(57)【要約】【課題】グルコースとガラクトースとを含んだ水溶液から、グルコースおよびガラクトースをそれぞれ高純度かつ高い回収率で高効率に分離する技術を提供する。【解決手段】本発明のクロマト分離方法は、吸着剤が充填された複数の単位充填層が直列かつ無端状に連結された循環系に対し、溶離液および２以上の成分を含んだ原液を供給し、擬似移動層方式により、前記原液から２以上の画分を分離する。本発明のクロマト分離方法では、前記原液としてグルコースとガラクトースとを含んだものを用い、前記吸着剤としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いる。【選択図】図１
2012098052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填された複数の単位充填層が直列かつ無端状に連結された循環系に対し、溶離液および２以上の成分を含んだ原液を供給し、擬似移動層方式により、前記原液から、それぞれに所定の成分が冨化された２以上の画分を分離するクロマト分離方法であって、
前記原液として、グルコースとガラクトースとを含んだものを用い、
前記吸着剤として、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて、
前記原液から、グルコースが冨化された画分とガラクトースが冨化された画分とを分離するクロマト分離方法。
【請求項２】
前記ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂の架橋度が５％以上である請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項３】
前記吸着剤が充填された前記単位充填層における流体の流速が２ｍ／ｈｒ以上である請求項１または請求項２に記載のクロマト分離方法。
【請求項４】
前記原液において、グルコースとガラクトースとは、それぞれ固形分濃度で１０質量％以上含まれる請求項１から請求項３のいずれかに記載のクロマト分離方法。
【請求項５】
前記原液中のグルコースとガラクトースとは、乳糖を酵素または酸で加水分解して生成されたものである請求項１から請求項４のいずれかに記載のクロマト分離方法。
【請求項６】
前記溶離液は、脱塩水である請求項１から請求項５のいずれかに記載のクロマト分離方法。
【請求項７】
吸着剤としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂が充填された複数の単位充填塔が直列に連結され、最下流の単位充填塔から排出される液体を最上流の単位充填塔に還流可能とした無端状の循環系と、
前記複数の単位充填塔の内のいずれかに、グルコースとガラクトースを含む原液を選択的に供給するための複数の原液供給弁と、
前記複数の単位充填塔の内のいずれかに溶離液を選択的に供給するための複数の溶離液供給弁と、
前記複数の単位充填塔の内のいずれかからグルコースが冨化された画分を前記循環系外に抜き出すための複数の第１抜き出し弁と、
前記複数の単位充填塔の内のいずれかからガラクトースが冨化された画分を前記循環系外に抜き出すための複数の第２抜き出し弁と、
前記複数の原液供給弁、前記複数の溶離液供給弁、前記複数の第１抜き出し弁および第２抜き出し弁それぞれを、対応する前記複数の単位充填塔それぞれに応じた所定の駆動サイクルで駆動するとともに、前記複数の単位充填塔それぞれにおける駆動サイクルが完了する毎に、それぞれの単位充填塔に対応する前記各弁で実行されていた駆動サイクルを前記それぞれの単位充填塔の１つ下流側に隣接する単位充填塔に対応する前記各弁で順次実行させる制御部と、
を備える擬似移動層方式のクロマト分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グルコースとガラクトースとを含んだ水溶液から、グルコースが冨化された画分とガラクトースが冨化された画分とを分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クロマトグラフィーの手法により、２以上の成分を含む原液から２以上の所定の成分を分離する技術（以下、クロマト分離）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。クロマト分離では、吸着剤を充填した充填層に２以上の成分を含む原液を供給するとともに原液を水等の溶離液で流下させる。そして、クロマト分離では、吸着性の弱い成分を相対的に速く流下させるとともに、吸着性の強い成分を相対的に遅く流下させることにより、原液から、それぞれに所定の成分が冨化された２以上の画分を分離する。
【０００３】
このようなクロマト分離の方式として、「擬似移動層方式」が知られる。擬似移動層方式は、原液中の特定成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤が充填された複数の単位充填層を直列に連結するとともに、最下流部の単位充填層と最上流部の単位充填層とを連結し、無端状の循環系を形成する。
【０００４】
擬似移動層方式は、無端状の循環系に対して原液と溶離液とを供給し、循環系(単位充填層)内を高速で移動するＡ画分と、循環系内を低速で移動するＣ画分とをそれぞれ異なる位置から抜き出す。そして、擬似移動層方式は、原液供給位置、溶離液供給位置、Ａ画分抜き出し位置、およびＣ画分抜き出し位置を、一定の位置関係に保ちながら流体循環方向下流側に順次移動させることで、原液供給を連続的に行う処理操作を擬似的に実現する。
