93〜98％であるべきである。残りの乾燥固形物の
実質的な凡ては他の糖であるべきである。流入する供給
流は、広い温度範囲、例えば54〜82℃（130〜180゜F）
を用いてもよいが、好ましくは約66℃（150゜F）の近傍
の温度である。

流入する供給流は果糖の物理的性質と最近の履歴によ
つて決まる出発pH値を持つていてもよい。更に詳しく
は、果糖結晶化法におけるpHに関する関心は通常保留時
間の長さに結びつけられている。もしそれが何れかの延
長した時間にされたとすれば、殆んどどんな果糖シロツ
プでも本来4.0〜5.0附近において平衡する。しかし、若
し果糖溶液が予め保留時間なしに直接蒸発器に行くなら
ばpHに関しての関心は非常に少ししかあるいは実質的に
ない。従つてこの理由で、起り得るどんなpHでも用いて
もよいが、約４〜4.5の天然に起る範囲が好ましい。

真空結晶機の温度は実質的に41〜54℃（105〜130゜
F）、更に好ましくは43〜49℃（110〜120゜F）に保つ。
結晶機の中では、結晶果糖を約５〜40％、好ましくは15
〜20％を持つた、生成物の連続的結晶機流出流を得るた
めに、温度と乾燥固形物と真空度と供給速度とのバラン
スを維持する。

真空結晶機の後で、生成物流出流はアルコールを混合
され、実質的に38〜52℃（100〜125゜F）、更に好まし
くは41〜43℃（105〜110゜F）のバツチ結晶機に供給さ
れる。そのバツチはバツチ結晶機中あるいは、好ましく
は直線的に低くなつている温度の一連のバツチ結晶機中
で冷却される。バツチ結晶機の生産における最終温度は
実質的に15〜27℃（60−80゜F）、好ましくは18〜24℃
（65〜75゜F）であつてもよい。冷却は10〜24時間程度
の時間に亘り行うべきである。

本発明の方法実施のための装置（第１図）は連続的供
給流の投入10とアルコールの投入12と真空蒸発機14と混
合機16と切り換えマニホールド18と適当数の保留タンク
20−24とを包含する。システムの生産は保留タンク20−
24から取り出され、それは26で示される。結晶流の流れ
を滑らかにするために必要なサージタンク（図示されて
いない）を設けてもよい。

種晶結晶機14は適当などんな装置例えば真空吸出し管
結晶機であつてもよい。その種晶結晶機は管の中心を通
つて液を内部循環し得る真空吸出し管結晶機である。液
の上面で沸騰が起る。その容器中での液の高さは直径の
約1.5倍である。飛沫同伴分離と蒸気の除去に設えて液
面上に充分な空間を設ける。吸出し管はその容器の直径
の約50％である。温度は適用する真空度により制御す
る。蒸気は凝縮され、若し希望ならばその容器に返され
得る。

この蒸発器はSwenson Process Equipment Inc.of Har
vey,Illinois,60426により製造されている。この蒸発器
は内部温度範囲約41〜54℃（105〜130゜F）、好ましく
は約43〜49℃（110〜120゜F）で操作される。果糖供給
流が蒸発器に入つた時それは、溶液の幾らかが実質的に
即時に晶出を引起すために、入つて来る果糖供給流は11
〜22℃（20〜40゜F）の殆んど瞬間的な温度低下を経験
すべきである。温度と乾燥物質と真空と連続的な供給速
度との適度なバランスを維持することにより、果糖の約
５〜40％が蒸発器の中で結晶する。蒸発器からの排出生
成物流は、流れそしてポンプで送り込まれることが出来
るのに充分な水を含有すべきである。若し必要ならば、
水を加えてもよい。

