JP5753101B2 - 分離方法 - Google Patents

Description

本発明は甜菜ベースの資源からベタインを回収する分野に関する。特に本発明は、ビナス（ｖｉｎａｓｓｅ）のような甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及び少なくとも１種の他の成分を分離するクロマトグラフィーＳＭＢ方法に関する。分離される他の成分は、例えばグリセロールでありえる。

米国特許５１７７００８号明細書（ダブリュ．エッチ．カンペン）は、エタノールの製造における甜菜（糖蜜）の醗酵及び蒸留からの副産物として得られたスチラーゲ（ｓｔｉｌｌａｇｅ）生成物からグリセロール及びベタインを回収するための連続的な方法を開示する。この方法は、混合物としてのグリセロール及びベタインを分離するための、イオン排除システムを用いて精製されたスチラーゲの第一のクロマトグラフ分離、これに続く、該混合物の濃縮及び第二のイオン排除システムを用いた、ベタイン及びグリセロールへの混合物の続く第二のクロマトグラフ分離を含む。実施例８によると、第一のクロマトグラフ分離はカリウム型の強酸陽イオン交換樹脂を用いて実施され、及び第二のクロマトグラフ分離は硫酸塩型のポリスチレン強塩基陰イオンゲル樹脂を用いて実施される。この方法は、９７．６％の純度を有するグリセロール流出液（イオン交換混合床を用いて更に精製した後）及び８８．２％の純度を有するベタイン流出液を提供することを挙げている。全体の回収率はグリセロールに対して８８．５％及びベタインに対して９３．２％であった。

米国特許第５７３０８７７号明細書（キシロフィン オイ）は異なるイオン型（二価陽イオン型及び一価陽イオン型）を含む分離システムにおいて溶液を分画するクロマトグラフ擬似移動床方法に関する。実施例４は強酸陽イオン交換樹脂を用いたビナスの３つのカラム分離を開示する。（ステージ１及び２中の）カラム１及び２はＫ⁺型であり、及び（
ステージ３中の）カラム３はＣａ²⁺型であった。また、カラム２及び３の間にｐＨ調整装置があったことが挙げられている。ベタイン画分、グリセロール画分、イノシトール画分、及び残渣画分は回収された。ベタイン画分中のベタインの含有量は７７．６％であった。

米国特許第６３３１２５０Ｂ１号明細書（オルガノコーポレーション）は、成分の分離能の調整のための少なくとも２種の異なる充填材を含む分離システムにおける、溶液から少なくとも３成分を分離するためのクロマトグラフ分離方法を開示する。この充填材は好ましくは強酸陽イオン交換樹脂であり、その１種は一価イオン型であり、及びもう１種は二価イオン型である。この方法はバッチ式で又は擬似移動床方法で実施されえる。実施例１には、二糖類、グルコース、フルクトース及びベタインを含む溶液が、１０カラムシステムで分離され、そのうち５カラムはＣａ²⁺型であって、及び５カラムはＮａ⁺型であっ
た。グルコース／フルクトース画分及びベタイン画分が集められた。ベタイン画分は９９．４％の純度を有していた。ベタイン画分中へのベタイン回収率は９６．８％であった。

米国特許第６７７０７５７Ｂ２号明細書（フィンフィーズ フィンランド オイ）は、実施例によればＮａ⁺型である弱酸陽イオン交換樹脂（ＷＡＣ）を用いた、ビート由来の
溶液から、ベタインのような、１種又はそれより多い生産物を回収するための多段階方法を開示する。開始材料として使用された甜菜ベースの溶液は、例えば、ビナス、糖蜜又はベタイン糖蜜でありえる。ＷＡＣ分離のｐＨは所望により６乃至１１の範囲、好ましくは９乃至１１の範囲に調整される。多段階方法はまた、ＷＡＣ分離の前か後のいずれかに、強酸陽イオン交換樹脂（ＳＡＣ）を用いた分離工程を含む。

国際公開第２００７／０８０２２８号パンフレット（フィンフィーズ フィンランド オイ）はＨ⁺型の弱酸陽イオン交換樹脂を使用することによって甜菜ベースの溶液からベ
タインのクロマトグラフ分離の方法を開示する。開始材料として使用された甜菜ベースの溶液は、上述の通りでありえる。ベタインに加えて、例えはイノシトール及び／又はグリセロールが回収されえる。この分離は６未満、好ましくは１．４乃至５．１のｐＨで通常行われる。ベタインの保持因子は、ｐＨ調整によって制御されえるように思われ、そのため、ベタインの溶出はｐＨの減少によって抑制されえる。その上、ＷＡＣ分離は、例えば強酸陽イオン交換樹脂（ＳＡＣ）を用いて実施されえる追加のクロマトグラフ分離を併用し得ることも挙げている。この方法の一態様において、ＳＡＣ分離が先ず実施され、そしてその後ＷＡＣ分離が実施される。

上述した先行技術の方法は、幾つかの欠点を有する。いくつかの分離装置操作を伴う非効率的な分画方法のせいで、中間のエバポレーションが装置操作間で要求される。その上、ビナスの分離における一価イオン型（Ｎａ⁺）のＳＡＣ樹脂はベタインからグリセロー
ルを分離できなかったことを見出した。ベタイン画分の純度は低い。一方、アルカリ金属型の一価のＳＡＣ樹脂と二価のＳＡＣ樹脂の併用はグリセロール及びベタインを分離するが、しかしＮａ⁺カラム由来のイオンはＣａ²⁺カラムに移動し、及び逆の場合も同じであ
るので、長時間の使用はベタインから塩の不完全な分離を生じさせる。

一価のＷＡＣ樹脂を用いたベタインの分離に関しては、ベタインから色の実質的に非常に不十分な分離が起こり、そして塩が波状のピークとして溶離することが見出された。その上、特にＨ⁺型樹脂は、強いテーリング効果がベタインピークと合わさり、ベタインピ
ークの広がりを引き起すという欠点を有する。テーリングは、エバポレーションにおけるエネルギー消費量の増加を導く、分画の分離能力及び濃度を減少させる。ベタインの分離におけるＷＡＣ樹脂はまた、樹脂のイオン型に依存する、長期間の操作の間の特定のｐＨ範囲が要求される点にも問題がある。例えば、Ｈ⁺型樹脂は４．５より低い供給物のｐＨ
を一般に要求し、及びＮａ⁺型樹脂は７．５より高い供給物のｐＨを一般に要求する。一
方で、Ｎａ⁺型のＷＡＣ樹脂が安定であるためには、９より高いｐＨが一般に要求される
。ビナスはおおよそ５乃至６のｐＨを有しているので、相当な量のｐＨ調整化学物質がＷＡＣ樹脂の工業用操作に必要である。

米国特許第５１７７００８号明細書 米国特許第５７３０８７７号明細書 米国特許第６３３１２５０Ｂ１号明細書 米国特許第６７７０７５７Ｂ２号明細書 国際公開第２００７／０８０２２８号パンフレット

“分離プロファイル”は、行われた／繰り返された分離シーケンスによって得られた、溶離液の供給量及び供給溶液の成分及び分離カラム中の充填材床を通過した流量のために形成された乾燥固体プロファイルに言及する。

“分離プロファイルの一部”は、分離プロファイルの区画に言及する。本発明に関して、分離プロファイルの一部は特にベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの一部に言及する。

“保持容量”はカラムを通過する分離プロファイルのある場所を溶出するために必要な
容量である。本発明に関して、保持容量は特にカラムを通過した（ベタイン又は塩のピークのような）成分のピークの始まりを溶出するために必要な容量に言及する。

