WO2018105931A1 - 재순환을 이용한 사이코스의 제조방법 - Google Patents

재순환을 이용한 사이코스의 제조방법 Download PDF

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    • C12P19/02—Monosaccharides
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    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D2009/0086—Processes or apparatus therefor

Definitions

  • a high purity separation process may be performed to obtain a high purity psychos product from the psychocos conversion reaction liquid, and a psychos crystallization process may be performed using a high purity psychos syrup to obtain a psychosis crystal.
  • the conversion rate of the enzyme reaction of fructose produced from fructose is 20 to 30% (w / w)
  • the amount of mother liquor generated is large compared to that of Represents a process flow.
  • the generation of a large amount of mother liquor raises the manufacturing cost due to the decrease in the output of the psychos, which represents an uneconomic problem in industrial production.
  • the obtained psychos crystallization mother liquid is obtained, which includes a high concentration of psychos, and thus a method of improving the production yield of the psychos by recycling the psychos crystallization mother liquid is required.
  • One example of the present invention is to improve the yield of the desired product of the psychos and to increase the use of the raw material by utilizing the psychos crystallization mother liquid obtained in the psychos manufacturing process, the process of separating the psychos crystallization mother liquid obtained in the psychos manufacturing process
  • the present invention relates to a method for producing a psychose and to an apparatus used therein.
  • the psychos crystallization mother liquid obtained in the crystallization process of the psychos contains a high concentration of psychos, it is a method of recycling the psychos crystallization mother liquid to improve the purity and yield of the psychos and to increase the utilization of the raw material.
  • the psychos crystallization mother liquor may be obtained by obtaining a psychos fraction in the SMB chromatography separation process, ion purification and concentration of the psychos fraction to obtain a psychos concentrate, to prepare and obtain a psychos crystals from the concentrate. .
  • the psychos crystallization mother solution refers to a solution remaining after preparing a psychos crystal using a psychos solution, and may further include washing water obtained by washing the psychos crystals.
  • the psychos crystal may be crystallized to prepare a psychos crystal, and the crystals may be removed by a solid-liquid separation method such as centrifugation to prepare the remaining solution.
  • the psychos crystallization mother liquor obtains a psychos fraction in a simulated moving bed (SMB) chromatography separation process in the method of producing a psychos, ionization and concentration of the psychos fraction to obtain a psychos concentrate, It may be one that produces and obtains a psychocos crystal from the concentrate.
  • SMB simulated moving bed
  • a high purity separation process may be performed to obtain a high purity psychos product from a psychocos conversion reaction liquid, and a psychos crystallization process may be performed using a high purity psychos syrup to obtain a psychosis crystal.
  • the conversion rate of the enzyme reaction of fructose produced from fructose is 15 to 30% (w / w)
  • the amount of mother liquor generated is higher than that of the produced product of the psychosis. Therefore,
  • the obtained Psychocrystallization mother liquor contains a high concentration of Psyco, so it can be recycled to improve the yield of Psyco.
  • the process for producing a psychos of the present invention comprises: (1) a psychos conversion process for preparing a psychos conversion reactant; (2) a psychos separation process of separating the conversion reactant using primary ion purification and simulated moving bed (SMB) chromatography to obtain a psychocos fraction and fructose raffinate; (3) ion-purifying and concentrating the said psychocos fraction to obtain a concentrate; (4) obtaining a psychos crystal and a psychos colonizing mother liquor using the said psychocos concentrate; And (5) it may include the step of recycling the cyclic course crystallization mother liquor in the step of separating the psychose of (2).
  • SMB simulated moving bed
  • the process for producing the psychos of the present invention can be used in both continuous and batch modes, and is preferably a continuous process.
  • fructose raffinate in the SMB chromatography separation process treating the fructose raffinate in one or more processes selected from the group consisting of cooling pH control, ion purification, and concentration, and recycling the raw material to a cycle conversion reaction. It may further include.
  • the method for producing a psychos according to the present invention the first step of converting the semiconducting product to the above-mentioned conversion process of Separation by ion purification and simulated mobile bed (SMB) chromatography is carried out, and the step of introducing into a psychose separation process to obtain a psychocos fraction and fructose raffinate.
  • the psychocos separation process it may be configured as a separate single process or included in one process constituting the psychos manufacturing process.
  • the method for producing a psychosis according to a biological method is to cultivate a strain that produces a cosmos epimerase or a recombinant strain into which a gene encoding a cosmos epimerase is introduced,
  • the obtained psychos epimerase can be produced by reacting with fructose-containing raw materials.
  • the psychos epimerizing enzyme may be carried out by a liquid phase reaction or a solid phase reaction using an immobilized enzyme.
