(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デンプン糖液を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複床又は混床に接触させて該デンプン糖液の前脱塩処理を行い、次いでデンプン糖液を塩形のアニオン交換樹脂に接触させて該デンプン糖液の脱色処理を行った後、デンプン糖液を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複床又は混床に接触させて該デンプン糖液の仕上げ脱塩処理を行うことを特徴とするデンプン糖液精製法。
【請求項２】
脱色処理に用いる塩形のアニオン交換樹脂としてＣｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いる請求項１に記載のデンプン糖液精製法。
【請求項３】
前脱塩処理よりも前に、活性炭によるデンプン糖液の脱色処理を行う請求項１又は２に記載のデンプン糖液精製法。
【請求項４】
デンプン糖液を通液して該デンプン糖液の精製を行うシステムにおいて、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデンプン糖液精製法を使用したことを特徴とするデンプン糖液精製システム。
【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（デンプンを原料として製造された糖類の総称）の製造におけるデンプン糖液の精製法に関し、さらに詳述すると、イオン交換樹脂を用いたデンプン糖液の精製法に関する。
【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糖類が得られる。デンプンの加水分解工程は、デンプンの分子をおおまかに切断して水溶性のデキストリンにする液化と、デキストリンを分解してグルコース等を生成させる糖化の２工程に分けられ、現在では、デンプンの液化及び糖化には酵素を用いることがほとんどである。上述した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】
従来、前述したデンプン糖液の精製は、活性炭による脱色処理と、その後段でのイオン交換樹脂による脱塩処理との組み合わせで行われている。この場合、後段のイオン交換樹脂による精製システムは、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。
【０００４】
なお、上述の前脱塩システムと仕上げ脱塩システムとからなる精製システムが開発される前は、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システムのみでデンプン糖液の脱塩処理を行っていた。しかし、デンプンの糖化に酸に代わって酵素が用いられることがほとんどとなり、その結果イオン交換樹脂の被処理糖液中の塩濃度が高くなったため、混床式システムの前段に前脱塩システムを設ける前記システムが現在では主流になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換樹脂を用いたデンプン糖液精製システムに要求される性能は、脱塩性能、脱色性能及び処理糖液のｐＨの安定性に優れ、かつブドウ糖の異性化反応を生じさせにくい（ブドウ糖の異性化率が低い）ことである。また、環境を配慮する面から、イオン交換樹脂の再生剤の使用量を低減できるシステムのニーズが多くある。
【０００６】
しかし、現在使用されている混床式システムの前段に前脱塩システムを設けた前記システムは、従前に単独でデンプン糖液の脱塩処理に使用されていた混床式システムをそのまま仕上げ脱塩システムとして流用し、その前段に前脱塩システムを設置したものであり、そのため前述したデンプン糖液精製システムへの要求性能やニーズを十分に満たしているか否かは特に検討されていなかった。
【０００７】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、脱塩性能、脱色性能及び処理糖液のｐＨの安定性に優れ、かつブドウ糖の異性化率が低く、したがって従来のシステムよりも安定した処理性能が得られるとともに、イオン交換樹脂の再生剤の使用量を低減できるデンプン糖液精製法及び精製システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【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、デンプン糖液の脱塩処理を行った後に、塩形のアニオン交換樹脂でデンプン糖液の脱色処理を行った場合、前述した目的が効果的に達成されることを見出した。
【０００９】
すなわち、従来のイオン交換樹脂を用いたデンプン糖液精製システムでは、後段の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システムで仕上げの脱塩、脱色、ｐＨ調整を行なっていた。この場合、脱色を考慮した場合には、混床層のＯＨ形アニオン交換樹脂としてＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが最も良いが、Ｉ形強塩基性アニオン交換樹脂は再生剤が多く必要であることと、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂に比べて塩基度が強く、ブドウ糖の果糖への異性化率がＩＩ形よりも高いとされていることから、デンプン糖液の精製には使用すべきでないとされてきた。また、再生剤の使用量とブドウ糖の異性化率を考慮した場合には、混床層のアニオン交換樹脂に弱塩基性アニオン交換樹脂を用いることが最も良いが、弱塩基性アニオン交換樹脂は脱色性能が不十分であるという問題があった。
【００１０】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討を行った結果、前脱塩処理を行った後、塩形のアニオン交換樹脂を用いて仕上げの脱色を行い、その後に仕上げの脱塩及びｐＨ調整を行った場合、すなわち、仕上げ脱塩システムにおける脱塩、脱色及びｐＨ調整という機能を、脱色の部分と、脱塩及びｐＨ調整の部分とに分離した場合、下記▲１▼〜▲２▼の利点が得られ、その結果、脱塩性能、脱色性能及び処理糖液のｐＨの安定性に優れ、かつブドウ糖の異性化率が低いとともに、イオン交換樹脂の再生剤の使用量を低減できるデンプン糖液精製システムを構成できることが判明した。