“シーケンス”又は“分離シーケンス”は、生成物画分又はその他の画分への成分の供給物の分離を促進するのに必要な、全ての工程を含む、逐次的なクロマトグラフ分離の工程の所定のシーケンスである。

“供給物”は１つのシーケンスの間、分離カラムへ導入する供給溶液の量である。

“工程”は１種又はそれより多い供給段階、溶出段階、及び循環段階を含む。

供給段階の間の、供給物溶液、及び場合により同時起こる溶離段階の間の溶離液もまた、所定の部分充填床又は所定の部分充填床らへ導入される。供給段階、及び／又は１種又はそれより多い他の段階の間、１種又はそれより多い生成物画分が回収できる。

溶離段階の間、溶離液は所定の部分充填床に供給される。

循環段階の間、基本的に供給溶液又は溶離液は部分充填床へ供給されず、及び生産物は回収されない。

“ＳＭＢ”は擬似移動床システムに言及する。

連続的なＳＭＢシステムにおいて、全ての流体の流れは連続して流れる。これらの流れは：供給物溶液及び溶離液の供給、分離プロファイルの循環、及び生産物の回収である。

連続したＳＭＢシステムにおいて、（上記で定義した）全ての流体の流れは連続的に流れない。

“ＳＡＣ”は強酸陽イオン交換樹脂に言及する。

“ＷＡＣ”は弱酸陽イオン交換樹脂に言及する。

“ＢＶ”は部分充填床又はカラムの樹脂床容量を言及する。

“移送画分”は主成分としてベタイン及び（グリセロールのような）他の成分を含有する画分、及びＳＡＣ床からＷＡＣ床へ移送される画分に言及する。

“代替溶離液”は、ＳＡＣ又はＷＡＣ床から集められ、主成分として（グリセロールのような）ベタイン以外の成分を含有し、及び分離システムにおいて溶離液の代替液として使用される画分に言及する。

“残余画分”又は“残渣画分”は回収された生成物成分以外の成分の大部分を含んでいる画分である。本発明に関して、残余画分は、例えば一般的に塩及び着色化合物に富んでいる。塩は、例えばＫ⁺、Ｎａ⁺、Ｃａ²⁺及びＭｇ²⁺並びにＣｌ^-、ＮＯ₃ ^-、ＰＯ₄ ^3-及びＳＯ₄ ^2-の陽イオン及び陰イオンに言及する。１種又はそれより多い残余画分でありえる。

“再循環画分”は不完全に分離された生成物成分を含有する画分、一般に生成物画分よりも低純度を有する画分、及び供給物と組み合されて元の分離に再循環される画分である。分離に再循環を戻す前に１種又はそれより多い操作が有り得る；例えば再循環画分はエバポレーションによって濃縮されえる。１種又はそれより多い再循環画分がありえる。

“工程の容量”は、分離シーケンスにおける所定の工程から、同じ又は次のシーケンスにおける他の所定の工程へ、分離カラムを通過して移動する、（供給物、溶離液及び循環液を含む）全ての移動段階の容量に言及する。

“ＤＳ”は溶解した乾燥物の含量に言及する。“溶解した固体分”に等しい。

本発明の目的は、色度除去、及び安定性、テーリング、及び大量のｐＨ調整化学物質の必要性、及び高いのエバポレーション要求と関連する問題などの従来技術の方法に関する不利益を緩和するために、甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及び少なくとも１種の他の成分を分離する方法を提供することである。本発明の目的は、従属請求項に提示されたものによって特徴付けられる方法によって行われる。本発明の好ましい態様は従属請求項に開示される。

本発明は、擬似移動床（ＳＭＢ）クロマトグラフ分離システムにおける特定の順序及び特定の割合のＳＡＣ樹脂（ＳＡＣ床）及びＷＡＣ樹脂（ＷＡＣ床）の組合せによって甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及び少なくとも１種の他の成分を分離することに基づく。クロマトグラフ分離システムは、好ましくはＳＡＣ及びＷＡＣ床の両方を含む、１つに結合されたＳＭＢシステムである。あるいは、ＳＡＣ及びＷＡＣ床はまた、分離したＳＭＢシステム又はバッチ式分離として、異なる分離として配列し得る。本発明の一態様において、ベタインに富む画分及びグリセロールに富む画分が集められる。本発明の更なる態様において、グリセロールに富む画分は、例えば、溶離液代替液としてＷＡＣ床からＳＡＣ床へと循環され、そしてその後グリセロールは他の残渣成分と伴にＳＡＣ床から回収される。グリセロールに富む画分は、それ自体は濃度に関係なく循環される。その上、この方法は、ベタイン以外の他の全ての成分は同じ残渣画分の状態でこの方法から回収されえる。

図１は、ＳＡＣ床後の実施例２に関するビナスの分離プロファイルが描写され、及び分離プロファイルの一部としてＳＡＣ床からＷＡＣ床への移送画分を表す。 図２は、ＷＡＣ床後の実施例２に関するビナスの分離プロファイルを描写し、ベタインに富む画分及びグリセロールに富む画分を表す。

本発明は甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及び少なくとも１種の他の成分を分離する方法に関する。

本発明の方法は以下の特性によって特徴付けられる：
分離は、強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を含むクロマトグラフＳＢＭ分離システムにおいて行われ、
弱酸陽イオン交換樹脂床の容量はシステムの全樹脂床の容量の２０乃至４０％であり、
溶液は、ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの一部を含む、分離プロファイルを形成するために、及び回収された残渣画分を供給するために、強酸陽イオン交換樹脂に通され、並びに
前記ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの一部は、弱酸陽イオン交換樹脂に移送され及び通され、ベタインに富む画分を回収すること及び少なくとも１種の他の成分に富む画分の提供すること。

前記強酸陽イオン交換樹脂は一般的に一価のアルカリ金属陽イオン型の、ジビニルベンゼンで架橋されたスチレン系樹脂である。

本発明の一態様において、前記強酸陽イオン交換樹脂は、好ましくは一価のアルカリ金属陽イオン型の、５．５乃至８％のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたスチレン系樹脂であり、そして２００乃至４００μｍの平均粒子径を有する。

強酸陽イオン交換樹脂を用いた分離は、好ましくは５より大きい、特に５．５より大きいｐＨで行われる。

前記弱酸陽イオン交換樹脂は一般的にＨ⁺型又は一価のアルカリ金属陽イオン型である
。樹脂はジビニルベンゼンで架橋されたアクリル系樹脂でありえる。

弱酸陽イオン交換樹脂は、主にＨ⁺型でありえ、ここで樹脂の陽イオンの８０％より多
く、好ましくは９０％より多くがＨ⁺からなる。

弱酸陽イオン交換樹脂はまた、Ｎａ⁺型、Ｋ⁺型又はＮａ⁺／Ｋ⁺型でもありえる。樹脂がＮａ⁺型又はＫ⁺型である場合、樹脂の陽イオンの８０％より多く、好ましくは９０％より多くは、それぞれＮａ⁺又はＫ⁺からなる。

弱酸陽イオン交換樹脂は、４乃至１０％のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたアクリル系樹脂が好ましく、そして２００乃至４５０μｍの平均粒子径を有する。

Ｈ⁺型の弱酸陽イオン交換樹脂を用いた分離は、好ましくは、４．５未満のｐＨで行わ
れ、一方、Ｎａ⁺型、Ｋ⁺型、又はＮａ⁺／Ｋ⁺型の弱酸陽イオン交換樹脂を用いた分離は、好ましくは、９より大きいｐＨで行われる。

