KR820000813B1 - Method for chromaticgraphic separation of fructose/dextrosf solutione - Google Patents

Method for chromaticgraphic separation of fructose/dextrosf solutione Download PDF

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KR820000813B1
KR820000813B1 KR7800175A KR780000175A KR820000813B1 KR 820000813 B1 KR820000813 B1 KR 820000813B1 KR 7800175 A KR7800175 A KR 7800175A KR 780000175 A KR780000175 A KR 780000175A KR 820000813 B1 KR820000813 B1 KR 820000813B1
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사뮤엘 레이저 로저
체인 라이어 진
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나탄 케슬러
에이. 이. 스타레이 매뉴팩쳐링 캄파니
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Abstract

Tight packing of an adsorbent in a sepn. column with a chamber >=1.83 m wide comprises firstly mixing the adsorbent with an excess of a conc. reagent which causes the adsorbent to contract reversibly in its presence. The adsorbent is then packed in the contracted state, into the chamber of the sepn. column and effectively enclosed. The excess reagent is then removed to cause the adsorbent to swell so that the chamber becomes fully and uniformly packed with the adsorbent particles. The process is esp. useful for preparing technical scale ion exchange units contg. e.g. Ca salts of cross linked ring-sulphonated polystyrene esin adsorbents used in the sepn. of mixed fructose- and dextrose sugar solns.

Description

과당/포도당의 크로마토그래프 분리방법Chromatograph Separation of Fructose / Glucose

제1도는 대용량의 상업적인 과당/포도당 분리 장치계의 평면도,1 is a plan view of a large capacity commercial fructose / glucose separator system,

제2도는 제1도의 분리 장치계에 사용되고 있는 분리 칼럼의 상세한 구조를 보여주되, 부분적 단면을 나타낸 모식적 측면도.2 is a schematic side view showing a detailed structure of a separation column used in the separation device system of FIG.

제3도는 일반적으로 제2도의 선3-3을 취하여, 분리 칼럼의 상벽 및 저벽을 보강하는 고리구조를 보여주는 부분적으로 생략시킨 모식도.FIG. 3 is a partially omitted schematic view, generally taking line 3-3 of FIG. 2, showing a ring structure reinforcing the top and bottom walls of the separation column.

제4도는 일반적으로 제2도의 A영역을 취하여, 수지 보지장치 및 흐름분배 장치의 상세한 구조를 보여주는 확대한 단면도이며,4 is an enlarged cross-sectional view showing a detailed structure of the resin holding device and the flow distribution device, generally taking the area A of FIG.

제5도는 세가지 칼럼계의 유출흐름의 전형적인 농도양상을 나타낸다.5 shows typical concentration profiles of the three column system effluent flows.

본 발명은 강한 양이온성 염의 이온교환 수지의 직경이 큰 베드(bed)를 사용하여 과당/포도당 당액을 크로마토그래프 법으로 분리시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating fructose / glucose sugar solution by chromatographic method using a large diameter bed of ion exchange resin of strong cationic salt.

양이온 교환수지는 수지를 칼슘, 바륨, 스트론튬, 은의 염들로부터 선택된 염으로 세척하는 것을 포함하는 수지부하법(resin loading method)에 의하여 분리칼럼내에 조밀하고 균일하게 채워진다.The cation exchange resin is densely and uniformly filled in the separation column by a resin loading method which involves washing the resin with a salt selected from salts of calcium, barium, strontium and silver.

그리고 나서 수축된 수지를 칼럼내에 넣어 칼럼을 완전히 채운다. 칼럼을 봉한 후, 과량의 염을 세척해 버림으로써 한정된 분리칼럼 챔버내에서 수지를 팽창시킨다.The shrinked resin is then put into the column to completely fill the column. After sealing the column, the resin is expanded in a defined separation column chamber by washing off excess salt.

분리 칼럼챔버내에 수지를 균일하고 조밀하게 충전시킴으로써, 종전까지 분리 칼럼들의 전단면적을 통하여 규칙적이고 균일한 흐름이 되도록 하는데 요구되었던 기계적 조절장치(baffle)의 필요성을 배제한다.By uniformly and densely filling the resin into the separation column chamber, it eliminates the need for a mechanical baffle that has previously been required to ensure a regular and uniform flow through the shear area of the separation columns.

조밀하게 채워진 수지 베드내의 바람직하지 못한 편류(channeling)나 불규칙적인 흐름은 실제적으로 본발명의 칼럼 충전방법에 있어서는 배제되므로 조절장치(baffle)없는 직정이 큰 분리 칼럼은 본 발명의 칼럼 충전 방법에 의해 가능하게 된다.Since undesired channeling or irregular flow in densely packed resin beds is practically excluded from the column filling method of the present invention, a straight separation column without a baffle is provided by the column filling method of the present invention. It becomes possible.

과당 및 포도당을 함유하고 있는 액체급송류(液體給送流)와 또 하나의 흐름인 용출수(elute Nater : 溶出水)는 일련의 분리칼럼들을 통해서 교대로, 주기적인 순간파동상으로 급송되어 진다. 액체의 흐름들은 연속적인 일련의 칼럼들 사이에서 재분포되어 유출되는 흐름(output stream)의 분리정도를 더욱 증가시켜서 과당이 풍부한 흐름과 포도당이 풍부한 흐름으로 나눈다.Fructose and glucose-containing liquid feed streams and another stream, elute Nater, are alternately fed through a series of separate columns, in periodic instantaneous phases. . The liquid streams further divide the fructose-rich and glucose-rich streams, further increasing the separation of the output stream, which is redistributed between successive series of columns.

본 발명은 혼합된 유체급성류를 다수의 유체들로 분리시키는 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a process for separating a mixed fluid rapid stream into a plurality of fluids.

과당과 포도당을 분리하기 위해서 강한 양이온 교환수지를 사용한다는 것은 이미 발표된 바 있다. 과거에는 이러한 혼합물들은 사탕수수나 사탕무우로부터 설탕을 제조할 때에 생기는 특징적인 부산물들이었다.The use of strong cation exchange resins to separate fructose and glucose has already been announced. In the past, these mixtures were characteristic by-products of sugar production from sugar cane or sugar beet.

대강 50%의 과당이 50%의 포도당을 함유하는 전화당은 액체 크로마토그래프 법에 의하여 과당이 풍부한 부분과 포도당이 풍부한 부분으로 분리하여 왔다.Invert sugar, in which approximately 50% of fructose contains 50% of glucose, has been separated into a portion rich in fructose and a portion rich in glucose by liquid chromatography.

이러한 공정은 때로 분자 제거(molecular exclusion)라고 불린다. 최근에는 이성체화 방법(isomeridation process)에 의하여 40-45%의 과당, 40-50%의 포도당, 그리고 약 3-8%의 고분자 다당류를 포함하는 고과당 코온 시럽 감미제(high fructose corn syrup sweetener)의 상업화가 가능하게 되었으나 이러한 감미제는 그 단맛이 설탕보다 못하다.This process is sometimes called molecular exclusion. Recently, a high fructose corn syrup sweetener containing 40-45% fructose, 40-50% glucose, and about 3-8% high molecular polysaccharides by the isomeridation process. Commercialization is possible, but these sweeteners are less sweet than sugar.

과당을 55-65% 함유하는 감미제들은 설탕과 거의 비슷한 감미를 가지며 식품제조시 설탕을 대신하여 직접 사용할 수 있다.Sweeteners containing 55-65% fructose have almost the same sweetness as sugar and can be used directly in place of sugar in food production.

효소처리에 의하여 약 45% 이상의 수준으로 과당을 증가시키는 비용은 본 발명의 상업적 방법의 사용을 대단히 가속화하기 때문에, 액체 크로마토그래피법에 의해 이러한 설탕혼합물 중의 과당 함량을 더욱 증가시키려는 노력이 시도되어 왔다.Since the cost of increasing fructose to levels above about 45% by enzymatic treatment greatly accelerates the use of the commercial methods of the present invention, efforts have been made to further increase the fructose content in these sugar mixtures by liquid chromatography. .

과당 및 포도당을 함유하고 있는 당액을 크로마토그래프법으로 분리시키는 방법이 제안되어서, 과당과 포도당을 함유하는 혼합물을 교차결합되고 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴르시트렌(polystyrene)수지나 혹은 다른 흡착제의 양이온염을 포함하고 있는 흡착성 수지베드를 통과시킴으로써, 과당/포도당 함유시럽의 과당함량을 증가시키는 수단으로써 사용되어 왔다.A method for separating fructose and glucose-containing sugar solutions by chromatographic method has been proposed, in which sulfonated polystyrene resins or other adsorbents are cross-linked with a mixture of fructose and glucose and substituted with hydrogen atoms in the nucleus. It has been used as a means of increasing the fructose content of fructose / glucose containing syrup by passing through an adsorptive resin bed containing a cationic salt of.

앞에서 언급한 수지를 사용할 경우에, 과당은 수지에 대하여 포도당이 가지고 있는 것보다 더 큰 친화성을 가지며 따라서 과당은 수지 배드내에 남아있게 되고 한편 포도당은 유출 흐름을 통해 통과한다. 당액과 용출수 흐름은 번갈아 수지 베드 내로 급송되고, 또 유출흐름은 포도당이 풍부한 부분을 함유하고 다음에 과당이 풍부한 부분이 따라오는데 이들은 따로 따로 수집된다. 분리공정의 효율을 개선하기 위한 많은 노력이 경주되어서 대규모의 상업적인 시스템으로 규모를 확장시킬 수 있다.When using the aforementioned resins, fructose has a greater affinity for the resin than glucose has and therefore fructose remains in the resin bed while glucose passes through the effluent stream. The sugar and effluent streams are alternately fed into the resin bed, and the effluent contains a glucose-rich portion followed by a fructose-rich portion that is collected separately. Many efforts have been made to improve the efficiency of the separation process, which can be scaled up to large commercial systems.

커다란 분리 칼럼들을 통과하는 유체동력(flow dynamics)은 적당한 분리를 얻기 위해서 조심스럽게 조절되어야 한다.Flow dynamics through the large separation columns must be carefully adjusted to achieve proper separation.

분자제거 방법에 의하여 포도당으로부터 과당을 가장 효율적으로 분리하는 방법에 관하여 여러 가지 공정 및 시스템이 제안된 바 있었다.Several processes and systems have been proposed for the most efficient separation of fructose from glucose by molecular removal.

