JP6936320B2 - アルロース転換反応物の精製方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルロースの精製方法およびこれを用いたアルロースの製造方法に関する。具体的には、粉末状活性炭を反応液と混合し、固液分離工程の適用により効果的に不純物を除去する工程を含むアルロースの精製方法および前記精製方法を含むアルロースの製造方法に関する。

アルロース（ａｌｌｕｌｏｓｅ）は果糖（Ｄ−ｆｒｕｃｔｏｓｅ）のエピマーであって希少糖として知られている機能性糖類の一種であり、砂糖の約６０〜７０％の高い甘味度を有しながらも熱量は殆どゼロカロリーに近く、糖尿病の予防および改善に効果があることが知られている。また、アルロースは溶解性にも優れていることがと知られており、食品への利用が注目されている素材の一つである。

アルロースを製造する方法には化学的方法と生物学的方法があり、最近の生物学的方法によるアルロースを製造する方法は、果糖含有基質溶液を、アルロースエピマー化酵素または前記酵素を生産する菌体と接触させてアルロース転換反応を行う。アルロース転換工程に使用される反応原料である果糖含有溶液は、デンプンなどの分解から得られるブドウ糖の異性化反応によって得られた果糖異性化反応物であり得る。

しかし、Ｄ−アルロースを含む反応液は低純度製品であるため、高純度にアルロースを分離することが要求される。実際、産業的に生産される素材には、高純度に分離するために様々な方法が適用されており、糖の場合、主にクロマトグラフィーを使用して高純度溶液を調製した後、結晶化して製品を生産している。

アルロースの分離および精製工程において、精製工程は、第１工程として蛋白質、不純物などを吸着させて脱色、脱臭する活性炭処理工程と、第２工程としてイオン性物質を除去するイオン交換樹脂を通じた精製工程を経る。イオン交換樹脂を通過する前に、アルロース反応液から有色成分、不純物を十分に除去できなければ、イオン交換樹脂に過剰の負荷がかかってイオン交換が円滑に行なわれず、イオン交換樹脂の寿命が短縮するため、活性炭処理工程は重要である。

従来の活性炭処理工程は、粒子状の活性炭をカラムに充填させた転換液を通過させて脱色するという方法である。しかし、この方法は、設備導入費と維持費が高く、活性炭を再生させて再使用するという煩わしさがあり、運転が難しく長期間放置時に微生物の発生、吸着能力が低下するなどの短所がある。また、圧力限界があるため、多量の糖液を脱色する時に処理速度が遅くなる虞がある。

したがって、活性炭処理工程を改変することによって、先行技術に比べて運転を容易にし、多量の反応液を迅速に処理することができ、活性炭処理を効率的に行なうことが可能な産業応用に適した方法の提供が望まれている。

本発明の一実施形態は、粉末活性炭を用いてアルロース反応液中の不純物を除去するためのアルロース精製方法を提供する。

本発明のさらなる一実施形態は、粉末活性炭を用いてアルロース反応液中の不純物を除去するためのアルロース精製工程を含むアルロース製造方法に関する。

本発明はアルロース反応液の脱色、微細物質除去などのための方法に関し、アルロース反応液の純度を高めるために粒状活性炭を使用する場合に不純物除去効率が低いという問題点、および粒状活性炭をカラムに充填させて使用する場合に工程上の煩わしさ、および除去効率などの問題点を解消するための方法に関する。粉末活性炭をアルロース転換反応液と混合することによって着色成分などの不純物除去処理時間を短縮することができ、粉末状活性炭を使用することによって粒状活性炭より不純物除去効果を高めることができる。

本発明は、粉末活性炭を用いてアルロース転換反応物の不純物除去工程を行う工程を含むアルロース精製方法、および前記精製工程を含むアルロース分離方法に関する。

具体的には、アルロース分離方法では、前記不純物が除去された生産物を擬似移動層（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｏｖｉｎｇ ｂｅｄ、ＳＭＢ）クロマトグラフィーで分離してアルロース分画と果糖ラフィネートを得て、得られたアルロース分画を濃縮してシロップ製品として製造するか、濃縮および結晶化工程を経て粉末製品として製造する。

