(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂を用いて蔗糖液の脱塩処理を行った後、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として前記脱塩処理後の蔗糖液の転化処理を行うことを特徴とする転化型液糖の製造方法。
【請求項２】
Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒とした転化処理後の転化型液糖をさらにＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させる請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として蔗糖液から転化型液糖を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蔗糖（スクロース）は、ブドウ糖（Ｄ−グルコース）と果糖（Ｄ−フルクトース）がグリコシド結合した構造のものであり、蔗糖精製工程で得られる蔗糖液中の蔗糖の一部又は全部を酸によってブドウ糖と果糖に加水分解し、転化させることにより、転化型液糖を得ることができる。転化型液糖は、通常、蔗糖、ブドウ糖及び果糖の混合物又はブドウ糖及び果糖の混合物である。
【０００３】
従来、蔗糖液からの転化型液糖の製造方法として、下記▲１▼〜▲３▼の方法が知られている。
▲１▼原糖の洗糖、溶解、炭酸飽充、濾過、脱色の各工程を経た後の蔗糖液（以下精製蔗糖液ということもある）をＨ形強酸性陽イオン交換樹脂及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に順次接触させる方法。この方法は、強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として蔗糖液中の蔗糖の一部又は全部をブドウ糖と果糖に加水分解するとともに、該強酸性陽イオン交換樹脂によって陽イオンの除去を行った後、弱塩基性陰イオン交換樹脂によって陰イオンの除去を行うことにより、蔗糖液の転化及び脱塩を行うものである。
▲２▼精製蔗糖液を▲１▼と同様にＨ形強酸性陽イオン交換樹脂に接触させた後、その流出蔗糖液を混床式又はリバース式（いずれも後述）でＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂及びＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて脱塩する方法。この方法は、蔗糖型液糖の製造ラインと転化型液糖の製造ラインとが併設されている液糖製造設備で使用される方法であり、蔗糖型液糖の脱塩に使用される前記混床式又はリバース式によるイオン交換樹脂を転化型液糖の脱塩にも使用するものである。この方法では、▲１▼と同様にまず強酸性陽イオン交換樹脂によって蔗糖の転化及び陽イオンの除去が行われ、さらに強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂によって陰イオン及び残存陽イオンの除去が行われる。
▲３▼精製蔗糖液に塩酸等の酸性液を加えて該蔗糖液を酸性にすることにより蔗糖の転化を行う方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、転化触媒に強酸性陽イオン交換樹脂を用いる▲１▼、▲２▼の従来法は、前段で蔗糖液を通液するＨ形強酸性陽イオン交換樹脂によって蔗糖液の転化及び陽イオン除去を行っているための短所があった。すなわち、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を陽イオン除去にも用いているため、通液量が増すにつれて該陽イオン交換樹脂のＨ形イオン交換基が陽イオン除去によりイオン交換されてその量が減少し、それに伴い強酸性陽イオン交換樹脂の転化触媒としての作用が低減する。そのため、蔗糖からブドウ糖と果糖への転化率が下がり、転化率が不安定になり、安定した性状の転化型液糖を安定した処理量で得ることができなくなる。この場合、現状では、通液量が増すにしたがって通液温度を上げたり、通液速度を下げてイオン交換樹脂と蔗糖液との接触時間を長くしたりする等の通液条件の変更により転化率をコントロールし、転化率を安定させようとしているが、この方法では転化率のコントロールが難しく、安定した性状の転化型液糖を安定した処理量で得ることは困難であった。
【０００５】
また、蔗糖液に塩酸等の酸性液を加えて転化を行う▲３▼の方法は、バッチ式であるため転化率のコントロールが難しく、蔗糖を１００％転化する場合以外は安定した転化率を得ることができない。また、酸性液の添加によって処理後の蔗糖液が酸性になるとともに、塩類が増加するため、転化を行った後にさらにイオン交換樹脂を用いて中和処理や脱塩処理を行う必要があり、イオン交換樹脂により転化及び脱塩を行う方法に比べて利点がなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として蔗糖液から転化型液糖を製造する場合において、蔗糖のブドウ糖と果糖への転化率のコントロールを容易に行うことができ、安定した性状の転化型液糖を安定した処理量で得ることが可能な転化型液糖の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂で蔗糖液を転化する前に蔗糖液の脱塩を行い、蔗糖液中から予め陽イオン及び陰イオンを除去しておくことにより、強酸性陽イオン交換樹脂を触媒とする転化時には陽イオン除去が行われず、そのため前述したように通液量が増すにつれて強酸性陽イオン交換樹脂のＨ形イオン交換基がイオン交換されて該樹脂の転化触媒としての作用が低減することが防止され、その結果安定した転化率が得られることを知見した。また、本発明者らは、転化の前に行う脱塩工程において、強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂を用いて脱塩を行った場合には、蔗糖液が酸性にならず、そのため蔗糖の転化を生じさせることなく脱塩を行うことができ、その結果より安定した転化率が得られることを見い出した。
【０００８】
本発明は、前記知見に基づいてなされたものであり、強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂を用いて蔗糖液の脱塩処理を行った後、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として前記脱塩処理後の蔗糖液の転化処理を行うことを特徴とする転化型液糖の製造方法を提供する。
【０００９】
