JPS5832600B2 - トウエキノセイジヨウカホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不純物を含む各種糖液の清浄化方法に関するも
のであり、さらに詳しく述べると糖液清浄化工程の前後
又はその中間にち−いて限外濾過法（文献１）による濾
過（以後限外濾過と記す）を行い、その後に電気透析法
による脱塩（以後、電気透析脱塩と記す）を実施するこ
とによって効果的に不純物を除去し、精製された糖液を
得る方法に関する。

従来精製糖工業も含めて炭水化物精製工業の分野で実施
されている糖液たとえば蔗糖、ブドウ糖、果糖、異性化
糖、ビー、ト糖、メープルシュガー及びその他の糖又は
それらの混合物の含有液の清浄化方法としては、大きく
分けて炭酸法、リン酸法、脱色炭法、骨炭法及びイオン
交換樹脂法などがある（文献２）。

いずれの方法においても単一の方法では清浄化効果が低
く、２〜３の方法を組合せて実施しているのが現状であ
る。

しかしながら上記清浄化方法はいずれも糖液中の不純物
の中で主として着色物質、タンパク質及びガム質を除去
することを目的とし、無機成分の除去については殆んど
期待できず（ただし骨炭法、イオン交換樹脂脱塩法では
無機成分の一部分のみ除去される）、従って清浄化工程
で除去されなかった主として無機物質及び有機非糖分（
着色物質、ガム質、タンパク質等）並びに転化糖等の共
存が原因となって廃糖蜜を生成する。

従って精製糖工業の分野では製品の歩留向上、換言すれ
ば廃糖蜜を如何に減少させるかという問題が長年の課題
であり、これを解決する目的で幾多の研究がなされてい
る。

しかしながら工業的、経済的に有効な方法は見出されて
いない。

特に無機物質の除去に関しては未解決の点が多いが、最
近陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを使用して糖
液中に含有されている無機物質を効果的に除去しようと
する方法が報告された。

しかしこの方法では陽イオン交換樹脂処理時のｐＨ低下
が蔗糖の分解を促進すること、陰イオン交換樹脂の糖液
による汚染のための劣化及び各イオン交換樹脂の再生用
に使用する大量の酸、アルカリの消費及びそれらの排水
処理などの点から技術的、経済的に未解決の問題が多い
。

一方ここ数年来、イオン交換膜を使用する電気透析の技
術の進歩と共に糖液中からの無機物質の除去に関する報
告が見られるが、糖液中に含有されている有機非糖分に
よって、特に陰イオン交換膜の汚染が著しく長期間の使
用に耐えられない。

これらの点を改良した技術として精製糖工業で従来使用
されてきた清浄化方法（例えば炭酸法、リン酸法、脱色
炭法、骨炭法等）を前処理工程とし、その後に電気透析
脱塩工程を実施する方法も検討された。

しかしこの場合にかいてもイオン交換膜の汚染による劣
化を完全に防止する事はできなかった。

一般に電気透析脱塩は陽イオン交換膜−陰イオン交換膜
（以下にに−Ａ膜と記す）の組合せで実施されるが、陰
イオン交換膜の替りに非選択透過性膜（中性膜）を使用
して、陽イオン交換膜−非選択透過性膜（以下にに−Ｎ
Ｓ膜と記す）の組合せで実施する方法もある（文献３）
。

この場合には汚染を受けやすい陰イオン交換膜にくらべ
て非選択透過性膜は比較的に汚染を受は難いという利点
を有するが、電流効率（消費された電気量に対する除去
された無機物質の当量比）はに−Ａ膜の場合に較べて約
半分となり電気量の浪費を免れることはできない。

本発明者らは従来より実施されている清浄化方法と電気
透析脱塩法とを種々組合せて実施したがイオン交換膜の
汚染による劣化は完全に防止できなかった。

従って次に陰イオン交換膜並びに非選択透過性膜の有機
非糖分による汚染防止に関する研究を実施して本発明に
到達した。

即ち糖液を限外濾過で処理した場合にフロック原因物質
、着色物質及び有機非糖分等を除去し、その結果電気透
析脱塩工程における各イオン交換膜及び非選択透過性膜
の汚染を著しく防止でき、電流効率の向上、膜の耐久性
向上等と共に以下に記す様な利点を有する本発明を完成
した。

