JPH0767398B2 - 甜菜糖液を処理する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、甜菜糖液を処理する方法に関する。

詳しくは、本発明は、甜菜糖液からベタインとアミノ酸
と塩とを除去し、次いで煎糖し得られる振蜜をクロマト
グラフィーの手法を用いて、さらにショ糖と、甜菜糖蜜
中に存在する各種の有用物質とを分離することにより、
ショ糖の回収率の向上と有用物質の取得とを行うことが
できる、甜菜糖液を処理する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

甜菜より甜菜糖を製造する一方法として第１図に示すよ
うに甜菜を裁断し浸出塔で甜菜糖液を抽出し次いで炭酸
飽充等の方法で清浄し、得られた糖液を、陽イオン交換
樹脂により陽イオンとベタインとアミノ酸とを除去し、
次いで陰イオン交換樹脂により陰イオンを除去し、脱塩
処理液を得る。

この脱塩処理液をBx60前後まで濃縮し、陰イオン交換樹
脂で脱色し、次いで煎糖（１番煎糖）して１番糖と１番
蜜とを得、１番蜜は再び煎糖（２番煎糖）し２番糖と２
番蜜とを得る。２番蜜は更に煎糖（３番煎糖）して、３
番糖と３番蜜とを得る。

ここで得られた１番糖、２番糖および３番糖は、混合し
て製品砂糖とする。

３番蜜は、Bx55前後に希釈し、メリビアーゼ酵素によ
り、含有するラフイノースをショ糖とガラクトースに分
解し、再度煎糖（４番煎糖）して４番糖と４番蜜とを得
る。

４番蜜は、更に煎糖（５番煎糖）し、５番糖と５番蜜と
を得る。

この４番糖と５番糖とは、水で溶解し、清浄工程に戻
し、５番蜜は飼料または醗酵原料として外販している。

〔発明が解決しようとする課題〕

この甜菜糖の製造方法においては、糖蜜中には各種の有
用成分が含まれているにも拘らず、これを有効に利用す
ることが出来ていないと言う問題があった。

一方、本発明者等は、クロマト分離手法により、複数の
有機化合物を容易に効率良く３つの画分に分離する方法
を発明し、先に特許出願を行った（特願昭61−307123
号）。

本発明者等は、第２図および第３図に示すように、３番
蜜、または３番蜜を酵素処理した蜜を上記クロマト分離
手法により分画することにより、有用成分の分離が可能
となる一方、ショ糖の回収率も向上することを発見し本
発明を完成した。

〔課題を解決するための手段〕

一般に、甜菜糖液をNa型またはＫ型の強酸性陽イオン交
換樹脂を吸着剤としてクロマト分離すると、以下の順序
で流出する。

（１） 灰分（無機塩類） （２） 多糖類およびその誘導体 （３） ラフイノースおよび他の３糖類 （４） ショ糖および他の２糖類 （５） 単糖類およびイノシトール （６） ベタインおよびアミノ酸類 甜菜糖液を工業的にクロマト分離する場合、単塔式であ
れば、上記６画分に各々分離することも不可能ではない
が、単塔式では、分離機能が悪く、ショ糖の回収率が低
いため経済的に成り立たない。特公昭48−2356号、特公
昭53−28993号等の方法は、その例であり、イノシトー
ル画分にショ糖が多量に含まれるため、酵母等で糖類を
醗酵させることにより除去しないと、イノシトールを回
収することはできない。

そこで、近年、工業的に利用されている方法は、擬似移
動床式クロマト分離装置であるが、この方法では２つの
画分に分離することしかできない。

例えば、上記６成分の（３）と（４）の間で分離する
と、（５）〜（６）の成分は、成り行で分離されるた
め、通常40％がショ糖画分に、残りの60％はラフイノー
ス画分に分画されるという結果となる。