具体的な一例において、本発明のアルロース製造方法は、（ａ）果糖含有原料でアルロースの生物学的転換反応を行ってアルロース転換反応物を製造するアルロース転換工程；（ｂ）得られた転換反応物を粉末活性炭と混合する工程；（ｃ）得られた混合液を固液分離工程に付して濾液を得る工程；（ｄ）前記濾液を擬似移動層（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｏｖｉｎｇ ｂｅｄ、ＳＭＢ）クロマトグラフィー分離工程で処理してアルロース分画と果糖ラフィネートを得るアルロース分離工程；および（ｅ）得られたアルロース分画を用いて濃縮またはアルロース結晶を得る工程を含む。前記固液分離方法は、ろ過または遠心分離などの方法で行うことができる。本発明のアルロース製造方法は、連続式と配置式の両方とも使用可能であり、好ましくは連続式である。

以下、アルロースの製造方法を、工程毎に詳しく説明する。

前記アルロース転換工程は、アルロース転換反応を行って果糖含有原料からアルロースを転換する工程であって、工程の生産物として果糖から転換されたアルロースを含有する反応液を得る。

本発明の一具体例において、生物学的方法によってアルロースを製造する方法では、アルロースエピマー化酵素を生産する菌株またはアルロースエピマー化酵素を暗号化する遺伝子が導入された組換え菌株を培養し、得られたアルロースエピマー化酵素を果糖含有原料と反応して生産することができる。前記アルロースエピマー化酵素は、液相反応または固定化酵素を用いた固相反応で生産することができる。

或いは、アルロースエピマー化酵素を生産する菌株またはアルロースエピマー化酵素を暗号化する遺伝子が導入された組換え菌株を得て、菌株の菌体、菌株の培養物、菌株の破砕物、および前記破砕物または培養物の抽出物よりなる群から選択された１種以上を含むアルロース生産用組成物を、果糖含有原料と反応させて製造することができる。アルロースエピマー化酵素を生産する菌株の菌体を用いてアルロースを製造する場合、液相反応または固定化菌体を用いた固相反応により製造することができる。

本発明の具体例において、アルロースエピマー化酵素を生産する菌株としては、高い安定性を有しながらも高収率で果糖からアルロースを転換することができるか、アルロースエピマー化酵素を生産することができる菌株であってもよく、前記菌株は自然から分離した菌株またはその突然変異菌株であるｎｏｎ−ＧＭＯ菌株、またはアルロースエピマー化酵素を暗号化する遺伝子を宿主細胞に導入した組換え菌株であってもよい。本発明の一実施形態において、前記ｎｏｎ−ＧＭＯ菌株としては公知の様々な菌株を使用することができる。前記組換え菌株は、様々な宿主細胞、例えば大腸菌、バシラス属菌株、サルモネラ属菌株、およびコリネバクテリウム属菌株などを使用することができるが、好ましくは、ＧＲＡＳ菌株であるコリネバクテリウム属菌株であってもよく、コリネバクテリウムグルタミクムであってもよい。

本発明の一実施形態によるアルロース転換工程は生物学的方法で行うことができ、例えば固相反応の場合、前記アルロースエピマー化酵素または菌体を担体に固定化させる工程は、固定化された酵素をカラムに充填させる工程、および前記充填されたカラムに果糖溶液を供給する工程をさらに含んでもよい。酵素や菌体が固定化された担体を充填させるカラム、および前記カラムに充填させる方法は、本発明に属する技術分野の当業者が使用可能な酵素や菌体、または固定化担体に適したものを容易に選択して行うことができる。本発明の一具体例において、前記固定化された酵素または菌体をカラムに充填させて充填床カラム（ｐａｃｋｅｄ−ｂｅｄ ｃｏｌｕｍｎ）を製造することができる。前記充填床カラムに基質である果糖溶液を供給することによって酵素反応、即ち、果糖のアルロースへの転換が行われる。