【０００５】
従来、食品や医薬品に利用されるグルコースやマルトースなどの糖は、Ｃａ型やＮａ型に調整された強酸性陽イオン交換樹脂を吸着剤として用いた擬似移動層方式のクロマト分離により、グルコースやマルトースなどの糖を含んだ水溶液から効率良く分離される。例えばグルコースは、Ｎａ型に調整された強酸性陽イオン交換樹脂を用いた擬似移動層方式のクロマト分離により、グルコースを含んだ水溶液から効率よく分離される（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
ぶどう糖（グルコース）とマルトースとは、Ｎａ型やＫ型に調整された強酸性陽イオン交換樹脂を用いた擬似移動層方式のクロマト分離により、ぶどう糖とマルトースとを含んだ水溶液から効率よく分離される（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６４９４４号公報
【特許文献２】特開平３−８３９９１号公報
【特許文献３】特開平６−２３７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、グルコースとガラクトースとを、Ｃａ型やＮａ型に調整された強酸性陽イオン交換樹脂を吸着剤として用いたＨＰＬＣ(High performance liquid chromatography) により、グルコースとガラクトースとを含んだ水溶液から分離すると、グルコースとガラクトースとは、分析チャート上において非常に近い位置に検出される。
【０００９】
このようなグルコースとガラクトースは、Ｃａ型やＮａ型に調整された強酸性陽イオン交換樹脂を用いた擬似移動層方式のクロマト分離により、グルコースとガラクトースとを含んだ水溶液から分離しようとすると、濃度が高くなるほど分離しづらくなり、高純度かつ高い回収率での分離処理を高効率で行うことは困難であった。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、グルコースとガラクトースとを含んだ水溶液から、グルコースおよびガラクトースそれぞれを、高純度かつ高い回収率で高効率に分離する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、吸着剤が充填された複数の単位充填層が直列かつ無端状に連結された循環系に対し、溶離液および２以上の成分を含んだ原液を供給し、擬似移動層方式により、前記原液から、それぞれに所定の成分が冨化された２以上の画分を分離するクロマト分離方法であって、前記原液として、グルコースとガラクトースとを含んだものを用い、前記吸着剤として、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて、前記原液から、グルコースが冨化された画分とガラクトースが冨化された画分とを分離するクロマト分離方法に関する。
【００１２】
また、本発明の一態様は、吸着剤としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂が充填された複数の単位充填塔が直列に連結され、最下流の単位充填塔から排出される液体を最上流の単位充填塔に還流可能とした無端状の循環系と、前記複数の単位充填塔の内のいずれかに、グルコースとガラクトースを含む原液を選択的に供給するための複数の原液供給弁と、前記複数の単位充填塔の内のいずれかに溶離液を選択的に供給するための複数の溶離液供給弁と、前記複数の単位充填塔の内のいずれかからグルコースが冨化された画分を前記循環系外に抜き出すための複数の第１抜き出し弁と、前記複数の単位充填塔の内のいずれかからガラクトースが冨化された画分を前記循環系外に抜き出すための複数の第２抜き出し弁と、前記複数の原液供給弁、前記複数の溶離液供給弁、前記複数の第１抜き出し弁および第２抜き出し弁それぞれを、対応する前記複数の単位充填塔それぞれに応じた所定の駆動サイクルで駆動するとともに、前記複数の単位充填塔それぞれにおける駆動サイクルが完了する毎に、それぞれの単位充填塔に対応する前記各弁で実行されていた駆動サイクルを前記それぞれの単位充填塔の１つ下流側に隣接する単位充填塔に対応する前記各弁で順次実行させる制御部と、を備える擬似移動層方式のクロマト分離装置に関する。
【００１３】
本件出願人は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、擬似移動層方式のクロマト分離により、原液からグルコース画分とガラクトース画分とを分離する際に、吸着剤としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合、他の型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合に比べ、確実に、全糖濃度が高濃度の原液を用いることができるとともに吸着剤内部を流通する流体の流速を高流速にでき、これにより格段に、高純度かつ高い回収率で高効率に原液からグルコース画分とガラクトース画分とを分離できるという知見を得た。
【００１４】
本発明の一態様の前記クロマト分離方法では、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂の架橋度が５％以上であることが好ましい。
【００１５】
