(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂を充填した混床式糖液精製装置のイオン交換樹脂を再生するに当たり、前記混床式糖液精製装置内において強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂とを分離した状態で、塩基性アニオン交換樹脂及び強酸性カチオン交換樹脂にアルカリ再生剤をこの順で接触させた後、前記混床式糖液精製装置内において強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂とを分離した状態で、強酸性カチオン交換樹脂に酸再生剤を接触させることを特徴とする混床式糖液精製装置の再生法。
【請求項２】
アルカリ再生剤として水酸化ナトリウム水溶液を用いる請求項１に記載の混床式糖液精製装置の再生法。
【請求項３】
塩基性アニオン交換樹脂が弱塩基性アニオン交換樹脂である請求項１又は２に記載の混床式糖液精製装置の再生法。
【請求項４】
混床式糖液精製装置が、強酸性カチオン交換樹脂の総イオン交換容量と塩基性アニオン交換樹脂の総イオン交換容量との比を４：１〜１：４として混床を形成させたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の混床式糖液精製装置の再生法。
【請求項５】
混床式糖液精製装置がデンプン糖液の精製装置である請求項１〜４のいずれか１項に記載の混床式糖液精製装置の再生法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デンプン糖液等の糖液の脱塩、脱色を行う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塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式糖液精製装置のイオン交換樹脂の再生法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デンプンを酸又は酵素で加水分解すると、その分解条件によって種々のデンプン糖（デンプンを原料として製造された糖類の総称）が得られる。デンプンの加水分解工程は液化と糖化の２工程に分けられ、デンプンの糖化によってデンプン糖液が得られるが、このデンプン糖液中には様々な不純物が含まれている。そのため、これら不純物除去を目的として、デンプンの糖化工程の後にはデンプン糖液の精製が行われる。
【０００３】
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、イオン交換処理が行われている。イオン交換処理には、脱色を目的としたイオン交換処理と、脱塩を目的としたイオン交換処理がある。
【０００４】
脱塩を目的としたイオン交換処理は、一般に、強酸性カチオン交換樹脂層と弱塩基性アニオン交換樹脂層を用いた複床式の前脱塩システムと、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の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。この脱塩処理は工業的に広く使用されており、高純度の糖液が得られる点で、糖液の精製処理法として優れた方法である。これは、混床層を用いた仕上げ脱塩がうまく働いているためである。また、最近では、II形強塩基性アニオン交換樹脂に代えて、弱塩基性アニオン交換樹脂やI形強塩基性アニオン交換樹脂を用いて混床を形成することも提案されている。
【０００５】
上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（仕上げ脱塩システム）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、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。
【０００６】
【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は、従来の再生法、すなわち強酸性カチオン交換樹脂に酸再生剤、塩基性アニオン交換樹脂にアルカリ再生剤をそれぞれ通薬する方法によって再生処理を数サイクル行った後に、処理糖液の導電率が悪化する場合があった。そこで、本発明者らは、導電率が悪化した処理糖液中に含まれる塩類の分析を行った。その結果、該処理糖液中にはアミノ酸等の両性有機物がリークしていることが判明した。
【０００７】
本発明者らの検討によれば、糖液中に含まれるアミノ酸等の両性有機物は、強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されるイオンである（後述）。したがって、上記両性有機物の処理糖液中へのリークは、混床式糖液精製装置の再生処理時に、強酸性カチオン交換樹脂から上記両性有機物がうまく脱着しないことが原因であると考えられた。
【０００８】
