JPH0675648B2

JPH0675648B2 - 成分分離方法

Info

Publication number: JPH0675648B2
Application number: JP60155267A
Authority: JP
Inventors: 哲也廣田; 敏弘前田; 晴一保田; 孝之田辺
Original assignee: 三菱化成株式会社; 三菱化成エンジニアリング株式会社
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPS6219210A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は成分分離方法、特に２以上の成分を含んでい
る液体を、それら含有成分に対して選択的な収着性を示
す収着剤を使用し、擬似移動床方式によつて成分分離す
る方法の改良に係るものである。具体的には、オリゴ糖
を組成を異にする少なくとも二つの画分に分離する方法
に関するものである。

（従来の技術とその問題点）２以上の成分を含む液体の成分分離を行う方法として擬
似移動床方式が知られている。この擬似移動床方式の成
分分離法は、通常、選択的収着剤を充填した単位充填床
を多数、直列に連結し、最後端の単位充填床は最前端の
単位充填床に連結されており、各単位充填床には、処理
される原料混合物の供給管、非収着質成分の抜出管、脱
着剤の供給管、収着質成分の抜出管を設けてなる装置を
使用し、これら連結された充填床において、原料供給部
から非収着質成分抜出部までの吸着帯域、非収着質成分
抜出部から脱着剤供給部までの精製帯域、脱着剤供給部
から収着質成分抜出部までの脱着帯域及び収着質成分抜
出部から前記原料供給部までの濃縮帯域の四つの帯域を
流体流れの上流から、その順序で形成させつつ流体を循
環させ、上記各供給部と抜出部との位置を間歇的に下流
方向に移動させ、主に収着質成分を含む画分と、主に非
収着質成分を含む画分とに連続的に分画するクロマト分
離法であり、効率的な成分分離法として工業的に極めて
有用なものとされている。そして、この成分分離法が適
用される具体的な例としては、ノルマルヘキサンとシク
ロヘキサンの混合物から、各成分の分離、その他、炭化
水素、アルコール、アルデヒド、ケトンにおけるノルマ
ル化合物とその異性体のように沸点が近接している化合
物同志の混合物の成分分離、又は、ブドウ糖及び果糖含
有水溶液から両成分の分離、或いはマルトース水飴か
ら、マルトースとマルトトリオース以上の多糖類との分
離などが知られている。

しかして擬似移動床方式による成分分離は、画然と分離
が行なわれるものでなく、通常それぞれの成分が優位置
で含まれる画分として分離される。これを以下、マルト
ース水飴の水溶液から、マルトースとマルトトリオース
以上の多糖類とに分別する場合を例にとつて説明する。

マルトース水飴はグルコース（単糖類）、マルトースを
主成分とする二糖類、マルトトリオースを主成分とする
三糖類、マルトテトラオース以上の多糖類の混合物から
なつており、この中から主要成分であるマルトースを擬
似移動床式の連続クロマト分離装置で分離するとき、抽
出残画分（ラフイネートフラクシヨン）中には、マルト
トリオース及びマルトテトラオース以上の多糖類ととも
に、可成りの量のマルトースが混入してくる。マルトト
リオースは吸湿性が高く、甘味度が低く、かつその水溶
液の粘度が小さいという物性をもつており、その特性に
対応した用途に用いられる。従つて、マルトース水飴を
原料とし、擬似移動床式分離法によつて高純度マルトー
スを分離するに際し、抽出残画分中の有用成分であるマ
ルトトリオースを主成分とする糖類に混入してくるマル
トースの量を少なくすることができれば好ましい。しか
しながら、このマルトースの混入量を小さくすることは
実際面から、困難な問題がある。例えばその方法として
収着剤単位容積当りの原料処理量を小さくするとか、ま
たは溶離剤（脱着剤）としての水の供給量を増加させる
ことにより、マルトース混入量を小さくすることが可能
であるが、その場合、装置として非常に大きな分離容積
を必要とし、かつ分離された大量の液を濃縮するため、
濃縮コストの増大をまねき、工業的な実施には不適であ
る。

