JPH11188201A

JPH11188201A - ベタインの回収方法

Info

Publication number: JPH11188201A
Application number: JP9366255A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Kaneko; 菊造金子; Takayuki Masuda; 隆之増田; Fumihiko Matsuda; 文彦松田; Kohei Sato; 康平佐藤; Hiroharu Tanigawa; 弘治谷川
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: EP0966425A1; US6099654A; ATE221044T1; AU1687399A; EP0966425B1; JP3539470B2; CA2282831A1; DE69806733D1; DE69806733T2; WO1999033784A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】甜菜糖工業におけるクロマト分離工程から生
じる固形分組成における高塩類濃度の廃液又はその濃縮
液から高純度のベタインを回収する方法を提供する。【解決手段】甜菜抽出液又は甜菜糖蜜から蔗糖を回収
する２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置（塩形の
強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする）から生じる廃
液又はその濃縮液を原料液とし、該原料液と平衡なイオ
ン形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする２成分分
離擬似移動層式クロマト分離装置で粗ベタイン画分を分
離し、１０％以上（イオン交換容量に対して）のイオン
形をカルシウム形に変えた強酸性カチオン交換樹脂を充
填剤とする２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置で
該粗ベタイン画分又はその濃縮液からベタイン画分を分
離し、これを濃縮、晶析すると高純度ベタインを得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベタインの回収方
法に関し、詳しくは、甜菜糖工業廃液からベタインを高
純度で回収する方法に関する。ここで、「甜菜糖工業廃
液」とは、甜菜抽出液又は甜菜糖蜜から塩形の強酸性カ
チオン交換樹脂を充填剤とする２成分分離擬似移動層式
クロマト分離装置により蔗糖を分離回収した時に生じる
廃液を指し、本発明で「甜菜抽出液から」とは、各種の
方法で甜菜から、裁断、抽出、濾過、軟化、クロマト分
離等の一連の工程を経て蔗糖を精製回収する際に抽出工
程を経て得られる「抽出液から出発して」の意味であっ
て、上記クロマト分離工程に供する液は当然にその前の
必要な各工程を経た後の液であり、この点では「甜菜糖
蜜から」の意味も同様である。なお、ベタインは種々の
植物の根、穀粒及び茎に存在し、特に甜菜には比較的多
量に含まれる物質で、動物用飼料、医薬品原料、化粧品
原料等として用いられる有用物質である。

【０００２】

【従来の技術】従来のベタインの回収方法としては、例
えば、次の３種類の方法が知られている。

【０００３】第１の方法としては、特公平２−５０８９
５号公報の特許請求の範囲第１項に開示されるように、
固形分濃度２０〜５０重量％の希釈糖蜜をアルカリ金属
塩形強酸性カチオン交換樹脂（ジビニールベンゼン２〜
１２重量％で架橋）を樹脂層高２．５〜１０ｍに充填し
たクロマトグラフカラムにより回分式でベタイン画分を
回収する方法がある（詳細は、図２のフローチャート参
照）。

【０００４】第２の方法としては、特公平２−５０８９
５号公報の特許請求の範囲第２項及び第３項に開示され
るように、上記第１項の方法で得られる粗ベタイン液
（ベタイン画分）を上記クロマトグラフカラムで回分式
により純度の高まったベタイン画分を回収し（上記第２
項）、また、この際に得られるベタイン純度の低い画分
をも別に回収して再循環し（上記第３項）、この画分中
のベタインをも回収する方法がある（詳細は、図３のフ
ローチャート参照）。

【０００５】第３の方法としては、精糖技術研究会誌第
４１巻第２９〜３６頁（１９９３）に記載されているイ
オン交換樹脂製糖法を実施している甜菜糖工場の糖蜜を
多成分分離擬似移動層式クロマト分離装置により分離し
て、ベタインを回収する方法がある（詳細は、図４のフ
ローチャート参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のベタイン
回収方法は、全て比較的塩濃度の低い液に対して実施す
る方法であり、塩によりカチオン交換樹脂のイオン形が
変わってしまうことについては、何ら考慮されていな
い。

【０００７】しかるに、甜菜抽出液又は甜菜糖蜜から塩
形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする２成分分離
擬似移動層式クロマト分離装置により蔗糖を分離回収す
る時に生じる廃液は、固形分当たり（即ち、乾燥固形分
に対して）、蔗糖５〜２０重量％、塩類４０〜７５重量
％、ベタイン５〜２０重量％、単糖類１〜１０重量％、
未知物質０．５〜５重量％を含んでおり、この廃液を固
形分濃度５０％（重量／溶液重量）程度に濃縮すると、
濃縮液の塩類濃度は数規定となる。

