KR20060038447A

KR20060038447A - 말티톨 강화 생성물을 제조하는 공정

Info

Publication number: KR20060038447A
Application number: KR1020067001130A
Authority: KR
Inventors: 로버트 헨리-마르셀 스토우프스; 지안프란코 브루사니; 리카르도 사그라토; 차드 코나드; 토마스 사스만
Original assignee: 카아길, 인코포레이팃드
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-05-03
Also published as: DK1656388T3; AU2004263221A1; ES2379352T3; WO2005014608A3; CA2529508A1; SI1656388T1; JP5585995B2; EP1656388A2; CN104961780A; US20060188626A1; BRPI0412698A; ATE541852T1; PL1656388T3; WO2005014608A2; ZA200600012B; AU2004263221B2; CA2529508C; US7935190B2; CN1823082A; KR101148615B1

Abstract

본 발명은 말티톨 강화 생성물의 제조공정에 관한 것으로서, 상기 공정은 말토즈 시럽을 크로마토그래피 분획화(chromatographically fractioning)하는 단계, 그것을 액체의 말티톨 강화 생성물로 수소화하는 단계, 및 선택적으로 고체화 또는 결정화하는 단계를 포함한다. 단일 공정에 의해 다른 순도를 가진 액체, 고체 및 결정의 말티톨이 얻어질 수 있다.

말티톨, 말토즈, 액화, 결정화, D.E., 아밀라제

Description

말티톨 강화 생성물을 제조하는 공정 {Process for preparing maltitol enriched products}

본 발명은 말티톨(maltitol) 강화 액체 및/또는 고체 생성물을 제조하는 공정에 관한 것이다.

말티톨 또는 α-D-글루코피라노실-4-D-소르비톨은 말토즈(maltose)의 수소화 결과이다.

말토즈-강화 및/또는 말티톨-강화 시럽의 제조를 위한 다수의 공정들이 알려져 있다.

상기 생성물이 충분히 강화하고 충분히 정제된 시럽에서 상기 말티톨의 결정화를 유도함으로써 무수 결정성 말티톨을 제조하는 것이 알려져 있다.

미국 특허 제4,849,023호는 고농도의 말티톨을 가진 생성물을 제조하는 공정에 관한 것으로서, 말토즈 시럽의 촉매상(catalytic) 수소화, 상기 수소화 단계동안 형성된 말티톨 시럽의 크로마토그래프 분획화, 및 말티톨 강화 최소한의 분획의 소정의 건조 성분에 대한 조정(adjustment) 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

미국 특허 제4,846,139호는 말티톨의 제조 공정에 관한 것으로, 전분 우유를 액화하는 단계, 상기 액화된 전분을 당화하는 단계, 말리톨 시럽을 제공하기 위해서 루테늄 또는 레니(Raney) 니켈 촉매로 촉매 수소화하는 단계, 및 상기 말티톨 시럽을 크로마토그래프 분획화하는 단계, 상기 말티톨을 결정화하는 단계, 및 상기 모액(mother-liquors)을 크로마토그래프 분획화 단계에 재활용하는 단계를 포함한다.

미국 특허 제6,284,498호는 87%를 초과하는 말토즈 함유율을 갖는 말토즈-강화 시럽을 제조하는 방법에 관한 것이다. 첫번째 단계는 알파-아밀라제를 사용하여 전분 밀크를 액화시키는 단계이다. 상기 알파-아밀라제를 억제시킨 후, 상기 말토즈 함유율이 75%에 달하거나 초과할 때까지 말토즈의 알파-아밀라제의 존재하에서 첫번째 당화 단계를 거친다. 그 다음 베타-아밀라제 및 풀루라나데(pullulanases) 및 이소-아밀라제(iso-amylases)로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탈분화(debranching) 효소의 존재하에서 말토즈 함유율이 87%를 초과할 때까지 두번째 당화 단계를 거친다. 상기 청구항은 이러한 단계들이 상기 순서에 의해 수행되는 것을 특별하게 요구한다.

미국 특허 제6,346,400호는 말토즈 강화 시럽의 제조 공정에 관한 것이다. 그것은 전분 밀크의 액화단계, 당화 단계를 따른다. 상기 당화 단계는 베타-아밀라제 및 풀루라나제 및 이소-아밀라제를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탈분화 효소의 존재하에서 수행된다. 상기 단계는 말토즈 강화 분획 및 글루코스 강화 분획을 수집하기 위해서 분자단위로 체쳐진다(molecular seiving).

