JPH05253407A - スラリーからの結晶の分離方法 - Google Patents

スラリーからの結晶の分離方法

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JPH05253407A
JPH05253407A JP8788692A JP8788692A JPH05253407A JP H05253407 A JPH05253407 A JP H05253407A JP 8788692 A JP8788692 A JP 8788692A JP 8788692 A JP8788692 A JP 8788692A JP H05253407 A JPH05253407 A JP H05253407A
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crystals
slurry
nystose
water
crystal
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JP8788692A
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English (en)
Inventor
Masao Hirayama
匡男 平山
Takahisa Tokunaga
隆久 徳永
Koji Nishizawa
耕治 西沢
Hayamizu Ito
速水 伊東
Masao Hayashidani
正雄 林谷
Yoshitaka Kajihata
賀敬 梶畠
Tatsuya Imura
達哉 井村
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SHOKUHIN SANGYO HIGH SEPAREESHIYON SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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SHOKUHIN SANGYO HIGH SEPAREESHIYON SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶を含むスラリーから、結晶を効率よく分
離する。 【構成】 晶析操作により得た結晶を含むスラリーに、
水を添加した後、このスラリーを遠心分離する。このよ
うにすることにより、効率のよい結晶分離工程と同時に
洗浄工程を行うことができ、また、水の添加により微結
晶を溶解させて結晶粒径の均一化、すなわち、分級工程
をも同時に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶を含むスラリーか
ら結晶を効率よく分離する方法、詳しくは、結晶を含む
スラリーに少量の水を添加した後、遠心分離することに
より、効率のよい結晶の分離と洗浄操作とを一工程で行
い、また同時に、スラリー中に含まれる微結晶を添加水
に溶解させ、結晶の粒径を均一化する分級操作と同時
に、プロセスとしての分離効率の低下を引き起こす微結
晶による濾布の目詰りを防止することも兼ね備えたスラ
リーからの結晶の分離方法に関するものである。また、
分離する結晶の製品純度を、所望する純度に応じてスラ
リーに添加する水の量を調整することにより、制御出来
る結晶の分離方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】蔗糖から酵素反応によりフラクトオリゴ
糖を製造すると、表1に示すように、単糖(グルコース
(G)及びフルクトース(F))から5糖(GF4 )ま
たは6糖(GF5 )までを含むフラクトオリゴ糖混合液
が得られる。
【0003】
【表1】
【0004】フラクトオリゴ糖は、難消化性のオリゴ糖
で、ビフィズス菌増殖効果、整腸作用、難う蝕性等の生
理的特性を持つ糖として注目されている。一方、フラク
トオリゴ糖のうちニストース(GF3 )は、他の糖に比
べて難う蝕性、腸内細菌選択資化性に優れるとともに、
食品素材としての適性に優れており、GF3 の高純度分
離が望まれている。
【0005】従来、フラクトオリゴ糖混合液から、ニス
トースを分離精製するには、分取式液体クロマトによる
方法が知られている。この分取式液体クロマトでは、ク
ロマト充填剤を詰めたカラムに一定量のフラクトオリゴ
糖混合液を注入した後、溶離液を送入すると、フラクト
オリゴ糖混合液中の各成分と充填剤との親和力の弱いも
のから順次カラムから排出されるので、希望する成分が
流出するとき、これを分取するものである。この方法
は、澱粉糖化液からマルトース(2糖)を製造する場合
など広く用いられている。また、本出願人は、フラクト
オリゴ糖(単糖〜5糖以上の混合物)から4糖であるニ
