(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショ糖液を強塩基性アニオン交換樹脂層に通液し、前記アニオン交換樹脂層から流出する処理液を弱酸性カチオン交換樹脂層に通液し、前記カチオン交換樹脂層から流出する処理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の混合樹脂層に通液する方法であって、強塩基性アニオン交換樹脂層を形成している強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＡ当量とし、混合樹脂層中の強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＭＢとした場合、
ＯＨＡ：ＯＨＭＢ＝１０：１〜１０：２０
であることを特徴とするショ糖液の精製方法。
【請求項２】
混合樹脂層中の強塩基アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を４分以上とする請求項１に記載のショ糖液の精製方法。
【請求項３】
弱酸性カチオン交換樹脂層を通過した処理液の電気伝導度を測定し、電気伝導度が所定値を超えた場合に、強塩基性アニオン交換樹脂層を形成している強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂層を形成している弱酸性カチオン交換樹脂を再生することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショ糖液の精製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換樹脂を用いたショ糖精製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ショ糖液の精製方法として、ショ糖液原料を順次強塩基性アニオン交換樹脂塔および弱酸性カチオン交換樹脂塔に通液処理するリバース法、強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の混床塔に通液する混床法、強塩基性アニオン交換樹脂塔に通液した後に強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の混床塔に通液する方法（特開平２−２９５４９９号）が知られている。
【０００３】
一方、ショ糖液は変性しやすいために、脱塩精製されたショ糖液中にアルカリや酸が残留しているとその後の工程で、着色、変質等を起こす。リバース法では、少量のアルカリや酸が脱塩精製されたショ糖液中に含まれてしまう。
【０００４】
混床塔を用いる精製法は、リバース法に比べてアルカリや酸が脱塩精製されたショ糖液中に残留しない方法であり、高品質の処理糖液が得られる。しかしながら、混床塔の再生には強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の分離が必要であり、再生にかかる時間が多く必要であった。
【０００５】
従って、混床塔を用いてショ糖液の精製を連続して行おうとした場合、混床塔の精製処理時間をＡ時間とし再生時間をＢ時間とすると、Ｂ／Ａ＝１〜２の場合に、１ライン（一系列）通液している間に２ライン（二系列）の再生を行うシステムが必要であった。つまり混床塔の再生時間が長いために、常時１ライン通液するためには、３ライン（三系列）以上の混床塔が必要であった。
【０００６】
また、混床塔は単床式のイオン交換樹脂塔に比べて構造が複雑であるために装置コストが効果であるという問題点もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、混床塔の脱塩負荷を下げ、混床塔の処理時間を長くすることにより、通液処理に関わるラインの比率を上げることで、高品質の処理糖液を得ながら、連続通液処理に必要な混床塔の塔数を減らし、装置コストを下げたショ糖脱塩装置およびショ糖脱塩方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の本発明は、ショ糖液を強塩基性アニオン交換樹脂層に通液し、前記アニオン交換樹脂層から流出する処理液を弱酸性カチオン交換樹脂層に通液し、前記カチオン交換樹脂層から流出する処理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の混合樹脂層に通液する方法であって、強塩基性アニオン交換樹脂層を形成している強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＡ当量とし、混合樹脂層中の強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＭＢとした場合、
ＯＨＡ：ＯＨＭＢ＝１０：１〜１０：２０
であることを特徴とするショ糖液の精製方法に関するものである。
【００１２】
上記課題を解決するための請求項２に記載の本発明は、混合樹脂層中の強塩基性アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を４分以上とする請求項１に記載のショ糖液の精製方法に関するものである。
【００１３】
