JP7828482B2

JP7828482B2 - Ｄ－アルロース結晶の製造方法

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Publication number: JP7828482B2
Application number: JP2024570272A
Authority: JP
Inventors: イ，チャンソン; ペク，ソンファ; チャン，ヨンオク; チョ，スンウ; カン，ジョンウォン; ソン，ウンボム
Original assignee: Daesang Corp
Current assignee: Daesang Corp
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2026-03-11
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Description

本発明は、Ｄ－アルロース結晶の製造方法に関し、さらに詳細には、立方晶系型結晶構造を有し、結晶粒子の粒度分布が均一なＤ－アルロース結晶を製造する方法に関する。

Ｄ－アルロース（Ｄ－ａｌｌｕｌｏｓｅ）は、果糖（ｆｒｕｃｔｏｓｅ）の３番炭素のエピマー（ｅｐｉｍｅｒ）としてＤ－プシコース（Ｄ－ｐｓｉｃｏｓｅ）とも呼ばれる。Ｄ－アルロース（Ｄ－ａｌｌｕｌｏｓｅ）は、砂糖と比べると、７０％の甘味度を有するが（Ｏｓｈｉｍａ２００６）、エネルギーは０．３％しかないため、ダイエット食品の低カロリーの甘味料として適用可能な機能性単糖類である（Ｍａｔｓｕｏｅｔａｌ．２００２）。また、Ｄ－アルロース（Ｄ－ａｌｌｕｌｏｓｅ）は、ブドウ糖の吸収および血糖を抑制する機能があり、糖尿病患者用の飲食品、健康用飲食品などに応用することができ、肝における脂質合成に関与する酵素活性の抑制によって、腹部脂肪の蓄積を抑制することができるため、健康食品などの様々な機能性食品などに使用することができる（Ｍａｔｓｕｏｅｔａｌ．２００１；Ｉｉｄａｅｔａｌ．２００８；Ｈａｙａｓｈｉｅｔａｌ．２０１０；Ｈｏｓｓａｉｎｅｔａｌ．２０１１）。

上記のような特徴により、アルロースは、砂糖に代替できる良いソースではあるが、自然界にごく稀に存在する単糖類である稀少糖に属するため、食品産業に適用するためには、アルロースを効率的に生産する方法が必要である。産業化に最も効率的なアルロースの生産方法は、Ｄ－アルロース３－エピマー化酵素を利用して果糖をアルロースに転換する方法である。酵素反応によって生産されたＤ－アルロースを含む反応液は、約３０％（ｗ／ｗ）のＤ－アルロース固形分を含む低純度の製品であるため、９８％（ｗ／ｗ）以上の高純度Ｄ－プシコース結晶粒子を製造するためには、クロマトグラフィーを用いて、高純度のアルロース含有母液を製造することが要求される。

通常、糖類の結晶化方法は大きく二つに分類され、一つは濃縮結晶化方法であり、他の一つは、冷却結晶化方法である。二つの方法はいずれも糖類の結晶化方法として、過飽和状態の準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の区間内で、結晶の成長を誘導する原理を利用する。通常、糖類の結晶化方法は準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）で行われ、このような状態は、溶液の濃度が平衡濃度、すなわち、飽和濃度から自発的に結晶を析出する最低過飽和までの範囲を意味する。この領域の濃度で結晶核形成（ｃｒｙｓｔａｌｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）のような結晶化現象は発生しないが、外部から新規結晶を入れると結晶成長（ｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ）が行われ、結晶サイズが増加される。すなわち、結晶を生成するために飽和濃度以上の溶液に種晶（ｓｅｅｄｃｒｙｓｔａｌ）が投入されると、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）で種晶が成長して結晶の成長が行われる。結晶化用の溶液が過度に濃縮されたり急激に冷却されたりすると、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）を超える過飽和状態になり、結晶の成長ではない新規結晶核の生成が起こり、個体数の増加による結晶成長の阻害要因となるため、結晶成長のためには、温度条件と初期進入過飽和濃度が重要である。

Ｄ－アルロースは、過飽和濃度範囲でも結晶生成速度と結晶成長速度においてほぼ変化を見せない特性を示すので、粒度成長の結晶化条件が難しい糖類として分類することができる。通常、糖類の結晶化産業で結晶粒度のサイズは重要な因子として知られており、大量生産システムで生成された結晶が微粒化結晶である場合、結晶遠心分離装置の設備において結晶と母液の分離が過飽和濃度区間の粘度によって容易に行われないので、残存する母液の影響により最終製品の純度が低下し、また、残存された母液は、乾燥の際に結晶相互間の固まる現象を発生させ、最終製品の包装量が少なくなったり、商品性が低下する。従って、これらの微粒子結晶は、大量生産方法には適切ではない。