미국 특허 제6,436,678호는 말토즈 생성물 제조를 위한 방법을 청구한다. 그 것은 필수적으로 베타-아밀라제로 이루어지는 효소로 전분을 처리하는 단계를 포함한다. 상기 처리된 전분은 10%이상, 역행하는 최소한의 비율의 아밀로즈를 함유한다. 상기 역행하는 최소한의 비율의 아밀로즈는 결정화를 따른다. 상기 결정화된 역행한 암미로즈는 혼합물로부터 분리된다.

미국 특허 제6,274,355호는 말토즈-강화 시럽을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그것은 전분 밀크를 액화하는 단계 및 상기 액화된 전분을 당화하는 단계의 공정을 포함한다. 그 다음 상기 액화 및 당화된 전분 밀크는 고정된 말토즈의 알파-아밀라제와 관련하여 일어나고, 다공성 기질의 입자들에 고정된다.

미국 특허 제5,391,299호는 전분 설탕 생성을 위한 공정을 개시하는 것으로서, 적어도 80% 순도의 말토즈를 가진 말토즈 분획이 얻어진다.

미국 특허 제6,284,498호는 말토즈-강화 시럽을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 전분 밀크의 액화단계, 상기 액화된 전분 밀크의 당화단계에 의해 구성된다.

미국 특허 제5,932,015호는 결정성 말티톨 및 결정성 혼합물 고체를 제조하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 수소화 단계 후에 두 개의 크로마토그래프 분획화 단계를 요구한다. 첫번째 크로마토그래프 단계에서, 80.5 내지 86.5 퍼센트의 말티톨 함유율을 가진 분획이 얻어지며; 두번째 크로마토그래프 단계는 97.5중량% 또는 그 이상의 말티톨 함유율을 가진 분획을 산출한다.

미국 특허 제5,873,943는 동일한 원료로부터 결정성 말티톨 및 결정성 말티톨을 함유하는 결정성 혼합물 고체를 제조하는 공정에 관한 것이다. 그것은 고농도 의 말토즈를 가진 시럽을 수소화하는 단계, 및 높은 함유율의 말티톨을 갖는 분획을 크로마토그래프 분획화하는 단계를 거친다. 상기 분획의 부분은 결정화되고, 다른 부분은 결정성 혼합물 고체를 생성하기 위해 분무 건조되었다.

미국 특허 제6,120,612호는 무수의 결정성 말티톨의 연속적인 제조 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 농축 단계에서 가열된 말티톨 강화 시럽을 가지고 출발하며, 시드 결정 부가단계 및 더욱 가열하면서 혼합하여 메스큐테(massecuite)를 얻는 단계, 및 온도 및 습기가 결정화를 진행하도록 적응된 대기에서 상기 메스큐테가 분해, 혼합, 교반 및 이동되도록 하는 결정 성장 단계를 거친다.

또한 다른 순도의 액체, 고체, 및 결정성 말티톨을 제공하는 단일 공정을 갖을 필요가 있다.

본 발명은 상기 공정을 제공한다.

발명의 요약

본 발명은 말티톨 강화 생성물을 제조하는 공정에 관한 것으로서, 상기 공정은 하기 연속적인 단계들을 포함한다:

a) 건조성분을 기준으로 적어도 75%, 바람직하게는 80%를 초과하는 말토즈를 함유하는 시럽(A)를 얻는 단계,

b) 크로마토그래프로 분획화하는 단계, 상기 분획화의 공정 조건은 분획(B)의 건조 성분을 기준으로 적어도 92%의 말토즈를 포함하는, 말토즈 강화 분획(B)을 얻기 위해 선택됨,

c) 액체 말티톨 생성물(C)을 얻기 위하여 분획(B)을 촉매상에서 수소화하는 단계,

d) 액체 말티톨 생성물(C)의 건조 성분을 증가시키는 단계,

e) 선택적으로 고체화 또는 결정화하는 단계.

본 발명은 상기 시럽(A)은 액화된 전분 밀크를 얻기 위해 전분 밀크를 2 내지 25 당량의 덱스트로즈로 액화하는 단계와 상기 액화된 전분 밀크를 베타-아밀라제 및 풀루라나제, 이소-아밀라제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탈분화 효소의 존재하에서 당화 단계를 거치게 하는 단계에 의해 얻어지며, 건조 성분 기준으로 적어도 81%의 말토즈를 함유하는 시럽(A)을 얻기 위해 알파-아밀라제를 부가하는 단계가 선택적으로 수반된다.