架橋度が５％未満のストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を吸着剤として用いる場合、強酸性陽イオン交換樹脂が柔らかく、また、強酸性陽イオン交換樹脂の容積変化率が大きいので、樹脂層が乱れて分離が悪くなる等、実用上種々の障害を引き起こす場合がある。障害が発生した場合、全糖濃度が低濃度の原液を用いる必要があるとともに、吸着剤内部を流通する流体の流速を低流速にする必要があり、極めて分離生産性が悪くなる。
しかしながら、前記方法によれば、吸着剤の架橋度が５％以上であるので、障害の発生を十分に抑えることができ、分離生産性を格段に向上できる。
【００１６】
本発明の一態様の前記クロマト分離方法では、前記吸着剤が充填された前記単位充填層における流体の流速が２ｍ／ｈｒ以上であることが好ましい。
この方法によれば、単位充填層における流体の流速が２ｍ／ｈｒ以上であるので、確実に良好な分離生産性を得ることができる。
【００１７】
本発明の一態様の前記クロマト分離方法では、前記原液において、グルコースとガラクトースとは、それぞれ固形分濃度で１０質量％以上含まれることが好ましい。
一般に、原液中におけるグルコースとガラクトースとの濃度がそれぞれ高くなるほど、原液からグルコース画分とガラクトース画分とを分離しづらくなる。
この方法によれば、しかしながら、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて原液を擬似移動層方式でクロマト分離するので、原液中にグルコースとガラクトースとがそれぞれ固形分濃度で１０質量％以上含まれていても、高い分離性能を維持でき、グルコースとガラクトースとの濃度が高い原液を用いることで、高純度、高回収率、かつ高効率での分離を確実に達成できる。
【００１８】
本発明の一態様の前記クロマト分離方法では、前記原液中のグルコースとガラクトースとは、乳糖を酵素または酸で加水分解して生成されたものであることが好ましい。
この方法によれば、原液中のグルコースとガラクトースとは、乳糖を酵素または酸で加水分解して生成したものであるので、該クロマト分離方法の汎用性を高めることができる。
【００１９】
本発明の一態様の前記クロマト分離方法では、前記溶離液は、脱塩水であることが好ましい。
この方法によれば、溶離液として脱塩水を用いることで、溶離液が樹脂のイオン型に悪影響を与えることを防止できるとともに、スケールの発生等のトラブルも抑えることができる。また、各画分に含まれる不純物含有量を低く抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】クロマト分離装置の機器系統図である。
【図２】分離処理の各工程におけるバルブ開閉状態およびポンプ動作状態を示す図である。
【図３】実施例におけるグルコース画分液およびガラクトース画分液の糖組成を示す図である。
【図４】実施例におけるグルコースおよびガラクトースの回収率を示す図である。
【図５】比較例におけるグルコース画分液およびガラクトース画分液の糖組成を示す図である。
【図６】比較例におけるグルコースおよびガラクトースの回収率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るクロマト分離装置およびクロマト分離方法の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るクロマト分離装置１の機器系統図である。
クロマト分離装置１は、４つの単位充填塔４（Nｏ．１〜Nｏ．４充填塔：単位充填層）を備えている。各充填塔４内には、原液タンク２から供給される原液３中に含まれる２以上の成分中の特定成分に対し選択的吸着能力を有する吸着剤５が充填されている。原液３としては、グルコースとガラクトースとをそれぞれ１０質量％以上含んだものが用いられる。グルコースとガラクトースとは、例えば乳糖を酵素または酸で加水分解して生成されたものが用いられる。
【００２３】
吸着剤５としては、ジビニルベンゼンで５％以上に架橋されたストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂が用いられる。強酸性陽イオン交換樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を母体とする。スチレン−ジビニルベンゼン共重合体は、スチレンモノマーおよびジビニルベンゼンモノマーを混合し共重合させたものであり、伸縮性のあるポリスチレンの鎖がジビニルベンゼンで架橋し合った立体的網目構造を持つポリマーである。スチレン−ジビニルベンゼン共重合体は、ジビニルベンゼンの仕込み量によってジビニルベンゼンが架橋する割合が変わり、網目の緻密さが変わる。スチレンモノマーおよびジビニルベンゼンモノマーの重合に際し、ジビニルベンゼンの仕込み量を多くすると緻密な網目構造になり、少なくすると網目は大きくなる。なお、「ジビニルベンゼンで５％以上に架橋された」における「５％」は、全仕込みモノマーにおけるジビニルベンゼンモノマーの割合（架橋度）が５質量％であることを意味する。吸着剤５の架橋度は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１６％である。
【００２４】
各充填塔４の出口は、各充填塔４に隣接する充填塔４の入口に配管６によって連結されており、４つの充填塔４は、全体として直列に連結されている。最も上流側の単位充填塔４（例えば、図１におけるＮｏ．１充填塔４）の入口と、最も下流側の単位充填塔４（例えば、図１におけるＮｏ．４充填塔４）の出口とは配管６によって連結されており、これら４つの単位充填塔４は、直列かつ無端状に連結されている。これら４つの単位充填塔４を含んで、流体が矢印方向に循環可能な循環系７が形成されている。