  • the cells of the strain, the culture of the strain, the lysate of the strain, and the lysate or A composition for producing a cosmos comprising at least one selected from the group consisting of extracts of the culture, could be prepared by reacting with fructose-containing raw materials.
  • preparing the Pycose using the cells of the strain producing the Pseudomonas epimerase can be carried out by a liquid phase reaction or solid phase reaction using the immobilized cells.
  • the strain producing the cosmos epimerase may be a strain capable of converting the psychos from fructose in a high yield while producing a high stability or producing a cosmos epimerase.
  • the strain may be a strain isolated from nature or a non-GMO strain, which is a mutant strain thereof, or a recombinant strain incorporating a gene encoding a cyclic epimerization enzyme into a host cell.
  • various strains known as the non-GMO strain can be used.
  • the recombinant strain may be a variety of host cells, such as E. coli, Bacillus strains, Salmonella strains and Corynebacterium strains, etc., but may preferably be a Corynebacterium strain, GRAS strain, Corynebacte It may be Leeum glutaricum.
  • the process for converting the psychos is performed by a biological method.
  • immobilizing the psychos epimerizing enzyme or the cell on a carrier may include filling the column with the immobilized enzyme. And supplying a fructose solution to the packed column. , The enzyme or microbial cells immobilized.
  • the column to be filled with the carrier and the method of stratifying the column can be easily selected according to the enzyme or cell or immobilized carrier used by those skilled in the art.
  • a packed-bed column may be prepared by filling the column with the immobilized enzyme or cell.
  • Enzymatic reaction i.e., conversion of fructose to psychocos can be carried out by feeding the fructose solution as a substrate to the packed bed column.
  • the composition for producing the cosmos further comprises one or more metal ions selected from the group consisting of copper ions, manganese ions, chalc ions, magnesium ions, zinc ions, nickel ions, cobalt ions, iron ions, aluminum ions, etc. It may be to include.
  • the fructose raw material introduced into the psychocos conversion process according to the present invention may be prepared by a biological method or a chemical method, preferably a biological method.
  • the fructose raw material may be provided as a liquid raw material such as fructose syrup, or a powder raw material such as fructose powder.
  • the fructose syrup may be a product obtained by a biological method or a chemical manufacturing process, or the fructose powder may be added to a solvent such as water. It may be prepared by dissolving.
  • the concentration of fructose used as a substrate may be 85 w / v% or more, 90 w / v% or more, or 95 w / v% or more, based on the total reaction water.
  • the concentration of fructose can be determined in consideration of the economic efficiency of the fructose process and the solubility of fructose, and the fructose can be used in the form of a complete solution or a solution dissolved in water (such as distilled water).
  • fructose can be obtained from sugar or glucose.
  • a method for producing a high yield of psychos using a common and inexpensive raw materials such as glucose, fructose and sugar to enable mass production of psychocos.
  • corn starch is mixed with water to 30 to 35% by weight, and then subjected to enzymatic hydrolysis to obtain a saccharified solution having a glucose content of 88% by weight or more.
  • a fructose syrup having a fructose content of 40 to 44% by weight is obtained by removing impurities from the saccharified solution and fructose isomerization process.
  • glucose raffinate and fructose fractions were obtained using a simulated mobile bed adsorptive separation method (S imu l ated movi ng bed, SMB), and the fructose fractions were subjected to secondary ion purification and concentration to increase the fructose content. At least 85% by weight, for example 85 to 99% by weight, of fructose-containing solution is obtained.
  • the simulated moving bed adsorptive separation method is as described above in item ( 2 ) below.
  • the concentration process included in the fructose manufacturing process of the present invention is concentrated in a variety of ways to include a fructose content of more than 85% by weight.
  • the fructose fraction for example, solid content concentration of 20-30% obtained by the simulated moving bed adsorptive separation method can be concentrated to 45-55% solids concentration through a concentration process.
  • the content of sugars other than fructose and glucose other than disaccharides is preferably less than 10% by weight based on the total solids content of all sugars.
  • the sugars of the disaccharide or more of the impurities include maltose, isomaltose, and the like, and may include maltose or isomaltose-related lygosaccharides.
  • the SMB chromatography separation process is carried out at 45 to 70 ° C temperature, for example
  • the concentration process may be further performed to concentrate 45 to 55% of the solid content.
  • the simulated moving bed adsorptive separation method is a separation technique proposed in 1961, US Patent No. 2, 985, 589, and is a conventional batchwise process using a plurality of columns. Compared to chromatography, it has the advantage of excellent purity and productivity and the use of less solvent.
  • the simulated moving bed (SMB) adsorptive separation process is a process in which the injection of the mixture to be separated and the production of raffinate and extract are continuously performed.
  • the basic principle of SMB is to move the position between columns at regular time intervals to simulate the flow of countercurrents in the stationary and mobile phases and to enable continuous separation.
