JPH0346120B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高濃度の果糖を含有する糖液の精製方
法、特にブドウ糖を異性化して得られた異性化糖
から果糖をイオン交換樹脂などを用いてクロマト
グラフイー的に高濃度に分離した糖液を特異なイ
オン交換樹脂の組み合わせによつて精製する方法
に関するものである。 果糖は天然物中の糖類の中でも最も甘味の強い
糖であり、水にも溶けやすい性質を有することか
ら食品加工に有利なので、近年甘味料として注目
されている。 従来、果糖は澱粉を原料とするブドウ糖を酵素
によつて異性化し、ブドウ糖の一部を果糖に変え
て液状糖として用いられている。しかしながらこ
の異性化糖は果糖の異性化率の平衡関係から、通
常果糖が42重量％、ブドウ糖が50〜55重量％およ
びオリゴ糖が３〜８重量％それぞれ含まれてお
り、このままでは砂糖に比べて甘味度が劣り、工
業上不利となるため、当該異性化糖をカルシウム
形の強酸性カチオン交換樹脂を充填したカラムに
通液して、カラムクロマトグラフイー的に果糖と
ブドウ糖を分離し、果糖の濃度を80重量％以上の
高濃度に濃縮する。次にこのようにして得られた
果糖を高濃度に含む糖液は有機弱酸および色素な
どの不純物を含むので、強塩基性アニオン交換樹
脂と強酸性カチオン交換樹脂を充填した混床式イ
オン交換塔に通液して糖液中の不純物を除去し、
糖液の精製を行なうが、通常の強塩基性アニオン
交換樹脂を用いると、果糖が逆異性化されてブド
ウ糖となり、果糖の含有率が低下するという欠点
がある。果糖が逆異性化する割合は数重量％に達
し、80重量％以上の高濃度の濃縮液において、数
重量％の低下は工業上極めて不利である。また従
来はこれらの強塩基性アニオン交換樹脂および強
酸性カチオン交換樹脂に、それぞれスチレンとジ
ビニルベンゼンを共重合して得られたイオン交換
樹脂を使用しているが、これらのイオン交換樹脂
の組み合わせでは糖液中の不純物の除去能力が低
いという欠点もある。 本発明はこのような果糖を含む糖液の精製方法
における欠点を解決するものであり、特に果糖を
たとえば80重量％以上の高濃度に含む糖液を精製
する方法として有効であり、果糖の逆異性化を防
止して果糖の濃度が低下することを防止し、かつ
精製度を向上させるとともに処理量を増大させる
ことを目的とする。 すなわち本発明は、高濃度の果糖を含有する糖
液を、アクリル酸とジビニルベンゼンを共重合し
て得られる強塩基性アニオン交換樹脂と、アクリ
ル酸とジビニルベンゼンを共重合して得られる弱
塩基性アニオン交換樹脂と、スチレンとジビニル
ベンゼンを共重合して得られる強酸性カチオン交
換樹脂を用いた混床式イオン交換塔に通液して精
製することを特徴とする。 以下に本発明を図面にしたがつて詳細に説明す
る。 第１図は本発明の実施態様の一例である混床式
イオン交換塔のフローを示す説明図であり、イオ
ン交換塔１の下部にスチレンとジビニルベンゼン
を共重合して得られる強酸性カチオン交換樹脂３
を充填し、その上方にアニオン交換樹脂２として
アクリル酸とジビニルベンゼンを共重合して得ら
れる強塩基性アニオン交換樹脂とやはりアクリル
酸とジビニルベンゼンを共重合して得られる弱塩
基性アニオン交換樹脂を適当な割合に混合して充
填する。また強酸性カチオン交換樹脂３とアニオ
ン交換樹脂２の境界面にコレクタ９を設け、当該
コレクタ９に再生廃液排出管８を接続し、またア
ニオン交換樹脂２の上面より上方のイオン交換塔
１内に分配管１０を設け、当該分配管１０に再生
剤流入管７を接続する。またイオン交換塔１の上
部に原液流入管４を接続するとともに、当該塔１
の下部に処理液流出管５および再生剤流入管６を
接続する。 本イオン交換塔１において、果糖を含む糖液を
精製するにあたり、まず空気を再生剤流入管６よ
り流入させ、アニオン交換樹脂２と強酸性カチオ
ン交換樹脂３を充分に混合する。次に原液を原液
流入管４より下降流で流入させ、イオン交換樹脂
の混合床を通過させて有機弱酸および色素などを
除去し、処理液を処理液流出管５より流出させ
る。 イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下したら
再生を行なう。 すなわち逆洗水を再生剤流入管６より流入さ
せ、上層にアニオン交換樹脂２、その下層に強酸
性カチオン交換樹脂３に分離する。アニオン交換
樹脂２はその上層部に弱塩基性アニオン交換樹
脂、また下層部に強塩基性アニオン交換樹脂に分
離されやすいが、両アニオン交換樹脂を二層に完
全に分離する必要はない。次に再生剤として、た
とえば塩酸などの酸水溶液を再生剤流入管６より
上昇流で流入させ、その再生廃液をコレクタ９を