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塩基性アニオン交換樹脂を充填した混床式糖液精製装置の再生法であって、混合樹脂中の強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されたアミノ酸等の両性有機物を該強酸性カチオン交換樹脂から効率的に脱着することができ、したがって上記両性有機物が処理糖液中にリークすることを効果的に防止することが可能な混床式糖液精製装置の再生法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述したアミノ酸等の両性有機物の処理糖液中へのリークの原因について検討した。その結果、糖液中のアミノ酸等の両性有機物は、通液当初は強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂に捕捉されるが、塩基性アニオン交換樹脂のイオン捕捉性能は強酸性カチオン交換樹脂に比べて弱く、また塩基性アニオン交換樹脂は通液を繰り返すことによってイオン捕捉性能がさらに弱くなっていくため、最終的には、糖液中のアミノ酸等の両性有機物は強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されることがわかった。
【００１０】
また、糖液中のアミノ酸等の両性有機物は、上述のように強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されるが、酸再生剤を用いた通常の再生法では、上記両性有機物は強酸性カチオン交換樹脂から脱着されにくいことがわかった。これは推測であるが、アミノ酸等の両性有機物が強酸性カチオン交換樹脂に捕捉される場合は、両性有機物のアミノ基等のカチオン部が強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されるため、この状態に塩酸等の酸再生剤を通薬しても両性有機物自体は脱着されず、捕捉されていないカルボン酸基等のアニオン部がイオン交換されるだけであると考えられた。
【００１１】
そこで、本発明者らは、強酸性カチオン交換樹脂からアミノ酸等の両性有機物を脱着する手段について種々検討を行った。その結果、水酸化ナトリウム等のアルカリ再生剤を強酸性カチオン交換樹脂に通液した場合、強酸性カチオン交換樹脂からアミノ酸等の両性有機物が効率的に脱着されることを見出した。これは推測であるが、強酸性カチオン交換樹脂にアルカリ再生剤を接触させると、捕捉されていたアミノ基等のカチオン部が強酸性カチオン交換樹脂から脱離し、その結果両性有機物全体が脱着するのではないかと考えられる。
【００１２】
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塩基性アニオン交換樹脂を充填した混床式糖液精製装置のイオン交換樹脂を再生するに当たり、前記混床式糖液精製装置内において強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂とを分離した状態で、塩基性アニオン交換樹脂及び強酸性カチオン交換樹脂にアルカリ再生剤をこの順で接触させた後、前記混床式糖液精製装置内において強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂とを分離した状態で、強酸性カチオン交換樹脂に酸再生剤を接触させることを特徴とする混床式糖液精製装置の再生法を提供する。
【００１３】
本発明の再生法は、強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂にアルカリ再生剤を通液することで、塩基性アニオン交換樹脂を再生するとともに、強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されているアミノ酸等の両性有機物を脱着した後、強酸性カチオン交換樹脂に酸再生剤を通液して該樹脂を再生するもので、これによりアミノ酸等の両性有機物の処理糖液中へのリークを防止して、処理糖液の品質の安定化を図るものである。
【００１４】
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、強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂にアルカリ再生剤を通薬する。アルカリ再生剤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、強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂にアルカリ再生剤を通液する場合、両イオン交換樹脂を分離した後にアルカリ再生剤を通液する。
【００１５】
本発明では、次に、強酸性カチオン交換樹脂に酸再生剤を通薬する。酸再生剤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。また、強酸性カチオン交換樹脂への酸再生剤の通液は、両イオン交換樹脂を分離した状態で行う。
【００１６】
