JPS6144478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、糖の精製方法に係り、特に、水溶液
からサツカロースを回収するための改良された方
法に関する。

通常のビートジユースの精製およびそのジユー
ス中に含まれるサツカロースの回収においては、
ビートからの拡散ジユースに石灰乳が加えられ、
次いで炭酸ガスによりその溶液から析出される。
石灰乳および炭酸ガスを加えることによる物理的
および化学的変化、およびその後の析出炭酸カル
シウムの静置又は過により、ジユース中に存在
する不純物の20〜40％が除去される。この精製工
程は第１の炭酸塩化工程として知られている。使
用された炭酸ガスと石灰の量は、色および他の不
純物の最適な除去、および生成されたスラツジの
最適な過性能を達成するように選択される。こ
のプロセスのための通常のアルカリ度範囲は、
0.065〜0.140％CaOである。第１の炭酸塩化工程
の次は第２の炭酸塩化工程である。第２の炭酸塩
化の目的は、ジユース中に残留する溶解カルシウ
ム（石灰塩）の量を最小にすることである。これ
は、装置に付着するスケールを少なくすること、
および糖密の形成に寄与するカルシウムイオンを
除去することによりなされる。

石灰、および石灰に加え酸化マグネシウム又は
炭酸マグネシウムを用いる、糖の精製のための多
くのプロセスが知られている。これらのプロセス
の中には、第１および第２の炭酸塩化工程を用い
るものがある。そのようなプロセスとして以下の
ものがある。

ａ 炭酸塩化を伴なう予備石灰添加 ｂ 炭酸塩化を伴なわない予備石灰添加 ｃ デフエコ（Defeco）―炭酸塩化 ｄ 予備石灰添加スラツジの分離 ｅ 予備炭酸塩化スラツジの分離 ｆ 第１の炭酸塩化工程からの消費石灰のリサイ
クル ｇ 中間石灰添加 ｈ 主石灰添加 ｉ 主炭酸塩化 ｊ 主石灰添加前の超過炭酸塩化 ｋ 超過炭酸塩化である第２の超過炭酸塩化およ
びその後の酸化マグネシウムによる再アルカリ
化 ｌ 最適アルカリ度への第２の炭酸塩化およびそ
の後の新たに準備された炭酸マグネシウムの添
加 ビートから白砂糖を回収するための精製プロセ
スの能力は、プロセス損失の程度に依存する。こ
れらは拡散操作におけるパルプの損失、石灰流路
における損失、プロセスにおける転化、管理され
ていない洩れ、プロセスにより生成された糖密に
含まれる糖の損失を含む。最大の損失は、糖密中
のサツカロースであり、糖密中に含まれる糖の量
は、炭酸塩化による不純物の除去効率に大きく依
存する。

幾つかのプロセスが開発され、ビートからのサ
ツカロースの回収を促進するためにに採用され
た。糖密からサツカロース選択的に回収するため
の最も一般的なプロセスは、サツカロースを析出
するために低温下で石灰を用いる、ステフエンス
（Steffens）法である。サツカロースを析出する
ために水酸化バリウムを採用する類似の方法もあ
る。クロマトグラフイー法によりイオン交換カラ
ムでサツカロースを分離することも可能である。
他の主要な技術は、イオン交換によりジユース組
成物を変性することである。１つのアプローチは
クエンチン（Quentin）法であり、このプロセス
ではカチオンはマグネシウムと選択的に交換され
る。他のアプローチは、糖密の生成を減少又は無
くために、イオン性不純物を部分的又は完全に除
去することである。

ビート糖密からサツカロースを回収する他の方
法は、糖密を極めて高度に乾燥した物質となるま
で濃縮し、次いで溶媒と混合することである。そ
の結果、サツカロースは析出し、一方ほぼすべて
の不純物は溶液中に残留する。この方法は1920年
代から続いて実施されてきたが、商業的実施には
至らなかつた。また、この方法は、糖密以外の物
質には適用されなかつた。