본 발명은 분획(B)이 건조 성분 기준으로 적어도 93% 말토즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

본 발명은 생성물(C)가 적어도 90% 말티톨(건조 성분 기준)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 상기 공정의 단계 d)에 하기와 같은 연속적인 단계가 더욱 수반되는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다:

e) 결정성 말티톨 중간체(D) 및 액체 말티톨 공-생성물(E)을 얻기 위해 하나 또는 여러 개의 결정화 단계에 의해 생성물(C)을 결정화하는 단계, 여기서 중간체 (D)는 적어도 93%의 건조 성분을 가지며, 건조 성분 기준으로 적어도 97%의 말티톨을 포함함, 및

f) 적어도 98.5% 건조 성분을 가지며, 건조 성분 기준으로 적어도 97%의 말 티톨을 포함하는 결정성 말티톨 생성물(F)을 얻기 위해 결정성 말티톨 중간체(D)를

건조시키는 단계.

본 발명은 또한 상기 공-생성물(E)이 크로마토그래프 분획화되는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것으로서, 상기 분획화의 공정 조건은 건조 성분 기준을 적어도 90% 말티톨을 포함하고 있는, 말티톨 강화 분획(G)을 얻기 위해 선택된다.

본 발명은 또한 건조 성분 기준으로 적어도 94% 말티톨을 함유하고 적어도 50% 건조 성분을 갖는 액체 말티톨 생성물(H)을 얻기 위해 결정성 말티톨 중간체(D), 공-복합체(E), 및/또는 분획(G) 및 선택적으로 물이 혼합되는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

본 발명은 결정성 말티톨(F)이 적어도 98%, 바람직하게는 99%를 초과하는 순도, 더욱 바람직하게는 99.5%를 초과하는 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

본 발명은 말티톨 강화 생성물을 제조하는 동정에 관한 것으로서, 상기 공정은 하기와 같은 연속적인 단계를 포함한다:

a) 건조 성분을 기준으로 적어도 75%, 바람직하게는 80%를 초과하는 말토즈를 함유하는 시럽(A)을 얻는 단계,

b) 크로마토그래프 분획화하는 단계, 상기 분획화의 공정 조건은 분획(b)의 건조 성분을 기준으로 적어도 92% 말토즈를 포함하는, 말토즈 강화 분획(B)을 얻기 위해 선택됨,

c) 말티톨 강화 생성물(C)을 얻기 위해 분획(B)을 촉매상에서 수소화하는 단계,

d) 액체 말티톨 생성물(C)의 건조 성분을 증가시키는 단계,

e) 선택적으로 고체화 또는 결정화하는 단계.

시럽(A)에서 기준 물질로 사용된 전분은 콩과의(leguminous) 전분, 곡류의(cereal) 전분, 뿌리 전분, 괴경(tuber) 전분, 과일 전분, 밀초(waxy) 타입 전분, 고 아밀로제 전분, 혼성 전분, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 소스(source)로부터 얻어진다. 적합한 소스는 옥수수, 완두(pea), 감자. 고구마, 사탕수수(sorghum), 바나나, 보리(barley), 밀, 쌀, 사고(sago), 타피오카(tapioca), 칡(arrowroot), 칸나(canna), 및 이들의 밀초(적어도 약 95중량% 아밀로펙틴 함유) 또는 높은 아밀로제(40중량%를 초과하는 아밀로제 함유) 여러 가지를 포함한다.

상기 크로마토그래프 분획화의 공정 조건은 용리(elution) 속도, 말토즈 시럽의 공급 속도, 온도, 말토즈 강화 시럽 분획의 추출 속도, 말토즈 강화 분획의 추출 속도 및 분리, 흡수 및 강화 영역의 조성물을 포함한다.

어떠한 상업적으로 이용가능한 양이온-교환 수지(resin)는 크로마토그래프 분획화에 사용되기에 적합하다. 특히, 술폰기로 혼합된 스타이렌-디비닐벤젠 가교 중합체로 제조된, 상업적으로 이용가능한 강한 양이온-교환 수지가 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 상기 양이온 교환수지는 말토즈 강화 분획을 얻는데 소듐 형태로 적용된다.

상기 크로마토그래프 분획화의 공정 조건은 말토즈 강화 분획(B)은 상기 분획(B)의 건조 성분을 기준으로 적어도 92% 말토즈를 포함하도록 선택된다. 놀랍게도 상기 조건 및 양이온 교환 수지는 분획(B)의 건조 성분을 기준으로 96%를 초과하는 말토즈를 함유하는 분획(B)을 얻기 위해 선택될 수 있다. 바람직하게는 분획(B)는 분획(B)의 건조 성분을 기준으로 98%를 초과하는 말토즈를 함유한다. 상기 말토즈 분획(B)는 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 35%의 건조 성분에서 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%를 함유한다. 분획(B)에서 말토즈의 회수(recovery)는 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 85%이다. 상기 공-생성물은 여전히 40% 또는 그이상까지 말토즈를 함유할 수 있다.

