JPH11103881A

JPH11103881A - 高純度エリスリトール結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH11103881A
Application number: JP29028497A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Morioka; 聰森岡; Takahiro Abe; 貴宏阿部; Toshihiro Maeda; 敏弘前田; Katsuhiko Sawada; 克彦澤田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Nikken Chemicals Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Nikken Chemicals Co Ltd
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JP4103158B2

Abstract

(57)【要約】【課題】菌体分離、クロマト分離、晶析の各工程を順次
に包含するプロセスより成り、そして、クロマト分離工
程および／または晶析工程を効率的に行い得る様に改良
された高純度エリスリトール結晶の製造方法を提供す
る。【解決手段】（１）菌体分離工程とクロマト分離工程と
の間および／または（２）クロマト分離工程と晶析工程
との間に操作圧力７０〜３００ｔｏｒで液温度４５〜８
０℃の条件による濃縮工程を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度エリスリト
ール結晶の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エリスリトール（正確にはメソ−エリス
リトール）は、甘味料として、更には医薬品や工業薬品
などの中間体として有用な物質である。エリスリトール
は、工業的には、例えばブドウ糖を原料とし、水性培地
中の好気的条件下でエリスリトール生産菌を培養して得
られる。

【０００３】上記のエリスリトール含有培養液は、各種
の液体状または固体状の不純物を含有している。すなわ
ち、液体状不純物として、グリセリン等の副生物の他、
澱粉の酵素糖化法などで得られた精製ブドウ糖を原料と
した場合は、原料ブドウ糖中に含まれる二糖以上のオリ
ゴ糖、その反応生成物、ブドウ糖が主な構成成分である
β−１，４結合を持つ多糖類などを含有し、固体状不純
物として、菌体の他に微小懸濁物質を含有している。

【０００４】高純度エリスリトール結晶は、菌体分離、
クロマト分離、晶析の各工程を順次に包含するプロセス
で上記の培養液を処理することにより得られる。斯かる
プロセスの一例は、エリスリトール含有培養液からのエ
リスリトールの分離・回収方法として、例えば、特公平
７−３４７４８号公報に開示されている。

【０００５】ところで、高純度エリスリトール結晶の工
業的に有利な製造方法においては、上記の各工程を効率
的に行なうことが重要である。すなわち、菌体分離工程
から得られる清澄液中のエリスリトールの濃度は、通常
５〜３０重量％であり、また、クロマト分離工程から回
収されるエリスリトール画分中のエリスリトールの濃度
は、通常５〜３０重量％であるため、菌体分離工程後の
クロマト分離工程やクロマト分離工程後の晶析工程を効
率的に行なうためには、予め、処理液を濃縮するのが望
ましい。

【０００６】しかしながら、従来の提案においては、菌
体分離工程から得られる清澄液やクロマト分離工程から
回収されるエリスリトール画分の濃縮操作に関する十分
な検討が行われていない状況にある。例えば、特公平７
−３４７４８号公報においては、上記の濃縮に操作に関
する具体的な開示は何らなされていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、菌体分離、クロ
マト分離、晶析の各工程を順次に包含するプロセスより
成り、そして、クロマト分離工程および／または晶析工
程を効率的に行い得る様に改良された高純度エリスリト
ール結晶の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、次の様な知見を
得た。すなわち、菌体分離工程から得られる清澄液に
は、前述した各種の液体状不純物が含まれており、特
に、グルコースとアミノ酸とのメイラード反応で着色成
分が生成する。斯かる着色成分の生成は加熱時間によっ
て促進される。また、可溶性蛋白質の影響により、濃縮
時に発泡現象が現れて清澄液の安定した濃縮は必ずしも
容易ではない。一方、クロマト分離工程から回収される
エリスリトール画分にも、少量ではあるが、グルコー
ス、アミノ酸、蛋白質などが含まれるため、上記と同様
の問題がある。何れにしても、特に、蛋白質の影響によ
る濃縮時の発泡現象は、濃縮操作において解決しなけれ
ばならない重要な問題である。

【０００９】本発明者らは、上記の知見を基に更に検討
を重ねた結果、特定の操作条件を採用するならば、特に
濃縮時の発泡現象を抑えて濃縮操作を安定に行なうこと
が出来るとの知見を得た。