미국특허 제2,911,362호에는 포도당, 아세톤, 서당(庶糖), 글리세린 및 트리에틸렌글리콜을 포함하는 두 가지 이상의 수용성 유기물질을 분리하기 위하여 강한 양이온 교환수지를 사용하는 개념을 광범위하게 기술하고 있다. 이 참고문헌은 일반적으로 알데히드류와 케톤류를 분리시킬 수 있다는 것을 기술하고 있다. 동 특허에 기술되어 있는 수지들중에는 여기에서 사용되는 일반적형태이긴 하나 수소형인 과립형 양이온 교환수지가 포함되어 있다. 이 수지는 스티렌, 에틸비닐벤젠, 그리고 디비닐벤젠의 술폰화 혼성중합체(sulphonated copolymer) 중의 하나이다.U.S. Patent No. 2,911,362 describes extensively the concept of using a strong cation exchange resin to separate two or more water soluble organics, including glucose, acetone, sucrose, glycerin and triethylene glycol. This reference generally describes the separation of aldehydes and ketones. Among the resins described in this patent include granular cation exchange resins, which are the general form but hydrogen type used herein. This resin is one of the sulfonated copolymers of styrene, ethylvinylbenzene, and divinylbenzene.

크로마토그래프 방식으로 알루미늄에 흡수시켜서 활성이 우수한 스트렙토마이신을 제조하는 방법은 Williams 등에 의해 “Chromatography”라는 제목으로 Chemical Engineering, 1948년 11월호 Vol. 55 : 133-8에 설명되어 있다.The method of preparing streptomycin with excellent activity by absorbing it into aluminum by chromatographic method is described by Williams et al. Under the title of “Chromatography”, Chemical Engineering, Nov. 1948 Vol. 55: 133-8.

알루미늄 외에도 다른 흡착제로서 활성탄소, 실리카겔, 플로리딘(Floridin) 및 제올라이트(Zeolite) 등이 기술되어 있다.In addition to aluminum, other adsorbents include activated carbon, silica gel, floridine and zeolite.

본 참고문헌에는 직경이 3피이트에 달하는 것, 그리고 높이가 12피이트에 달하는 것까지의 흡수칼럼들이 설명되어 있다.This reference describes absorption columns up to 3 feet in diameter and up to 12 feet in height.

전화당이나 서당으로부터 D-포도당 및 D-과당을 분리하는 방법에 관해서는 미국특허 제2,813,810호에 기술되어 있다. D-포도당은 전화당이나 또는 동량의 D-포도당이나 D-서당의 혼합물로부터 분리되는데, 이 혼합물을 양이온 교환수지의 존재하에서 소량의 물을 포함하는 케톤과 함께 교반시킴으로써 분리한다.A method for separating D-glucose and D-fructose from invert sugar or sucrose is described in US Pat. No. 2,813,810. D-glucose is separated from invert sugar or a mixture of the same amount of D-glucose or D-sucrose, which is separated by stirring with a ketone containing a small amount of water in the presence of a cation exchange resin.

바람직한 양이온 교환수지는 술폰화 페놀포름알데히드 교환 수지류, 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴리스티렌 이온교환 수지류(수소 이온형태), 술폰화 석탄 따위의 술폰화형이다.Preferred cation exchange resins are sulfonated phenol formaldehyde exchange resins, sulfonated polystyrene ion exchange resins (hydrogen ion form) substituted with hydrogen atoms of the nucleus, and sulfonated types such as sulfonated coal.

미국특허 제3,044,904호, 제3,044,905호, 그리고 3,044,906호에는 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 소트렌 양이온 교환수지의 여러 가지 수지염류를 사용하여 포도당 및 좌선당(과당)을 크로마토그래프법으로 분리시키는 방법이 발표되어 있다. 혼합된 과당/포도당 급송흐름의 좌선당(과당)은 수지에 의해 선택적으로 흡수되고 대부분의 포도당은 양이온 교환수지 주위의 액체에 용해된채 남아 있다. 포도당은 이어서 용출수에 의해 칼럼으로부터 빠져 나오게 되는데, 용출수는 포도당으로부터 과당을 따로 세척해내는 작용을 한다.US Pat. Nos. 3,044,904, 3,044,905, and 3,044,906 use chromatographs to separate glucose and pentose sugars (fructoses) using various resin salts of sulfonated sorene cation exchange resins substituted with hydrogen atoms of the nucleus. Is announced. Lactose (fructose) in the mixed fructose / glucose feed stream is selectively absorbed by the resin and most of the glucose remains dissolved in the liquid around the cation exchange resin. Glucose is then drawn out of the column by elution water, which acts to separate the fructose from the glucose.

미국특허 제3,044,904호에 기술되어 있는 전형적인 분리칼럼은 내부 직경이 대략 3,75인치이고 38인치깊이까지 채워져 있다. 이 수지의 칼슘염 형태가 본 특허에서 사용되었다.The typical separation column described in US Pat. No. 3,044,904 is approximately 3,75 inches in diameter and filled to 38 inches deep. The calcium salt form of this resin was used in this patent.

유속은 단면적의 평방피이트마다 매분 0.1 내지 0.4갈론인 것이 만족스러운 것으로 밝혀졌고 또한 온도는 섭씨 50-70도의 범위가 바람직하다.It has been found that the flow rate is satisfactory at 0.1 to 0.4 gallons per minute per square foot of cross section, and the temperature is preferably in the range of 50-70 degrees Celsius.

미국특허 제3,416,961호에는 동 3,044,904호에 기술된 것과 같은 크로마토그래프식 분리공정을 위한 재순환장치(recycle system)가 기술되어 있다.US Patent No. 3,416,961 describes a recycling system for chromatographic separation processes such as described in US Pat. No. 3,044,904.

미국특허 제3,817,787호는 똑같은 양이온 교환수지류를 사용하고, 보다 능률적인 분리공정을 위해서 바람직한 칼럼의 길이에 대해 설명하였다.US Pat. No. 3,817,787 uses the same cation exchange resin stream and describes the preferred column length for a more efficient separation process.

크로마토그래프 칼럼들에 이온교환 수지를 충전시키는 동적인 충전방법(dynamic packing method)은 Journal of Chromatography, Vol. 42, (1969) pp.263-65에 기술되어 있다. 그러나 충전되는 수지 입자들의 크기는 5-10마이크론 범위이고, 칼럼의 직경은 겨우 0.62cm에 불과하였다는 사실에 주목해야 한다.The dynamic packing method for charging ion exchange resins in chromatographic columns is described in Journal of Chromatography, Vol. 42, (1969) pp. 263-65. It should be noted, however, that the size of the filled resin particles ranged from 5-10 microns and the diameter of the column was only 0.62 cm.

기술된 충전 방법들은, 먼지 수지를 카아트리지(cartridge)나 챔버안에 충전시키고 나서 카아트리지나 챔버 안에 들어있는 수지를 칼럼속으로 밀어넣어 자리를 바꾸게 하는 것을 포함하고 있다. 여기에는 수지를 팽창시키는 것에 관한 언급이 전혀 없다.The filling methods described include filling dust resin into a cartridge or chamber and then pushing the resin in the cartridge or chamber into a column to change its position. There is no mention of expanding the resin here.

핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴리스티렌 양이온 교환수지의 칼슘염형태는 강한 염류용액의 존재하에서 보다 적은 부피를 차지한다는 것이 관찰되었으나 이러한 현상을 유용하게 응용하는 방법은 이전 기술에서는 발견되지 않았다. 실예로 미국특허 제3,928,193호를 들 수 있다.It has been observed that the calcium salt form of sulfonated polystyrene cation exchange resins substituted with hydrogen atoms of the nucleus occupies less volume in the presence of strong salt solutions, but no useful method of applying this phenomenon has been found in the prior art. An example is U.S. Patent No. 3,928,193.

수지 베드의 팽창 및 수축은 미국특허 제3,928,193호에서는 “성가신 것”으로 기술되어 있다. 본 특허는 급송류와 용출수의 불균일한 흐름에 의해 발생되는 문제점들을 기술하고, 칼럼을 통해서 액체의 흐름이 균일하게 이루어지도록 하기 위하여 급송류와 용출류를 교대로 뿜어내는 개방 상부 수지 베드(open top-resin bed)를 제안하였다.Expansion and contraction of resin beds is described in US Pat. No. 3,928,193 as "annoying." This patent describes problems caused by uneven flow of rapid flow and effluent, and an open top resin bed that alternately pumps rapid flow and effluent in order to ensure a uniform flow of liquid through the column. top-resin bed).

상기 미국특허 제3,928,193호는 다른 두가지 미국특허, 즉 제3,250,058호와 제3,539,505호를 참조하였다. 또한 미국특허 제3,250,058호가 근거를 둔 동일한 원특허출원에 대해 발표된 미국특허 제3,374,606호를 참조하였다.The U.S. Patent No. 3,928,193 refers to two other U.S. Patents: 3,250,058 and 3,539,505. See also U.S. Patent No. 3,374,606, published on the same original patent application on which U.S. Patent 3,250,058 is based.

이들 세가지 특허는 모두 수지 베드 칼럼들의 분리 능력을 증진시키기 위한 분배구조에 주목적을 둔 것이 었다. 유동방식(flow pattern)을 재분배하여 수지 베드내의 편류와 난류의 효과를 없애고, 직경이 큰 칼럼들의 분별능(resolving power)을 증진시키기 위해서, 칼럼내에 기계적으로 흐름을 분배시키는 장치(mechanical flow distributor devices)를 일정한 간격을 두고 삽입시켰다.All three of these patents focus on the distribution structure to enhance the separation ability of resin bed columns. Mechanical flow distributor devices to redistribute flow patterns to eliminate the effects of drift and turbulence in the resin bed and to improve the resolving power of large diameter columns. ) Are inserted at regular intervals.

미국특허 제3,250,058호는 수지 베드의 전장에 칼럼의 직경보다 크지 않은 간격으로 번갈아 배치된 디스크모양 또는 도우넛모양의 조절판(baffles)을 포함하고 있다. 동 특허에 기술된 비교적 “직경이 큰” 유리관 칼럼들은 그 내부직경이 약 49mm(약 0.2인치)이었고, 칼럼들의 길이는 약 4피이트이었다. 미국특허 제3,250,058호의 칼럼(4) 및 (5)에 관한 내용을 참조할 것].U. S. Patent No. 3,250, 058 includes disc-shaped or donut-shaped baffles alternately arranged at intervals not greater than the diameter of the column in the overall length of the resin bed. The relatively “diameter” glass tube columns described in the patent had an inner diameter of about 49 mm (about 0.2 inches) and the columns were about 4 feet in length. See column 3 and column 5 of US Pat. No. 3,250,058.