전형적인 실시예에서, 증가된 이동 베드(bed)는 크로마토그래프 분획화에 적용된다, 상기 공급 시럽(A)의 건조 성분은 적어도 50%, 바람직하게는 60%이다. 상기 크로마토그래프 분획화의 온도는 실온보다 더 높고, 바람직하게는 50℃ 이상, 더욱 바람직하게는 70℃ 이상이다.

수소화는 일반적으로 수소화 탄수화물로 사용되는 촉매의 존재하에서 수행될 수 있다. 특히, 상업적으로 이용가능한 라니(Raney) 형태의 니켈 촉매, 지지된 니켈 촉매 및 활성 탄소에 의해 수행된 루테늄 촉매와 같은 재-활성화될 수 있는 귀금속 촉매가 사용되는 것이 바람직하다.

말토즈의 분해가 일어나지 않는 한, 어떠한 수소화 조건도 적합할 수 있다. 일반적으로 상기 수소화 단계는 수소화 단계가 수소 기체의 흡수가 멈출 때까지 계속되도록 적어도 10bar, 바람직하게는 30 내지 200bar의 압력에서, 90 내지 150℃ 온도에서 진행된다.

다른 구체예에서, 상기 공급 시럽(B)은 적어도 50% 건조성분에서 사용될 수 있고, 활성 니켈 촉매가 부가되고 상기 수소화 단계는 최고 135℃ 온도에서, 적어도 40 bar의 압력에서 일어난다. 상기 활성화된 니켈 촉매는 공급 시럽(B)의 건조 물질 기준으로 4% 양으로 부가된다.

수소 기체의 흡수가 완결된 후, 예를 들어 수소화 약 3시간 후에 상기 수소화 촉매(=활성 니켈 촉매)는 얻어진 액체 말티톨 생성물(C)로부터 제거된다. 이 시럽은 또한 활성 탄소 또는 이온-교환 수지 및/또는 세척(polisher) 수지에 의해 탈색 및/또는 탈취될 수 있다. 상기 액체 말티톨 생성물(C)은 건조 성분을 기준으로 적어도 92% 말티톨, 바람직하게는 적어도 94%, 더욱 바람직하게는 적어도 95% 말티톨을 함유한다. 상기 액체 생성물(C)의 건조 성분을 증가시킨 후, 상기 생성물은 저장 및/또는 사용될 수 있다.

선택적으로 상기 액체 생성물(C)은 고체 말티톨 생성물을 얻기 위해 고체화된다. 택일적으로, 상기 액체 생성물은 결정성 말티톨을 얻기 위해 하나 또는 여러 개의 결정화 단계에 의해 결정화된다.

본 발명은 액화된 전분 밀크를 얻기 위해 2 내지 25 당량의 덱스트로즈로 전분 밀크를 액화시키는 단계, 및 상기 액화된 전분 밀크가 베타-아밀라제 및 풀루라나데, 이소-아밀라제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탈분화 효소의 존재하에서 당화를 거치는 단계에 의해서 시럽(A)을 얻는 공정에 관한 것으로서, 선택적으로 건조 성분 기준으로 적어도 81%의 말토즈를 함유하는 시럽(A)을 얻기 위해 알파-아밀라제 부가 단계가 수반된다.

D.E. 또는 "덱스트로즈 당량" 수치는 건조 기준으로 D-글루코스로서 표현된 전분 가수 분해물의 환원력이다. DE의 측정은 펠링 용액(Fehling's solutions)을 이용한 적정법을 기준으로 한다.

액화는 산 또는 효소 처리, 바람직하게는 효소적 액화에 의해 행해질 수 있다.

효소의 형태, 효소의 기원(채소 또는 박테리아 기원), 탈분화 효소와의 적절한 혼합, 효소의 양, 당화 온도, 및 상기 단계의 지속기간과 같은 상기 효소적 당화의 매개 변수들은 말토즈의 함유율이 시럽의 건조 성분 기준으로 적어도 81%가 되도록 하는 방법으로 선택된다.

특정한 구체예서, 전분 슬러리는 25%를 초과하는 건조 성분 및 5.0 이상의 pH, 바람직하게는 5.5 이상의 pH를 갖는다. 그 다음 상기 전분 슬러는 100℃ 이상의 온도에서 플래시 챔버 안에서 알파 아밀라제로 처리된다. 유지 시간은 적어도 140℃ 온도에서 10분 미만이다. 또한 알파-아밀라제가 부가될 수 있고, 30분 내지 1시간의 여분의 시간 후에 상기 전분 슬러리는 4 내지 5의 DE를 가진 생성물로 전환된다.