前記アルロースの転換反応において、前記反応はｐＨ４．５〜７．５、例えば、ｐＨ４．７〜７．０、またはｐＨ５．０〜６．０、またはｐＨ５．０〜５．５の条件下で行うことができる。また、前記反応は３０℃以上、例えば４０℃以上の温度条件下で行うことができる。前記果糖をアルロースに転換させる酵素（例えば、エピメラーゼ）は金属イオンによって活性化を調節できるため、前記アルロースの生産において、金属イオンを添加すると果糖からアルロースへの転換効率、即ち、アルロース生産率が向上する。したがって、前記アルロース生産用組成物は、銅イオン、マンガンイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、鉄イオン、アルミニウムイオンなどよりなる群から選択された１種以上の金属イオンをさらに含んでもよい。

アルロースおよびその製造方法に関する詳しい技術内容は、韓国公開特許第２０１４−００２１９７４号、韓国公開特許第２０１４−００５４９９７号、韓国公開特許第２０１４−００８０２８２号、または韓国登録特許第１０−１３１８４２２号に記載されている。

本発明によるアルロース転換工程に投入される果糖原料は、生物学的方法または化学的方法によって製造することができ、好ましくは生物学的方法である。

前記果糖原料は、果糖シロップなどの液状原料、または果糖粉末などの粉末原料として提供されてもよく、前記果糖シロップの場合、生物学的方法または化学的製造工程で得られた生産物の形態であってもよく、果糖粉末を水などの溶媒に溶解して製造したものであってもよい。

本発明の一実施形態において、アルロース転換反応物の不純物を除去する工程は、粉末活性炭処理工程を含むことができる。前記粉末活性炭処理工程は、前記アルロース転換反応物に粉末活性炭を添加して混合し、ろ過して行うことができる。前記混合過程は、撹拌などの方法により行うことができる。前記活性炭処理工程において、活性炭を含む反応液の混合と同時に加熱処理する場合、目的とする有色および微細物質を効果的に除去することができる。

前記不純物を除去する工程は、活性炭処理工程に加えて、ろ過による不溶性物質の除去工程およびイオン精製工程よりなる群から選択された１種以上の工程をさらに含んでもよい。

粉末活性炭は吸着速度が速いため配置式による高純度処理が可能であり、粉末活性炭を転換反応液に混合して使用するため、粒状活性炭が充填されたカラムの短所である長期間放置時における微生物の発生および吸着能力の低下などの虞がない。

本発明に適用可能な粉末活性炭の粒径分布は、不純物の除去効率および固液分離工程などを考慮して適切に選択することができ、例えば、平均粒径が１０〜２５０マイクロメートルであってもよい。

本発明の一実施形態において、活性炭処理に使用されるアルロース転換反応液の全固形分含量は０．５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％である。反応液の固形分含量が低くなると体積に対して処理できる固形分量が少なくなるため非効率的であり、固形分含量が高くなると粘度が増加するため撹拌が難しく活性炭が均一に拡散されないため、不純物の除去、例えば、脱色を円滑に行うことができない。

本発明の一実施形態において、アルロース転換反応液に添加される活性炭の混合量は、アルロース転換反応液の全固形分含量１００重量％を基準にして０．０５〜１０重量％、好ましくは０．１〜５．０重量％である。活性炭の混合量が少ないと脱色効率が低下し、混合量が多いと除去が困難になる。

本発明の一実施形態において、活性炭を含む反応液の温度は３０〜９０℃、好ましくは４０〜８０℃であってもよく、前記温度は活性炭の吸着能力と吸着速度を考慮して決定することができる。温度が高くなると、反応液中に存在する主要成分が破壊されて、褐変が生じることがある。

本発明の一実施形態において、活性炭を含む反応液を選択的に撹拌してもよく、前記反応液の撹拌速度は５〜５００ｒｐｍ、好ましくは５０〜３００ｒｐｍであってもよい。前記撹拌速度は、活性炭の分散程度および撹拌にかかる費用などを考慮して適切に選択することができ、撹拌速度が速くなるとユーティリティー費用が非効率的に増加することがある。

本発明の一実施形態において、活性炭と反応液の接触時間は、活性炭の分散程度および不純物の除去効率などを考慮して適切に選択することができ、例えば、０．５〜５時間、好ましくは０．５〜２時間であってもよい。接触時間が短いと不純物の除去、例えば脱色を十分に行うことができない場合があり、接触時間が長いと主要成分の破壊および褐変が生じる場合がある。

