JPS6141559B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルカリ土類金属形の強酸性陽イオン
交換樹脂を充填している固定床を用いてブドウ糖
と果糖の混合液をブドウ糖液と果糖液とに分離す
る方法に関するものであり、特に高純度のブドウ
糖液と果糖液を高収率で得ることを目的とする。 従来、ブドウ糖と果糖の混合糖液からブドウ糖
と果糖を分離する方法としてカルシウム形陽イオ
ン交換樹脂を使用してカラムクロマトグラフイー
的に分離する方法(米国特許第3044904号、特公
昭45−24807号)、サツカロースまたはサツカロー
ス含有転化糖から果糖とブドウ糖を分離する方法
(特公昭46−5782号、特開昭51−101140号)、擬似
移動床を用いて異性化糖から果糖とブドウ糖に分
離する方法(特開昭53−26336号、特開昭53−
88335号)などが提案されている。 しかしながら、これらの方法は工業的に応用す
る場合、種々の難点があり満足すべきものではな
い。 たとえば米国特許第3044904号の方法は果糖と
ブドウ糖の混合液から果糖を分離する原理的な方
法を述べたもので、工業的な応用には難点があ
り、また特公昭45−24807号の方法は米国特許第
3044904号の方法を改良したものであるが、比較
的高収率かつ、高純度のブドウ糖液と果糖液を得
ることができない。また、特公昭46−5782号の方
法は陽イオン交換樹脂の一部をH形のまま残留さ
せて、原料糖液を通液し、糖液中の蔗糖の転化と
不純塩類の吸着を併せて実施する方法であるが、
果糖とブドウ糖との分離効率を高めるためには非
常に長いカラムを必要とし、工業的には必ずしも
有利な方法ではない。また特開昭51−101140号は
上記特許の方法を改良したものであるが、カラム
数が非常に多く、工業的に応用する場合には操作
も煩雑で実用的でない。さらに、特開昭53−
26336号、特開昭53−88335号は、前者は吸着剤と
してゼオライト、後者は陽イオン交換樹脂という
違いはあるが、分離法としては擬似移動床を用い
ている。従つてカラム数が非常に多く、操作が煩
雑で、工業的に応用する場合、むずかしい問題が
多い。 工業装置として応用する場合、擬似移動床より
も固定床を用いる方が操作が簡単で確実に運転し
得るという利点を有するが、従来行なわれている
固定床での分離方法たとえば特公昭45−24807号
の方法は前述したごとく高純度のブドウ糖液と果
糖液を高収率下で得ることができないという欠点
を有している。 すなわち特公昭45−24807号の方法はアルカリ
土類金属形の強酸性陽イオン交換樹脂が充填され
ている固定床を用いてブドウ糖と果糖が混合され
ている原液(以下、単に原液という)をブドウ糖
液と果糖液に分離するにあたり、当該固定床に原
液と水の順に通液し、いわゆるクロマト分離の手
法を用いてその流出液をそれぞれ分割することに
よつて行なうものであるが、具体的には以下の手
順で行なう。 すなわち当該固定床に原液と水の順に通液する
と、ブドウ糖と果糖がクロマト的に分離されその
流出液は第2図に示したようにブドウ糖部Gと果
糖部Fとにある程度分割される。そしてこの流出
液について第2図に示したように薄物液イ、ブド
ウ糖液ロ、ブドウ糖リツチ液ハ、果糖リツチ液
ニ、果糖液ホ、希薄果糖液ヘ、薄物液トの7種類
に分取し、薄物液イとトについては薄物槽に受け
て系外に取りだし、またブドウ糖液ロと果糖液ホ
はそれぞれ受槽に受けて製品として系外に取りだ
し、さらにブドウ糖リツチ液ハ、果糖リツチ液
ニ、希薄果糖液ヘをそれぞれ三つのリサイクル槽
に受け、その後ひきつづきブドウ糖リツチ液ハ、
原液、果糖リツチ液ニ、希薄果糖液ヘ、水の順に
通液して再び第2図に示したように流出液を各槽
に取りだし、これを繰り返してブドウ糖液と果糖
液を得るものである。 しかし本方法は第2図に見られるように流出液
のブドウ糖と果糖の吸着帯がかなり接近している
ので高純度のブドウ糖液と果糖液を高収率下で得
ることは不可能である。 本発明は従来のアルカリ土類金属形の強酸性陽
イオン交換樹脂を充填している固定床を用いる分
離方法における上述の欠点を解決し、高純度のブ
ドウ糖液と果糖液を高収率下で得ることを特徴と
するもので、アルカリ土類金属形の強酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填している固定床にブドウ糖と果
糖の混合原液を下降流あるいは上昇流で通液して
ブドウ糖液と果糖液に分離するにあたり、規定量
の原液と規定量の水を原液、水の順に通液し、そ
の流出液を流出順に再び充填層に少なくとも2サ
イクル以上循環させることにより充填層中に移動
しながら形成するブドウ糖吸着帯と果糖吸着帯の
距離を増幅させる先行工程を行ない、当該先行工
程の循環後に流出口から希薄ブドウ糖液、ブドウ
糖液、ブドウ糖・果糖混合液、果糖液、希薄果糖
液の順にクロマト的濃度分布を呈して流出させる
流出液の内、規定量のブドウ糖液と規定量の果糖
液をスポツト的に系外に取りだし、一方他の液は
流出順に再び循環させるが、その時規定量の原液
を循環液中のブドウ糖、果糖混合液部であつて果
糖含有比率が原液の果糖含有比率よりわずかに低
い部分にスポツト的に注入するとともに、規定量
の水を循環液中の希薄果糖液の流入後にスポツト
的に注入し、かつ注入する原液と水の合計液量を
系外に取りだすブドウ糖液と果糖液の合計液量と
等しくするようにして循環させる定常工程を行な
い、以後当該定常工程を繰り返して行なうことに
よりブドウ糖液と果糖液を順次取りだすことを特
徴とするブドウ糖と果糖の分離方法に関するもの
である。 以下、本発明の実施態様の一例を図面を用いて
詳細に説明する。 第1図はブドウ糖と果糖の分離装置のフローを
示す説明図であり、アルカリ土類金属形の強酸性