（問題点を解決するための手段）上記のように、従来の擬似移動床式の成分分離法により
マルトース水飴をマルトースとマルトトリオース以上の
オリゴ糖とに分別する際には、分別されて抜出されてく
るマルトトリオース以上のオリゴ糖中に相当量のマルト
ースが混入してくるのを避けることができない。本発明
は実用的価値の高いマルトトリオース含有量50重量％以
上のオリゴ糖画分を収得する方法を提供することを目的
とするものであって、装置から分別されて抜出されるマ
ルトース及びマルトトリオース以上のオリゴ糖を含む非
収着質画分を、弁を切り替えることによって流出順にマ
ルトトリオース含有量が50重量％以上の画分とそれ以下
の画分との少なくとも二つの画分に更に分割することに
よって達成される。

以下、本発明を添付図面について説明するに、第１図は
本発明方法で使用する擬似移動床の１例の模式図であ
り、第２図は他の例の模式図である。

第１図において、擬似移動床の主要部である充填床（10
00）の内部は（1001）〜（1024）の24個の単位充填床に
区別されている。〔なお、図では途中の（1006）〜（10
11）及び（1018）〜（1022）の単位充填床は図示を省略
してある〕。これら各単位充填床には、マルトトリオー
ス、マルトテトラオース、マルトペンタオース等のオリ
ゴ糖よりも、マルトースに対する収着力が大きい、塩型
の陽イオン交換体が充填されている。この陽イオン交換
体としては市販の各種陽イオン交換樹脂又はゼオライト
を用いることができる。通常はスチレン−ジビニルベン
ゼンの架橋共重合体にスルホン酸基が結合した強酸性陽
イオン交換樹脂が用いられる。陽イオン交換樹脂はマル
トースに対する収着力と、マルトトリオース以上のオリ
ゴ糖に対する収着力との差が大きくなるように、通常、
ナトリウム型、カリウム型又はカルシウム型にして使用
される。

処理されるマルトース水飴としては、通常、全糖濃度30
〜80重量％、全糖中のマルトトリオース以上のオリゴ糖
含有率５〜60重量％の水溶液が使用される。

単位充填床（1001）〜（1024）のそれぞれの間には、充
填剤が充填されていない空間部（1025）〜（1048）〔図
では、途中において（1029）〜（1034）及び（1041）〜
（1045）の空間が図示を省略されている〕が設けられて
おり、各空間部には単位充填床へのマルトース水飴水溶
液の供給管（1049）、及び脱着剤としての水の供給管
（1050）、並びに各空間部からの主として収着質成分
（マルトース）を含有する液の抜出管（1051）及び非収
着質成分（マルトトリオース以上の多糖類）を含有する
液の抜出管（1052）の４種類の管が設けられる。なお、
この４種類の管（これは４本の管であつても、又は１本
の管で、これに弁を有する４本の管を分岐して設けたも
のでもよい）は通常それぞれの空間部に設けられるが、
図面では図示を省略してある。そしてこの４本の管のそ
れぞれの機能が同一の空間部において同時に行なわれる
ものでなく、或る時点では、図に示すように幾つかの単
位充填床の間隙をおいて、即ち、（1049）は原料混合物
の供給、（1052）は主として非収着質成分を含有する画
分の抜出し、（1050）は脱着剤の供給、（1051）は主と
して収着質成分を含有する画分の抜出しを行なつてお
り、これらが一定時間間隙をおいて、順次流体下流側の
単位充填床に移動させられる。

なお、空間部（1025〜1048）の設置は不可欠ではない
が、単位充填床に導入されるマルトース水飴を、この空
間部に導入すると、床内を流下している液中に、速かに
拡張させることができるので好ましい。