관련특허 제3,374,606호는 크로마토그래프 칼럼에 일정한 간격으로 배치된 체판의 용도에 대해 기술하고 있다. 여기에 기술된 “직경이 큰” 칼럼의 직경은 4인치(6.16cm)이었다.Related patent 3,374,606 describes the use of sieve plates arranged at regular intervals in a chromatographic column. The diameter of the “large” column described here was 4 inches (6.16 cm).

상세한 기술내용을 보면 헬륨, 질소, 아르곤, 수소메탄, 수증기등과 같은 액체운반체를 사용한 가스크로마토그래프 칼럼을 지향하는 것 같다[미국특허 제3,374,606호의 61-63행, 칼럼(3) 참조].The detailed description seems to be directed to gas chromatograph columns using liquid carriers such as helium, nitrogen, argon, hydrogen methane, water vapor and the like (see US Pat. No. 3,374,606, line 61-63, column (3)).

미국특허 제3,539,505호는 액체 흐름을 크로마트그래프 법으로 분리하기 위하여 “규모가 큰” 칼럼에 특히 주의를 가졌다. 유체 혼합 장치들을 칼럼 전장을 통해 일정한 간격을 두고 배치하여, 급송류 및 용출류가 칼럼을 통해서 번갈아가며 급송될 때 칼럼 전장에 생기는 상이한 농도의 액체전면의 “왜곡 주행”을 방지한다. 본 참고문헌은 “왜곡 주행”은 아주 조심스럽게 공정을 진행한다할지라도 피할 수가 없음을 지적하였다.U. S. Patent 3,539, 505 pays particular attention to “large” columns in order to separate the liquid flow by the chromatographic method. Fluid mixing devices are arranged at regular intervals throughout the column length to prevent “distortion travel” of the liquid fronts of different concentrations in the column length when rapid and eluent flow alternately through the column. This reference pointed out that “distortion driving” cannot be avoided even if the process is carried out very carefully.

미국특허 제3,539,505호에 기술되어 있는 소위 “직경이 큰” 칼럼들 가운데 가장 큰 것은 직경이 1.2m(약 3.96피이트)이고 길이는 15m(48.2피이트)이다.(동 특허 명세서의 실시예 5를 참조할 것.)The largest of the so-called “diameter” columns described in US Pat. No. 3,539,505 are 1.2 meters in diameter (about 3.96 feet) and 15 meters (48.2 feet) in length. See.)

Timmins 등은 “Large-Scale Chromatography : New Seperation Tool”, Chemical Engineering, Vol. 76, pp. 170-178, May 1969에 직경이 14피이트인 가스크로마트그래프 칼럼(p.177)을 발표하였으나 이 칼럼은 “불균일성을 억제하기 위한 방사상 혼합장치”(p.178)를 포함하고 있으며 아마도 미국특허 제3,250,058호에 기술되어 있는 형태인 것 같다.Timmins et al., “Large-Scale Chromatography: New Seperation Tool”, Chemical Engineering, Vol. 76, pp. 170-178, May 1969, published a gas chromatographic column (p. 177) with a diameter of 14 feet, which includes a "radial mixing device for suppressing non-uniformity" (p. 178) and possibly US patents. It seems to be in the form described in heading 3,250,058.

본 참고문헌은 또한 방사상 혼합장치를 포함하고 있는 액체 크로마트그래프 칼럼에 대해 기술하고 있는바, 여기에 기술된 액체 분리 칼럼 가운데 직경이 가장 큰 것은 겨우 약 4피이트에 지나지 않는데, 이것은 미국특허 제3,250,058호에 기술된 바와 같은 방사상 혼합장치를 사용할지라도 액체계내에서 편류와 난류를 억제하기란 매우 어렵다는 것을 나타낸다.This reference also describes a liquid chromatographic column that includes a radial mixing device, wherein the largest of the liquid separation columns described herein is only about 4 feet in diameter, which is described in US Pat. Even with the use of radial mixing devices as described in US Pat. No. 3,250,058, it is very difficult to suppress drift and turbulence in the liquid system.

미국특허 제3,044,904호에 기술된 공정방법의 변형에 목적을 둔 특허에는 최근에도 몇가지가 있다. 실예를 들어보자면, 미국특허 제3,488,031호는 서당을 전화시킨 후, 서당 수용액 또는 전화당을 함유하고 있는 서당 수용액을 1-30%의 유리산기를 함유하고 있는 칼슘이온으로 충전된 이온교환기와 접촉시키므로써 과당으로 포도당을 회수하는 방법에 대해 설명하고 있다.There are several recent patents aimed at modifying the process described in US Pat. No. 3,044,904. For example, U.S. Patent No. 3,488,031 converts sucrose and then contacts an aqueous solution of sucrose or an aqueous solution of sucrose containing invert sugar with an ion exchanger filled with calcium ions containing 1-30% free acid groups. He explains how to recover glucose from fructose.

미국특허 제3,416,961호는 미국특허 제3,044,904호에 발표된 형태의 방법을 기술하고 있는데 여기에는 유출흐름은 적어도 6개 부분으로 나뉘고 이 여섯 부분중 적어도 둘은 분리칼럼을 통해 재순환된다고 기술되어 있다.U. S. Patent No. 3,416, 961 describes a method of the type disclosed in U. S. Patent No. 3,044, 904, wherein the outflow is divided into at least six parts and at least two of these six parts are recycled through a separation column.

미국특허 제3,483,031호에서 사용된 칼럼들은 직경이 15cm(약 5.9인치)이었다. 수지의 수측 및 팽창현상은 유리칼럼의 폭발을 일으킬 수도 있는 단점으로써, 칼럼(5), 11-14행에 설명되어 있다는 점을 유의해야 한다. 이러한 수지의 성질에 의해 야기되는 바람직하지 못한 결과를 방지하기 이해서 동 특허출원자들은 길이가 각각 2m인 6개의 유리관을 사용하였고, 총 수지 베드의 깊이가 약 9m(약 32.7피이트)인 것 대신 깊이가 겨우 1.5m이고 직경이 겨우 15cm(약 5.9인치)인 수지 베드를 각 유리관내에 유지시켰다.The columns used in US Pat. No. 3,483,031 were 15 cm in diameter (about 5.9 inches). It should be noted that the water side and swelling of the resin are the disadvantages that can cause the glass column to explode and are described in column 5, lines 11-14. In order to avoid the undesirable consequences caused by this resin's properties, the patent applicants used six glass tubes, each 2 meters in length, instead of having a total resin bed depth of about 9 meters (about 32.7 feet). A resin bed only 1.5 m deep and only 15 cm (about 5.9 inches) in diameter was held in each glass tube.

미국특허 제3,416,916호는 이 이상의 공간을 가진 수지 베드에 대해서도 기술하였다(칼럼(7), 제48-50행 참조).U. S. Patent No. 3,416, 916 also describes a resin bed with more space (see column 7, lines 48-50).

본 발명의 공정방법은 조밀하고 균일하게 충전된 입자상의 흡착제를 함유하고 있는 직경이 큰 분리 칼럼을 이용하여, 혼합된 당액을 크로마트그래프법으로 분리시키는 효능을 실제로 증진시키기 위한 방법을 제공한다. 분리 칼럼 내에 흡착제를 충전시키는 방법은, 어떤 흡착제는 농축된 염용액에 노출되었을 때 부피가 감소하고 이 흡착제를 세척하여 과량의 결합되지 않은 염을 제거하였을 때 부피가 다시 증가한다는 사실을 유리하게 이용한 것이다.The process method of the present invention provides a method for actually enhancing the efficacy of separating the mixed sugar solution by chromatographic method using a large diameter separation column containing dense and uniformly packed particulate adsorbent. The method of filling the adsorbent in the separation column advantageously takes advantage of the fact that some adsorbents decrease in volume when exposed to concentrated salt solution and again increase in volume when the adsorbent is washed to remove excess unbound salt. will be.

분리 칼럼을 수축된 흡착제로 용량만큼 충전시킨 다음, 이 칼럼을 밀폐시키고, 흡착제를 세척하면 이들은 팽창하여 칼럼 챔버내에 조밀하게 충전된다.After the separation column is filled with a contracted adsorbent by capacity, the column is sealed and the adsorbents washed and they expand and compactly fill the column chamber.

본 발명은 챔버를 가지고 있는 분리 칼럼내에 흡착제를 조밀하게 충전시키는 방법을 제공하는 바, 본 공정은 다음과 같은 단계들로 이루어진다:The present invention provides a method for densely packing an adsorbent in a separation column having a chamber, wherein the process consists of the following steps:

(가) 흡착제를 과량의 농축된 시약과 혼합시키고, (이 시약은 이의 존재하에 흡착제가 수축되도록 하며, 흡착제는 과량의 농축된 시약이 제거될 때 팽창할 수 있는 능력이 있음)이 흡착제를 분리칼럼내에서 축소된 용적상태로 처리하는 단계;(A) adsorbent is mixed with excess concentrated reagent, which causes the adsorbent to shrink in its presence, and the adsorbent has the ability to expand when the excess concentrated reagent is removed; Treating at a reduced volume within the column;

(나) 흡착제를 분리 칼럼의 챔버내에 효과적으로 한정시키는 단계;(B) effectively confining the adsorbent in the chamber of the separation column;

(다) 한정된 흡착제로부터 과량의 농축된 시약을 제거하므로써, 흡착제가 분리 칼럼 챔버 전체에 완전히 그리고 균일하게 팽창할 수 있도록 하는 단계이다.(C) removing excess concentrated reagent from the defined adsorbent so that the adsorbent can expand completely and uniformly throughout the separation column chamber.

