JPH0158960B2 - - Google Patents
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- JPH0158960B2 JPH0158960B2 JP7842782A JP7842782A JPH0158960B2 JP H0158960 B2 JPH0158960 B2 JP H0158960B2 JP 7842782 A JP7842782 A JP 7842782A JP 7842782 A JP7842782 A JP 7842782A JP H0158960 B2 JPH0158960 B2 JP H0158960B2
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Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本発明は、糖液の濃縮方法に関し、更に詳しく
は、逆浸透法を利用した糖液の濃縮方法に関す
る。 従来より、セルロースはセルラーゼ（セルロー
ス糖化酵素）により糖化できることが知られてい
る。この時、全糖濃度が６〜７％（Somogyi−
Nelson法）になるまでは、比較的効率よく、セ
ルロースが分解され糖が生成するが、それ以上に
全糖濃度が高まると、生成した糖による阻害が起
こり、糖の生成速度（糖化速度）が低下する。生
成した糖化液から分離・除去し、糖化液中の全糖
濃度を６〜７％以下に保持することにより、糖化
速度を高めることができるが、生成された糖液の
濃度が低くなる。従つて、この糖を用いてアルコ
ール発酵を行なつた場合、得られたもののアルコ
ール濃度が低くなるので、アルコール濃度を高め
るための蒸留の際に、多量のエネルギーを要する
という問題がある。 即ち、本発明は前述した従来の糖液の製造方法
の問題点を解消したもので、高濃度の糖液を効率
よく得ることのできる糖液の濃縮方法を提供する
ことを目的とする。 本発明者らは、前記した点について鑑みて、鋭
意研究を重ねた結果、セルロースを酵素により糖
化して得られる糖化液を限外過（以下、「U.
F.」という）膜で処理後、逆浸透（以下、「R.O.」
という。）膜で処理することにより、本発明の目
的を達成できることを見出し、本発明を完成する
に至つた。 即ち、本発明の糖液の濃縮方法は、セルロース
を酵素により糖化して得られる糖化液をU.F.膜
で処理し、酵素及び未分解セルロースを含有する
濃縮液と、精製された糖液を含有する透過液とに
分離した後、該濃縮液を糖化工程に返送するとと
もに、該透過液をR.O.膜で処理することを特徴
とするものである。 以下、本発明の詳細に説明する。 本発明に用いるセルロース糖化酵素としては、
セルラーゼが挙げられる。 セルロースの糖化は、セルラーゼを用いる場
合、セルロースを１〜20重量％、好ましくは、５
〜10重量％及びセルラーゼを0.1〜10重量％、好
ましくは、0.5〜2.0重量％を含有する水溶液を、
PH3.5〜7.5、好ましくは、PH4.0〜5.0に調整し、
30〜60℃、好ましくは、40〜50℃で２〜120時間、
好ましくは、24〜48時間反応させることにより行
なうことができる。 このようにして得た糖化液を分離・精製するた
めに用いるU.F.膜は、分画分子量500〜100000の
ものであればよいが、特に、分画分子量6000〜
20000のものが好ましい。この時、U.F.膜の分画
分子量が100000以上であると、酵素の一部が透過
液中に漏れて、酵素と糖との分離効率が悪化する
ため、酵素の回収率が低下する。前記U.F.膜を
用いて、0.5〜20Kgｆ／cm2、好ましくは、１〜10
Kgｆ／cm2の操作圧力で処理することにより、全糖
濃度約６〜７％の透過液を得ることができる。次
いで、これをR.O.膜を用いて、20〜100Kgｆ／
cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力で処
理することにより、全糖濃度が15〜20％である糖
液を得ることができる。用いるR.O.膜は、一般
的には、その素材が酢酸セルロース系、ポリアク
リロニトリル系、ポリベンズイミダゾール系、ポ
リスルホン系、芳香族ポリアミド系等の耐熱、耐
圧性膜であるものが好ましい。また、R.O.膜の
