(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キシロース結晶化母液に粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離するキシロースの精製方法。
【請求項２】
キシロース結晶化母液に粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離し、得られたキシロース結晶化母液に再び粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離する操作を繰り返し実施するキシロースの精製方法。
【請求項３】
キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度が６５重量％〜８０重量％である請求項１または２に記載のキシロースの精製方法。
【請求項４】
粗結晶キシロースのキシロース純度が８０重量％以上であり、好ましくは９０重量％以上である請求項１から３の何れか一つに記載のキシロースの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、結晶キシロースの精製方法に関する。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来からキシロースは、綿実殻、シラカバ等の木材、トウモロコシの芯等のキシラン含量の高い植物原料からキシランを抽出し、加水分解することで製造され、各種食品に使用されている。
【０００５】
しかし、これら原料から調製したキシロースを含む加水分解液には、キシロースの他にグルコースやアラビノース等の糖や多くの不純物が含まれることから、その加水分解液から純度の高い結晶キシロースを得る為には得られた粗結晶キシロースを水に溶解した後に再結晶化する方法や、以下のような方法が検討され紹介されているが、それぞれ多くの課題が残されていた。
【０００６】
即ち、特開昭53-59698号公報には、キシロース含有液からキシロースをキシロース可溶性溶媒（イソプロピルアルコール）で抽出したのち、濃縮し、結晶を析出する方法が紹介されている。
【０００７】
この方法では比較的高純度の結晶キシロースが得られるが、引火性の有機溶媒を使用することから、その取扱いに注意が必要であり、また、食品向けの結晶キシロースとするには結晶キシロースから有機溶剤を十分に除去する操作が必要である。
【０００８】
特開昭49-61346号には、キシロースを塩化石灰または塩化マグネシウムの複塩として分離し、次にこの複塩を水に溶解して脱塩した後、結晶キシロースを得る方法が紹介されている。
【０００９】
しかし、この方法は工程数が多く、更に多量に副生する無機塩の処分が必要となる。
【００１０】
特公昭58-35169号には、キシロースの精製手段として、クロマトグラフィーにより粗キシロース液から高純度のキシロース液を分別する方法が紹介されている。
【００１１】
しかし、一般にクロマトグラフィーは取扱いが繁雑で、しかも結晶化の為には希薄な分離液を濃縮しなければならない等、費用のかかる方法である。
【００１２】
更に、特公昭50-13768号、特開平4-197192号には、キシロース含有液中のキシロース以外の成分を酵母などにより醗酵させる方法が紹介されているが、この方法では醗酵処理を希薄な水溶液で実施しなければならず、大きな装置を必要とし、結晶化の為の濃縮費用も高価となる。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決し容易かつ経済的に高純度の結晶キシロースを得る方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、粗結晶キシロースの中心部はキシロースの結晶が密に存在しキシロース純度が比較的高く、原料由来の不純物は粗結晶キシロースの外側部分に多く存在すること、および、それら不純物が容易にキシロース結晶化母液に溶出することを見出し、キシロースの結晶化母液に粗結晶キシロースを加え、粗結晶キシロースを完全に溶解せずにスラリー状態のままで撹拌した後に結晶キシロースを分離することにより、純度の高い結晶キシロースが得られること、および、回収したキシロース結晶化母液を用いてこの操作を繰り返し行うことが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
即ち、本発明の課題を解決するための手段は、下記の通りである。
【００１７】
第一に、キシロース結晶化母液に粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離するキシロースの精製方法。
第二に、キシロース結晶化母液に粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離し、得られたキシロース結晶化母液に再び粗結晶キシロースを混合撹拌し、その混合物を完全に溶解する工程を経ることなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離する操作を繰り返し実施するキシロースの精製方法。