その後、前記活性炭を含む反応液を固液分離工程に付して濾液を得て、不純物はろ過残留物として除去することができる。前記固液分離工程は、ろ過、遠心分離などの方法により行うことができる。

前記混合液に固液分離工程を行って濾液を得る工程における固液分離工程は、不純物が吸着した粉末活性炭を除去するために混合液の固液を分離する工程であって、ろ過フィルターの通液または遠心分離などの物理的分離手段により行うことができる。

前記ろ過フィルターの通液は、一般に、フィルター層に前記混合液を通液させるろ過システム工程により行うことができ、好ましくはフィルタープレス（ｆｉｌｔｅｒ ｐｒｅｓｓ）を用いて行うことができる。前記ろ過システム工程に用いられるろ過補助剤は、珪藻土、パーライト、セルロース、およびイオン交換樹脂などの微粉末を使用することができ、特に、パーライトはろ過効率を向上させるろ過補助剤であって、加圧式フィルターであるフィルタープレスろ過板の間にコーティングさせて使用することができる。前記ろ過補助剤の粒径は１０〜５００マイクロメートル（μｍ）、好ましくは５０〜３００マイクロメートルであってもよい。使用するパーライトの粒径が大きいと不溶性物質である活性炭が完全に除去されず微細な活性炭が反応液に残って濁度が生じる虞があり、粒径が小さいとろ過速度が遅くなって作業効率が低下する虞がある。

本発明によるアルロース精製方法は、前記活性炭処理工程を行った後のさらなる不純物除去工程として、イオン精製工程（例えば、脱塩工程）を行うことができる。前記イオン精製工程は反応物内に含まれているイオンを除去する工程であって、ＳＭＢクロマトグラフィー分離工程の前および／または後に行うことができる。ＳＭＢクロマトグラフィー分離を行う前にイオン精製工程を行う第１次イオン精製は、下記アルロース分画の第２次イオン精製と同一または異なる方法で行うことができ、例えば、同一種類または異なる種類のイオン交換樹脂が充填された分離塔を１つまたは２つ以上使用して行うことができる。前記イオン精製工程は、イオン精製に使用される樹脂の物性およびイオン精製効率を考慮して、３５〜５０℃の温度、例えば３８〜５８℃で行うことができる。

本発明の一実施形態において、前記不純物処理工程を行った後に得られる生産物は、擬似移動層（ＳＭＢ）クロマトグラフィー分離工程を含むアルロース転換反応物の分離工程に付すことができる。前記高純度分離工程は４５〜７０℃の温度、例えば５０〜６５℃で行うことができる。

具体的な一実施形態において、前記アルロース転換反応物にＳＭＢクロマトグラフィー分離を行って、転換反応物よりアルロース含量の高いアルロース分画と果糖ラフィネートに分離して、分離したアルロース分画をアルロース濃縮工程または結晶化工程に投入する。

前記アルロース分画内のアルロースの含量は８５重量％以上、例えば８５重量％〜９５％（ｗ／ｗ）以上になるように分離／精製することができる。前記高純度分離工程で得られる果糖ラフィネート内の果糖含量は８５重量％以上、例えば８５重量％〜９８重量％であってもよく、アルロース含量は２重量％以下であることが好ましい。果糖ラフィネート中、果糖とブドウ糖を除いた他の二糖類以上の糖類の含量は１０重量％未満が好ましい。前記不純物中の二糖類以上の糖類はマルトース、イソマルトースなどを含み、マルトースまたはイソマルトース関連オリゴサッカリドを含むことができる。

本発明の一実施形態において、ＳＭＢクロマトグラフィーを用いた高純度分離工程は、分離過程で相変化がないため、物質の安定性確保に容易な分離方法である。このような吸着分離方法のうち液状吸着分離方法としては、クロマトグラフィー分離方法が多く使用されている。このうち擬似移動層吸着分離方法（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｏｖｉｎｇ ｂｅｄ、ＳＭＢ）は、１９６１年米国特許第２，９８５，５８９号で提案された分離技術であって、多数のカラムを用いて連続的に分離することによって既存の回分式クロマトグラフィーに比べて純度および生産性に優れ、溶媒の使用を少なくできるという長所を有する。前記擬似移動層（ＳＭＢ）吸着分離工程は、分離対象混合物の注入とラフィネートおよび抽出物の生産を連続的に行う工程である。前記ＳＭＢで分離樹脂として、単糖分離工程にも広く使用されている塩を添加した強酸性陽イオン交換樹脂を使用するので、分離工程を行った後に得られる生産物には金属イオンが含まれる。前記強酸性陽イオン交換樹脂の例は、カルシウム活性基が付着された陽イオン交換樹脂であってもよい。