【０００８】このような植物由来の塩類の多い廃液又は
その濃縮液を原料液としてカチオン交換樹脂を充填した
クロマトグラフカラムに流すと、原料液中に多量に存在
するカリウムイオンのためにカチオン交換樹脂のイオン
形の４０〜８０％がカリウム形になり、ベタインとグル
コース、フラクトース、イノシトール等の単糖類及びそ
の他の未知物質との分離が悪くなり、必然的にカチオン
交換樹脂を充填剤としたクロマト分離では高純度のベタ
インを得ることはできないという問題が生じる。

【０００９】例えば、或る甜菜糖蜜から蔗糖を回収した
残りの廃液と平衡なイオン形になったクロマト分離用強
酸性カチオン交換樹脂アンバーライトＣＲ１３２０（ロ
ーム・アンド・ハース社製）による原料液中の各成分の
分配係数は、その流出順に、塩類０．１９、三糖類０．
２４、蔗糖０．３０、未同定二糖類０．３９、グルコー
ス０．４５、ベタイン０．４７、フラクトースとイノシ
トールの混合物０．５１、未同定単糖類０．５４、糖類
以外の未知物質（核酸等と考えられる不純物）０．５９
となり、擬似移動層式の２成分分離では、塩類・三糖類
・蔗糖・未同定二糖類とベタインとの分離はできるが、
ベタインと単糖類・未知物質との分離は困難であること
が分かった。なお、この時のカチオン交換樹脂のイオン
形組成（イオン交換容量に対する）は、ナトリウム形２
６％、カリウム形７３％、カルシウム形１％であった。
これらの分配係数の値から分離不良が当然推定される
が、これは、後述の比較例１において、最も分離効率が
良い擬似移動層式クロマト分離装置によっても、ベタイ
ン純度が固形分当たり約８２％（ナトリウム形イオン交
換カラムと示差屈折率計を用いた高速液体クロマトグラ
フィーの面積百分率で）に止まることからも実証され
た。

【００１０】従って、本発明は、甜菜糖工業におけるク
ロマト分離工程から生じる固形分組成における高塩類濃
度の廃液又はその濃縮液から高純度のベタインを回収す
る方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、以上のよ
うな従来技術の方法について種々検討した結果、上記の
ような従来のベタイン回収方法の問題点を解決し、本発
明を完成するに至ったものである。

【００１２】上記の目的を達成するため、本発明のベタ
イン回収方法は、第１工程として強酸性カチオン交換樹
脂を充填剤としたクロマト分離により高濃度の塩類の大
部分を除去する脱塩操作を行い、第２工程としてイオン
交換容量の１０％以上をカルシウム形とした強酸性カチ
オン交換樹脂を充填剤としてクロマト分離操作を行うこ
とを特徴とする。

【００１３】即ち、本発明は、甜菜抽出液又は甜菜糖蜜
から塩形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする２成
分分離擬似移動層式クロマト分離装置により蔗糖を分離
回収する時に生じる廃液又はその濃縮液を原料液とし、
前記原料液と平衡なイオン形の強酸性カチオン交換樹脂
を充填剤とする２成分分離擬似移動層式クロマト分離装
置により前記原料液から脱塩された粗ベタイン画分を分
離する第１工程、および、前記強酸性カチオン交換樹脂
のイオン形の１０％以上（そのイオン交換容量に対し
て）をカルシウム形に変えた強酸性カチオン交換樹脂を
充填剤とする２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置
により前記粗ベタイン画分又はその濃縮液からベタイン
画分を分離回収する第２工程を含むことを特徴とするベ
タインの回収方法を提供するものである。

【００１４】本発明の方法における第１工程のクロマト
分離による脱塩操作をイオン交換で代替することは、原
料液の塩類濃度が約１規定以上と高いかその固形分当た
りの塩類含有率が高いために、処理量が少なく不適当で
ある。

【００１５】本発明の方法に用いる２成分分離擬似移動
層式クロマト分離装置とは、原料液に含まれる成分を二
つの画分に分けるための装置であり、例えば、原料液供
給口と溶離液供給口及びエクストラクト抜き出し口とラ
フィネート抜き出し口が一定時間毎に下流方向に移動す
るものである。代表的な２成分分離擬似移動層式クロマ
ト分離装置は、特公昭４２−１５６８１号公報に開示さ
れているが、このような擬似移動層式クロマト分離装置
を種々に改変した装置類、例えば、特開平２−４９１５
９号公報、特開平８−１４１３１１号公報、特開平４−
３６７７０１号公報等に開示される装置を用いることも
でき、本発明では、これらの各種の装置を含めて「２成
分分離擬似移動層式クロマト分離装置」と言う。