本発明を適用する混床式糖液精製装置の強酸性カチオン交換樹脂及び塩基性アニオン交換樹脂の種類に限定はなく、処理の目的等に応じて適宜選択すればよい。具体的には、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（以上、強酸性カチオン交換樹脂）、アンバーライトＸＥ５８３、ＩＲＡ６７、ＩＲＡ９６ＳＢ、ダイヤイオンＷＡ１０、ＷＡ２０、ＷＡ３０（以上、弱塩基性アニオン交換樹脂）、アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ、ＩＲＡ４００、ＩＲＡ４４０Ｂ、ＸＴ５００７、ＩＲＡ４００、ＩＲＡ９００、ＩＲＡ９０４、ダイヤイオンＳＡ１０Ａ、ＳＡ１１Ａ、ＰＡ３０６、ＰＡ３０８（以上、I形強塩基性アニオン交換樹脂）、アンバーライトＩＲＡ４１１Ｓ、ＩＲＡ４１０、ＩＲＡ９１０、ダイヤイオンＳＡ２０、ＰＡ４１８（以上、II形強塩基性アニオン交換樹脂）等を用いることができる。
【００１７】
本発明を適用する混床式糖液精製装置は、強酸性カチオン交換樹脂の総イオン交換容量と塩基性アニオン交換樹脂の総イオン交換容量との比を４：１〜１：４として混床を形成させたものであることが好ましい。これは、処理液のｐＨを安定させるためである。
【００１８】
また、本発明の再生法は、例えば下記糖液精製システム（Ａ）〜（Ｃ）における混床式糖液精製装置に対して好適に適用することができるが、これらに限定されるものではない。
（Ａ）強酸性カチオン交換樹脂を用いたカチオン交換装置と、弱塩基性アニオン交換樹脂を用いたアニオン交換装置と、強酸性カチオン交換樹脂及びI形又はII形の強塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式糖液精製装置とをこの順で設置した糖液精製システム。
（Ｂ）強酸性カチオン交換樹脂を用いたカチオン交換装置と、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用いた混床式糖液精製装置とをこの順で設置した糖液精製システム。
（Ｃ）強酸性カチオン交換樹脂を用いたカチオン交換装置と、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用いた混床式糖液精製装置と、強酸性カチオン交換樹脂及びI形又はII形の強塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式糖液精製装置とをこの順で設置した糖液精製システム。
【００１９】
本発明の再生法は、例えば、デンプン糖液を処理する混床式糖液精製装置の再生法として好適に使用されるが、これに限定されるものではなく、他の混床式糖液精製装置の再生法として使用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用する混床式糖液精製装置の一例を示す概略構成図である。本例の混床式糖液精製装置１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塩基性アニオン交換樹脂）を支持するための支持床８が敷設されている。また、塔内には再生剤を供給する上部ディストリビュータ６及び下部ディストリビュータ（図示せず）が設置されている。さらに、上層の塩基性アニオン交換樹脂３と下層の強酸性カチオン交換樹脂４との分離境界面７には、イオン交換樹脂の再生廃液を排出するコレクタ２が設置されている。
【００２１】
本例の混床式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、混床塔内で強酸性カチオン交換樹脂４を下層に、塩基性アニオン交換樹脂３を上層に分離する。両樹脂の分離は、逆洗によって両樹脂の比重差を利用して行う。
（２）上部ディストリビュータ６より、上層の強塩基性アニオン交換樹脂３及び下層の強酸性カチオン交換樹脂４に水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ再生剤を下向流で一括通薬する。アルカリ再生剤の流れを図中一点鎖線Ａで模式的に示す。これにより、塩基性アニオン交換樹脂３の再生が行われるとともに、強酸性カチオン交換樹脂４からアミノ酸等の両性有機物が脱着される。次いで、アルカリ再生剤を水で押し出し、必要に応じて樹脂層を水洗する。
（３）下部ディストリビュータより、下層の強酸性カチオン交換樹脂４に塩酸水溶液等の酸再生剤を上向流で通薬する。同時に、上層の強塩基性アニオン交換樹脂３に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２から排出する。酸再生剤の流れを図中二点鎖線Ｂで示す。これにより、強酸性カチオン交換樹脂４の再生が行われる。次いで、酸再生剤を水で押し出し、樹脂層を水洗する。
（４）再生された両樹脂を再び混合して混床を形成させる。
【００２２】
【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。
（実施例）
強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト１２０Ｂ）０．６Ｌを充填したカチオン交換装置と、強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト１２０Ｂ）０．４Ｌ及び弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＸＥ５８３）１．５Ｌを充填した混床式糖液精製装置とを用いて糖液精製システムを構成した。この場合、カチオン交換装置を前段、混床式糖液精製装置を後段に設置した。