結晶機14を離れ、混合機16に入る生成物は、制御され
た混合をしてまたはしないでマグマ中に直接注入されて
もよいアルコールと混合される。適当な食品の品質のど
んなアルコールを用いてもよいが、エタノールが好まし
い。アルコール対マグマの比は約3:1〜約1:3の範囲、好
ましくは1:1であるべきである。生成物とアルコールと
の混合は温度範囲約38〜52℃（100〜125゜F）、好まし
くは約41〜43℃（105〜110゜F）で行う。この温度範囲
での混合を達成するためアルコールを予備冷却すること
が望ましいかもしれない。

それからそのアルコールと果糖との混合物を切換えマ
ニホールド18を介して、冷却、保留タンク20、22、24
（第１図）に供給する。このマニホールの切換えは常に
１つのタンクは満されつつあり、第２のタンクは保留中
であり、第３のタンクは空になつていて、実質的に連続
的で途切れることのなくタンクに生成物が流入、流出し
ている様に行う。タンク20、22、24中において、冷却は
好ましくは直線的で、26における最終流出温度は約15〜
27℃（60〜80゜F）、好ましくは18〜24℃（65〜75゜F）
である。タンク20−24を通して動く生成物の全冷却時間
は約10〜24時間である。

第２図の態様において、その温度と保留時間とはほぼ
第１図のそれらと同じである。しかし、そのシステム
は、生成物がタンクからタンクへ、各タンク内におい
て、直線的な全温度変化の約1/3の温度変化をして、実
質的に連続的な流れで動くよう、冷却タンク20a−24aが
カスケードで連結している点が異つている。個個のタン
クに入る生成物流の温度はタンク20aで43〜46℃（110〜
115゜F）、タンク22aで32〜38℃（90〜100゜F）、タン
ク24aで21〜27℃（70〜80゜F）である。第２図の態様で
は、生成物流は混合機16aから冷却タンク20aへ、第１図
の切換えマニホールド18を要することなく直接に流入し
ている。

本発明のシステムと方法とに関しては、始めの供給流
の流入口で種晶を加える必要はない。従つて、流出口26
でとれた凡ての結晶が仕上つた生成物として使え、それ
は流入した供給流中の利用できる果糖の約60〜65％であ
るように合せられる。実際の収量は、最終温度とより長
い冷却時間をかけた場合の保留費用と、材料取扱いの他
の形に比較しての材料のポンプ効果とによつて左右され
る。従つて、より高い収量は達成されるかもしれない
が、費用は希望より大きくなるであろう。また本発明の
方法を変更することなく、時期は、種種なパラメーター
の費用が変るので、収量も変つてもよい。

システムで生産される凡ての寸法の結晶に既存の市場
と需要がある故、本発明のシステムでは結晶寸法の制御
は試みていない。しかし、ある顧客は特別な目的のため
に特別な寸法を通常望んでいるために、結晶を寸法によ
り選別するのが望ましいことは判つている。本発明のシ
ステムに関しては、結晶の40％は40メツシユの網を通過
せず、37％は80メツシユの網を通過せず、20％は80メツ
シユの綱を通過することが判つている。

実施例１始めの例においては、連続式真空吸出し管結晶機が47
℃（116゜F）、真空29.2in.（ゲージ圧）で動かされて
いる生産規模からマグマ800gをとる。この採取時間を通
じて、マグマは果糖が95.3％である乾燥固形物平均95
％、結晶した果糖21.4％である。そのマグマに43℃（11
0゜F）で800gの95％エタノールを添加する。16時間に亘
り、その混合物の温度を24℃（75゜F）まで直線的に低
下させる。製品を濾過して集め、乾燥する。収量は491g
で、結晶された果糖71％である。

実施例２実施例１の如く、以下の条件で果糖を晶出し、以下の
結果を得た。

実施例３ −40℃（40゜F）のEtOH800gを800gの真空結晶機生成
物（乾燥固形物89.5％、果糖97wt％、内38℃（100゜F）
で結晶しているもの17.35％である）に添加し、ビーカ
ー中で混合する。混合機の温度は18℃（65゜F）であ
る。混合物を24℃（75゜F）で攪拌する。油状物または
沈澱物を生成することなく生成物は結晶化する。