糖分離率は99％以上あればよいが、特に99.5％以
上であることが好ましい。 R.O.膜一段で処理する場合、目的とする糖液
の全糖濃度が高まるに従い、高い操作圧力を必要
とする。また、操作圧力はR.O.膜の耐圧限度以
下でならなければならないため、濃度限界があ
る。それ以上の全糖濃度の糖液は、次のようにし
て得られることが、研究の結果、明らかとなつ
た。 即ち、R.O.膜を二段に設け、一段目のR.O.膜
として、糖分離率が99％以上のもの、好ましく
は、99.5％以上のものを用いて、20〜100Kgｆ／
cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力で処
理することにより、全糖濃度約15〜20％の糖液を
得ることができる。次いで、この糖液を二段目の
R.O.膜として、糖分離率が30〜90％のもの、好
ましくは、40〜80％のものを用いて、20〜100Kg
ｆ／cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力
で処理することにより、全糖濃度約30〜40％の糖
液を得ることができる。その理由を以下に記す。 R.O.法における諭送方程式は、次式(1)の近似
式で示される。 Jv＝Ａ（Δp−Δπ）＝Ａ｛Δp−（Δπ（C2）−Δπ
（C3））｝ ……(1) Jv：体積流束（透過水量）〔cm3／cm2・sec〕 Ａ：純水透過係数〔mol／cm2・sec・atm〕 Δp：操作圧力 Δπ：浸透圧差 Δπ（C2）：高圧側膜界面溶液の浸透圧 Δπ（C3）：透過側溶液の浸透圧 前記式(1)から、透過水量Jvは、（Δp−Δπ）で
示される有効圧力に比例し、Jvを増加させるに
は、有効圧力を増加させればよいことがわかる。
従つて、操作圧力を高めることなく透過水量を増
加させるには、浸透圧差Δπを小さく、即ち、透
過側溶液の浸透圧Δπ（C3）を高めればよい。Δπ
（C3）を高めるということは、透過液の溶質
（糖）濃度を高めることを意味する。従つて、R.
O.膜を二段に設け、一段目のR.O.膜、即ち、比
較的糖分離率の高いR.O.膜で処理し、ある程度
まで糖濃度を高めた後、二段目のR.O.膜、即ち、
比較的糖分離率の低いR.O.膜で処理することに
より、より低い操作圧力で高濃度の糖液を得るこ
とができる。 この場合、即ち、糖分離率の低いR.O.膜で処
理した場合、一部の糖が透過液中に移行するた
め、糖回収率が低下するが、これは透過液を再
度、糖分離率の高いR.O.膜で処理することによ
り解決する。その工程系統の一例を図に示す。 図に示す工程に従つて処理することにより、全
糖濃度約30％〜40％の糖液を99％以上の糖回収率
で得ることができる。このようにして得れる高濃
度の糖液を用いてアルコール発酵を行なえば、高
濃度のアルコール水溶液を得ることができ、ま
た、蒸留により、さらにアルコール濃度を高める
際にも、要するエネルギーは少なくて済む。 以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明
する。 実施例 図に示す工程系統に従つて、以下のように実施
した。セルロース（山陽国策パルプ社製 Ｗ−
100）を５重量％及びセルラーゼ（ヤクルト社製
Ｓ−３）を0.5重量％含有する水溶液をPH5.0に
調整し、40℃で24時間反応させて糖化処理を行な
い全糖濃度6.75％の糖化液を得た。この糖化液を
操作圧力３Kgｆ／cm2で分画分子量20000のU.F.膜
で処理し、未分解セルロース及びセルロースを分
離し、糖化槽１に返送した。一方、透過液（全糖
濃度6.75％）は、操作圧力60Kgｆ／cm2、温度40℃
の操作条件下において、糖分離率99％（塩化ナト
リウム分離率96.2％）の酢酸セルロース系R.O.膜
で処理した。その結果、濃縮液側に全糖濃度19.2
％の濃縮糖液が糖回収率99.9％で得られた。尚、
この時の平均透過流束は0.225m3／m2・dayであつ
た。また、透過液中には0.05％程度の糖が含まれ
ているため、糖化槽１に返送した。 尚、得られた濃縮糖液をブースターポンプ８に
より、操作圧力60Kgｆ／cm2、温度40℃の条件下に
おいて、糖分離率72.9％（塩化ナトリウム分離率
36.7％）の酢酸セルロース系R.O.膜で処理し、透
過液をR.O.原液槽３に返送しながら操作を続け
