(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との混床を再生するに当たり、両イオン交換樹脂の混床層に下部からアルカリ水溶液を上昇流で流入させ、樹脂層を膨張流動させながら両イオン交換樹脂を分離するとともに弱塩基性アニオン交換樹脂を再生し、次いでアルカリ水溶液の流入を停止して両イオン交換樹脂を沈静させた後、樹脂層下部に分離された強酸性カチオン交換樹脂を酸水溶液で再生することを特徴とする混床式デンプン糖液精製装置の再生法。
【請求項２】
アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム水溶液を用い、この水酸化ナトリウム水溶液のアルカリ濃度を０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の混床式デンプン糖液精製装置の再生法。
【請求項３】
アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム水溶液を用い、この水酸化ナトリウム水溶液のアルカリ濃度を０．１ｍｏｌ／Ｌ以上０．４ｍｏｌ／Ｌ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の混床式デンプン糖液精製装置の再生法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、混床式デンプン糖液精製装置の再生法に関し、さらに詳述すると、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との混床の再生法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デンプン糖液を精製する場合、炭酸飽充、粒状活性炭濾過、骨炭濾過等の精製工程の後処理として、脱塩、脱色を目的としたイオン交換処理が行われる。このイオン交換処理システムは、一般に、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂を用いた複床式イオン交換樹脂塔（前脱塩システム）と、強酸性カチオン交換樹脂とII形強塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式イオン交換樹脂塔（仕上げ脱塩システム）とによって構成され、前脱塩システムで原糖液中の塩類、色素、その他の不純物の大部分を除去し、仕上げ脱塩システムで仕上げの脱塩、脱色、ｐＨ調整を行っている。
【０００３】
また、前述した従来の脱塩処理では、仕上げ脱塩システムで強塩基性アニオン交換樹脂を使用しているので、ブドウ糖などの異性化が生じやすい。そのため、従来の脱塩処理に比べて異性化が起こりにくいシステムとして、単床式強酸性カチオン交換樹脂塔（前段）と、弱塩基性アニオン交換樹脂及び強酸性カチオン交換樹脂を用いた混床式イオン交換樹脂塔（後段）とを組み合わせたイオン交換処理システムが開発されている。
【０００４】
上述した混床式イオン交換樹脂塔におけるイオン交換樹脂の再生は、従来、次のように行われている。まず、混床塔で糖液処理を終了した後、混床塔内で強酸性カチオン交換樹脂を下層に、塩基性アニオン交換樹脂を上層に分離する。混合状態の両樹脂の分離は、水を用いた逆洗によって両樹脂の比重差を利用して行う。そして、下層の強酸性カチオン交換樹脂に塩酸水溶液等の酸再生剤を通薬して強酸性カチオン交換樹脂の再生を行う。同様に、上層の塩基性アニオン交換樹脂に水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ再生剤を通薬して塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う。一方の樹脂層への通薬時には他方の樹脂層に水を通水し、両樹脂の分離境界面に設置したコレクタより樹脂再生廃液及び上記水を排出する。また、両樹脂層に同時に再生剤を通薬する方法もある。両樹脂を再生した後は、これらを再び混合して混床を形成させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式糖液精製装置では、混床層の樹脂にクランピング（凝集）が生じることがある。このような樹脂のクランピングが生じた場合、水を用いた逆洗によってはクランピングが解消されない。したがって、従来の再生法では、水による逆洗時に混合状態の両樹脂が十分に分離されず、再生処理が良好に行われないことがあった。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂の混床を用いた混床式デンプン糖液精製装置の再生法であって、樹脂のクランピングを解消して混合状態の両イオン交換樹脂をほぼ完全に分離することができ、しかも再生処理を簡便にかつ短時間で行うことが可能な混床式デンプン糖液精製装置の再生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】
本発明者は、前記目的を達成するために種々検討を行った結果、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との混床を再生するに当たり、まず、アルカリ水溶液を用いて樹脂層を流動させる逆洗を行うことにより、樹脂のクランピングを解消して混合状態の両樹脂をほぼ完全に分離できることを見出した。また、上記逆洗時に弱塩基性アニオン交換樹脂は流動状態でアルカリ水溶液と接触するが、弱塩基性アニオン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂に比べて再生効率が良いので、流動状態でアルカリ水溶液と接触させても問題なく再生され、したがって逆洗と同時に弱塩基性アニオン交換樹脂をほぼ完全に再生できることを本発明者は知見した。