しかし、これを上記特願昭61−307123号の方法でクロマ
ト分離すると３つの画分に同時に効率よく分離すること
ができるので、上記６成分を（１）〜（３）画分と
（４）画分とそして（５）〜（６）画分の３つの画分に
分離することができる。

しかし、このようにして分画した（５）〜（６）画分に
ベタインおよびアミノ酸類が含まれていると、この画分
を濃縮・晶析してゆくとベタインが先ず析出するので、
高純度のイノシトールを得ることはできない。

ところが、ベタイン及びアミノ酸類は、陽イオン交換樹
脂によって脱塩工程で除去することができる。

ここで脱塩に使用する陽イオン交換樹脂としては、交換
基としてスルホン酸基を有するスチレン−ジビニルベン
ゼン系強酸性陽イオン交換樹脂を挙げることができる。

これらのイオン交換樹脂は、ゲル状のイオン交換樹脂で
あっても、また多孔性のイオン交換樹脂であっても差支
えない。

例えば、ダイヤイオンSK1B、SK110、PK216、PK220等を
挙げることができる。

上記陽イオン交換樹脂に引続き脱塩工程に使用される陰
イオン交換樹脂としては、ダイヤイオンPA308、PA312、
PA412、SA11A、WA21、WA30等を挙げることができる。

ダイヤイオンは三菱化成工業株式会社の登録商標であ
る。

上記のイオン交換樹脂を使用して、甜菜糖液をＨ型陽イ
オン交換樹脂塔に通過させてベタインを除去する際に
は、単にベタインのみでなく、アミノ酸類、ナトリウ
ム、カリウム、カルシウム等のイオンをも除去すること
ができるが、本発明における甜菜糖液の処理において
は、陽イオン交換樹脂塔からのベタインの漏出を以って
甜菜糖液の通液操作を打切り、使用した陽イオン交換樹
脂の再生を行う必要が生ずる。

ベタインの漏出は、通常ライネッケ塩法により検出すれ
ばよい。

陽イオン交換樹脂の再生は、通常の陽イオン交換樹脂で
あれば再生に際し、適当量の、そして適当濃度の鉱酸を
使用すれば、容易に再生することができるが、本発明に
使用し、機能が減退した陽イオン交換樹脂は、先ずアル
カリで処理した後、適当量の、そして適当濃度の鉱酸を
使用し、Ｈ型の陽イオン交換樹脂に再生することが必要
である。

アルカリ処理に使用するアルカリ剤としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム等を挙
げることができる。

陽イオン交換樹脂のアルカリ処理は、通常、陰イオン交
換樹脂の再生と同時に行われる。

陰イオン交換樹脂の再生は、例えば、水酸化ナトリウム
の10重量％水溶液を、陽イオン交換樹脂の交換容量の10
5％当量の水酸化ナトリウムを使用して、容量速度4.5
（1/hr）程度の条件で通液し、その流出液を、更に、陽
イオン交換樹脂塔に通液してやれば、陽イオン交換樹脂
のアルカリ処理も同時に完了させることができる。アル
カリ処理された陽イオン交換樹脂は、充分に洗浄し、次
いで鉱酸によりＨ型に再生すれば良い。

鉱酸としては、塩酸、硫酸のような鉱酸を挙げることが
できる。

再生条件としては、例えば、硫酸の７％水溶液を使用す
る場合、陽イオン交換樹脂の交換容量の120％当量を使
用し、容量速度4.5（1/hr）程度の条件で充填塔に通液
すれば良い。

このように、Ｈ型イオン交換樹脂とOH型陰イオン交換樹
脂とに通過させ、ベタイン及びアミノ酸類と塩とを除去
し、次いで煎糖を繰返して得られた３番蜜、または更に
この３番蜜をメリビアーゼ酵素により処理した酵素処理
液を濃度調整し、クロマト分離工程により処理して、イ
ノシトールが富化された画分とショ糖が富化された画分
とそしてその他の画分に分離する。