【００１６】第１工程における充填剤としては、ゲル型
の強酸性カチオン交換樹脂を使用するが、運転開始時の
そのイオン形は、原料液と平衡なイオン形になるまでの
間にイオン交換されて液側に移動した時に、原料液中の
アニオンとの反応で不溶性塩類を実質的に生成しない程
度に１価イオン形になっておれば良く、強酸性カチオン
交換樹脂のイオン交換容量に対してその９５％以上のイ
オン形がナトリウム形、カリウム形、アンモニウム形な
どの１価イオン形であれば良い。運転が進むにつれてカ
チオン交換樹脂のイオン形は、原料液中に含まれる各種
イオンと平衡なイオン形組成に到達する。脱塩の目的に
は、この原料液と平衡なイオン形で充分である。なお、
原料液は甜菜抽出液又は甜菜糖蜜から塩形の強酸性カチ
オン交換樹脂を充填剤とする擬似移動層式クロマト分離
装置で蔗糖を分離回収した時に生じる廃液又はその濃縮
液であり、このクロマト分離装置で蔗糖を分離回収する
操作の前には通常軟化処理が行われているので、原料液
中に含まれるイオン類は殆どが１価イオンである。

【００１７】第２工程においては、強酸性カチオン交換
樹脂のイオン形の一部（１０％以上）又は全部（そのイ
オン交換容量に対して）をカルシウム形にすることによ
り、ベタインの分配係数とベタイン回収にとっての不純
物、即ち、単糖類や未知物質の分配係数との差が大きく
なり、効率良く分離することができる。例えば、カルシ
ウム形のアンバーライトＣＲ１３２０の分配係数は、グ
ルコース０．４６、フラクトースとイノシトールの混合
物０．５０、未同定単糖類０．７０、糖類以外の未知物
質０．９４、ベタイン１．１９となり、ベタインと単糖
類・未知物質との分離が容易であることを示している。

【００１８】原料液中の未知物質の量が少なく、これが
ベタイン画分中に入ってもよい場合には、単糖類とベタ
インとの分離さえできればよいので、強酸性カチオン交
換樹脂のイオン形の全部をカルシウム形とする必要は無
く、そのイオン交換容量に対して１０％をカルシウム形
に変えればよい場合もある。従って、第２工程に用いる
強酸性カチオン交換樹脂のイオン形は、そのイオン交換
容量に対して１０％以上、好ましくは３０％以上、更に
好ましくは５０％以上をカルシウム形に変えたものを用
いる。但し、擬似移動層式クロマト分離装置の全単位充
填塔中のそれぞれの強酸性カチオン交換樹脂についてそ
のイオン形をそのイオン交換容量に対して１０％以上カ
ルシウム形とするという意味では無く、少なくとも一本
の単位充填塔中の強酸性カチオン交換樹脂のイオン形の
少なくとも一部をカルシウム形にして、全単位充填塔中
のトータル強酸性カチオン交換樹脂のイオン形をそのイ
オン交換容量に対して１０％以上カルシウム形とすると
いう意味である。

【００１９】また、ベタインと未知物質との分離を適度
に調整する意味で、強酸性カチオン交換樹脂の一部のイ
オン形を１価イオン形のまま残しておく場合もある。な
お、第２工程に供給する粗ベタイン液又はその濃縮液等
の原液は塩類が大部分除去されているので、第２工程の
実施中に２価イオン形であるカルシウム形は容易には１
価イオン形には変わらず、所望の運転期間中は良好な分
離性能を維持することができる。

【００２０】一般に、甜菜糖工業は、例えば、日本では
冬期の３〜４ヵ月の間に工場の運転が集中しているの
で、第１工程の擬似移動層クロマト分離装置による脱塩
操作終了後に得られた粗ベタイン画分を濃縮し、一旦保
存し、第２工程の分離を冬期の工場運転集中時期からず
らして同じ擬似移動層クロマト分離装置を用いて実施す
れば、設備費を節約する意味からも好都合である。その
ためには、第１工程を開始する前にはカチオン交換樹脂
のイオン形の９５％以上（そのイオン交換容量に対し
て）をナトリウム形、カリウム形、アンモニウム形など
の１価のアルカリイオン形に変更し、第２工程を開始す
る前にはそのイオン交換容量に対して１０％以上をカル
シウム形に変更するというように、その都度イオン形を
調整すれば良い。しかし、第１工程を行う擬似移動層ク
ロマト分離装置と第２工程を行う擬似移動層クロマト分
離装置とを別装置として、本発明の方法を実施してもよ
いことは言うまでも無い。