強酸陽イオン交換樹脂（ＳＡＣ床）からなる前記１つ又はそれより多い部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂床（ＷＡＣ床）からなる前記１つ又はそれより多い部分充填床は、一般的に数個のカラムで配列される。

本発明の一態様において、前記ＳＡＣ床は４つのカラムで配列され、及び前記ＷＡＣ床は２つのカラムで配列される。

本発明の一態様において、ベタインに富む画分及び（グリセロールなどの）他の成分に富む画分は、分離システムの最終カラムから集められ、一方、残渣画分は全カラムから集められる。

本発明の好ましい態様において、ＳＡＣ床を用いた分離は５より大きい、好ましくは５．５より大きいｐＨで行われえ、及びＷＡＣを用いた分離は、Ｈ⁺型樹脂に関しては４．
５未満のｐＨで、又はＮａ⁺、Ｋ⁺若しくはＮａ⁺／Ｋ⁺型樹脂に関しては９より大きいｐＨで行われる。

本発明の方法において、ＳＡＣ床及びＷＡＣ床の容量は、ＷＡＣ床の容量が分離システムの全樹脂床の容量の２０乃至４０％であるように特定される。好ましい態様において、ＷＡＣ床の容量は全樹脂床の２５乃至３５％である。全樹脂床はＳＡＣ床及びＷＡＣ床を組み合せた容量に言及する。ここで挙げられた割合が使用される場合、ＷＡＣ樹脂床におけるベタイン及び他の成分の分離係数は、効率的な分離を促進するために、ＳＡＣ樹脂床からＷＡＣ樹脂床へ移送した移送画分の幅に対して正確な割合であることが、本発明に従って、驚くべきことに見出された。

ＳＡＣ床と一緒にＷＡＣ床を使用することは、例えば、２つのＳＡＣ床の使用と比較して、短い全床長で操作することを可能にする。ＷＡＣ床の使用もまた、分離システムの改善された安定性を提供する。その上、必要ならば、ｐＨ調整はＳＡＣ床からＷＡＣ床への移送画分のためにのみ必要である。

本発明の方法において、甜菜ベースの発酵溶液はベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの一部を含む分離プロファイルを形成するために、及び回収された残渣画分を供給するためにＳＡＣ床に通され、並びに前記ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの部分は、ベタインに富む画分（ベタイン画分）を回収するために及び少なくとも１種の他の成分に富む画分を供給するために、ＷＡＣ床へ移送されて、そして通される。

本発明の好ましい態様において、ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む前記部分（移送画分）は供給物溶液と比較して塩（導電性）及び色度が非常に低い。

ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む前記部分（移送画分）の容量は、前記部分が移送されるＷＡＣ床の容量の１５乃至５０％を構成しえる。

本発明の一態様において、ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む前記部分は、混合された移送画分としてＷＡＣ床に移送される。本発明のこの態様において、前記部分は例えば中間タンクに集められ、その後、中間タンクからＷＡＣ床へ導入される。移送画分のｐＨはＷＡＣ床のイオン型に基いて、適した値に調整されえる。混合された分離プロファイルはまた、このシステムから集められた前記部分の数個の組合せでありえる。

本発明の他の態様において、ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む前記部分は、必要に応じてオンラインｐＨ調整を含み、ＳＡＣ床から直接の流れとして実質的にそのまま分離プロファイルとして移送されえる。

本発明の更なる態様において、前記少なくとも１種の他の成分に富む画分は、それをＳＡＣ床へ導入することによって溶離液の代替液としてＳＭＢ分離システムへ循環される。次いで、この他の成分は、例えばＳＡＣ床から残渣画分中に回収される。

前記少なくとも１種の他の成分は一般的に、ビナスのような、甜菜ベースの発酵溶液の（塩のような）早い移動成分と同時に残渣画分として回収される。これは実際には、塩及びグリセロールのような前記他の成分の保持容量の違いを利用することによって行われる。塩及びグリセロールの保持容量は使用する樹脂床に対して実験的に決定されえる。例えば、ＳＡＣ樹脂だと、塩の保持容量はＳＡＣ床の樹脂床容量（ＢＶ）のおおよそ２７乃至３４％であり、及びグリセロールの保持容量はＳＡＣ床の樹脂床容量のおおよそ６５乃至７５％である。

本発明の更なる態様において、１つ又はそれより多くの残渣画分の同時又は次の分離シーケンスの間に溶出されるために、残渣画分の一部は、溶離液代替液としてそれをＳＡＣ床に導入することによって、ＳＡＣ床内に循環される。溶離水の容量は更に減らされ、そして残渣画分の乾燥固体含量は増加するだろう。

前記循環は、（ａ）連続的な供給物の間の位置、（ｂ）連続プロファイルの間の位置、及び（ｃ）分離プロファイルの途中の位置、から選択される位置へ代替溶離液を導入することによって行われえる。本発明の一態様において、グリセロール画分は６カラムシステムにおけるカラム２及び３の間のプロファイル中のベタインピーク後に導入される。

本発明の一態様において、前記少なくとも１種の他の成分はグリセロールである。この分離される他の成分はまた、有機酸及びイノシトールから選択されえる。ビナス原料中に存在する有機酸は、例えば、グルコン酸、コハク酸、乳酸、ピロリドンカルボン酸（ＰＣＡ）、及び酢酸でありえる。

本発明の一態様において、前記少なくとも１種の他の成分はグリセロールであり、移送画分はベタイン及びグリセロールのほぼ等量を含有し得、及び他の成分の量はＤＳに基いて３０％未満であり、好ましくは、ＤＳに基いて１５％未満である。循環されたグリセロール画分中のグリセロール含有量はＤＳに基いて５０％を優に超える。

本発明の一態様において、ＷＡＣ床から得られたグリセロール画分は以下のように溶離液代替液として使用されえる：
グリセロール画分は、溶離液部分を代替するために分離システムへ循環され、
グリセロールは、１つ又はそれより多い供給段階、循環段階、及び溶離段階を含む工程のシーケンスを使用した分離システムにおいて前の方へ移され、
グリセロールは１種又はそれより多い残渣画分の同時又は次の分離シーケンスの間に回収され、
一方ベタインの高い収率及び純度を維持している間に、ここで容量としては、グリセロール画分の導入位置及び導入工程は、グリセロールの保持容量、グリセロールが通る樹脂床の容量、同時又は次のシーケンスの間に、導入位置から予測された目的物回収位置までグリセロールを移動させる工程の容量、に基いて決定される。

本発明の後者の態様において、グリセロール画分は、グリセロール画分の導入容量及び工程を予測することによって適した位置に次の供給物又は供給物ら（シーケンス）の溶離液を導入され得、これにより次の供給物及び供給物ら（シーケンス）が塩−グリセロール画分中に塩と共にシステムから回収される間に、グリセロールが分離プロファイル中に移動する。実際、これは上記に記載された、塩及びグリセロールの保持容量の違いを利用することによって実施される。

グリセロールはビナス及び他の甜菜ベースの発酵溶液からベタインの分離における溶離液代替液として特に有用なことが見出された。このことはおそらく、ベタインの分離における、その不活性な特徴及びその保持特性に起因するものである。特に良好な結果は、グリセロールがベタインに及ばない位置に、ＷＡＣ床からのグリセロール画分が導入され、及び塩と共に残渣画分に回収される場合に得られる。さらなる利益は、ＷＡＣ床からのグリセロールの高い割合はＳＡＣ床に溶離液代替液として使用されえることである。グリセロールの割合は供給物のグリセロールの５０％より多く及び好ましくは８０％より多い。循環されたグリセロール画分中のグリセロール含有量は、有利にはＤＳに基いて５０％を超えている。