【００１０】本発明は、上記の知見に基づき達成された
ものであり、その要旨は、エリスリトール含有培養液を
原料液とし、少なくとも、培養液から菌体を分離する菌
体分離工程、当該菌体分離工程から回収された上澄液を
クロマト分離するクロマト分離工程、当該クロマト分離
工程から回収されたエリスリトール区画分を晶析してエ
リスリトール結晶を析出させる晶析工程を順次に包含す
るプロセスで分離・精製処理することにより、高純度エ
リスリトール結晶を製造するに当たり、（１）菌体分離
工程とクロマト分離工程との間および／または（２）ク
ロマト分離工程と晶析工程との間に操作圧力７０〜３０
０ｔｏｒで液温度４５〜８０℃の条件による濃縮工程を
設けたことを特徴とする高純度エリスリトール結晶の製
造方法に存する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
原料液として使用されるエリスリトール含有培養液は、
水性培地中で好気的条件下にエリスリトール生産菌を培
養することにより得られる。培養方法は、特に制限され
ず、従来公知の方法を採用することが出来る。

【００１２】例えば、培養原料としては、結晶ショ糖や
結晶ブドウ糖の他、澱粉の酵素糖化法などで得られた精
製ブドウ糖を使用することが出来る。なお、精製ブドウ
糖は、通常、ブドウ糖含有率が９３〜９７重量％であ
り、残余は、二糖類、三糖類およびそれ以上のオリゴ糖
である。

【００１３】一方、エリスリトール生産菌としては、オ
ーレオバシディウム属（特開昭６１−３１０９１号公
報）、モニリエラ・トメントサ・バール・ポリニス（特
開昭６０−１１０２９５〜８号公報）、キャンジダ・ゼ
イライデス（ＡＴＣＣ１５５８５）、トルロプシス・フ
ァマタ（ＡＴＣＣ１５８６）等（特開昭４９−１１８８
８９号公報）、キャンジダ・リポリティカ（米国特許第
３，７５６，９１７号明細書）、トリゴノプシス属、キ
ャンジダ属（特公昭４７−４１５４９号公報）等を使用
することが出来る。

【００１４】また、培地用の無機塩類としては、ＫＨ₂
ＰＯ₄ 、ＭｇＳＯ₄ 、ＣａＣｌ₂ 、Ｋ₂ ＳＯ₄ 、ＣａＳ
Ｏ₄ 、ＦｅＳＯ₄ 、ＭｎＳＯ₄ 、ＺｎＳＯ₄ 、（ＮＨ
₄ ）₂ＨＰＯ₄ 等、窒素源としては、（ＮＨ₄ ）₂ＳＯ
₄ 、ＣＯ（ＮＨ₄ ）₂、ＮＨ₄ Ｃｌ、ＮＨ₄ＮＯ₃ 等、栄
養源としては、コーン・スティープリカー、大豆粉、各
種アミノ酸、ペプトン、チアミン、酵母エキス等が挙げ
られる。

【００１５】本発明においては、高純度エリスリトール
結晶を製造するため、上記の様な培養液を原料液とし、
少なくとも、培養液から菌体を分離する菌体分離工程、
当該菌体分離工程から回収された清澄液をクロマト分離
するクロマト分離工程、当該クロマト分離工程から回収
されたエリスリトール画分を晶析してエリスリトール結
晶を析出させる晶析工程を順次に包含するプロセスで分
離・精製処理する。

【００１６】そして、上記のプロセスにおいて、菌体分
離工程後の清澄液は、好ましくは軟化工程で処理された
後に濃縮工程で処理され、クロマト分離工程に供給され
る。また、クロマト分離工程から回収されたエリスリト
ール画分は、好ましくは活性炭処理工程および／または
脱塩工程を経由した後に濃縮工程で処理され、晶析工程
に供給される。そして、その後、晶析工程で分離された
エリスリトール結晶は、乾燥工程および篩分工程で処理
されて高純度製品とされる。

【００１７】本発明において、上記の菌体分離工程は、
本発明者らの知見に従い、セラミック膜または有機膜に
よるクロスフロー濾過法を使用し且つ被処理液の温度を
５０〜９０℃に維持して行なうのが好ましい。その理由
は次の通りである。

【００１８】（１）上記の菌体分離工程によれば、各種
の液体状または固体状の不純物を含有しているエリスリ
トール含有培養液に対し、固体状不純物の除去を効率的
かつ高度に行ない得るのみではなく、回収された清澄液
をクロマト分離の効率アップのために濃縮せんとした場
合にも発泡現象が著しく軽減される。従って、菌体分離
工程においてセラミック膜または有機膜によるクロスフ
ロー濾過法を使用することにより、高純度エリスリトー
ル結晶を工業的有利に製造することが出来る。