  • the fast-moving material due to its weak affinity with the adsorbent moves in the direction of the liquid phase and collects in ext ract
  • the slow-moving material due to its strong affinity with the adsorbent moves in the direction of the flow of the stationary phase and gathers into raf f inate.
  • the columns are connected in series and the inlet consists of the mixture, the mobile phase, and the outlet consists of the desired extract (ext ract) and raffinate.
  • the term "raf f inate” is also referred to as a balance solution, and the product obtained by passing the raw material introduced into the separation process through the separation process includes an object containing a target substance for increasing the content in the separation process.
  • a residual liquid containing a fraction and a substance to be removed or reduced in the separation process, etc., is referred to as the residual liquid raffinate.
  • a product obtained after the separation process includes metal ions.
  • the cation exchange resin of the strong acid may be a cation exchange resin attached with a calcium active group.
  • a typical simulated mobile bed (SMB) adsorptive separation device has four sections consisting of one or more columns, a desorbent inlet port located between each section, an extract outlet port of strongly adsorbate, and a mixture to be separated. It consists of a feed inlet port and a weakly adsorbate raf f inate outlet port.
  • Separation method of a mixture using a pseudo mobile bed (SMB) adsorptive separation device can be applied to separation of aromatic hydrocarbon mixtures, separation of ethylbenzene, separation of chiral compounds, and the like. It can be applied to the separation process of semi-compatible drugs.
  • a secondary ion purification process may be performed on the psycos fraction obtained in the high-purity separation process using the SMB chromatography, by the same or different method as the primary ion purification performed in the separation process Can be done.
  • the heat denaturation and the desired level of concentration of the psychos in order to achieve the heat denaturation and the desired level of concentration of the psychos, it can be concentrated at a temperature of 55 to 75 ° C, preferably 60 to 70 ° C.
  • the concentration process can be repeated one or two or more times until the desired concentration level is achieved.
  • the concentration process of the Pseudo Fraction obtained in the SMB chromatography separation process can be carried out in a variety of ways, so that the solids content of the concentrate can be 70 brix or more.
  • the sicose fraction (for example, 20 to 30% by weight of solid content) obtained by the simulated moving bed adsorptive separation method may be concentrated to a solid content of 70 brix or more through a concentration process.
  • the solids content of the psychos concentrate may be at least 70 brix, for example 70 brix to 85 brix.
  • the process of concentrating in the process for producing a psychos may include concentrating for 10 to 15 minutes in the 55 to 751 temperature range.
  • the concentration may be concentrated under reduced pressure or vacuum conditions using a continuous vacuum concentrator (Fa l ing F lm Evaporator) or a thin film vacuum condenser (Thin F lm Evaporator).
  • Psychos content contained in the Psychoconcentrate is hardly fluctuated with the Psycose content of the Psycose fraction obtained in the SMB chromatography separation process, so that the solid content is increased to perform the subsequent crystallization process.
  • the content of the psychos contained in the Psychoconcentrate is 94% by weight, 95% by weight, 96% by weight, 97% by weight, 98% by weight or 99% by weight based on 100% by weight of solids total content Can be.
  • the method for producing a psycos crystals is the step of secondary ion purification of the cosmos fraction obtained in the SMB chromatography separation process, concentrating the ion-purified cosmos fraction, the concentrate Crystallizing the Pycos from the step of obtaining a Pycos crystals and Pycos crystallization mother liquor, and optionally may further include a recovery process, washing process and drying process of the Pycos crystals.
  • the preparation of the psycos crystals may include primary ion purification, SMB chromatography separation, secondary ion purification, concentration and crystallization processes.
  • the process for converting the psychic semiconduct can be performed by an activated carbon treatment process, a silver purification process, or an activated carbon treatment process and an ion purification process.
  • the method for preparing the psychos crystal according to the present invention can be crystallized by adjusting the silver and the concentration of the psychos concentrate solution, specifically the supersaturation state required for crystallization lowers the temperature of the psychos solution or D It can be maintained by varying the concentration of D-psicose in the psychocos solution.
  • the crystallization progress is monitored by taking samples at regular intervals in the crystallization step and visually or microscopically or analyzing the sugar concentration in the supernatant obtained from centrifugation of the sample, Depending on the result, the temperature or the concentration of the cyclos can be adjusted.
  • the Pycose concentrated solution when the Pycose concentrated solution is cooled and crystallized, it can be rapidly changed to a temperature range of 10 to 25 ° C through a heat exchanger, and then repeatedly heated and cooled to induce crystal growth. have.
  • the method for producing the psychosis crystals according to the present invention further comprises the various solid-liquid separation method, for example, by centrifugation, the step of washing with deionized water, and the step of drying the psychosis crystal obtained in the crystallization step
  • the drying step may be performed in a fluidized bed dryer or a vacuum dryer, but is not limited thereto.