【００２１】次に、本発明の擬似移動層式クロマト分離
に用いる２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置の代
表例の一般的且つ簡単な説明をする。固体収着剤（本発
明の場合、充填剤としての塩形の強酸性カチオン交換樹
脂）が充填されている複数の単位充填塔を無端直列に連
結した系と、該系内の循環流体を一方向に循環させる手
段と、これらの単位充填塔のいずれかを選択して原料
（本発明の場合は、第１工程では甜菜抽出液又は甜菜糖
蜜から塩形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする２
成分分離擬似移動層式クロマト分離装置により蔗糖を分
離回収する時に生じる廃液又はその濃縮液である原料
液、第２工程では第１工程を経て得られた粗ベタイン画
分の液又はその濃縮液）を供給する原料供給手段と、他
のいずれかの単位充填塔を選択して溶離剤（本発明の場
合は、溶離水）を供給する溶離剤供給手段と、いずれか
の単位充填塔を選択してラフィネート（本発明の場合
は、非ベタイン画分の液）を上記系外に抜き出す第１の
流体抜き出し手段と、他のいずれかの単位充填塔を選択
してエクストラクト（本発明の場合は、ベタイン画分の
液）を上記系外に抜き出す第２の流体抜き出し手段と、
系内の流体の流量の制御と共に、上記系内における上記
流体の供給及び抜き出しの位置の関係を相互に維持し
て、これらの位置を系内の流体流れ方向の下流側に順次
移行させる切り換え制御を行う手段とを備えたものであ
る。

【００２２】次に、このような擬似移動層式クロマト分
離装置を用いた２成分分離擬似移動層式クロマト分離法
の一例の一般的且つ簡単な説明を行う。上記のように無
端に連結された単位充填塔群を溶離剤（本発明の場合
は、溶離水）供給位置から見て下流側に向かって第１区
画、第２区画、第３区画、第４区画に区画して考え、第
１区画の最前列に位置する単位充填塔の入口の循環流に
対して溶離剤を供給弁を介して供給すると共に、第１区
画の最後列に位置する単位充填塔の出口の循環流から被
収着成分の含有量の多いエクストラクト〔本発明の場合
は、（粗）ベタイン画分の液〕を抜き出し弁を介して抜
き出し、第３区画の最前列に位置する単位充填塔の入口
の循環流に対して原料を供給弁を介して供給すると共
に、第３区画の最後列に位置する単位充填塔の出口の循
環流から被収着成分の少ないラフィネート（本発明の場
合は、非ベタイン画分の液）を抜き出し、これらの溶離
剤の供給位置、エクストラクトの抜き出し位置、原料の
供給位置、ラフィネートの抜き出し位置を、上記原料中
の成分の収着剤に対する収着領域の移行に伴って下流側
に繰り下げるように操作する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明するが、本発明はその要旨を逸脱しな
い限り、下記の実施の形態に限定されないことは当然で
ある。

【００２４】図１は、本発明を実施する場合の操作手順
（各工程）の概要をフローチャートとして表した図であ
る。この図１において、原料液とは、甜菜抽出液又は甜
菜糖蜜から塩形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とす
る２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置により蔗糖
を分離回収する時に生じる廃液又はその濃縮液であり、
多量のイオン類を含む。まず、原料液と平衡なイオン形
のカチオン交換樹脂が充填された擬似移動層式クロマト
分離装置により、原料液から大部分の塩類が除去された
粗ベタイン液（ベタイン画分）と塩類液（塩類画分、即
ち、非ベタイン画分）とに分離する（第１工程）。次
に、そのイオン交換容量に対してそのイオン形の一部
（１０％以上）又は全部をカルシウム形にした強酸性カ
チオン交換樹脂を充填剤とする擬似移動層式クロマト分
離装置により、粗ベタイン液又はその濃縮液（好ましく
は、濃縮液）を糖類及びその他の不純物で富化された糖
類液（糖類画分、即ち、非ベタイン画分）と高純度ベタ
イン液（ベタイン画分）とに分離する（第２工程）。本
発明においては、擬似移動層式クロマト分離装置を運転
する際の操作温度は、装置内の液中に細菌類が発生する
のを防止するためと該液の粘性を低く保つために、６０
〜９０℃にするのが好ましく、８０℃前後が最も好まし
い。なお、その後は通常の方法に従い、分画された高純
度ベタイン液を必要に応じて濃縮し、次いで晶析操作を
行えば、高純度のベタイン結晶が得られる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明がこれらの実施例に限定されるもので無いこ
とは言うまでも無い。図５は、本発明を実施する際に使
用することができる擬似移動層式クロマト分離装置の構
成の一例の概要を示す図である。実施例１と２及び比較
例１においては図５に示すような装置を用いた。図５に
おいて、１〜１０は単位充填塔（カラム）、１Ａ〜１０
Ａはラフィネートの抜き出し弁、１Ｃ〜１０Ｃはエクス
トラクトの抜き出し弁、１Ｄ〜１０Ｄは溶離水供給弁、
１Ｆ〜１０Ｆは原液供給弁、Ａはラフィネート（非ベタ
イン画分の液）、Ｃはエクストラクト（ベタイン画分の
液）、Ｄは溶離水、Ｆは原液（本発明の実施例の場合、
第１工程では原料液、第２工程では粗ベタイン液の濃縮
液）、１２はラフィネート抜き出し配管、１４はエクス
トラクト抜き出し配管、１５は原液供給ポンプ、１６は
溶離水供給ポンプ、１９は循環ポンプ、２０と２１は連
結配管、３０は原液供給配管、３１は溶離水供給配管を
表す。