二相溶媒抽出システムもまた、サツカロースを
回収するために考案された。例えば、１つの公知
のプロセスでは、糖ジユースは、２つの相互に不
溶の相からなる不混和性溶媒と向流接触される。
PHを1.3〜1.5に制御するために酸の添加が必要で
あり、それによつてサツカロースの転化が促進さ
れ、回収されるサツカロースの量が減少する。こ
のプロセスも商業的に実施されなかつた。

サトウキビから抽出されたジユースもまた、白
砂糖又は粗砂糖の製造のためのプロセスの１つ又
は幾つかの組合せにより処理される必要がある。
使用される通常の精製剤は石灰又はマグネシアで
あり、処理工程はデフエケーシヨンと名づけられ
る。採用される他の工程として、亜硫酸による処
理、リン酸による処理、炭酸ガスによる処理があ
る。着色物質を除去するための凝集剤又は起泡剤
を用いるプロセスもまた採用される。

サトウキビ産業における精製工程に採用される
方法のすべては、化学的に穏やかな方法である。
これは、ビート糖生成に必要な激しい化学的条件
が、サトウキビ糖精製プロセスにおける転化糖の
破壊および大量の着色物質の形成に導くために、
経済的および品質的理由から必要とされるのであ
る。そのプロセスにおける転化糖は、それらが最
終糖密におけるサツカロースの溶解度を減少させ
るので有利であり、着色物質は、生成される糖の
品質を低下させるので有害である。しかし、穏や
かな条件は、十分な量の不純物を除去することが
できず、その改良は一般に0.5〜２の純度であ
る。サトウキビジユースからのサツカロースの回
収はこのように制限される。サトウキビ糖処理に
おける不純物の除去量は、ビート処理における不
純物の除去量よりも少ない。しかし、サトウキビ
糖処理において低純度の糖密を得るためのサツカ
ロースを結晶化し得る能力は、低い不純物の除去
を補償する。

本発明の方法は、大きなサツカロース結晶の急
速な最大成長を確保してそれらの選択的回収を促
進させるために、好ましくは溶液を急速に加え、
そしてそれを酸に急速に分散させることによつ
て、サツカロースの濃水溶液（約55〜95Brix）を
約２〜６の平均炭素鎖長の選択された脂肪族カル
ボン酸と接触させることからなる。溶液中の水と
酸の重量比は約0.02〜0.2：１である。溶液はま
た、通常非糖質固形分を含有しており、その固形
分と酸の重量比は約0.1〜１：１である。次いで
サツカロース析出物を、過、遠心分離等により
分離し、精製された形で回収される。サツカロー
スが除かれたカルボン酸を含む溶液はリサイクル
され、必要に応じてそのカルボン酸から除去され
る。

本発明の基本的原理は、溶媒変化によるサツカ
ロースの析出である。サツカロースおよび糖含有
ジユース中に存在する非糖質は、種々の溶媒に異
なる溶解度を有している。通常の水性系において
は、すべての不純物はサツカロースと同様高い溶
解性を有している。約２〜６の平均炭素鎖を有す
る脂肪族カルボン酸は、サツカロースがそれに対
する非常に低い溶解度を有し、一方糖含有植物ジ
ユースと通常結合しているすべての不純物はその
ような酸に高い溶解性を有することにおいて、こ
の目的に対し優れた特性を有している。これに対
し、サツカロースはギ酸に高い溶解性を有する。
サツカロースとともに不純物が析出することは、
精製プロセスにおけるその後の工程においてサツ
カロースの低い回収となるため、望ましくない。

溶媒の変化は、最初に高固形物含量に濃縮され
たジユースにおいて達成される。溶媒系は、純又
はかなりの希釈された酸、リサイクルされた溶媒
流、又はそれらの混合物からなる。そのような酸
は、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘ
キサン酸又はその混合物が好ましい。なお、上記
糖密には、たとえ酢酸が存在しているとしても、
他の脂肪族カルボン酸もまた存在する。混合物の
平均炭素鎖長が約２〜６であるならば、選択され
た酸は、６を越え２未満の炭素鎖長を有する脂肪
族カルボン酸を含む混合物であつてもよいことも
また理解されるべきである。このように、酸混合
物の平均サツカロース溶解度が許容し得る程度に
低いように、他の脂肪族カルボン酸との混合物の
形でのみギ酸は存在し得る。