第三に、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度が６５重量％〜８０重量％である第一または第二に記載のキシロースの精製方法。
第四に、粗結晶キシロースのキシロース純度が８０重量％以上であり、好ましくは９０重量％以上である第一から第三の何れか一つに記載のキシロースの精製方法。
【００１８】
本発明のキシロース結晶化母液および粗結晶キシロースは、綿実殻、シラカバ等の木材、トウモロコシの芯、バガス、椰子等のキシラン含量の高い植物を原料として調製されたものが使用できる。
【００１９】
また、本発明のキシロース結晶化母液は、キシロースを含有する溶液またはスラリーから、その中に含まれるキシロースの一部を少なくとも一回、結晶キシロースとして分離することで得られるキシロースを含有する結晶化母液をさす。
【００２０】
更に、本発明のキシロース結晶化母液は、必要により活性炭やイオン交換樹脂による精製処理をしたものを使用することもできる。
【００２１】
特に、繰り返し使用されたキシロース結晶化母液を活性炭やイオン交換樹脂を用いて精製処理をすることで、キシロース結晶化母液中に蓄積された着色物質やキシロースの結晶化を阻害する多糖を排除することができ、引き続き実施される本発明の精製処理において結晶キシロースとキシロース結晶化母液の分離を容易にしたり、結晶キシロースの着色を防止することができる。
【００２２】
本発明の精製に使用される粗結晶キシロースのキシロース純度は、８０重量％以上であり、好ましくは９０重量％以上である。
【００２３】
粗結晶キシロースのキシロース純度が８０重量％よりも低い場合は粗結晶キシロース中の不純物がキシロース結晶化母液に溶出するのに時間がかかり、一度の精製操作では高純度の結晶キシロースを得ることができない。
【００２４】
粗結晶キシロースのキシロース純度が８０重量％より高い場合には、回収されるキシロース結晶化母液中のキシロース含量も十分に高く、そのキシロース結晶化母液を粗結晶キシロースの再溶解の溶媒として繰り返し使用することができ、粗結晶キシロースのキシロース純度が９０重量％より高い場合には特にその効果は顕著である。
【００２５】
粗結晶キシロースとキシロース結晶化母液の混合物の固形物濃度は、６５重量％〜８５重量％、好ましくは７０重量％〜８０重量％で実施される。
【００２６】
粗結晶キシロースとキシロース結晶化母液の混合物の固形物濃度が６５重量％より低い場合は、得られる結晶キシロースの量が少ないか、特にキシロースの結晶化を阻害する物質が多く含まれる場合には全く結晶が得られない。
【００２７】
８５重量％より高い場合には、該混合物の流動性が悪く、撹拌が困難となり、装置間の機械的移動も困難で作業性が悪いばかりでなく、結晶キシロースとキシロース結晶化母液の分離も困難となり、高純度の結晶キシロースが得られない。
【００２８】
粗結晶キシロースとキシロース結晶化母液の混合物の混合撹拌は、必要により加温または冷却することで実施されるが、外部から意図的に加熱または冷却すること無く実施することもでき、より経済的である。
【００２９】
この場合、キシロース結晶化母液に添加した粗結晶キシロースは完全に溶解せずその一部または大部分が固体のままで存在する温度が選定され、通常５〜７０℃、好ましくは１０〜６０℃、更に好ましくは１０〜３０℃の温度範囲が採用される。
【００３０】
粗結晶キシロースとキシロース結晶化母液の混合物を混合撹拌する時間は、粗結晶キシロースに含まれる不純物がキシロース結晶化母液に十分に溶出し、平衡若しくはほぼ平衡となる時間が採用されるが、そのような時間はその混合物の一部を採取し結晶キシロースを分離後に液体クロマトグラフィー等で分析することで容易に決定することができるが、通常は１〜２４時間混合撹拌される。
【００３１】
本発明の精製方法は、回分式、連続式いずれでも実施可能であるが、回分式で処理することが精製工程の管理を容易とする。
【００３２】
結晶キシロースとキシロース結晶化母液の分離には、遠心分離器やフィルタープレス等を使用できる。また、この際に結晶キシロースを少量の水やアルコールで洗浄することにより、結晶に付着した結晶化母液を除去し、結晶キシロースの純度を高くすることができる。
【００３３】
得られた結晶キシロースは、必要により乾燥、粉砕され、種々の用途に使用される。
【００３４】
本発明の粗結晶キシロースの精製方法によれば、一般に採用される再結晶化方法と比較して、粗結晶キシロースの再溶解を必要とせず、従ってエネルギーコストの低減、精製時間の短縮が可能となり、更に、利用価値の低い結晶化母液の生成量を減少させることができる。
【００３５】
また、精製に有機溶媒を使用せず、精製操作が安全且つ容易である。
【００３６】
更に、本発明で得られた結晶キシロースをキシリトールの製造原料として使用する場合にも、既にキシロース純度が高いことから、少ない取扱い量で、高収率に、高純度のキシリトールを得ることができる。