  • Psychos included in the psychosis determination is 94 on the basis of 100% by weight total solids. At least 95% by weight, at least 96% by weight, at least 97% by weight, at least 98% by weight , or at least 99% by weight ) .
  • the psychos crystallization mother liquor obtained in the crystallization step is converted to psychos It can be recycled as it is introduced into the separation process of the reaction product.
  • the psychos crystallization mother liquor is introduced into at least one separation process selected from the group consisting of activated carbon treatment, ion purification, and simulated mobile bed (SMB) chromatography separation processes of the pycos conversion reaction product. Can be recycled to the production of psychics.
  • examples of the separation process the process of the primary ion purification process and SMB chromatograph separation of the psychos conversion reactant, or the activated carbon treatment of the primary reaction purification process and SMB chromatograph separation process of the pycos conversion reaction product It may be carried out, and before performing the SMB chromatographic separation process in the separation process, it is optionally possible to further perform a concentration process.
  • the separation process is the same as described above in the section (2) Separation process of the psychic conversion reaction product.
  • the sicose crystallization mother liquor when added to the primary ion purification process to perform a secondary purification process such as a psychic conversion semicoagulant, it is sequentially processed by ion purification and SMB chromatography separation process, or sequentially Activated carbon treatment, ion purification and SMB chromatography separation process. It is also optionally possible to further carry out concentrated fixation prior to the SMB chromatography separation process.
  • the psychos crystallization mother liquid is added to the primary ion purification process or the activated carbon treatment process, the psychos crystallization mother liquid that is mixed with the product subjected to the psychos conversion reaction product or the activated carbon treatment process is a solid content of the input liquid before the treatment of the separation process. Based on 100% by weight of the total content may be added to the psychose separation process so that the content of the psychos is 15% by weight to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight.
  • the Psychos crystallized mother liquor is preferably selected to perform a refining process for recycling to the Psycose manufacturing process, but the mother liquor itself may contain a high degree of purity, thereby reducing the content due to the refining process. It can be put into the Psycos manufacturing process without the process. Therefore, in order to ensure the stability of the process it is preferable to carry out the purification process by mixing with the psychos crystallization mother liquor because the psychos conversion semi-aungmul relatively low content of psychos. Therefore, it is preferable to add the said psychos crystallization mother liquid before a 1st ion purification process. ⁇ Effects of the Invention ⁇
  • a method for producing a psychos by recycling a psychos crystallization mother liquid obtained in a separation process of manufacturing a psychos and a device used therein include a psychos in a psychos crystallization mother liquid obtained in a crystallization process of a psychos. Is contained in a high concentration, it is a method to improve the purity and yield of the cycle and to increase the utilization rate of the raw material by recycling the Pycosylated crystallization mother liquid.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a general SMB process.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a method for producing a psychos in which the total amount of fructose raffinate obtained according to an embodiment of the present invention is added to the psychos conversion reaction.
  • Cycos syrup was prepared from fructose substrates in substantially the same biological method. Specifically, a coding gene (DPE gene; Gene bank: EDS064111.1) derived from a crosstridium synth (Cl ost ri diim im indens ATCC 35704) was introduced into a recombinant vector (pCES_sodCDPE).
  • DPE gene Gene bank: EDS064111.1
  • pCES_sodCDPE recombinant vector
  • the prepared recombinant vector (pCES ⁇ sodCDPE) plasmid was transformed to Corynebacterium glutaricum using electroporation (el ect ropora on) ⁇
  • the transformed Corynebacterium glutaracum ' cells Beads were prepared and packed into an immobilization reaction column, and a cosmos syrup was prepared from 40 brics of 88 wt% fructose or .95 wt% fructose.
  • two types of cosmos syrups obtained in Preparation Example 1 were ions per hour in a column at room temperature filled with a cation exchange resin, an anion exchange resin and a resin mixed with a cation and an anion exchange resin. After desalting by passing through the volume of the exchange resin 2 times (1-2 times) volume, it was separated and obtained as a high-purity psychocos solution using chromatography packed with a decal (Ca 2+ ) type ion exchange resin.
  • Pycos fraction obtained from 88% by weight fructose syrup obtained from the raw material of fructose content is 95 to 98% by weight of the cosmos content and 85 to 95% by weight fructose raffinate, 1 to 10% by weight glucose % And 1-5% by weight of reducing sugar.
  • Psychos obtained from Pycos Syrup (Pycos Syrup B) obtained from a raw material of 95% by weight fructose. The fraction was 95 to 98% by weight, fructose raffinate included 88 to 97% by weight fructose, 1 to 8% by weight glucose, and 1 to 4% by weight reducing sugar.