本発明におけるＳＭＢ分離は逐次的又は連続的である。

本発明の方法において、溶離液は好ましくは水である。溶離水の３０％まではグリセロール画分で代替できる。このことは新たな溶離液の量を大幅に低減できる。

前記分離システムの部分充填床の１つ又はそれより多くはＳＭＢにおける分離シーケンス中の選択された工程の間、１つ又はそれより多くの独立したループを形成し得る。

本発明の一態様において、分離システムは強酸陽イオン交換樹脂からなる部分充填床の１つ又はそれより多くによって形成されたループを含む。

本発明の他の態様において、分離システムは弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床から強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多くの部分充填床へのループを含む。

分離システムはループの１つの又はそれより多い分離プロファイルを含み得る。

本発明の供給物溶液として使用される甜菜ベースの発酵溶液は、好ましくは糖蜜などの、甜菜ベースの材料の発酵から、エタノール、酵母又は生産物へとした残渣として得られるビナスである。

有益なビナス原材料の一般的に平均的な組成は５０乃至７０ｇ／１００ｇの乾燥物含量（ＤＳ）を有し、そして以下のような組成である。

本発明の一態様において、供給物溶液の乾燥物含量は一般的に３０乃至５０％の範囲である。

本発明の好ましい態様において、ＳＡＣ床及びＷＡＣ床は１つに統合されれたＳＭＢシステムに配列されている。この統合されたＳＭＢシステムは、ＳＡＣ床及びＷＡＣ床が同じ分離シーケンスを用いた同じ制御プログラム下で操作されているところのシステムに言及する。ＳＡＣ床からＷＡＣ床への又はＷＡＣ床からＳＡＣ床への再循環／循環流れがまたありえる。

本発明の一態様において、ベタイン画分及びグリセロール画分は統合されたＳＭＢシステムから集められる。本発明の他の態様において、グリセロール画分は溶離液の代替液として、ＷＡＣ床からＳＡＣ床へ循環される。

それ故に、本発明の一態様は甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及びグリセロールを分離する方法に関し、以下の特性によって特徴付けられる：
分離は、強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多くの部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多くの部分充填床を含むクロマトグラフＳＢＭ分離システムによって行われること、
弱酸陽イオン交換樹脂床の容量はシステムの全樹脂床の容量の２０乃至４０％であり、
溶液は、強酸陽イオン交換樹脂床に通され、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部を含む、分離プロファイルを形成し、及び残渣画分を供給し、そして前記ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの部分は弱酸陽イオン交換樹脂に移送され、そして通されてベタインに富む画分（ベタイン画分）を回収し、及びグリセロールに富む画分を提供し、並びに
前記グリセロールに富む画分は、それを前記少なくとも１つの前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多くの部分充填床に導入されることにより溶離液の代替としてＳＭＢ分離システムへ循環され、並びにグリセロールは強酸陽イオン交換樹脂からなる前記１つ又はそれより多くの部分充填床から回収される。

本発明の代わりの態様としては、ＳＭＢ又はバッチ分離でありえる、ＳＡＣ床及びＷＡＣ床がはっきりと区別できる分離システムとして配列されている。この代わりの手段において、ＳＡＣ床及びＷＡＣ床は独立した分離シーケンスを用いて独立した制御プログラム下で操作される。本発明のこの態様は溶離液の代替液としてＷＡＣ床からＳＡＣ床へグリセロール画分の循環を更に含み得る。

本発明の方法は一般的に、８０％より高いベタイン純度、及び８０乃至９５％、一般的には８０乃至９０％のベタイン収率、を備えたベタイン画分を提供する。得られたベタイン画分はベタインの結晶化のためのものとして有益である。

一態様において、本発明の方法は低いＷ／Ｆ比（供給物の容量に対する溶離液の容量の比率）と共に、高いベタイン純度及び高いベタイン収率を提供する。例えば、グリセロール画分の循環を含む方法において、１．７といった低いＷ／Ｆ比が行われえる。

その上、本発明の方法はまた、例えばＷＡＣ Ｈ⁺型分離と比較して、ベタインの色量
を減少させる。本発明の方法によって得られたベタイン画分の色量は一般的には３００００未満の、好ましくは１５０００ＩＣＵＭＳＡ未満である。

下記の実施例は、何ら本発明を制限することなく、本発明を説明するものである。

実施例１
ＷＡＣ Ｈ⁺型を用いたビナスのクロマトグラフＳＭＢ分離（比較例）
プロセス用機器は、連結した３つのカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離液ポンプ、熱交換器、排出−流入のための流量調節手段及び注入口並びに種々のプロセス流れのための生成物バルブを含有していた。カラムの高さは４ｍであり、及び夫々のカラムは０．２ｍ（ただし、最初のものは０．２１ｍ）の直径を有していた。カラムはＨ⁺型の弱酸ゲル
型陽イオン交換樹脂（フィネックス（Ｆｉｎｅｘ）製）で充填されていた。樹脂のジビニルベンゼン含有量は８．０％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．４３ｍｍであった。

分離前に、ビナス液を水で約４０質量％に希釈し及びセプター（Scepter）０．１μｍ
のメンブレンで精密ろ過した。その後、溶液を硫酸（９３％）を使用して３．４のｐＨにｐＨ調整し、及びその後ビナスを、ろ過助剤として珪藻土を使用してプレコートろ過した。プレコートの量は１ｋｇ／ｍ²であり、ボディフィードの量はＤＳに基いて１．０％で
あり、及び温度は８０℃であった。供給物は以下に記載の組成であり、ここでパーセンテージはＤＳに基いて与えられる。

分画を、以下に記載の８−工程のＳＭＢシーケンスの方法により行った。分離の目的は、その中に含まれているベタイン及び他の成分を分離することであった。供給物及び溶離液は８０℃の温度で使用し、及び水を溶離液として使用した。

工程１：供給物溶液３７．５Ｌを１１０Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして再循環画分を第３カラムから集めた。
工程２：供給物溶液３６．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第１カラムから集めた。同時に、水９８．０Ｌを１８０Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を第３カラムから集めた。
工程３：水１５．０Ｌを１２５Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そしてカラム３からの流出物をカラム１に循環し、これから残渣画分を集めた。
工程４：３７．５Ｌを、カラム１、２及び３を用いて形成されたループ内で、１２５Ｌ／ｈの流速で循環した。
工程５：水６０Ｌを１２５Ｌ／ｈの流速で第３カラムにポンプ移送し、そしてカラム３からの流出物をカラム１に循環し、そして残渣画分を第２カラムから集めた。
工程６：３５．０Ｌを、カラム１、２及び３を用いて形成したループ内に、１２５L／
ｈの流速で循環した。
工程７：水４６．０Ｌを１２５Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第３カラムから集めた。
工程８：水６５．０Ｌを第１カラムにポンプ移送し、そしてグリセロール及び酸を含む画分を１２５Ｌ／ｈの流速で第３カラムから集めた。

システムの平衡化後、以下の画分をシステムから回収した：カラム１、２及び３からの残渣画分、第３カラムからの再循環画分、カラム３からのグリセロールと酸とを含む画分、及び第３カラムからのベタイン生産物画分。組み合わされた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を、以下の表に記載する。