또한, 4 내지 5의 DE를 갖는 생성물은 베타-아밀라제, 풀루라나제, 및 바람직하게는 열안정한 알파-아밀라제를 포함하는 '효소 칵테일'의 존재하에서 당화될 수 있다. 4 내지 5의 DE를 갖는 생성물의 말토즈 강화 생성물로의 전환은 알파-아밀라제, 바람직하게는 열안정성 알파-아밀라제를 부가함으로써 증진된다. 약 50℃의 온도에서, 전체 배양 시간은 30분을 약간 초과하고 얻어진 시럽(A)은 적어도 81% 말토즈(건조 성분 기준)를 함유한다.

시럽(A)는 크로마토그래프 분획화를 거치며 본 발명은 또한 분획(B)이 건조 성분 기분으로 적어도 93% 말토즈, 바람직하게는 96%를 초과하는, 더욱 바람직하게는 98%를 초과하는 말토즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

상기 말토즈 강화 분획(B)은 수소화를 거치며 본 발명은 상기 수소화 생성물(C)이 건조 성분 기준으로 적어도 90% 말티톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 상기 공정의 단계 d)에 하기의 연속적인 단계들이 더욱 수반되는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다:

e) 결정성 말티톨 중간체(D) 및 액체 말티톨 공-생성물(E)을 얻기 위한 하나 또는 여러 개의 결정화 단계에 의해서 생성물(C)을 결정화하는 단계, 여기서 중간체(D)는 적어도 93%의 건조 성분을 가지며, 건조 성분을 기준으로 적어도 97%의 말티톨을 포함함,

f) 적어도 98.5%의 건조 성분을 가지며, 건조 성분을 기분으로 적어도 97%의 말티톨을 포함하는 결정성 말티톨 생성물(F)을 얻기 위해 결정성 말티톨 중간체(D)를 건조시키는 단계.

상기 액체 말티톨 공-생성물(E)은 건조 성분을 기분으로 적어도 70%, 바람직하게는 72% 말티톨을 함유한다.

생성물(F)은 순도를 증가시키기 위해 재-결정화될 수 있다.

액체 말티톨 생성물(C)의 건조 성분을 50% 초과, 바람직하게는 60% 초과, 더욱 바람직하게는 80% 초과로 증가시킨 후, 상기 시럽은 결정성 중간체(D) 및 액체 공-생성물(E)을 얻기 위해서 결정화된다.

특정한 구체예에서, 상기 시럽은 85%를 초과하는 농도의 건조 고체로 농축된다. 특정한 냉각 속도가 적용되고, 결정화는 교반(agitation)에 의해 유도된다. 상기 얻어진 결정은 99% 초과, 바람직하게는 99.5%를 초과하는 결정 순도를 갖기 위해 제결정되는 것이 바람직하다. 또한 상기 결정성 중간체(D)는 여분의 건조 단계, 체치고 포장하는 단계에 의해서 최종 결정성 말티톨 생성물(F)로 전환된다.

말티톨 강화 생성물의 회수는 모액(공-생성물(E))의 결정화 또는 모액(공-생성물(E))의 크로마토그래프 분획화에 의해 증가될 수 있다. 바람직하게는 액체 공-생성물(E)의 품질은 또한 상기 액체 공-생성물(E)가 말티톨 강화 분획(G)으로 전환되도록 선택된 공정 조건을 갖는 크로마토그래프 단계에 의해 증진된다.

분획(G)의 건조 성분은 이처럼 사용될 수 있는 말티톨 강화 시럽을 얻기 위해 증가될 수 있다. 더욱이 상기 분획(G)은 고체화 및/또는 결정화될 수 있다.

선택적으로 생성물(H)를 함유하는 더 나아진 수준의 말티톨을 본 발명에 의해 얻을 수 있다. 본 발명의 약간의 말티톨 함유 생성물에 물을 부가하고, 그것의 전부 또는 약간을 혼합하여 적어도 50%의 건조 성분을 가지며 건조 성분을 기준으로 적어도 94% 말티톨을 함유하는 생성물(H)을 얻을 수 있다. 실제로 결정성 말티톨 중간체(D), 공-생성물(E), 및/또는 분획(G) 및 선택적으로 물을 혼합하여 건조 성분을 기준으로 적어도 94%의 말티톨을 함유하고 적어도 50%의 건조 성분을 갖는 액체 말티톨 생성물(H)을 얻는다.