たところ、第2R.O.装置５の濃縮液側に全糖濃度
33.3％の濃縮糖液が全糖回収率99.9％で得られ
た。この時の平均透過流束は0.282m3／m2・dayで
あつた。 また、U.F.膜で処理する際のU.F.膜の分画分
子量の影響について検討するために、以下の試験
を行なつた。 0.5％セルラーゼ水溶液を分画分子量がそれぞ
れ100000、20000、6000である３種類のU.F.膜で
処理し、透過液のセルラーゼ活性をFPA法
（Filter Paper Assay）に従つて測定した。その
結果を表に示す。
は、逆浸透法を利用した糖液の濃縮方法に関す
る。 従来より、セルロースはセルラーゼ（セルロー
ス糖化酵素）により糖化できることが知られてい
る。この時、全糖濃度が６〜７％（Somogyi−
Nelson法）になるまでは、比較的効率よく、セ
ルロースが分解され糖が生成するが、それ以上に
全糖濃度が高まると、生成した糖による阻害が起
こり、糖の生成速度（糖化速度）が低下する。生
成した糖化液から分離・除去し、糖化液中の全糖
濃度を６〜７％以下に保持することにより、糖化
速度を高めることができるが、生成された糖液の
濃度が低くなる。従つて、この糖を用いてアルコ
ール発酵を行なつた場合、得られたもののアルコ
ール濃度が低くなるので、アルコール濃度を高め
るための蒸留の際に、多量のエネルギーを要する
という問題がある。 即ち、本発明は前述した従来の糖液の製造方法
の問題点を解消したもので、高濃度の糖液を効率
よく得ることのできる糖液の濃縮方法を提供する
ことを目的とする。 本発明者らは、前記した点について鑑みて、鋭
意研究を重ねた結果、セルロースを酵素により糖
化して得られる糖化液を限外過（以下、「U.
F.」という）膜で処理後、逆浸透（以下、「R.O.」
という。）膜で処理することにより、本発明の目
的を達成できることを見出し、本発明を完成する
に至つた。 即ち、本発明の糖液の濃縮方法は、セルロース
を酵素により糖化して得られる糖化液をU.F.膜
で処理し、酵素及び未分解セルロースを含有する
濃縮液と、精製された糖液を含有する透過液とに
分離した後、該濃縮液を糖化工程に返送するとと
もに、該透過液をR.O.膜で処理することを特徴
とするものである。 以下、本発明の詳細に説明する。 本発明に用いるセルロース糖化酵素としては、
セルラーゼが挙げられる。 セルロースの糖化は、セルラーゼを用いる場
合、セルロースを１〜20重量％、好ましくは、５
〜10重量％及びセルラーゼを0.1〜10重量％、好
ましくは、0.5〜2.0重量％を含有する水溶液を、
PH3.5〜7.5、好ましくは、PH4.0〜5.0に調整し、
30〜60℃、好ましくは、40〜50℃で２〜120時間、
好ましくは、24〜48時間反応させることにより行
なうことができる。 このようにして得た糖化液を分離・精製するた
めに用いるU.F.膜は、分画分子量500〜100000の
ものであればよいが、特に、分画分子量6000〜
20000のものが好ましい。この時、U.F.膜の分画
分子量が100000以上であると、酵素の一部が透過
液中に漏れて、酵素と糖との分離効率が悪化する
ため、酵素の回収率が低下する。前記U.F.膜を
用いて、0.5〜20Kgｆ／cm2、好ましくは、１〜10
Kgｆ／cm2の操作圧力で処理することにより、全糖
濃度約６〜７％の透過液を得ることができる。次
いで、これをR.O.膜を用いて、20〜100Kgｆ／
cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力で処
理することにより、全糖濃度が15〜20％である糖
液を得ることができる。用いるR.O.膜は、一般
的には、その素材が酢酸セルロース系、ポリアク
リロニトリル系、ポリベンズイミダゾール系、ポ
リスルホン系、芳香族ポリアミド系等の耐熱、耐
圧性膜であるものが好ましい。また、R.O.膜の
糖分離率は99％以上あればよいが、特に99.5％以
上であることが好ましい。 R.O.膜一段で処理する場合、目的とする糖液
の全糖濃度が高まるに従い、高い操作圧力を必要
とする。また、操作圧力はR.O.膜の耐圧限度以
下でならなければならないため、濃度限界があ
る。それ以上の全糖濃度の糖液は、次のようにし
て得られることが、研究の結果、明らかとなつ