【００１９】（２）上記のクロスフロー濾過法によって
も完全に不純物を分離することは困難であり、菌体分離
後の清澄液には依然として雑菌の栄養源となる各種の不
純物が含有されている。そのため、菌体分離工程におけ
る被処理液の温度が低い場合は、雑菌が繁殖する。その
結果、甘味料や医薬品として使用される高純度エリスリ
トール結晶においては好ましくないばかりか、例えば、
クロマト分離工程における樹脂カラムの閉塞や熱交換器
における焦げ付きの原因となる。そこで、本発明におい
ては、雑菌の繁殖防止のため被処理液の温度を５０℃以
上に維持して菌体分離を行なう。処理液の温度が９０℃
を超える場合は、処理液の着色度が急激に増加すると言
う不利益がある。

【００２０】セラミック膜（多孔膜）の構造は、特に制
限されず、例えば、単層構造の他、細粒層と支持層との
二層構造であってもよい。細粒層の平均細孔は、通常
０．１〜１μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍに設定
される。また、セラミック膜の材質としては、シリカ、
アルミナ、シリカ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、
カーボン、コージェライト、炭化ケイ素などが挙げられ
る。有機膜の構造は、特に制限されないが、その材質と
しては、後述する温度（５０〜９０℃）において十分な
耐熱性を有するものを使用する必要がある。斯かる有機
膜としては、例えば、ポリオレフィンやポリエーテルス
ルフォン等が挙げられる。

【００２１】クロスフロー濾過法においては、循環タン
ク、ポンプ、内部に濾過膜を備えた分離エレメント及び
濾液受槽から成る設備が使用され、これらにより処理液
の循環路が形成される。そして、上記の循環路の途中に
は熱交換器を設けるのが好ましい。

【００２２】そして、クロスフロー濾過法は、原理的に
は、膜フィルター表面に濾過対象液を平行に流しながら
濾過を行い、平行流によるせん断力により堆積ケーク層
を最小に保持する濾過法である。従って、濾過膜に包囲
された流路の一端から供給された濾過対象液（原液）
は、流れながら濾過され、濾液は、濾過膜を通過して流
路と直交する方向に排出され、濃縮液は、流路の一端か
ら排出される。

【００２３】クロスフロー濾過は、操作的には回分操作
で行われ、本発明においては、（Ａ）菌体濃縮濾過、
（Ｂ）加水濾過、（Ｃ）追加濃縮濾過、（Ｄ）水洗、
（Ｅ）再生を順次に行なって１操作を終了する。特に、
追加濃縮濾過は、本発明においては、好ましい態様とし
て行われる。

【００２４】菌体濃縮濾過（Ａ）においては、図１に示
す菌体分離工程（クロスフロー濾過装置）の循環タンク
（１）にエリスリトール含有培養液を一定量供給した
後、ポンプ（２）の駆動により、濾過膜（３）と熱交換
器（６）とを通して再び循環タンク（１）に戻す培養液
の循環を開始し、濾過膜（３）を透過した清澄液（濾
液）を濾液受槽（５）に受ける。そして、所定の濃縮率
に到達した時点で菌体濃縮濾過を終了する。なお、循環
タンク（１）に供給する前のエリスリトール含有培養液
は、必要に応じて前記の温度範囲に加熱され、また、循
環液は、熱交換器（６）により前記の温度範囲に維持さ
れる（以下の加水濾過（Ｂ）及び追加濃縮濾過（Ｃ）に
おいても同じ）。

【００２５】加水濾過（Ｂ）においては、循環タンク
（１）内の濃縮液にその液面レベルを一定に保持しなが
ら連続的に水を供給して上記と同様の循環操作を行な
い、濾過膜（３）を通過した清澄液（濾液）を濾液受槽
（５）に受ける。なお、供給水は、循環タンク（１）に
供給する前に必要に応じて前記の温度範囲に加熱され
る。

【００２６】追加濃縮濾過（Ｃ）は、いわゆる搾り出し
のために行われ、加水濾過（Ｂ）における循環タンク
（１）内への水の供給を停止して更に上記と同様の循環
操作を行ない、濾過膜（３）を通過した清澄液（濾液）
を濾液受槽（５）に受ける。

【００２７】水洗（Ｄ）及び再生（Ｅ）は常法に従って
行われ、再生剤としては、例えば、０．５重量％のＮａ
ＯＨと０．２重量％のＮａＣｌＯを含有する水溶液を使
用することが出来る。操作温度は、通常、約５０〜７０
℃とされる。

【００２８】上記の菌体濃縮濾過（Ａ）、加水濾過
（Ｂ）及び追加濃縮濾過（Ｃ）においては、通常、循環
流速１〜１０ｍ／ｓ、膜間差圧０．１〜１０Ｋｇ／ｃｍ
²の条件下で行われる。そして、菌体濃縮濾過（Ａ）及
び加水濾過（Ｂ）における透過流速は、通常１００〜２
００Ｌ／ｍ²・Ｈｒとされる。そして、追加濃縮濾過
（Ｃ）においては、次第に上記の透過流速は低下してい
くが、本発明においては、透過流速が約５０Ｌ／ｍ²・
Ｈｒに到達した時点で追加濃縮濾過を終了し、水洗
（Ｄ）及び再生（Ｅ）に移行するのが好ましい。すなわ
ち、本発明者らの知見によれば、エリスリトール含有培
養液の場合、上記の範囲を超えて追加濃縮濾過を行なっ
た場合は、濾過膜（３）における閉塞状態が急激に悪化
し、次の菌体分離操作に支障を来すことがある。