【００１１】
▲１▼脱色性能が良く、ブドウ糖の異性化をほとんど起こさない塩形のアニオン交換樹脂を脱塩処理システムの後段に設置し、この塩形のアニオン交換樹脂で仕上げの脱色を行うことにより、従来システムと同様の低色価の処理糖液を得つつ、ブドウ糖の異性化率を低くすることができる。
【００１２】
▲２▼塩形のアニオン交換樹脂を用いて仕上げの脱色を行うことで、仕上げ脱塩システムでは脱色を行う必要がなくなる。そのため、仕上げ脱塩システムのＯＨ形アニオン交換樹脂として弱塩基性アニオン交換樹脂を用いることができるようになり、その結果、ブドウ糖の異性化率を低くすることができるとともに、再生剤の使用量を低減させることができる。
【００１３】
本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、デンプン糖液を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複床又は混床に接触させて該デンプン糖液の前脱塩処理を行い、次いでデンプン糖液を塩形のアニオン交換樹脂に接触させて該デンプン糖液の脱色処理を行った後、デンプン糖液を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複床又は混床に接触させて該デンプン糖液の仕上げ脱塩処理を行うことを特徴とするデンプン糖液精製法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、デンプン糖液を通液して該デンプン糖液の精製を行うシステムにおいて、上述した本発明のデンプン糖液精製法を使用したことを特徴とするデンプン糖液精製システムを提供する。
【００１５】
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明において、デンプン糖液の脱色処理に用いる塩形のアニオン交換樹脂としては、Ｃｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが特に好ましい。Ｃｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂は脱色性能が高く、また再生剤の食塩は他の薬品に比べ安価であるためである。Ｃｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂としては、第四アンモニウム塩基を有する強塩基性アニオン交換樹脂、例えば、クロロメチル化したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体（樹脂母体）をトリメチルアミン、トリブチルアミン、トリエチルアミン等の第三アミンで処理することにより得られるアニオン交換樹脂のＣｌ形が挙げられる。より具体的には、Ｃｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂として、アンバーライト（登録商標、以下同じ）ＸＴ５００７、ＩＲＡ４００、ＩＲＡ４４０Ｂ、ＩＲＡ９００、ＩＲＡ９０４、ダイヤイオン（登録商標、以下同じ）ＳＡ１０Ａ、ＳＡ１１Ａ、ＰＡ３０６、ＰＡ３０８等を用いることができる。
【００１６】
また、本発明において、脱色処理の前段におけるデンプン糖液の脱塩処理（前脱塩処理）は、従来と同様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の脱塩システムにより行うことができるが、これらの樹脂を用いた混床式の脱塩システムで行ってもよい。
【００１７】
本発明では、デンプン糖液の脱色処理後にさらにデンプン糖液の仕上げ脱塩処理を行う。すなわち、前脱塩処理後に塩形のアニオン交換樹脂による脱色処理を行ったデンプン糖液は、従来の強酸性カチオン交換樹脂及びＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いた混床式システムで仕上げ処理を行ったものに比べて塩類が多く含まれ、かつｐＨが安定していない。そのため、脱色処理の後にさらに脱塩処理を行い、仕上げの塩類除去及びｐＨ調整を行う。この仕上げ脱塩処理は、塩類の除去とｐＨ調整が行えればよいので、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂を用いた複床式又は混床式の脱塩システムにより行うことができる。すなわち、塩基性アニオン交換樹脂として、ブドウ糖の異性化率の低い弱塩基性アニオン交換樹脂を用いた複床式又は混床式の脱塩システムにより行うことが適当である。また、デンプン糖液のｐＨ調整に重きを置く場合には、複床式の脱塩システムを用いるよりも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混床式の脱塩システムにより行うことが好適である。
【００１８】
上記のよう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て仕上げの脱塩処理を行う場合、これら樹脂の種類に特に限定はないが、具体的には、強酸性カチオン交換樹脂としてアンバーライト２００ＣＴ、ＩＲ１２０Ｂ、ＩＲ１２４、ＩＲ１１８、ダイヤイオンＳＫ１Ｂ、ＳＫ１０２、ＰＫ２０８、ＰＫ２１２等、弱塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライトＸＥ５８３、ＩＲＡ６７、ＩＲＡ９６ＳＢ、ダイヤイオンＷＡ１０、ＷＡ２０、ＷＡ３０等を用いることができる。
【００２０】
図１及び図２はそれぞれ本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例の前脱塩システム及び仕上げ脱色システムを示すフロー図、図３及び図４はそれぞれ本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例を示すフロー図である。図１のシステムにおいて、２はＨ形の強酸性カチオン交換樹脂を用いたカチオン交換装置、４はＯＨ形の弱塩基性アニオン交換樹脂を用いたアニオン交換装置を示し、これらカチオン交換装置２及びアニオン交換装置４によって複床式の前脱塩システム６が構成されている。また、図中８は塩形のアニオン交換樹脂を用いたアニオン交換装置であり、このアニオン交換装置８によって仕上げ脱色システムが構成されている。
【００２１】
図２のシステムは、図１のシステムにおいて、複床式の前脱塩システムに代えて、Ｈ形の強酸性カチオン交換樹脂とＯＨ形の弱塩基性アニオン交換樹脂とを混合して用いた混床式イオン交換装置１０を前脱塩システムとしたものである。