陽イオン交換樹脂1が充填されている吸着塔2の
上端に流入管3の一端を連通し、他端をポンプ4
に連通する。また吸着塔2の下端に流出管5の一
端を連通し他端を流出分岐管5a,5b,5c,
5d,5e,5fにそれぞれ連通する。内部に堰
22をそれぞれ有するブドウ糖薄物槽6、ブドウ
糖液槽7、ブドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液
槽9、果糖液槽10、果糖薄物槽11を設置し、
流出分岐管5aからの流出液はブドウ糖薄物槽6
に、流出分岐管5bからの流出液はブドウ糖液槽
7に、流出分岐管5cからの流出液はブドウ糖リ
ツチ液層8に、流出分岐管5dからの流出液は果
糖リツチ液槽9に、流出分岐管5eからの流出液
は果糖液槽10に、さらに流出分岐管5fからの
流出液は果糖薄物槽11にそれぞれ流入するよう
に構成する。一方ブドウ糖薄物槽6の下部に吸入
管12aの一端を、ブドウ糖液槽7の下部に吸入
管12bの一端を、ブドウ糖リツチ液槽8の下部
に吸入管12cの一端を、また果糖リツチ液槽9
の下部に吸入管12dの一端を、果糖液槽10の
下部に吸入管12eの一端を、さらに果糖薄物槽
11の下部に吸入管12fの一端をそれぞれ連通
し、すべての吸入管の他端を吸入母管13に接続
し、吸入母管13はポンプ4と連通する。さらに
原液槽14と水槽15を設置するとともに、原液
槽14の下部に導入管16aの一端を、また水槽
15の下部に導入管16bの一端をそれぞれ連通
し、そしてこれらの導入管の他端をそれぞれポン
プ17,18に接続する。またポンプ17,18
にそれぞれ吐出管19a,19bの一端を連通
し、他端を流入管3の途中に接続する。なお吸入
管12bにブドウ糖液取りだし管20を分岐して
付設するとともに、吸入管12eに果糖液取りだ
し管21を分岐して付設する。 このように構成されたブドウ糖と果糖の分離装
置を用いて、原液からブドウ糖液と果糖液を分離
するにあたり、本発明においてはまず規定量の原
液と規定量の水を原液、水の順に通液し、その流
出液を流出してくる順に再び充填層にすくなくと
も2サイクル以上循環させる先行工程を行なう。 すなわち強酸性陽イオン交換樹脂1の充填層上
部に多少の水層が形成されている状態となつてい
る吸着塔2の上部から規定量の原液を原液槽14
からポンプ17を用いて流入させ、次いでこの規
定量の原液の流入が終了したらひきつづき規定量
の水を水槽15からポンプ18を用いて流入させ
る。一方、原液と水の流入と同時に吸着塔2の下
部より流出液を流出させる。流出液は第2図に示
したようにブドウ糖液と果糖液がブドウ糖部Gと
果糖部Fとにある程度分離されて流出されてくる
が、これらの流出液をそれぞれ流出分岐管5a,
5b,5c,5d,5e,5fを用いて流出して
くる液の順にブドウ糖薄物槽6、ブドウ糖液槽
7、ブドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液槽9、
果糖液槽10、果糖薄物槽11に受ける。このよ
うにして各部分の液を各槽に受けた後、次にこれ
らの各部分の液を流出されてきた順に再び吸着塔
2に流入させて循環させる。 すなわちポンプ4を用いて最初にブドウ糖薄物
槽6内の液を吸入管12aを介して吸着塔2の上
部から流入させ、ひきつづきブドウ糖液槽7、ブ
ドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液
槽10、果糖薄物層11の各液を流出順に吸入管
12a,12b,12c,12d,12e,12
fとそれぞれ切りかえて次々に吸着塔2の上部か
ら流入させるとともに、流出液を流出順に再びブ
ドウ糖薄物槽6、ブドウ糖液槽7、ブドウ糖リツ
チ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液槽10、果
糖薄物槽11の各槽に受ける。以上のような循環
を行なうと、サイクルを重ねるごとに第3図に示
した2サイクル目の流出液の濃度分布図、第4図
に示した3サイクル目の流出液の濃度分布図に見
られるようにブドウ糖部Gと果糖部Fの濃度曲線
がしだいに分かれてくる。このことは充填層中に
移動しながら形成させるブドウ糖吸着帯と果糖吸
着帯の距離をしだいに増幅させたことを示してい
る。 本発明は以上のような流出液の循環による先行
工程を行なうことによつてブドウ糖吸着帯と果糖
吸着帯の距離を増幅させることができるので、以
後に行なう定常工程において比較的高純度のブド
ウ糖液と果糖液を高収率下で得ることが可能であ
る。 たとえば循環後3サイクル目の流出液中からブ
ドウ糖液と果糖液を得る場合、以下に説明する定
常工程を行なうことにより順次ブドウ糖液と果糖
液を取りだす。 3サイクル目の流出は第4図に示したように最
初に流出してくるブドウ糖の薄物液の部分チはブ
ドウ糖薄物槽6へ、次の比較的高純度のブドウ糖
液の部分リはブドウ糖液槽7へ、次のブドウ糖リ
ツチ混合液の部分ヌはブドウ糖リツチ液槽8へ、
次の果糖リツチ混合液の部分ルは果糖リツチ液槽
9へ、次の比較的高純度の果糖液の部分ヲは果糖
液槽10へ、そして最終に流出させる果糖の薄物
液の部分ワは果糖薄物槽11にそれぞれ分取させ
るので、ブドウ糖液取りだし管20を用いてブド
ウ糖液槽7内の比較的高純度のブドウ糖液の部分
リを系外に取りだし、また果糖液取りだし管21
を用いて果糖液槽10内の比較的高純度の果糖液
の部分ヲを系外に取りだす。一方その他の槽の各
流出液は再びポンプ4を用いて流出順に循環する
が、その時規定量の原液と規定量の水を以下に説
明する部分にスポツト的に注入する。 すなわち定常工程における循環はブドウ糖薄物
槽6内の流出液、ブドウ糖リツチ液槽8内の流出
液の順にポンプ4を用いて吸着塔2へ流入させ、
次いで規定量の原液を原液槽14からポンプ17
を用いて流入させる。規定量の原液の注入後に果