た。 即ち、R.O.膜を二段に設け、一段目のR.O.膜
として、糖分離率が99％以上のもの、好ましく
は、99.5％以上のものを用いて、20〜100Kgｆ／
cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力で処
理することにより、全糖濃度約15〜20％の糖液を
得ることができる。次いで、この糖液を二段目の
R.O.膜として、糖分離率が30〜90％のもの、好
ましくは、40〜80％のものを用いて、20〜100Kg
ｆ／cm2、好ましくは、40〜70Kgｆ／cm2の操作圧力
で処理することにより、全糖濃度約30〜40％の糖
液を得ることができる。その理由を以下に記す。 R.O.法における諭送方程式は、次式(1)の近似
式で示される。 Jv＝Ａ（Δp−Δπ）＝Ａ｛Δp−（Δπ（C2）−Δπ
（C3））｝ ……(1) Jv：体積流束（透過水量）〔cm3／cm2・sec〕 Ａ：純水透過係数〔mol／cm2・sec・atm〕 Δp：操作圧力 Δπ：浸透圧差 Δπ（C2）：高圧側膜界面溶液の浸透圧 Δπ（C3）：透過側溶液の浸透圧 前記式(1)から、透過水量Jvは、（Δp−Δπ）で
示される有効圧力に比例し、Jvを増加させるに
は、有効圧力を増加させればよいことがわかる。
従つて、操作圧力を高めることなく透過水量を増
加させるには、浸透圧差Δπを小さく、即ち、透
過側溶液の浸透圧Δπ（C3）を高めればよい。Δπ
（C3）を高めるということは、透過液の溶質
（糖）濃度を高めることを意味する。従つて、R.
O.膜を二段に設け、一段目のR.O.膜、即ち、比
較的糖分離率の高いR.O.膜で処理し、ある程度
まで糖濃度を高めた後、二段目のR.O.膜、即ち、
比較的糖分離率の低いR.O.膜で処理することに
より、より低い操作圧力で高濃度の糖液を得るこ
とができる。 この場合、即ち、糖分離率の低いR.O.膜で処
理した場合、一部の糖が透過液中に移行するた
め、糖回収率が低下するが、これは透過液を再
度、糖分離率の高いR.O.膜で処理することによ
り解決する。その工程系統の一例を図に示す。 図に示す工程に従つて処理することにより、全
糖濃度約30％〜40％の糖液を99％以上の糖回収率
で得ることができる。このようにして得れる高濃
度の糖液を用いてアルコール発酵を行なえば、高
濃度のアルコール水溶液を得ることができ、ま
た、蒸留により、さらにアルコール濃度を高める
際にも、要するエネルギーは少なくて済む。 以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明
する。 実施例 図に示す工程系統に従つて、以下のように実施
した。セルロース（山陽国策パルプ社製 Ｗ−
100）を５重量％及びセルラーゼ（ヤクルト社製
Ｓ−３）を0.5重量％含有する水溶液をPH5.0に
調整し、40℃で24時間反応させて糖化処理を行な
い全糖濃度6.75％の糖化液を得た。この糖化液を
操作圧力３Kgｆ／cm2で分画分子量20000のU.F.膜
で処理し、未分解セルロース及びセルロースを分
離し、糖化槽１に返送した。一方、透過液（全糖
濃度6.75％）は、操作圧力60Kgｆ／cm2、温度40℃
の操作条件下において、糖分離率99％（塩化ナト
リウム分離率96.2％）の酢酸セルロース系R.O.膜
で処理した。その結果、濃縮液側に全糖濃度19.2
％の濃縮糖液が糖回収率99.9％で得られた。尚、
この時の平均透過流束は0.225m3／m2・dayであつ
た。また、透過液中には0.05％程度の糖が含まれ
ているため、糖化槽１に返送した。 尚、得られた濃縮糖液をブースターポンプ８に
より、操作圧力60Kgｆ／cm2、温度40℃の条件下に
おいて、糖分離率72.9％（塩化ナトリウム分離率
36.7％）の酢酸セルロース系R.O.膜で処理し、透
過液をR.O.原液槽３に返送しながら操作を続け
たところ、第2R.O.装置５の濃縮液側に全糖濃度
33.3％の濃縮糖液が全糖回収率99.9％で得られ
た。この時の平均透過流束は0.282m3／m2・dayで
あつた。 また、U.F.膜で処理する際のU.F.膜の分画分
子量の影響について検討するために、以下の試験
を行なつた。 0.5％セルラーゼ水溶液を分画分子量がそれぞ
れ100000、20000、6000である３種類のU.F.膜で