Ｄ－アルロース結晶の製造方法と関連して、大韓民国登録特許公報第１０－１１８９６４０号には、Ｄ－プシコース溶液を脱色剤およびイオン交換樹脂で処理して精製し、精製されたＤ－プシコース溶液を得て、精製されたＤ－プシコース溶液を濃縮させるステップと、および濃縮されたＤ－プシコース溶液にＤ－プシコース種晶（ｓｅｅｄｃｒｙｓｔａｌ）を前記濃縮されたＤ－プシコース溶液中のＤ－プシコースの総量の０．０１乃至１％（ｇ／ｇ）で添加し、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態でＤ－プシコースを結晶化させるステップと、を含む、Ｄ－プシコース結晶を製造する方法が開示されている。また、大韓民国登録特許公報第１０－１７４９５２７号には、Ｄ－プシコース溶液から不純物を除去して精製されたＤ－プシコース溶液を得るステップと、前記精製されたＤ－プシコース溶液を８０Ｂｒｉｘ（％）乃至８５Ｂｒｉｘ（％）に濃縮させるステップと、前記濃縮されたＤ－プシコース溶液を１時間当たり５℃乃至２０℃ずつ３０℃乃至４０℃に熱交換器を介して冷却するステップと、前記３０℃乃至４０℃のＤ－プシコース溶液を３０℃乃至４０℃の範囲内で結晶化してマスキットを得るステップと、および前記種結晶化されたマスキットを利用して３０℃乃至４０℃で本結晶化させるステップと、を含む、Ｄ－プシコース結晶を製造する方法が開示されている。

本発明は、従来の技術的な背景下で導き出されたものであって、本発明の目的は、立方晶系型結晶構造を有し、結晶粒子の粒度分布が均一なアルロース結晶の製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、結晶化収率が改善されたＤ－アルロース結晶の製造方法を提供することである。

本発明の発明者らは、Ｄ－アルロース含有母液に種晶を添加し、常圧で準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の温度勾配条件で冷却しながら結晶化を誘導する場合、長い針状の構造を有した結晶が生成され、結晶化過程において成長された結晶が壊れて未分化され、それにより、粒度分布が不均一で、結晶化反応が完了した後に生成されたアルロース結晶と残った母液をろ過などの方法により分離する場合、微細結晶粒子によってろ過性能が顕著に低下するという問題点を確認した。本発明の発明者らは、これを解決するために、Ｄ－アルロース含有母液からアルロース結晶を誘導する場合、所定範囲の減圧条件を用いると、立方晶系型結晶構造を有し、結晶粒子の平均粒度が大きく、粒度分布が均一なアルロース結晶の製造が可能であるという点を確認し、本発明を完成した。また、本発明の発明者らは、Ｄ－アルロース含有母液からアルロース結晶を誘導する場合、新規結晶核の生成を抑制するために、微細結晶が生成される時点から結晶化反応が終了するまで蒸溜水や低い濃度の母液を所定の量で添加する場合、結晶化収率が顕著に増加するという点を確認し、本発明を完成した。

本明細書において用いられる用語である「過飽和状態」とは、溶質が溶媒の溶解能力以上に溶解されている不安定な状態であり、溶質が固体で析出され得る状態を意味する。従って、結晶化によって溶液中の溶質を分離するためには、過飽和状態が必ず必要である。一般的に、溶液の過飽和状態は、外部条件、不純物、温度、濃度、ｐＨなどによって影響を受けうる。

本明細書において用いられる用語である「準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態」とは、溶液の濃度が飽和濃度から自発的に結晶を析出する最低過飽和濃度までの範囲にある状態を意味する。この領域の濃度では結晶核形成（ｃｒｙｓｔａｌｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）のような結晶化現象は発生しないが、過飽和濃度であるので、外部から結晶を入れると自発的に結晶成長（ｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ）が行われ、結晶サイズが増加される。すなわち、結晶を生成するために、飽和濃度以上である溶液に種晶（ｓｅｅｄｃｒｙｓｔａｌ）が投入されると、準安定領域で種晶が成長して大きい結晶を形成する。