酸と溶液との接触により生成されたサツカロー
スの純度は、通常糖ジユースにより採用されてい
るような前処理により促進することができる。選
択された酸溶媒析出によるサツカロースの結晶化
は、水性系に比して大幅に改善され、多くの実験
室条件の下で室温下２時間未満で平衡に近づく。

通常の方法により精製された糖ジユースの場合
には、前述のように、ジユースは55〜96Brixの高
固形分に濃縮される。濃縮された水溶液は、次い
で例えば酢酸又はリサイクル酢酸を含む溶液中に
導入され、そこでサツカロースは高収量および高
純度で析出する。結晶と溶液のスラリーは非常に
低い粘度であり、結晶は、ロータリー真空フイル
ターのような通常の過手段により回収される。
分離工程で生じた母液は少量の溶解サツカロース
を含み、サツカロース濃度は水分、不純物量、お
よび酢酸濃度の関数である。

接触ゾーンにおける水と選択されたカルボン酸
との重量比は、通常0.02〜0.2：１であり、非糖
質と選択された酸との重量比は通常0.1〜1.0：１
である。

選択された酸は、糖精製プロセスの最も経済的
な操作のために回収されなければならない。沸騰
による酢酸の脱水は分解による酢酸の実質的な損
失を生ずる傾向があるので、酢酸の場合には注意
を払わなければならず、そのためプロセスはその
ような損失を最小とするに充分な水を保証する条
件の下で操作しなければならない。カルボン酸が
高い溶解度を有する液体二酸化炭素又は他の溶媒
を用いた溶媒抽出による回収のような他の手段を
採用してもよい。

選択された酸に水性サツカロース含有溶液を加
え、次いで酸に急速に分散させることにより、実
質的により急速かつ大きいサツカロースの結晶成
長の制御が得られる。酸へのサツカロース含有溶
液の遅い拡散又は水溶液への酸の添加は、局部的
な過飽和をもたらし、小さなサツカロースの結晶
の形成を生じ、サツカロースの回収を困難にす
る。

通常の溶液の精製が接触工程前に実施されない
場合には、実質的な経済的利点が幾つかの理由か
ら達成される。最初に、通常の精製にかかるコス
トが糖製造の経済性から除去される。２番目に、
販売のための非糖質の製造が50％に増加する。３
番目に、低レベルのサツカロースが生じた糖密中
に残留するだけなので、抽出は実質的に改善され
る。

サツカロースが製造された状態で販売される
か、又は溶解して液体として販売される場合に
は、エネルギー必要量の実質的な減少が可能であ
る。もし通常の粒状サツカロースを望むならば、
糖の高純度および結果として溶媒析出工程に対し
て生成される処理された植物の低純度シロツプへ
戻し得ることのため、糖製造プロセスの中間体お
よび副生物はそのままの形では不必要であるの
で、エネルギーの必要量が減少する。

本プロセスは、所望の糖の品質および所望の不
純物の生成に応じて、種々の変形点をもつてビー
ト糖工業に適用され得る。そのようなな可能性の
例を以下に示す。

変形例 １ 通常の未処理のビード糖拡散ジユースがPHを調
整しつつ55〜96Brixに濃縮される。ジユースは次
いで選択されたカルボン酸接触ゾーンに供給さ
れ、そこでサツカロースが溶液から析出する。サ
ツカロースは過又は他の固体分離手段により分
離され、回収される。分離された糖は拡散ジユー
ス中に懸濁固形分およびコロイド状物質を含有し
ている。