  • the average particle size of the obtained psychedelic crystal powder is 237, the particle size range is distributed in 74 ⁇ 428, and has a long rectangular parallelepiped crystal crystal tetragonal system.
  • Example 1 Production of Psycose Using Recycling of Pseudo Crystallization Mother Liquid Using a fructose-containing raw material solution of 88% by weight fructose obtained in Preparation Example 1 to produce 10 tons of solids having a content of 95% by weight, 3 .8 m 3 / h . r was carried out the separation process and the separation process. The content of the semi-coke obtained through the process was 20 to 24% by weight, and after this purification, the separation process was carried out at a concentration of 45 to 50% by weight.
  • the psychocos fraction is used in the crystallization process through ion purification and concentration.
  • the psychos solution introduced into the crystallization process has a psychos content of 80 to 82 wt%, and crystallizes through cooling crystals generally used in the crystallization process.
  • crystals and uncrystallized mother liquor were separated through a dehydrator. In this case, the crystallization yield was 45 to 60%.
  • the Pycos conversion reaction and crystallization method was carried out in substantially the same manner as Preparation Examples 1 and 2.
  • the generated psychos crystallization mother liquor is mixed with 20% to 24% by weight of a psychos conversion semi-flour syrup, which has undergone a total recovery and has undergone a psychos conversion process, so that the content of the mixture is maintained to be 30% by weight. It was.
  • the Psychos complex with a Pycos content of 30% by weight passed the SMB chromatographic separation process via ion purification.
  • the sugar composition of the mixture and fructose raffinate for each process is analyzed and shown in Table 1 below.
  • the yield shown in Table 1 is based on 100% by weight of the solids content of the inputs provided to the process, expressed in weight percent of the solids content contained in the result obtained after the process.
  • the content of the raw materials before the treatment and the result of the treatment is the content of each component in terms of weight% based on 100 weight% of total solids contained in the input or output of the process.
  • the fructose content of the fructose raw material is 88% by weight based on 100% by weight of the total solids content, and when the psychose manufacturing process is operated, Psychoconversion ratio was about 23%, and after the SMB high-purity separation was carried out by mixing the crystallization mother liquor to 30% by weight of psychos, the content of the psychos was 95% by weight or more. By recycling the Pycosylated crystallized mother liquor, it was confirmed that the separation yield is increased as the content of the pre-treatment raw material input to the SMB high purity process is increased, thereby increasing the yield of the high purity Psycho.
  • Example 2 Psycho Production Using Recycling of Pseudo Crystallization Mother Liquid
  • flow rate Psychoconversion and separation were performed at 3.8 m 3 / hr.
  • Psycose content of the reaction product obtained through the process of the conversion process is 20 to 24% by weight, and passed through the separation process at a concentration of 45 to 50% by weight after ion purification.
  • the content of the psychos was 95 to 98% by weight, and the total solids was 5 to 9% by weight.
  • the psychocos fraction is used in the crystallization process through ion purification and concentration.
  • Pycos solution added to the crystallization process has a content of 80 to 82% by weight of the psychos, it is crystallized through the angle crystals commonly used in the crystallization process. After crystallization reaction, crystals and uncrystallized mother liquor were separated through a dehydrator. At this time, the crystallization yield was 45 to 60%.
  • the Pycos conversion reaction and crystallization method was carried out in substantially the same manner as Preparation Examples 1 and 2.
  • the generated psychos crystallization mother liquor was recovered in full and mixed with 20 to 24% by weight of a psychos conversion semi-flour syrup, which was passed through a psychos conversion process, so that the contents of the mixture were maintained at 40% by weight. It was.
  • the Psychos complex with a Pycos content of 40% by weight was passed through an SMB chromatographic separation process via ion purification.
  • the sugar composition of the mixture and fructose raffinate for each process is analyzed and shown in Table 2 below.
  • the yield and content indication criteria of Table 2 are the same as those defined in Table 1 above.
  • the fructose content of the fructose raw material represents a psychocos conversion rate of about 23% when operating the process for producing a psychos using 88 wt% based on 100 wt% of the total content of solids.
  • the Sicose fraction obtained after the SMB high purity separation was adjusted to 40% by weight of Psycho was 95% by weight or more of Psyco content.
  • the separation yield is increased with the increase in the content of the pre-treatment raw material input to the SMB high purity process to increase the production of high-purity Psycho.
  • Example 3 Psycho Production Using Recycling of Psychic Crystallization Stock Solution
  • the fructose content obtained in Preparation Example 1 was produced in order to produce 10 loci of 95% by weight of solids using a fructose-containing raw material solution of 95% by weight.
  • Psychoconversion and separation were performed at 3 .8 m 3 / hr.
  • Pycos content of the reactants obtained through the cycle conversion process is 24 to 27% by weight, and passed through the separation process at a concentration of 45 to 50% by weight after ion purification.