本明細書において用いられる用語である「不安定領域（ｕｎｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）」の過飽和状態は、溶液の濃度が最低過飽和濃度を超える範囲にある状態を意味する。この領域の濃度では、自発的な結晶核の生成が起こる。

本明細書において、Ｄ－アルロース含有母液の固形分の濃度単位であるブリックス（Ｂｒｉｘ）は、重量％と互いに互換されて用いられてもよい。

前記目的を解決するために、本発明は、Ｄ－アルロース含有母液にＤ－アルロース種晶を添加した後、Ｄ－アルロース含有母液の温度を最初温度Ｔ_ｉから最終温度Ｔ_ｆに減少させる温度勾配下で結晶化反応を進行させるステップを含む、Ｄ－アルロース結晶の製造方法を提供する。

本発明において、前記Ｄ－アルロース含有母液の最初固形分濃度は、Ｄ－アルロースの円滑な結晶化、Ｄ－アルロース結晶粒子のサイズ、結晶反応の経済性などを考慮する場合、７０～８６ブリックス（Ｂｒｉｘ）であることが好ましく、７５～８５ブリックス（Ｂｒｉｘ）であることがさらに好ましい。また、Ｄ－アルロース含有母液の最初Ｄ－アルロース含量は、Ｄ－アルロース結晶粒子のサイズ、Ｄ－アルロース結晶粒子の純度、結晶反応の経済性などを考慮する場合、母液内糖類の全体重量を基準として９４～９９重量％であることが好ましく、９５～９８重量％であることがさらに好ましい。例えば、Ｄ－アルロース含有母液の糖類組成は、母液内糖類の全体重量を基準として、アルロース９５～９８重量％、果糖０．１～２重量％、ブドウ糖０．５～４重量％および残量で、その他の糖類で構成されてもよい。本発明において、出発物質として用いられるＤ－アルロース含有母液は、公知の様々な方法によって製造されてもよい。例えば、Ｄ－アルロース含有母液は、果糖シロップをＤ－アルロース３－エピマー化酵素（Ｄ－ａｌｌｕｌｏｓｅ３－ｅｐｉｍｅｒａｓｅ）と反応させてアルロース有溶液を製造し、脱色、脱塩、クロマトグラフィーによる分画および濃縮過程を経て製造されることができる。

本発明において、前記Ｄ－アルロース種晶は、高純度のＤ－アルロースからなる微粒結晶であって、Ｄ－アルロース種晶のＤ－アルロースの純度は９９～１００％（ｗ／ｗ）であることが好ましく、９９．５～１００％（ｗ／ｗ）であることがさらに好ましい。また、Ｄ－アルロース種晶の平均粒子のサイズは大きく制限されておらず、５０～３００μｍで選択されてもよく、１００～２５０μｍであることが好ましい。前記Ｄ－アルロース種晶の添加量は大きく制限されておらず、Ｄ－アルロース結晶粒子のサイズ、結晶反応の経済性などを考慮する場合、Ｄ－アルロース含有母液の固形分の全体重量に対比して０．１～５．０％（ｗ／ｗ）であることが好ましく、０．２～３．０％（ｗ／ｗ）であることがさらに好ましい。

本発明において、前記結晶化反応のための最初温度Ｔ_ｉは、Ｄ－アルロースの円滑な結晶化、Ｄ－アルロース結晶粒子のサイズ、結晶反応の経済性などを考慮する場合、３０～５５℃で選択されることが好ましく、３５～５２℃で選択されることがさらに好ましい。最初温度Ｔ_ｉが３０℃未満である場合、結晶化反応の進行過程で固結現象が発生するおそれがあり、それによって、結晶化度（または結晶化収率）が低くなり、産業化の適用に困難性があり得る。また、最初温度Ｔ_ｉが５５℃を超える場合、過飽和状態に該当するＤ－アルロース含有母液の固形分濃度が大きすぎて、撹拌などの工程が円滑でない可能性がある。本発明において、前記結晶化反応のための最終温度Ｔ_ｆは、最初温度Ｔ_ｉより１～１５℃低い温度で選択されてもよく、最初温度Ｔ_ｉより１～１０℃低い温度で選択されることが好ましい。特に、後述するように、結晶化反応が１０～１００ミリバール（ｍｂ）の真空状態に近い減圧条件で行われる場合、最終温度Ｔ_ｆが最初温度Ｔ_ｉより１～５℃低い温度で選択されても、主に立方晶系型の構造を有し、粒度分布が均一な結晶粒子が得られる。本発明において、結晶化反応を誘導するために、Ｄ－アルロース含有母液の温度を最初温度Ｔ_ｉから最終温度Ｔ_ｆに減少させる温度勾配は、少なくとも準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態に該当する温度条件を含み、好ましくは、結晶化反応を進行する間、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態に維持される温度条件で構成される。

