JPWO2005090612A1 - 糖液の精製方法および精製装置 - Google Patents

Abstract

糖液を精製するに当たり、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる吸着処理工程と、糖液をイオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程とを行う。例えば、原糖液１６をフェノール系吸着樹脂塔１０と、強塩基性アニオン交換樹脂塔１２と、強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹の混床塔１４とに順次通液することにより、臭気のない精製された処理糖液１８を得る。このような糖液の精製方法により、糖液中に含まれる臭気成分を除去して、処理糖液中に臭気成分がリークすることを防止することができる。

Description

本発明は、糖液の精製方法および精製装置に関し、さらに詳述すると、糖液中に含まれる臭気成分を除去することができる糖液の精製方法および精製装置に関する。

糖液の精製は、通常、活性炭処理、骨炭処理、イオン交換樹脂処理などによる脱色処理と、イオン交換樹脂処理による脱塩処理との組み合わせによって行われる。また、後者の脱塩処理システムとしては、蔗糖液の場合、蔗糖液を強塩基性アニオン交換樹脂塔と、弱酸性カチオン交換樹脂塔とに順次通液するリバース式システム、蔗糖液を強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の混床塔に通液する混床式システム、蔗糖液を強塩基性アニオン交換樹脂塔と、強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の混床塔とに順次通液するシステムなどが知られている（例えば、特許第２７８５８３３号公報）。

現在、精製処理後の糖液から生じる臭気が問題となっている。処理糖液中に含まれる臭気成分が具体的に何であるかはわかっていないが、臭気成分は製品となったあとも糖液中に残存し、製品の品質を著しく低下させる。そのため、精製後の処理糖液中に臭気成分が含まれないようにする必要がある。

しかしながら、前述したイオン交換樹脂処理による脱塩処理では、糖液中から臭気成分を除去することは困難であった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、糖液中に含まれる臭気成分を効果的に除去することができる糖液の精製方法および精製装置を提供する。

本発明者は、種々検討を行った結果、糖液をフェノール系吸着樹脂で処理した場合、糖液中に含まれる臭気成分が除去されることを見出した。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる吸着処理工程と、糖液をイオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程と、を含む糖液の精製方法である。

また、前記糖液の精製方法において、前記吸着処理工程の後に前記イオン交換処理工程を行うことが好ましい。

また、本発明は、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる吸着処理手段と、糖液をイオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理手段と、を具備する糖液の精製装置である。

また、前記糖液の精製装置において、前記吸着処理手段の後段に前記イオン交換処理手段を設けることが好ましい。

また、前記糖液の精製方法または糖液の精製装置において、前記糖液は、植物を原料とした糖液であることが好ましい。

また、前記糖液の精製方法または糖液の精製装置において、前記糖液は、蔗糖液であることが好ましい。

本発明に係る糖液精製装置の一例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る糖液の精製方法の吸着処理工程および糖液の精製装置の吸着処理手段では、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる。フェノール系吸着樹脂とは、多孔性の芳香族ポリマの表面にフェノール性ＯＨ基を有する吸着樹脂であり、本実施形態ではこのような構造の吸着樹脂であればどのようなものでも使用することができる。フェノール系吸着樹脂は、上記構造により、多孔性芳香族ポリマによる活性炭のような物理的吸着作用およびフェノール性ＯＨ基によるイオン交換作用の両作用を併せ持つ。フェノール系吸着樹脂は、酸性条件または中性条件で臭気成分や色素成分を吸着し、アルカリ性条件で表面の性質が変り、吸着物を脱着する。そのため、通常は酸性条件（ｐＨ＝１〜５）または中性条件（ｐＨ＝５〜９）でフェノール系吸着樹脂に糖液を接触させ、フェノール系吸着樹脂の吸着能力が低下した時点で通液を停止し、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液を用いてフェノール系吸着樹脂の再生を行う。フェノール系吸着樹脂として、具体的には、味の素ファインテクノ社製ＨＳ、ＫＳ、ロームアンドハース社製ＸＡＤ７６１等を使用することができる。

本実施形態に係る糖液の精製方法のイオン交換処理工程および糖液の精製装置のイオン交換処理手段では、糖液をイオン交換樹脂に接触させる。この場合、例えば糖液が蔗糖液であるときには、イオン交換樹脂として強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂を用いることができ、例えば下記（ａ）〜（ｃ）に示す樹脂構成とすることができる。
（ａ）糖液を強塩基性アニオン交換樹脂と、弱酸性カチオン交換樹脂とに順次通液する構成。
（ｂ）糖液を強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の混床に通液する構成。
（ｃ）糖液を強塩基性アニオン交換樹脂と、強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の混床とに順次通液する構成。