【００２６】次に、実施例１と２及び比較例１において
用いた図５に示すような擬似移動層式クロマト分離装置
の運転操作について説明する。内径１０８ｍｍ、高さ
１．６ｍの単位充填塔（カラム）１〜１０のそれぞれの
末端を、次の単位充填塔の頂部に連結配管２０、２１で
無端連結し、連結配管の上流側にラフィネートの抜き出
し弁１Ａ〜１０Ａ及びエクストラクトの抜き出し弁１Ｃ
〜１０Ｃを連結すると共に、連結配管の下流側に原液供
給ポンプ１５によって供給される原液用の原液供給配管
３０から分岐した原液供給弁１Ｆ〜１０Ｆ付き分岐配管
と溶離水供給ポンプ１６によって供給される溶離水用の
溶離水供給配管３１から分岐した溶離水供給弁１Ｄ〜１
０Ｄ付き分岐配管とを連結し、単位充填塔１０の末端か
ら単位充填塔１の頂部への配管２１の途中に循環ポンプ
１９を連結し、更に、各ラフィネート抜き出し弁１Ａ〜
１０Ａをラフィネート抜き出し配管１２に接続し、各エ
クストラクト抜き出し弁１Ｃ〜１０Ｃをエクストラクト
抜き出し配管１４に接続して擬似移動層式クロマト分離
装置を構成した。また、上記各単位充填塔にはローム・
アンド・ハース社製ゲル型強酸性カチオン交換樹脂アン
バーライトＣＲ−１３２０を充填した。

【００２７】上述の構成の装置を用いて、第１段とし
て、溶離水供給弁１Ｄを開いて単位充填塔１の頂部から
溶離水を供給し、エクストラクト抜き出し弁２Ｃを開い
て単位充填塔２の底部からベタインを多く含むエクスト
ラクトを抜き出し、原液供給弁６Ｆを開いて単位充填塔
６の塔頂から原液としての原料液を供給し、ラフィネー
ト抜き出し弁８Ａを開いて単位充填塔８の底部から塩類
等の非ベタイン成分を多く含むラフィネートを抜き出
し、さらに単位充填塔１０の底部からの液を循環ポンプ
１９を介して単位充填塔１の頂部に導入した。

【００２８】従って、この時、溶離水供給口からエクス
トラクト抜き出し口までの第１区画は単位充填塔が２
本、エクストラクト抜き出し口から原液供給口までの第
２区画は単位充填塔が３本、原液供給口からラフィネー
ト抜き出し口までの第３区画は単位充填塔が３本、ラフ
ィネート抜き出し口から溶離水供給口までの第４区画は
単位充填塔が２本であった。但し、本発明がこの態様に
限定されないことは言うまでも無い。

【００２９】予め定めた一定時間の経過後、第２段とし
て、上記第１段で開いた溶離水供給弁１Ｄを閉じ且つ溶
離水供給弁２Ｄを開き、同様にしてエクストラクト抜き
出し弁の開いている所を２Ｃから３Ｃへ切り換え、原液
供給弁の開いている所を６Ｆから７Ｆへ切り換え、ラフ
ィネート抜き出し弁の開いている所を８Ａから９Ａへ切
り換えた。