本発明において、前記結晶化反応時間は大きく制限されておらず、Ｄ－アルロース結晶粒子のサイズ、結晶反応の経済性などを考慮する場合、３５～１００ｈｒで選択されることが好ましく、４０～８０ｈｒで選択されることがさらに好ましい。

本発明において、前記結晶化反応は１０～１００ミリバール（ｍｂ）、好ましくは３０～８０ミリバール（ｍｂ）の減圧条件で行われる。結晶化反応が真空状態に近い減圧条件で行われる場合、生成される結晶粒子が主に立方晶系型の構造を有するようになり、結晶粒子の粒度分布が均一になって、結晶化反応が完了した後、生成された結晶を母液と分離する場合、ろ過が円滑で得られた結晶粒子の流れ性が改善される。

本発明に係るＤ－アルロース結晶の製造方法は、好ましくは、結晶化反応が進行される途中に、Ｄ－アルロース含有母液に希釈溶液を添加してＤ－アルロース含有母液の濃度を調節するステップをさらに含んでもよい。また、前記希釈溶液の添加は、水（ｗａｔｅｒ）を単独で添加するか、Ｄ－アルロース含有母液より固形分濃度が低い希釈母液を単独で添加するか、水（ｗａｔｅｒ）とＤ－アルロース含有溶液を交代に投入する方式で行われてもよい。前記希釈溶液として用いられるＤ－アルロース含有希釈母液の固形分濃度は、希釈溶液の添加時点で結晶化反応が進行しているＤ－アルロース含有母液の濃度が急激に変化することを抑制するために、１０～４５ブリックス（Ｂｒｉｘ）であることが好ましい。また、前記水と交代に投入されるＤ－アルロース含有溶液の糖類組成は、Ｄ－アルロース含有母液の糖類組成と同一であることが好ましい。また、前記水と交代に投入されるＤ－アルロース含有溶液の固形分濃度は、添加時点で結晶化反応が進行しているＤ－アルロース含有母液の濃度が急激に変化することを抑制するために、５５～８０ブリックス（Ｂｒｉｘ）であることが好ましい。本発明において、結晶化反応が進行される途中に、希釈溶液を添加してＤ－アルロース含有母液の濃度を調節する理由は、結晶化反応の過程において新規微細結晶が生成されることを抑制するか、形成された微細結晶を除去するためである。結晶化反応の過程のうち反応温度、反応圧力、結晶の析出などのような様々な因子によって、Ｄ－アルロース含有母液が不安定領域の過飽和状態にあれば、結晶核などのようなＤ－アルロース微細結晶が形成され、前記微細結晶は、結晶粒子の構造、結晶粒子のサイズ、結晶粒子の粒度分布などに否定的な影響を及ぼす。本発明においては、結晶化反応が進行される途中に新規微細結晶が生成される時点から結晶化反応が終了するまで、希釈溶液をＤ－アルロース含有母液に１回以上、好ましくは、複数回（例えば、２～４回）添加することで、Ｄ－アルロース含有母液が不安定領域の過飽和状態にある時間を最小化し、大部分の時間を準安定領域の過飽和状態にし、様々な因子によって新規微細結晶が生成されることを抑制するか、形成された微細結晶を除去することができる。本発明において、結晶化反応が進行される途中に新規微細結晶が生成される時点は、Ｄ－アルロース含有母液条件、温度勾配条件、撹拌条件、圧力条件などの様々な因子によって決定され、一般的に、Ｄ－アルロース含有母液にＤ－アルロース種晶を添加して温度勾配下で結晶化反応を進行させる時点から、約２０～２４ｈｒが経過する時である。また、本発明においては、結晶化反応が進行される途中に希釈溶液を添加することで、結晶粒子の構造および結晶粒子の粒度分布を制御し、結晶粒子の析出率を顕著に増加させることができる。本発明によるＤ－アルロース結晶の製造方法において希釈溶液の総添加量は大きく制限されておらず、効率的なＤ－アルロース含有母液の濃度調節、円滑な微細結晶の生成抑制乃至除去などを考慮する場合、Ｄ－アルロース含有母液の全体重量に対比して１～１０％（ｗ／ｗ）であることが好ましく、２～８％（ｗ／ｗ）であることがさらに好ましい。