実施例４種種な量のアルコールと果糖シロツプを用いた時の果
糖収量を見出すためエタノール−水溶液中への果糖の大
約の溶解度を決定した。果糖の種種な飽和溶液を24℃
（75゜F）で調製する。その組成は高性能液体クロマト
グラフイーで決定する。

第３図は果糖の大規模生産のための工場に用いてもよ
い３つの異なる方法を図式的に示したものである。これ
らの３つの例の何れにおいても、流入供給流は約60℃
（140゜F）で乾燥固形物約90％、水10％である。乾燥固
形物は果糖約95％、他の糖５％である。供給流即ちマグ
マを約47℃（117゜F）の真空結晶機に入れる。

50で示される第１の方法においては、結晶器からの流
れ、即ちマグマを95％エタノールと混合し、第１の保留
タンク52に入れる。それから温度を約38℃（100゜F）か
ら約18℃（65゜F）に低下する。タンク52が満される
と、マグマ流をタンク54に変える。それが一杯になる
と、流れをタンク56に変える。タンク56を満しつつある
時、タンク52は空にしつつある。従つて、常に製品の流
出流が存在している。各保留タンク中で、製品は約43℃
（110゜F）から18℃（65゜F）に冷却される。

60で示される第２の方法においては、アルコールを、
マグマがカスケードになつているタンク62、64、66に達
する前に、結晶機からのマグマ流に添加する。その混合
物はタンク62で38℃（100゜F）に、タンク64では32℃
（90゜F）に、タンク66では18℃（65゜F）に冷却され
る。

70で示される方法においては、３つのタンク72、74、
76はカスケードされていて、温度は60で示される方法と
同じである。しかし、70の方法においては、各タンク7
2、74、76にアルコールを約1/3容量づつ添加する。エタ
ノールは38℃（100゜F）、32℃（90゜F）および18℃（6
5゜F）の３つのタンクに添加されている故、エタノール
を第２、第３のタンクの温度にするのに要する熱は少く
なるので、最もエネルギー効率のよい方法である。