【００２３】
前記糖液精製システムを用いて数サイクルの糖液精製処理を行った後に、各イオン交換装置のイオン交換樹脂の再生を行った。前段のカチオン交換装置の再生では、強酸性カチオン交換樹脂を水で逆洗した後、該樹脂に１Ｎの塩酸水溶液１．２Ｌを通薬した。次いで、樹脂を純水で洗浄し、再生工程を終了した。
【００２４】
後段の混床式糖液精製装置の再生は以下のように行った。まず、上向流の逆洗水により樹脂層を１５０％展開し、強酸性カチオン交換樹脂を下層、弱塩基性アニオン交換樹脂を上層に分離した。次いで、装置上部より、両樹脂に１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２．４Ｌを下向流で一括通薬して、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂を再生するとともに、下層の強酸性カチオン交換樹脂からアミノ酸等の両性有機物を脱着した。水酸化ナトリウム水溶液を水で押し出した後、装置下部より、下層の強酸性カチオン交換樹脂に１Ｎの塩酸水溶液０．９Ｌを上向流で通薬するとともに、装置上部より上層の弱塩基性アニオン交換樹脂に水を下向流で通水し、樹脂再生廃液及び水を両樹脂の分離面に設置したコレクタより排出して、下層の強酸性カチオン交換樹脂を再生した。次に、装置上部及び下部より、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂及び下層の強酸性カチオン交換樹脂に洗浄水をそれぞれ通水し、洗浄水をコレクタから排出して、再生処理を完了した。
【００２５】
再生し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を混合して混床を形成させた後、デンプン糖液の精製処理を行った。精製処理においては、６０Ｌを１サイクルとして通液を行い、計５サイクルの通液を実施した。原糖液の性状を表１に示す。また、再生後５サイクル目の通液時において３０Ｌの原糖液を処理した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００２６】
（比較例）
実施例と同様の糖液精製システムを構成した。また、この糖液精製システムを用いて数サイクルの糖液精製処理を行った後に、各イオン交換装置のイオン交換樹脂の再生を行った。前段のカチオン交換装置の再生は、実施例と同様に行った。
【００２７】
後段の混床式糖液精製装置の再生は以下のように行った。まず、上向流の逆洗水により樹脂層を１５０％展開し、強酸性カチオン交換樹脂を下層、弱塩基性アニオン交換樹脂を上層に分離した。次いで、装置上部より、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂に１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２．４Ｌを下向流で通水するとともに、装置下部より下層の強酸性カチオン交換樹脂に水を上向流で通水し、樹脂再生廃液及び水を両樹脂の分離面に設置したコレクタより排出して、上層の弱塩基性アニオン交換樹脂を再生した。その後、実施例と同様にして下層の強酸性カチオン交換樹脂の再生及び両樹脂の洗浄を行い、再生処理を完了した。
【００２８】
再生し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を混合して混床を形成させた後、デンプン糖液の精製処理を行った。精製処理は実施例と同じ条件で行った。再生後５サイクル目の通液時において３０Ｌの原糖液を処理した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0004210403.tif 000002
【００３０】
表１の結果より、本発明の再生法で再生処理を行った実施例は、従来法で再生処理を行った比較例に較べ、アミノ酸の処理糖液中へのリーク量が少なく、処理糖液の性状が安定していることが認められた。したがって、本発明によれば、アミノ酸等の両性有機物を強酸性カチオン交換樹脂から効率的に脱着できることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る混床式糖液精製装置の再生法によれば、混合樹脂中の強酸性カチオン交換樹脂に捕捉されたアミノ酸等の両性有機物を該強酸性カチオン交換樹脂から効率的に脱着することができる。これにより、上記両性有機物が処理糖液中にリークすることを防止して、処理糖液の品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する混床式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】
１  混床式糖液精製装置
２  コレクタ
３  塩基性アニオン交換樹脂
４  強酸性カチオン交換樹脂
６  上部ディストリビュータ
７  分離境界面
８  支持床
【図１】
0004210403.tif 000003