【００３７】
【実施例】
【００３８】
以下に実施例をあげて更に具体的に本発明の方法を説明するが、本発明の技術的範囲は以下の例に制限されるものではない。
【００３９】
また、以下の実施例において、％は特に断らない限り重量％を表わすものとする。
【００４０】
更に、キシロース純度の分析は高速液体クロマトグラフィーを用いて分析し、結晶を温度８０℃で４時間、減圧乾燥した時の結晶重量の減少を結晶の水分量とした。
【００４１】
【実施例１】
【００４２】
容量３リットルのセパラブルフラスコにコーンコブ由来のキシロース純度９４％の粗結晶キシロース１４７６ｇと水５８６ｇを加え、結晶化スラリーの固形物濃度を７０％に調整し、温度約２０℃にて、その混合物を１時間ゆっくりと撹拌した後、５５０Ｇの遠心分離器で結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離し、キシロース純度９７．４％、水分３．５％の結晶キシロース８５８ｇと、固形物濃度５１．１％、キシロース純度８９．４％のキシロース結晶化母液１０８２ｇを得た。
【００４３】
回収したキシロース結晶化母液１０８２ｇに新たに粗結晶キシロース７９０ｇを添加し、その混合物の固形物濃度を７０．８％とし、上記と同様の装置で１時間撹拌した後、遠心分離することにより、キシロース純度９８．０％の結晶キシロース７１５ｇおよび固形物濃度５４．３％、キシロース純度８５．５％のキシロース結晶化母液１１２４ｇを得た。
【００４４】
引き続き、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度が７０〜７５％の範囲となるように、上記操作を４回繰り返し行うことで、最終的に、純度９４．０％、水分２．２％の粗結晶キシロースを５１６０ｇ処理した結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0003831476.tif 000002
【００４６】
本精製方法により、キシロース純度９７．７％、水分２．６％の結晶キシロース４２９２ｇを得ることができた。
【００４７】
この時のキシロースの回収率は８６．１％であり、また、副生した結晶化母液は１２０３ｇで、その固形物濃度は６０．７％、キシロース純度は７４．５％であった。
【００４８】
更に、第６回目に得られたキシロース純度９７．６％の結晶キシロース６５４ｇを５５０Ｇの遠心分離器内で水６５ｇを噴霧することにより、キシロース純度９８．８％、水分２．７％のキシロース結晶６４７ｇが得られた。
【００４９】
【実施例２】
【００５０】
撹拌機の付いた容量８ｍ３の結晶缶にコーンコブ由来のキシロース純度９２．１％の粗結晶キシロース２３５０ｋｇと水８００ｋｇを加え、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度を７１．８％に調整し、温度約１５℃にて、その混合物を２時間ゆっくりと撹拌した後、５５０Ｇの遠心分離器で結晶キシロースとキシロース結晶化母液に分離し、結晶キシロースは６０℃にて乾燥することでキシロース純度９８．９％、水分０．２％の結晶キシロース７９７ｋｇと、固形物濃度６２．４％、キシロース純度８８．４％のキシロース結晶化母液２３０６ｋｇに分離した。
【００５１】
回収したキシロース結晶化母液２３０６ｋｇに新たにキシロース純度９２．１％の粗結晶キシロース９００ｋｇを添加し、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度７１．９％とした以外は上記と同様の装置で同様の操作を行うことにより、キシロース純度９８．５％の結晶キシロース８０４ｋｇおよび固形物濃度６２．５％、キシロース純度８５．１％のキシロース結晶化母液２３５４ｋｇを得た。
【００５２】
引き続きこの操作を、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度が７１〜７２％の範囲となるように、２回繰り返した後、更に、キシロース結晶化母液と粗結晶キシロースの混合物の固形物濃度を７６〜７８％の範囲となるように３回繰り返し、最終的にキシロース純度９２．１％の粗結晶キシロースを全量で８７４７ｋｇ処理した結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
0003831476.tif 000003
【００５４】
本精製処理により、キシロース純度９８．２％、水分０．１％の結晶キシロース５７０６ｋｇを得ることができた。
【００５５】
この時のキシロースの回収率は７２．３％であり、副生した結晶化母液は３４５１ｋｇで、その固形物濃度は７０．９％、キシロース純度は７９．１％であった。
【００５６】
【発明の効果】
【００５７】
本発明によると、容易且つ安価に結晶キシロースのキシロース純度を高くすることができ、更に、利用価値の低い結晶化母液の生成量を減少させることができる。