本発明によるＤ－アルロース結晶の製造方法は、好ましくは、結晶化反応が完了された後、母液を水洗および脱水し、乾燥してＤ－アルロース結晶粒子を得るステップをさらに含んでもよい。前記母液を水洗および脱水する過程は、遠心分離、ろ過紙やろ過布を利用する減圧ろ過などの公知の多様な方法によって具現されてもよい。また、前記乾燥過程は、熱風乾燥、スプレードライ、流動層乾燥などの公知の様々な方法によって具現されてもよい。

本発明によるＤ－アルロース結晶の製造方法によって製造されたＤ－アルロース結晶粒子は、大部分が立方晶系型結晶構造を有し、比較的に均一な粒度分布を示すので、流れ性が優れている。また、本発明によるＤ－アルロース結晶の製造方法によって製造されたＤ－アルロース結晶粒子の平均粒度は２００～５００μｍ、好ましくは２２０～４６０μｍである。また、本発明によるＤ－アルロース結晶の製造方法によって製造されたＤ－アルロース結晶粒子は、Ｄ－アルロースの純度が９８．５％（ｗ／ｗ）以上（例えば、９８．５～１００％）、好ましくは、９９％（ｗ／ｗ）以上（例えば、９９～９９．９％）である。

本発明の方法により製造されたＤ－アルロース結晶粒子は、大部分が立方晶系型結晶構造を有し、結晶粒子の粒度分布が均一であるため、流れ性が良好である。また、本発明の方法によりＤ－アルロース結晶を製造する場合、結晶化収率を大きく向上させることができる。

図１は、Ｄ－アルロース結晶の飽和曲線および過飽和曲線を示したものである。図２は、本発明の製造例６で得たＤ－アルロース結晶を顕微鏡で撮影した写図３は、本発明の製造例１３で得たＤ－アルロース結晶を顕微鏡で撮影した写真である。

以下、本発明を以下の実施例によって具体的に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明の技術的特徴を明確に例示するためのものであるだけで、本発明の保護範囲を限定するわけではない。

実施例１：Ｄ－アルロース含有母液の用意
果糖含有溶液にフラボニフラクター・プラウティ（Ｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒｐｌａｕｔｉｉ）由来のアルロースエピマー化酵素変異体を添加して反応させた後、遠心分離して上澄み液を回収した。アルロースエピマー化酵素変異体を利用して果糖をアルロースに転換する工程と関連して、本発明は、大韓民国公開特許公報第１０－２０２１－０１３２４０５号および大韓民国登録特許公報第１０－２２５４４１１号を参照する。以後、上澄み液を活性炭で処理して脱色し、イオン交換樹脂コラムに通過させて脱塩し、精製された低純度アルロース含有溶液を得た。以後、低純度アルロース含有溶液を固形分濃度が約５０ブリックス（Ｂｒｉｘ）になるように濃縮し、低純度アルロース含有濃縮液をカルシウム基で置換されたイオン交換樹脂（ＭＵＫ５５５）に通過させてクロマトグラフィー分離を実施し、高純度Ｄ－アルロース含有溶液を得た。以後、高純度Ｄ－アルロース含有溶液を濃縮させて様々な固形分濃度の高純度Ｄ－アルロース含有母液を用意した。前記Ｄ－アルロース含有母液の固形分濃度は７０～８４ブリックス（Ｂｒｉｘ）であり、糖組成は、固形分の全体重量を基準としてアルロース９５．６％（ｗ／ｗ）、果糖１．０％（ｗ／ｗ）、ブドウ糖１．９％（ｗ／ｗ）およびその他１．５％（ｗ／ｗ）である。