組み合わされた残渣画分、グリセロールと酸とを含む画分及びベタイン画分から計算された全体のベタイン収率は、９７．７％であった。この作動において、Ｗ／Ｆ（水対供給物）比は３．９であった。残渣画分、ベタイン画分及びグリセロール及び酸を含む画分を６０質量％までエバポレーションしたとき、濃縮物残渣はベタイン１ｋｇにつき５７．７ｋｇである。ベタイン画分の色度は１５８０００ＩＣＵＭＳＡであった。

実施例２
Ｎａ⁺型のＳＡＣ及びＨ⁺型のＷＡＣの組み合わせを用いたビナスのクロマトグラフＳＭＢ分離（比較例）
プロセス用機器は、連結した６つのカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離液ポンプ、
熱交換器、排出−流入のための流量調節手段及び注入口並びに種々のプロセス流れのための生成物バルブを含有していた。最初の４つのカラムの高さは２ｍであり、最後の２つのカラムの高さは１．５ｍであり、及び夫々のカラムは０．２ｍ（ただし、最初のものは０．２１ｍ）の直径を有していた。２５４Ｌの全容量を有する初めの４つのカラムはＮａ⁺
型の強酸ゲル型陽イオン交換樹脂（ミツビシ製）で充填されていた。樹脂のジビニルベンゼン含有量は６．０％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．２ｍｍであった。９５Ｌの全容量を有し、及び分離システムの全容量の２７％を含んでいる最後の２つのカラム５及び６は、Ｈ⁺型弱酸ゲル型陽イオン交換樹脂（フィネックス製）で充填されていた。樹脂
のジビニルベンゼン含有量は８．０％であり、平均ビーズ径は０．４３ｍｍであった。

分離前に、ビナス液を水で約４５質量％に希釈し及びセプター（Scepter）０．１μｍ
のメンブレンでマイクロろ過した。ｐＨはＮａＯＨを用いて６．０に調整し、及びその後ビナスをろ過助剤として珪藻土を使用してプレコートろ過した。プレコートの量は１ｋｇ／ｍ²であり、ボディフィードの量はＤＳに基いて０．５％であり、及び温度は８０℃で
あった。供給物は以下に記載の組成であり、ここで割合は乾燥物質の質量に基いて与えれられる。

分画は、以下に記載の８−工程のＳＭＢシーケンスの方法によって行った。分離の目的は、その中に含まれているベタイン及びグリセロールを分離することであった。供給物及び溶離液は８０℃の温度で使用し、及び水を溶離液として使用した。

工程１：供給物溶液７．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び再循環画分を第４カラムから集めた。同時に、４．０Ｌを３５Ｌ／ｈの流速で、カラム５及び６で形成されたカラムループ内に循環した。
工程２：ループは全てのカラムで形成された。供給物溶液１０．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を第６カラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの部分の第一ポーションをカラム４のＳＡＣ床からカラム５のＷＡＣ床へ移送した。
工程３：供給物溶液１３．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を同じカラムから集めた。同時に、水３０．０Ｌを９５Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第３カラムから集めた。加えて、水２５．０Ｌを８０Ｌ／ｈの流速で第４カラムにポンプ移送し、及びベタインを最後のカラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部の第二ポーションをカラム４のＳＡＣ床からカラム５のＷＡＣ床へ移送した。
工程４：水６．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、及び集めた残渣画分であるカラム４からの流出物をカラム１に循環した。同時に、５．０Ｌの循環を５５Ｌ／ｈの流速で、カラム５及びカラム６で形成されるカラムループ内に開始した。
工程５：１１．０Ｌを、カラム１、２、３及び４を用いて形成されたループ内に６３Ｌ／ｈの流速で循環し、同時に６．０Ｌの循環をカラム５及び６を用いて形成されたカラムループ内に、３５Ｌ／ｈの流速で継続した。
工程６：水６．０Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第４カラムから集め、同時に、水６．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、及びベタイン画分を最終カラムから集めた。
工程７：水２０．０Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で、第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第２カラムから集め、同時に水２０．０Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で第３カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第４カラムから集め、及び同時に水１８．０Ｌを、５５Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、及びグリセロール画分を最終カラムから集めた。
工程８：水１０．０Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で、第４カラムから第１カラムへの循環を有する第３カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、水１０．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第４カラムから第５カラムへの循環を有する第３カラムにポンプ移送し、残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、水１０．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、及びグリセロール画分を最終カラムから集めた。

ＷＡＣ床の容量は９５リットルであった。工程２及び工程３において、カラム４からカラム５（ＳＡＣ床からＷＡＣ床）へ移送された移送画分の容量（ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルのの一部）は３５Ｌ（ＷＡＣ床の容量の３７％）であった。

システムの平衡化後、以下の画分をシステムから回収した：カラム１、２、３及び４からの残渣画分、第４カラムからの再循環画分、及び最終カラムからのベタイン及びグリセロール生産物画分。組合わせた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を下記表に示した。

これら画分から計算された全体のベタイン収率は８６．８％であり、及びグリセロール収率は８４．５％であった。作動中、全ての残渣は循環以外にシステムから除かれ、及びＷ／Ｆ（水対供給物）比は５．１であった。残渣の場合、ベタイン及びグリセロール画分は６０質量％までエバポレーションされ、ベタイン１ｋｇあたり濃縮物残渣は１０３．１ｋｇであった。ベタイン画分の色度は１３０００ＩＣＵＭＳＡであった。

実施例３
Ｎａ⁺型のＳＡＣ及びＨ⁺型のＷＡＣの組み合わせを用いたビナスのクロマトグラフＳＭＢ分離−循環されたグリセロール画分
プロセス用機器は、連結した６つのカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離液ポンプ、熱交換器、排出−流入のための流量調節手段及び注入口並びに種々のプロセス流れのための生成物バルブを含有していた。最初の４のカラムの高さは２ｍであり、最後の２つのカラムの高さは１．５ｍであり、及び夫々のカラムは０．２ｍ（ただし、最初のものは０．２１ｍ）の直径を有していた。（２５４Ｌの全容量を有する）始めの４つのカラムはＮａ⁺型の強酸ゲル型陽イオン交換樹脂（ミツビシ製）で充填されていた。樹脂のジビニルベ
ンゼン含有量は６．０％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．２ｍｍであった。（分離システムの全容量の２７％を含む９５Ｌの全容量を有する）最後の２つのカラム５及び６は、Ｈ⁺型弱酸ゲル型陽イオン交換樹脂（フィネックス製）で充填されていた。樹脂のジ
ビニルベンゼン含有量は８．０％であり、平均ビーズ径は０．４３ｍｍであった。

ビナス溶液の前処理は実施例２に記載のとおりである。供給物は以下に記載される組成であり、ここで百分率はＤＳに基いて与えられる。

分画は以下に記載の１０−工程のＳＭＢシーケンスの方法によって行った。分離の目的はベタインを分離すること及び溶離液の消費量を減少させるために再利用グリセロールをＳＡＣ分離へ戻すこと、及び残渣画分中に溶出されたグリセールの多くを取得することである。供給物及び溶離液は８０℃の温度で使用し、及びイオン交換水を溶離液として使用した。

