KR920006867B1 - 결정질 덱스트로스 모노하이드레이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

결정질 덱스트로스 모노하이드레이트의 제조방법

제1도는 본 발명 장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 단일탑 4 : 연화아암

5 : 회전축 6 : 냉각시이트

8 : 중간준위 M : 물질

본 발명은 결정질 덱스트로스 모노하이드레이트를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

결정핵 역할을 하는 덱스트로스 결정의 존재하에, 덱스트로스가 농축된 시럽을 냉각시켜 결정질 덱스트로스 모노하이드레이트를 제조하는 바는 공지된 사실이다.

공지 방법에서는 수평 또는 수직으로 배열된 수개의 연화형태(malaxation type)의 장치의 동시 사용에 관한 것인데; 이들 장치는 교반 수단 및 시럽과 결정핵에 의해 구성된 결정화에 따르는 물질 감소의 온도 구배를 형성하기 위해 적용된 온도 조절 수단을 구비한다.

이들 방법중 최종 개발된 방법은 1980년 12월 16일에 출원되어 씨피씨 인터내셔날 인코오포레이티드에 양도된 미합중국 특허 제4,357,172호로서, 이것은 2단계의 제조 과정으로 구성되는 바; 연속 조작을 하는 제1단계에서는 시럽과 "빈상백하(poor phase massecuite)"로 표시된 결정에 거의 농축되지 않는 결정과의 혼합물을 제1연화기(malaxator)의 출구에서 제조하고; 제2단계에서는 불연속 조작을 하는 적어도 제2연화기에 상기 결정을 전달하여 "부상백하(rich phase massecuite)"로 표시된 결정에 고농축된 혼합물을 제조하는데, 덱스트로스 결정은 최종적으로 후자로부터 회수된다. 이들 방법들은 장치의 단위 용량당 생산성이나, 에너지 수지면에서 볼때 완전히 만족을 주지 못한다.

현재는, 더욱 혹독한 경제적 압박에 대항하기 위해서, 출원인들은 특히 사용된 장치의 단위용량 당 결정화 조작의 생산성 및 에너지 수지의 면에서 볼때, 실시의 여러요건에 대해 기존하는 것들보다 더욱 바람직한 형태의 방법 및 설비를 개발코져 추구해 왔다.

출원인들은 결정화될 물질이 상방으로부터 하방으로 연속적으로 연화되면서, 하향 감소하는 온도 구배가 설정된 수직 또는 경사방향의 결정화 대역을 통과하는 것에 관련된 형태의 방법에 의해서 본 목적을 이루어 질 수 있다는 것을 발견하였던 바, 상기 방법은 하기 사실을 특징으로 한다. 결정화 대역에서는 한편으로는 그 상부단의 부근에서 무수물질 함량이 55％ 이상이고 60％ 이상의 농축된 글루코스가 존재하는 글루코스 시럽이 공급되고, 또 다른한편으로는 결정화 대역의 단부로부터 이 대역 총 길이의 적어도 1/6까지 떨어진 중간대역으로부터 취해져 재순환된 결정화될 물질이 공급되는데, 재순환된 결정화될 물질의 함량은 결정화 대역에 도입된 글루코스의 함량의 10-40부피％ 이며; 결정화 대역의 하부단 부근에서는 회수된 덱스트로스 모노하이드레이트 결정이 고농축된 생성물이 연속적으로 추출된다.

상기 방법을 본 발명에 따라 수행함에 있어서, 수직 또는 경사축의 결정화 탑이 근본적인 구성 성분이 되고 또한 하기의 것들을 구비한 장치가 사용된다 : 그 상부단 부근에 글루코스 시럽을 공급하는 시스템; 상방으로부터 하방으로 감소하는 온도 구배를 탑 내부와 탑에 함유된 결정화될 물질내에 형성하는 온도 조절 시스템 및 연화시시템; 및 탑 하부단 부근에 본 생성물로부터 결정을 회수하기 위한 시스템에 적합한 수단에 의해 수행된 텍스트로스 모노하이드레이트 결정에 고농축된 생성물을 연속 추출하는 시스템을 구비하고 있는데, 상기 장치는 탑 총 길이의 적어도 1/6까지 그 단부로부터 떨어진 탑의 중간 준위에서 취해진 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 데, 결정화될 물질의 량은 탑의 상부단 부근에 도입된 글루코스 시럽의 양의 10-40부피％이고 결정화될 물질을 취하는 상기 수단은 탑 상부단 부근의 준위에서 탑으로 상기 물질이 재순환 되도록 적용된다.

또한, 본 발명은 바람직하게 동시에 사용된 다른 특성에 관한 것으로, 이는 후술된다.