  • the content of the psychos is 95 to 98% by weight, and the total solids is 5 to 9 . Weight percent.
  • the psychocos fraction is used in the crystallization process through ion purification and concentration.
  • the psychos solution introduced into the crystallization process has a psychos content of 80 to 82 wt%, and crystallizes through cooling crystals generally used in the crystallization process. After the crystallization reaction, crystals and uncrystallized mother liquor were separated through a dehydrator. In this case, the crystallization yield was 45 to 60%.
  • the Pycos conversion reaction and crystallization method was carried out in substantially the same manner as Preparation Examples 1 and 2.
  • the generated psychos crystallization mother liquor was mixed with the psychic conversion semi-flour syrup having a cosmos content of 24 to 27% by weight, which was completely recovered and passed through the cosmos conversion process, thereby maintaining the psychic content of the mixture at 30% by weight
  • the Pseudomonas complex with a Pycos content of 30% by weight was subjected to the SMB chromatographic separation process via ion purification. Compounds and fructose by each process.
  • the sugar composition of the raffinate is shown in Table 3 below.
  • the yield and content indication criteria of Table 2 below are the same as defined in Table 1 above.
  • the fructose content of the fructose raw material represents about 26.4% of the conversion rate of the psychos when the process of manufacturing the psychos using 95.2 weight 3 ⁇ 4 based on the total solid content of 100 weight 3 ⁇ 4.
  • the Sicose fraction obtained after the SMB high purity separation was adjusted to 30 wt% of Pycos was 95 wt% or more of Psyco content.
  • Example 4 Psycho Production Using Recirculation of Pycosylated Crystallized Mother Liquid Using a fructose-containing raw material solution of 95 wt 3 ⁇ 4 of fructose content obtained in Preparation Example 1 to produce 10 tons of solid content of 95 wt. Psychoconversion and separation were performed at 3.8 m 3 / hr. Pycos content of the reactants obtained through the cycle conversion process is 24 to 27% by weight and passed through the separation process at a concentration of 45 to 50% by weight after ion purification. Psycose content of the sicose fraction obtained by separating using Ca + type separation resin is 95 to 98% by weight, the total solids is 5 to 9% by weight.
  • the psychocos fraction is used in the crystallization process through ion purification and concentration.
  • Pycos solution added to the crystallization process has a content of 80 to 82% by weight of the psychos, it was crystallized through the angle crystals commonly used in the crystallization process. After crystallization reaction, crystals and uncrystallized mother liquor were separated through a dehydrator. The crystallization yield was 45 to 60 3 ⁇ 43 ⁇ 4.
  • the Pycos conversion reaction and crystallization method was carried out in substantially the same manner as Preparation Examples 1 and 2.
  • the generated psychocos crystallization mother liquor is recovered in full to convert the psychos It was mixed with the Psycoconversion Reactant Syrup of 24 to 27% by weight Psycose content passed through the process, so that the Psycose content of the mixture was maintained at 40% by weight.
  • the Psychos complex with a Pycos content of 40% by weight was passed through an SMB chromatographic separation process via ion purification.
  • the sugar composition of the complex and fructose raffinate for each process is analyzed and shown in Table 4 below.
  • the yield and content indication criteria of Table 2 below are the same as defined in Table 1 above.
  • the fructose content of the fructose raw material is 95. based on 100% by weight of the total solid content.
  • the Pycos conversion rate is about 26. 4%
  • the mixture of crystallized mother liquor was adjusted to 40% by weight of Psycose, and the obtained Sicose fraction after SMB high purity separation was greater than 95% by weight Psycose.
  • the separation yield is increased with the increase in the content of the pre-treatment raw material input to the SMB high purity process to increase the production of high-purity Psycho.

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Abstract

본 발명은 사이코스 결정화 단계에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 효율적으로 활용하여 사이코스를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 사이코스 결정화 과정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 활성탄 처리, 이온 정제 공정, 모사 이동층 크로마토그래피 분리 공정, 및 사이코스 분획의 농축 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정에 투입하여 재순환하는 사이코스 제조방법에 관한 것이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
재순환올 이용한 사이코스의 제조방법 【기술분야】
본 발명은 사이코스 결정화 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 재순환하여 사이코스를 제조하는 방법으로서, 구체적으로 사이코스 제조 공정 중 사이코스 결정화 단계에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 사이코스 전환 반웅물의 분리 공정으로 투입하여 활용하는 사이코스 제조방법 및 이에 사용되는 사이코스 제조 장치에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
사이코스 (Psc i cose)는 과당 (으 f ructose)의 에피머로서 희소당으로 알려진 기능성 당류의 일종으로， 설탕의 약 60 내지 70%의 높은 감미도를 나타내면서도 열량은 거의 제로 칼로리에 가까워 당뇨병의 예방 및 개선에 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 또한 사이코스는 용해성도 우수한 것으로 알려져 있어, 식품에의 활용이 주목되고 있는 소재 중 하나이다.