工程１：供給物溶液７．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、第４カラムから再循環画分を集めた。同時に、４．０Ｌを、カラム５及び６を用いて形成されたカラムループ内に、４０Ｌ／ｈの流速で循環した。
工程２：供給物溶液１０．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、再循環画分を第６カラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部のポーションをＳＡＣ床（カラム４）からＷＡＣ床（カラム５）へ移送した。
工程３：供給物溶液９．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を第３カラムから集めた。同時に、水８．０Ｌを４０Ｌ／ｈの流速で第４カラムにポンプ移送し、及びベタイン画分を最終カラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部の第二ポーションをＳＡＣ床（カラム４）からＷＡＣ床（カラム５）へ移送した。
工程４：第１カラムをこの工程の間停止した。供給物溶液８．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第３カラムから集めた。同時に、水４．０Ｌを、６５Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を最終カラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部のポーションをＳＡＣ床（カラム４）からＷＡＣ床（カラム５）へ移送した。
工程５：供給物溶液４．０Ｌを４０Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を同じカラムから集めた。同時に、水１３．０Ｌを第２カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を最終カラムから集めた。同時に、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部のポーションをＳＡＣ床（カラム４）からＷＡＣ床（カラム５）へ移送した。
工程６：水６．０Ｌを６５Ｌ／ｈの流速で、第４カラムから第１カラムへの循環ループを有する第２カラムへポンプ移送し、そして残渣画分を第１カラムから集めた。同時に、５．０Ｌの循環を、５５Ｌ／ｈの流速で、カラム５及び６を用いて形成されたカラムループ内で開始した。
工程７：１１．０Ｌを、６５Ｌ／ｈの流速で、カラム１、２、３及び４を用いて形成されたカラムループ内で循環し、及び同時に６．０Ｌを３５Ｌ／ｈの流速で、カラム５及び６を用いて形成されたカラムループ内に循環した。
工程８：水６．０Ｌを、６５Ｌ／ｈの流速で、第５カラムにポンプ移送し、そして代替溶離液として使用されるグリセロール画分をカラム６からカラム１へ循環させ、そして残渣画分を第４カラムから回収した。
工程９：水２０Ｌを、６５Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、そして溶離液として使用されるグリセロール画分をカラム６からカラム１へ循環し、そして残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、６５Ｌ／ｈの流速で、水２０Ｌを第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第４カラムから集めた。
工程１０：水１０Ｌを、６５Ｌ／ｈの流速で、第５カラムにポンプ移送し、そして溶離液として使用されるカラム６からのグリセロール画分を第３カラムに循環し、そして、カラム４からの流出をカラム１に循環し、そして、残渣画分を第２カラムから集めた。

ＷＡＣ床の容量は９５リットルであった。工程２、３、４、及び５におけるカラム４からカラム５へ（ＳＡＣ床からＷＡＣ床へ）の移送画分の容量（ベタイン及びグリセロールに富む分離ブロファイルの一部）は、３５Ｌ（ＷＡＣ床の容量の３７％）であった。

システムの平衡化後、以下の画分をシステムから回収した：カラム１、２、３及び４からの残渣画分、第４カラムからの再循環画分、最終カラムからのベタイン生成物画分。組合せた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を、下記表に記載する。

これら画分から計算された全ベタイン収率は８０．０％であった。ＷＡＣ樹脂床からのグリセロール画分は、供給物（工程８及び９）とプロファイル（工程１０）の間のカラムに導入され、塩と一緒に残余画分中に回収される。（表Ｅ３−２の画分から計算された）約６０％のグリセロールが残渣画分中に回収され、及び３５％のグリセロールが再循環画分中に回収された。全体で、供給物のグリセロールの約９５％がＳＭＢシステムのＳＡＣカラムから回収された。残渣画分の容量はさらに削減され、そして乾燥固体含量は、それに続くプロファイルの残渣画分と同時に溶離させるためにカラム１乃至３からの残渣画分の部分を循環させることによって増加した。残渣のみ及びベタインのみの画分はシステムから取り出され、及びＷ／Ｆ（水対供給物）比は３．２であった。残渣の及びベタインの画分が６０質量％までエバポレーションされたとき、濃縮物残渣はベタイン１ｋｇあたり８１．４ｋｇであった。溶離液としてグリセロール画分の循環なしの実施例２で記載された試験作動と比較して、要求されたエバポレーションは２１％減少した。

実施例４
２つに分割されたクロマトグラフ分離を備えた比較例
Ａ．Ｎａ⁺型のＳＡＣを用いたビナスのクロマトグラフ分離
プロセス用機器は、連結した４つのカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離液ポンプ、熱交換器、排出−流入のための流量調節手段及び注入口並びに種々のプロセス流れのための生成物バルブを含有していた。それぞれのカラムの高さは２ｍであり、及び夫々のカラムは０．２ｍ（ただし、最初のものは０．２１ｍ）の直径を有していた。カラムはＮａ⁺
型の強酸ゲル型陽イオン交換樹脂（フィネックス製）で充填した。樹脂のジビニルベンゼン含有量は７．５％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．３２８ｍｍであった。

分離前に、ビナス液を水で４０−４５質量％に希釈し、及びセプター０．１μｍのメンブランを使用して精密ろ過した。ビナス液のｐＨを３２質量％のＮａＯＨで６．３に調整し、及びさらにザイツ（Ｓａｉｔｚ）加圧ろ過器を用いて更にろ過した。供給物溶液の濃度を３４ｇ／１００ｍＬに調製した。供給物は以下に記載の組成であり、ここで百分率はＤＳに基いて与えられる。

分画は以下に記載の９−工程のＳＭＢシーケンスの方法によって行った。分離の目的は、削減させた水の消費量で、塩及び他の化合物からベタイン及びグリセロールを分離することである。供給物及び溶離液を８０℃の温度で使用し、イオン交換水を溶離液として使用した。

工程１：この工程は使用しない。
工程２：供給物溶液４．７Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして溶離液交換画分を第３カラムから集めた。同時に、水２．５Ｌを３５Ｌ／ｈの流速で最終カラムにポンプ移送し、そしてベタイン−グリセロール画分を最終カラムから回収した。
工程３：供給物溶液１５．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を同じカラムから集めた。同時に、水１０．５Ｌを４４Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そしてベタイン−グリセロール画分を最終カラムから集めた。
工程４：供給物溶液１０．７Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そしてベタイン−グリセロール画分を最終カラムから集めた。
工程５：９．３Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で、カラム１、２、３及び４を用いて形成されたカラムループ内に循環した。
工程６：１４．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で、カラム１及び２を用いて形成したカラムループ内に循環した。同時に、水１４．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で、第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を最終カラムから集めた。
工程７：工程２に記載のカラム３から集めた溶離液交換画分４．７Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、水６．０Ｌを８０Ｌ／ｈの流速で第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を最終カラム
から集めた。
工程８：水４．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、水４．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を最終カラムから集めた。
工程９：２１．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で、カラム１、２、３及び４を用いて形成したカラムループ内で循環した。

システムの平衡化後、以下の画分をシステムから回収した：カラム１、２及び４からの残渣画分、第３カラムからの溶離液交換画分及び最終カラムからのグリセロールを含むベタイン生産物画分。組合わせた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を下記表に記載した。

これら生産物画分から計算された全ベタイン収率は９７．９％であり、及びベタイン−グリセロール画分の色度は２９１００ＩＣＵＭＳＡであった。残渣及びベタインの画分のみがシステムから取り除かれ、そしてＷ／Ｆ（水対供給物）比は１．３５であった。残渣画分を６０質量％までエバポレーションし、及びベタイン−グリセロール画分を３０質量％までエバポレーションしたとき、濃縮物残渣はベタイン１ｋｇあたり３５．６ｋｇであった。