処理し、透過液のセルラーゼ活性をFPA法
（Filter Paper Assay）に従つて測定した。その
結果を表に示す。
【表】
表から、分画分子量100000のU.F.膜を用いた
場合には、酵素が透過液中に漏れるため酵素回収
率が低下することがわかる。
場合には、酵素が透過液中に漏れるため酵素回収
率が低下することがわかる。
図は、本発明の実施例の工程を示す系統図であ
る。 １……糖化槽、２……U.F.装置、３……R.O.
原液槽、４……第1R.O.装置、５……第2R.O.装
置、６……低圧ポンプ、７……高圧ポンプ、８…
…ブースターポンプ。
る。 １……糖化槽、２……U.F.装置、３……R.O.
原液槽、４……第1R.O.装置、５……第2R.O.装
置、６……低圧ポンプ、７……高圧ポンプ、８…
…ブースターポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セルロースを酵素により糖化して得られる糖
化液を限外過膜で処理し、酵素及び未分解セル
ロースを含有する濃縮液と、精製された糖液を含
有する透過液とに分離した後、該濃縮液を糖化工
程に返送するとともに、該透過液を逆浸透膜で処
理することを特徴とする糖液の濃縮方法。 ２ 限外過膜の分画分子量が20000以下である
特許請求の範囲第１項記載の濃縮方法。 ３ 逆浸透膜が二段に設けられている特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の濃縮方法。 ４ 一段目の逆浸透膜の糖分離率が99％以上であ
り、二段目の逆浸透膜の糖分離率が30〜90％であ
る特許請求の範囲第３項記載の濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7842782A JPS58198299A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 糖液の濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7842782A JPS58198299A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 糖液の濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58198299A JPS58198299A (ja) | 1983-11-18 |
| JPH0158960B2 true JPH0158960B2 (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=13661738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7842782A Granted JPS58198299A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 糖液の濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58198299A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2371973A1 (en) | 2008-12-09 | 2011-10-05 | Toray Industries, Inc. | Method for producing sugar liquid |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01256394A (ja) * | 1988-04-06 | 1989-10-12 | Natl Food Res Inst | セロオリゴ糖の酵素的製造方法 |
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Also Published As
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| JPS58198299A (ja) | 1983-11-18 |
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