【００２９】本発明においては、上記の菌体分離工程に
供するエリスリトール含有培養液のｐＨは３．５〜５．
５の範囲に調節するのが好ましい。すなわち、培養工程
から得られるエリスリトール含有培養液のｐＨを等電点
に近い上記の範囲に調節するならば、培養液中の溶解蛋
白質が析出してフロック状になりその分離が一層容易と
なる。上記のｐＨ調節には、例えば、苛性ソーダー等の
適当なアルカリ物質の水溶液が使用される。

【００３０】上記の軟化工程は、後続のクロマト分離工
程における分離性能の維持を目的とした工程である。イ
オン交換樹脂としては、スルホン酸型強酸性カチオン交
換樹脂またはカルボン酸型弱酸性カチオン交換樹脂がＮ
ａ型で使用される。そして充填塔に清澄液を通してその
中のＣａイオンやＭｇイオンをＮａイオンと交換させて
除去し、Ｃａ型および／またはＭｇ型に変ったカチオン
交換樹脂をＮａ型に再生して繰り返し使用する。スルホ
ン酸型樹脂の場合は、ＮａＣｌ水溶液で再生し、カルボ
ン酸型樹脂の場合は、ＨＣｌ又はＨ₂ ＳＯ₄ 等の強酸で
Ｈ型に変換後、ＮａＯＨ水溶液で再生する。これらの二
つの方法の中では、カルボン酸型弱酸性カチオン交換樹
脂（Ｎａ型）を使用する方法が好ましい。

【００３１】本発明においては、上記の軟化工程は、本
発明者らの知見に従い、５０〜９０℃の温度に清澄液を
保持して行なうのが好ましい。その理由は次の通りであ
る。

【００３２】菌体分離後の清澄液には依然として雑菌の
栄養源となる各種の不純物が含有されているために雑菌
が繁殖する。従って、プロセスの初期の段階において、
雑菌の繁殖を十分に抑制するならば、エリスリトール結
晶への混入防止とは別途に、例えば、クロマト分離工程
における樹脂カラムの閉塞や熱交換器における焦げ付き
を防止して高純度エリスリトール結晶を工業的有利に製
造することが出来る。

【００３３】軟化工程で処理される清澄液の５０〜９０
℃の温度保持は、上記の充填塔に加熱手段を配置し、更
には、必要に応じ、軟化工程に供給される清澄液を予め
加熱することにより行われる。清澄液の温度が５０℃未
満の場合は、清澄液中への雑菌の混入や混入した雑菌の
繁殖防止が十分ではなく、一方、清澄液の温度が９０℃
を超える場合は、処理液の着色や樹脂の劣化が促進さ
れ、何れの場合も好ましくない。

【００３４】上記のクロマト分離工程は、アルカリ金属
型またはアンモニウム型の強酸性カチオン交換樹脂を充
填した分離塔に清澄液を通し、次いで、水で溶離流出さ
せ、その流出液からエリスリトールを主成分とする画分
を分取することから成る。エリスリトールを主成分とす
る画分は、通常、３〜３０重量％の濃度として分取され
る。

【００３５】上記の活性炭処理工程および／または脱塩
工程は、着色成分、臭気成分、塩類などの除去を目的と
した工程である。これらの工程の順序は任意に選択する
ことが出来る。使用する活性炭は粉末または粒状の何れ
でもよい。脱塩工程は、カチオン交換樹脂塔、アニオン
交換樹脂塔、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との
両樹脂の混床塔より成る。

【００３６】上記の晶析工程は、特に制限されないが、
本発明者らの知見に従い、次の様に行なうのが好まし
い。すなわち、晶析開始時の晶析原液中のエリスリトー
ル濃度を３０〜６０重量％に調節し、２０℃／Ｈｒ以下
の冷却速度を採用し、冷却晶析途中でエリスリトールの
種結晶を添加し、２０℃以下の温度まで冷却した後、析
出した結晶を分離する。斯かる晶析方法によれば、従来
法に比して一層純度が高められ且つ結晶形状が改善され
た高純度エリスリトール結晶が得られる。