본 발명은 더 나아가서 여러 가지 물질을 함유하고 있는 혼합된 유체 급송류를, 혼합유체 급송류보다 전기(前記) 물질 가운데 하나를 각각 고농도 함유하고 있는 수종의 유체로 분리하는 공정방법을 제공하는데, 혼합된 유체급송류와 용출유체 흐름을 챔버를 가지고 있는 분리 칼럼을 교대로 통과시켜 유출 흐름을 만들어 내고(여기서 챔버는 전기물질 가운데 하나에 대해 선택적으로 친화성을 가지고 있는 흡착제를 함유하고 있다), 각각의 유출 흐름들은 전기물질들 중의 하나의 농도가 높은 것이며, 이 후에 전기물질들 중의 적어도 하나를 다른 것에 비해 높은 농도를 갖고 있는 휴출 흐름의 연속부분들을 각각 수집하는데, 흡착제는 아래의 단계들로 구성되는 공정 방법에 의해서 분리 칼럼내에 조밀하게 충전된다 : 즉,The present invention further provides a process for separating mixed fluid feed streams containing various substances into several fluids each containing a higher concentration of one of the preceding materials than the mixed fluid feed stream. The effluent stream and the elution fluid stream are alternately passed through a separation column with a chamber to produce an effluent stream (where the chamber contains an adsorbent that is selectively affinity for one of the electrical materials), respectively. The effluent streams of are ones in which the concentration of one of the electrical substances is high, and then each of the continuous portions of the effluent stream which has at least one of the electrical substances higher than the other is collected. It is densely packed into the separation column by means of a process method in which:

(가) 흡착제를 과량의 농축된 시약과 혼합시키고(농축된 시약은 흡착제가 시약의 존재하에서, 수축되도록하며, 과량의 농축 시약을 제거하면 흡착제는 팽창할 수 있음), 흡착제를 분리 칼럼안에서 축소된 용적상태로 처리하는 단계;(A) adsorbent is mixed with excess concentrated reagent (concentrated reagent causes the adsorbent to shrink, in the presence of the reagent, and removing the excess concentrated reagent can cause the adsorbent to expand) and shrink the adsorbent in the separation column Treating at the prepared volume state;

(나) 흡착제를 분리 칼럼의 챔버내에 효과적으로 한정시키는 단계;(B) effectively confining the adsorbent in the chamber of the separation column;

(다) 한정된 흡착제로부터 과량의 농축된 시약을 제거하므로써 흡착제가 팽창하도록하여, 분리 칼럼챔버 전체를 통해 완전하고 균일하게 충전시키고 편류와 난류를 제거하고, 유체 흐름이 칼럼을 통과할 때에 칼럼 챔버를 가로지르는 단면상의 유속의 균일성을 증진시키는 단계이다.(C) allowing the adsorbent to expand by removing excess concentrated reagent from the confined adsorbent to ensure complete and uniform filling throughout the separation column chamber, to eliminate drift and turbulence, and to maintain the column chamber as it flows through the column. This step is to promote uniformity of flow velocity on the cross section.

본 발명에 이용되는 장치는 통과하는 물질들의 액상 혼합물을 대규모로 분리시키는데 사용되는 바 이는 다음 몇가지로 구성된다 :The apparatus used in the present invention is used for large-scale separation of liquid mixtures of passing materials, which consists of several:

가) 한 개의 측벽과, 일반적으로 챔버를 한정시키는 수평상벽(horizontal top walls) 및 저벽(bottom walls)들을 포함하고 있는 적어도 한 개의 분리칼럼(동 챔버는 수평 방향의 길이가 6 내지 30피이트이고 수직 방향의 길이는 적어도 4피이트이며, 어떤 내부 흐름 분배 구조도 갖고 있지 않음).A) at least one separating column comprising a side wall and generally horizontal top and bottom walls defining the chamber, the chamber being 6-30 feet in length in the horizontal direction; Vertical length is at least 4 feet and does not have any internal flow distribution structure).

나) 챔버내에 조밀하게 충전되어 있으며, 챔버의 벽면상에 정압(正壓:positive pressure)을 미치기 위해 정상적인 공공부피(公孔:void volume)보다 실질적으로 감소된 공공부피를 갖고 있는 흡착제 물질.B) an adsorbent material which is densely packed in the chamber and which has a substantially reduced void volume than normal void volume to exert positive pressure on the wall of the chamber.

다) 앞서 말한 챔버의 상벽과 저벽에 배치된 흡착제를 한정시키는 장치들을 포함하는 유체 흐름 분배장치(동 장치는 유체 흐름을 흡착제의 단면 수평면에 대하여 균일하게 분배하고 또 동 흡착제의 단면 수평면으로부터 액체의 유출 흐름을 균일하게 수집하는 능력이 있음.)C) a fluid flow distribution device comprising devices for confining adsorbents disposed on the upper and bottom walls of the chamber as described above, wherein the device distributes the fluid flow evenly with respect to the cross-sectional horizontal plane of the adsorbent, Ability to collect effluent streams evenly.)

라) 유체 혼합물질들이 본 장치를 통과할 때 앞서말한 유체 흐름분배 장치로부터 흐르는 액체 유출 흐름의 부분들을 각각 따로 따로 수집할 수 있는 유체수집 장치들이다.D) fluid collection devices capable of separately collecting portions of the liquid effluent stream flowing from the aforementioned fluid flow distribution device as the fluid mixtures pass through the device.

흡착제는 가급적 교차결합되고 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴리스티렌 양이온 수지가 좋은데 예를들면 3-8%의 디비닐벤젠(divinylbenzene)으로 교차결합된 것이 좋다. 수지에 결합된 양이온은 가급적이면 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 은이 좋으며 칼슘, 바륨, 스트론튬, 또는 은이면 더욱 좋은데 가장 바람직한 것은 칼슘이다. 흡착제를 수축시키는데 사용되는 농축된 시약은 가급적 수지에 결합된 양이온염의 농축용액이 바람직하다.Adsorbents are preferably sulfonated polystyrene cation resins that are crosslinked and substituted with hydrogen atoms in the nucleus, preferably crosslinked with 3-8% divinylbenzene. The cation bound to the resin is preferably alkali metal, alkaline earth metal or silver, and more preferably calcium, barium, strontium, or silver, most preferably calcium. The concentrated reagent used to shrink the adsorbent is preferably a concentrated solution of a cationic salt bound to the resin.

본 명세서에 기술된 충전 시스템은 특히 교차결합되고 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴리스티렌 수지의 칼슘염류에 적용시킬 수 있는 것이다. 이러한 수지들은 과당 및 포도당이 혼합된 당용액의 분리에 특히 적당하며 Amberlite XE 200(Rohm & Hass, Inc.), Dowex 50 WX4(Dow Chemical, Inc.) 그리고 Zeokart 225(Permutit, Inc.) 같은 여러 가지 상품명으로 판매되고 있다. 이러한 수지류는 보통 수소이온 또는 나트륨이온 형태로 판매되고 있으며 약 30%의 정상적인 공공(公孔) 부피를 가지고 있다.The filling system described herein is particularly applicable to calcium salts of sulfonated polystyrene resins that are crosslinked and substituted with hydrogen atoms of the nucleus. These resins are particularly suitable for the separation of fructose and glucose mixed sugar solutions, such as Amberlite XE 200 (Rohm & Hass, Inc.), Dowex 50 WX 4 (Dow Chemical, Inc.) and Zeokart 225 (Permutit, Inc.). It is sold under various brand names. These resins are usually sold in the form of hydrogen or sodium ions and have a normal pore volume of about 30%.

강한 염화 칼슘 용액으로 처리하면 동수지는 총 용적이 본래 용적의 90%미만으로 수축이 된다. 그리고 나서 분리 칼럼을 수축된 수지로 충전시키고 수지를 그 안에 한정시킨다.Treatment with strong calcium chloride solution causes the resin to shrink to less than 90% of its original volume. The separation column is then filled with shrinked resin and the resin is confined therein.

한정된 수지를 물로 세척하여 결합되지 않은 염을 제거한다. 동 수지는 팽창하여 분리칼럼의 내부에 플러스 팽압을 발생시킨다. 이 팽압으로 수지를 칼럼내에 균일하고 조밀하게 충전시키고 액체가 칼럼을 통과할 때는 조밀하게 충전된 수지베드에 의해 편류효과와 난류를 방지한다.The defined resin is washed with water to remove unbound salts. The resin expands to generate a positive swelling pressure inside the separation column. This swelling pressure ensures that the resin is uniformly and densely packed into the column and that the liquid bed is densely packed and the turbulence is prevented by the densely packed resin bed when the liquid passes through the column.

본 발명이 이러한 수지 충전 방법은 내부 조절판이나 흐름분배 구조를 요구함이 없이 직경이 큰 흡착제 베드의 사용을 가능케 했다. 본 명세서에는 직경이 14피이트까지, 높이가 7피이트까지 달하는 분리 칼럼 수지 베드를 기술하고 있는데, 실지로 직경이 큰 수지 베드는 내부 흐름 분배 구조를 요구함이 없이 사용 가능하며, 이로인해 실질적으로 동 장치로부터 총 유출용적을 증가시킬 수 있다는 것이 주목된다.The resin filling method of the present invention enables the use of a large diameter adsorbent bed without requiring an internal control plate or flow distribution structure. The present specification describes a separation column resin bed up to 14 feet in diameter and up to 7 feet in height, in which a large diameter resin bed can be used without requiring an internal flow distribution structure, thereby substantially It is noted that the total outflow volume from the device can be increased.

기술되는 장치에서는, 직경이 14피이트이고 높이가 7피이트인 원통형의 칼럼들이 여러개 직렬로 배치되어 있다. 각각의 칼럼은 조밀하고 균일하게 충전된 입자형의 흡착제를 함유하고 있으며, 또한 이미 결정된 배열대로 급송류, 용출류, 그리고 가능한 재순환 흐름을 전달하기 위해 연속적 칼럼들을 통과시키는 흐름장치(flow means)들을 가지고 이다.In the apparatus described, several cylindrical columns of 14 feet in diameter and 7 feet in height are arranged in series. Each column contains a dense and uniformly packed particulate adsorbent and also flow means for passing the continuous columns to deliver rapid, eluent and possible recycle streams in a predetermined arrangement. Is have.

특정한 급송류가 칼럼내로 흘러들어가는 용적 및 총 시간은 원하는 유출 흐름(output stream) 및 유입 흐름(input stream)으로 조절가능하다.The volume and total time for a particular feed stream to flow into the column is adjustable to the desired output stream and the input stream.

유출 흐름은 굴절개수 감지장치 또는 광회전 감지장치 및 시간조절장치 또는 이들의 조합에의해 조절될 수 있다. 유입급송류의 용적은 급송류의 주기당 수지 베드 용적의 0.3내지 1.0의 범위에서 변화할 수 있다.The outflow can be controlled by the number of refraction sensing device or the optical rotation sensing device and the timing device or a combination thereof. The volume of the influent feed stream can vary from 0.3 to 1.0 of the volume of resin bed per cycle of feed stream.

