JP2020500556A - プシコースの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
プシコース転換工程は、プシコース転換反応を行って果糖含有原料からプシコ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プシコースを含有する反応液を得る。
本発明によるプシコースの製造方法は、前記プシコース転換反応物をイオン精製および擬似移動層(SMB)クロマトグラフィー分離工程に付すプシコース転換反応物の分離工程を含むことができる。具体的な一例では、前記プシコース転換反応物に、SMBクロマトグラフィーによる分離を行って、転換反応物よりプシコース含量の高いプシコース分画と果糖ラフィネートに分離し、前記プシコース分画を、プシコース濃縮工程または結晶化工程に投入し、果糖ラフィネートを果糖含有原料としてプシコース転換工程に投入して再循環させる。
本発明によるプシコース製造方法は、SMBクロマトグラフィー分離工程で得られる果糖ラフィネートをプシコース転換工程に再循環させて反応原料として使用することによって、プシコースの生産収率を最大限まで高めてプシコースの製造原価を低減することができる。プシコース製造の分離工程で得られる果糖ラフィネートをプシコース製造工程に再循環させる場合、再循環させない場合に比べて果糖原料の投入量が減少して原料生産の負荷を減らすことができる。前記のようなプシコース製造工程を実行するにあたり、プシコースのような目的産物を連続的に生産するために、生物転換反応器を初期活性に適した水準の生産性を維持しながら運転することができる。
本発明のプシコース製造方法において、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プシコース分画は、プシコース濃縮工程を経て液状シロップとして製品化するか、プシコース結晶化工程を経てプシコース結晶として製品化することができる。
果糖原料からプシコース転換反応を行うプシコース転換反応器、
前記転換反応器で得られたプシコース転換反応物をイオン精製するイオン交換樹脂充填カラムを備えたイオン精製器、
活性基を付着した陽イオン交換樹脂充填カラムを含み、イオン精製器を通過した反応物を投入する投入口、プシコース分画と果糖ラフィネートを排出する排出口を備えた擬似移動層(simulated moving bed、SMB)クロマトグラフ分離器、および前記分離器から排出された果糖ラフィネートを、イオン交換樹脂充填カラムを備えたイオン精製器および濃縮器を通過してプシコース転換反応器に再循環させるものであるプシコース製造装置を提供する。
韓国公開特許第2014−0054997号に記載の製造方法と実質的に同一の生物学的方法により、果糖基質からプシコースシロップを製造した。
上記製造例1で得られた2種類のプシコースシロップについて、有色およびイオン成分などの不純物を除去するために、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、および陽イオンと陰イオン交換樹脂の混合樹脂で充填した常温のカラムに、1時間当りイオン交換樹脂2倍体積の速度で通液させて脱塩させた。
上記の製造例1および製造例2のように果糖含量88重量%のシロップを用いてプシコース含量95重量%の固形分10トンを生産するために、流量3.8m3/hrでプシコース転換工程と分離工程を行った。
実施例1と同様の方法で行った、高純度分離工程で得られた果糖ラフィネート1.8m3/hrを新規果糖原料(果糖純度88%、固形分濃度50重量%)2.0m3/hrと混合して、イオン精製工程に供給した。前記新規果糖原料とラフィネートの混合比は5.2〜5.3:4.7〜4.8(新規果糖:ラフィネート=1.08〜1.13:1)比率である。
実施例1と同様の方法で行ったが、但し、ここでは、果糖含量95重量%のシロップを用いたプシコース含量95重量%の固形分10トンを生産するために、流量3.8m3/hrでプシコース転換工程と分離工程を行った。
実施例3と同様の方法で行ったが、但し、ここでは、果糖42%と混合した後、残りのラフィネート1.9m3/hrを新規果糖原料1.9m3/hrと混合して、プシコース転換工程と分離クロマトグラフィーに供給した。新規果糖原料とラフィネートを50ブリックスに調節する場合、新規果糖原料と果糖ラフィネートの混合比は5.0〜5.1:4.9〜5.1体積比(果糖ラフィネート:新規果糖原料=1:0.98〜1.05)である。前記工程を10回繰り返して行い、各工程別の混合基質およびラフィネートの糖類組成を分析して下記表5に示した。
果糖ラフィネートと類似の組成で、プシコース転換率を評価した。即ち、果糖純度95重量%シロップを50重量%に希釈してCa2+イオンを0.005〜0.01mMにて添加した後、1.0mMのMnをさらに添加してプシコース転換工程を確認した。その結果を表7に示した。
Claims (23)
- プシコース転換反応物を擬似移動層(simulated moving bed、SMB)クロマトグラフィーで分離してプシコース分画と果糖ラフィネートを得て、