糖リツチ液槽9内の流出液、果糖薄物槽11内の
流出液の順に流入させ、次いで規定量の水を水槽
15からポンプ18を用いて注入する。一方吸着
塔2から流出させる流出液は第4図に示したよう
にチ,リ,ヌ,ル,ヲ,ワの各部分にそれぞれ分
割し、そしてこれらの各流出液を6,7,8,
9,10,11の各槽に順に受け入れる。以後、
ブドウ糖液、果糖液の取りだし、原液、水の注入
をそれぞれ同じように繰り返す定常工程により順
次、ブドウ糖液と果糖液を取りだす。 本発明は以上説明したような先行工程をまず行
ない、以後定常工程を順次繰り返すことにより比
較的高純度のブドウ糖液と果糖液を比較的高収率
下で順次取りだすことが可能である。なお、この
場合、先行工程の循環中にブドウ糖の流出曲線お
よび果糖の流出曲線を乱してはならないことが必
要であり、また定常工程においてたとえば第4図
に形成されるようなブドウ糖と果糖の濃度分布が
以後順に再現されることが必要である。 本発明においてはこれを以下に説明するような
三つの技術手段で達成する。 第一に先行工程、定常工程を通じて吸着塔2か
らの流出液を循環する場合、流出液が流出されて
くる順に吸着塔2に流入することである。循環す
るについて流出液を流出順に吸着塔2に再流入す
るためには小さい槽をできるだけ多数設けてこれ
らの多数の槽に流出液を順に受け入れ、そして受
け入れが終了したら、今度は受け入れた順に各槽
の流出液を吸着塔に流入させればよいが、しかし
この方法ではあまりにも槽を多数必要とし、かつ
切り変えも頻繁に行なわなくてはならないので工
業装置としては不適当である。従つて本発明にお
いては第1図に示したように各槽6,7,8,
9,10,11に堰22を多数設けることによつ
てこれを達成する。たとえばブドウ糖薄物槽6に
ついて説明すれば当該槽6内に交互に他端を開口
した堰22を4枚間隔を置いて設けるならば当該
槽内は上から下へA、B、C、D、Eの5室を区
分することができ、かつ液は上部から流入して、
流入した順にE、D、C、B、Aの各室に滞留す
るので、当該槽の下部から液を取りだせば流入し
た順に流出させることが可能となる。 従つてこの堰22を4枚設けることにより一つ
の槽で5槽分の分離能力を有することとなる。第
1図においては槽は6個あるが、各槽に堰をそれ
ぞれ4枚ずつ設けるとすれば実際は30槽に分取し
たと同じ効果が得られる。 なお各槽としてはたとえば第5図、第6図に示
したような比較的径の大きい管を蛇管状に構成し
ても同様の効果が得られる。以上説明したように
第1図、第5図、第6図に示したような槽の形状
とすることにより先行工程、定常工程を通じて吸
着塔2からの流出液を循環する場合において、流
出液を流出順に吸着塔に流入することができる。 第二に定常工程における原液の注入点は循環液
中のブドウ糖・果糖混合物であつて果糖含有比率
が原液の果糖含有比率よりわずかに低い部分にす
ることである。 循環液中のブドウ糖・果糖混合部とは第4図で
説明するとGLの部分に相当するが、原液の注入
点を原液の果糖含有比率よりわずかに低い部分と
するには第4図で示した実線の部分におけるブ
ドウ糖濃度G′と果糖濃度F′の比率がたとえば原
液のブドウ糖濃度と果糖濃度の比率と等しい場
合、この実線の部分よりわずかに前の部分すな
わち点線mの部分をブドウ糖リツチ液槽8と果糖
リツチ液槽9への受け入れ切り変え点とすること
により達成される。 第三に定常工程における原液の注入量と水の注
入量の合計を系外に取りだすブドウ糖液量と果糖
液量の合計と合致させることである。 以上説明した三つの技術手段を駆使してはじめ
て高純度のブドウ糖液と果糖液を高収量下で得る
ことが可能となる。 なお本発明の先行工程における循環について説
明すると、循環を続行していくに従い第2図、第
3図、第4図に示したごとく両糖の濃度曲線は変
化し、ブドウ糖部Gと果糖部Fとが離間してくる
が同時に流出液の両糖の濃度も低下してくる。従
つてあまり多数サイクル循環すると糖濃度が低下
しすぎるので好ましくなく通常3ないし5サイク
ルぐらいの循環回数とするとよい。 次に本発明における先行工程時の原液と水の流
入量、および定常工程時における水バランスにつ
いて説明する。 まず先行工程における原液の流入量は0.2〜0.7
/−樹脂(イオン交換樹脂)とするとよく、
この範囲内で原液を多量に流入させればさせる程
定常工程で得られる両糖液の濃度を高くすること
ができる。但し、0.7/−樹脂以上流入する
と分離効率が低下するので好ましくない。次に水
の流入量は原液の流入量に大体比例させて0.2〜
0.8/−樹脂とするとよく、これ以上流入す
ると両糖が必要以上に希釈されてしまうので好ま
しくない。 定常工程時における水バランスは、第4図にお
けるブドウ糖の薄物液の部分チは0.05〜0.15/
−樹脂、好ましくは0.1/−樹脂前後とし
てブドウ糖薄物槽6へ受け、ブドウ糖液の部分リ
は0.2〜0.3/−樹脂、好ましくは0.25/
−樹脂前後としてブドウ糖液槽7へ受け、ブドウ
糖リツチ混合液の部分ヌは0.15〜0.4/−樹
脂、好ましくは0.3/−樹脂前後としてブド
ウ糖リツチ液槽8へ受け、果糖リツチ混合液の部
分ルは0.1〜0.3/−樹脂、好ましくは0.2/
−樹脂前後として果糖リツチ液槽9へ受け、果
糖液の部分ヲは0.1〜0.2/−樹脂、好ましく
は0.15/−樹脂前後として果糖液槽10へ受
け、果糖の薄物液の部分ワは0.05〜0.15/−
樹脂、好ましくは0.1/−樹脂前後として果
糖薄物槽11にそれぞれ受けるとよい。 また注入する原液の量は0.1〜0.3/−樹
脂、好ましくは0.15/−樹脂前後とし、注入
する水の量は0.15〜0.3/−樹脂、好ましく
は0.2/−樹脂前後とするとよい。 なお第1図においては槽を6個用いたが、系外
に取りだすべきブドウ糖液あるいは果糖液の濃度