すなわち、蔗糖液中にはナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の多くの塩類が含まれており、このような塩類を含む蔗糖液を直接Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂に接触させた場合には、強酸性陽イオン交換樹脂の触媒作用により蔗糖の転化が起こると同時に、塩類に起因する陽イオンの除去が行われ、その結果前述したように通液量が増すにつれて強酸性陽イオン交換樹脂のＨイオンの量が減少し、触媒作用が低減する。これに対し、本発明では、予め脱塩処理を行って陽イオン及び陰イオンを除去した蔗糖液を強酸性陽イオン交換樹脂により転化するので、転化工程では陽イオンの除去はほとんど行われず、強酸性陽イオン交換樹脂のＨイオンの量はほとんど減少しない。しかも、脱塩工程では強酸性陽イオン交換樹脂を使用せず、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いるので、転化が生じない。したがって、本発明によれば、安定した転化率の処理液糖を得ることができる。この場合、転化率の調整は、通液速度の調節、通液温度の調節等によって容易に行うことが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、前段において、強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂を用いて蔗糖液の脱塩処理を行う。この場合、蔗糖液としては、通常、原糖の洗糖、溶解、炭酸飽充、濾過、脱色の各工程を経た後の精製蔗糖液を使用するが、これに限定されるものではない。また、強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂としては、転化を生じさせることなく蔗糖液の脱塩を行うことができるものであればいかなるものでもよい。より具体的には、強塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えばアンバーライト（登録商標、以下同様）ＩＲＡ−４０２ＢＬ、ＩＲＡ−９００、ＩＲＡ−４１１Ｓ、ＸＴ−５００７、ダイヤイオン（登録商標、以下同様）ＰＡ−３０８、ＰＡ−４１２、弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えばアンバーライトＩＲＣ−７６、ＩＲＣ−５０、ダイヤイオンＷＫ−１１を使用することができる。
【００１１】
強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂による脱塩は、混床式で行ってもよく、リバース式で行ってもよい。混床式は、ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂とを混合して１つの塔内に充填した脱塩塔を用いる方式であり、リバース式は、両樹脂を別々の塔に充填し、蔗糖液を陰イオン交換樹脂→陽イオン交換樹脂の順に接触させる方式である。また、製糖工場において強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂を用いた混床式又はリバース式による脱塩システムを既に保有している場合には、そのシステムを本発明の脱塩工程に使用することができ、これにより設備コストの低減を図ることができる。
【００１２】
本発明では、前述した脱塩処理の後段において、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として脱塩処理後の蔗糖液の転化処理を行う。Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えばアンバーライトＸＴ１００４、ＩＲ−１２０Ｂ、２００Ｃ、ダイヤイオンＳＫ１Ｂを使用することができる。
【００１３】
本発明においては、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化処理を終了した転化型液糖をさらにＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させることにより、中性付近の安定したｐＨを有し、かつより低色価の転化型液糖を得ることができる。すなわち、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化処理を終了した転化型液糖はｐＨがかなり酸側になっているが、これをＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させることによりｐＨを弱酸側〜中性付近の安定した値にすることができるとともに、残存する色素成分を除去することができる。なお、上記ＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂にはいわゆる中塩基性陰イオン交換樹脂と称されるものも包含される。このようなＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えばアンバーライトＸＥ−５８３、ＩＲＡ−４７８、ダイヤイオンＷＡ−３０が挙げられる。
【００１４】
なお、上記ＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂の代わりにＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂を用いると、処理後の糖液が弱アルカリ性となり、糖成分の一部が分解するとともにブドウ糖の異性化が起こるので好ましくない。
【００１５】
前述したようにＨ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化処理後の転化型液糖をさらにＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させるようにした場合には、前段の脱塩処理のリーク運転が可能となる。脱塩処理のリーク運転とは、脱塩工程から塩類がリークするようになるまで運転を続行すること、換言すれば塩類がリークしたことを検知してから運転を停止することである。すなわち、前述した従来の▲１▼、▲２▼の蔗糖液の転化、脱塩方法では、脱塩工程から塩類がリークするかなり前に転化、脱塩工程の運転を止めてイオン交換樹脂を再生していた。これは、万一塩類がリークしてしまった場合、脱塩が不十分な、したがって製品として不適な転化型液糖が一時的に製造されることになって好ましくないからである。なお、この脱塩不十分な転化型液糖を前段のＨ形強酸性陽イオン交換樹脂による処理工程に戻して再度転化処理を行うことも考えられるが、このようにした場合は過度の転化が生じて目的とする転化率が得られなくなるという不具合が生じる。これに対し、本発明方法の如く予め脱塩した蔗糖液をＨ形強酸性陽イオン交換樹脂及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に順次接触させる場合には、たとえ脱塩工程から塩類がリークしても、この塩類が後段のＨ形強酸性陽イオン交換樹脂及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂によって除去されるので、前段の脱塩処理のリーク運転を行っても最終的には脱塩された転化型液糖を得ることができる。そして、このような脱塩処理のリーク運転を行うと、脱塩工程のイオン交換樹脂でより多量の蔗糖液を脱塩することができ、脱塩工程のイオン交換樹脂の利用率を高めることができるという利点が得られる。