本発明の一実施形態において、ＳＭＢクロマトグラフィーを用いた高純度分離工程で得られたアルロース分画は、アルロース濃縮工程を経て液状シロップとして製品化するか、アルロース結晶化工程を経てアルロース結晶として製品化することができる。

前記アルロース結晶化工程は、前記高純度分離工程で得られたアルロース分画を第２次イオン精製する工程、イオン精製されたアルロース分画を濃縮する工程、得られた濃縮物からアルロースを結晶化してアルロース結晶とアルロース結晶化母液を得る工程を含む。前記アルロース分離工程の具体的な例は、活性炭処理、第１次イオン精製、高純度クロマトグラフィー分離、第２次イオン精製、濃縮、および結晶化の各工程を含むことができる。

前記アルロース分画内のアルロースの含量は、８５重量％以上、９０重量％以上、９１重量％以上、９２重量％以上、９３重量％以上、９４重量％以上、または９５重量％以上、例えば８５重量％〜９９．９％（ｗ／ｗ）になるように分離／精製することができる。

前記アルロース結晶に含まれているアルロースは純度９０重量％以上、９５重量％以上、または９９重量％以上であり、前記結晶化母液内のアルロース含量は８５重量％以上、９０重量％以上、９３重量％以上、または９５重量％以上、例えば８５重量％〜９５重量％であってもよい。

本発明の方法によって果糖から得られたアルロースは通常の方法によって精製することができ、このような結晶は当業者にとって通常の技術範囲に属する。例えば、遠心分離、ろ過、結晶化、イオン交換クロマトグラフィー、およびこれらの組み合わせよりなる群から選択された一つ以上の方法によって行うことができる。

本発明の一実施形態において、前記ＳＭＢクロマトグラフィーを用いた高純度分離工程で得られたアルロース分画は第２次イオン精製に付すことができ、前記アルロースの分離工程で使用した第１次イオン精製と同一または異なる方法で行うことができる。

本発明によるＤ−アルロース結晶を製造する方法は、精製されたＤ−アルロース溶液を濃縮する工程を含む。アルロース結晶を得るためのアルロース溶液中のアルロースの含量は、７０重量％以上でなければならない。アルロースエピマー化酵素によって製造されたアルロース溶液中のアルロースの純度は２０〜３０％程度と低いため、直接結晶化を行うことができず、結晶化工程の前にアルロースを精製して所望の水準まで濃縮しなければならない。本発明の一具体例において、アルロースの熱変性および所望の水準の濃縮を達成するために、５５〜７５℃の温度で濃縮することができる。前記濃縮工程は、所望の濃縮水準を達成するまで、１回または２回以上繰り返して行ってもよい。

前記冷却させて結晶化する工程は、熱交換器を通じて１０〜２５℃の温度で急速に冷却した後、昇温と冷却を繰り返し行って結晶の成長を誘導させる工程を含んでもよい。

本発明によるアルロース結晶を製造する方法は、前記結晶化工程で得られたアルロース結晶を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄した後、乾燥させる工程をさらに含んでもよい。

本発明において、粉末状の活性炭を配置式で処理してアルロース反応液中に含まれている不純物を除去する方法は、粒子状活性炭より表面積が大きいため、脱色と微細物質の除去に極めて有利であり、１時間当りに処理できる反応液の量が多いため、作業の効率性が向上するという効果を有する。

以下、下記実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の保護範囲は下記実施例によって限定されない。