がそれ程高くなくてよい場合はブドウ糖薄物槽
6、あるいは果糖薄物槽11を省略することが可
能である。但し、ブドウ糖液槽7、ブドウ糖リツ
チ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液槽10の4
槽は必要不可欠のものである。 本発明に使用する強酸性陽イオン交換樹脂とし
ては多孔性のものがよいが、その粒径は細かい程
分離性の点で好ましい。しかしあまり細かいと工
業装置の場合、圧力損失が大となり通液不能や片
流れを起こす原因となるので、通常は40〜200メ
ツシユ(湿潤状態)のものを使用する。本発明に
おいてはこの強酸性陽イオン交換樹脂はアルカリ
土類金属を吸着させた形で使用され、通常は塩化
カルシウムで再生してカルシウム形で用いられ
る。 また、原糖液は一般にブドウ糖を異性化した異
性化糖液が用いられ、その糖液濃度は35〜60%の
ものを使用する。通液温度は常温の方が分離性は
良好であるが、通液時の圧力損失および、微生物
汚染の防止の観点から60℃〜80℃が好ましい。 本発明により分離された果糖液区分は製品とな
るが、ブドウ糖液区分は再び異性化工程にもど
す。 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 強酸性陽イオン交換樹脂XT−1022E(東京有
機化学工業(株)製)の粒径50〜70メツシユのものを
径21mm、高さ2110mmのカラムに850mlを充填し、
1N−塩化カルシウム溶液3/−樹脂を通薬
して完全にカルシウム形に再生した。 次に、この樹脂に原液濃度45%、ブドウ糖含有
比率58%、果糖含有比率42%の糖液255mlを温度
60℃、通液SV0.4で下降流で通液し、さらに水
340mlを通水した。次に流出してくる流出液を
0.05/−樹脂のフラクシヨンに分けて採取
し、採取した順に順次塔上部より通液し、3サイ
クル繰り返した。3サイクル目の流出液中のブド
ウ糖と果糖の分離状態を第7図に示した。すなわ
ち、各フラクシヨンは希薄ブドウ糖液、ブドウ糖
液、ブドウ糖リツチ混合液、果糖リツチ混合液、
果糖液、希薄果糖液に分けた。なお、ブドウ糖リ
ツチ混合液と、果糖リツチ混合液の境目は果糖含
有比率が、原液の果糖含有比率よりわずかに低い
部分すなわち39%の点とした。 次に、第7図のフラクシヨン番号No.21〜26の
5フラクシヨンのブドウ糖液212.5ml(ブドウ糖
49.8g、果糖5.4g)とフラクシヨン番号No.31〜
35の4フラクシヨンの果糖液170ml(果糖32.8
g、ブドウ糖3.1g)を系外に取りだし、その代
わりに原液170ml(ブドウ糖53.2g、果糖38.6
g)と水212.5mlを注入し、再び循環を続行し
た。すなわち、注入は希薄ブドウ糖液、ブドウ糖
リツチ混合液、原液、果糖リツチ混合液、希薄果
糖液、水の順序で行ない、次のサイクルからは1
サイクルごとに糖液の抜きだし、注入を行なうこ
とによつて、ブドウ糖液と果糖液の分離を行なつ
た。第1表に系外に取りだされたブドウ糖液と果
糖液の平均の糖組成を示した。 【表】
交換樹脂を充填している固定床を用いてブドウ糖
と果糖の混合液をブドウ糖液と果糖液とに分離す
る方法に関するものであり、特に高純度のブドウ
糖液と果糖液を高収率で得ることを目的とする。 従来、ブドウ糖と果糖の混合糖液からブドウ糖
と果糖を分離する方法としてカルシウム形陽イオ
ン交換樹脂を使用してカラムクロマトグラフイー
的に分離する方法(米国特許第3044904号、特公
昭45−24807号)、サツカロースまたはサツカロー
ス含有転化糖から果糖とブドウ糖を分離する方法
(特公昭46−5782号、特開昭51−101140号)、擬似
移動床を用いて異性化糖から果糖とブドウ糖に分
離する方法(特開昭53−26336号、特開昭53−
88335号)などが提案されている。 しかしながら、これらの方法は工業的に応用す
る場合、種々の難点があり満足すべきものではな
い。 たとえば米国特許第3044904号の方法は果糖と
ブドウ糖の混合液から果糖を分離する原理的な方
法を述べたもので、工業的な応用には難点があ
り、また特公昭45−24807号の方法は米国特許第
3044904号の方法を改良したものであるが、比較
的高収率かつ、高純度のブドウ糖液と果糖液を得
ることができない。また、特公昭46−5782号の方
法は陽イオン交換樹脂の一部をH形のまま残留さ
せて、原料糖液を通液し、糖液中の蔗糖の転化と
不純塩類の吸着を併せて実施する方法であるが、
果糖とブドウ糖との分離効率を高めるためには非
常に長いカラムを必要とし、工業的には必ずしも
有利な方法ではない。また特開昭51−101140号は
上記特許の方法を改良したものであるが、カラム
数が非常に多く、工業的に応用する場合には操作
も煩雑で実用的でない。さらに、特開昭53−
26336号、特開昭53−88335号は、前者は吸着剤と
してゼオライト、後者は陽イオン交換樹脂という
違いはあるが、分離法としては擬似移動床を用い
ている。従つてカラム数が非常に多く、操作が煩
雑で、工業的に応用する場合、むずかしい問題が
多い。 工業装置として応用する場合、擬似移動床より
も固定床を用いる方が操作が簡単で確実に運転し
得るという利点を有するが、従来行なわれている
固定床での分離方法たとえば特公昭45−24807号
の方法は前述したごとく高純度のブドウ糖液と果
糖液を高収率下で得ることができないという欠点
を有している。 すなわち特公昭45−24807号の方法はアルカリ
土類金属形の強酸性陽イオン交換樹脂が充填され
ている固定床を用いてブドウ糖と果糖が混合され
ている原液(以下、単に原液という)をブドウ糖
液と果糖液に分離するにあたり、当該固定床に原
液と水の順に通液し、いわゆるクロマト分離の手
法を用いてその流出液をそれぞれ分割することに