（1054）は充填床の最後端を最前端に連結する管であ
り、（1053）は液循環用のポンプである。

第１図に示す時点では空間部（1048）にマルトース水飴
水溶液が供給され、空間部（1036）に脱着剤である水が
導入され、一方、空間部（1028）から主に非収着質成分
を含む液が抜出され、空間部（1040）から主に収着質成
分を含む液が抜出される。従つて全充填床（1000）は、
（1001）〜（1004）の４個の単位充填床よりなる吸着帯
域、（1005）〜（1012）の８個の単位充填床よりなる精
製帯域、（1013）〜（1016）の４個の単位充填床よりな
る脱着帯域及び（1017）〜（1024）の８個の単位充填床
よりなる濃縮帯域の四つの帯域よりなつている。各帯域
の作用は、マルトースを収着成分とし、マルトトリオー
ス以上のオリゴ糖を非収着成分とする公知の擬似移動床
のそれと同じである。充填床内の温度は45〜90℃、好ま
しくは60〜80℃に保持される。床内温度が90℃よりも高
くなると、抜出される糖液が着色することがある。ま
た、45℃よりも低いと、マルトース水飴溶液の粘度が高
くなり、床内における圧損失が増大する。

充填床内の液中には、マルトース及びマルトトリオース
以上のオリゴ糖の濃度分布が形成されており、この濃度
分布は、その形状を保持しつつ、下流方向に移動する。
この移動に追随するように、充填床へのマルトース水飴
及び水の導入管、並びに充填床からの収着質成分の画分
及び非収着質成分の画分の抜出管が、順次下流側のそれ
ぞれに切替えられる。切替は４種類の管について同時に
行つてもよく、また各管毎に時間をずらして行つてもよ
い。同一の管における液供給又は液抜出しの継続時間
は、単位充填床の大きさ、陽イオン交換体の種類、床内
を流下する液の流速などにより異なるが、通常、数分乃
至十数分である。この切り替えにより、上述の４種類の
帯域は逐次、その充填床に占める位置を移動する。しか
し各帯域の長さは、常に、実質上、ほぼ一定である。即
ち、各帯域は、その大きさ及び相対的位置を保持したま
ゝ移動し、これが間歇的に繰返され、無端状態にある充
填床を循環することとなる。

このような運転状態下にあつて、非収着質成分の画分の
糖組成変化を、その抜出管の切り替えから、次の切り替
えまでの期間について詳細に調べた結果、抜出管切り替
え直後は、抜出液中のマルトースの混入量は非常に少な
く、マルトトリオース含量の、より多い流出液が得ら
れ、次の切り替え時の直前になると、マルトース混入量
が非常に増えてくることがわかつた。そこで非収着質成
分の画分を単一の画分として混合集液したのでは、その
糖組成が低品位の組成となり、特に有用な用途を見出し
得ない。しかしながら、上述のような切り替えから次の
切り替えまでの期間における抜出液の組成変化に対応し
て、この抜出液をマルトトリオース含有量が50重量％以
上の画分とそれ以下の画分に分ければ、より特長のある
好ましい組成の画分とすることができる。

このため、本発明では第１図に示すように、非収着質成
分を含有する画分を抜出す抜出管（1052）において、こ
の抜出管を２つ以上に分枝し（第１図では２つに分枝し
た場合を示している）この分枝した管（1052A）及び（1
052B）を弁によつて随時切り替え可能とし、一つの切り
替え期間内で、同一抜出位置における糖組成の変化に合
わせて、上記分枝管の弁切り替えにより非収着性成分の
画分を二つ以上の部分に分け、これにより、一層有用な
糖組成の画分を得ることができる。

上記分枝管の弁切り替えは、予め抜出液の経時的組成変
化を調べておき、同一条件で運転し、タイマーにより分
枝管の弁を自動的に作動させれば操作の自動化が可能に
なる。