クロマト分離工程は、吸着剤が充填されている充填塔
に、上記３番蜜を濃度調したクロマト供給液を通液して
クロマト分離する場合、クロマト分離に使用する吸着剤
としては、ナトリウム型又はカリウム型の陽イオン交換
樹脂が使用される。

陽イオン交換樹脂としては、スチレン−ジビニルベンゼ
ン系のスルホン酸型強酸性陽イオン交換樹脂が好ましく
使用される。

例えば、ダイヤイオンFRK131、FRK141、UBK530K、UBK52
0G等を挙げることができる。

上記吸着剤を充填塔に充填し、充填床を形成させる。

この充填塔は、その前端と後端とが流体通路で連結さ
れ、流体を前端から後端の方向に流通させて流体の循環
を可能にしたクロマト系を形成させた充填床である。

本発明は、このようなクロマト分離系を使用するが、こ
の分離系を運転するためには、２種類の原料流体が必要
である。

その一は、３番蜜を、クロマト分離系に適するように適
宜濃度調整したクロマト供給液であり、他の一は吸着剤
に吸着された物質を該吸着剤から脱離させるための脱着
剤（本発明の場合、水）である。

これらの、クロマト供給液と水とを、次に示すクロマト
分離工程に供給し、イノシトールが富化された画分とシ
ョ糖が富化された画分とそしてその他の画分（この場
合、ラフイノースが富化された画分）とに分離する。

すなわち、 （ｉ） 充填床前端から上記クロマト供給液を供給しつ
つ、充填床後端からショ糖が富化された画分を抜出す工
程、 （ii） 充填床中間から水を供給しつつ充填床後端から
ショ糖が富化された画分を抜出す工程、 （iii） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体
の抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｉ）工
程で抜き出されずに残存するショ糖とイノシトールとが
混在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 （iv） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
イノシトールが富化された画分を抜出す工程、 （ｖ） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
その他の画分を抜出す工程、 （vi） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体の
抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｖ）工程
で抜き出されずに残存するその他の成分とショ糖とが混
在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 の（ｉ）工程〜（vi）工程を繰返し行うことにより達成
される。

また、３番蜜をメリビアーゼ酵素により処理した酵素処
理液を、クロマト供給液とする場合には、ラフイノース
は分解されているので、ショ糖と分離しにくいラフイノ
ースの排出率を高くする必要がないため、下記の（ｉ）
工程〜（ｖ）工程を繰り返し行うことによっても達成さ
れる。

すなわち、 （ｉ） 充填床前端から上記クロマト供給液を供給しつ
つ充填床後端からショ糖が富化された画分を抜出す工
程、 （ii） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体の
抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｉ）工程
で抜き出されずに残存するショ糖とイノシトールとが混
在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 （iii） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端か
らイノシトールが富化された画分を抜き出す工程、 （iv） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
その他の画分が富化された画分を抜き出す工程、 （ｖ） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
ショ糖が富化された画分を抜き出す工程。

〔作用〕

本発明は、ベタイン及びアミノ酸類と塩とを除去し、次
いで煎糖して得られた３番蜜あるいは更にメリビアーゼ
酵素により処理して得られた酵素処理液と新規なクロマ
ト分離方法とを結合させることにより、初めてショ糖が
富化された画分、イノシトールが富化された画分、そし
てその他の画分（たとえばラフイノースが富化された画
分）に容易に分離分画することが可能となったものと考
える。

〔実施例〕

次に、実施例により、本発明をさらに説明するが、本発
明は、かかる実施例に、限定されるものではない。

実施例１ 昭和61年度製糖期において、１日当り約3000tの甜菜を
裁断し、次いで得られたコセットを抽出装置に導入し、
約70℃の温水で抽出し、Bx約15の糖液を連続的に得た。