よつて行なうものであるが、具体的には以下の手
順で行なう。 すなわち当該固定床に原液と水の順に通液する
と、ブドウ糖と果糖がクロマト的に分離されその
流出液は第2図に示したようにブドウ糖部Gと果
糖部Fとにある程度分割される。そしてこの流出
液について第2図に示したように薄物液イ、ブド
ウ糖液ロ、ブドウ糖リツチ液ハ、果糖リツチ液
ニ、果糖液ホ、希薄果糖液ヘ、薄物液トの7種類
に分取し、薄物液イとトについては薄物槽に受け
て系外に取りだし、またブドウ糖液ロと果糖液ホ
はそれぞれ受槽に受けて製品として系外に取りだ
し、さらにブドウ糖リツチ液ハ、果糖リツチ液
ニ、希薄果糖液ヘをそれぞれ三つのリサイクル槽
に受け、その後ひきつづきブドウ糖リツチ液ハ、
原液、果糖リツチ液ニ、希薄果糖液ヘ、水の順に
通液して再び第2図に示したように流出液を各槽
に取りだし、これを繰り返してブドウ糖液と果糖
液を得るものである。 しかし本方法は第2図に見られるように流出液
のブドウ糖と果糖の吸着帯がかなり接近している
ので高純度のブドウ糖液と果糖液を高収率下で得
ることは不可能である。 本発明は従来のアルカリ土類金属形の強酸性陽
イオン交換樹脂を充填している固定床を用いる分
離方法における上述の欠点を解決し、高純度のブ
ドウ糖液と果糖液を高収率下で得ることを特徴と
するもので、アルカリ土類金属形の強酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填している固定床にブドウ糖と果
糖の混合原液を下降流あるいは上昇流で通液して
ブドウ糖液と果糖液に分離するにあたり、規定量
の原液と規定量の水を原液、水の順に通液し、そ
の流出液を流出順に再び充填層に少なくとも2サ
イクル以上循環させることにより充填層中に移動
しながら形成するブドウ糖吸着帯と果糖吸着帯の
距離を増幅させる先行工程を行ない、当該先行工
程の循環後に流出口から希薄ブドウ糖液、ブドウ
糖液、ブドウ糖・果糖混合液、果糖液、希薄果糖
液の順にクロマト的濃度分布を呈して流出させる
流出液の内、規定量のブドウ糖液と規定量の果糖
液をスポツト的に系外に取りだし、一方他の液は
流出順に再び循環させるが、その時規定量の原液
を循環液中のブドウ糖、果糖混合液部であつて果
糖含有比率が原液の果糖含有比率よりわずかに低
い部分にスポツト的に注入するとともに、規定量
の水を循環液中の希薄果糖液の流入後にスポツト
的に注入し、かつ注入する原液と水の合計液量を
系外に取りだすブドウ糖液と果糖液の合計液量と
等しくするようにして循環させる定常工程を行な
い、以後当該定常工程を繰り返して行なうことに
よりブドウ糖液と果糖液を順次取りだすことを特
徴とするブドウ糖と果糖の分離方法に関するもの
である。 以下、本発明の実施態様の一例を図面を用いて
詳細に説明する。 第1図はブドウ糖と果糖の分離装置のフローを
示す説明図であり、アルカリ土類金属形の強酸性
陽イオン交換樹脂1が充填されている吸着塔2の
上端に流入管3の一端を連通し、他端をポンプ4
に連通する。また吸着塔2の下端に流出管5の一
端を連通し他端を流出分岐管5a,5b,5c,
5d,5e,5fにそれぞれ連通する。内部に堰
22をそれぞれ有するブドウ糖薄物槽6、ブドウ
糖液槽7、ブドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液
槽9、果糖液槽10、果糖薄物槽11を設置し、
流出分岐管5aからの流出液はブドウ糖薄物槽6
に、流出分岐管5bからの流出液はブドウ糖液槽
7に、流出分岐管5cからの流出液はブドウ糖リ
ツチ液層8に、流出分岐管5dからの流出液は果
糖リツチ液槽9に、流出分岐管5eからの流出液
は果糖液槽10に、さらに流出分岐管5fからの
流出液は果糖薄物槽11にそれぞれ流入するよう
に構成する。一方ブドウ糖薄物槽6の下部に吸入
管12aの一端を、ブドウ糖液槽7の下部に吸入
管12bの一端を、ブドウ糖リツチ液槽8の下部
に吸入管12cの一端を、また果糖リツチ液槽9
の下部に吸入管12dの一端を、果糖液槽10の
下部に吸入管12eの一端を、さらに果糖薄物槽
11の下部に吸入管12fの一端をそれぞれ連通
し、すべての吸入管の他端を吸入母管13に接続
し、吸入母管13はポンプ4と連通する。さらに
原液槽14と水槽15を設置するとともに、原液
槽14の下部に導入管16aの一端を、また水槽
15の下部に導入管16bの一端をそれぞれ連通
し、そしてこれらの導入管の他端をそれぞれポン
プ17,18に接続する。またポンプ17,18
にそれぞれ吐出管19a,19bの一端を連通
し、他端を流入管3の途中に接続する。なお吸入
管12bにブドウ糖液取りだし管20を分岐して
付設するとともに、吸入管12eに果糖液取りだ
し管21を分岐して付設する。 このように構成されたブドウ糖と果糖の分離装
置を用いて、原液からブドウ糖液と果糖液を分離
するにあたり、本発明においてはまず規定量の原
液と規定量の水を原液、水の順に通液し、その流
出液を流出してくる順に再び充填層にすくなくと
も2サイクル以上循環させる先行工程を行なう。 すなわち強酸性陽イオン交換樹脂1の充填層上
部に多少の水層が形成されている状態となつてい
る吸着塔2の上部から規定量の原液を原液槽14
からポンプ17を用いて流入させ、次いでこの規
定量の原液の流入が終了したらひきつづき規定量
の水を水槽15からポンプ18を用いて流入させ
る。一方、原液と水の流入と同時に吸着塔2の下
部より流出液を流出させる。流出液は第2図に示
したようにブドウ糖液と果糖液がブドウ糖部Gと
果糖部Fとにある程度分離されて流出されてくる
が、これらの流出液をそれぞれ流出分岐管5a,
5b,5c,5d,5e,5fを用いて流出して
くる液の順にブドウ糖薄物槽6、ブドウ糖液槽
7、ブドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液槽9、