명세서에 기술된 시스템의 경우, 요구되는 용출수의 용적은 유입급송류가 수지 베드 용적이 약 0.5일 때 수지 베드 용적의 약 0.6이다.For the systems described herein, the volume of effluent required is about 0.6 of the resin bed volume when the influent feed stream is about 0.5 resin bed volume.

42%의 과당, 50%의 포도당, 그리고 8%의 다당류를 포함하되 건조고체성분을 약 50% 함유하고 있는 유입급송류를 사용함으로써, 유출 흐름의 조절이 가능하며 그 결과 과당의 농도가 30%내지 99%이상인 것을 얻을 수 있다. 현재 본 시스템을 통해 계획된 유속은 평방 피이트당 매분 약 0.4-0.7갈론이며 동 시스템은 화씨 120도 내지 160도의 온도범위 내에서 작동할 때 가장 좋은 효과를 얻는다.By using an influent stream containing 42% fructose, 50% glucose, and 8% polysaccharide, but containing about 50% dry solids, the outflow can be controlled, resulting in a 30% fructose concentration. To 99% or more can be obtained. At present, the planned flow rate through this system is about 0.4-0.7 gallons per minute per square foot, and the system works best when operating within a temperature range of 120 to 160 degrees Fahrenheit.

본 발명에 이용되는 직경이 큰 분리 칼럼들은 과당 및 포도당, 그리고 기타 다른 다당류들을 함유하고 있는 혼합된 당액을크로마토그래프법으로 분리하는데 있어서 경제적인 방법을 제공하고 있다. 이렇게 과당의 함량이 많은 설탕들은 공급량이 충분한 옥수수 전분으로부터 얻어지는 것들이다. 이렇게 과당이 풍부한 옥수수 감미제들은 적은 비용으로 열량이 적은 설탕과 동등한 감미효과를 제공한다.Large diameter separation columns used in the present invention provide an economical method for separating mixed sugar solutions containing fructose, glucose and other polysaccharides by chromatograph method. These fructose-rich sugars are derived from corn starch, which has a sufficient supply. These fructose-rich corn sweeteners provide the same sweetening effect as low-calorie sugar at low cost.

제1도에 도시한 분리 장치를 구체적으로 설명해 보면, 분리칼럼(1-1)에서 (1-9)는 처음에 수지장전탱크(2)로부터 공급되는 Amberlite XE-200 수지로 장전되어 있다. 동 수지를 먼저 중량비 20-25%의 염화 칼슘용액과 섞어 혼합물 상태로 만들고 원하는 공공(空孔)부피까지 수축시킨다. 염화 칼슘용액은 용출수 탱크(3)으로부터 세척수관(4a)를 통해 수지장전 탱크로 공급된다. (1-1)에서 (1-9)까지 각각의 분리칼럼이 수축된 수지로 완전히 채워지면 세척수관(4)가 있긴 하지만 칼럼을 밀패시킨다. 그 다음에 수축된 수지를 함유하고 있는 각각의 칼럼속으로 탈염수를 급송하여 과량의 칼슘이온을 세척해 버리고 그럼으로써 수지가 팽창하도록 만든다. 칼럼들은 밀폐되어 있으므로 수지는 자체내에서만 팽창할 수 있을 뿐이며 따라서 동 수지의 공공부피는 감소하고 수지 입자들은 조밀하게 충전되어 진다. 수지의 팽창은 또한 분리칼럼에 대하여 정압을 야기하는데 이 압력은 수축 및 뒤이어 일어나는 팽창의 정도에 따라서 3psig 내지 17psig의 범위를 가지며 수축 및 팽창의 정도는 염화 칼슘 용액의 정도에 정비례 한다. 칼럼의 기저부 가까이에서 측정한 값은 칼럼의 추가압력 대문에 수정되어야 하지만 수지의 팽압은 칼럼의 높이와는 상관이 없다.Referring specifically to the separator shown in FIG. 1, (1-9) in the separation columns 1-1 are initially loaded with Amberlite XE-200 resin supplied from the resin loading tank 2. The resin is first mixed with 20-25% by weight calcium chloride solution to make a mixture and shrunk to the desired void volume. The calcium chloride solution is supplied from the elution tank 3 to the resin loading tank through the washing water pipe 4a. Each separation column from (1-1) to (1-9) is completely filled with the shrunk resin to seal the column although there is a wash water pipe (4). Demineralized water is then fed into each column containing the shrinked resin to wash away excess calcium ions, thereby allowing the resin to expand. Since the columns are sealed, the resin can only expand within itself, so the void volume of the resin is reduced and the resin particles are densely packed. The expansion of the resin also causes a positive pressure on the separation column, which ranges from 3 psig to 17 psig depending on the degree of contraction and subsequent expansion and the degree of shrinkage and expansion is directly proportional to the extent of the calcium chloride solution. The value measured near the base of the column should be corrected because of the additional pressure of the column, but the swelling pressure of the resin is independent of the column height.

칼럼의 벽면들에 가해지는 전형적인 팽압은 20% 염화 칼슘 용액을 사용할 때에 약 3-10psig이다. (1-1)에서 (1-9)까지의 각각의 분리 칼럼은 일반적으로 첨부도면의 제2도에서 제4도에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.Typical swelling pressure applied to the walls of the column is about 3-10 psig when using 20% calcium chloride solution. Each separation column from (1-1) to (1-9) is generally constructed as shown in FIGS. 2 to 4 of the accompanying drawings.

동 칼럼들은 원통형으로, 원통형 측벽(5), 상벽(6), 및 저벽(7)을 갖고 있다. 상벽(6)은 반구모양의 헤디(header)(8)로 보강되고 저벽(7)은 비슷한 반구모양의 헤더(9)로 보강되어 있다. (1-1)에서 (1-9)까지의 칼럼들은 모두 수지 베드의 높이가 약 7피이트이고 직경은 약 14피이트이다. 사용되는 수지 충전 방법때문에 칼럼들안에 내부 조절판 같은 것은 요구되지 않는다. 헤더(8)과 (9)는 제1도에 도시된 인입관(11) 및 배출관(12)와 통하는 흐름분배도관(10)을 포함하고 있다. 헤더(8)과 (9)는 또한 지지작용을 하는 여러개의 고리 모양의 링(ring)(13)을 가지고 있는데 이는 상벽(6)과 저벽(7)을 실지로 움직이지 않는 수평면으로 유지시킨다. 적절한 분리 효능을 유지하기 위해서는 분리 칼럼들을 통과하는 액체의 흐름을 수지 베드의 전체폭에 걸쳐서 가능한 균일하게 하는 것이 중요하다. 세 번째 분리 칼러의 수지 베드 내에 있는 최하층 수평면을 지나 나오는 유출액의 농도는, 가장 효율적인 과당/포도당 분리를 얻기 위해서는 가능한 한 균일해야 한다.The columns are cylindrical and have a cylindrical side wall 5, an upper wall 6, and a bottom wall 7. The upper wall 6 is reinforced with a hemispherical header 8 and the bottom wall 7 is reinforced with a similar hemispherical header 9. The columns (1-1) to (1-9) are all about 7 feet high and about 14 feet in diameter. Because of the resin filling method used, no internal throttle in the columns is required. The headers 8 and 9 include a flow distribution conduit 10 communicating with the inlet pipe 11 and the discharge pipe 12 shown in FIG. The headers 8 and 9 also have a number of annular rings 13 which serve to support the top wall 6 and the bottom wall 7 in a substantially horizontal plane which does not actually move. In order to maintain adequate separation efficacy, it is important to make the flow of liquid through the separation columns as uniform as possible over the entire width of the resin bed. The concentration of the effluent exiting the lowest horizontal plane in the resin bed of the third separation color should be as uniform as possible to obtain the most efficient fructose / glucose separation.

일반적으로 밀폐되어 있는 접근 개구(access opening)(14)는 수지를 칼럼속에 장전시키기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 같은 모양의 일반적으로 밀폐되어 잇는 접근 개구(15)는 측벽(5)의 기저부 가까이에 위치하고 있는데 이는 칼럼으로부터 수지를 빼내기 위한 수단으로 사용될 수 있고 또한 칼럼 내부를 손질하기 위한 접근 수단으로 사용될 수 있다.A generally closed access opening 14 can be used as a means for loading the resin into the column. A generally closed access opening 15 of the same shape is located near the base of the side wall 5, which can be used as a means for withdrawing resin from the column and also as an access means for cleaning the interior of the column.

상벽(6)과 저벽(7)은 각각 칼럼내에 수지를 한정시키는 기능을 하는 내부 스테인레스 스티일 보지 스크린(inner stainless steel retaining screen)(16)을 포함하고 있다. 현재는 미국 뉴욕주 Tappan에 있는 Multi Metal Wire Cloth, Inc.에서 제조 판매하는 NEVA-CLOG 스크린이 수지 보지 스크린으로 사용되고 있다. 이것은 미국특허 제3,052,360호에 기술되어 있다.The top wall 6 and the bottom wall 7 each include an inner stainless steel retaining screen 16 which serves to confine the resin in the column. Currently, NEVA-CLOG screens manufactured by Multi Metal Wire Cloth, Inc., Tappan, NY, are used as resin retaining screens. This is described in US Pat. No. 3,052,360.

스테인레스 스티일로 된 격자구조(17)은 보지 스크린(16)의 바로 외측에 배치되어 있고, 보지 스크린(16)과 수지(18)은 칼럼의 끝벽(6)과 (7) 각각으로부터 일정한 간격을 유지하고 있다. 격자구조(17)은 도관(10)을 통해 칼럼으로 들어가고 나가는 액체 급송류 및 용출수를 위한 분배 흐름 장치를 제공하는데, 이 도관(10)은 칼럼의 끝벽(6)과 (7)의 각각에 있는 여러개의 구멍들(19)와 소통된다. 현재, 격자구조(17)은 구경이 0.095인치인 16게이지의 폭이 넓은 스테인레스 스티일로 구성된다. 근자에 사용되고 있는 특별한 격자 구조(17)은 POR-O=SEPTA라는 상품명으로 판매되고 있으며 미국 뉴욕주의 Tappan에 있는 Multi-Metal Wire Cloth, Inc.에서도 제조 판매되고 있다.The lattice structure 17 of stainless stil is disposed just outside the holding screen 16, and the holding screen 16 and the resin 18 are kept at regular intervals from each of the end walls 6 and 7 of the column. Doing. Lattice 17 provides a dispensing flow arrangement for liquid feed and elution water entering and exiting the column through conduit 10, which is connected to each of the end walls 6 and 7 of the column. It is in communication with several holes 19. Currently, the grating structure 17 is comprised of a 16 gauge wide stainless stil with a diameter of 0.095 inches. The special lattice structure 17 used in the recent years is sold under the trade name POR-O = SEPTA and is also manufactured and sold by Multi-Metal Wire Cloth, Inc. in Tappan, NY.