経て再生廃液排出管８より排出させ、コレクタ９
より下方の強酸性カチオン交換樹脂３の再生を行
なうが、この際にこれと同時に水を再生剤流入管
７を経て分配管１０より下降流で通水してイオン
交換樹脂層を押圧し、その流出水を上記再生廃液
とともにコレクタ９を経て再生廃液排出管８より
排出させる。カチオン交換樹脂の再生が終了する
と、次に再生剤として、たとえば苛性ソーダなど
のアルカリ水溶液を再生剤流入管７を経て分配管
１０より下降流で流入させ、その再生廃液をコレ
クタ９を経て再生廃液排出管８より排出させ、コ
レクタ９より上方のアニオン交換樹脂２を再生す
るが、この際にこれと同時に水を再生剤流入管６
より上昇流で流入させ、その流出水を上記再生廃
液とともにコレクタ９を経て再生廃液排出管８よ
り排出させる。アニオン交換樹脂の再生が終了す
ると、次に洗浄水を原液流入管４および再生剤流
入管６より流入して洗浄廃水をコレクタ９を介し
て再生廃液排出管８より排出させ、両イオン交換
樹脂を洗浄する。再生が終了したら前述したよう
に空気を流入させてイオン交換樹脂を混合したの
ち、原液の通液を行なう。 本発明に使用する強塩基性アニオン交換樹脂お
よび弱塩基性アニオン交換樹脂はいずれもアクリ
ル酸とジビニルベンゼンを共重合したものを用い
るが、たとえばこのような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）IRA−
458（ローム・アンド・ハース社製）、また弱塩基
性アニオン交換樹脂としてアンバーライトIRA−
68がある。これらのアクリル酸とジビニルベンゼ
ンを母体とした強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩
基性アニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を使
用することによつて、前述したような従来の果糖
の精製に使用されているスチレンとジビニルベン
ゼンを共重合して得られた強塩基性陰イオン交換
樹脂、たとえばアンバーライトIRA−411やダイ
ヤイオン（登録商標）PA−408（三菱化成社製）
などで生じていた果糖の逆異性化反応を防止する
ことができ、果糖濃度を低下させることがない。
またクロマトグラフイー的な分離によつて得た果
糖を高濃度に含む糖液には、一般に不純物として
無機塩類はほとんど含まれておらず、少量の有機
弱酸と色素が含まれているが、アクリル酸とジビ
ニルベンゼンを母体とするアニオン交換樹脂は、
スチレンとジビニルベンゼンを母体とするアニオ
ン交換樹脂より有機物質に対する吸脱着能力が優
れており、したがつて従来の混床と比較して処理
糖液の精製度を向上させることができるととも
に、処理量も大幅に増大させることができる。 本発明における両アニオン交換樹脂の混合比
は、強塩基性アニオン交換樹脂の比率が大きいと
処理液の精製度は向上するが、逆異性化反応が多
少生じ果糖の濃度が低下するので好ましくなく、
一方弱塩基性アニオン交換樹脂の比率が大きい
と、果糖の逆異性反応はほとんど生じないが、処
理液の精製度が低下するので好ましくなく、通
常、強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性アニオ
ン交換樹脂を体積比で、１：１から１：４の範
囲、好ましくは１：２に混合するとよい。当該混
合比によつて果糖の逆異性化反応を防止するとと
もに、処理液の精製度を向上させるという所期の
目的を達することが可能となる。 また本発明において、原液の通常温度は、果糖
がブドウ糖よりも温度に対して不安定で分解しや
すいので、20〜35℃が好ましい。また原液の通液
速度があまり遅いと、逆異性化反応が多少生じる
傾向となるため、弱塩基性アニオン交換樹脂と強
塩基性アニオン交換樹脂の混合アニオン交換樹脂
に対してSV4〜８が好ましい。 以上説明したように本発明は高濃度の果糖を含
む糖液をアクリル酸とジビニルベンゼンを共重合
して得られた強塩基性アニオン交換樹脂および弱
塩基性アニオン交換樹脂と、スチレンとジビニル
ベンゼンを共重合して得られた強酸性カチオン交
換樹脂とを混合した混床式イオン交換塔に通液す
ることによつて、果糖の逆異性化反応を防止して
果糖の収率を向上させることができるとともに、
精製度の高い処理液を得ることができ、かつ処理
量を増大させることができる。 以下に本発明の実施例について説明する。 実施例 アクリル酸とジビニルベンゼンを共重合して得
られた強塩基性アニオン交換樹脂としてアンバー
ライトIRA−458、同じくアクリル酸とジビニル
ベンゼンを共重合して得られた弱塩基性アニオン
交換樹脂としてアンバーライトIRA−68、および