■ 各イオン交換膜並びに非選択透過性膜の汚染を防止
し、膜の耐用期間を著しく増大させ、製造費の減少をも
たらす。

■ 上記耐用期間の増大にともない膜の組替え作業が非
常に減少し、作業の能率が向上する。

■ 通電量の増加による装置効率の向上に寄与する。

■ 電流効率が増大し電気量の浪費を防止する。

■ 微生物的汚染を防止し、製品々質の向上をもたらす
。

■ 製品はフロックを発生させず極めて良好な品質を有
し、清涼飲料用に適する。

本発明は上記の顕著な諸効果を奏する技術的、経済的に
有利な糖液の清浄化方法を提供する。

父上記の各種の利点はあらかじめ予想された効果をはる
かに凌駕する効果であり、これらの相乗的な効果によっ
て本発明方法は産業上極めて有益な清浄化方法となった
。

本発明方法の特徴は糖液の限外濾過液を続いて電気透析
法により脱塩して清浄化するところにあるが、限外濾過
より以前に他の清浄化法を予備的に使用することは何ら
差支えなく、又本発明方法により清浄化された糖液から
製造される製品の品質に対する要求度によっては、本発
明方法以後に他の清浄化方法を追加的に使用しても何ら
本発明方法の効果を減することはなくむしろそれらの方
法と相まって清浄化効果を倍加することが期待される。

本発明方法を実施する場合、不純物を含有する被処理糖
液の固形分濃度に特に制限はないが、１０重量φ未満の
固形分濃度ではあとの工程において濃縮を必要とする場
合が多く、従って水分の蒸発の為に膨大な熱エネルギー
を必要とする。

一方被処理糖液の固形分濃度が７０重重量上り大きい場
合には糖液粘度が著しく犬であるので限外濾過の際に涙
過速度を極度に低下させて好ましくない。

従って通常実施する場合には被処理糖液の固形分濃度は
１０〜７０重量多の範囲内にあることが好ましい。

実施温度については一般に高いほど操作性がよく、その
効果が期待されるが、限外沢過においではその濾過膜、
電気透析脱塩においてはそのイオン交換膜の耐温度性か
ら制限を受は通常限外濾過では２０〜１００℃、電気透
析脱塩では２０〜７０℃の範囲内で実施するのが好まし
い。

本発明方法中の限外濾過はその使用する膜の形状、材質
及び特性によって制限を受けるものではなく、形状につ
いては平板状、管状、スパイラル状及び中空繊維状のい
ずれのものでもよい。

又材質についても特に制限はなく、一般に市販されてい
るセルロースアセテート系、ポリイミド系、弗素樹脂系
、芳香族スルホン系及びポリアクリロニ） ＩＪル系の
いずれでもよい。

使用膜の性質についても特に制限はないが、通常分画分
子量２００〜１００，０００程度のものを使用する。

一方本発明方法中の電気透析脱塩はに−Ａ膜又はに−Ｎ
Ｓ膜の組合せで実施され、製品の用途によっていずれの
組合せで実施するかを選択し得る。

本発明方法が特に効果を発揮するのは、被処理糖液中に
含有される不純物（無機物質、有機非糖分等）が多量の
場合であり、裾物糖液及び廃糖蜜の清浄化に釦いてであ
る。

しかしその一方に耘いて比較的不純物の少い上物糖液に
ち・いても他の清浄化方法では達成できないフロック原
因物質の除去と云う清浄化効果をもたらし、本発明方法
の特色を発揮する。

次に比較例及び実施例について説明する。

なおこれらの実施例については主に蔗糖液を被処理糖液
として説明するが、水沫は諸種の糖液に対して適用され
得るもので実施例の範囲に限定されないことを商業技術
者は理解すべきである。

比較例 １ 精製糖工場から得られた裾物糖液を固形分濃度４２．３
重量φに調整したものを原液（第３表参照）としてその
４ｔを使用し電気透析法により脱塩した。

この場合に脱塩槽としては有効膜面積０．７７５ｄ−の
陽イオン交換膜と非選択透過性膜（ポリビニルアルコー
ル系）とを各々１０枚づつ交互に０．７５ｍｍ間隔に支
持枠にセットされたものを使用し、セル電圧２、ＯＶ、
平均電流密度５．２〜６．６Ａ／ｄ？？Ｚ２（第３表参
照）、流量８００ｙｄ／分、４２０分間バッチ式で電気
透析脱塩を実施した。

脱塩液を無処理−電気透析脱塩液として第３表に示した
。

比較例 ２ 比較例１で使用した原液５ｔに固形分当り３，５係の生
石灰を添ガロし、よくかきまぜつつ６５°Ｃに加温し、
炭酸ガスを吹き込みｐＨ１０附近で該吹込みを中止し、
が布にて加圧濾過した。

ろ液にさらに炭酸ガスを吹き込みｐＨ７，５で吹込みを
終了し、上記炉布にて濾過し、この液を炭酸性処理液と
した。

この炭酸性処理液４ｔを使用し、比較例１と同様に電気
透析脱塩を実施して得た液を炭酸法処理−電気透析脱塩
液として第３表に示した。

比較例 ３ 比較例１で使用した原液５ｔに固形分当り０．０５％の
リン酸とこれと当量の生石灰とを添加し、よくかきまぜ
つつ６５℃に１時間保った後に炉布にて加圧濾過しＦ液
をリン酸性処理液とした。