変形例 ２ 通常のビード糖ジユースが、懸濁固形分および
たん白物質を除去するため、およびジユースを清
澄化および安定化するために、予備石灰添加技術
により処理される。ジユースは、次いで制御され
たPH条件の下で55〜96Brixに濃縮され、次いで選
択されたカルボン酸接触ゾーンに供給され、そこ
でサツカロースが母液から分離される。この場
合、溶媒析出における条件の注意深い制御によ
り、直接販売される高純度のサツカロースが製造
され得る。サツカロースは、過又は他の手段に
より母液から分離され、残留する酢酸は乾燥、溶
媒抽出又は他の手段により除去される。

変形例 ３ ビート糖拡散ジユースが最初に通常の手段によ
り精製され、次いで55〜95％（Brix）固形分に濃
縮される。得られたジユースは選択されたカルボ
ン酸接触ゾーンに供給され、そこでサツカースが
母液から分離される。この場合、溶媒析出の条件
の注意深い制御により、販売用の高純度サツカロ
ースが製造され得る。サツカロースは過又は他
の固液分離技術により母液から分離され、残留酢
酸は、空気乾燥、溶媒抽出、又は他の手段により
除去可能である。

変形例 ４ 糖工場か原料の副操作までの通常の形で運転さ
れてもよい。この場合、原料パン フイルマス
（Pan fillmass）が取扱い可能なBrixに濃縮さ
れ、その後選択されたカルボン酸接触ゾーンに供
給され、そこでサツカロースが母液から析出され
る。析出されたサツカロースは通常の方法で高溶
融器に戻され、そこで通常の方法で白砂糖を生成
するために用いられる。

変形例 ５ サトウキビ糖の製造においては、変形例１，
２，３，４に示す類似のプロセスの任意の段階
で、ジユースが55〜96Brixに濃縮され、選択され
たカルボン酸接触工程に供給され、そこでサツカ
ロースは溶液から析出し、販売又は後の処理のた
めに回収される。

変形例 ６ 粗サトウキビ糖を水に溶解し、55〜96Brixの溶
液を生成し、その後選択されたカルボン酸接触ゾ
ーンに供給され、そこで前述のように母液から分
離される。

変形例 ７ サトウキビ処理操作に含まれるようなサツカロ
ースを含む排液が、PHコントロールとともに55〜
96Brixに濃縮され、上述の選択されたカルボン酸
接触ゾーンに供給され、そこからサツカロースが
析出する。

以下の実施例は、本発明の特徴を更に示すもの
である。

実施例 １ 拡散（粗）ジユースからのサツカロースの回収 拡散ジユース（固形分13.87％、純度86.7％）
のサンプル1700mlを約30゜Brixの石灰乳35mlで処
理し、PHを50゜で10.3とした。分離されたスラツ
ジを過により除去し、液を通常の方法で35℃
でPH7.6まで炭酸塩化した。液を90℃に加熱
し、過し、炭酸カルシウムを除去した。

上述のようにして得た処理ジユースのサンプル
745.0ｇを空気排出管を有する２のフイルター
フラスコに収容し、ジユースサンプル中の水を空
気流下で蒸発させた。水浴により熱がもたらされ
た。残留シロツプが89.0重量％の固形分に達した
後、フラストを水浴から除去し、空気供給源から
切離し、127mlの氷酢酸をホツトシロツプに加え
た。直ちにサツカロースが析出した。溶液を室温
まで放冷し、生成物を吸引過により回収した。
フイルターケーキを30mlの氷酢酸で３回、25mlの
アセトンで４回洗浄し、80℃で１時間乾燥した。
収量は97.9゜Ｓのpolでサツカロース81.7ｇであ
つた。製品純度に補正されたサツカロースに基づ
く収量は89.3％であつた。従つて、本発明の方法
は、糖精製ラインからサツカロースを迅速にもた
らす上で有効および実際的であることがわかつ
た。

実施例 ２ 希薄ジユースからのサツカロースの回収 この実施例で採用した装置は実施例１で用いた
ものと同一であつた。希薄ジユース（固形分88.8
％、純度88.8％）677.2ｇを２のフイルターフ
ラスコに収容し、シロツプの固形分が89.9重量％
をなるまで水分を除去した。氷酢酸110mlをホツ
トシロツプに加えると、サツカロースは直ちに析
出した。実施例１と同様に洗浄および乾燥を実施
した。97.7゜Spolのサツカロース71.39ｇが得ら
れた。製品純度に補正されたサツカロースに基づ
く収量は88.6重量％であつた。