사이코스를 제조하는 방법은 화학적 방법 및 생물학적 방법이 있으며, 최근 생물학적 방법으로 사이코스를 제조하는 방법은, 과당 -함유 기질 용액과 사이코스 에피머화 효소 또는 상기 효소를 생산하는 균체와 접촉하여 사이코스 전환반응을 수행한다. 그러나, D-사이코스를 포함하는 반웅액은 저순도 제품이기 때문에 고순도로 사이코스를 분리하는 것이 요구된다.
실제로 산업적으로 생산되는 소재들은 고순도로 분리하기 위해 다양한 방법들이 적용되고 있으며 , 당의 경우 주로 크로마토그래피를 사용하여 고순도액을 만든 후, 결정화하여 제품을 생산하고 있다.
상기 사이코스 전환 반웅액으로부터 고순도 사이코스 제품을 얻기 위해서는 고순도 분리공정을 수행하며, 또한 사이코스 결정을 얻기 위해서는 고순도의 사이코스 시럽을 이용하여 사이코스 결정화 공정을 수행할 수 있다.
과당으로부터 생산되는 사이코스의 효소반웅 전환율이 20 내지 30 %(w/w)이므로 사이코스의 생산물량에 비하여 발생되는 모액 양이 많은 공정 흐름을 나타낸다. 결과적으로, 상기 다량의 모액 발생은 사이코스 생산량 저하로 인한 제조원가가 상승되어 산업적 생산에 있어서 비경제적인 문제를 나타낸다.
따라서， 사이코스 결정화 공정에서는 얻어지는 사이코스 결정화 모액이 얻어지게 되며, 이는 고농도의 사이코스를 포함하므로 사이코스 결정화 모액을 재활용하여 사이코스를 생산 수율을 향상시키는 방법이 필요하다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명의 일예는 사이코스 제조 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 활용하여 목적 산물인 사이코스의 수율을 향상시키고 원료의 이용를을 높이고자， 사이코스 제조 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 사이코스 분리 공정에 재순환하여 ᅵ사이코스를 제조하는 방법 및 이에 이용되는 장치에 관한 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 사이코스 결정의 제조 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 사이코스 분리 공정에 재순환하여 사이코스를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.
사이코스의 결정화 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액에는 사이코스가 고농도로 포함되어 있으므로， 상기 사이코스 결정화 모액을 재활용하여 사이코스 순도 및 수율을 향상시키고 원료의 이용률을 높이는 방법이다.
본 발명의 일예는 사이코스 결정의 제조에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을, 사이코스 분리 공정에 투입하여 사이코스 제조에 사용하는 것인, 사이코스의 제조방법에 관한 것이다.
상기 사이코스 결정화 모액은 상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정에서 사이코스 분획을 얻고 , 상기 사이코스 분획을 이온정제 및 농축하여 사이코스 농축물을 얻고, 상기 농축물로부터 사이코스 결정을 제조하고 얻어지는 것일 수 있다.
상기, 사이코스 분리 공정은 사이코스 전환 반응물의 활성탄 처리， 이온정제 및 모사 이동층 ( s imul ated movi ng bed , SMB) 크로마토그래피 분리 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정을 포함하며, 사이코스 결정화 모액을 상기 분리 공정에 투입하여 재순환할 수 있다.
본 발명에 따른 사이코스 결정화 모액은 사이코스 전환 반웅물에 비해 사이코스 함량이 높으므로 이를 분리 공정에 투입하여 모사 이동층 크로마토그래프 분리 공정에서 분리 수율이 증가되어 고순도 사이코스의 생산량이 증가되는 장점이 있으며, 사이코스 결정화 모액을 재활용하여 원료의 이용률을 높일 수 있다. 이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다 .
본 발명의 일예는 사이코스 결정의 제조 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을， 사이코스 분리 공정에 투입하여 사이코스 제조에 사용하는 사이코스의 제조방법에 관한 것이다.
상기 사이코스 결정화 모액은 사이코스 용액을 이용하여 사이코스 결정을 제조하고 남은 용액을 의미하며 , 상기 사이코스 결정을 세척하고 얻어지는 세척수를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 사이코스 용액을 결정화하여 사이코스 결정을 제조하고， 원심 분리 등의 고액분리 방법으로 결정을 제거하고 남은 용액으로 제조할 수 있다. 구체적인 일예에서， 상기 사이코스 결정화 모액은 사이코스 제조 방법에서 모사 이동층 (SMB) 크로마토그래피 분리 공정에서 사이코스 분획을 얻고, 상기 사이코스 분획을 이온정제 및 농축하여 사이코스 농축물을 얻고, 상기 농축물로부터 사이코스 결정을 제조하고 얻어지는 것일 수 있다.