ストース(GF3 )の高純度品を分離精製する技術を開
発し、すなわち、液体クロマトにより予め高純度化した
後、冷却晶析により結晶化するプロセスが効率的である
ことを見い出して、既に特許出願している(特願平3−
68938号)。また、特開昭61−47495号公報
には、マルトペンタオース結晶を製造する際に、得られ
るマスキットを少量の冷アルコール水溶液で洗浄して、
高純度のマルトペンタオース結晶を得ることが記載され
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、フラクトオリゴ
糖混合液から、ニストースのみを分離する方法として
は、前述の分取式液体クロマトグラフィーが考えられ
る。しかし、この分取式液体クロマトグラフィーは、次
のような問題点を有している。 (1) 充填材の使用効率が悪いので、大量生産(例え
ば、1000ton /年)の場合、装置が巨大となる。 (2) 製造されるニストースの濃度が低いので、分離
精製後の濃縮コストが大きい。 また、本出願人が既に開発している方法(特願平3−6
8938号)では、冷却晶析により得られる結晶はスラ
リー状であるので、バスケット型遠心機を用いて結晶を
分離しているが、スラリーの粘度(3000CP以上、2
5℃)が高いため、ニストース純度70%の結晶を得る
には、経済性を考慮すれば、遠心力2000G 以上を要
し、遠心力1000G (市販大型機での標準遠心力)で
の工業化は困難であった。すなわち、結晶をスラリー中
から分離する過程において、遠心沈降型遠心機(遠心力
27000G )による分離を試みた結果、結晶を含有す
るスラリーが高粘性のため、母液含有量の少ない高純度
結晶を得ることは不可能であった。一方、図5に示すよ
うに脱液と結晶分離を伴うバスケット型遠心機において
結晶分離を試みた結果、遠心力2000G 以上にて純度
70%以上の高純度ニストース結晶を分別することが可
能であった。しかし、バスケット型遠心機での実用的な
遠心力は1000G であり、経済性等を考慮すれば、同
遠心力にて処理時間が15〜20分程度にする食品機能
を損なわない簡便な技術の開発が希求されている。ま
た、冷却晶析により得られるニストース結晶には、微結
晶(20μm 以下)が含まれているが、結晶分離の際に
微結晶により濾布の目詰りが起こり、分離効率を低下さ
せる為、微結晶処理技術の開発も同時に望まれていた。
【0007】図6及び図7(a)〜(e)は、バスケッ
ト型遠心分離機の標準行程を示し、1サイクルの標準行
程は、増速、給液(図7(a))増速、中間脱液、ケー
クリンス(図7(b))、最終脱液(図7(c))、減
速、掻き取り、(図7(d)、前述の工程が数回繰り返
えされた後行うスクリーンリンス(濾布洗浄)(図7
(e))からなっている。
【0008】また、特開昭61−47495号公報に
は、結晶を含むスラリーに水を添加してから遠心分離す
ることにより、微結晶を溶解除去させ分離効率を高める
と同時に、得られる結晶の分級を行うという技術的思想
は何も記載されていない。本発明は、上記の諸点に鑑み
なされたもので、結晶を含有する糖液スラリーに、水を
添加し、低遠心力において短時間で結晶の分離回収が可
能となるばかりか、結晶の洗浄と分級が同時にできるス
ラリーからの結晶の分離方法を提供することを目的とす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明のスラリーからの結晶の分離方法
は、(a) 晶析操作により得た結晶を含むスラリーに
水を添加する工程、(b) 水を添加した結晶を含むス
ラリーを遠心分離する工程、を包含することを特徴とし
ている。結晶を含むスラリーとしては、一例として、ニ
ストースを含むスラリーが用いられる。図1は、ニスト
ースを製造する場合のプロセスフローを示している。
【0010】図1において、まず、フラクトオリゴ糖混
合液を固形分濃度60wt%前後の水溶液として、擬似移
動床式液体クロマト分離装置やリサイクル式液体クロマ
ト分離装置など液体クロマト分離装置20に供給し、第
1成分(単糖、2糖に富む成分)と第2成分(3糖〜5
糖以上に富む成分)とに二分する。この理由は、混合物
を2成分に分ける手段としては、大量工業生産可能なリ
サイクル式液体クロマトや連続式の擬似移動床式液体ク
ロマトが適用できるためである。次に、上記の第2成分
を濃縮装置38に導入して60〜80℃で濃縮し、固形
分濃度を75wt%程度にした後、晶析装置40に導入し
て結晶を種晶として入れて、溶液を静置又は適度に攪拌
しながら20〜25℃前後まで冷却する。冷却に伴い、
溶液中に4糖であるニストース結晶が析出するので、充
分結晶が析出した後、得られたスラリー溶液に水を添加
した後、遠心分離機42に導入して遠心分離すると、ニ