果糖液槽10、果糖薄物槽11に受ける。このよ
うにして各部分の液を各槽に受けた後、次にこれ
らの各部分の液を流出されてきた順に再び吸着塔
2に流入させて循環させる。 すなわちポンプ4を用いて最初にブドウ糖薄物
槽6内の液を吸入管12aを介して吸着塔2の上
部から流入させ、ひきつづきブドウ糖液槽7、ブ
ドウ糖リツチ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液
槽10、果糖薄物層11の各液を流出順に吸入管
12a,12b,12c,12d,12e,12
fとそれぞれ切りかえて次々に吸着塔2の上部か
ら流入させるとともに、流出液を流出順に再びブ
ドウ糖薄物槽6、ブドウ糖液槽7、ブドウ糖リツ
チ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液槽10、果
糖薄物槽11の各槽に受ける。以上のような循環
を行なうと、サイクルを重ねるごとに第3図に示
した2サイクル目の流出液の濃度分布図、第4図
に示した3サイクル目の流出液の濃度分布図に見
られるようにブドウ糖部Gと果糖部Fの濃度曲線
がしだいに分かれてくる。このことは充填層中に
移動しながら形成させるブドウ糖吸着帯と果糖吸
着帯の距離をしだいに増幅させたことを示してい
る。 本発明は以上のような流出液の循環による先行
工程を行なうことによつてブドウ糖吸着帯と果糖
吸着帯の距離を増幅させることができるので、以
後に行なう定常工程において比較的高純度のブド
ウ糖液と果糖液を高収率下で得ることが可能であ
る。 たとえば循環後3サイクル目の流出液中からブ
ドウ糖液と果糖液を得る場合、以下に説明する定
常工程を行なうことにより順次ブドウ糖液と果糖
液を取りだす。 3サイクル目の流出は第4図に示したように最
初に流出してくるブドウ糖の薄物液の部分チはブ
ドウ糖薄物槽6へ、次の比較的高純度のブドウ糖
液の部分リはブドウ糖液槽7へ、次のブドウ糖リ
ツチ混合液の部分ヌはブドウ糖リツチ液槽8へ、
次の果糖リツチ混合液の部分ルは果糖リツチ液槽
9へ、次の比較的高純度の果糖液の部分ヲは果糖
液槽10へ、そして最終に流出させる果糖の薄物
液の部分ワは果糖薄物槽11にそれぞれ分取させ
るので、ブドウ糖液取りだし管20を用いてブド
ウ糖液槽7内の比較的高純度のブドウ糖液の部分
リを系外に取りだし、また果糖液取りだし管21
を用いて果糖液槽10内の比較的高純度の果糖液
の部分ヲを系外に取りだす。一方その他の槽の各
流出液は再びポンプ4を用いて流出順に循環する
が、その時規定量の原液と規定量の水を以下に説
明する部分にスポツト的に注入する。 すなわち定常工程における循環はブドウ糖薄物
槽6内の流出液、ブドウ糖リツチ液槽8内の流出
液の順にポンプ4を用いて吸着塔2へ流入させ、
次いで規定量の原液を原液槽14からポンプ17
を用いて流入させる。規定量の原液の注入後に果
糖リツチ液槽9内の流出液、果糖薄物槽11内の
流出液の順に流入させ、次いで規定量の水を水槽
15からポンプ18を用いて注入する。一方吸着
塔2から流出させる流出液は第4図に示したよう
にチ,リ,ヌ,ル,ヲ,ワの各部分にそれぞれ分
割し、そしてこれらの各流出液を6,7,8,
9,10,11の各槽に順に受け入れる。以後、
ブドウ糖液、果糖液の取りだし、原液、水の注入
をそれぞれ同じように繰り返す定常工程により順
次、ブドウ糖液と果糖液を取りだす。 本発明は以上説明したような先行工程をまず行
ない、以後定常工程を順次繰り返すことにより比
較的高純度のブドウ糖液と果糖液を比較的高収率
下で順次取りだすことが可能である。なお、この
場合、先行工程の循環中にブドウ糖の流出曲線お
よび果糖の流出曲線を乱してはならないことが必
要であり、また定常工程においてたとえば第4図
に形成されるようなブドウ糖と果糖の濃度分布が
以後順に再現されることが必要である。 本発明においてはこれを以下に説明するような
三つの技術手段で達成する。 第一に先行工程、定常工程を通じて吸着塔2か
らの流出液を循環する場合、流出液が流出されて
くる順に吸着塔2に流入することである。循環す
るについて流出液を流出順に吸着塔2に再流入す
るためには小さい槽をできるだけ多数設けてこれ
らの多数の槽に流出液を順に受け入れ、そして受
け入れが終了したら、今度は受け入れた順に各槽
の流出液を吸着塔に流入させればよいが、しかし
この方法ではあまりにも槽を多数必要とし、かつ
切り変えも頻繁に行なわなくてはならないので工
業装置としては不適当である。従つて本発明にお
いては第1図に示したように各槽6,7,8,
9,10,11に堰22を多数設けることによつ
てこれを達成する。たとえばブドウ糖薄物槽6に
ついて説明すれば当該槽6内に交互に他端を開口
した堰22を4枚間隔を置いて設けるならば当該
槽内は上から下へA、B、C、D、Eの5室を区
分することができ、かつ液は上部から流入して、
流入した順にE、D、C、B、Aの各室に滞留す
るので、当該槽の下部から液を取りだせば流入し
た順に流出させることが可能となる。 従つてこの堰22を4枚設けることにより一つ
の槽で5槽分の分離能力を有することとなる。第
1図においては槽は6個あるが、各槽に堰をそれ
ぞれ4枚ずつ設けるとすれば実際は30槽に分取し
たと同じ効果が得られる。 なお各槽としてはたとえば第5図、第6図に示
したような比較的径の大きい管を蛇管状に構成し
ても同様の効果が得られる。以上説明したように
第1図、第5図、第6図に示したような槽の形状
とすることにより先行工程、定常工程を通じて吸
着塔2からの流出液を循環する場合において、流
出液を流出順に吸着塔に流入することができる。 第二に定常工程における原液の注入点は循環液
中のブドウ糖・果糖混合物であつて果糖含有比率
が原液の果糖含有比率よりわずかに低い部分にす