즉, 본 발명의 실시예와 첨부도면에 의해 상세히 설명된다.

도면은 본 발명에 따르는 장치를 개략 도시한 것이다.

본 발명에 따른 결정질 덱스트로스 모노하이드레이트의 제조방법은 다음과 같다.

원료 물질로서의 글루코스 시럽은 산으로부터 유도된 것 및/또는 전분을 효소적으로 가수분해한 것을 사용하는 데, 무수물질의 함량은 약 55-85중량％이고, 글루코스는 적어도 60％ 바람직하게는 90중량％ 이상으로 시럽의 무수 물질상에 주입되어 있다.

결정화 대역의 상부단 부근으로부터 농축된 시럽은 상방으로부터 하방까지 연속 통과하는 수직 결정화 대역에 주입되며, 결정핵 역할을 하는 덱스트로스 결정의 존재하에 연화되고 상방으로부터 하방까지 감소하는 온도 구배에 따르게 된다.

시럽의 온도는 결정화 대역에 도입되는 순간에 유지되는데, 그 값은 30-70℃, 바람직하게 35-55℃, 실제상으로는 40-50℃이다.

결정화될 물질내의 결정화 대역 내부에 형성된 온도 구배는 결정화 대역의 선형미터 당 0.5-5℃ 바람직하게는 2-4℃로 감소하는데, 결정화 대역의 출구에서, 즉 이 대역의 하부단에 위치한 지점에서 시럽을 구성하는 결정화될 물질이 초기에 결정을 형성하는 정도로서, 결정화에 의해 형성된 결정들은 15-40℃, 바람직하게 20-30℃내에서 산출된다.

결정화될 물질이 결정화 대역의 하부단으로 접근함에 따라 덱스트로스 모노하이드레이트 결정의 농도가 증가하여 상기 대역으로 출구에서 "부상백하"를 형성한다.

결정화 대역의 하부단에서, 액상 및 결정에 대한 다음 분리 단계의 준위에서 장애를 일으키고 장치의 간헐적 정지를 요하는 결정화 방법의 작동계수에 장애를 주지않고 연속적으로 추출될 수 있는 부상백하의 생산량, 다시말해 사용자의 처분대로 산출될 수 없었던 사용된 장치의 단위 용량당 달성될 수 있는 방법의 설정은 본 발명에 따라 탑 총길이의 적어도 1/6까지 대역 단부로부터 떨어진 결정화 대역의 중간준위를 취하므로서 즉, 대역 상부단에서 결정화 대역으로 재순환, 재도입된 결정화될 물질의 획분에 의해서 가능케 된다.

재순환된 획분은 결정화 대역에 공급되는 글루코스 시럽을 10-40부피％, 바람직하게 25-35부피％ 함유한다.

글루코스 시럽 공급물의 유속은 결정화 대역내에서 결정화될 물질의 획분의 통계학 또는 이론적 평균 체재시간은 10-40시간, 바람직하게 20-30시간인 정도이다. 이 값은 상기 대역에 의해 구성된 수단의 열교환 용량에 좌우되는데, 이것에 의해서 감소온도 구배가 결정화될 물질 내부에 형성한다.

결정화될 획분을 처리하여 재순환시킨 중간 준위는 대역 총 길이의 적어도 1/4까지, 실제상으로는 대역 총 길이의 적어도 2/5까지 결정화 대역의 단부로부터 간격을 두고 있다.

덱스트로 모노하이드레이트 결정의 비율이 증가함에 따라 점차적으로 증가하는 결정화될 물질의 점성 또는 즉, 중력이 불충분함에 따라 상기 대역내에 물질의 통로를 확실케 하기 위해 작용된 구동(또는 흡입)수단을 구비한 결정화 대역을 하향방향에서 필요로 하는 것이다.

부언하면, 결정화 대역에 의해 구성된 연화 및 균질화 수단을 배치하여 사대역(dead zone)을 피해야 하고 결정화될 물질과 냉각 수단간의 열교환은 와류형태 이어야 한다.

전술한 바와 같이 부상백하를 구성하는 결정화 대역으로부터 추출된 생성물은 미세결정과 조결정의 저비율을 특징으로 하고 중간 크기의 결정의 고비율을 특징으로 하는 그래뉼로메트릭 스펙트럼의 댁스트로스 모노 하이드레이트 결정을 포함하는데, 이 스펙트럼은 이들이 담겨진 액상으로부터 이들 결정을 분리하는 하기 처리 단계가 장애를 일으키지 않으므로 시간에 따라 변하지 않는다.