当沢液４ｔを使用し、比較例１と同様に電気透析脱塩を
実施して得た液をリン酸性処理−電気透析脱塩液として
第３表に示した。

比較例 ４ 比較例１で使用した原液５ｔを、活性炭５００？を充填
したカラム（径５０ ｉｎ ）に５Ｖ＝Ｏ１２で６０℃
に保温しつつ通液した。

初めの５時間に流出した液を除き、その後の流出液を採
取し、脱色成性処理液とした。

当脱色成性処理液の４ｔを使用し、比較例１と同様に電
気透析脱塩を実施して得た液を脱色成性処理−電気透析
脱塩液として第３表に示した。

比較例 ５ 比較例１で使用した原液５ｔを７０℃に加温しつつ固形
分に対して３．５饅の粉末骨炭を加え１時間接触させた
のち、ケイソウ土をプレコートしたＰ紙で吸引濾過した
液を骨炭法処理液とした。

当前成性処理液４ｔを使用し、比較例１と同様に電気透
析脱塩を実施して得た液を骨炭法処理−電気透析脱塩液
として第３表に示した。

比較例 ６ 比較例１で使用した原液５０ｔを使用し、ＵＦ−Ｂ型限
外濾過試験機（東京都のバイオエンジニアリング株式会
社製造、管状ＨＦＤ−１８０使用）で５０〜ｂ ２．５に４／ａＡにて約５時間濾過して済液３８ｔを得
、これを限外濾過処理液（第３表参照）とした。

限外濾過に当って種々の膜を使用したが、それらの種類
と操作条件とを第１表に示した。

またこれらの膜の使用の結果を第２表に示した。

第２表の成績から限外濾過によって、ガム物質、ＡＩ色
価の減少が認められ、即ち有機非糖分の清浄効果が確認
された。

しかし硫酸灰分には変化が認められず、無機物質は除去
されなかった。

なむ第２表及び第６表にむけるＡ１〜Ａ５は第１表にむ
けるＡ１〜５に対応する。

実施例 １（本発明方法） 比較例６に釦いて得られた限外濾過液の４ｔを使用し、
比較例１と同様に電気透析脱塩を実施して得た液を限外
濾過処理−電気透析脱塩液として第３表に示した。

第３表から明らかな様に実施例１の限外濾過処理−電気
透析脱塩の組合せの場合が他の場合訃よび他の組合せの
場合（比較例１〜６）にくらべて脱塩率、電流効率とも
に著しく良好な結果を示した。

実施例 ２ 比較例１〜５及び実施例１で使用したものと同＊＊様の
各処理液を毎回２ｔずつ使用し、電気透析脱塩をくり返
した。

脱塩槽として非選択透過性膜の替りに陰イオン交換膜を
使用し、セル電圧１．ＯＶのほかは比較例１と同様の条
件で７時間実施した。

電気透析脱塩回数とその時点における脱塩率及び電流効
率を第４表に示した。

第４表の結果から実施例１で使用したものと同様の限外
濾過液を電気透析脱塩した場合には１００回の電気透析
脱塩処理後も脱塩率７５．０％、電流効率９２．５％と
いずれも他の比較例の場合にくらべて著しく良好な結果
を示し、イオン交換膜の汚染による劣化が極めて少いこ
とを認めた。

実施例 ３ 精製糖工場からの洗糖蜜を固形分濃度４０．５重量引こ
調整し、このものの５０ｔを実施例１で使用した限外濾
過処理（バイオエンジニアリング社製造ＨＦＭ−１８０
膜使用）で限外濾過し、その炉液の２ｔを使用して実施
例２で使用した電気透析脱塩装置を使用して脱塩を７時
間実施した（第５表参照）。

第５表の成績から本発明方法の場合には脱塩率、電流効
率ともに対照にくらべて格段に良好な結果を得たことが
理解される。

実施例 ４ 原料糖液を濃縮して２回結晶を析出せしめた母液を固形
分濃度４２．５％に調整した。

これを原液傘Ｘとして各々の限外濾過膜（第１表参照）
を使用して得たが液を各々４ｔづつ使用し、実施例２で
使用した陽イオン交換膜−陰イオン交換膜の組合せを持
つ電気透析脱塩装置を使用して１５時間脱塩した。

各測定結果を第６表に示した。第６表は各種の膜を使用
して得られた限外濾過液を電気透析脱塩した場合（本発
明方法）には対照の原液（無処理）−電気透析脱塩の場
合にくらべて脱塩率、電流効率共に格段の良好な結果が
得られる事実を示したものである。