【００３７】そして、上記の晶析工程においては、７０
℃から６０℃迄の冷却過程経過後は、更に冷却速度を遅
くし、具体的には１０℃／Ｈｒ以下とし、２０℃以下、
好ましくは１５℃以下の温度まで冷却する。また、晶析
槽内の温度がエリスリトールの飽和溶解度に相当する温
度よりも低い温度で且つその温度差が１５℃以内の段階
において当該晶析槽にエリスリトールの種結晶を添加す
るのが好ましい。種結晶の添加時期は、晶析槽内の温度
がエリスリトールの飽和溶解度に相当する温度よりも１
〜５℃低い温度の段階が特に好ましい。また、種結晶の
添加量は、特に制限されないが、晶析槽内で析出するエ
リスリトールに対し、好ましくは０．１重量％以下、更
に好ましくは０．００１〜０．０５重量％の範囲であ
る。

【００３８】結晶分離工程は、特に制限されないが、本
発明者らの知見に従い、濾過面の周方向にスラリーを分
散させて当該濾過面に衝突させる構造の遠心分離装置を
使用するのが好ましい。その理由は次の通りである。

【００３９】最も代表的なバスケット式遠心分離装置を
使用した場合、工業的に採用される運転条件下では、単
管ノズルから供給されたエリスリトール結晶含有スラリ
ーが濾過面の全体に行き渡る前に固液分離される。その
結果、エリスリトール結晶が装置内に直ちに偏在して遠
心分離装置の運転に支障が生じることがある。斯かる問
題は、前記の構造の遠心分離装置の使用により回避され
る。前記の構造の遠心分離装置は、例えば、住友重機械
工業（株）の商品「コンタベックス」や「プッシャー」
として容易に入手することが出来る。

【００４０】ところで、結晶分離工程では結晶の含水率
の低減化のために出来るだけ高い遠心力による運転が通
常行われる。ところが、本発明者らの知見によれば、エ
リスリトール結晶の硬度が比較的に高いため、過度な遠
心力を採用した場合は、遠心分離装置の内壁面への衝突
により、エリスリトール結晶の破砕が生じる。そこで、
本発明において、５０〜５００Ｇの遠心力条件下に結晶
分離を行った後、エリスリトール結晶に対して０．１〜
１重量倍で且つ５〜２０℃の洗浄水による振り掛け洗浄
を行なうのが好ましい。

【００４１】遠心力条件が５０Ｇ未満の場合は、得られ
るエリスリトール結晶の含水率が余りにも高すぎて後工
程の乾燥負荷が大きくなる。それだけでなく、母液が十
分振り切れずに製品に付着して品質低下を招く。一方、
遠心力条件が５００Ｇを超える場合は、遠心分離装置の
内壁面への衝突により、エリスリトール結晶の破砕が生
じる。遠心条件の好ましい範囲は１００〜３００Ｇであ
る。

【００４２】振り掛け洗浄における洗浄水の使用量およ
び温度は、上記の様な比較的に小さな遠心条件下におい
て、エリスリトール結晶の溶解損失を防止し且つ十分な
洗浄効果を得るとの観点から決定された条件である。す
なわち、洗浄水の使用量が０．１重量倍未満の場合は、
洗浄効果が不足して高純度のエリスリトール結晶が得ら
れない。一方、洗浄水の使用量が５重量倍を超える場合
または洗浄水の温度が１０℃を超える場合は、エリスリ
トール結晶の溶解損失が大きく経済的ではない。洗浄水
の好ましい使用量は、エリスリトール結晶に対して０．
２〜０．５重量倍であり、洗浄水の好ましい温度は１０
〜２０℃である。

【００４３】上記の乾燥工程は、晶析工程から回収され
たエリスリトール結晶中の水分の除去を目的とした工程
であり、通常、流動床式乾燥器が好適に使用される。上
記の篩分工程は、大粒径品の除去を目的とした工程であ
り、通常、１０００又は１１９０ｍｍメッシュの振動篩
装置が好適に使用される。

【００４４】本発明の最大の特徴は、上記の様なプロセ
スにおいて、（１）菌体分離工程とクロマト分離工程と
の間および／または（２）クロマト分離工程と晶析工程
との間に特定の操作条件を採用した濃縮工程を設けた点
にある。

【００４５】先ず、本発明における濃縮工程に使用する
濃縮装置について説明する。一般に、有機物質含有水溶
液の濃縮装置としては、例えば、容器の外壁から水蒸気
にて加熱を行なうジャケット式蒸発缶、加熱管内の液流
速を高めるための循環ポンプを備えた強制循環型蒸発
缶、直立長管型に属する上昇膜型蒸発缶や流下膜型蒸発
缶などが知られている。