得られた糖液を炭酸飽充とろ過とからなる清浄工程に導
入し、次いで強酸性陽イオン交換樹脂（ダイヤイオンPK
216）を充填した陽イオン交換塔と弱塩基性陰イオン交
換樹脂（ダイヤイオンWA30）を充填した陰イオン交換塔
とに順次通液し、純糖率約99％の脱塩糖液を得た。

得られた脱塩糖液を４重効用缶により濃縮してBx約70の
濃縮糖液を得、これを脱色樹脂（ダイヤイオンPA308）
に通液して脱色し、次いで煎糖して１番糖と１番蜜とを
得た。１番蜜は更に煎糖して２番糖と２番蜜とを得た。
得られた２番蜜は更に煎糖して３番糖と３番蜜とを得
た。

以上の工程により１日当り約500tの純度99.9％、AI法に
よる色価約10の製品グラニュー糖と、第１表に、クロマ
ト供給液として示す組成の３番蜜とを得た。この３番蜜
の濃度は、Bx78であった。

この３番蜜をBx60に濃度調整しクロマト供給液とした。

第４図は、本発明において、クロマト分離工程を実施す
るための装置の概略図である。

図中、１及び２はナトリウム型又はカリウム型の陽イオ
ン交換樹脂を吸着剤として充填した充填床であり、３は
クロマト供給液の貯蔵槽を示し、４は水（脱着剤）の貯
蔵槽を示し、５〜７は各画分の抜出しラインを示し、10
〜17はバルブを示し、そして18は循環ポンプを夫々示
す。

上記第４図に示した装置において、内径33.5mm、充填層
高920mmの直列に連結した２本のカラムに1810mlの吸着
剤（Na型の強酸性陽イオン交換樹脂、ダイヤイオンUBK5
10L）を使用し、上記クロマト供給液を容積流量1200ml/
hで通液し、下記第２表に示すタイム・スケジュールで
分離操作を繰返し行った。

第２表に示す６ステップを１サイクルとして12サイクル
目で定常状態に達したので、各画分のサンプルを採取
し、分析したところ、第１表の通りであった。

このＡ画分２をロータリー・エバポレーターで真空濃
縮したところ、Bx40前後で液が白濁し、イノシトールが
析出しはじめた。

さらに、徐々に濃縮し、Bx60に達したところで、内容物
を取出し、25℃まで冷却し、遠心分離した所、純度99.5
％のイノシトールの白色粉末16.2gと下記第３表に示す
組成の液糖を得た。

実施例２ 実施例１で得られた３番蜜を、Bx60に濃度調整し、これ
にメリビアーゼ酵素を加え、50℃で、6hr処理した酵素
処理液を、けいそう土をプリコートしたフィルターで
過し、クロマト供給液を作成した。このクロマト供給液
の組成を第５表に示した。

実施例１で使用した装置（第４図）を使用し、上記クロ
マト供給液を使用し、吸着剤としてダイヤイオンUBK−5
30Kを充填し、容量流量1000ml/hとし、そして第４表に
示したタイム・スケジュールで、実施例１と同様に分離
操作を繰り返し行った。

第４表に示す６ステップを、１サイクルとして、12サイ
クル目で定常状態に達したので、各画分のサンプルを採
取したところ、第５表の通りであった。

〔発明の効果〕 第１図に示す従来の甜菜糖製造方法に対し、第２図およ
び第３図に示す本発明の方法によれば、わずらわしい４
番煎糖操作および５番煎糖操作が省略できるため、大幅
な合理化となるだけでなく、従来外販していた糖蜜中に
残存していたショ糖分の大部分を製品砂糖として回収で
きるため、収率の向上にも寄与する。

更に、脱塩工程でベタインとアミノ酸と塩とを除去し、
分離性能の良い新規のクロマト分離方法を採用すること
により、イノシトールの富化された画分中にはベタイン
およびショ糖分を５％以下にすることができるので、こ
の画分を単に濃縮・晶析させることによって、容易に9
9.5％以上のイノシトール粉末と利用価値の高い液糖を
副産物として得ることができるというメリットが付加さ
れる。