なお、本発明は直接的にはマルトース水飴の成分分離に
関するが、この方法は他のものを原料とする成分分離に
も適用することができる。それらの場合、被処理混合物
の種類、充填床に充填する収着剤の種類などによつて、
抜出されてくる２種類の液即ち主に収着質成分を含有す
る画分及び主に非収着質成分を含有する画分の組成にそ
れぞれ特異性が出てくる。従つて、それら液の組成、抜
出管の切り替えから次の切り替えまでの期間における経
時的組成変動を調べ、その結果に対応して、上記２種の
液のいずれか一方又は両方を本発明方法によつて２つ以
上に分画し、一層有用性のある画分を得ることができ
る。

（実施例）次に実施例を説明するが、本発明はこの実施例によつて
限定されるものではない。またこの実施例において、
「％」は「重量％」を意味する。

実施例グリコース0.7％、マルトース73.8％、マルトトリオー
ス16.3％、マルトテトラオース以上の多糖類9.2％より
なる糖濃度60％のマルトース水飴を原料とし、第２図に
示す装置を用いてマルトースの分離を行つた。

第２図において、単位充填床（101）〜（108）は内径54
mm、高さ600mmの円筒であり、円筒内にはNa型の強酸性
陽イオン交換樹脂〔ダイヤイオンFRX−111、三菱化成工
業（株）製、ダイヤイオンは同社登録商標〕が合計10.8
4充填されている。各単位充填床は循環ポンプ（151）
〜（158）によつて無端状に連結されており、各単位充
填床を連結する流体通路にはバルブ（111）〜（118）を
介してマルトース水溶液抜出管（110）、バルブ（121）
〜（125）を介してマルトトリオース以上のオリゴ糖
（以下、これを単にオリゴ糖という）水溶液抜出管（12
0）、バルブ（131）〜（138）を介して水供給管（130）
及びバルブ（141）〜（148）を介してマルトース水飴供
給管（140）が敷設されている。

この装置の床内温度を約75℃に保持し、マルトース水飴
及び水の供給量を、それぞれ0.28／時及び0.78／時
とし、マルトース画分及びオリゴ糖画分の抜出量を、そ
れぞれ0.37／時及び0.69／時とし、流量調節弁（10
9）により、吸着帯域、精製帯域及び濃縮帯域の流量
が、それぞれ4.33／時、3.64／時及び4.05／時と
なるように調節した。

この場合、例えばマルトース水飴がバルブ（144）を通
じて供給されている時点では、脱着剤の水はバルブ（13
8）を通じて供給され、主に収着質成分を含有する画分
（以下、プロダクトフラクシヨンという）及び主に非収
着質成分を含有する画分（以下、ラフイネートフラクシ
ヨンという）はそれぞれバルブ（112）及びバルブ（12
6）を通じて抜出され、単位充填床（101）及び（102）
において脱着帯域、単位充填床（103）及び（104）にお
いて濃縮帯域、単位充填床（105）及び（106）において
吸着帯域、単位充填床（107）及び（108）において精製
帯域が形成されている。各バルブは8.3分ごとに一つ下
流にあるバルブに一斉に切り替えられ、1.1時間で各帯
域が床内を一巡する。ここでラフイネートフラクシヨン
を分割することなく、従来法に従つて抜き出された場合
におけるプロダクトフラクシヨン及びラフイネートフラ
クシヨンの糖組成を示すと、下記表１の通りであつた。

ラフイネートフラクシヨンを分画しない上記条件では、
ラフイネートフラクシヨンにおいて、マルトース含量が
マルトトリオース含量よりも多く、必ずしもマルトトリ
オースを主成分とする糖混合物といゝ難く、そうかとい
つてマルトース含量は、マルトース水飴としては高いと
いえない。

次に第２図に示すようにラフイネートフラクシヨンの抜
出管に３本の弁を有する分枝管を設ける（図の装置では
抜出管120に分枝管120A、120B、120Cを設ける）。この
分枝管を使用し、ラフイネートフラクシヨンの抜出しが
バルブ切り替えによつて始められ、下流側の次のバルブ
に切り替えられるまでの8.3分間に抜出される抜出液
を、時間の経過に応じて流出順位別に２つ又は３つに分
割し、（120A）、（120B）、（120C）の分枝管から採取
した。この分割は次の３通り行なつた。