상기 분리는 스피닝(또는 원심분리) 및 청동으로 구성되는데 이에 따라 액상의 주요부가 회수되고; 액상은 덱스트로스 농도가 출발 물질인 글루코스 시럽의 농도 보다 작은 히드롤을 형성하며(이 농도는 일반적으로 70-85％에 달한다), 여기서 출발물질인 글루코스 시럽에 함유된 대부분의 디, 트리-및 폴리사카라이드가 다시 산출된다.

수취된 상기 히드롤은 재순환될 수 있다.

본 발명에 의한 방법을 실제화 하기 위한 본 경우에서는 축 X, Y를 따라 회전하는 실린더 형태의 단일탑을 사용한다. 축 X, Y는 수직하게 배열되며, 또한, 경사지게도 배열된다.

상기 탑은 다음을 구비한다; 상부단의 준위에 위치한 글루코스 시럽 공급시스템(파이프 2에 의해서 개략적으로 도시됨); 하기에서 상세히 기술되는 바의 온도 연화 및 조절시스템; 및 파이프 3에 의해서 개략적으로 도시된 탑 하부단의 준위에 위치한 연속 추출 시스템이 구비되어 있는데, 상기 연속추출시스템은 결정화 대역의 출구에서 얻어진 부상백하를 회수하도록 조절되며 결정화될 물질이 탑을 통과하도록 공동 조작하는 통풍수단(도시않됨)을 포함한다.

전술된 온도연화 및 조절시스템은 다음을 포함한다; 탑의 축 X, Y가 합체된 회전축(5)에 의해 규칙적인 간격으로 지지된 일련의 연화아암(4); 연화기 아암(4)과 교호적으로 배열하고 탑벽(1)에 의해 지지되고 냉각 유체가 통과하는 냉각 시이트(6).

본 발명에 있어서, 상기 탑은 대체로(7)로 도시된 수단으로 구성되는데, 이 수단은 탑 총 길이의 적어도 1/6까지 탑의 단부로부터 떨어진 탑의 중간준위(8)에서 결정화될 물질의 획분을 취하여 상방에서 하방으로 탑을 통과하도록 조절되고, 탑의 상단부 부근에 위치한 준위(9)으로 이 획분이 재순환되도록 조절된다.

온도 조절 시스템의 열교환 용량, 연화수단의 회전속도 및 통풍수단(도시않됨)의 영향하에 결정화될 물질이 탑을 통과하는 속도(즉, 탑내부에 형성된 본 물질의 획분의 평균 체재시간)는 결정화될 물질 전체에 본 발명에 따라 제공된 온도구배를 형성할 정도로 선택된다.

실제로, 냉각유체는 물이고, 물과 결정화될 물질간의 탑내소정 위치에서의 평균 온도 편차는 6-12℃정도이다.

[실시예 1]

본 발명에 사용되는 장치는 용적 48㎥, 높이 8m인 단일 원통탑으로 구성된다. 본 탑에 1.8㎥/시간의 유속으로, 무수물질의 함량이 74％인 글루코스 시럽이 도입되는데, 무수물질의 94중량％는 글루코스이고 나머지 6중량％는 폴리사카라이드이다.

탑입구에서 시럽의 온도는 약 50℃이다.

동시에, 탑의 거의 중간 준위에서 취해진 결정화 과정에서는 물질의 획분이 0.5㎥/시간의 유속으로 재순환된다.

결정화될 물질의 획분의 탑내 평균 통과 시간은 약 25시간이다.

탑의 하부단 준위에서 추출된 부상백하는 25℃정도이므로, 상방에서 하방으로 감소하는 온도 구배는 약 3.2℃/미터이다.

덱스트로스 모노 하이드레이트 결정의 분리후에 회수된 히드롤 중의 글루코스 함량은 건조물질을 기준으로 했을 때 84％이며, 나머지는 폴리사카라이드이다.

다음식으로 주어진 결정화 수득량은 62.5％이다 :

(식중에서, A는 원료(시럽)중 글루코스에서의 농도, H는 히드롤에서의 농도임)

매일 26.6톤의 덱스트로스 모노하이드레이트를 제조하는데, 이는 탑 1㎥당 0.55톤의 일일 생산량에 대응한다.

이러한 결과는 동일한 글루코스 시럽의 결정화시에 수평 반응기에서 산출된 것과 비교한 것인바, 이 생산량은 탑 1㎥당 0.3톤의 일일 생산량이다.

부언하면 장애없고 설비의 정지없이 연속조작에 의해 생산된 것이다.