【００２５】
原液３を分離する際に各充填塔４の内部を流通する流体の流速は、２〜１０ｍ／ｈｒの範囲に設定される。各充填塔４の内部を流通する流体の温度は、ヒータ２２により６０℃〜８０℃の範囲で保持される。ヒータ２２は、充填塔４の内部を流通する糖を含む流体を６０℃〜８０℃の範囲で保持することにより、該流体の粘性を低下させかつ菌の繁殖を防止するとともに、流体中の糖の褐変を防止する。
【００２６】
循環系７内の各隣接充填塔４間には、各充填塔４間を遮断することが可能な遮断弁Ｒ１〜Ｒ４が設けられている。各充填塔４の出口と遮断弁Ｒ１〜Ｒ４との間からは、充填層内を高速で移動する画分（Ａ画分：吸着剤に対し吸着能力の低いグルコースが冨化された画分）の抜き出しを目的としたＡ画分抜き出しライン８が分岐している。各Ａ画分抜き出しライン８は、一つのＡ画分合流管９にまとめられている。各分岐したＡ画分抜き出しライン８には、各充填塔４からグルコースが冨化されたＡ画分を循環系７外に排出するためのＡ画分抜き出し弁Ａ１〜Ａ４（第１抜き出し弁）が設けられている。
【００２７】
同様に、各充填塔４の出口と遮断弁Ｒ１〜Ｒ４との間からは、充填層内を低速で移動する画分（Ｃ画分：吸着剤に対し吸着能力の高いガラクトースが冨化された画分）の抜き出しを目的としたＣ画分抜き出しライン１０が分岐している。各Ｃ画分抜き出しライン１０は、一つのＣ画分合流管１１にまとめられている。各分岐したＣ画分抜き出しライン１０には、各充填塔４からガラクトースが冨化されたＣ画分を循環系７外に排出するためのＣ画分抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ４（第２抜き出し弁）が設けられている。
【００２８】
また、各充填塔４の出口と遮断弁Ｒ１〜Ｒ４との間からは、循環工程において全量抜き出しを行うことを目的とした循環抜出しライン１２が分岐している。各循環抜出しライン１２は、循環抜出し合流管１３にまとめられている。各分岐した循環抜出しライン１２には、２方弁Ｚ１〜Ｚ４が設けられている。循環抜出し合流管１３は、溶離液供給ライン２０に溶離液供給ポンプＰＤの上流側で合流される。
【００２９】
循環系７には、原液タンク２に収容された原液３と、溶離液タンク１５に収容された溶
離液１６とが供給可能となっている。原液３としては、前述したようにグルコースとガラクトースとを１０質量％以上含んだものが用いられる。溶離液１６としては、水や脱塩水が用いられる。原液３は、本実施態様では、供給流量の制御が可能な原液供給ポンプＰＦにより、原液供給ライン１７を介して各単位充填塔４に供給される。原液供給ライン１７は、各原液分岐供給ライン１８に分岐されている。原液３は、各原液分岐供給ライン１８を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。
【００３０】
各原液分岐供給ライン１８には、開閉可能な原液供給弁Ｆ１〜Ｆ４が設けられており、原液３は、開弁された原液供給弁Ｆ１〜Ｆ４を介して対応する単位充填塔４に供給される。なお、原液供給ポンプＰＦの安定運転のために、原液３が供給されない工程でも原液供給ポンプＰＦを作動させておきたい場合には、原液供給弁Ｆ１〜Ｆ４の手前に弁Ｆ０および原液循環ライン１９を設けて原液３を原液タンク２に戻すようにしてもよい。
【００３１】
循環流体は、本実施態様では全量抜き出し弁Ｚ１〜Ｚ４のいずれかにおいて全量引き抜
かれ、循環抜出し合流管１３を通して溶離液タンク１５と溶離液供給ポンプＰＤとの間の溶離液供給ポンプＰＤの上流部に合流し、供給流量の制御が可能な溶離液供給ポンプＰＤにより、溶離液供給ライン２０を介して再び循環系７に供給される。溶離液供給ライン２０は、各溶離液分岐供給ライン２１に分岐され、溶離液１６は各溶離液分岐供給ライン２１を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。
【００３２】
各溶離液分岐供給ライン２１には、開閉可能な溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ４が設けられており、開弁された溶離液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔４に溶離液１６が供給される。なお、溶離液供給ポンプＰＤの安定運転のために、溶離液１６が供給される工程および循環工程以外の工程でも溶離液供給ポンプＰＤを作動させておきたい場合は、溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ４の手前に溶離液循環ラインを設けて溶離液タンク１５に戻すようにしてもよい。
【００３３】
また、クロマト分離装置１は、プロセッサ３１（制御部）、メモリ３２、ＡＳＩＣ３３、およびＨＤＤ３４を備える。
プロセッサ３１は、遮断弁Ｒ１〜Ｒ４、Ａ画分抜き出し弁Ａ１〜Ａ４、Ｃ画分抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ４、２方弁Ｚ１〜Ｚ４、原液供給弁Ｆ１〜Ｆ４、溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ４、原液供給ポンプＰＦ、溶離液供給ポンプＰＤ、およびヒータ２２を制御するとともに、クロマト分離装置１全体を制御する。プロセッサ３１は、メモリ３２やＨＤＤ３４に格納されるプログラムを実行することにより、各部の制御や種々の機能を実現する。