ることである。 循環液中のブドウ糖・果糖混合部とは第4図で
説明するとGLの部分に相当するが、原液の注入
点を原液の果糖含有比率よりわずかに低い部分と
するには第4図で示した実線の部分におけるブ
ドウ糖濃度G′と果糖濃度F′の比率がたとえば原
液のブドウ糖濃度と果糖濃度の比率と等しい場
合、この実線の部分よりわずかに前の部分すな
わち点線mの部分をブドウ糖リツチ液槽8と果糖
リツチ液槽9への受け入れ切り変え点とすること
により達成される。 第三に定常工程における原液の注入量と水の注
入量の合計を系外に取りだすブドウ糖液量と果糖
液量の合計と合致させることである。 以上説明した三つの技術手段を駆使してはじめ
て高純度のブドウ糖液と果糖液を高収量下で得る
ことが可能となる。 なお本発明の先行工程における循環について説
明すると、循環を続行していくに従い第2図、第
3図、第4図に示したごとく両糖の濃度曲線は変
化し、ブドウ糖部Gと果糖部Fとが離間してくる
が同時に流出液の両糖の濃度も低下してくる。従
つてあまり多数サイクル循環すると糖濃度が低下
しすぎるので好ましくなく通常3ないし5サイク
ルぐらいの循環回数とするとよい。 次に本発明における先行工程時の原液と水の流
入量、および定常工程時における水バランスにつ
いて説明する。 まず先行工程における原液の流入量は0.2〜0.7
/−樹脂(イオン交換樹脂)とするとよく、
この範囲内で原液を多量に流入させればさせる程
定常工程で得られる両糖液の濃度を高くすること
ができる。但し、0.7/−樹脂以上流入する
と分離効率が低下するので好ましくない。次に水
の流入量は原液の流入量に大体比例させて0.2〜
0.8/−樹脂とするとよく、これ以上流入す
ると両糖が必要以上に希釈されてしまうので好ま
しくない。 定常工程時における水バランスは、第4図にお
けるブドウ糖の薄物液の部分チは0.05〜0.15/
−樹脂、好ましくは0.1/−樹脂前後とし
てブドウ糖薄物槽6へ受け、ブドウ糖液の部分リ
は0.2〜0.3/−樹脂、好ましくは0.25/
−樹脂前後としてブドウ糖液槽7へ受け、ブドウ
糖リツチ混合液の部分ヌは0.15〜0.4/−樹
脂、好ましくは0.3/−樹脂前後としてブド
ウ糖リツチ液槽8へ受け、果糖リツチ混合液の部
分ルは0.1〜0.3/−樹脂、好ましくは0.2/
−樹脂前後として果糖リツチ液槽9へ受け、果
糖液の部分ヲは0.1〜0.2/−樹脂、好ましく
は0.15/−樹脂前後として果糖液槽10へ受
け、果糖の薄物液の部分ワは0.05〜0.15/−
樹脂、好ましくは0.1/−樹脂前後として果
糖薄物槽11にそれぞれ受けるとよい。 また注入する原液の量は0.1〜0.3/−樹
脂、好ましくは0.15/−樹脂前後とし、注入
する水の量は0.15〜0.3/−樹脂、好ましく
は0.2/−樹脂前後とするとよい。 なお第1図においては槽を6個用いたが、系外
に取りだすべきブドウ糖液あるいは果糖液の濃度
がそれ程高くなくてよい場合はブドウ糖薄物槽
6、あるいは果糖薄物槽11を省略することが可
能である。但し、ブドウ糖液槽7、ブドウ糖リツ
チ液槽8、果糖リツチ液槽9、果糖液槽10の4
槽は必要不可欠のものである。 本発明に使用する強酸性陽イオン交換樹脂とし
ては多孔性のものがよいが、その粒径は細かい程
分離性の点で好ましい。しかしあまり細かいと工
業装置の場合、圧力損失が大となり通液不能や片
流れを起こす原因となるので、通常は40〜200メ
ツシユ(湿潤状態)のものを使用する。本発明に
おいてはこの強酸性陽イオン交換樹脂はアルカリ
土類金属を吸着させた形で使用され、通常は塩化
カルシウムで再生してカルシウム形で用いられ
る。 また、原糖液は一般にブドウ糖を異性化した異
性化糖液が用いられ、その糖液濃度は35〜60%の
ものを使用する。通液温度は常温の方が分離性は
良好であるが、通液時の圧力損失および、微生物
汚染の防止の観点から60℃〜80℃が好ましい。 本発明により分離された果糖液区分は製品とな
るが、ブドウ糖液区分は再び異性化工程にもど
す。 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 強酸性陽イオン交換樹脂XT−1022E(東京有
機化学工業(株)製)の粒径50〜70メツシユのものを
径21mm、高さ2110mmのカラムに850mlを充填し、
1N−塩化カルシウム溶液3/−樹脂を通薬
して完全にカルシウム形に再生した。 次に、この樹脂に原液濃度45%、ブドウ糖含有
比率58%、果糖含有比率42%の糖液255mlを温度
60℃、通液SV0.4で下降流で通液し、さらに水
340mlを通水した。次に流出してくる流出液を
0.05/−樹脂のフラクシヨンに分けて採取
し、採取した順に順次塔上部より通液し、3サイ
クル繰り返した。3サイクル目の流出液中のブド
ウ糖と果糖の分離状態を第7図に示した。すなわ
ち、各フラクシヨンは希薄ブドウ糖液、ブドウ糖
液、ブドウ糖リツチ混合液、果糖リツチ混合液、
果糖液、希薄果糖液に分けた。なお、ブドウ糖リ
ツチ混合液と、果糖リツチ混合液の境目は果糖含
有比率が、原液の果糖含有比率よりわずかに低い
部分すなわち39%の点とした。 次に、第7図のフラクシヨン番号No.21〜26の
5フラクシヨンのブドウ糖液212.5ml(ブドウ糖
49.8g、果糖5.4g)とフラクシヨン番号No.31〜
35の4フラクシヨンの果糖液170ml(果糖32.8
g、ブドウ糖3.1g)を系外に取りだし、その代
わりに原液170ml(ブドウ糖53.2g、果糖38.6
g)と水212.5mlを注入し、再び循環を続行し
た。すなわち、注入は希薄ブドウ糖液、ブドウ糖
リツチ混合液、原液、果糖リツチ混合液、希薄果
糖液、水の順序で行ない、次のサイクルからは1
サイクルごとに糖液の抜きだし、注入を行なうこ
とによつて、ブドウ糖液と果糖液の分離を行なつ
た。第1表に系外に取りだされたブドウ糖液と果