この技術に熟練している人は本発明の方法どう変更し
てもよいかを容易に理解するであろう。それ故本発明
は、本発明の範囲と精神との中に入る凡ての同等な方法
を包含するものと解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は果糖を結晶化する第１の実施態様に用いられる
装置を示すブロツク図であり、第２図は果糖を結晶化す
る第２の実施態様に用いられる装置を示すブロツク図で
あり、第３図は連続的に果糖結晶を生成させる工場にお
いて用いてもよい３つの個別の実施態様を説明する線図
である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−158992（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−158993（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−162900（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−118200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C13K 1/00 - 13/00 C07H 1/00 - 23/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）約54〜82℃（130〜180゜F）程度
の温度にある水性果糖供給流を流入供給し、（ｂ）その供給流を、内部温度約41〜54℃（105〜130
゜F）の蒸発器中に入れ、（ｃ）その蒸発器中で、前記供給流中の果糖の全乾燥
固形物の約５〜40重量％が結晶するまで蒸発を続け、（ｄ）前記蒸発器の部分的に結晶したマグマ内容物を
混合機に排出し、前記混合機にアルコールをアルコール
対前記の部分的に結晶した果糖供給流の混合比約３対１
〜１対３重量比で添加し、（ｅ）前記混合機からその混合物を少くとも１つの保
留タンクに排出し、（ｆ）その保留タンク中の前記混合物を、約10〜24時
間かけて、最終温度約15〜27℃（60〜80゜F）まで冷却
し、（ｇ）前記保留タンクの内容物を取り出し、そして乾
燥する、各工程を含んでなる果糖の結晶化方法。
【請求項２】工程（ａ）の温度範囲が約43〜49℃（110
〜120゜F）である、前項（１）に記載の方法。
【請求項３】工程（ｂ）の温度範囲が約43〜54℃（110
〜130゜F）である、前項（１）に記載の方法。
【請求項４】工程（ｃ）の結晶を全乾燥固形物の約15〜
20重量％まで行う、前項（１）に記載の方法。
【請求項５】工程（ｄ）における前記アルコール対前記
の部分的に結晶した果糖マグマの比が１対１である、前
項（１）に記載の方法。
【請求項６】工程（ｆ）の最終温度が約18〜24℃（65〜
75゜F）である、前項（１）に記載の方法。
【請求項７】工程（ａ）の温度範囲が約43〜49℃（110
〜120゜F）であり、工程（ｂ）の温度範囲が約43〜54℃
（110〜130゜F）である、前項（１）に記載の方法。
【請求項８】工程（ａ）の温度範囲が約38〜49℃（100
〜120゜F）であり、工程（ｂ）の温度範囲が約43〜54℃
（110〜130゜F）であり、工程（ｃ）の結晶を全乾燥固
形物の約15〜20重量％まで行う、前項（１）に記載の方
法。
【請求項９】工程（ａ）の温度範囲が約43〜49℃（110
〜120゜F）であり、工程（ｂ）の温度範囲が約38〜54℃
（100〜130゜F）であり、工程（ｃ）の結晶を全乾燥固
形物の１〜20重量％まで行い、工程（ｄ）におけるアル
コール対部分的に結晶した果糖の比が１対１である、前
項（１）に記載の方法。
【請求項１０】工程（ａ）の温度範囲が約43〜54℃（11
0〜130゜F）であり、工程（ｃ）の結晶を全乾燥固形物
の約15〜20重量％まで行い、工程（ｄ）におけるアルコ
ール対部分的に結晶した果糖マグマの比が１対１であ
り、工程（ｆ）における最終温度が約18〜24℃（65〜75
゜F）である、前項（１）に記載の方法。
【請求項１１】工程（ｅ）において少なくとも３つの保
留タンクがあり、少なくとも１つのタンクを連続的に充
填し、少なくとも１つのタンクを空にし、第３のタンク
に前記混合物を保留する手段が存在する前項（１）に記
載の方法。
【請求項１２】前記混合物が前記の保留タンクの１つ
に、工程（ｆ）の全冷却時間を通じて滞留するように、
工程（ｅ）の排出を前記の少くとも３つの保留タンク間
で切り換える、前項（11）に記載の方法並に手段。
【請求項１３】前記の混合物が１つの保留タンクに流れ
込み、第２のタンクを通り、こんどは第３のタンクに流
れ込むように、少くとも３つのカスケードされた保留タ
ンクがあり、それ故前記混合物が各保留タンク中に、工
程（ｆ）で要求される全冷却時間の約1/3滞留する、前
項（１）に記載の方法。
【請求項１４】前記アルコールがエタノールである前項
（１）に記載の方法。
【請求項１５】（ａ）果糖の水性供給流を約47℃（11
6゜F）、真空約29.2in.で働いている真空通風結晶機中
に供給し、その供給流を、実質的に果糖95.3％である全
乾燥固形物約90.6％に平均化し、（ｂ）その果糖をその結晶機から取り出し、果糖の約
21.4％が晶出した時、工程（ａ）における、部分的に結
晶した供給流にアルコールを添加し、そのアルコールは
実質的に43℃（110゜F）で、前記の部分的に結晶化して
いる供給流に対しほぼ同重量であり、（ｃ）前記のアルコールと部分的に結晶している供給
流との得られた混合物を、約16時間にわたり、約24℃
（75゜F）まで直線的に冷却し、（ｄ）工程（ｃ）が終了後、混合物を集め、濾過し、
乾燥する、工程を含んでなる、果糖の結晶化方法。
【請求項１６】工程（ｄ）における乾燥の後、結晶を寸
法により分類する工程を含む、前項（15）に記載の方
法。
【請求項１７】前記アルコールがエタノールである前項
（15）に記載の方法。