実施例 ３ 濃ジユースからのサツカロースの回収 濃ジユース（固形分67.72％、純度87.4％）
205.0ｇが実施例１に記載の蒸発装置に収容さ
れ、通常の方法で水分が除去された。固形分が
91.0重量％に達した時、酢酸（170ml）をホツト
シロツプに加え、サツカロースを直ちに析出させ
た。実施例１と類似の方法で生成物を単離したと
ころ、98.0゜Spolのサツカロース112.61ｇを得
た。製品純度に補正されたサツカロースに基づく
収量は90.9重量％であつた。

実施例 ４ サトウキビからの粗糖の精製 サトウキビ粗糖（96.3゜Spol）のサンプル
100.0ｇを25.0ｇの水と混合し、固形分が88.5重量
％に達するまで水を蒸発させた。氷酢酸125mlを
結晶とシロツプのホツトスラリーに加え、サツカ
ロースが通常の形で析出した。97.2゜Spolの糖
88.63ｇを得た。製品純度に補正された収量は
89.4重量％であつた。

実施例 ５ 55Brix炭酸塩化ビートジユースからのサツカロ
ースの回収 炭酸塩化ビートジユース（固形分55.0％、純度
87.0％）のサンプル250.00ｇを氷酢酸1750ｇと25
℃で混合し、結晶化を25℃で進行させた。0.5時
間の初期導入期間後、サツカロースが小さな結晶
として析出した。結晶は単離され、洗浄され、乾
燥されて97.6゜Spolの糖83.22ｇを得た（polに補
正された回収率67.9％）。

実施例 ６ 96Brix Massecuite（母液および結晶）からの
サツカロースの回収 massecuite（固形分96.0〜％、純度89.6％）
100.20ｇを湯浴により加熱し、約100℃の氷酢酸
129.00ｇと混合した。サツカロースはす早く析出
した。冷却後、生成物を回収し、洗浄し、
99.4Spolの糖77.53ｇを得た（polに補正された回
収率88.2％）。

実施例 ７ プロピオン酸による濃ジユースからのサツカロ
ースの回収 ビートからのジユース（固形分65.4ｇ、純度
90.8％）200.13ｇを１のフラスコに収容し、空
気流下で固形分88.4％まで蒸発させた。ｎ―プロ
ピオン酸253.44ｇを約100℃に加熱し、直ちに熱
濃ジユースに加え、撹拌した。45秒以内にサツカ
ロースが結晶化し始めた。過、冷却、および
150mlのメタノールによる４回の洗浄後、生成物
をオーブン中で乾燥した。収量は109.0ｇ（99.0
゜Spol）であつた（polに補正した回収率91.7
％）。

実施例 ８ ｎ―酪酸による濃ジユースからのサツカロース
の回収 濃ジユース（固形分67.4％、純度90.5％）のサ
ンプル141.84ｇを実施例７と同様に処理した。
100℃のｎ―酪酸193.00ｇを直ちに熱濃ジユース
（90.0％固形分）に加えた。冷却、過、洗浄お
よび乾燥後、サツカロース収量は79.56ｇ、polは
95.6゜Ｓであつた（polに補正した回収率91.9
％）。

上記実施例８において、ｎ―酪酸の代わりにギ
酸を用いた。しかし、サツカロースは析出しなか
つた。ギ酸はサツカロースを溶液の形に維持し
た。

実施例 ９ 混酸による濃ジユースからのサツカロースの回
収 濃ジユース（固形分68.06％、純度90.0％）
200.00ｇを湯浴により加熱し、空気流の下で水を
蒸発させ、150.41ｇに重量を減少させた（固形分
136.12ｇ）。次いで120.10ｇの酢酸と144.16ｇのｎ
―プロピオン酸との100℃の混合物（接触前に排
棄された酸混合物の15.00ｇ少ない）と接触させ
た。酸は直ちに糖溶液に加えられ、撹拌された。
得られた混合物を室温に冷却した。析出した混合
物を過により回収し、75mlのｎ―プロピオン酸
により、次いでメタノールにより洗浄し、乾燥し
た。乾燥生成物は105.40ｇであり、86.0％の収量
（99.0゜Spol）であつた。