糖液の平均の糖組成を示した。 【表】
図面はいずれも本発明の実施態様の一例を示す
ものであつて、第1図はブドウ糖と果糖の分離方
法のフローを示す説明図、第2図、第3図、第4
図はいずれも流出液のブドウ糖と果糖の濃度分布
を示すものであつて、縦軸は両糖の濃度を表わ
し、横軸は流出液量を表わし、第2図は循環1サ
イクル目の、第3図は循環2サイクル目の、第4
図は循環3サイクル目の濃度分布のグラフであ
る。第5図、第6図は本発明に用いる受槽の他の
実施態様を示す説明図であり、また第7図は実施
例における循環3サイクル目の流出液のブドウ糖
と果糖の濃度分布を示したグラフであり、縦軸は
両糖の濃度を表わし、横軸は各フラクシヨンNo.
を表わしたものである。 1……強酸性陽イオン交換樹脂、2……吸着
塔、3……流入管、4……ポンプ、5……流出
管、6……ブドウ糖薄物槽、7……ブドウ糖液
槽、8……ブドウ糖リツチ液槽、9……果糖リツ
チ液槽、10……果糖液槽、11……果糖薄物
槽、12……吸入管、13……吸入母管、14…
…原液槽、15……水槽、16……導入管、1
7,18……ポンプ、19……吐出管、20……
ブドウ糖液取りだし管、21……果糖液取りだし
管、22……堰。
ものであつて、第1図はブドウ糖と果糖の分離方
法のフローを示す説明図、第2図、第3図、第4
図はいずれも流出液のブドウ糖と果糖の濃度分布
を示すものであつて、縦軸は両糖の濃度を表わ
し、横軸は流出液量を表わし、第2図は循環1サ
イクル目の、第3図は循環2サイクル目の、第4
図は循環3サイクル目の濃度分布のグラフであ
る。第5図、第6図は本発明に用いる受槽の他の
実施態様を示す説明図であり、また第7図は実施
例における循環3サイクル目の流出液のブドウ糖
と果糖の濃度分布を示したグラフであり、縦軸は
両糖の濃度を表わし、横軸は各フラクシヨンNo.
を表わしたものである。 1……強酸性陽イオン交換樹脂、2……吸着
塔、3……流入管、4……ポンプ、5……流出
管、6……ブドウ糖薄物槽、7……ブドウ糖液
槽、8……ブドウ糖リツチ液槽、9……果糖リツ
チ液槽、10……果糖液槽、11……果糖薄物
槽、12……吸入管、13……吸入母管、14…
…原液槽、15……水槽、16……導入管、1
7,18……ポンプ、19……吐出管、20……
ブドウ糖液取りだし管、21……果糖液取りだし
管、22……堰。
Claims (1)
- 1 アルカリ土類金属形の強酸性陽イオン交換樹
脂を充填している固定床にブドウ糖と果糖の混合
原液を下降流あるいは上昇流で通液してブドウ糖
液と果糖液に分離するにあたり、規定量の原液と
規定量の水を原液、水の順に通液し、その流出液
を流出順に再び充填層にすくなくとも2サイクル
以上循環させることにより充填層中に移動しなが
ら形成するブドウ糖吸着帯と果糖吸着帯の距離を
増幅させる先行工程を行ない、当該先行工程の循
環後に流出口から希薄ブドウ糖液、ブドウ糖液、
ブドウ糖・果糖混合液、果糖液、希薄果糖液の順
にクロマト的濃度分布を呈して流出させる流出液
の内、規定量のブドウ糖液と規定量の果糖液をス
ポツト的に系外に取りだし、一方他の液は流出順
に再び循環させるが、その時規定量の原液を循環
液中のブドウ糖・果糖混合液部であつて果糖含有
比率が原液の果糖含有比率よりわずかに低い部分
にスポツト的に注入するとともに、規定量の水を
循環液中の希薄果糖液の流入後にスポツト的に注
入し、かつ注入する原液と水の合計液量を系外に
取りだすブドウ糖液と果糖液の合計液量と等しく
するようにして循環させる定常工程を行ない、以
後当該定常工程を繰り返して行なうことによりブ
ドウ糖液と果糖液を順次取りだすことを特徴とす
るブドウ糖と果糖の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2451579A JPS55118400A (en) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | Separation of glucose and fructose |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2451579A JPS55118400A (en) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | Separation of glucose and fructose |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55118400A JPS55118400A (en) | 1980-09-11 |
| JPS6141559B2 true JPS6141559B2 (ja) | 1986-09-16 |
Family
ID=12140302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2451579A Granted JPS55118400A (en) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | Separation of glucose and fructose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55118400A (ja) |
-
1979
- 1979-03-05 JP JP2451579A patent/JPS55118400A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55118400A (en) | 1980-09-11 |
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