メモリ３２およびＨＤＤ３４は、例えばフラッシュメモリ等の記憶装置により代替可能である。ＡＳＩＣ３３は、プロセッサ３１が実行する各種処理の一部を実行してもよい。
【００３４】
このように構成されたクロマト分離装置１において分離処理は次のように行われる。すなわち、クロマト分離装置１では、原液３を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程、溶離液１６を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程、溶離液１６を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程、および一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系７内の液を循環させる工程の４つの工程の運転が可能となっており、これらの工程を組み合わせることで、原液３からグルコースが冨化されたＡ画分と、ガラクトースが冨化されたＣ画分とを分離できる。
【００３５】
原液３を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｆ−Ａ工程）では、いずれかの原液供給弁Ｆ（Ｆ１〜Ｆ４のいずれか）を開き、原液３を対応する単位充填塔４の入口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の抜き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａ（Ａ１〜Ａ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ａ画分抜き出しライン８を通してＡ画分（グルコースが冨化された画分）の全量を抜き出す。
【００３６】
溶離液１６を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ｃ工程）では、いずれかの溶離液供給弁Ｄ（Ｄ１〜Ｄ４のいずれか）を開き、溶離液１６を対応する単位充填塔４の入口側から循環系７内に供給し、Ｃ画分の抜き出し位置に相当するＣ画分抜き出し弁Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ｃ画分抜き出しライン１０を通してＣ画分（ガラクトースが冨化された画分）の全量を抜き出す。
【００３７】
溶離液１６を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ａ工程）では、いずれかの溶離液供給弁Ｄ（Ｄ１〜Ｄ４のいずれか）を開き、溶離液１６を対応する単位充填塔４の入口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の抜き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａ（Ａ１〜Ａ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ａ画分抜き出しライン８を通じてＡ画分の全量を抜き出す。
【００３８】
一切の供給、抜き出しを行わずに循環系内の液を移動させる工程（循環工程：Ｒ工程）
では、いずれかの循環流体抜き出し弁Ｚ（Ｚ１〜Ｚ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、循環抜出しライン１２より全量を循環系７外に抜き出し、溶離液供給ポンプＰＤと介し、溶離液の供給位置に相当する溶離液供給バルブＤ（Ｄ１〜Ｄ４のいずれか）より供給する。
【００３９】
次に、分離処理におけるバルブ開閉サイクルについて説明する。
図２は、分離処理の各工程におけるバルブ開閉状態およびポンプ動作状態を示す図である。図２において、図中の数字は各弁の番号を示している。例えば、Ｆの項で１はＦ１の弁を示している。図２では、図中の番号に対応する弁が開弁されることを示している。空欄の場合は、閉弁の状態となることを示している。また、弁Ａ、Ｃ、Ｚの項では、図中の数字は全量抜き出しを行う弁の番号を示している。空欄の場合には、その弁での抜き出しは行わないことを示している。弁Ｒの項では、図中の番号に対応する弁が閉弁されることを示している。空欄の場合には、開弁の状態となることを示している。さらに、原液供給ポンプＰＦと溶離液供給ポンプＰＤとの項では、丸印は運転状態を示しており、空欄の場合には、停止状態となることを示している。図２において、工程Ｎｏ．１−１〜１−６から工程Ｎｏ．４−１〜Ｎｏ．４−６までが、本クロマト分離装置１における分離処理の１サイクルを示している。また、図２において、各弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆにおける各工程Ｎｏ．１−１〜１−６、Ｎｏ．２−１〜２−６、Ｎｏ．３−１〜３−６、Ｎｏ．４−１〜４−６それぞれは、各弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆに対応する充填塔４に応じた駆動サイクルを示している。
【００４０】