また、第２図に示す本発明の方法によれば、上記の効果
に加えて、その他の画分にラフイノースが富化されるの
で、この画分を濃縮・晶析させることにより、高純度の
ラフイノースも副産物として取得することも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の甜菜の処理工程を示す図であり、第２図
および第３図は本発明の甜菜糖を処理する工程を示す図
であり、そして第４図は本発明においてクロマト分離操
作を行う装置の概略図である。 １および２……充填床 ３……クロマト供給液槽 ４……水槽 ５〜７……抜出しライン 10〜17……バルブ 18……循環ポンプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】甜菜糖液をＨ型陽イオン交換樹脂とOH型陰
   イオン交換樹脂とに通過させ、ベタインとアミノ酸と塩
   とを除去し、次いで煎糖して結晶砂糖と振蜜とに分離す
   る第１工程と、振蜜を濃度調整して得られたクロマト供
   給液をナトリウム型又はカリウム型の陽イオン交換樹脂
   を吸着剤として、イノシトールが富化された画分とショ
   糖が富化された画分とそしてその他の画分とにクロマト
   分離する第２工程の、第１工程と第２工程とを組合わせ
   ることを特徴とする甜菜糖液を処理する方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の甜菜糖液を処
   理する方法において、Ｈ型陽イオン交換樹脂が、アルカ
   リと酸とにより再生されたＨ型陽イオン交換樹脂である
   ことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の甜菜糖液を処
   理する方法において、その他の画分が、ラフイノースが
   富化された画分である方法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第２項または第３項記載の
   甜菜糖液を処理する方法において、クロマト分離する第
   ２工程が、ナトリウム型又はカリウム型の陽イオン交換
   樹脂を吸着剤として充填した充填床からなり、その前端
   と後端とが流体通路で連結され、流体を充填床の前端か
   ら後端の方向に流通させて流体の循環を可能にしたクロ
   マト分離系に、クロマト供給液を流通し、 （ｉ） 充填床前端から上記クロマト供給液を供給しつ
   つ、充填床後端からショ糖が富化された画分を抜出す工
   程、 （ii） 充填床中間から水を供給しつつ充填床後端から
   ショ糖が富化された画分を抜出す工程、 （iii） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体
   の抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｉ）工
   程で抜き出されずに残存するショ糖とイノシトールとが
   混在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 （iv） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
   イノシトールが富化された画分を抜出す工程、 （ｖ） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
   その他の画分を抜出す工程、 （vi） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体の
   抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｖ）工程
   で抜き出されずに残存するその他の成分とショ糖とが混
   在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 の（ｉ）工程〜（vi）工程を繰返し行うことを特徴とす
   る方法。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第２項または第３項記載の
   甜菜糖液を処理する方法において、クロマト分離する第
   ２工程が、ナトリウム型又はカリウム型の陽イオン交換
   樹脂を吸着剤として充填した充填床からなり、その前端
   と後端とが流体通路で連結され、流体を充填床の前端か
   ら後端の方向に流通させて流体の循環を可能にしたクロ
   マト分離系に、クロマト供給液を流通し、 （ｉ） 充填床前端からクロマト供給液を供給しつつ、
   充填床後端からショ糖が富化された画分を抜出す工程、 （ii） 充填床への流体の供給及び充填床からの流体の
   抜き出しを行わずに床内の流体を循環させ、（ｉ）工程
   で抜き出されずに残存するショ糖とイノシトールとが混
   在する帯域を充填床の前端に移動させる工程、 （iii） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端か
   らイノシトールが富化された画分を抜出す工程、 （iv） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
   その他の画分を抜出す工程、 （ｖ） 充填床前端から水を供給しつつ充填床後端から
   ショ糖が富化された画分を抜出す工程、の（ｉ）工程〜
   （ｖ）工程を繰返し行うことを特徴とする方法。