Ｂ．Ｎａ⁺型のＷＡＣを用いたベタイン−グリセロール画分のクロマトグラフバッチ
式分離
プロセス用機器は、加熱ジャケット、供給物及び溶離水タンク、流出ポンプ、高温水槽、排出−流入のための流量調節手段及び注入口、供給物及び溶離水のための注入バルブが備わっている研究室規模のバッチカラムを備えていた。樹脂床の高さは１．５ｍであり、及びカラムの直系は０．０９３ｍであった。カラムはＮａ⁺型の弱酸ゲル型陽イオン交換
樹脂（フィネックス製）で充填された。樹脂のジビニルベンゼン含有量は８．０％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．２８ｍｍであった。

実施例４Ａに従って得られたベタイン−グリセロール画分を供給物溶液として使用した。供給物溶液及び溶離水をｐＨ９にｐＨ調整し、及び分離前にろ過した。流速は２．９４Ｌ／ｈであり、供給物量は０．９Ｌであった。供給物は以下に記載の組成であり、百分率は乾燥物質の質量に基いて与えられる。

分離の目的は、それに含まれるベタイン及び他の成分を分離することである。供給物及び溶離液を８０℃の温度で使用し、そして水を溶離液として使用した。

システムの平衡化後、プロファイルサンプルを三分間隔で集め、そしてサンプルの組成をＨＰＬＣによって分析した。次いで、分離プロファイルを下記の画分に分割した：残渣画分、グリセロール画分、及びベタイン生産物画分。計画された組合わせた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を下記表に記載した。

残渣画分、グリセロール画分及びベタイン画分から計算された全ベタイン収率は９１．３％であった。Ｎａ⁺型のＷＡＣの作動中において、Ｗ／Ｆ（水対供給物）比は３．９で
あった。残渣の、ベタインの及びグリセロールの画分を６０質量％までエバポレーションしたとき、濃縮物残渣はベタイン１ｋｇあたり３４．３ｋｇであった。ベタイン画分の色度は５６００ＩＣＵＭＳＡであった。

この２工程分離方法にわたって計算された全ベタインの回収率は、８９．４％であり、Ｗ／Ｆ比は２．５であった。分離工程間及び最後のエバポレーションの必要性が計算されたとき、全濃縮物残渣はベタイン１ｋｇあたり６９．９ｋｇであった。

実施例５
Ｎａ⁺型のＳＡＣ及びＮａ⁺型のＷＡＣの組み合わせを用いたビナスのクロマトグラフＳＭＢ分離
プロセス用機器は、連結した６つのカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離液ポンプ、３つの遮断タンク、熱交換器、排出−流入のための流量調節手段及び注入口並びに種々のプロセス流れのための生成物バルブを含有していた。中間タンクＮｏ．１中にＮａＯＨで
ｐＨ調整し、そして目的の値は９．０であった。全てのカラム中の樹脂床の高さは２．０ｍであり、及び夫々のカラムは０．２ｍの直径及び６３Ｌの容量（ただし、最初のものは０．２１ｍ、容量６９Ｌ）を有していた。初めの４つのカラムはＮａ⁺型の強酸陽イオン
（ＳＡＣ）ゲル型交換樹脂（フィネックス製）で充填した。樹脂のジビニルベンゼン含有量は７％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．３３ｍｍであった。終わりの２つのカラム５及び６は、Ｎａ⁺型の弱酸陽イオン（ＷＡＣ）ゲル型交換樹脂（フィネックス製）で
充填した。樹脂のジビニルベンゼン含有量は８％であり、及び樹脂の平均ビーズ径は０．３１ｍｍであった。

分離前に、ビナスを水で希釈し、セプター０．１μｍのフィルターで精密ろ過した。ｐＨをＮａＯＨで６．３に調整し、その後このビナスをろ過助剤として珪藻土を使用してプレコートろ過した。プレコートの量は１ｋｇ／ｍ²であり、供給物の量は溶解した固体（
ＤＳ）に基いて１．０％であり、及び温度は８０℃であった。供給物の組成は表Ｅ５−１に表され、ここで％はＤＳに基いて与えられる。

分画は以下に記載の８−工程ＳＭＢシーケンスである。クロマトグラフ分離の目的は、溶離水の削減を伴うビナスからベタインを分離することである。溶離水の使用量削減はカラムから選択された画分を後ろのカラムから他のカラムに循環させることによって達成した。この実施例において、最大の利益はＷＡＣカラムからＳＡＣカラム（間に中間タンク）に画分を循環させることによって達成した。供給物及び溶離水を８０℃の温度で使用し、及びイオン交換水を溶離液として使用した。

工程１：供給物溶液４．７Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第３カラムから集めた。同時に、水１．５Ｌを４０Ｌ／ｈの流速で第４カラムにポンプ移送し、そして流出−流入画分（移送画分）はＳＡＣカラムからＷＡＣカラム（カラム５及びカラム６）への供給物タンクとして使用されている中間タンクＮｏ．１に集めた。同時に、中間タンクＮｏ．２から５．１Ｌのベタイン−グリセロールに富む画分を６８Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を第６カラムから集めた。
工程２：供給物溶液１５．０Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、及び残渣画分を同じカラムから集めた。同時に水１０．５Ｌを４４Ｌ／ｈの流速で第２カラムにポンプ移送し、そして流出−流入画分（移送画分）を第４カラムから中間タンクＮｏ．１に集めた。その上、中間タンクＮｏ．２から２．２Ｌの代替溶離液分画を１０Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、そしてＷＡＣ再循環画分を第６カラムから中間タンクＮｏ．２に集めた。
工程３：供給物溶液１０．７Ｌを６３Ｌ／ｈの流速で第１カラムにポンプ移送し、そして第４カラムからの流出−流入画分（移送画分）を中間タンクＮｏ．１に集めた。同時に、水５．１Ｌを３０Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、そしてベタイン−グリセ
ロールに富む画分を第６カラムから中間タンクＮｏ．２に集めた。
工程４：１１．３Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速で、カラム１乃至４から形成されるカラムループ内に循環した。その上、水２０．１Ｌを１１２Ｌ／ｈの流速で第５カラムへポンプ移送し、そしてグリセロール豊富な画分を第６カラムから中間タンクＮｏ．３へ集めた。
工程５：カラム１及び２から形成されるカラムループ内の５．４Ｌの循環を、６３Ｌ／ｈの流速で開始した。同時に、グリセロール豊富な画分の第一ポーション、中間タンクＮｏ．３からの９．０Ｌを第３カラムへ溶離液としてポンプ移送し、及び残渣画分を第４カラムから集めた。その上、水０．６Ｌを７．０Ｌ／ｈの流速で第５カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第６カラムから集めた。
工程６：６．６Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速でカラム１及び２から形成されたカラムループ内に循環した。同時に、グリセロールに富む画分の残り、中間タンクＮｏ．３．からの１１．１Ｌを、１０５Ｌ／ｈの流速で第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第４カラムから集めた。カラム５及び６には流れ込まなかった。
工程７：６３Ｌ／ｈの流速で、水８．７Ｌを第１カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第２カラムから集めた。同時に、３９Ｌ／ｈの流速で、水５．４Ｌを第３カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を第４カラムから集めた。その上、中間タンクＮｏ．１からの３．８Ｌの移送画分を第５カラムにポンプ移送し、そして残渣画分を２７Ｌ／ｈの流速で最終カラムから集めた。
工程８：２０．０Ｌを、６３Ｌ／ｈの流速でカラム１乃至４から形成されたカラムループ内に循環した。同時に、中間タンクＮｏ．１からの１８．９Ｌの移送画分の残りを第５カラムにポンプ移送し、そしてベタイン画分を５９Ｌ／ｈの流速で最終カラムから集めた。