実施例１．粉末状活性炭混合によるＴ％＝７８．６アルロース反応液の精製
フラスコ内にアルロース反応液（Ｔ％＝７８．６）５０重量％濃度／１Ｌを準備し、固形分基準で粉末状活性炭０．５重量％を混合した後、７５℃で１時間、２００ｒｐｍにて撹拌した。使用した粉末状活性炭を表１に示す。試料１〜４の活性炭の購入先は、Ｎｏｒｉｔ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎであった。その後、パーライトろ過によって活性炭を除去し、脱色および微細物質の除去程度を把握するため、活性炭処理糖液のＴ％と濁度（７２０ｎｍ吸光度）を測定した。その結果を表３に示した。

比較例１．粒子状活性炭混合によるＴ％＝７８．６アルロース反応液の精製
フラスコ内にアルロース反応液（Ｔ％＝７８．６）５０重量％濃度／１Ｌを準備し、固形分基準で粒子状活性炭０．５重量％を混合した後、７５℃で１時間、２００ｒｐｍにて撹拌した。使用した粒子状活性炭を表２に示す。試料５〜６の活性炭の購入先はＮｏｒｉｔ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎであった。その後、パーライトろ過により活性炭を除去し、脱色および微細物質の除去程度を把握するため、活性炭処理糖液のＴ％と濁度（７２０ｎｍ吸光度）を測定した。その結果を表３に示した。

実施例２．粉末状活性炭混合によるＴ％＝７０．４アルロース反応液の精製
フラスコ内にアルロース反応液（Ｔ％＝７０．４）５０重量％濃度／１Ｌを準備し、固形分５００ｇ基準で粉末状活性炭０．５重量％を混合した後、７５℃で１時間、２００ｒｐｍにて撹拌した。粉末状活性炭は実施例１で使用したものと同じであり、前記表１に示した。その後、パーライトろ過により活性炭を除去し、脱色および微細物質の除去程度を把握するため、活性炭処理糖液のＴ％と濁度（７２０ｎｍ吸光度）を測定した。その結果を表４に示した。

比較例２．粒子状活性炭混合によるＴ％＝７０．４アルロース反応液の精製
フラスコ内にアルロース反応液（Ｔ％＝７０．４）５０重量％濃度／１Ｌを準備し、固形分５００ｇ基準で粒子状活性炭０．５重量％を混合した後、７５℃で１時間、２００ｒｐｍにて撹拌した。粉末状活性炭は比較例１で使用したものと同じであり、前記表２に示した。その後、パーライトろ過により活性炭を除去し、脱色および微細物質の除去程度を把握するため、活性炭処理糖液のＴ％と濁度（７２０ｎｍ吸光度）を測定した。その結果を表４に示した。

試験例１．活性炭の混合によるアルロース反応液のＴ％および濁度の分析
実施例１と２、比較例１と２の方法で活性炭処理したアルロース反応液の脱色水準を確認するため、ＵＶ分光光度計（ＵＶ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を使用して４２０ｎｍでのＴ％を測定した。測定サンプルの濃度は３０ｂｘであり、１ｃｍ石英セルを使用して分析した。Ｔ％は入射光に対する透過光の比率であり、吸光度とは逆に、透過する光が増加する程、値が増加するため、この値が高い程、色が浅くて透明であることを意味する。

さらに微細物質の水準を確認するため、ＵＶ分光光度計（ＵＶ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を使用して７２０ｎｍでの吸光度（ａｂｓ）を測定した。測定サンプルの濃度は３０ｂｘであり、１ｃｍ石英セルを使用して分析した。下記表３に、初期Ｔ％が７８．６、初期濁度０．０３２であるアルロース転換反応液を活性炭と混合したときの、アルロース反応液のＴ％および濁度の分析結果を示す。

下記表４に、初期Ｔ％が７０．４、初期濁度が０．０２４であるアルロース転換反応液を活性炭と混合したときの、アルロース反応液のＴ％および濁度の分析結果を示す。

上記表３と表４より、アルロース精製のためにアルロース反応液に平均粒子の大きさが異なる活性炭を種類別に混合した場合、初期アルロース反応液のＴ％と関係なく、粒子の大きさが小さい程、脱色を効果的に行なうことができ、微細物質も容易に除去できた。配置式で活性炭を混合する場合、粒子状活性炭は撹拌中に活性炭粒子同士が衝突することがあるため微細物質がさらに発生することがあるのに対し、粉末状活性炭は表面積が広く有色物質および微細物質との吸着面積が広いため、粉末の粒子が小さい程、粒子状活性炭に比べて脱色および微細物質の除去を効果的に行なうことができることが確認された。