実施例 ５ 洗糖蜜を固形分濃度１０．０重量優に調整し、このもの
の１０ｔを使用し、ポリアクリロニトリル系中空繊維膜
を使用して限外濾過した。

この炉液４ｔを使用して、実施例４で実施した電気透析
脱塩装置を使用し１．５時間脱塩した。

脱塩率９６．１優、電流効率９７．２％の良好な結果で
清浄化糖液を得た。

水液を濃縮して非常に美味なシラツブを得た。

実施例 ６ 精製糖工程で骨炭清浄化工程を通過した上物糖液を固形
分濃度７０重量φに調整し、管状膜（ポリイミド系）を
使用して９０００で限外濾過しこのものの４ｔを使用し
て実施例５と同様に電気透析脱塩した。

脱塩率８９．０％、電流効率９４．８饅の良好な結果を
得た。

本糖液申に無機塩、フロック原因物質及び有機非糖分は
殆んど含有されず、これを濃縮して純粋な蔗糖を定量的
に回収することができた。

実施例 ７ 被処理糖液としてブドウ糖、果糖混合液を使用し前記の
踏倒に準じて本発明方法を実施したところ良好な成績が
得られた。

実施例 ８ グルコースとフラクトースの混合液（混合比６５ ：
４５ ）をＢＸ４０に調整し、ポリアクリロニ） ＩＪ
ル系系中織繊維状膜使用し、操作温度４０℃、操作圧力
（平均） １．０ Ｋｇ／ｃｒｒｔで限外濾過した。

この濾過液４ｔを使用し、実施例４で使用した電気脱塩
装置により７時間（無機塩量が少いので所要時間が短い
）脱塩した。

脱塩率９５％、電流効率９６．２％の良好な結果で清浄
糖液を得た。

本糖液を原料として清涼飲料を製造した場合、美味でし
かもフロックの発生は認め６れない極めて良質な製品を
得た。

実施例 ９ はち蜜を１３Ｘ３７．５に調整したのち、実施例で使用
したポリイミド系管状膜にて、操作温度６０℃、操作圧
力（平均）３．５に７／ｃｆＩで限外濾過した。

この濾過液４ｔを使用して、比較例１で使用した電気脱
塩装置で４時間脱塩した。

脱塩率９５％、電流効率３６％の良好な結果で極めて良
質なはち蜜を得た。

実施例 １０ 甘蔗の圧搾針をストレーナによりバガス片を除去し、こ
れをＨＦＭ−１８０膜（バイオエンジニアリング社製）
を備えた限外濾過装置により、操作温度８０℃、操作圧
力（平均） ４．０ Ｋｔｉ／ｃｙ！にて限外濾過した
。

この濾過液をＢＸ５０に濃縮し、その４ｔを比較例１で
使用した電気脱塩装置で５時間脱塩した。

この脱塩糖液をさらに減圧濃縮し、非常に良好なフレー
バを含有した砂糖結晶を得た。

実施例 １１ てん菜の温水法出汁（ＢＸ１５．９）を実施例８で使用
した限外濾過装置を使用し、操作温度４０℃、操作圧力
（平均） １．５ Ｋｙ／ｃｒＡにて限外濾過し、この
濾過液をＢＸ４０．１に濃縮した。

この濃縮液４ｔを使用し、実施例４で使用した電気脱塩
装置にて１５時間脱塩した。

本清浄化液をさらに濃縮してフロックの発生しない良質
な砂糖の結晶を回収した。

参考文献 １ 荻原文二 橋本光−編： 膜による分離、講談柱 昭和４９年１０月刊２ 浜口栄
次部 桜井芳人編： シュガーハンドブック、朝食書店 昭和３９年５月干１
１ ３ 江原亮 高取芳邦： 食品工業、１９７４年 Ｖｏ ｌ／７ 、 Ａｌ ４
、第５８〜６１頁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不純物を含有する糖液の清浄化に際し、限外濾過法
   により濾過する工程と電気透析法により脱塩する工程と
   を組合せることを特徴とする糖液の清浄化方法。 ２ 糖液の固形分濃度を］、Ｏ〜７０重量知コ調整し、
   濾過圧力（ゲージ圧） １〜１０ Ｋｔｉ／ｃｒＡ、
   濾過温度２０〜１００℃の条件で限外濾過法により濾過
   することを特徴とする特許請求の範囲１に記載の糖液の
   清浄化方法。 ３ 陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の組合せで電気
   透析法により脱塩することを特徴とする特許請求範囲２
   に記載の糖液の清浄化方法。 ４ 陽イオン交換膜及び中性膜の組合せで電気透析法に
   まり脱塩することを特徴とする特許請求範囲２に記載の
   糖液の清浄化方法。