上記課題を解決するための請求項３に記載の本発明は、弱酸性カチオン交換樹脂層を通過した処理液の電気伝導度を測定し、電気伝導度が所定値を超えた場合に、強塩基性アニオン交換樹脂層を形成している強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂層を形成している弱酸性カチオン交換樹脂を再生することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショ糖液の精製方法に関するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明では、強塩基性アニオン交換樹脂を充填したアニオン塔と弱酸性カチオン交換樹脂を充填したカチオン塔に順次通液して、リバース処理してショ糖液に含まれるイオンの大半を除去した後、混床塔に通液することにより、前段で除去できなかったイオンおよび色素を除去してショ糖液を脱塩処理し、高品質の処理糖液を得ながら、混床塔の脱塩負荷を下げることができ、よって混床塔の処理時間を長くすることができる。また、混床塔の処理時間を長くすることにより、連続精製処理に必要な混床塔の数を減らすことができ、コストを削減することができる。
【００１５】
アニオン塔に充填されている強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＡ当量とし、混床塔に充填されている強塩基性アニオン交換樹脂の全イオン交換当量をＯＨＭＢとした場合、
ＯＨＡ：ＯＨＭＢ＝１０：１〜１０：２０
とすることにより、前段のアニオン塔とカチオン塔がブレークポイントに達してイオンの大半を除去できなくなった場合にも、直ぐにアニオン塔およびカチオン塔の洗浄押し出し工程に入れば、押し出し工程に伴う量のショ糖液を後段の混床塔で安定して処理することができる。
【００１６】
さらに、混床塔中の強塩基性アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を４分以上に設定することにより、上記押し出し工程に伴う量のショ糖液中のイオンをほぼ完全に除去することができる。
【００１７】
本発明方法では、前段のアニオン塔とカチオン塔の再生を頻繁に行い、後段の混床塔の負荷を下げて再生頻度を減らすことが目的であることより、最低でも前段の再生２回に後段の再生１回にする必要があるが、混床塔の負荷が低いために混床塔としてはあまり処理能力の大きなものは必要でなく、せいぜい前段のリバース処理から塩がリークしてきて、押出行程に入った場合にも、糖液を安定して処理できるだけの混床塔があれば十分であり、そのためにはＯＨA：ＯＨMB＝１０：１〜１０：２０である混床塔を設置すれば十分である。
【００１８】
強塩基性アニオン交換樹脂を充填したアニオン塔と弱酸性カチオン交換樹脂を充填したカチオン塔でショ糖液の大半のイオンが除去されているか否かを確認する方法としては、カチオン塔を通過した処理糖液の電気伝導度を測定すればよく、これにより、アニオン塔とカチオン塔のイオン除去能力の低下を知ることができる。そして、カチオン塔を通過した処理糖液の電気伝導度が一定値を超えた時に、該アニオン塔およびカチオン塔へのショ糖液の通液を停止し、アニオン塔の強塩基性アニオン交換樹脂とカチオン塔の弱酸性カチオン交換樹脂を再生すればよい。このようにイオン交換樹脂能力の低下を検知した時点でショ糖液の通液を直ちに中止し、アニオン塔とカチオン塔の再生処理を行うことにより、後段の強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を充填した混床塔にかかる負荷を減らすことができる。
【００１９】
再生処理は、常法に従えばよく、アニオン塔の強塩基性アニオン交換樹脂を再生するには、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を通液すればよく、カチオン塔の弱酸性カチオン交換樹脂を再生するには、塩酸等の酸水溶液を通液すればよい。また、混床塔の再生処理も公知の方法で行なえばよく、例えば混床塔に飽和食塩水を入れて空気混合し、強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を比重分離する。その後、飽和食塩水を押し出した後に、下降流式で酸再生剤を弱酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂に通液して弱酸性カチオン交換樹脂を再生する。次いで、強塩基性アニオン交換樹脂層にアルカリ再生剤を通液して、強塩基性アニオン交換樹脂を再生し、その後に、混合樹脂層を形成させるために空気混合を行えばよい。
【００２０】
本発明方法に用いられるイオン交換樹脂としては、強塩基性アニオン交換樹脂としては、アンバーライト（商標名）ＩＲＡ−４０２ＢＬ、ＩＲＡ−９００、ＩＲＡ−４１１Ｓ、ＸＴ−５００７、ダイヤイオン（商標名）ＰＡ−３１２等を挙げることができ、弱酸性カチオン交換樹脂としては、アンバーライトＩＲＣ−７６、ＩＲＣ−５０、ダイヤイオンＷＫ−１１等を挙げることができる。
【００２１】
以下図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明方法を説明するためのフロー図である。まず、ショ糖液の原液を、ＯＨA当量のＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂２を充填したアニオン塔１に通液する。アニオン塔２を通過した処理糖液を、次いでＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂４を充填したカチオン塔３に通液し、原液のショ糖液中のイオンの大半を除去する。カチオン塔３を通過した処理糖液の電気伝導度を電気伝導度計７で測定する。なお、測定した電気伝導度が一定値を超えて、アニオン塔１とカチオン塔３のイオン除去能力が低下したときは、アニオン塔１とカチオン塔３の再生処理を行う。カチオン塔３を通過した処理糖液を、ＯＨMB当量のＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂とＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂の混合樹脂６を充填した混床塔５に通液して、精製ショ糖液を得る。
【００２３】