ＷＡＣ床の容量は分離システムの全樹脂床容量の３３％（１２６Ｌ）であった。工程１、２及び３におけるＳＡＣ床のカラム４から集めた移送画分（ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部）の容量は２２．７Ｌであった。ｐＨを９に調整した後、この移送画分を工程７及び８においてカラム５に導入した。移送画分の容量はＷＡＣ床の容量の１８％であった。

システムの平衡化後、以下の分画はシステムから引き抜かれた：カラム１、２、３、及び６からの残渣画分、及びグリセロール豊富な画分、ＷＡＣ床及び溶離液からのベタイン−グリセロール画分並びに最終カラムからのベタイン画分。組み合わせた画分に対するＨＰＬＣ分析を含む結果を下記表に記載する。

（回収された画分に基いて計算された）おおよそ９０％のグリセロールがＳＡＣカラム
からの残渣画分中に溶離された。これら画分から計算された全てのベタイン収率は８２．５％であった。ベタイン画分を６０質量％までエバポレーションしたとき、濃縮物残渣は４３．０ｋｇ／ｋｇベタインであった。残渣及びベタイン画分のみがシステムから取り出され、そしてＷ／Ｆ（水対供給物、容量／容量）比は１．７であった。

この技術の進歩につれて、本発明の概念が種々の方法で実行することができることは、当業者に明らかである。本発明及びその実施態様は上記に記載の実施例に制限されるものではないが、本願請求の範囲内で変化し得る。

Claims (28)

1. 甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及び少なくとも１種の他の成分を分離する方法であって、
   該分離は、強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を含むクロマトグラフィーＳＢＭ分離システムにおいて行われること、
   該弱酸陽イオン交換樹脂床の容量は、該システムの該全樹脂床の容量の２０乃至４０％であること、
   該溶液は、該強酸陽イオン交換樹脂床を通過して、ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む分離プロファイルの一部を含む分離プロファイルを形成すること、そして回収された残渣画分を提供すること、並びに
   ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む前記分離プロファイルの一部は、該弱酸陽イオン交換樹脂床へ移送され、そして通過して、ベタインに富む画分を回収すること及び少なくとも１種の他の成分に富む画分を提供すること
   を特徴とする方法。
2. 前記強酸陽イオン交換樹脂は、一価のアルカリ金属陽イオン型で５．５乃至８％のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたスチレン系樹脂であり、そして２００乃至４００μｍの平均粒子径を有していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記分離は５より大きいｐＨで行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記弱酸陽イオン交換樹脂がＨ⁺型であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記弱酸陽イオン交換樹脂の陽イオンの８０％より多くがＨ⁺を含むことを特徴とする、
   請求項４に記載の方法。
6. 弱酸陽イオン交換樹脂がＮａ⁺型、Ｋ⁺型又はＮａ⁺／Ｋ⁺型であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記樹脂の陽イオンの８０％より多くは、それぞれＮａ⁺又はＫ⁺を含んでいることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記樹脂は、４乃至１０％のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたアクリル系樹脂であり、及び２００乃至４５０μｍの平均粒子径を有していることを特徴とする、請求項４又は請求項６に記載の方法。
9. 前記分離が、４．５未満のｐＨで行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
10. 前記分離が９より大きいｐＨで行われることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
11. 前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床及び前記弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床はいくつかのカラムに配置されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
12. 前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床は４つのカラムに配置され、及び前記弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床は２つのカラムに配置されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を用いた分離は５より大きいｐＨで行われ、及び
    前記弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を用いた分離は、Ｈ⁺型樹脂に関しては４．５未満のｐＨで、又はＮａ⁺、Ｋ⁺又はＮａ⁺／Ｋ⁺型樹脂に関しては９より大きいｐＨで行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む部分の容量が、前記弱酸陽イオン交換樹脂床の容量の１５乃至５０％を構成する、請求項１に記載の方法。
15. 前記ベタイン及び少なくとも１種の他の成分に富む部分は混合された移送画分として移送されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
16. 前記少なくとも１種の他の成分に富む画分は、それを前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床のうち少なくとも１つに導入することによって、溶離液の代替液としてＳＭＢ分離システムに循環されること、及び前記少なくとも１種の他の成分は前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床から回収されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
17. 前記残渣画分の一部は、溶離液代替液として、それを前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床へ導入することによって、前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床内で循環されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
18. 前記循環は、前記画分を（ａ）連続的な供給物の間の位置、（ｂ）連続的なプロファイル間の位置、及び（ｃ）分離プロファイルの中間の位置から選択された位置へ導入することによって行われることを特徴とする、請求項１又は請求項１７に記載の方法。
19. 前記溶離液は水であり、及び該溶離水の３０％までは前記少なくとも１種の他の成分に富む画分によって又は前記残渣画分の部分によって、代替されることを特徴とする、請求項
    １又は請求項１７に記載の方法。
20. 分離される前記他の成分がグリセロールであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
21. 分離される前記他の成分が有機酸及びイノシトールから選択されたことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
22. 前記分離システムの１つ又はそれより多い部分充填床は１種又はそれより多い分離ループを形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
23. 前記分離システムは前記強酸陽イオン交換樹脂からなる部分樹脂床によって形成されたループを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 前記分離システムは前記弱酸陽イオン交換樹脂からなる部分充填床から前記強酸陽イオン交換樹脂からなる部分充填床へのループを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
25. 前記甜菜ベースの発酵溶液がビナス（ｖｉｎａｓｓｅ）である、請求項１に記載の方法。
26. 前記分離システムの供給溶液の乾燥物含量が３０乃至５０％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
27. 甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及びグリセロールを分離する方法であって、
    該分離は、強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を含むクロマトグラフＳＭＢ分離システムによって行われること、
    弱酸陽イオン交換樹脂床の容量は該システムの全樹脂（床）の容量の２０乃至４０％であること、
    該溶液は、該強酸陽イオン交換樹脂床を通過して、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部分を含む分離プロファイルを形成すること、そして残渣画分を提供すること、及び
    前記ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの部分は、該弱酸陽イオン交換樹脂床へ移送され、そして通過して、ベタイン画分を回収すること及びグリセロールに富む画分を提供すること、並びに
    前記グリセロールに富む画分は、それを前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床のうち少なくとも1つに導入することによって溶離液の代替液としてＳＭＢ分離システムに循環されること、そしてグリセロールは前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床から回収されること
    を特徴とする方法。
28. 甜菜ベースの発酵溶液からベタイン及びグリセロールを分離する方法であって、
    該分離は、強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床及び弱酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床を含むクロマトグラフＳＭＢ分離システムによって行われること、
    弱酸陽イオン交換樹脂床の容量は該システムの全樹脂（床）の容量の２０乃至４０％であること、
    該溶液は、該強酸陽イオン交換樹脂床を通過して、ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの一部分を含む分離プロファイルを形成すること、そして残渣画分を提供すること、及び
    前記ベタイン及びグリセロールに富む分離プロファイルの部分は、該弱酸陽イオン交換樹脂床へ移送され、そして通過して、ベタイン画分を回収すること及びグリセロールに富む画分を提供すること、並びに
    前記グリセロールに富む画分は、それを前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床のうち少なくとも１つに導入することによって溶離液の代替液としてＳＭＢ分離システムに循環されること、そしてグリセロールは前記強酸陽イオン交換樹脂からなる１つ又はそれより多い部分充填床から回収されること
    を特徴とする方法。

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