これらの樹脂構成のうち、処理液の最終品質の点から、（ｃ）の構成とすることが好ましい。また、上記（ｂ），（ｃ）の構成における混床内の強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の容量の割合は、８：１〜１：４であることが好ましく、処理液の脱塩率及びｐＨの点から２：１にすることがより好ましい。

上記強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂としては、糖の転化を生じさせることなく糖液の脱塩を行うことができるものであればいかなるものでもよい。より具体的には、強塩基性アニオン交換樹脂として、例えばロームアンドハース社製アンバーライト（登録商標、以下同様）ＩＲＡ−４０２ＢＬ、ＩＲＡ−９００、ＩＲＡ−４１１Ｓ、ＸＴ−５００７、三菱化学株式会社製ダイヤイオン（登録商標、以下同様）ＰＡ−３０８、ＰＡ−４１２等を、弱酸性カチオン交換樹脂として、例えばアンバーライトＩＲＣ−７６、ＩＲＣ−５０、ダイヤイオンＷＫ−１１等を使用することができる。

本実施形態では、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させた後にイオン交換樹脂に接触させてもよく、イオン交換樹脂に接触させた後にフェノール系吸着樹脂に接触させてもよいが、以下の理由により、前者の方が好ましい。すなわち、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させると、フェノール系吸着樹脂の再生方法によってはフェノール系吸着樹脂から酸またはアルカリが溶出するため、糖液のｐＨが酸性になったり、あるいはアルカリ性になったりしてしまうが、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させた後にイオン交換樹脂に接触させた場合には、フェノール系吸着樹脂との接触によって酸性またはアルカリ性になった糖液のｐＨをイオン交換樹脂との接触によって中性付近（ｐＨ＝５．５〜８．５）に回復させることができるという利点が得られる。また、フェノール系吸着樹脂は脱色作用を有するため、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させた後にイオン交換樹脂に接触させた場合には、後段のイオン交換樹脂の負荷を下げることができ、したがって後段のイオン交換樹脂による精製工程において、処理糖液の品質を高純度に維持しつつ、大きい処理量を得ることができるという利点も得られる。

本実施形態において、フェノール系吸着樹脂及びイオン交換樹脂に接触させるときの糖液の温度は、通常、２０℃〜８０℃の範囲であり、３０℃〜７０℃の範囲であることが好ましい。接触時の糖液の温度が２０℃未満になると、処理効率が低下する場合があり、８０℃を超えるとフェノール系吸着樹脂及びイオン交換樹脂が劣化する、あるいは糖液が劣化する場合がある。

また、吸着処理手段及びイオン交換処理手段における通液流量は、通常、フェノール系吸着樹脂の樹脂量に対してＳＶ０．２５〜ＳＶ１０の範囲であり、ＳＶ２〜ＳＶ８の範囲であることが好ましい。通液流量がＳＶ０．２５未満であると処理効率が低下する場合があり、ＳＶ１０を超えると、脱臭、脱色、脱塩等が十分に行われない場合がある。なお、ＳＶとは、充填されている樹脂に対して１時間あたり何倍量の処理液を通過させるかの倍量をあらわす。

本実施形態において処理の対象とする糖液としては、前述した蔗糖液の他、澱粉糖液、蜂蜜等のいかなる糖液でもよい。臭気成分を含む糖液として、例えば甜菜を原料とする蔗糖液のビート臭や、トウモロコシやいも類を原料とする澱粉糖液の穀物臭など、植物由来の臭気成分を含む糖液等が挙げられる。なお、蔗糖液の場合、通常、原糖の洗糖、溶解、炭酸飽充、濾過、脱色などの各工程を経た後の精製糖液を使用するが、これに限定されるものではない。

以上のように、本実施形態によれば、糖液中に含まれる臭気成分を効果的に除去することができ、処理糖液中に臭気成分がリークすることを防止することができる。

図１は本実施形態に係る糖液精製装置の一例を示すフロー図である。図１において、１０はフェノール系吸着樹脂塔（ＰＨ塔）、１２は強塩基性アニオン交換樹脂塔（Ａ塔）、１４は強塩基性アニオン交換樹脂および弱酸性カチオン交換樹脂の混床塔（ＭＢ塔）を示す。本例では、フェノール系吸着樹脂塔１０が吸着処理手段を構成し、強塩基性アニオン交換樹脂塔１２および混床塔１４がイオン交換処理手段を構成している。本例の精製装置は、原糖液１６をフェノール系吸着樹脂塔１０、強塩基性アニオン交換樹脂塔１２および混床塔１４に順次通液することにより、臭気のない精製された処理糖液１８を得るものである。