比較例３．粒状炭充填カラムを用いた不純物除去効率
前記表４に示す試料５の粒状炭１２２ｇ（２５０ｍｌ）をカラムに充填し、アルロース反応液（Ｔ％＝７０．４）を５０重量％濃度で流した。この時、カラムの温度は７５℃であり、速度はＳＶ １（２５０ｍｌ／６０ｍｉｎ＝４．１７ｍｌ／ｍｉｎ）で流し、カラムにかかる圧力は０．０４Ｍｐａであった。

ＳＶは連続流通式の反応装置で流体原料の処理能を示す値であり、原料の供給速度をＦ［ｍ³／ｈ］、反応装置の内容積をＶＲ［ｍ³］とすると、空間速度Ｓｖ［ｈ−１］はＳｖ＝Ｆ／ＶＲで表される。反応装置の単位体積当り単位時間に供給できる原料の流量を示し、単位は通常、ｌ／ｈである。

カラムの速度が遅い程、活性炭と反応液との接触時間が長くなるため、不純物の除去には効果的であるが、１時間当りに処理できる反応液の量が減少する。また、速度は無限に速くすることはできず、ラボで使用するカラムの圧力限界は０．０７Ｍｐａであるため、それ以上、速度を速くすることはできなかった。

前記実験の結果として、カラムの速度による粒状炭カラムの処理効果を下記表５に示した。

比較例３の粒状炭充填カラムで処理した結果と、実施例２の粉末炭配置タイプで処理した結果を比較し、その結果を下記表６に示した。

粒状炭活性炭を充填したカラムを使用した場合、圧力限界によって反応液の処理速度が遅くなるため、使用した活性炭に比べて処理できる反応液量が減少して、収率は低下した。これに対し、粉末炭を配置式で処理した場合、圧力の影響を受けないため、１時間当りに処理できる反応液の量は反応槽に応じて無限に高めることができ、その結果、少量の活性炭であっても良好な効果を得ることができる。

Claims (8)

1. アルロース転換反応物と粉末活性炭を混合し、
   前記混合液に固液分離工程を行って不純物と粉末活性炭を除去し、濾液を得る工程を含むアルロース転換反応物の精製方法であって、
   前記粉末活性炭の平均粒径が１０〜２５０マイクロメートルであり、
   前記固液分離工程はフィルタープレスを含むろ過システムに前記混合液を通液して行われるものであり、
   前記ろ過システムが、ろ過補助剤をさらに含み、
   前記ろ過補助剤の粒径が、１０〜５００マイクロメートルであり、
   前記粉末活性炭の混合量は、アルロース転換反応物の全固形分含量１００重量％を基準にして０．１〜５重量％であり、
   前記混合液における前記粉末活性炭との接触時間は０．５〜２時間である、
   アルロース転換反応物の精製方法。
2. 前記精製方法は、活性炭処理工程を行った後、イオン交換樹脂が充填されたカラムを用いたイオン精製工程をさらに行う請求項１に記載の方法。
3. 前記アルロース転換反応物の全固形分含量は０．５〜８０重量％である請求項１に記載の精製方法。
4. 前記混合液の温度は３０〜９０℃である請求項１に記載の方法。
5. 前記ろ過補助剤は、珪藻土、パーライト、セルロース、およびイオン交換樹脂よりなる群から選択された１種以上である請求項１に記載の方法。
6. 前記アルロース転換反応物と粉末活性炭を混合する工程は、撹拌して行う請求項１に記載の方法。
7. 前記撹拌は、撹拌速度５〜５００ｒｐｍで行われる請求項６に記載の方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の方法によってアルロース転換反応物の不純物を除去して精製する工程、
   擬似移動層（ＳＭＢ）クロマトグラフィー分離工程を行ってアルロース分画と果糖ラフィネートを得るアルロース分離工程、および
   前記アルロース分画を濃縮または結晶化する工程
   を含むアルロースの製造方法。