특정한 구체예에서, 본 발명은 하기 사항을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다:

a) 전분 밀크는 2 내지 25 당량의 덱스트로즈를 갖는 액화 전분 밀크로 액화됨,

b) 액화 전분 밀크는 적어도 81% 말토즈(건조 성분 기준)를 함유하는 말토즈 시럽(A)를 얻기 위해 베타-아밀라제, 풀루라나제 및 알파-아밀라제의 존재하에서 당화됨,

c) 적어도 96%의 말토즈, 바람직하게는 98%의 말토즈(건조 성분 기준)를 함유하는 말토즈 강화 분획(B)을 얻기 위한 크로마토그래프 분획화단계,

d) 적어도 95% 말티톨(건조 성분 기준)을 함유하는 말티톨 시럽(C)으로의 말토즈 강화 분획(B)의 수소화 단계.

상기 말티톨 시럽(C)은 액체 말티톨, 결정성 말티톨 또는 고체화된 말티톨을 제조하는데 전부 사용될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 결정성 말티톨(F)은 적어도 98%, 바람직하게는 99%를 초과하는 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 공정에 관한 것이다. 실제로, 99.5% 내지 99.7%를 초과하는 순도가 얻어질 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 이점을 가진다:

- 다른 말티톨 강화 생성물; 예를 들어, 액체 말티톨, 고체화된 말티톨 및/또는 결정화된 말티톨을 제공하는 단순 공정.

- 다른 순도의 액체 말티톨 시럽, 예를 들어 생성물(C), 및 생성물(H)이 얻어질 수 있음.

- 동일한 단순 공정이 높은 회수율(60% 이상) 및 고 순도를 가진 결정성 말티톨을 얻게 함.

- 상기 공정은 또한 고체화된 말티톨 생성물을 얻게 함.

- 다른 순도의 액체, 고체 및 결정성 말티톨이 단일 공정을 통해 얻어질 수 있음.

- 결정성 말티톨은 크로마토그래프 분획화를 더 필요로 하지 않고, 수소화 후에 바로 얻어질 수 있음.

- 말티톨 강화 생성물의 회수율은 형성된, 예를 들어 결정화의 모액이 더욱 진행된 공-생성물의 크로마토그래프 분획화에 의해 증가될 수 있음.

놀랍게도, 다른 말티톨 생성물의 높은 회수율은 액화단계, 말토즈의 크로마토그래프 분획화가 바로 수반되는 당화 단계를 가짐으로써 얻어질 수 있으며, 또한 수소화된 생성물의 직접적인 결정화 단계를 가짐으로써 얻어질 수 있다.

놀랍게도, 본 공정은 높은 회수율 및 고 순도의 다른 말티톨 분획을 얻을 수 있게 한다.

본 발명은 후술될 실시예에 의해 설멸될 것이다.

액화 단계

27.5% 건조 성분 및 5.6-5.8의 pH의 전분 슬러리를 106℃에서 0.042% 알파 아밀라제(건조 기준%)로 처리했다. 10-16분 동안 방치하고 플래시 챔버에서 100℃로 냉각시켰다. 두 번째로 152℃의 온도에서 제트 쿠커(jet cooker)로 가열한 후 5 내지 8분 동안 코일을 방치하고 100℃로 냉각하였다.

다시 0.028%(건조 기준)의 알파-아밀라제를 부가하였다.

35 내지 56분의 여분의 시간 후에 상기 전분을 4 내지 5 DE(펠링 용액의 존재하에 적정법에 의해 측정)를 갖는 생성물로 전환시켰다. 상기 알파-아밀라제는 2% 염산-용액을 부가함으로써 pH 3.0에서 탈-활성화되었다.

20분 여분의 시간 후에 상기 생성물을 58-60℃로 다시 냉각시키고 2% NaOH 용액을 부가하여 pH를 5.5로 조절하였다.

당화 단계

이전의 액화 단계에 이어 당화 단계를 수행했다.

pH 5.5 및 50℃ 온도에서 하기의 효소들을 액화 단계에서 얻은 액화 전분 밀크에 부가하였다:

0.10%(건조 성분 기준)의 베타-아밀라제(Optimalt BBA)

0.10%(건조 성분 기준)의 풀루라나제(Promozyme 400L)

0.030%(건조 성분 기준)의 베타-아밀라제(Betalase 1500 EL)

0.05%(건조 성분 기준)의 열안정성 알파-아밀라제(BAN 480 L).