以下に、実施例により本発明を具体的に示す。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例：ＰＨ塔→Ａ塔→ＭＢ塔）
図１に示した精製装置と同一構成の実験装置であって、フェノール系吸着樹脂充填カラム（ＰＨ塔）にフェノール系吸着樹脂として味の素ファインテクノ社製ＨＳ（１００ｍＬ）を充填し、強塩基性アニオン交換樹脂カラム（Ａ塔）に強塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ（５０ｍＬ）を充填し、混床カラム（ＭＢ塔）に強塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ（５０ｍＬ）と弱酸性カチオン交換樹脂としてアンバーライトＩＲＣ−７６（２５ｍＬ）とを混合して充填した精製装置を作製した。

表１に示した性状の蔗糖液（原糖液）２８００ｍＬを、通液温度５０℃、通液流量４００ｍＬ／ｈｒの条件で、ＰＨ塔、Ａ塔、ＭＢ塔の順に通液して処理糖液を得た。表１におけるＢｘはブリックス糖濃度（％）を示す。また、色価は下記式により算出した値を示す。糖液のブリックス糖濃度は、デジタル屈折計（アタゴ社製、ＲＸ−１０００）により、吸光度は分光光度計（日立製作所製、Ｕ−３０１０）により測定した。

（比較例１：Ａ塔→ＭＢ塔）
実施例で用いた精製装置において、フェノール系吸着樹脂塔（ＰＨ塔）を設置せず、強塩基性アニオン交換樹脂塔（Ａ塔）および混床塔（ＭＢ塔）のみからなる精製装置を作製した。表１に示した性状の蔗糖液（原糖液）２８００ｍＬを、通液温度５０℃、通液流量４００ｍＬ／ｈｒの条件で、Ａ塔、ＭＢ塔の順に通液して処理糖液を得た。

（比較例２：ＰＨ塔）
実施例に用いた精製装置において、強塩基性アニオン交換樹脂塔（Ａ塔）および混床塔（ＭＢ塔）を設置せず、フェノール系吸着樹脂塔（ＰＨ塔）のみからなる精製装置を作製した。表１に示した性状の蔗糖液（原糖液）２８００ｍＬを、通液温度５０℃、通液流量４００ｍＬ／ｈｒの条件で、ＰＨ塔に通液して処理糖液を得た。

臭気の原因物質が何であるかは現在のところわかつていないため、原糖液および実施例、比較例で得られた処理糖液の臭気についてパネルによる官能評価を行った（男女各５人のパネルで４段階評価法により比較し、さらに意見を総合してもらった）。結果を下記表２に示す。その結果、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させた実施例および比較例２では、糖液から臭気成分が除去されていることが確認された。これに対し、原糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させていない比較例１では、糖液から臭気成分がほとんど除去されないことがわかった。

また、実施例および比較例１、２で得られた処理糖液の性状を表３に示す。Ｂｘ及び色価に関しては前記と同様である。

表３の結果から、原糖液の色価に比べて比較例２の処理液の色価が低くなっていることから、原糖液中に含まれる色素成分がフェノール系吸着樹脂に吸着されていることがわかる。また、比較例２の処理液のｐＨに比べて実施例の処理液のｐＨが中性付近になっており、糖液のｐＨがイオン交換樹脂との接触によってｐＨが中性付近となっていることがわかる。したがって、前述したように、糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させた後にイオン交換樹脂に接触させることが好ましいことが確認された。

Claims (8)

1. 糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる吸着処理工程と、糖液をイオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程と、を含むことを特徴とする糖液の精製方法。
2. 前記吸着処理工程の後に前記イオン交換処理工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の糖液の精製方法。
3. 前記糖液は、植物を原料とした糖液であることを特徴とする請求項１または２に記載の糖液の精製方法。
4. 前記糖液は、蔗糖液であることを特徴とする請求項１〜３に記載の糖液の精製方法。
5. 糖液をフェノール系吸着樹脂に接触させる吸着処理手段と、糖液をイオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理手段と、を具備することを特徴とする糖液の精製装置。
6. 前記吸着処理手段の後段に前記イオン交換処理手段を設けることを特徴とする請求項５に記載の糖液の精製装置。
7. 前記糖液は、植物を原料とした糖液であることを特徴とする請求項５または６に記載の糖液の精製装置。
8. 前記糖液は、蔗糖液であることを特徴とする請求項５〜７に記載の糖液の精製装置。

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