【００２２】
図３のシステムは、図１のシステムにおいて、仕上げ脱色システム８の後段に、Ｈ形の強酸性カチオン交換樹脂を用いたカチオン交換装置１２とＯＨ形の弱塩基性アニオン交換樹脂を用いたアニオン交換装置１４とからなる複床式の仕上げ脱塩システム１６を設置したものである。
【００２３】
図４のシステムは、図１のシステムにおいて、仕上げ脱色システム８の後段に、Ｈ形の強酸性カチオン交換樹脂とＯＨ形の弱塩基性アニオン交換樹脂とを混合して用いた混床式イオン交換装置１８を仕上げ脱塩システムとして設置したものである。
【００２４】
上述した図３及び図４のデンプン糖液精製システムは、通常、活性炭による脱色処理工程を終了したデンプン糖液２０を各イオン交換装置に順次通水してデンプン糖液２０の精製を行うものである。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて具体的に示す。なお、以下の実施例、比較例においてイオン交換樹脂はいずれも新品を用いた。
【００２６】
（実験例）
デンプン糖工場にて、Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂とＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂を用いた複床式の前脱塩システムでブドウ糖液を処理し、処理後のブドウ糖液を原糖液として実験を行った。原糖液の性状を表１に示す。
【００２７】
上記原糖液を、Ｃｌ形のＩ形強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＸＴ５００７）１００ｍｌを充填したカラムを有するアニオン交換装置に通液して脱色処理を行った。通液条件は、通液温度３５℃、通液量５００ｍｌ／ｈとした。原糖液を２０００ｍｌ通液した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００２８】
（実施例１）
実験例で脱色処理を行ったデンプン糖液を、Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト２００ＣＴ）５０ｍｌを充填したカラムを有するカチオン交換装置、及び、ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＸＥ５８３）１００ｍｌを充填したカラムを有するアニオン交換装置に順次通液して脱塩処理を行った。通液条件は、通液温度３５℃、通液量５００ｍｌ／ｈとした。２０００ｍｌ通液した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
実験例で脱色処理を行ったデンプン糖液を、Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト２００ＣＴ）５０ｍｌとＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＸＥ５８３）１００ｍｌとを混合して充填したカラムを有する混床式イオン交換装置に通液して脱塩処理を行った。通液条件は、通液温度３５℃、通液量５００ｍｌ／ｈとした。２０００ｍｌ通液した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００３０】
（比較例）
実験例で用いたのと同じ原糖液を、Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト２００ＣＴ）５０ｍｌとＯＨ形のＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４１ｌＳ）１００ｍｌとを混合して充填したカラムを有する混床式イオン交換装置に通液して脱塩処理を行った。通液条件は、通液温度３５℃、通液量５００ｍｌ／ｈとした。２０倍量通液した時の処理糖液の性状を表１に示す。
【００３１】
なお、表１におけるＢｘはブリックス糖濃度（％）を示す。また、色価は下記式により算出した値を示す。異性化糖量は、全糖量（＝固形物量）中の異性化糖（＝果糖）の量の百分率量である。
【００３２】
【表１】
0004313477.tif 000002
【００３３】
【表１】
0004313477.tif 000003
【００３４】
表１の結果より、前脱塩処理の後段で塩形のアニオン交換樹脂を用いて脱色処理を行うことによって従来システムと同様の低色価の処理糖液が得られること、仕上げ脱塩システムのアニオン交換樹脂に弱塩基性アニオン交換樹脂を用いることによってブドウ糖の異性化率を低くできること、仕上げ脱塩システムに強酸性カチオン交換樹脂と塩基性アニオン交換樹脂との混床式システムを用いることによって処理糖液のｐＨが５．５〜６．０の間で安定することがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明を使用したシステムは、脱塩性能、脱色性能及び処理糖液のｐＨの安定性に優れ、かつブドウ糖の異性化率が低いため、従来のシステムよりも安定した処理性能が得られるとともに、イオン交換樹脂の再生剤の使用量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例の前脱塩システム及び仕上げ脱色システムを示すフロー図である。
【図２】    本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例の前脱塩システム及び仕上げ脱色システムを示すフロー図である。
【図３】本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例を示すフロー図である。
【図４】本発明に係るデンプン糖液精製システムの一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
２  カチオン交換装置
４  アニオン交換装置
６  前脱塩システム
８  仕上げ脱色システム
１０  混床式イオン交換装置
１２  カチオン交換装置
１４  アニオン交換装置
１６  仕上げ脱塩システム
１８  混床式イオン交換装置
２０  デンプン糖液
【図１】
0004313477.tif 000004
【図２】
0004313477.tif 000005
【図３】
0004313477.tif 000006
【図４】
0004313477.tif 000007