得られた果糖ラフィネートを第1果糖原料としてプシコース転換反応に再循環させる工程を含むプシコースの製造方法。 - 前記プシコース転換反応物は、果糖含有原料を用いた生物学的プシコース転換工程で製造される請求項1に記載の製造方法。
- 前記SMBクロマトグラフィーによる分離工程で得られた果糖ラフィネートは、プシコース転換反応に再循環される前に、第2果糖原料として新規果糖原料と混合する工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記果糖ラフィネートと前記第2果糖原料(ラフィネート:第2果糖原料)の混合比は、果糖ラフィネートと第2果糖原料が50ブリックスである場合、体積比で1:0.9〜1.5である請求項3に記載の製造方法。
- 前記果糖ラフィネートと前記第2果糖原料の混合比(ラフィネート:果糖原料)は、果糖ラフィネートと第2果糖原料が50ブリックスである場合、1:0.95〜1.15または1:1.05〜1.2である請求項3に記載の製造方法。
- 前記果糖ラフィネートは、プシコース転換反応に再循環される前に、冷却工程、pH調整工程、イオン精製工程、および濃縮工程よりなる群より選択された1種以上の工程をさらに行う請求項1に記載の製造方法。
- 前記イオン精製工程で処理して得られた生産物の電気伝導度が0〜15μs/cmである請求項6に記載の製造方法。
- 前記SMBクロマトグラフィー分離工程で得られる果糖ラフィネートは、電気伝導度が20〜200μs/cmである請求項1に記載の製造方法。
- 前記プシコース転換反応の原料として再循環させる前に、前記果糖ラフィネートまたは前記果糖ラフィネートを含有する混合原料のカルシウムイオン濃度を0.05mM以下の範囲に調節するイオン精製工程を行う請求項1に記載の製造方法。
- 前記冷却工程は、SMBクロマトグラフィー分離工程で得られる果糖ラフィネートを熱交換器で冷却する請求項6に記載の製造方法。
- 前記プシコース転換反応に投入される果糖原料の果糖含量は、果糖原料の糖類含量100重量%を基準にして85重量%以上である請求項1に記載の製造方法。
- 前記SMBクロマトグラフィー分離工程で得られた果糖ラフィネートは、果糖ラフィネートの糖類総合100重量%を基準にして85〜98重量%の果糖および2.0重量%以下のプシコースを含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記果糖ラフィネートを貯蔵槽に投入して、温度調節する工程、または前記プシコース転換工程に提供される果糖ラフィネートの投入量を調節する工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記製造方法は、SMBクロマトグラフィー分離工程を行う前、SMBクロマトグラフィー分離工程を行った後、またはSMBクロマトグラフィー分離工程を行う前後共に、イオン精製工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記SMBクロマトグラフィー工程は、カルシウム活性基を付着した陽イオン交換樹脂充填カラムクロマトグラフで行われる請求項1に記載の製造方法。
- 前記プシコース転換反応のプシコース転換率が15%〜70%である生物学的触媒を使用する請求項1に記載の製造方法。
- 前記製造方法は連続式で行われる請求項1に記載の製造方法。
- 前記プシコース分画を濃縮し、前記濃縮物からプシコースを結晶化してプシコース結晶と結晶化母液を得る工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 果糖原料を用いた生物学的プシコース転換反応およびプシコース分離工程を行うプシコース製造装置であって、
生物学的触媒を用いて果糖原料からプシコース転換反応を行うプシコース転換反応器、
活性基を付着した陽イオン交換樹脂充填カラムを含み、原料投入口、およびプシコース分画と果糖ラフィネートを排出する排出口を備えた擬似移動層(simulated moving bed、SMB)クロマトグラフ分離器、および
前記分離器から排出された果糖ラフィネートを、イオン交換樹脂充填カラムを備えたイオン精製器および濃縮器を含み、前記濃縮器を通過した処理物をプシコース転換反応器に再循環させるものであるプシコース製造装置。 - 前記プシコース転換反応器に連結され、分離器から排出された果糖ラフィネートと新規果糖原料を混合する混合槽をさらに含む請求項19に記載の製造装置。
- 前記イオン交換樹脂充填カラムを備えたイオン精製器が、プシコース転換反応器とクロマトグラフ分離器の間に連結された請求項19に記載の製造装置。
- 前記果糖ラフィネートの冷却のための熱交換器をさらに備える請求項19に記載の製造装置。
- プシコース転換反応器に投入する前に、前記果糖ラフィネートを貯蔵する貯蔵槽をさらに含む請求項19に記載の製造装置。
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