제4도는 끝벽(7)을 통과하는 도관(10)의 연결을 상세히 예시하고 있다.4 illustrates in detail the connection of the conduit 10 through the end wall 7.

도관들(10)은 끝벽(6)과 (7)을 가로질러 일정한 간격으로 배치되어 있어, 수지 보지 스크린(16)과 인접하고 있는 격자구조(17)로부터, 또는 격자구조(17)로 끝벽(6)과 (7)을 통해 액체 흐름의 분배를 균일하게 한다.The conduits 10 are arranged at regular intervals across the end walls 6 and 7 to allow the conduits 10 from the lattice structure 17 adjacent to the resin retaining screen 16 or into the lattice structure 17. Through 6) and (7) the distribution of the liquid flow is made uniform.

액체 흐름의 방향은 필요하다고 생각하는 경우에 있어 동 시스템을 역세척(逆洗滌)하기 위해 역류시킬 수도 있다.The direction of the liquid flow may be reversed to backwash the system if deemed necessary.

현재 칼럼 내에 들어있는 수지(18)은 미국 펜실바니아주, 필라델피아에 소재하고 있는 Rohm & Hass corporation으로부터 얻을 수 있는 Amberlite XE-200이다. 동 수지는 나트륨염의 형태로 받아들여져서 앞에서 설명한 칼럼 충전 방법에 의해 칼슘염 형태로 전환된다.The resin (18) currently in the column is Amberlite XE-200, available from Rohm & Hass Corporation, Philadelphia, PA. The resin is taken in the form of sodium salt and converted to calcium salt form by the column filling method described above.

Amberlite Xe-200 수지는 강한 양이온성이며 교차결합되고 핵의 수소원자가 치환된 술폰화 폴리스티렌 수지로서 기술되어 있다. 동 수지를 중량비로 약 4-6% 정도의 디비닐벤젠과 교차결합시켜 보다 안정하게 만드는데 수지의 입자 크기는 200-500마이크론(30-50메쉬)의 범위내에 있다.Amberlite Xe-200 resins are described as sulfonated polystyrene resins that are strongly cationic, crosslinked and substituted with hydrogen atoms in the nucleus. The resin is crosslinked with about 4-6% divinylbenzene by weight to make it more stable. The particle size of the resin is in the range of 200-500 microns (30-50 mesh).

이 수지는 과당과 포도당, 그리고 기타 다당류들을 함유하고 있는 급송류로부터 과당을 분리시킬 수 있는데 이는 급송류가 이미 결정된 용적의 연속적 파동을 가지고 조절된 유속으로 칼럼을 통해 밀려들어가고 각 파동은 용출수의 파동으로 이어지는 경우에 가능하다. 수지와 각각의 당들 사이에 친화력의 차이에 따라서 당들은 차례로 칼럼으로부터 빠져나간다. 다당류들이 먼저 나오고, 이어서 포도당이, 그 다음에 과당으로 순으로 나온다. 용출수의 연속적인 파동들은 과당을 용출수로 방출시켜, 앞서 처리된 용출수의 포도당 및 다당류들의 풍부한 파동에 이어 과당이 풍분한 용출수의파동을 가져오게 된다. 분리작용은 수지베드의 길이 및 이 베드로부터 과당을 제거하는데 사용되는 용출수의 양과 직접적인 관계가 있음이 보다 명백하게 되었다. 과당이 풍분한 용출수는 과당의 함량이 27-32% 이상일 경우 연속된 마지막 분리 칼럼으로부터 제품 탱크까지 유출 흐름이 주기적으로 전환하므로써 수집된다.The resin can separate fructose from feeds containing fructose, glucose, and other polysaccharides, where the feeds are driven through the column at a controlled flow rate with a continuous wave of a predetermined volume, each wave of the effluent This is possible if it leads to a wave. Depending on the difference in affinity between the resin and the individual sugars, the sugars in turn escape from the column. Polysaccharides come first, followed by glucose, followed by fructose. Continuous waves of the effluent release the fructose into the effluent, resulting in a wave of fructose-rich effluent followed by an abundant wave of glucose and polysaccharides from the previously treated effluent. It has become clear that the separation action is directly related to the length of the resin bed and the amount of effluent used to remove fructose from the bed. Fructose-rich effluent is collected by periodically switching the effluent stream from the last continuous separation column to the product tank when the fructose content is 27-32% or more.

이 여러 가지의 흐름들은 시간적으로 조절된 순서에 따라서 펌프(20)에 의해 동 장치를 통하여 펌프식으로 밀려 나온다. 각 칼럼을 지나가는 급송류 및 용출수의 흐름은 밸브(21)과 (22)에 의하여 조절되는데, 이들은 이중 제어장치(23)에 의해 작동되어 밸브(22)가 열리면 밸브(21)은 닫히고 반대로 밸브(21)이 열리면 밸브(22)가 닫혀 제어장치(23)으로부터 받아들이는 신호에 따라서 급송류 및 용출수의 흐름을 교대시킨다.These various flows are pumped out through the device by the pump 20 in a time-controlled order. The flow of rapid and effluent water passing through each column is regulated by valves 21 and 22, which are actuated by a dual control unit 23 so that when valve 22 is opened, valve 21 is closed and vice versa. When 21 is opened, the valve 22 is closed to alternate the flow of rapid flow and elution water in accordance with a signal received from the control device 23.

본 발명에 이용되는 장치에서 분리 칼럼(1-1)에서 (1-3)은 일렬로 연속하여 작동된다. 분리 칼럼(1-4)에서 (1-6)은 그 다음 열(列)에서 작동되고 또 분리 칼럼(1-7)에서 (1-9)는 칼럼의 세 번째 열로서 작동된다.In the apparatus used in the present invention, (1-3) in the separation column (1-1) are operated continuously in a row. (1-6) in the separation column (1-4) is operated in the next row and (1-9) in the separation column (1-7) is operated as the third column of the column.

세 개의 인접한 칼럼의 열(列)들은 보통 동시에 함께 작동하며 하나의 단위로서 작동한다. 본 장치의 전체 출력을 증가시키기 위하여 추가로 칼럼들을 연결하여 사용할 수 있는데 추가된 칼럼들의 수에 정비례하여 출력이 증가한다. 동 칼럼들은 동일한 시간 주기로 작동되거나, 혹은 일렬의 칼럼들이 급송류를 받아들이는 동안 다른 열의 칼럼들은 용출수를 받아들이도록 엇갈리게 작동한다.Rows of three adjacent columns usually work together simultaneously and work as a unit. Additional columns can be used to increase the overall output of the device, which increases in proportion to the number of columns added. The columns operate at the same time period, or while the other rows of columns accept rapid flow, the other columns operate alternately to accept eluent.

열에서 가장 끝에 있는 분리 칼럼은 배출구(25)와 (26)을 갖고 있는 배출관(24)를 포함한다. 배출구(25)와 (26)으로 흐르는 방향을 밸브(27)과 (28) 각각에 의해 조절되는데, 이들은 제어장치(23)과 유사한 이중 저에장치(92)에 의해 밸브(27)이 닫히면 밸브(28)은 열리는 방식으로 조절된다. 배출구(25)는 과당이 풍부한 용출수가 관(24)를 통해 칼럼(1-3)을 빠져 나올 때 열려지도록 조절된다.The separation column at the far end of the column comprises an outlet tube 24 having outlets 25 and 26. The direction of flow to outlets 25 and 26 is controlled by valves 27 and 28, respectively, which are valved when valve 27 is closed by a double bottom device 92, similar to controller 23. 28 is adjusted in an open manner. The outlet 25 is adjusted to open when fructose-rich eluate leaves the column 1-3 through the tube 24.

유출 흐름의 과당 함량은 굴절률계(30)과 선광도계(31)을 이용하여 검사하는데, 밸브(27)과 (28)의 조절을 정확히 하여 원하는 생성물이 관(24)를 통해 제품탱크(32)로 보내어지도록 한다. 생성물이 배출구(25)로 전달되지 않을 경우에는 밸브(28)이 열리고 칼럼의 관(24)으로부터 나오는 것은 회귀흐름 탱크(33)으로 보내어 진다. 회귀흐름 탱크(33)에 있는 물질은 동 장치를 통해 재순환되어 남아있는 과당을 제거하거나, 또는 이성체화 방법이나 글루코아밀라제를 이용한 효소적 전환 장치와 다른 공정에 의하여 다당류를 포도당으로 전환시킨다. 회귀흐름은 또한 가능한 경제적 이득에 따라서 저급 제품으로 판매될 수 있다.The fructose content of the effluent stream is inspected using a refractometer 30 and a photometer 31, with the correct adjustment of the valves 27 and 28 so that the desired product is passed through the tube 24 to the product tank 32. To be sent to. If the product is not delivered to outlet 25, valve 28 is opened and what is coming out of column 24 of the column is sent to return flow tank 33. The material in the regression tank 33 is recycled through the device to remove the remaining fructose, or convert the polysaccharide to glucose by an isomerization method or an enzymatic conversion device using glucoamylase and other processes. Regression flow can also be sold as a low-end product, depending on possible economic benefits.

제품 탱크(32)에 있는 제품은 보통 상업적으로 요구되는 것보다 농도가 낮기 때문에 수분 함량을 줄이기 위해서는 증발시킬 필요가 있다.The product in the product tank 32 is usually lower in concentration than commercially required and needs to be evaporated to reduce the moisture content.

증발시킨 후의 전형적인 과당함량이 높은 제품은 약 74-78%의 건조 고체성분을 갖고 있고, 중량비로 약 55%의 과당, 42%의 포도당, 그리고 3%의 다당류를 함유하고 있다.A typical high fructose product after evaporation contains about 74-78% of dry solids and contains about 55% fructose, 42% glucose and 3% polysaccharides by weight.