【００３０】以下、同様にして、上記の一定時間毎に、
開とする弁を順次循環液の流れ方向の下流側に移行させ
る操作を行って、クロマト分離を行った。

【００３１】実施例１原料液（甜菜糖蜜に由来）の固形分濃度は蔗糖換算糖度
計で５０重量％（体積基準の濃度に換算して６１５ｇ／
Ｌ）であり、固形分当たりの組成は、ナトリウム形イオ
ン交換カラムと示差屈折率計を用いた高速液体クロマト
グラフィーの面積百分率によると、次の通りであった。塩類６６．３％三糖類４．７％二糖類（蔗糖及び他の二糖類）９．１％単糖類３．０％ベタイン１５．５％未知物質１．４％なお、単糖類としては、グルコース、フラクトース、イ
ノシトール、グリセロール等が含まれる。また、原料液
１Ｌ（リットル）当たりの塩類量は、総カチオン量とし
て２．９ｅｑ／Ｌであった。

【００３２】原液としてのこの原料液を第１工程の脱塩
操作として、擬似移動層式クロマト分離装置に供給し
た。運転条件は、塩類の除去率を高く、ベタインの回収
率を高く、更に原料液の処理量を多くする様に、下記の
通りとした。充填剤：アンバーライトＣＲ−１３２０（ゲル型強酸性カチオン交換樹脂クロマト分離用１価イオン形）１４７Ｌ操作温度：８０℃ 原液供給口とエクストラクト抜き出し口間の循環液線流速：７．００ｍ／Ｈｒ１サイクル（１０段）の所要時間：６８分原液供給量：１４．７Ｌ／Ｈｒ（充填剤単位量当たり、０．１０Ｌ／Ｌ−充填剤／Ｈｒ）溶離水供給量：３２．３Ｌ／Ｈｒエクストラクト抜き出し量：２２．０Ｌ／Ｈｒラフィネート抜き出し量：２５．０Ｌ／Ｈｒ溶離水／原料液（容量比）：２．２

【００３３】運転の結果、次の濃度と固形分当たりの組
成のエクストラクトとラフィネートが得られた。なお、
固形分当たりの組成は、上記と同様の高速液体クロマト
グラフィーの面積百分率である。エクストラクトラフィネート濃度９１ｇ／Ｌ２８４ｇ／Ｌ塩類０．１％８５．３％三糖類０．４％６．０％二糖類１３．４％７．９％単糖類１２．６％０．２％ベタイン６８．４％０．３％未知物質５．１％０．３％

【００３４】なお、１価イオン形のゲル型強酸性カチオ
ン交換樹脂はナトリウム形でカラムに充填して運転を開
始したが、運転終了後のイオン形組成はナトリウム形２
６％、カリウム形７３％、カルシウム形１％であった。

【００３５】原料液に対して、上記の高速液体クロマト
グラフィーによるエクストラクトのベタイン回収率は９
８．３％、ラフィネートの塩類回収率（エクストラクト
側から見れば、塩類の除去率の指標となる）は９９．８
％であった。

【００３６】次に第２工程の操作をするために、同じ擬
似移動層式クロマト分離装置の６本の単位充填塔１、
２、４、６、７、９に１Ｎの塩化カルシウム水溶液を各
単位充填塔当たり３０Ｌずつ流して、各単位充填塔内の
カチオン交換樹脂のイオン形をカルシウム形とした。上
記第１工程で得られたエクストラクトを蔗糖換算糖度計
での糖濃度６０重量％（体積基準に換算して７７２ｇ／
Ｌ）まで濃縮し、得られた濃縮液を原液として、下記の
運転条件で第２工程のクロマト分離を行った。原液供給口とエクストラクト抜き出し口間の循環液線流
速：７．００ｍ／Ｈｒ１サイクル（１０段）の所要時間：１１６分原液供給量：５．９Ｌ／Ｈｒ（充填剤単位量当たり０．
０４Ｌ／Ｌ−充填剤／Ｈｒ）溶離水供給量：４４．８Ｌ／Ｈｒエクストラクト抜き出し量：１２．８Ｌ／Ｈｒラフィネート抜き出し量：３７．９Ｌ／Ｈｒ溶離水／原液（容量比）：７．６

【００３７】運転の結果、次の濃度と固形分当たりの組
成のエクストラクトとラフィネートが得られた。なお、
固形分当たりの組成は、上記と同様の高速液体クロマト
グラフィーの面積百分率である。エクストラクトラフィネート濃度２３２ｇ／Ｌ４１ｇ／Ｌ塩類０．０％０．２％三糖類０．０％１．０％二糖類０．０％３９．２％単糖類０．０％３７．２％ベタイン９７．２％１２．７％未知物質２．８％９．７％