以下の各工程は、プロセッサ３１が、メモリ３２やＨＤＤ３４に格納されるプログラムを実行し、例えばＨＤＤ３４に格納されている図２に示すようなデータテーブルに従って、遮断弁Ｒ１〜Ｒ４、Ａ画分抜き出し弁Ａ１〜Ａ４、Ｃ画分抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ４、２方弁Ｚ１〜Ｚ４、原液供給弁Ｆ１〜Ｆ４、溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ４、原液供給ポンプＰＦ、および溶離液供給ポンプＰＤを制御することにより行われる。具体的に、プロセッサ３１は、弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆを開閉する制御を行う。また、プロセッサ３１は、ポンプＰＦ、ＰＤの駆動を制御し、流量、流速を制御する。また、プロセッサ３１は、各弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆそれぞれを、対応する充填塔４それぞれに応じた所定の駆動サイクルで駆動するとともに、複数の充填塔４それぞれにおける駆動サイクルが完了する毎に、それぞれの充填塔４に対応する各弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆで実行されていた駆動サイクルを、それぞれの充填塔４の１つ下流側に隣接する充填塔４に対応する各弁Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｚ、Ｆで順次実行させる。
【００４１】
（工程１−１について）
工程１−１では、循環流体抜き出し弁Ｚ２を開き、そこから循環流体を循環系７から全量抜き出す。抜き出された循環流体を溶離液供給ポンプＰＤによって溶離液供給弁Ｄ３から再度、循環系７内に供給する。工程１−１は、一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移動させる工程（Ｒ工程）である。工程１−１では、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００４２】
（工程１−２について）
工程１−２では、溶離液供給弁Ｄ３を開き溶離液１６を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜き出し弁Ａ１を開き、そこからＡ画分（グルコースが冨化された画分）の全量を抜き出す。工程１−２は、溶離液１６を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ａ工程）である。工程１−２では、原液３はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００４３】
（工程１−３について）
工程１−３では、原液供給弁Ｆ１を開き原液３を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜き出し弁Ａ１を開き、そこからＡ画分の全量を抜き出す。工程１−３は、原液３を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｆ−Ａ工程）である。
【００４４】
（工程１−４について）
工程１−４では、循環流体抜き出し弁Ｚ２を開き、そこから循環流体を循環系７から全
量抜き出す。抜き出された循環流体を溶離液供給ポンプＰＤによって溶離液供給弁Ｄ３から再度、循環系７内に供給する。この工程１−４は、一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移動させる工程（Ｒ工程）である。工程１−４では、原液３はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００４５】
（工程１−５について）
工程１−５では、溶離液供給弁Ｄ３を開き溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｃ
画分抜き出し弁Ｃ３を開き、そこからＣ画分（ガラクトースが冨化された画分）の全量を抜き出す。工程１−５は、溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ｃ工程）である。工程１−５では、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００４６】
（工程１−６について）
工程１−６では、循環流体抜き出し弁Ｚ２を開き、そこから循環流体を循環系７から全
量抜き出す。抜き出された循環流体を循環ポンプとしての溶離液供給ポンプＰＤによって
溶離液供給弁Ｄ３から再度、循環系７内に供給する。工程１−６は、一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移動させる工程（Ｒ工程）である。工程１−６では、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００４７】
以上の一連の工程１−１〜１−６では、原液３、溶離液１６の供給位置、Ａ画分、Ｃ画分の抜き出し位置、および循環工程における循環流体抜き出し弁の位置は、ある特定の位置関係に保って実行され、これら一連の工程１−１〜１−６が終了すると、その特定の位置関係を維持しつつ、各制御対象弁の位置を下流側に一つ移行し、次の一連の工程２−１〜２−６を実行する。この移行を順次行うことにより、クロマト分離装置１は、擬似移動層方式で原液３をクロマト分離することができる。
【００４８】
一連の工程１−１〜１−６に続く工程２−１〜２−６、工程３−１〜３−６、工程４−
１〜４−６では、上記の如く各弁の位置を一つずつ移行した状態にて、上記工程１−１〜
１−６と同様の運転を実行する。工程１−１〜４−６までが実行されると、分離処理の１