【００１６】
【実施例】
下記参考例及び実施例に示した実験を行って本発明の効果を確認した。
［参考例１］
トータルアニオン濃度が８４０ｍｇ−ＣａＣＯ３／ｌ、ＢＸが５７．６の蔗糖液を原液とし、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂（ロームアンドハース社製アンバーライトＸＴ−１００４）２５ｍｌを充填したカラム及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂（同アンバーライトＸＥ−５８３）２５ｍｌを充填したカラムを用いて上記原液の転化及び脱塩処理を行った。なお、本参考例は前記した従来法の▲１▼に相当する方法である。通液処理としては、まず下降流式で強酸性陽イオン交換樹脂カラムに原液を通した後、その流出液を下降流式で弱塩基性陰イオン交換樹脂カラムに通した。通液温度は５５℃、通液速度は１５０ｍｌ／ｈとした。このときの蔗糖液の通液量と処理糖液における転化率との関係を図１に、蔗糖液の通液量と処理糖液の導電率との関係を図２に示す。
【００１７】
［参考例２］
ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂（同アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ）３０ｍｌを充填したカラム及びＨ形弱酸性陽イオン交換樹脂（同アンバーライトＩＲＣ−７６）１５ｍｌを充填したカラムを用いて参考例１と同じ原液の脱塩処理を行った。通液処理としては、まず下降流式で強塩基性陰イオン交換樹脂カラムに原液を通した後、その流出液を下降流式で弱酸性陽イオン交換樹脂カラムに通した。通液温度、通液速度は参考例１と同じとした。このときの蔗糖液の通液量と処理糖液の導電率との関係を図２に示す。なお、本例において転化率はほぼゼロであった。
【００１８】
［実施例］
ＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂（ＩＲＡ−４０２ＢＬ）３０ｍｌを充填したカラム、Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂（ＩＲＣ−７６）１５ｍｌを充填したカラム、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂（ＸＴ−１００４）２５ｍｌを充填したカラム及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂（ＸＥ−５８３）２５ｍｌを充填したカラムを用いて参考例１と同じ原液の脱塩処理及び転化処理を順次行った。通液処理としては、上記の順で各カラムに下降流式で通液した。通液温度、通液速度は参考例１と同じとした。このときの蔗糖液の通液量と処理糖液における転化率との関係を図１に、蔗糖液の通液量と処理糖液の導電率との関係を図２に示す。
【００１９】
以上の実験から下記のことが認められた。
（ａ）図１からわかるように、脱塩を行わずにＨ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化を行った参考例１は、通液量が増すにつれて転化率が下がり、転化率が不安定であった。これに対し、脱塩を行ってから同様の転化を行った実施例では、通液量が増えても転化率は一定であり、転化率が安定していた。したがって、本発明によれば、従来のように通液量が増すにしたがって通液温度を上げたり、通液速度を下げてイオン交換樹脂と蔗糖液との接触時間を長くしたりするといったコントロールを行うことなく、安定した転化率が得られることがわかった。
【００２０】
（ｂ）図２からわかるように、強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂による脱塩を行った参考例２では、塩類のリークが通液量１０００ｍｌ付近から起きている。これに対し、強塩基性陰イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂による脱塩の後段でＨ形強酸性陽イオン交換樹脂及びＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に通液した実施例では、脱塩工程のイオン交換樹脂の量が参考例２の場合と同じであるにもかかわらず、通液量１３００ｍｌにおける処理液糖の導電率及び転化率が通液初期とほぼ同じである。すなわち、実施例の場合は、その通液量から見て脱塩工程から塩類がリークしていることが明らかであるにもかかわらず、最終的に得られる処理糖液の性状に大きな変化はなく、安定した処理性能が得られている。このことから、本発明おいて、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化処理後の転化型液糖をさらにＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させるようにした場合には、前段の脱塩処理のリーク運転が可能となり、脱塩工程のイオン交換樹脂の利用率を高めることができることがわかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る転化型液糖の製造方法によれば、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を転化触媒として蔗糖液から転化型液糖を製造する場合において、蔗糖のブドウ糖と果糖への転化率のコントロールを容易に行うことができ、安定した性状の転化型液糖を安定した処理量で得ることが可能である。また、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂による転化処理後の転化型液糖をさらにＯＨ形弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させるようにした場合には、安定したｐＨを有し、かつより低色価の転化型液糖を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蔗糖液の通液量と処理糖液における転化率との関係を示すグラフである。
【図２】蔗糖液の通液量と処理糖液の導電率との関係を示すグラフである。
【図１】
0003605471.tif 000002
【図２】
0003605471.tif 000003