【０００８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との混床を再生するに当たり、両イオン交換樹脂の混床層に下部からアルカリ水溶液を上昇流で流入させ、樹脂層を膨張流動させながら両イオン交換樹脂を分離するとともに弱塩基性アニオン交換樹脂を再生し、次いでアルカリ水溶液の流入を停止して両イオン交換樹脂を沈静させた後、樹脂層下部に分離された強酸性カチオン交換樹脂を酸水溶液で再生することを特徴とする混床式デンプン糖液精製装置の再生法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、アルカリ水溶液を用いた逆洗によって強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との分離及び弱塩基性アニオン交換樹脂の再生を同時に行うことができるので、その後はほぼ完全に分離された強酸性カチオン交換樹脂のみを再生すればよい。したがって、本発明によれば、再生処理を良好に、しかも簡便かつ短時間で行うことが可能となる。なお、強塩基性アニオン交換樹脂は再生効率が悪いので、流動状態でアルカリ水溶液と接触させてもほぼ完全に再生することは困難である。
【００１０】
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明では、まず、混床層に下部からアルカリ水溶液を上昇流で流入させて、樹脂層を膨張流動させる逆洗を行う。この場合、アルカリ水溶液の種類に限定はないが、水酸化ナトリウム水溶液を好適に用いることができる。また、アルカリ水溶液のアルカリ濃度は、好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上、特に０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．２〜１．０ｍｏｌ／Ｌである。アルカリ水溶液のアルカリ濃度が低すぎると樹脂のクランピングが解消されないことがあり、高すぎると急激な収縮膨潤のために樹脂が破壊されることがある。さらに、アルカリ水溶液による逆洗時における樹脂層の膨張率は、好ましくは４０〜１５０％、特に５０〜１００％である。逆洗時における樹脂層の膨張率が低すぎると両樹脂の分離が十分に行われないことがある。
【００１１】
本発明では、次に、アルカリ水溶液の流入を停止して両イオン交換樹脂を沈静させた後、樹脂層下部に分離された強酸性カチオン交換樹脂を酸水溶液で再生する。この場合、酸水溶液の種類に限定はないが、塩酸水溶液を好適に用いることができる。
【００１２】
本発明を適用できる混床の強酸性カチオン交換樹脂としては、例えばアンバーライト（登録商標、以下同じ）２００ＣＴ、ＩＲ１２０Ｂ、ＩＲ１２４、ＩＲ１１８、ダイヤイオン（登録商標、以下同じ）ＳＫ１Ｂ、ＳＫ１０２、ＰＫ２０８、ＰＫ２１２等を挙げることができ、弱塩基性アニオン交換樹脂としては、例えばアンバーライトＸＥ５８３、ＩＲＡ６７、ＩＲＡ９６ＳＢ、ダイヤイオンＷＡ１０、ＷＡ２０、ＷＡ３０等を挙げることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用する混床式デンプン糖液精製装置の一例を示す概略構成図である。本例の混床式デンプン糖液精製装置２の下部にはイオン交換樹脂（強酸性カチオン交換樹脂及び弱塩基性アニオン交換樹脂）を支持するための支持床４が敷設されている。また、塔内の下部には酸水溶液を供給するディストリビュータ６が設置されているとともに、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂８と下層の強酸性カチオン交換樹脂１０との分離境界面１２には、強酸性カチオン交換樹脂の再生廃液を排出するコレクタ１４が設置されている。さらに、図中１６は原糖液導入管、１８は処理糖液排出管、２０はアルカリ水溶液導入管、２２はアルカリ水溶液排出管を示す。
【００１５】
本例の混床式デンプン糖液精製装置の再生を本発明の再生法によって行う手順は、例えば下記のとおりである。
（１）糖液処理を終了した後、原糖液導入管１６から塔内に水を導入し、この水で混床層中の糖液を押し出す。糖液及び水は処理糖液排出管１８から排出する。
（２）糖液押し出し終了後、アルカリ水溶液導入管２０から塔内にアルカリ水溶液を導入し、混床層に下部からアルカリ水溶液を上昇流で流入させ、樹脂層を膨張流動させる逆洗を行う。これにより、両イオン交換樹脂を分離するとともに、弱塩基性アニオン交換樹脂を再生する。アルカリ水溶液の逆洗排出液はアルカリ水溶液排出管２２から排出する。
（３）逆洗終了後、アルカリ水溶液の流入を停止し、処理糖液排出管１８から塔内に水を導入し、この水で樹脂層中のアルカリ水溶液を押し出す。アルカリ水溶液及び水はアルカリ水溶液排出管２２から排出する。
（４）アルカリ水溶液押し出し終了後、両イオン交換樹脂を沈静させ、さらに原糖液導入管１６から塔内に水を導入して、この水で樹脂層を洗浄する。水は処理糖液排出管１８から排出する。