ストース結晶が得られる。冷却・晶析によって、ニスト
ースのみが析出するのは、ニストース(GF3 )の溶解
度が20〜60℃において共存する3糖(GF2 )、5
糖(GF4 )に比べて極端に小さいためである。なお、
6糖(GF5 )については、含有量がきわめて少ないの
で、問題にはならない。44は酵素反応器、46は脱塩
・脱色装置、48は濃縮装置である。なお、濃縮装置4
8を設けない場合もある。
【0011】擬似移動床式液体クロマト分離装置として
は、例えば、図2に示すように、多数(例えば、12
本)のカラム24を直列につなぎ、それぞれにフィード
供給用電磁弁26、デソーベント(溶離液)供給用電磁
弁28、ラフィネート(非吸着質に富む流体)抜出用電
磁弁30及びエクストラクト(吸着質に富む流体)抜出
用電磁弁32を取り付け、それらを経時的に液流れ方向
に切り替えることにより、擬似移動床として機能させる
ように構成されたものが用いられる。34は循環ポン
プ、36は三方電磁弁である。
【0012】図3に、冷却晶析後の結晶を含む糖液スラ
リー300g に水を添加したときのスラリー粘度の変化
及び水添加糖液スラリーを、バスケット型遠心機にて遠
心力1000G 下で、5分間処理した時のニストース結
晶の製品純度を示す。冷却晶析後のニストース結晶含有
(結晶含有率30%)スラリーの粘度は、3000CPで
あるが、1/10(分離スラリーの重量比)程度の水を
添加することにより、糖液スラリーの粘度が50CPと大
幅に低下した。これより、バスケット型遠心機にて実用
遠心力1000G 下で、短時間に製品純度70%のニス
トース結晶を得ることが可能になった。無添加系での同
条件下で分別したニストース結晶の製品純度は53%で
あることを考慮すれば、少量の水を結晶含有糖液スラリ
ーに添加することにより結晶分離効率は大幅にアップし
た。なお、粘度はいずれも25℃の時の値を示してい
る。図4は、水添加系でのバスケット分離後の上澄み液
中の各成分の組成を示す。1/6(スラリー重量比)の
水の添加にて、上澄み中のニストース純度が無添加時の
21%から28%になる。これは析出した結晶の約15
%が溶解しているが、微結晶(長径20μm 以下)が溶
解していることを確認している。また、図6及び図7に
示したように、バスケット型遠心分離の標準行程は、増
速−給液−増速−中間脱液−ケークリンス−最終脱液−
増速−減速−掻き取りを数回標準工程を繰り返した後の
スクリーン(濾布)リンスからの連続操作よりなるが、
水添加遠心分離は、洗浄行程と脱液行程とを同時に行っ
ており、また微細結晶による濾布の目詰りが防げるため
に、濾布表面に堆積したニストース結晶を掻き取らず
に、3回まで連続的に糖液スラリーの処理可能であり、
大幅な程削減が期待できる。
【0013】図1に示すニストース分離プロセスの場合
の水添加量は、重量比でスラリー量の1/2〜1/2
5、望ましくは、1/3〜1/12である。水添加量が
1/2を超える場合は、結晶がすべて溶解するので好ま
しくなく、一方、水添加量が1/25未満の場合は、微
結晶が溶解しないので好ましくない。また、添加水の温
度は、1〜40℃、望ましくは、4〜25℃である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
実施例は、前記の図1に示すフローに従って行なった。 実施例1 蔗糖を原料(固形分濃度50wt%) として酵素反応器4
4に供給し、β−フラクトフラノシターゼの転移反応に
より、前記した表1のフラクトオリゴ糖混合液を得た。
この液を脱色・脱塩装置46で脱色・脱塩した後、濃縮
装置48としてロータリエバポレーターを用いて固形分
濃度を60wt%に濃縮した後、擬似移動床式液体クロマ
ト分離装置20に導いた。使用した擬似移動床式液体ク
ロマト分離装置は、前記の図2に示す構成のもので、ジ
ャケット付きステンレススチール製カラム12本(内径
3.67cm×高さ75cm)よりなり、各カラムにダウエ
ックスXHC−306イオン交換樹脂(ダウ・ケミカル
社登録商標)(架橋度6%、平均粒子径320μm )を
充填した。ジャケット内を温水循環することによりカラ
ムを60℃に保温した。擬似移動床式液体クロマト分離
装置の運転条件は、つぎの通りであった。 原料濃度:771.6g /l (比重1.286g /mlとして60wt%) 分離ポイント:GF/GF2 切替時間:15分 デソーベント流量/フィード流量=3.648 ラフィネート流量/エクストラクト流量=1.265 循環流量:33.3ml/min なお、デソーベント(溶離液)としては、1/1000
規定の苛性ソーダを含む水を用いた。この結果、濃縮装
置38出口のフラクトオリゴ糖の組成は、表2の如くで
あった。
【0015】
【表2】
【0016】このようにして、糖濃度75に濃縮したフ