가열기(34)와 (35)는 용출수 탱크(3)과 원당액 급송 탱크(37)위에 각각 장치하여 용출수와 급송류의 온도를 화씨 140-160도 범위내에 유지시켜 준다. 보다 낮은 온도에서 작동하면 수지 베드의 미생물 오염이 일어나며 또 한편 온도가 화씨 160도 보다 높으면 제품의 색이 변색될 위험성이 발생한다. 현재 바람직한 제품은 색깔이 없는 것이다.The heaters 34 and 35 are placed on the eluent tank 3 and the raw sugar feed tank 37, respectively, to maintain the temperature of the effluent and the feed stream in the range of 140 to 160 degrees Fahrenheit. Operation at lower temperatures results in microbial contamination of the resin bed, while temperatures above 160 degrees Fahrenheit present a risk of discoloration of the product. The presently preferred product is colorless.

본 장치가 작동되고 있는 동안에는 유체가 분리 칼럼(1-1)에서 (1-9)으 충전된 베드를 통해 흐름에 따라서, 액체의 압력이 주기적인 양상으로 올라가고 내려간다. 일반적인 분리 조작 중에 수지 베드의 압축도, 칼럼의 높이, 그리고 유속은 실제로 일정하다. 주된 변수는 급송 원당액의 농도가 최소의 물에서부터 최고의 원당액 농도에 이르기까지 변함에 따르는 점도의 변화에 의해 야기되는 주기적 액체 압력 변화이다.While the device is in operation, as the fluid flows through the bed filled in the separation column (1-1) (1-9), the pressure of the liquid rises and falls in a periodic pattern. During normal separation operations, the compressibility of the resin bed, the column height, and the flow rate are actually constant. The main variable is the cyclic liquid pressure change caused by the change in viscosity as the concentration of feed crude sugar varies from the minimum water to the highest crude sugar concentration.

Amberlite XE-200 수지는 분자 제거법(molecular exclusion)에 의하여 과당으로부터 포도당을 분리할 수 있다.Amberlite XE-200 resin can separate glucose from fructose by molecular exclusion.

과당은 수지 베드에 의하여 칼슘-과당의 복합체로 알려져 있는 형태로 엉성하게 보지된다. 용출수 흐름이 외견상으로 수지에 대한 과당의 인력을 약화시키고 제5도에서 지적한 바와 같은 주기적 방법으로 수지로부터 과당을 용출시킬 때까지, 과당은 수지와 단단히 결합되어 있다. 용출수의 양을 증가시키거나 또는 과당이 풍부한 흐름을 재순환시켜 과당으로부터 포도당과 다당류를 분리시킴으로써 용출 흐름 속의 과당 농도를 증가시키는 것은 가능하다. 여러 가지 재순환 장치를 사용하고 또 용출수를 추가로 사용하면 실질적으로 순수한 과당을 얻는 것은 가능하지만 경제적 요인도 고려해야 한다.Fructose is loosely held in the form known as the calcium-fructose complex by the resin bed. Fructose remains tightly bound to the resin until the effluent stream apparently weakens the drag of fructose to the resin and elutes the fructose from the resin in a periodic manner as indicated in FIG. It is possible to increase the fructose concentration in the elution stream by increasing the amount of effluent or by separating the glucose and polysaccharides from the fructose by recycling the fructose-rich stream. It is possible to obtain practically pure fructose by using various recirculation units and by adding additional effluents, but economic factors must also be taken into account.

흐름들을 재순환시키는데 소요되는 시간과 동력, 보다 희석된 생성물을 증발시키는데 드는 동력 비용, 그리고 상업적 수요, 이 모든 것이 본 장치로 제조할 과당의 농도 수준을 결정함에 있어서 고려해야만 할 요인들이다.The time and power it takes to recycle the streams, the cost of power to evaporate the more diluted product, and the commercial demand, all of these factors must be considered in determining the concentration level of fructose to be produced by the device.

현재, 앞에서 말한 요인들은 모두 과당의 농도가 과당 중량비로 55-65%의 범위내에 있는 제품을 만든다. 이러한 제품의 포도당 함량은 중량비로 약 40-50%범위내에 있고 다당류의 함량은 중량비로 약 8% 미만으로 유지된다.At present, all of the aforementioned factors produce products in which the concentration of fructose is in the range of 55-65% by weight fructose. The glucose content of these products is in the range of about 40-50% by weight and the content of polysaccharides is kept below about 8% by weight.

제5도는 유입 급송류가 42%의 탈염 과당, 50%의 탈염 포도당, 8%의 탈염 다당류를 포함하며 건조 고체성분은 약 50%인 코온 시럽일 경우, 앞에서 말한 장치에 있어서의 농도 양상을 보여준다. 급송 원당액은 효소적 이성체화 방법으로부터 얻을 수 있다. 탈염 용출수는 도관(38)을 통해 급송되는 급송원당액과 교대로 하여 도관(4)를 통해 분리 칼럼 장치로 보내어진다.5 shows the concentration profile of the above-mentioned device when the incoming feed stream is 42% desalted fructose, 50% desalted glucose, 8% desalted polysaccharide and dry solids of about 50% coon syrup. . Rapid feed sugars can be obtained from the enzymatic isomerization method. The desalted effluent is alternately sent to the separation column apparatus via conduit 4 alternately with the feedstock sugar fed through conduit 38.

전술한 분리 장치에서 앞의 42% 과당 급송류를 사용할 경우, 칼럼(1-1)에서 (1-3)를 통과하는데 필요한 주기는 평방 피이트당 매분 0.5갈론의 유속으로 약 330분 걸린다. 이 전형적인 330분 주기동안에 유출액의 농도는 약 150분 이내에 건조 고체 중량비로 1%에서 48%로 증가하고 그 다음 180분 동안은 건조 고체 중량비가 1%로 감소한다.Using the preceding 42% fructose feed stream in the separator described above, the cycle required to pass (1-3) in column (1-1) takes about 330 minutes at a flow rate of 0.5 gallons per minute per square foot. During this typical 330 minute cycle the concentration of the effluent increases from 1% to 48% by dry solid weight ratio within about 150 minutes and then decreases by 1% dry solid weight ratio by 180 minutes.

동일한 시간동안, 유출 흐름의 과당 함량은 약 250분이내에 과당이 0%에서 90%로 증가하고 그 다음 80분동안 약 0% 농도로 급격히 감소된다. 과당 함량이 55%인 제품을 원할 때에는 과당 함량이 28-32%의 범위내에 있거나 또는 그 이상일 때 유출액을 제품 탱크(32)로 보내고 과당의 함량이 28-32%보다 낮을 경우는 회귀흐름 탱크(33)으로 보내어진다.During the same time, the fructose content of the effluent stream increases from 0% to 90% of fructose within about 250 minutes and then rapidly decreases to about 0% concentration for 80 minutes. If a product with a fructose content of 55% is desired, the effluent is sent to the product tank 32 when the fructose content is in the range of 28-32% or more and a regression flow tank (if the content of fructose is lower than 28-32%) 33).

유입급송류 및 용출수는 둘다 평방 피이트당 매분 약 0.4-2.0갈론의 유속 이내로 유지되 되어야 한다.Both inflow and effluents should be maintained within a flow rate of about 0.4-2.0 gallons per minute per square foot.

유속이 증가하면 칼럼 양단에서 보다 큰 압력 강하가 일어나고 또한 다소 효율이 좋지 못한 분리 결과를 초래하게 되나 유출 용적은 증가한다. 가장 적절한 유속은 어떤 특정한 장치에 대하여 전체적인 공정 비용을 감안하여 측정한 결과를 토대로 결정해야 한다.Increasing the flow rate results in a greater pressure drop across the column and results in somewhat inefficient separation, but increases the outflow volume. The most appropriate flow rate should be determined based on measurements taken taking into account the overall process costs for a particular device.

앞에서 말한 분리 장치를 이용하여 과당을 90% 함유하고 있는 제품을 만들고자 하는 경우에는 다음과 같은 공정들을 사용하는 것이 좋다.If you want to make a product containing 90% fructose using the above-mentioned separation device, it is recommended to use the following process.

앞에서 기술한 바와 같이 42%의 과당, 50%의 포도당, 8%의 다당류들을 포함하여 50%의 건조 고체 성분을 갖고 있는 급송류는 어떤 기간동안 칼럼으로 급송되는데, 매 주기당 수지 용적의 0.2-0.3에 해당하는 용적이 급송된다.As described above, feed streams containing 50% dry solids, including 42% fructose, 50% glucose, and 8% polysaccharides, are fed to the column for a period of time, with 0.2- percent of resin volume per cycle. 0.3 volume is dispatched.

유속은 평방 피이트당 매분 0.4-0.7갈론(0.4-0.7gal/min/ft2)이다.The flow rate is 0.4-0.7 gallons (0.4-0.7 gal / min / ft 2 ) per square foot per minute.

동 장치로부터의 유출 흐름이 과당을 60-75%, 건조 고체 성분을 20-30% 또는 그 이상 함유하고 있을 경우, 유출 흐름은 재순환 흐름이 되어 칼럼들을 통해 되돌려 보내진다. 앞에서 말한 재순환 흐름이 칼럼으로 급송된 후, 즉시 pH가 4-5인 용출수를 첨가한다. 용출수의 총 용적은 유속이 0.4-0.7갈론/분/평방 피이트인 경우 매 주기당 수지 용적의 0.2-0.7의 범위내에 있어야 한다. 동 장치로부터 나온 재순환 흐름 유출액이 80-87%의 과당을 함유하고 건조 고체 성분을 5% 이상 함유하게 되면 이 유출액은 제품 탱크로 보내져서 제품으로 수집된다.If the effluent stream from the device contains 60-75% fructose and 20-30% or more of the dry solid component, the effluent stream is a recycle stream that is returned through the columns. After the aforementioned recycle stream is fed to the column, the eluent with a pH of 4-5 is added immediately. The total volume of effluent should be in the range of 0.2-0.7 of the resin volume per cycle if the flow rate is 0.4-0.7 gallons / minute / square feet. If the recycle stream effluent from the unit contains 80-87% fructose and at least 5% dry solids, the effluent is sent to a product tank and collected into the product.