スチレンとジビニルベンゼンを共重合して得られ
た強酸性カチオン交換樹脂としてアンバーライト
200Cを第１表に示したようにそれぞれのカラム
に充填した。また本発明方法と比較するため、ス
チレンとジビニルベンゼンを共重合して得られた
強塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライト
IRA−411、同じくダイヤイオンPA−408と強酸
性カチオン交換樹脂としてアンバーライト200C
を第１表に示したように、それぞれのカラムに充
填した。さらにアニオン交換樹脂としてアンバー
ライトIRA−458単独を用いた混床についても第
１表に示したようにカラムに充填した。

【表】

【表】 なお、充填に先立ちあらかじめ本発明方法では
強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交
換樹脂との混合樹脂を、また従来方法では強塩基
性アニオン交換樹脂を、それぞれ４重量％水酸化
ナトリウム水溶液150mlによつて流速SV4で通薬
して再生し、また強酸性カチオン交換樹脂を、そ
れぞれ５重量％塩酸水溶液100mlによつて流速
SV5で通薬して再生し、当該再生イオン交換樹脂
を充分に混合した。 次に第１表のカラムのそれぞれに、濃度40重量
％、PH3.8、全アニオン75mg／ｌ（CaCO₃として）、
果糖含有率91重量％である原液を温度35℃で、ア
ニオン交換樹脂に対しSV6の下降流で通液し、そ
れぞれのカラムの処理液の比抵抗および果糖含有
率を測定し、その結果をそれぞれ第２図および第
３図に示した。 第２図は横軸に処理倍量、縦軸に比抵抗をと
り、第３図は横軸に処理倍量、縦軸に果糖含有率
をとり、また第２図および第３図中、Ａはカラム
Ａ、ＢはカラムＢ、ＣはカラムＣ、Ｄはカラム
Ｄ、ＥはカラムＥおよびＦはカラムＦの処理液を
あらわす。 従来方法のカラムＦは比抵抗の低下が著しく、
処理液の精製度が悪いとともに、果糖含有率も他
のカラムに比べて低下する割合が大きい。またカ
ラムＥは高い比抵抗の処理液が得られ、その処理
量も多いが、果糖含有率が前述のカラムＦと同様
に他のカラムに比べて低下する割合が大きい。ま
たカラムＤは従来方法のカラムのなかでは果糖の
逆異性化する割合が最も小さいが、比抵抗の低下
が著しく、処理量が小さい。これらの従来方法の
カラムに比べて本発明方法のカラムＡ、Ｂ、Ｃ
は、いずれも高い比抵抗の処理液が得られ、その
処理量も多いとともに、果糖の逆異性化による果
糖含有率の低下が極めて小さく、良好な処理液が
得られた。また本発明方法のカラムＡ、Ｂ、Ｃに
おいて、強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性ア
ニオン交換樹脂の体積比はカラムＡでは１：１、
カラムＢでは２：１、カラムＣでは１：２であ
り、弱塩基性アニオン交換樹脂の量が多い程、す
なわちカラムＢ、カラムＡ、カラムＣの順に果糖
含有率が高いが、比抵抗は逆にカラムＣ、カラム
Ａ、カラムＢの順にその値が大きくなり、精製度
が良くなるので、比抵抗および果糖含有率から、
カラムＣが最も良い処理液が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例である混床式
イオン交換塔のフローを示す説明図であり、第２
図は本発明の実施例におけるそれぞれのカラムの
処理液の比抵抗の変化を示したグラフであり、横
軸に処理倍量（ｌ／ｌ−アニオン交換樹脂）、縦
軸に比抵抗（Ω・cm）をあらわす。第３図は第２
図の処理液の果糖含有率の変化を示したグラフで
あり、横軸に処理倍量（ｌ／ｌ−アニオン交換樹
脂）、縦軸に果糖含有率（％）をあらわす。なお
第２図、第３図の折れ線グラフのＡはカラムＡ、
ＢはカラムＢ、ＣはカラムＣ、ＤはカラムＤ、Ｅ
はカラムＥおよびＦはカラムＦのそれぞれの処理
液を示す。 １……混床式イオン交換塔、２……アニオン交
換樹脂、３……強酸性カチオン交換樹脂、４……
原液流入管、５……処理液流出管、６……再生剤
流入管、７……再生剤流入管、８……再生廃液排
出管、９……コレクタ、１０……分配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高濃度の果糖を含有する糖液を、アクリル酸
   とジビニルベンゼンを共重合して得られる強塩基
   性アニオン交換樹脂と、アクリル酸とジビニルベ
   ンゼンを共重合して得られる弱塩基性アニオン交
   換樹脂と、スチレンとジビニルベンゼンを共重合
   して得られる強酸性カチオン交換樹脂を用いた混
   床式イオン交換塔に通液して精製することを特徴
   とする高濃度の果糖を含有する糖液の精製方法。