（５）その後、ディストリビュータ６より、下層の強酸性カチオン交換樹脂１０に塩酸水溶液等の酸水溶液を上向流で通薬する。同時に、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂８に原糖液導入管１６から水を下向流で通水する。そして、樹脂再生廃液及び水をコレクタ１４から排出する。これにより、強酸性カチオン交換樹脂１０の再生が行われる。
（６）次いで、処理糖液排出管１８から塔内に水を導入し、この水で強酸性カチオン交換樹脂層１０中の酸水溶液を押し出す。同時に、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂８に原糖液導入管１６から水を下向流で通水する。そして、樹脂再生廃液及び水をコレクタ１４から排出する。
（７）再生された両樹脂を再び混合して混床を形成させる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（実験例）
完全に再生した強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト１２０Ｂ）５００ｍＬと、完全に再生した弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＸＥ５８３）１０００ｍＬとの樹脂混合物をカラムに充填した。樹脂層の層高は６０ｃｍであった。次いで、樹脂層に下部から水酸化ナトリウム水溶液を上昇流で流入させ、樹脂層を膨張流動させる逆洗を行った。水酸化ナトリウム水溶液としては、水酸化ナトリウム濃度が０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．４ｍｏｌ／Ｌのものを用いた。また、逆洗は通液ＬＶ３．２５ｍ／ｈで行った。逆洗時の樹脂の膨張率は５０％であった。水酸化ナトリウム水溶液の水酸化ナトリウム濃度と、樹脂の分離に要した時間との関係を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0004347491.tif 000002
【００１９】
表１の結果から、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂の分離に用いる水酸化ナトリウム水溶液の水酸化ナトリウム濃度は、好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上、特に０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であることがわかった。
【００２０】
（実施例）
図１に示した混床式デンプン糖液精製装置の再生処理を前記（１）〜（７）の手順で行った。この場合、上記装置の強酸性カチオン交換樹脂としてはアンバーライト１２０Ｂ、弱塩基性アニオン交換樹脂としてはアンバーライトＸＥ５８３を使用し、強酸性カチオン交換樹脂：弱塩基性アニオン交換樹脂の容量比は１：２とした。
【００２１】
本実施例において、前記（２）の工程では、水酸化ナトリウム水溶液として水酸化ナトリウム濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌのものを用い、これを弱塩基性アニオン交換樹脂のイオン交換容量（１．５５当量／Ｌ）に対して１当量の割合で通液して、樹脂層の分離及び弱塩基性アニオン交換樹脂の再生を行った。この場合、逆洗は通液ＬＶ３．２５ｍ／ｈで行った。逆洗時の樹脂の膨張率は５０％であった。
【００２２】
再生後、弱塩基性アニオン交換樹脂のＲ−ＯＨ量の測定を行った結果、Ｒ−ＯＨ量は１．５４ｅｑ／Ｌ−樹脂であった。したがって、弱塩基性アニオン交換樹脂は完全に再生されていることがわかった。また、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂が完全に分離されることから、この方法により樹脂の分離と弱塩基性アニオン交換樹脂の再生を同一工程内で行えることが確認できた。さらに、弱塩基性アニオン交換樹脂のイオン交換容量と同程度の当量のアルカリ水溶液によって弱塩基性アニオン交換樹脂を再生できることがわかった。
【００２３】
本実施例において、前記（５）の工程では、酸水溶液としてＩＮの塩酸水溶液を用い、これを強酸性カチオン交換樹脂のイオン交換容量に対して２．１当量の割合で通液して、強酸性カチオン交換樹脂の再生を行った。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る混床式デンプン糖液精製装置の再生法によれば、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との混床を再生する際に、樹脂のクランピングを解消して混合状態の両樹脂を完全に分離することができ、したがって再生処理を良好に行うことができる上、再生処理を簡便にかつ短時間で行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する混床式デンプン糖液精製装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２  混床式デンプン糖液精製装置
４  支持床
６  ディストリビュータ
８  弱塩基性アニオン交換樹脂
１０  強酸性カチオン交換樹脂
１２  分離境界面
１４  コレクタ
１６  原糖液導入管
１８  処理糖液排出管
２０  アルカリ水溶液導入管
２２  アルカリ水溶液排出管
【図１】
0004347491.tif 000003