サイクルが終了する。
【００４９】
なお、上記分離操作においては、原液供給ポンプＰＦおよび溶離液供給ポンプＰＤは、
定流量吐出設定としてもよいし、流量制御を行ってもよい。
【００５０】
以上の本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
クロマト分離装置１は、原液３として、グルコースとガラクトースとを含んだものを用い、吸着剤５として、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて原液３をクロマト分離するので、他の型のイオン交換樹脂を用いて原液３をクロマト分離する場合に比べ、確実に、全糖濃度が高濃度の原液３を用いることができるとともに吸着剤５内部を流通する流体の流速を高流速にできる。そのため、クロマト分離装置１は、他の型のイオン交換樹脂を用いて原液３をクロマト分離する場合に比べ、格段に、高純度かつ高い回収率で高効率に原液３からグルコース画分とガラクトース画分とを分離できる。
【００５１】
ここで、ジビニルベンゼンで５％未満、例えばジビニルベンゼンで３．５％、に架橋されたストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を吸着剤５として用いて原液３をクロマト分離することを考える。この場合、分離性能は十分なものが得られるかもしれないが、強酸性陽イオン交換樹脂が柔らかくなるとともに容積変化率が大きくなるため、樹脂層が乱れて分離が悪くなる等、実用上種々の障害を引き起こす場合がある。障害が発生した場合、クロマト分離装置１を工業的に使用するためには、原液３の濃度を例えば全糖濃度４０質量％以下の低濃度にする必要があるとともに、分離の際に充填塔４の内部を流通する流体の流速を例えば０．６ｍ／ｈｒ以下の低流速にする必要があり、極めて分離生産性が悪くなる。
【００５２】
これに対し、本実施形態では、ジビニルベンゼンで５％以上に架橋されたストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を吸着剤５として用いて、原液３からグルコース画分とガラクトース画分とをクロマト分離するので、原液３として例えば全糖濃度６０質量％程度の高濃度のものを用いることができるとともに、分離する際に各充填塔４の内部を流通する流体の流速を高流速にでき、確実に高純度かつ高い回収率で高効率に原液３からグルコース画分とガラクトース画分とを分離できる。
本実施形態では、各充填塔４の内部を流通する流体の流速が２ｍ／ｈｒ以上であるので、より確実に良好な分離生産性を得ることができる。
【００５３】
一般に、原液３中におけるグルコースとガラクトースとの濃度がそれぞれ高くなるほど、原液３からグルコース画分とガラクトース画分とを分離しづらくなるが、本実施形態では、ストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて原液３を擬似移動層方式でクロマト分離するので、原液３中にグルコースとガラクトースとがそれぞれ固形分濃度で１０質量％以上含まれていても、高い分離性能を維持できる。そして、本実施形態では、グルコースとガラクトースとの濃度が高い原液３を用いることで、高純度、高回収率、かつ高効率での分離を確実に達成できる。
【００５４】
原液３中のグルコースとガラクトースとは、乳糖を酵素または酸で加水分解して生成したものであるので、本実施形態のクロマト分離装置１およびクロマト分離方法の汎用性を高めることができる。
溶離液１６として脱塩水を用いることで、溶離液１６が樹脂のイオン型に悪影響を与えることを防止できるとともに、スケールの発生等のトラブルも抑えることができる。また、グルコース画分およびガラクトース画分に含まれる不純物含有量を低く抑えることもできる。
【実施例】
【００５５】
次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。なお、前記実施形態および本実施例では、グルコースとガラクトースとの２成分を原液３からクロマト分離する方法を詳述しているが、特開平４−２２７８０４号公報に記載の方法により、グルコース、ガラクトース、および他の成分の３成分を原液３からクロマト分離しても良い。
【００５６】
図１に示したクロマト分離装置１を用いて、原液３からグルコース画分とガラクトース画分とをクロマト分離する。その際における諸条件を以下に記載する。原液３は、グルコース６６．７％およびガラクトース３３．３％よりなる全糖濃度６０質量％のものを用いる。溶離液１６は水を用いる。単位充填塔４は、内径２２mm、高さ１．５mの円筒型とする。単位充填塔４内には、吸着剤５を２．２８１L充填する。吸着剤５は、スチレンージビニルベンゼン共重合体を母体とするとともに官能基がスルホン酸基で、ジビニルベンゼンで６％に架橋されたストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂“アンバーライト”ＣＲ１３１０（ダウケミカル社製）を用いる。「ジビニルベンゼンで６％に架橋された」における「６％」は、全仕込みモノマーにおけるジビニルベンゼンモノマーの割合（架橋度）が６質量％であることを意味する。
【００５７】
各単位充填塔4内は、ヒータ２２により約６０℃に保持する。運転工程は前記表１に従う。原液３と水（溶離液１６）の供給量（１サイクル当たりの供給量）、グルコース画分およびガラクトース画分の抜き出し量（１サイクル当たりの抜き出し量）、および１サイクル当たりの循環量と時間は、以下の条件に従う。