実施例２：Ｄ－アルロース種晶（ｓｅｅｄｃｒｙｓｔａｌ）の製造
固形分濃度が８４ブリックス（Ｂｒｉｘ）であるＤ－アルロース含有母液を用いてＤ－アルロース種晶を製造した。具体的に、撹拌および温度調節システムが備えられた結晶化器（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）に母液を入れ、母液の温度を４０℃に調節した後、ここに９５％以上の試薬級アルロース粒子製品を母液の固形分に対比して約３重量％の量で添加し、約１００ｒｐｍの速度で撹拌して試薬級アルロース粒子製品を一様に分散させた。以後、撹拌速度を約１．０～１．５ｒｐｍに再設定し、母液の温度を約７０ｈｒにわたって４０℃から１０℃にゆっくり冷却させる温度勾配条件で結晶化反応を進行した。以後、結晶化反応が進行された溶液を遠心分離を利用して水洗および脱水し、約５０℃で６ｈｒ乾燥してＤ－アルロース種晶を得た。得られたＤ－アルロース種晶は平均結晶粒子のサイズが約１５０μｍであり、糖類組成はアルロース含量が９９．９重量％であった。

実施例３：Ｄ－アルロース結晶の飽和濃度および過飽和濃度の測定
３０～８０℃で選択される特定温度条件で前記実施例２で得たＤ－アルロース種晶を蒸溜水に少量ずつ添加して溶解させ、これ以上溶解されない濃度を該当温度での飽和濃度と規定した。また、実施例２で得たＤ－アルロース種晶を利用して固形分濃度がそれぞれ８３ブリックス（Ｂｒｉｘ）、８９ブリックス（Ｂｒｉｘ）および９２ブリックス（Ｂｒｉｘ）である高純度Ｄ－アルロース溶液を製造した後、徐々に冷却させながら結晶粒子が形成され始める時点の温度を測定し、各試料の濃度を該当温度での過飽和濃度と規定した。図１は、Ｄ－アルロース結晶の飽和曲線および過飽和曲線を示したものである。

実施例４：Ｄ－アルロース含有母液の常圧条件および準安定領域での温度勾配による結晶化実験
様々な固形分濃度のＤ－アルロース含有母液を用いてアルロース結晶を製造した。具体的に、撹拌および温度調節システムが備えられた結晶化器（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）に母液を入れて母液の温度を特定温度に調節した後、ここに実施例２で得たＤ－アルロース種晶を母液の固形分に対比して所定の量で添加し、約１００ｒｐｍの速度で撹拌してＤ－アルロース種晶を一様に分散させた。以後、撹拌速度を約１．０～１．５ｒｐｍに再設定し、常圧条件で母液を所定の時間にわたって冷却させるか、所定の時間冷却された温度に維持させ、準安定領域に該当する温度勾配条件で結晶化反応を進行した。以後、結晶化反応が進行された溶液を遠心分離を利用して水洗および脱水し、約５０℃で６ｈｒ乾燥してＤ－アルロース結晶を得た。以下の表１および表２に実施例４で用いた結晶化反応条件および得られたＤ－アルロース結晶の分析結果を示した。図２は、本発明の製造例６で得たＤ－アルロース結晶を顕微鏡で撮影した写真である。図２に示されているように、アルロース含有母液に種晶を添加し、常圧で準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の温度勾配条件で冷却しながら結晶化を誘導する場合、長い針状の構造を有した結晶が生成され、結晶化過程で成長された結晶が壊れて未分化され、それにより、粒度分布が不均一であった。製造例６で結晶化反応が完了された溶液を遠心分離などによってろ過する場合、未分化された結晶粒子によってろ過布に目の細かい膜が形成され、ろ過性能が顕著に低下した。また、製造例６で製造したＤ－アルロース結晶粒子は、微細結晶粒子が多数存在し、粒度分布が不均一であるため、乾燥後にも流れ性が不良であった。

実施例５：Ｄ－アルロース含有母液の準安定領域での温度勾配による結晶化過程で圧力条件の設定のための予備実験
撹拌、温度調節および圧力調節システムが備えられた結晶化器（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）に固形分濃度が８１ブリックス（Ｂｒｉｘ）であるＤ－アルロース含有母液を入れて母液の温度を４５℃に調節した後、ここに実施例２で得たＤ－アルロース種晶を母液の固形分に対比して０．５重量％の量で添加し、約１００ｒｐｍの速度で撹拌してＤ－アルロース種晶を一様に分散させた。以後、撹拌速度を約１．０～１．５ｒｐｍに再設定し、結晶化器の内部圧力を２５０ミリバール（ｍｂ）から５０ミリバール（ｍｂ）まで少しずつ減圧しながらアルロース含有母液内の結晶形成を観察した。結晶化器の内部圧力が１００ミリバール（ｍｂ）以下の真空に近い条件でＤ－アルロース結晶の成長が始まり、白化現象が示された。