なお、上述の実施形態ではリバース処理を行なう前段の強塩基性アニオン交換樹脂２と弱酸性カチオン交換樹脂４とをそれぞれ別々の塔に充填した例について説明したが、強塩基性アニオン交換樹脂２と弱酸性カチオン交換樹脂４を同一の塔内に積層して充填し、ショ糖液を強塩基性アニオン交換樹脂層から弱酸性カチオン交換樹脂層の順に通液する構成としてもよい。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明を、試験例および実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
試験例１（混床塔における接触時間と処理品質）
ショ糖液（原液：Ｂｘ５０）をＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）５０ｍｌとＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）２５ｍｌの混床カラム（混床塔）を用いて、通液温度５０℃で処理を行った。混床カラム中の強塩基性アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を１〜６０分に設定し、処理液のｐＨと電気伝導度を測定して品質の比較を行った。用いたショ糖液はＴｏｔａｌ−Ａｎｉｏｎ７５０ｍｇ−ＣａＣＯ３／ｌである。その結果を表１に示す。表１の結果から明らかなように、接触時間を４分未満とすると処理品質が悪化する。
【００２６】
【表１】
0003599306.tif 000002
【００２７】
試験例２
脱塩処理を行うショ糖液の中では塩濃度の高いＴｏｔａｌ−Ａｎｉｏｎ１２５０ｍｇ−ＣａＣＯ３／ｌのショ糖液を用いた。ショ糖液（原液：Ｂｘ５０）を、ＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）５０ｍｌとＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）２５ｍｌの混床カラムを用いて、通液温度５０℃で処理を行った。混床カラムの強塩基性アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を１２分に設定し、処理を行った。その結果を図２に示す。
【００２８】
図２に示した結果から明らかなように、塩濃度の高いショ糖液を処理した場合でも、強塩基性アニオン交換樹脂量に対して、約２０倍量の処理糖液が安定して得られる。このことは、アニオン塔およびカチオン塔からなる前段のリバース処理装置がブレークポイントに達して再生処理が必要になり、そのためにアニオン塔およびカチオン塔の押出し工程を行なった際に、該押出工程に伴って、前段のリバース処理装置から原糖液中の塩の量とほぼ同量の塩がリークしてきた場合であっても、２０倍量処理できることを意味している。
【００２９】
実施例１
ショ糖液（原液：Ｂｘ５０）をＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）５０ｍｌを充填したアニオンカラム（アニオン塔）とＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）１７ｍｌを充填したカチオンカラム（カチオン塔）に順次通液を行うリバース処理を行った後に、ＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）２５ｍｌとＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）１２ｍｌの混床カラム（ＯＨＡ：ＯＨＭＢ＝１０：５）に通液を行った。通液温度５０℃で処理を行った。通液速度は２５０ｍｌ／ｈで通液し、カチオンカラムの処理液の電気伝導度を測定し、電気伝導度が所定値に達した処理液１２５０ｍｌで、押出工程に入り合計で１５００ｍｌ処理した。通液時間は６時間であった。処理糖液の性状を表２に示す。
【００３０】
その後、上記カチオンカラムおよびアニオンカラムへのショ糖液の通液を中止し、ショ糖液を上記と同一仕様のもう一系列の再生済みの前段のリバース処理装置に通液してリバース処理を行い、その処理液を上記の混床カラムに引き続き通液してショ糖液の精製処理を継続した。
【００３１】
それに平行して通液を終了した前記の前段のリバース処理装置の再生を行った。再生処理としては、はじめに下降流式で１Ｎ−ＨＣｌ（７０ｍｌ）をカチオンカラムに通液して弱酸性カチオン交換樹脂を再生し、平行してアニオンカラムに１Ｎ−ＮａＯＨ（７０ｍｌ）を通液して強塩基性アニオン交換樹脂を再生した。この再生には、２．５時間かかった。
【００３２】
後段の混床カラムの再生は、前段のリバース処理装置の再生２回に１回の割合で行った。再生処理としては、はじめに混床カラムに飽和食塩水を入れて、空気混合し、強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を比重分離する。その後、飽和食塩水を押し出した後に、下降流式で１Ｎ−ＨＣｌ（５０ｍｌ）を弱酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂に通液して弱酸性カチオン交換樹脂を再生する。強塩基性アニオン交換樹脂層に１Ｎ−ＮａＯＨ（５０ｍｌ）を通液して、強塩基性アニオン交換樹脂を再生した。その後に、混合樹脂層を形成させるために空気混合を行った。この再生には６時間かかった。この通液条件でシステムを組むとすると、通液時間×２が混床塔の再生時間より長いため、１ライン通液中に別の１ラインを再生するというシステムを組むことができる。実施例１の装置で、ショ糖液の連続通液処理を行おうとすると、図３（ａ）のタイムチャートに示したように、２系列の装置で済み、混床塔は２基で間に合う。
比較例１