32시간의 전체 배양 시간 후에 얻어진 당화 생성물은 하기와 같은 조성을 가졌다(HPLC-분석: Bio-Rad Aminex HPX-87; 양이온 교환 컬럼은 칼슘 형태, 컬럼 온도: 80℃, 용리제 흐름 속도: 20㎕, 컬럼 압력 한계: 1200 psi, 주입 부피: 20㎕, 압력 조절은 상기 컬럼의 정상적인 조절 압력 이상인 약 200 psi로 제한됨, 용리제: 가스를 제거한 밀리-큐(Milli-Q) 정제수, 검출기: 분산 굴절계).

DP1: 1.8%

DP2: 81%

DP3: 15%

DP₄ ₊: 17%

크로마토그래프 분획화

조성(DP1:1.5%; DP2:80.0%; DP3:12.5% 및 DP₄ ₊:6%)을 갖는 생성물을 60% 건조 성분으로 농축시켰다.

농축된 생성물을 소듐 형태로 이온 교환 수지 Dianion UBK 550이 구비된 크로마토그래피 장치(ISMB)에 75℃에서 적용시켜 말토즈 강화 분획을 얻었다. 상기 생성물은 다음과 같은 조성(DP1:1.1%; DP2:96%; DP3:1.7% 및 DP₄ ₊:1.2%)를 가졌다.

공-생성물은 다음과 같은 조성을 가졌다: HPLC-분석(Bio-Rad Aminex HPX-87, 양이온 교환 컬럼은 칼슘 형태이고, 컬럼 온도: 80℃, 용리제 흐름 속도: 0.6㎖/분, 컬럼 압력 한계: 1200 psi, 주입 부피: 20㎕, 압력 조절은 상기 컬럼의 정상적인 조절 압력 이상인 약 200 psi로 제한됨, 용리제: 가스를 제거한 밀리-큐(Milli-Q) 정제수, 검출기: 분산 굴절계)(DP1:2.4%; DP2:41.1%; DP3:38.7%; DP4+:17.8%).

더욱 상세한 사항들은 표 1에 나열하였다.

시간 및 수지 ㎥ 당 표현된 결과

		피드	말토즈 강화 생성물	공-생성물	물
조성 (%)	DP1	1.5	1.1	2.4
	DP2	80.0	96.0	41.1
	DP3	12.5	1.7	38.7
	DP4+	6.0	1.2	17.8
총 중량 (㎏/h)		37.6	41.48	71.65	75.36
흐름 속도 (L/h)		29.00	35.30	69.1	75.36
%d.s.		60.0	38.5	9.2

수소화 단계

조성(DP1:1.1%; DP:96%; DP3:1.7%; DP₄ ₊:1.2%)을 갖는 말토즈 강화 분획 21.6㎏(52% 건조 성분)을 스테인레스 강철 수소화 반응기에 넣었다. 활성 니켈 촉매를 말토즈 강화 분획의 건조 성분 기준으로 4%의 양을 부가하고, 현탁액(suspension)을 세게 교반시키고 43 bar의 수소압 하에서 135℃까지 가열하였다. 180분동안의 수소화 후, 상기 현탁액을 90℃로 냉각시키고 촉매는 침전 및 여과에 의해 제거하였다. 40℃의 수용성 용액을 양이온 및 음이온 수지 및 입자 탄소에 의해 이온 교환시키고 세척했다. 얻어진 생성물은 다음과 같은 조성을 가졌다(HPLC 분석: Bio-Rad Aminex HPX-87, 양이온 교환 컬럼은 칼슘 형태이고, 컬럼 온도: 80℃, 용리제 흐름 속도: 0.6㎖/분, 컬럼 압력 한계: 1200 psi, 주입 부피: 20㎕, 압력 조절은 상기 컬럼의 정상적인 조절 압력 이상인 약 200 psi로 제한됨, 용리제: 가스를 제거한 밀리-큐(Milli-Q) 정제수, 검출기: 분산 굴절계)

DP1: 2.1%

DP2: 94.8%

DP3: 1.5%

DP₄ ₊: 1.2%

그 외: 0.4%

결정화 단계

말티톨 생성물(조성: DP1:2.1%, DP2:94.8%, DP3:1.5%, DP4+:1.2%, 그 외:0.4%) 16㎏을 85%를 초과하는 농도의 건조 고체로 80℃에서 증발시켰다. 상기 결정화는 80℃에서 이행되고 시간당 0.83℃의 속도로 35℃까지 냉각시켰다. 결정화는 최대로 교반하였다.

온도가 설정점(35℃)에 도달한 후, 5중량%의 차가운 물(대략. 20℃)을 마그마(magma)에 부가하여 펌핑 및 원심분리기(centrifuge) 세척을 위해 점도를 감소시켰다.