実施例６：Ｄ－アルロース含有母液の減圧条件および準安定領域での温度勾配による結晶化実験
様々な固形分濃度のＤ－アルロース含有母液を用いてアルロース結晶を製造した。具体的に、撹拌、温度調節および圧力調節システムが備えられた結晶化器（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）に母液を入れて母液の温度を特定温度に調節した後、ここに実施例２で得たＤ－アルロース種晶を母液の固形分に対比して所定の量に添加し、約１００ｒｐｍの速度で撹拌してＤ－アルロース種晶を一様に分散させた。以後、撹拌速度を約１．０～１．５ｒｐｍに再設定し、所定範囲で減圧条件を調節しながら母液を所定の時間にわたって冷却させるか、所定の時間冷却された温度に維持させ、準安定領域に該当する温度勾配条件で結晶化反応を進行した。以後、結晶化反応が進行された溶液を遠心分離を利用して水洗および脱水し、約５０℃で６ｈｒ乾燥してＤ－アルロース結晶を得た。以下の表３および表４に実施例６で用いた結晶化反応条件および得られたＤ－アルロース結晶の分析結果を示した。

実施例７：Ｄ－アルロース含有母液の減圧条件、準安定領域での温度勾配および希釈溶液の添加による結晶化実験
様々な固形分濃度のＤ－アルロース含有母液を用いてアルロース結晶を製造した。具体的に、撹拌、温度調節および圧力調節システムが備えられた結晶化器（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ）に母液を入れて母液の温度を特定温度に調節した後、ここに実施例２で得たＤ－アルロース種晶を母液の固形分に対比して所定の量で添加し、約１００ｒｐｍの速度で撹拌してＤ－アルロース種晶を一様に分散させた。以後、撹拌速度を約１．０～１．５ｒｐｍに再設定し、所定範囲で減圧条件を調節しながら母液を所定の時間にわたって冷却させるか、所定の時間冷却された温度に維持させ、準安定領域に該当する温度勾配条件で結晶化反応を進行した。また、結晶化反応が進行される途中に微細結晶が生成される時点（結晶化反応時間が約２４ｈｒの時である）から結晶化反応が終了するまで希釈溶液で蒸溜水単独、固形分の含量が３５ブリックス（Ｂｒｉｘ）であるＤ－アルロース含有希釈母液単独、または蒸溜水および固形分の含量が７０ブリックス（Ｂｒｉｘ）であるＤ－アルロース含有母液の組み合わせを一定時間置きで計２回添加して母液の濃度を調節し、新規結晶核の生成を抑制した。前記希釈溶液の全体添加量は結晶化反応のために用いられたＤ－アルロース含有母液の全体重量に対比して５％（ｗ／ｗ）であった。以後、結晶化反応が進行された溶液を遠心分離を利用して水洗および脱水し、約５０℃で６ｈｒ乾燥してＤ－アルロース結晶を得た。以下の表５に、実施例７で用いた結晶化反応条件および得られたＤ－アルロース結晶の分析結果を示した。図３は、本発明の製造例１３で得たＤ－アルロース結晶を顕微鏡で撮影した写真である。図３に示されているように、アルロース含有母液に種晶を添加して減圧条件で準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の温度勾配条件で冷却しながら結晶化を誘導し、結晶化反応が進行される間に希釈溶液を添加して母液の濃度を調節し、新規微細結晶生成を抑制する場合、立方晶系型構造を有した結晶が生成され、結晶化過程で成長された結晶が壊れる現象が最小化され、粒度分布が均一であった。製造例１３で結晶化反応が完了された溶液を遠心分離などによってろ過する場合、ろ過性能の低下がほぼ発生していない。また、製造例１３で製造したＤ－アルロース結晶粒子は、平均粒度が適正範囲にあり、粒度分布が均一であるため、乾燥後にも流れ性が良好であった。