ラクトオリゴ糖混合液(表2:ニストース純度44.4
%、全量1.52kg) にニストース結晶(含有率25
%)含む糖液スラリー(0.35kg)を種晶として添加
し、攪拌(100rpm 、1分)により結晶を均一に分散
させた。この糖液を25℃(±1℃)にて、300時間
静置したところ、微結晶(長径20μm )の含む粒径1
00μm ×20μm (長径×短径)の針状結晶の混合物
を得た。ニストース結晶の回収率は50%であった。得
られた糖液300g に対し30g の水(25℃)を添加
し、瞬時(100rpm 、30秒)に攪拌した後、200
メッシュの濾布(テフロン製)を用い、バスケット(内
径130mm×深さ60mm)型分離機にて、1000G の
遠心力下で、処理時間5分にて結晶分離(25℃)を行
った。分別後のニストース結晶は粒径100μm ×20
μm (長径×短径)の針状結晶であり微結晶の混入割合
は少なく純度は72.5%、回収率は43%であった。
上記の実施例においては、ニストースを分離する場合に
ついて説明したが、ニストース以外の他の糖での結晶分
離についても、勿論、適用することができる。
【0017】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 結晶を含むスラリーに水を添加して遠心分離す
る操作は、効率の良い結晶分離行程と同時に洗浄工程伴
っているので、分離工程と洗浄体工程とをそれぞれ独立
に行っている従来法に比べ、工程削減を図ることができ
る。 (2) 冷却晶析により得た結晶は、所望する粒径の結
晶以外に微結晶を含むが、水の添加により、この微結晶
を溶解させ、結晶粒径の均一化、すなわち、分級工程も
同時に行うことができる。 (3) さらに、微結晶を溶解除去する為、濾布の目詰
りが起こりにくく、スクリーンリンスの頻度が減少出来
て生産効率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスラリーからの結晶の分離方法を実施
する装置の一例を示すフローシートである。
【図2】本発明の方法において用いられる擬似移動床式
液体クロマト分離装置の一例を示すフローシートであ
る。
【図3】糖液スラリー粘度及びニストース(GF3 )純
度の水添加量依存性を示すグラフである。
【図4】上澄み液中の各成分組成の水添加量依存性を示
すグラフである。
【図5】水を添加しない場合の、バスケット型遠心分離
機でのニストース(GF3 )の遠心分離効果を示すグラ
フである。
【図6】一般的はバスケット型遠心分離機の標準工程を
示す線図である。
【図7】図6に示すバスケット型遠心分離機における各
工程を示す説明図である。
【符号の説明】
20 液体クロマト分離装置 24 カラム 38 濃縮装置 40 晶析装置 42 遠心分離機 44 酵素反応器 46 脱塩・脱色装置 48 濃縮装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西沢 耕治 埼玉県坂戸市千代田5−3−1 明治製菓 株式会社生物科学研究所内 (72)発明者 伊東 速水 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 林谷 正雄 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 梶畠 賀敬 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 井村 達哉 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 晶析操作により得た結晶を含む
    スラリーに水を添加する工程、(b) 水を添加した結
    晶を含むスラリーを遠心分離する工程、を包含すること
    を特徴とするスラリーからの結晶の分離方法。
  2. 【請求項2】 結晶を含むスラリーが、ニストースを含
    むスラリーであることを特徴とする請求項1記載のスラ
    リーからの結晶の分離方法。
JP8788692A 1992-03-11 1992-03-11 スラリーからの結晶の分離方法 Pending JPH05253407A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4755760B2 (ja) * 1999-03-17 2011-08-24 ロイター・ヒェーミシェ・アパラーテバウ・コマンディート・ゲゼルシャフト 再循環を伴うエマルジョン結晶化
WO2014073698A1 (ja) 2012-11-12 2014-05-15 株式会社明治 ニストース結晶含有粉末

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