원심분리된 결정을 15중량%의 물로 세척하였다.

대략 98중량%의 순도를 가진 세척된 결정들을 85%를 초과하는 농도의 건조 고체로 뜨거운 물(80℃)에서 용해시켰다.

상기 농축된 말티톨 액체로 두 번째 결정화를 하였다. 상기 결정화를 80℃에서 이행하고 시간당 1℃의 속도로 40℃까지 냉각하였다.

세척된 결정(5.33㎏)은 건조 기준으로 99.5%를 초과하는 순도와 약 3%의 습기를 가졌다(회수율: 65%).

결정을 건조하고, 체치고, 포장하였다.

첫 번째 결정화로부터 얻어진 모액 9.76㎏은 91% 말티톨 순도를 가졌다. 모액을 85% 건조 고체로 농축시켰다. 상기 결정화는 80℃에서 이행하고 시간당 0.6℃의 속도로 35℃까지 냉각시켰다. 결정화는 최대로 교반하였다. 온도 설정 지점(35℃)에 도달한 후, 5중량%의 차가운 물(약 20℃)을 마그마에 부가하여 펌핑 및 원심분리기 워싱을 위해 점도를 감소시켰다. 결정 덩어리를 15중량% 물로 20℃에서 세척하였다.

대략 97중량% 말티톨 순도를 가진 세척된 결정을 뜨거운 물(80℃)에서 85% 를 초과하는 농도의 건조 고체로 용해시키고 두 번째 결정화 피드를 부가하였다.

Claims

a) 건조 성분을 기준으로 적어도 75%, 바람직하게는 80%를 초과하는 말토즈(maltose)를 함유하는 시럽(A)을 얻는 단계,

b) 크로마토그래픽 분획화 단계, 상기 분획화 단계의 공정 조건은 분획(B)의 건조 성분을 기준으로 적어도 92%의 말토즈를 포함하는, 말토즈 강화 분획(B)을 얻기 위해 선택됨,

c) 상기 분획(B)을 촉매상에서 수소화하여 액체 말티톨(maltitol) 강화 생성물(C)을 얻는 단계,

d) 상기 액체 말티톨 강화 생성물(C)의 건조 성분을 증가시키는 단계, 및

e) 선택적으로 고체화 또는 결정화하는 단계

의 연속적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말티톨 강화 생성물의 제조공정.
제1항에 있어서, 상기 시럽(A)은 액화된 전분 밀크를 얻기 위해 전분 밀크를 2 내지 25 당량의 덱스트로즈로 액화시키는 단계, 및 상기 액화된 밀크를 베타-아밀라제와, 풀루라나제, 이소-아밀라제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탈분화 효소의 존재하에서 당화시키는 단계, 및 선택적으로 건조 성분 기준으로 적어도 81% 말토즈를 함유하는 시럽(A)을 얻기 위해 알파-아밀라제를 부가하는 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분획(B)은 건조 성분을 기준으로 적어도 93%의 말토즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생성물(C)은 적어도 90%의 말티톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정의 d)단계에 이어서

e) 결정성 말티톨 중간체(D) 및 액체 말티톨 공-생성물(co-product)을 얻기 위해 하나 또는 여러 결정화 단계에 의해 생성물(C)을 결정화하는 단계, 여기서 중간체(D)는 적어도 93%의 건조 성분을 가지며 건조 성분을 기준으로 적어도 97%의 말티톨을 포함함, 및

f) 적어도 98.5%의 건조 성분 및 건조 성분을 기준으로 적어도 97%의 말티톨을 포함하는 결정성 말티톨을 얻기 위해 결정성 말티톨 중간체(D)를 건조하는 단계;

의 연속적인 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제5항에 있어서, 상기 공정 단계 f)는 액체 말티톨 공-생성물(E)의 크로마토그래픽 분획화 단계를 수반하며, 상기 분획화의 공정 조건은 건조 성분을 기준으로 적어도 90% 말티톨을 포함하는, 말티톨 강화 분획(G)을 얻기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 결정성 말티톨 중간체(D), 공-생성물(E), 및/또는 분획(G) 및 선택적으로 물이 혼합되어 건조 성분을 기준으로 적어도 94%의 말티톨을 함유하고 적어도 50% 건조성분을 갖는 액체의 말티톨 생성물(H)을 얻는 것을 특징으로 하는 공정.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정성 말티톨(F)은 적어도 98%의 순도, 바람직하게는 99% 를 초과하는 순도, 더 바람직하게는 99.5%를 초과하는 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 공정.