【００５８】
原液供給量                    ９８．０ml
水供給量                    ６１４．３ml
グルコース画分抜き出し量    ３６９．２ml
ガラクトース画分抜き出し量  ３４３．１ml
循環量                    １２２６．１ml
工程時間
ｎ（ｎ＝１〜４）−１  工程    ８５．６秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−２  工程  ２００．４秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−３  工程    ７２．４秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−４  工程  ５２８．０秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−５  工程  ２５３．５秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−６  工程  ２９２．４秒
１サイクルあたり時間      ５７２９．２秒（１４３２．３秒×４）
【００５９】
以上の条件の下、図１に示したクロマト分離装置１を運転し、原液３から、グルコース画分とガラクトース画分とをクロマト分離した。図３は、定常状態において抜き出されたグルコース画分液およびガラクトース画分液の糖組成を示す図である。図４は、グルコースおよびガラクトースの回収率を示す図である。
図３及び図４から明らかなように、吸着剤５としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いる本発明のクロマト分離方法を行うことにより、原液３から、グルコース画分とガラクトース画分とを高純度、高回収率、かつ高効率で分離できた。
【００６０】
(比較例１)
次に本発明の効果を明確にするため、比較例を提示する。比較例と前記実施例との大きな差は、比較例ではカルシウム型の吸着剤５を用いる点である。
【００６１】
クロマト分離装置１を用いて原液３から、グルコース画分とガラクトース画分とをクロマト分離する。その際における諸条件を以下に記載する。原液３および溶離液１６は、前記実施例と同様のものを用いる。単位充填塔４の寸法および単位充填塔４内部に充填する吸着剤５の量は、前記実施例と同様である。
吸着剤５は、前記実施例と同様、ジビニルベンゼンで６％に架橋された強酸性陽イオン交換樹脂“アンバーライト”ＣＲ１３１０（ダウケミカル社製）を用いるが、本比較例では、吸着剤５がカルシウム型である点が前記実施例とは異なる。
【００６２】
各単位充填塔4内の温度、および運転工程は前記実施例と同様である。原液３と水（溶離液１６）の供給量、グルコース画分およびガラクトース画分の抜き出し量、および１サイクル当たりの循環量と時間は、以下の条件に従う。
【００６３】
原液供給量                    １１７．５ml
水供給量                      ８１７．０ml
グルコース画分液抜き出し量    ４４６．６ml
ガラクトース画分液抜き出し量  ４８７．９ml
循環量                      １１５８．５ml
工程時間
ｎ（ｎ＝１〜４）−１  工程      ８５．６秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−２  工程    ２４３．２秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−３  工程      ８６．８秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−４  工程    ４２８．０秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−５  工程    ３６０．５秒
ｎ（ｎ＝１〜４）−６  工程    ３４２．４秒
１サイクルあたり時間        ６１８６．０秒（１５４６．５秒×４）
【００６４】
図５は、定常状態において抜き出されたグルコース画分液およびガラクトース画分液の糖組成を示す図である。図６は、グルコースおよびガラクトースの回収率を示す図である。
図３、図４と図５、図６との比較から明らかなように、原液３からグルコース画分とガラクトース画分とをクロマト分離する場合、吸着剤５としてストロンチウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いることにより、高純度、高回収率、かつ高効率での分離を達成できるのであって、カルシウム型の強酸性陽イオン交換樹脂では、高純度、高回収率、かつ高効率での分離を達成できないことが分かる。
【符号の説明】
【００６５】
１…クロマト分離装置、３…原液、４…単位充填塔（単位充填層）、５…吸着剤、７…循環系、１６…溶離液、３１…制御部（プロセッサ）、Ａ１〜Ａ４…第１抜き出し弁（Ａ画分抜き出し弁）、Ｃ１〜Ｃ４…第２抜き出し弁（Ｃ画分抜き出し弁）、Ｄ１〜Ｄ４…溶離液供給弁、Ｆ１〜Ｆ４…原液供給弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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