実験1:バルブ切り替えの間に出てくるラフイネートフラ
クシヨンの全液量を、前半40％、後半60％に２分割す
る。

実験2:同様にして全液量を前半80％と後半20％に２分割
する。

実験3:同様に全液量を前半40％、中間40％、後半20％に
３分割する。

以上のようにして分割した画分の組成を表２に示す。

上記表１に示したように、従来法に従い、ラフイネート
フラクシヨンを分割しない場合のラフイネートフラクシ
ヨン糖組成は有用な糖であるマルトトリオースの含量に
比し、マルトース含量の方が大きく、しかしマルトース
水飴として評価するにはマルトース含量が小さすぎ、ま
たマルトトリオース混合液としてみるにも、マルトース
の方が多いという難点をもつている。しかし、表２、即
ち本発明方法における実験１のように２分割することに
より、前半40％のマルトトリオース含量はより大きな値
となり、かつ後半60％についてもマルトースは分割前に
比し大幅に大きな値となり、分割採取された２つの画分
は、それぞれマルトトリオース混合液及びマルトース水
飴として充分評価し得る糖組成とすることができる。同
様に表２の実験２においても、前半80％の画分のマルト
トリオース含量は分割しない場合に比し高く、後半20％
の画分はマルトース含量は実験１より、更に高めること
ができる。実験３はラフイネートフラクシヨンを３分割
したもので、前半及び後半の画分として、それぞれ特長
をもつた画分が得られる。

（発明の効果）（１）擬似移動床式成分分離法によってマルトース水
飴をマルトースに富む収着質画分とマルトトリオース以
上のオリゴ糖に富む非収着質画分とに分離すると、非収
着質画分には相当量のマルトースが混入してくるが、本
発明方法によればマルトースの混入を抑制してマルトト
リオースの含有量が50重量％以上の画分を取得すること
ができる。

（２）本発明方法を実施するに当つては従来の装置に
僅かの改造を加えたものを使用し、かつ、操作として
も、特別繁雑とならないですむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で使用する装置の一例の模式図、第
２図は同じく使用装置の別の例の模式図である。図中、（1001）〜（1005）、（1012）〜（1017）、（10
23）〜（1024）は、単位充填床、（101）〜（108）は同
じく単位充填床である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者保田晴一神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成工業株式会社総合研究所内 (72)発明者田辺孝之神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成工業株式会社総合研究所内 (56)参考文献特開昭60−67000（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−207508（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全糖中のマルトトリオース以上のオリゴ糖
含有率５〜60重量％のマルトース水飴をクロマト分離法
により、主にマルトースを含有する収着質画分と、マル
トース及びマルトトリオース以上のオリゴ糖を含む非収
着質画分とに連続的に分画する方法であって、内部に選
択的収着性を有する収着剤が充填され、且つ前端と後端
とが流体通路により連結された収着剤充填床内におい
て、マルトース水飴供給部から非収着質成分抜出部まで
の収着帯域、上記非収着質成分抜出部から脱着剤供給部
までの精製帯域、上記脱着剤供給部から収着質成分抜出
部までの脱着帯域及び上記収着質成分抜出部から上記マ
ルトース水飴供給部までの濃縮帯域の四つの帯域をマル
トース水飴の流れの上流から上記順序で形成させつつ流
体を循環させ、上記のマルトース水飴供給部、非収着質
成分抜出部、脱着剤供給部及び収着質成分抜出部の位置
を間欠的に下流方向に移動させることよりなる擬似移動
床成分分離法において、上記非収着質成分抜出部から流
出するマルトース及びマルトトリオース以上のオリゴ糖
を含む非収着質画分を、弁を切り替えることによって、
流出順に全糖に占めるマルトトリオース含量が50重量％
以上の画分と、それ以下の画分との少なくとも二つの画
分に更に分割することを特徴とする方法。