実施例１〜９は、ビート糖原料（拡散）ジユー
ス、希薄ジユース、濃ジユース、又は粗サトウキ
ビ糖溶液は約55〜96Brixに濃縮され、次いで酢
酸、プロピオン酸、酪酸又はその混合物のような
２〜６の炭素鎖長の選択された脂肪族カルボン酸
と接触せしめられるとき、直ちにサツカロースが
高収量で析出し、過、遠心分離等により容易に
回収されることを明示している。

約55〜96Brixに濃縮された、上述の変形例１〜
７に記載されたようなサツカロースを含むジユー
スおよび他の溶液は、酢酸、プロピオン酢、酪
酸、ペンタン酸、ヘキサン酸又は約２〜６の平均
炭素鎖長の脂肪族カルボン酸の混合物と、約0.02
〜0.2：１の水とカルボン酸の重量比となるに充
分な濃度において、接触せしめられることにより
容易に析出することが平行して行なわれた実験か
らわかつた。サツカロースの析出および回収後、
選択されたカルボン酸溶液はそれ自体リサイクル
可能であり、或いはカルボン酸は再使用のため回
収され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 植物ジユースから誘導された水性サツカロー
   ス含有溶液を、糖密の形成前に、２〜６の平均炭
   素鎖長の脂肪族カルボン酸の、サツカロースを選
   択的に析出させるに充分な量と接触させ、析出し
   たサツカロースを分離および回収することからな
   る、植物から誘導された水性溶液からサツカロー
   スを回収する方法。 ２ 前記溶液は、糖ビートジユース、糖サトウキ
   ビジユース、およびその混合物からなる群から選
   択されたジユースである特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 前記酸は氷酢酸である特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ４ 前記ジユースは前記溶液と酸との接触前に約
   55〜96Brixの固形分に濃縮される特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ５ 前記溶液と酸との接触中に、前記溶液中の水
   と酸との重量比は0.02〜0.2：１である特許請求
   の範囲第４項記載の方法。 ６ 前記溶液と酸との接触中に、前記溶液中の非
   糖質固形分と酸との重量比は約0.1〜１：１であ
   る特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 前記溶液は、約55〜96Brixに濃縮された未処
   理拡散ジユースである特許請求の範囲第５項記載
   の方法。 ８ 前記溶液は、懸濁固形分およびたん白質物質
   を除去し、前記ジユースを明澄化するために予備
   石灰添加および／または予備デフエケーシヨンに
   供され、その後約55〜96Brixに濃縮された拡散ジ
   ユースである特許請求の範囲第５項記載の方法。 ９ 前記拡散ジユースは、通常の方法で精製さ
   れ、その後約55〜96Brixに濃縮された拡散ジユー
   スである特許請求の範囲第５項記載の方法。 １０ 前記溶液は前記酸との接触前に約96Brixに
   濃縮される特許請求の範囲第第９項記載の方法。 １１ 前記溶液は、約55〜96Brixの糖濃度となる
   に充分な量の水中に、サトウキビ糖、ビート糖お
   よびその混合物からなる群から選択された粗糖を
   溶解することにより最初に形成される特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 １２ 前記溶液はサトウキビ処理操作からのサツ
   カロース含有水性溶液であり、前記溶液は約55〜
   96Brixに濃縮される特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 １３ 常記析出、分離、および回収後のサツカロ
   ースに乏しい溶液が前記酸を回収するために処理
   される特許請求の範囲第１項記載の方法。 １４ 前記接触は、前記サツカロース含有溶液を
   前記酸に急速に加え、前記酸中に急速に分散さ
   せ、大きな、急速なサツカロース結晶の成長を促
   進することにより行なわれる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。