【００４６】上記の濃縮工程における濃縮装置として
は、上記加熱式である限り、その構造は制限されない
が、本発明者らの知見に従い、強制循環型蒸発缶または
膜型蒸発缶が好ましく採用される。特に好ましい濃縮装
置は膜型蒸発缶であり、その中では流下膜型蒸発缶が一
般的に好ましい。その理由は次の通りである。

【００４７】本発明においては、特に濃縮時の発泡現象
を抑えて濃縮操作を安定に行なうため、後述する特定の
操作条件を採用する。ところで、上記の発泡現象は、濃
縮装置からの伝熱条件によっても影響を受け、ジャケッ
ト式蒸発缶では、濃縮時の発泡現象を抑制するための伝
熱条件の達成は一般に困難である。これに対し、強制循
環型蒸発缶や膜型蒸発缶によれば、広い範囲の伝熱条件
において、濃縮時の発泡現象を抑制することが出来る。

【００４８】上記の流下膜型蒸発缶は、その機能的構造
上、蒸発缶と流下膜形成部とに区分でき、そして、流下
膜形成部としては、（１）プレート方式と（２）シェル
＆チューブ形式とがあるが、その何れであってもよい。

【００４９】本発明においては、上記の様な濃縮装置を
使用し、そして、操作圧力７０〜３００ｔｏｒで液温度
４５〜８０℃の条件による濃縮操作を行なうことが重要
である。すなわち、操作圧力が上記の範囲より小さい場
合は、発泡が激化して飛沫同伴による損失、ひいては安
定運転が不能になり、また、液温度が低下するため雑菌
汚染も懸念される。操作圧力が上記範囲より大きい場合
は、液温度が上昇して液の着色が促進される。従って、
上記の操作条件の範囲外の濃縮によっては本発明の初期
の目的を達成することが出来ない。

【００５０】そして、菌体分離工程から得られる清澄液
（エリスリトール濃度：通常５〜３０重量％）は、クロ
マト分離工程を効率的に行なうとの観点から、通常３０
〜７０重量％、好ましくは３５〜４５重量％の濃度にま
で濃縮される。また、クロマト分離工程から回収される
エリスリトール画分（エリスリトール濃度：通常５〜３
０重量％は、晶析工程を効率的に行なうとの観点から、
通常３０〜７０重量％、好ましくは４０〜６０重量％の
濃度にまで濃縮される。なお、上記の各濃度は、溶解固
形分濃度を意味する。

【００５１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００５２】実施例１無水結晶ブドウ糖３００ｇ／Ｌ（ブドウ糖として）及び
酵母エキス１０ｇ／Ｌ含む培地に、モニリエラ・トメン
トサ・バール・ポリニスを加え、３５℃で４８時間振と
う培養して種培地（Ａ）を得た。次いで、無水結晶ブド
ウ糖３００ｇ／Ｌ（ブドウ糖として）及びコーン・ステ
イープ・リカー３７ｇ／Ｌを含む培地６００Ｌに上記の
種培地（Ａ）１．２Ｌを加え、通気量３００Ｌ／ｍｉ
ｎ、撹拌速度３００ｒｐｍ、温度３５℃、圧力１．０ｋ
ｇ／ｃｍ² Ｇで４８時間培養して種培地（Ｂ）を得た。
次いで、無水結晶ブドウ糖４００ｇ／Ｌ（ブドウ糖とし
て）及びコーン・ステイープ・リカー１５ｇ／Ｌを含む
培地３０ｍ³に上記の種培地（Ｂ）６００Ｌを加え、通
気量１５ｍ³／ｍｉｎ、撹拌速度１００ｒｐｍ、温度３
５℃、圧力１．０ｋｇ／ｃｍ² Ｇで９０時間培養し、ブ
ドウ糖が完全になくなった時点を確認して培養を停止し
た。そして、直ちに加熱殺菌した後、セラミック膜を利
用したクロスフロー濾過法により、次の条件下で菌体を
分離した。

【００５３】すなわち、先ず、菌体濃縮濾過として、図
１に示す菌体分離工程（クロスフロー濾過装置）の循環
タンク（１）に約７０℃に加温されたエリスリトール含
有培養液を６ｍ³供給した後、ポンプ（２）の駆動によ
り、濾過膜（３）と熱交換器（６）とを通して再び循環
タンク（１）に戻す培養液の循環を開始し、濾過膜
（３）を透過した清澄液（濾液）を濾液受槽（５）に受
けた。この際、循環液温度は約７０℃、循環流速は５ｍ
／ｓ、膜間差圧は１Ｋｇ／ｃｍ²に調節した。その結
果、平均透過流速は１３０Ｌ／ｍ²・Ｈｒであった。