【００３８】即ち、ベタイン純度９７．２％のエクスト
ラクトを得ることができた。なお、エクストラクトのベ
タイン回収率は９３．５％であった。

【００３９】実施例２実施例１と同じ擬似移動層式クロマト分離装置の１０本
の単位充填塔全てに１Ｎの塩化カルシウム水溶液を各単
位充填塔当たり３０Ｌずつ流して、カチオン交換樹脂の
イオン形をカルシウム形とした。実施例１の第１工程で
得られたエクストラクトを蔗糖換算糖度計で糖濃度６０
重量％（体積基準に換算して７７２ｇ／Ｌ）まで濃縮し
て、得られた濃縮液を原液として下記の運転条件で第２
工程のクロマト分離を行った。原液供給口とエクストラクト抜き出し口間の循環液線流
速：７．００ｍ／Ｈｒ１サイクル（１０段）の所要時間：１３３分原液供給量：７．４Ｌ／Ｈｒ（充填剤単位量当たり、
０．０５０Ｌ／Ｌ−充填剤／Ｈｒ）溶離水供給量：５０．０Ｌ／Ｈｒエクストラクト抜き出し量：１４．０Ｌ／Ｈｒラフィネート抜き出し量：４３．４Ｌ／Ｈｒ溶離水／原液（容量比）：６．８

【００４０】運転の結果、次の濃度と固形分当たりの組
成のエクストラクトとラフィネートが得られた。なお、
固形分当たりの組成は、実施例１と同様の高速液体クロ
マトグラフィーの面積百分率である。エクストラクトラフィネート濃度２６５ｇ／Ｌ４６ｇ／Ｌ塩類０．０％０．２％三糖類０．０％１．０％二糖類０．０％３８．６％単糖類０．０％３６．６％ベタイン９９．７％９．２％未知物質０．３％１４．４％

【００４１】なお、エクストラクトのベタイン回収率は
９５．３％であった。カチオン交換樹脂のイオン交換容
量の全部のイオン形をカルシウム形にすることにより、
実施例１よりも原液処理量を２５％も上げることがで
き、また、未知物質の混入量を減らすことができたの
で、ベタイン純度９９．７％という高純度のベタイン液
（エクストラクト）を回収できた。

【００４２】比較例１実施例１の第１工程で用いたと同じ原料液を原液として
擬似移動層式クロマト分離装置に供給した。運転条件は
第１工程だけで高純度のベタインを得るべく次の通りと
した。充填剤：アンバーライトＣＲ−１３２０（ゲル型強酸性カチオン交換樹脂クロマト分離用１価イオン形）１４７Ｌ操作温度：８０℃ 原液供給口とエクストラクト抜き出し口間の循環液線流速：７．００ｍ／Ｈｒ１サイクル（１０段）の所要時間：７９分原液供給量：５．９Ｌ／Ｈｒ（充填剤単位量当たり、０．０４Ｌ／Ｌ−充填剤／Ｈｒ）溶離水供給量：３０．４Ｌ／Ｈｒエクストラクト抜き出し量：７．６Ｌ／Ｈｒラフィネート抜き出し量：２８．７Ｌ／Ｈｒ溶離水／原料液（容量比）：５．２

【００４３】なお、１価イオン形のゲル型強酸性カチオ
ン交換樹脂をナトリウム形でカラムに充填して運転を開
始したが、運転終了後のイオン形組成はナトリウム形２
６％、カリウム形７３％、カルシウム形１％であった。

【００４４】運転の結果、次の濃度と固形分当たりの組
成のエクストラクトとラフィネートが得られた。なお、
固形分当たりの組成は、実施例１と同様の高速液体クロ
マトグラフィーの面積百分率である。エクストラクトラフィネート濃度８１ｇ／Ｌ１０６ｇ／Ｌ塩類０．１％８０．０％三糖類０．０％５．７％二糖類０．７％１０．９％単糖類１３．０％０．９％ベタイン８１．９％１．７％未知物質４．３％０．８％

【００４５】なお、エクストラクトのベタイン回収率は
９０．６％、ラフィネートの塩類回収率は９９．８％で
あった。実施例１の第１工程に比べ、原料液の負荷（供
給量）を減らし、ベタインの回収率を下げてベタイン純
度を上げようとしたのであるが、単糖類と未知物質を分
離できず、ベタイン純度は８１．９％に止まった。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、工業的規模の設備にお
いて、ベタイン純度９０重量％以上の高品質のベタイン
液を得ることを可能とする技術を提供できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法を実施する場合の操作手
順の概要を示すフローチャート図である。