実施例１と同じショ糖液（原液：Ｂｘ５０）を用いた。ショ糖液をＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）５０ｍｌを充填したアニオンカラムとＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）２５ｍｌ充填したカチオンカラムに順次通液を行うリバース処理法で、通液温度５０℃で処理を行った。
【００３３】
なお、処理糖液のｐＨがほぼ中性となるようにするために、予め弱酸性カチオン交換樹脂の交換容量の１５％をＮａ形に調整した。強塩基性アニオン交換樹脂とショ糖液の接触時間を１２分に設定し、つまり２５０ｍｌ／ｈで通液し、１０００ｍｌのショ糖液を処理した。通液時間は４時間であった。その処理糖液の性状を表２に示す。
【００３４】
再生処理は、はじめに下降流で１Ｎ−ＨＣｌ（１００ｍｌ）を通液してカチオンカラムに通液して弱酸性カチオン交換樹脂を再生し、その後、１Ｎ−ＮａＯＨ（１５ｍｌ）を通液して、一部交換基をＮａ形とした。
【００３５】
平行して、アニオンカラムに１Ｎ−ＮａＯＨ（１００ｍｌ）を通液して強塩基性アニオン交換樹脂を再生した。この再生には３時間かかった。この通液条件でシステムを組むとすると、通液時間が再生時間より長いため、１ライン通液１ライン再生でシステムを組むことができるが、表２に示した結果から明らかなように、この方法で得られる処理糖液の品質は混床法のものに比べて悪い。
【００３６】
比較例２
実施例１と同じショ糖液（原液：Ｂｘ５０）を用いた。ショ糖液をＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ」、ローム・アンド・ハース社製）５０ｍｌとＨ形の弱酸性カチオン交換樹脂（商品名「アンバーライトＩＲＣ−７６」、ローム・アンド・ハース社製）との混床カラムに通液を行う混床法で、通液温度５０℃で処理を行った。強塩基性アニオン交換樹脂に対するショ糖液の接触時間を１２分に設定し、つまり２５０ｍｌ／ｈで通液し、１０００ｍｌのショ糖液を処理した。通液時間は４時間であった。その糖液の性状を表２に示す。
【００３７】
再生処理としては、はじめに混床カラムに飽和食塩水を入れて、空気混合し、強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂を比重分離する。その後、飽和食塩水を押し出した後に、下降流式で１Ｎ−ＨＣｌ（５０ｍｌ）を弱酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂に通液して弱酸性カチオン交換樹脂を再生する。強塩基性アニオン交換樹脂層に１Ｎ−ＮａＯＨ（５０ｍｌ）を通液して、強塩基性アニオン交換樹脂を再生した。その後に、混合樹脂層を形成させるために空気混合を行った。この再生には６時間かかった。比較例２の装置でショ糖液の連続通液処理を行おうとすると、図３（ｂ）のタイムチャートに示したように、３系列の装置が必要であり、混床塔が３基必要となる。
【００３８】
【表２】
0003599306.tif 000003
【００３９】
表２に示した結果から明らかなように、本発明により処理したショ糖液は、従来の混床塔と同様に高品質の処理糖液が得られる。また、連続通液処理を行おうとすると、比較例２では、混床塔が３基必要であるが、実施例１では、混床塔が２基ですむため、コストを低減することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明において、ショ糖液を強塩基性アニオン交換樹脂を充填したアニオン塔と弱酸性カチオン交換樹脂を充填したカチオン塔に順次通液することによって、原糖液中に含まれるイオンの大半を除去した後、強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の混合樹脂を充填した混床塔に通液することで、前段で除去できなかったイオンおよび色素を除去できる。そのため、ショ糖液を脱塩処理し、高品質の処理糖液を得ながら、混床塔の脱塩負荷を下げ、混床塔の処理時間を長くすることで、連続通液処理に必要な混床塔の塔数を減らし、装置コストを低減することができる。
【００４１】
特に、アニオン塔の強塩基性アニオン交換樹脂と混床塔の強塩基性アニオン交換樹脂の当量比を
ＯＨＡ：ＯＨＭＢ＝１０：１〜１０：２０
とし、混床塔中の強塩基性アニオン交換樹脂とショ糖液の接触時間を４分以上とすることにより、ショ糖液を安定に処理することができる。
【００４２】
カチオン塔を通過した処理糖液の電気伝導度を測定することにより、アニオン塔とカチオン塔に充填された強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂のイオン除去能力の低下を知ることができるので、イオン除去能力の低下を検知したらアニオン塔およびカチオン塔を直ちに再生することで混床塔に充填された強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂へ過大な負荷がかかるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すフロー図。
【図２】試験例２における通液倍量と電気伝導度の測定結果を示すグラフ。
【図３】（ａ）は、実施例１の装置による連続通液処理のタイムチャート、（ｂ）は、比較例２の装置による連続通液処理のタイムチャート。
【符号の説明】
１  アニオン塔
２  強塩基性アニオン交換樹脂
３  カチオン塔
４  弱酸性カチオン交換樹脂
５  混床塔
６  強塩基性アニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の混合樹脂
７  電気伝導度計
【図１】
0003599306.tif 000004
【図２】
0003599306.tif 000005
【図３】
0003599306.tif 000006