스피닝 및 청동(clarification)후에 수거한 결정은 우수한 물리적/화학적 성질을 나타낸다. 이들 결정의 순도는 99.5％이고, 유동지수는 양호하고 이들의 입자 분포도(granalometric distribution)는 다음과 같다 :

100 미크론 이상의 결정 38％

60-8- 미크론의 결정 16％

80-100 미크론의 결정 18％

[실시예 2]

실시예 1의 장치 및 조작조건을 사용한다. 그러나, 소정순간 즉, 조작 몇 시간후에 재순환된 획분을 취하였으나, 탑의 총 높이중 6등분한 것의 마지막 6번째에 위치한 부분을 제외하고는 중간 준위에는 없었다. 몇시간후 빈분리(poor seperation)에 의해 터어빈준위에서 나타난 결정화 계수에 급속한 변화가 있었으며 본 발명의 조건하에서 다시 작업개시 하기전에 함유되어 있는 물질을 제거해야 하고 설비를 정지시켜야 했다.

전술된 바에 의해 명백하듯이, 전술된 사용형태 및 특히 구체화된 구체예에 의해 본 발명은 제한되지 않으며, 또한 모든 수정 형태도 포함된다.

Claims (9)

1. 수직 또는 경사의 결정화 대역 상부단에 55％ 이상의 무수물질 함량 및 60％ 이상으로 농축된 글루코스를 지닌 글루코스 시럽을 공급하는데, 상기 대역의 상방으로부터 하방까지 감소하는 온도 구배가 이루어지며, 상기 글루코스 시럽은 덱스트로스 결정으로 시이드화되며, 결정화 생성물을 형성하는 글루코스 시럽 및 덱스트로스 시이드 결정체를 연화하에 결정화 대역의 상방으로부터 하방으로 흐르도록하고 덱스트로스 모노하이드레이트 결정체의 농축도가 결정화 대역의 상방으로부터 하방을 통과하는 동안 증가하며; 상기 결정화 대역의 하부단 부근에서 회수된 덱스트로스 모노하이드레이트 결정이 고농축된 결정화 생성물을 연속적으로 추출하고; 결정화 대역의 상부에 공급된 글루코스 시럽의 10 내지 40부피％ 양에 해당하는 결정화 생성물을 결정화 대역의 단부로부터 총 길이의 2/5 이상 만큼 떨어진 중간 준위로부터 결정화 대역의 상부단으로 재순환시키는 것으로 구성되는 결정질 덱스트로스 모노하이드레이트를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 재순환된 결정화 생성물의 양은 결정화 대역의 상부에 공급된 글루코스 시럽 부피의 25-35％인 방법.
3. 제1항에 있어서, 공급시 결정화 대역의 상부에 도입되는 글루코스 시럽의 온도를 30-70℃로 설정하고, 결정화 대역의 내부에 설정된 온도 구배를 결정화 대역의 선형미터당 0.5-5℃로 감소하도록하고, 결정화 대역의 하부단에서 덱스트로스 모노하이드레이트 결정이 많은 결정화 생성물의 온도를 15-40℃의 온도로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 결정화 대역 내부에서 결정화 생성물 획분의 통계학적 또는 이론적 평균 체재 시간이 10-40시간인 방법.
5. 제1항에 있어서, 원료 물질로서 사용되는 글루코스 시럽은 약 55-85중량％의 무수물질 함량을 지니며, 글루코스는 시럽의 무수물질 중 60중량％ 이상을 형성하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 공급시 결정화 대역의 상부에 공급된 글루코스 시럽의 온도를 35°내지 55℃로 설정하고, 결정화 대역 내부에 설정된 온도 구배를 결정질 대역의 선형미터당 2°내지 4℃감소하도록하고, 결정질 대역의 하부단 부근에서 덱스트로스 모노하이드레이트 결정체가 많은 결정화 생성물의 온도를 20°내지 30℃로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 공급시 결정화 대역의 상부에 공급된 글루코스 시럽의 온도를 40°내지 50℃의 온도로 설정하고, 결정질 대역 내부에 형성된 온도 구배를 결정화 대역의 선형 미터당 2°내지 4℃의 온도로 감소시키고, 결정화 대역의 하부단 부근에서 덱스트로스 모노하이드레이트결정체가 많은 결정화 생성물의 온도를 20°내지 30℃로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 결정화 대역 내부에서 결정화 생성물 획분의 통계학적 또는 이론적 평균 체재 시간이 20 내지 30시간인 방법.
9. 제1항에 있어서, 원료 물질로서 사용되는 글루코스 시럽은 55 내지 85중량％의 무수물질 함량을 가지며 글루코스는 시럽의 무수 물질중 90중량％를 형성하는 방법.

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