이 제품의 전체 과당 농도는 약 90%, 혹은 그 이상이다. 제품들의 평균 건조 고체 성분은 약 16%이고 여과, 증발, 탈염등에 의해 더욱 정제되어 79.5-80.5%의 건조 고체 성분, 90-92.5%의 과당, 약 5-7%의 포도당, 약 1-3%의 다당류를 함유하는 제품을 생산한다.The total fructose concentration of this product is about 90% or higher. The average dry solid content of the products is about 16% and is further purified by filtration, evaporation, desalting, etc. to obtain 79.5-80.5% dry solids, 90-92.5% fructose, about 5-7% glucose, about 1-3% Produce products containing polysaccharides.

앞에서 상술한 내용들은 본 발명에 이용되는 장치를 예시한 것이며 본 발명의 방법에는 상당한 융통성이 개재되어 있다. 최소량의 과당으로부터 실제로 순수한 과당에 이르기까지의 범위에 있는 원당액을 함유하고 있는 과당은 과당, 포도당 및 기타 다당류들을 포함하고 있는 혼합 당류로부터 경제적으로 분리시킬 수 있다. 이와 똑같은 당류 혼합물로부터, 소량의 포도당에서 실지로 순수한 포도당만을 함유하는 것에 이르는 제품을 얻을 수도 있다. 과당의 농도가 55%에서 95%까지 증가할 때 분리에 드는 비용 또한 실지로 증가하지만, 위의 장치를 사용하면 95%의 과당 시럼은 55% 과당 시럽을 만드는데 드는 비용보다 3배 정도만 더 들이면 만들 수 있을 것으로 추정된다.The foregoing descriptions illustrate the apparatus used in the present invention and there is considerable flexibility in the method of the present invention. Fructose containing raw sugars ranging from the smallest amount of fructose to virtually pure fructose can be economically separated from mixed sugars containing fructose, glucose and other polysaccharides. From the same sugar mixture, products can be obtained ranging from small amounts of glucose to substantially pure pure glucose. As the fructose concentration increases from 55% to 95%, the cost of separation also increases, but with the above device, 95% of fructose syrup can be made three times more than the cost of making 55% fructose syrup. It is estimated to be.

이렇게 감미가 높은 제품들은 약품 조제시 특히 요구되며 특별한 식이 성분으로써 필요하다.These sweet products are especially needed in pharmaceutical preparations and as special dietary ingredients.

용출수 및 기타 유출부분들의 재순환은 제조 비율은 더욱 감소시킨다.Recirculation of effluent and other effluents further reduces the production rate.

본 발명에 이용되는 수지 충전 장치는 내부 조절장치에 드는 추가 비용 없이도 직경이 12-14피이트가 넘는 대용량의 칼럼을 사용할 수 있으므로 매우 유용한다. 칼럼들 사이에 준비되어 있는 액체 분배 장치는 전체 칼럼 시스템을 통하는 흐름을 균일하게 하며 또한 보다 더 효과적으로 제품을 분리시킬 수 있게 한다. 전체 장치 중에서 각각의 칼럼으로 투입되는 양은 원하는 제품 산출량에 따라 거의 제한없이 변화시켜 무방하다. 흐름의 양상을 어떤 재순환 흐름을 효율적으로 조절하기 위해 변형시켜 특정한 원하는 바의 제품을 얻을 수 잇다. 어떤 유출 흐름들은 상이한 시간에, 상이한 선택적인 공정 장치로 되돌려 보내질 수 있다.The resin filling apparatus used in the present invention is very useful because it can use a large-capacity column of more than 12-14 feet in diameter without the additional cost of the internal regulator. The liquid dispensing device provided between the columns makes the flow through the entire column system uniform and also allows for more effective product separation. The amount introduced into each column of the entire apparatus can be changed almost without limit depending on the desired product yield. The aspect of the flow can be modified to efficiently control any recycle flow to obtain the desired product. Some effluent streams can be returned to different optional process equipment at different times.

포도당 함량의 높은 유출 흐름들은 이성체화 방법에 의해 과당을 추가로 얻기 위해서 보통 사용된다. 현재 약 12%의 과당, 72%, 혹은 그 이상의 포도당, 및 6%의 다당류를 함유하되 건조 고체 성분이 18-19%인 일부 유출 흐름이 이성체화 공정으로 되돌려 보내진다. 다당류가 풍부한 유출 흐름들은 글루코아밀라제 효소 전환 장치로 보내어지기도 한다. 이 유출흐름들은 또 더욱 나누어져서 일부는 이성체화 공정으로 일부는 글루코아밀라제 효소 전환 장치로 보내어 진다. 또한 이 유출 부산물들을 더욱 정제하여 저급감미료 및 기타 용도로 판매하는 것도 가능하다.High effluent streams of glucose content are commonly used to obtain additional fructose by the isomerization method. Some effluent streams, currently containing about 12% fructose, 72% or more glucose, and 6% polysaccharides with 18-19% dry solids, are returned to the isomerization process. Outflow streams rich in polysaccharides may be directed to a glucoamylase enzyme conversion device. These effluent streams are further broken down, partly to the isomerization process and partly to the glucoamylase enzyme conversion device. It is also possible to further refine these spilled by-products and sell them for lower sweeteners and other uses.

혼합된 당액을 분리하기 위한 본 방법의 방법은 옥수수 전분으로부터 과당 함량이 높은 감미료를 산출해 내기 위하여 한층 개선되고 상업적으로 실행 가능한 시스템을 제공한다.The method of the present method for separating mixed sugar solutions provides an improved and commercially viable system for yielding high fructose sweeteners from corn starch.

응용면에서 대표적인 것으로, 55-65%의 과당을 함유하고 있는 제품은 설탕 감미료와 거의 대등하며 비용면에서도 경쟁적인 것으로 믿어진다.Representative in application, it is believed that products containing 55-65% fructose are almost equivalent to sugar sweeteners and competitive in cost.

옥수수는 매우 넓은 지역에 걸쳐서 재배되고 있으며 사탕수수 보다 실질적으로 생산량이 많아서 공급이 안정하고 안정된 가격으로 원료를 구입할 수 있다.Corn is cultivated over a very large area and is substantially more productive than sugarcane, providing a stable supply and purchasing of raw materials at a stable price.

이와는 대조적으로 사탕수수와 사탕무우는 기상 및 정치적 상황의 영향을 받기 쉽고 따라서 설탕의 공급은 변동이 많다.In contrast, sugar cane and sugar beet are subject to weather and political conditions, and the supply of sugar is highly variable.

지금까지 기술한 공정 방법 및 이에 이용되는 장치는 과당과 포도당을 모두 함유하고 있는 혼합된 당류를 크로마토그래프법으로 칼럼 분리하여, 옥수수 전분으로부터 얻어낸 것으로서 설탕 감미료와 경쟁적인 일련의 감미제를 만들 수 있는데 많은 경우에 있어서 이러한 제품들은 경제적인 국면에서 보다 더 유리한 점이 있다.The process method described and the apparatus used so far are obtained from corn starch by column separation of mixed sugars containing both fructose and glucose, which can produce a series of sweeteners that are competitive with sugar sweeteners. In some cases these products are more advantageous than economic ones.

직경이 크고, 조밀하게 충전되어 있는 연속적 분리 칼럼들은 높은 생산율로 계속 작동할 수 있으며 필요에 따라서 조절할 수 있어 40-50%의 과당과 포도당을 함유하고 있는 급송류로부터 55-99%의 과당을 산출할 수 있다. 조밀하게 충전된 분리 칼럼들은 내부 조절 장치라든가 흐름 재분배 구조를 필요로 함이 없이 당의 분리를 훌륭히 해내는데 왜냐하면 치밀하게 충전된 흡착제 베드는 연속적인 분리 칼럼을 통해 흐르는 액체의 편류, “전면주행”, 기타 불규칙성에 영향을 받지 않기 때문이다.Large diameter, densely packed continuous separation columns can continue to operate at high production rates and can be adjusted as needed to yield 55-99% fructose from feeds containing 40-50% fructose and glucose can do. The densely packed separation columns provide excellent separation of sugars without the need for internal controls or flow redistribution structures, because the densely packed adsorbent beds allow for the drift of liquid flowing through the continuous separation column, “front run,” This is because it is not affected by other irregularities.

Claims (1)

수종의 물질로 이루어진 혼합 액체 급송류로부터 이를 이루고 있는 성분중의 하나를 이 혼합 액체급송류보다 고농도의 액체로 분리하는 방법에 있어서, 이들 물질중의 하나에 선택적인 친환성을 갖는 흡착제를 함유하고 있는 챔버를 포함하는 분리칼럼을 통하여 액체 급송류와 용출 액체 흐름을 교대로 통과시켜 이들 물질중의 하나의 농도가 보다 높은 유출 흐름을 만든다음 이들 물질 중의 적어도 하나를 다른 것에 비해 높은 농도로 갖고 있는 유출 흐름의 연속 부분들을 따로따로 수집하되 먼저 이 흡착제를 시약의 존재하에서는 흡착제가 수축하고 이 농축시약이 제거되면 팽창할 수 있는 과량의 농축된 시약과 혼합시키고, 다음에 분리 칼럼의 챔버에 밀폐되어 있는 축소된 용적상태의 흡착제로부터 과량의 농축된 시약을 제거하므로써 흡착제를 팽창시켜 분리 칼럼 챔버를 통해 흡착제가 완전하고도 조밀하고 균일하게 충전되도록 함과 동시에 편류와 난류를 제거하여 유체 흐름이 칼럼을 통과할 때에 칼럼 챔버를 가로지르는 단면상의 유속의 균일성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 과당/포도당의 크로마토그래프 분리방법.In a method of separating one of the components constituting it from a mixed liquid feed stream consisting of several substances into a liquid having a higher concentration than the mixed liquid feed stream, one of these materials contains an adsorbent having a selective affinity. Alternating passage of liquid feed and eluting liquid flows through a separation column comprising a chamber in which the concentration of one of these materials results in a higher outflow flow Collect the continuous portions of the effluent stream separately, first mixing this adsorbent with an excess of concentrated reagent that can expand when the adsorbent shrinks in the presence of the reagent and the concentrated reagent is removed and then sealed to the chamber of the separation column. The adsorbent by removing excess concentrated reagent from the reduced volumetric adsorbent Window to ensure that the adsorbent is completely, densely and uniformly filled through the separation column chamber while eliminating drift and turbulence to promote uniformity of flow rate across the column chamber as the fluid flows through the column. Characterized in the chromatographic separation method of fructose / glucose.
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