【００５４】次いで、加水濾過として、濾液受槽（５）
内の清澄液が２４ｍ³となった時点において、循環タン
ク（１）内の濃縮液６ｍ³にその液面レベルを一定に保
持しながら連続的に水を供給しながら、上記と同様の循
環操作を行ない、清澄液（濾液）を濾液受槽（５）に受
けた。なお、供給水は、循環タンク（１）に供給する前
に必要約７０℃に加熱した。供給水は、全量で１８ｍ³
であり、加水濾過により、濾液受槽（５）に受けた清澄
液（濾液）は、全量で１８ｍ³であった。

【００５５】次いで、追加濃縮濾過として、上記の水の
供給を停止した後も更に上記と同様の循環操作を行な
い、清澄液（濾液）を濾液受槽（５）に受けた。そし
て、透過流速が約５０Ｌ／ｍ²・Ｈｒに低下した時点で
追加濃縮濾過を終了し、次の菌体分離のため、クロスフ
ロー濾過装置の水洗・再生を行なった。追加濃縮濾過に
より、濾液受槽（５）に受けた清澄液（濾液）は、全量
で２ｍ³であった。

【００５６】上記の各操作で得た清澄液は、全量で４４
ｍ³であり、エリスリトール１２１ｇ／Ｌ及びグリセリ
ン０．３ｇ／Ｌを含有していた。

【００５７】次いで、カルボン酸型弱カチオン交換樹脂
（三菱化学株式会社商品名ダイヤイオンＷＫ−２０）の
Ｎａ型を充填した塔に上記の清澄液を４４ｍ³通し、Ｃ
ａ及びＭｇ等の硬度成分をＮａイオンと交換した。この
際、清澄液の温度は、７０℃に保持した。

【００５８】次いで、溶解固形分濃度が４０重量％にな
るまで濃縮した（一次濃縮）。濃縮装置としては、流下
膜形成部にシェル＆チューブを備えた４重効用缶を使用
した。そして、操作圧力は７４〜２２０ｔｏｒｒ、液温
度は４６〜７０℃の範囲とした。この際、減圧濃縮時に
おける液の発泡は全く認められず、濃縮操作は、安定に
行なうことが出来た。

【００５９】次いで、ジビニルベンゼン架橋ポリスチレ
ンスルホン酸のＮａ型樹脂（三菱化学株式会社商品名ダ
イヤイオンＵＢＫ−５５０）を２２ｍ³充填した分離塔
（直径２０００ｍｍ×高さ７０００ｍｍ）の塔頂から、
上記の濃縮液（温度７０℃）を１．４４ｍ³供給した。
分離塔の温度は７０℃に保持し、濃縮液の供給速度は１
１．６ｍ³／ｈｒとした。

【００６０】次いで、同じ速度で塔頂から水を引続き供
給し、流出液床容量０．５４を境にして前段と後段の二
つの画分に分けた。画分の液量は、前段が４．８ｍ³で
あり、後段が３．４ｍ³であった。そして、後段の流出
液としてエリスリトール及びグリセリンを回収した。こ
の操作を１０回繰り返し、後段流出液として合計３４ｍ
³を得た。その液組成は、エリスリトール濃度９６．５
ｇ／Ｌ、グリセリン濃度０．２ｇ／Ｌ、不明物濃度２．
０ｇ／Ｌであった。

【００６１】次いで、常法に従い、Ｈ型強酸性カチオン
交換樹脂（三菱化学式会社商品名ダイヤイオンＳＫ１
Ｂ）を充填した塔、ＯＨ型の弱塩基性アニオン交換樹脂
（三菱化学株式会社商品名ダイヤイオンＷＡ３０）を充
填した塔、および、前記のＨ型強酸性カチオン交換樹脂
とＯＨ型強塩基性アニオン交換樹脂（三菱化学株式会社
商品名ダイヤイオンＰＡ４０８）を充填した混床塔で上
記の後段流出液を順次に処理した。なお、上記の後段流
出液には、Ｈ型強酸性カチオン交換樹脂塔に供給するに
先立ち、後述の結晶分離工程（遠心分離装置）から発生
する洗浄水を含む晶析母液８ｍ³を予め混合した。これ
は、上記の様に晶析母液を循環することにより、その中
に含まれるエリスリトールを回収するためである。次い
で、得られた処理液に粉末活性炭３．４Ｋｇを加えて３
０分間撹拌した後、活性炭を濾過して濾液を得た。

【００６２】次いで、減圧下７０℃で溶解固形分濃度が
５３重量％（エリスリトール濃度：４８．０重量％）に
なるまで上記の濾液を濃縮した（二次濃縮）。濃縮装置
としては、流下膜形成部にシェル＆チューブを備えた４
重効用缶を使用した。そして、操作圧力は７４〜２２０
ｔｏｒｒ、液温度は４６〜７０℃の範囲とした。この
際、減圧濃縮時における液の発泡は全く認められず、濃
縮操作は、安定に行なうことが出来た。