以上のように、本発明を上記の実施例によって説明したが、本発明が必ずここにのみ限定されるものではなく、本発明の範疇と思想から外れない範囲内で様々な変形実施が可能であることはもちろんである。従って、本発明の保護範囲は、本発明に添付の特許請求の範囲に属するあらゆる実施形態を含むものと解析されるべきである。
さらに、本願発明は次の態様を含む。
［態様１］
Ｄ－アルロース含有母液にＤ－アルロース種晶を添加した後、Ｄ－アルロース含有母液の温度を最初温度Ｔ _ｉから最終温度Ｔ _ｆに減少させる温度勾配下で結晶化反応を進行させるステップを含む方法であって、
前記温度勾配は、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態に該当する温度条件を含み、
前記結晶化反応は、１０～１００ミリバール（ｍｂ）の減圧条件で行われることを特徴とする、Ｄ－アルロース結晶の製造方法。
［態様２］
前記結晶化反応が進行される途中にＤ－アルロース含有母液に希釈溶液を添加してＤ－アルロース含有母液の濃度を調節するステップをさらに含むことを特徴とする、態様１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様３］
前記Ｄ－アルロース含有母液の最初固形分濃度は７０～８６ブリックス（Ｂｒｉｘ）であり、前記Ｄ－アルロース含有母液の最初Ｄ－アルロース含量は、母液内糖類の全体重量を基準として９４～９９重量％であることを特徴とする、態様１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様４］
前記Ｄ－アルロース種晶添加量は、Ｄ－アルロース含有母液の固形分全体重量に対比して０．１～５．０％（ｗ／ｗ）であることを特徴とする、態様１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様５］
前記最初温度Ｔ _ｉは３０～５５℃で選択され、最終温度Ｔ _ｆは最初温度Ｔ _ｉより１～１５℃低い温度で選択されることを特徴とする、態様１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様６］
前記結晶化反応時間は３５～１００ｈｒで選択されることを特徴とする、態様１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様７］
前記希釈溶液の添加は、水（ｗａｔｅｒ）を単独で添加するか、Ｄ－アルロース含有母液より固形分濃度が低い希釈母液を単独で添加するか、水（ｗａｔｅｒ）とＤ－アルロース含有溶液を交代に投入する方式で行われることを特徴とする、態様２に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様８］
前記希釈溶液の添加は、微細結晶が生成される時点から結晶化反応が終了するまで複数回に行われることを特徴とする、態様２に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
［態様９］
前記希釈溶液の総添加量は、Ｄ－アルロース含有母液の全体重量に対比して１～１０％（ｗ／ｗ）であることを特徴とする、態様２に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。

Claims

Ｄ－アルロース含有母液にＤ－アルロース種晶を添加した後、Ｄ－アルロース含有母液の温度を最初温度Ｔ_ｉから最終温度Ｔ_ｆに減少させる温度勾配下で結晶化反応を進行させるステップを含む、Ｄ－アルロース結晶の製造方法であって、
前記最初温度Ｔ _ｉは３５℃～５２℃から選択され、前記最終温度Ｔ _ｆは前記最初温度Ｔ _ｉより１℃～１０℃低い温度から選択され、
前記温度勾配は、準安定領域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅｚｏｎｅ）の過飽和状態に該当する温度条件を満たし、
前記結晶化反応は、３０～８０ミリバール（ｍｂ）の減圧条件で行われ、
該方法は、前記結晶化反応が進行される途中にＤ－アロース含有母液に希釈溶液を添加してＤ－アロース含有母液の濃度を調節するステップをさらに含む、
ことを特徴とする、Ｄ－アルロース結晶の製造方法。
前記Ｄ－アルロース含有母液の最初固形分濃度は７０～８６ブリックス（Ｂｒｉｘ）であり、前記Ｄ－アルロース含有母液の最初Ｄ－アルロース含量は、母液内糖類の全体重量を基準として９４～９９重量％であることを特徴とする、請求項１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
前記Ｄ－アルロース種晶添加量は、Ｄ－アルロース含有母液の固形分全体重量に対比して０．１～５．０％（ｗ／ｗ）であることを特徴とする、請求項１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
前記希釈溶液の添加は、水（ｗａｔｅｒ）を単独で添加するか、Ｄ－アルロース含有母液より固形分濃度が低い希釈母液を単独で添加するか、水（ｗａｔｅｒ）とＤ－アルロース含有溶液を交代に投入する方式で行われることを特徴とする、請求項１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
前記希釈溶液の添加は、微細結晶が生成される時点から結晶化反応が終了するまで複数回に行われることを特徴とする、請求項１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。
前記希釈溶液の総添加量は、Ｄ－アルロース含有母液の全体重量に対比して１～１０％（ｗ／ｗ）であることを特徴とする、請求項１に記載のＤ－アルロース結晶の製造方法。