【図２】図２は、ベタイン回収の従来方法の一例の操作
手順の概要を示すフローチャート図である。

【図３】図３は、ベタイン回収の従来方法の他の一例の
操作手順の概要を示すフローチャート図である。

【図４】図４は、ベタイン回収の従来方法の更に他の一
例の操作手順の概要を示すフローチャート図である。

【図５】本発明方法を実施するに当たって、ベタインの
回収のために使用することができる擬似移動層式クロマ
ト分離装置の構成の一例の概要を示す図である。

【符号の説明】

１〜１０：単位充填塔１Ａ〜１０Ａ：ラフィネート（非ベタイン画分の液）の
抜き出し弁１Ｃ〜１０Ｃ：エクストラクト（ベタイン画分の液）の
抜き出し弁１Ｄ〜１０Ｄ：溶離水供給弁１Ｆ〜１０Ｆ：原液供給弁Ａ：ラフィネート（非ベタイン画分の液）Ｃ：エクストラクト（ベタイン画分の液）Ｄ：溶離水Ｆ：原液１２：ラフィネート抜き出し配管１４：エクストラクト抜き出し配管１５：原液供給ポンプ１６：溶離水供給ポンプ１９：循環ポンプ２０、２１：連結配管３０：原液供給配管３１：溶離水供給配管

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】次に、実施例１と２及び比較例１において
用いた図５に示すような擬似移動層式クロマト分離装置
の運転操作について説明する。内径１０８ｍｍ、高さ
１．６ｍの単位充填塔（カラム）１〜１０のそれぞれの
末端を、次の単位充填塔の頂部に連結配管２０、２１で
無端連結し、各単位充填塔の下流側の連結配管にラフィ
ネートの抜き出し弁１Ａ〜１０Ａ及びエクストラクトの
抜き出し弁１Ｃ〜１０Ｃを連結すると共に、各単位充填
塔の上流側の連結配管に原液供給ポンプ１５によって供
給される原液用の原液供給配管３０から分岐した原液供
給弁１Ｆ〜１０Ｆ付き分岐配管と溶離水供給ポンプ１６
によって供給される溶離水用の溶離水供給配管３１から
分岐した溶離水供給弁１Ｄ〜１０Ｄ付き分岐配管とを連
結し、単位充填塔１０の末端から単位充填塔１の頂部へ
の配管２１の途中に循環ポンプ１９を連結し、更に、各
ラフィネート抜き出し弁１Ａ〜１０Ａをラフィネート抜
き出し配管１２に接続し、各エクストラクト抜き出し弁
１Ｃ〜１０Ｃをエクストラクト抜き出し配管１４に接続
して擬似移動層式クロマト分離装置を構成した。また、
上記各単位充填塔にはローム・アンド・ハース社製ゲル
型強酸性カチオン交換樹脂アンバーライトＣＲ−１３２
０を充填した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤康平埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号オルガノ株式会社総合研究所内 (72)発明者谷川弘治埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号オルガノ株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】甜菜抽出液又は甜菜糖蜜から塩形の強酸
性カチオン交換樹脂を充填剤とする２成分分離擬似移動
層式クロマト分離装置により蔗糖を分離回収する時に生
じる廃液又はその濃縮液を原料液とし、前記原料液と平
衡なイオン形の強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする
２成分分離擬似移動層式クロマト分離装置により前記原
料液から脱塩された粗ベタイン画分を分離する第１工
程、および、前記強酸性カチオン交換樹脂のイオン形の
１０％以上（そのイオン交換容量に対して）をカルシウ
ム形に変えた強酸性カチオン交換樹脂を充填剤とする２
成分分離擬似移動層式クロマト分離装置により前記粗ベ
タイン画分又はその濃縮液からベタイン画分を分離回収
する第２工程を含むことを特徴とするベタインの回収方
法。
【請求項２】前記第１工程と前記第２工程を同一の２
成分分離擬似移動層式クロマト分離装置を用いて行うこ
とを特徴とする請求項１に記載のベタインの回収方法。
【請求項３】前記第１工程と前記第２工程のそれぞれ
の実施時期を別にし、前記第１工程を開始する時は前記
強酸性カチオン交換樹脂のイオン形の９５％以上（その
イオン交換容量に対して）を１価のアルカリイオン形に
変え、前記第２工程を実施する時は前記強酸性カチオン
交換樹脂のイオン形の１０％以上（そのイオン交換容量
に対して）をカルシウム形に変えてクロマト分離を行う
ことを特徴とする請求項２に記載のベタインの回収方
法。
【請求項４】前記第１工程で得られる粗ベタイン画分
の濃縮液を前記第２工程の実施時期まで保存することを
特徴とする請求項３に記載のベタインの回収方法。