【００６３】次いで、上記の７０℃の濃縮液を７．５℃
／Ｈｒの速度で１５℃まで徐冷し、その冷却途中の４２
℃（飽和温度との温度差：−３℃）の段階で３８０ｇ
（析出結晶に対する割合：０．０１重量％）の種晶を添
加して結晶を成長させてエリスリトール結晶含有スラリ
ーを得た。

【００６４】次いで、遠心分離装置として住友重機械工
業（株）の商品「コンタベックス」を使用し、１６７Ｇ
の遠心条件を採用し且つ湿潤エリスリトール結晶に対し
て０．２重量倍の１５℃の洗浄水を使用し、結晶の分離
と洗浄を行なった。すなわち、濾過面の周方向にエリス
リトール結晶含有スラリーを分散させて当該濾過面に衝
突させながら結晶を濾別しつつ振り掛け洗浄を行なっ
た。そして、エリスリトール結晶３．５Ｔｏｎを得た。
エリスリトール結晶の純度は９９．９％、含水率は２．
４７重量％であった。洗浄水を含む晶析母液は、エリス
リトールの回収のため一旦タンクに回収した。

【００６５】その後、上記のエリスリトール結晶を乾燥
した。平均粒径を測定した結果、７５０μｍであり、遠
心分離前の平均粒径（７５０μｍ）との比較から結晶破
砕はないことが判った。結晶形状は単結晶が主体であっ
た。また、上記のクロマト分離前の濃縮工程から得られ
た清澄液について、後述の方法により吸光度の測定を行
なった。結果を表１に示す。

【００６６】比較例１実施例１において、クロマト分離前の濃縮工程（一次濃
縮）及び晶析工程の直前の濃縮工程（二次濃縮）におい
て、操作条件を３０ｔｏｒ（液温度３０℃）に変更した
以外は、実施例１と同様にエリスリトール結晶の製造を
行なった。何れの濃縮工程においても被処理液の激しい
発泡現象が観察された。また、上記の各濃縮工程から得
られた清澄液について、実施例１と同様に吸光度の測定
を行ない、結果を表１に示す。

【００６７】比較例２実施例１において、クロマト分離前の濃縮工程（一次濃
縮）及び晶析工程の直前の濃縮工程（二次濃縮）におい
て、操作条件を６００ｔｏｒ（液温度９３℃）に変更し
た以外は、実施例１と同様にエリスリトール結晶の製造
を行なった。何れの濃縮工程においても被処理液の発泡
現象が観察されなかったが、各濃縮後の液色が実施例１
に比して著しく濃かった。上記の各濃縮工程から得られ
た清澄液について、実施例１と同様に吸光度の測定を行
ない、結果を表１に示す。

【００６８】＜吸光度の測定＞分光光度計（日本分光
（株）製「ＵＶＩＤＥＣ−３４０」）を使用し、４２０
ｎｍの波長で１ｃｍ石英セルによる吸光度を測定した。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、菌体分離、クロマト分
離、晶析の各工程を順次に包含するプロセスより成り、
そして、クロマト分離工程および／または晶析工程を効
率的に行い得る様に改良された工業的に有利な高純度エ
リスリトール結晶の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における好適な菌体分離工程の概念的な
説明図

【符号の説明】

１：循環タンク２：ポンプ３：濾過膜４：分離エレメント５：濾液受槽６：熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１２Ｒ 1:645） (72)発明者前田敏弘宮城県仙台市青葉区本町一丁目二番地20号三菱化学株式会社東北支店内 (72)発明者澤田克彦東京都中央区築地五丁目４番14号日研化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エリスリトール含有培養液を原料液と
し、少なくとも、培養液から菌体を分離する菌体分離工
程、当該菌体分離工程から回収された上澄液をクロマト
分離するクロマト分離工程、当該クロマト分離工程から
回収されたエリスリトール区画分を晶析してエリスリト
ール結晶を析出させる晶析工程を順次に包含するプロセ
スで分離・精製処理することにより、高純度エリスリト
ール結晶を製造するに当たり、（１）菌体分離工程とク
ロマト分離工程との間および／または（２）クロマト分
離工程と晶析工程との間に操作圧力７０〜３００ｔｏｒ
で液温度４５〜８０℃の条件による濃縮工程を設けたこ
とを特徴とする高純度エリスリトール結晶の製造方法。
【請求項２】薄膜型または強制循環型の蒸気加熱濃縮
装置を使用する請求項１に記載の製造方法。