상기 사이코스 결정 제조의 일예는, 제 1차 이온정제， 고순도 크로마토그래피 분리, 제 2차 이온정제， 농축 및 결정화 공정을 포함할 수 있으며 , 선택적으로 사이코스 전환 반웅물을 활성탄 처리공정， 이온정제 공정, 또는 활성탄 처리공정과 이온정제 공정을 모두 수행할 수 있다.
사이코스의 제조방법에서 사이코스 전환 반웅액으로부터 고순도 사이코스 제품을 얻기 위해서는 고순도 분리공정을 수행하며， 또한 사이코스 결정을 얻기 위해서는 고순도의 사이코스 시럽을 이용하여 사이코스 결정화 공정을 수행할 수 있다. 과당으로부터 생산되는 사이코스의 효소반응 전환율이 15 내지 30 %(w/w)이므로 사이코스의 생산물량에 비하여 발생되는 모액 양이 많은 공정 흐름을 나타낸다. 따라서， 사이코스 결정화 공정에서는 다량으로 얻어지는 사이코스 결정화 모액은 고농도의 사이코스를 포함하므로 재순환하여 사이코스의 생산 수율을 향상시킬 수 있다ᅳ
상기 사이코스 결정화 모액은 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 80중량 % 이상의 사이코스를 포함할 수 있으며， 예를 들면 80 내지 99 중량 ¾> , 바람직하게는 85 내지 96 중량 %의 사이코스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 사이코스 제조방법은, 사이코스 결정화 공정에서 얻어진 사이코스 결정화 모액을 상기 전환 반웅물을 제 1차 이온정제 및 모사 이동층 (s imul ated moving bed , SMB) 크로마토그래피를 이용한 분리를 수행하여 사이코스 분획과 과당 라피네이트를 얻는 사이코스 분리 공정으로 투입하는 공정을 포함한다. 상기 사이코스 분리 공정은, 별도의 단독 공정으로 구성되거나 사이코스 제조 공정을 구성하는 하나의 공정으로 포함된 것일 수 있다.
예를 들면, 사이코스 결정화 모액을 투입하는 사이코스 분리 공정이 사이코스 제조 공정에 포함된 경우, 본 발명의 사이코스 제조방법은 ( 1) 사이코스 전환 반응물을 제조하는 사이코스 전환 공정; (2)상기 전환 반응물을 제 1차 이온정제 및 모사 이동층 (s imul ated moving bed, SMB) 크로마토그래피를 이용한 분리를 수행하여 사이코스 분획과 과당 라피네이트를 얻는 사이코스 분리 공정; (3) 상기 사이코스 분획을 이온정제 및 농축하여 농축물을 얻는 공정; (4)상기 사이코스 농축물을 이용하여 사이코스 결정과 사이코스 결장화 모액을 얻는 공정; 및 (5) 상기 사이코스 결정화 모액을 상기 단계 (2)의 사이코스 분리 공정에 투입하여 재순환하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 사이코스 제조 공정은 연속식과 배치식 모두 사용가능하며, 바람직하게는 연속식 공정이다.
상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정에서 과당 라피네이트를 얻고, 상기 과당 라피네이트를 냉각 pH 조절, 이온정제 및 농축 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정으로 처리하여, 사이코스 전환 반응의 원료로 재순환되는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 일예에서, 본 발명에 따른 사이코스 제조방법은， 사이코스 결정화 공정에서 얻어진 사이코스 결정화 모액을 상기 전환 반웅물을 제 1차 이온정제 및 모사 이동층 ( s imu l at ed movi ng bed , SMB) 크로마토그래피를 이용한 분리를 수행하여 사이코스 분획과 과당 라피네이트를 얻는 사이코스 분리 공정으로 투입하는 공정을 포함한다. 상기 사이코스 분리 공정은, 별도의 단독 공정으로 구성되거나 사이코스 제조 공정을 구성하는 하나의 공정으로 포함된 것일 수 있다.
상기 사이코스 분리 공정이 별도의 단독 공정으로 구성된 경우에는 하기 (2) 사이코스 전환 반응물의 분리공정만을 포함할 수도 있고, 이후 (3) 사이코스 이온 정제 및 농축 공정을 추가로 포함하여 사이코스를 제조할 수 있다. 또는, 사이코스 분리 공정은 하기 (2) 및 (3) 공정을 모두 포함하여, 사이코스 결정을 제조할 수도 있다.
상기 사이코스 분리 공정은 사이코스 제조 공정을 구성하는 하나의 공정으로 포함된 것인 경우, 하기 ( 1 ) 내지 (3)의 공정을 거쳐 사이코스를 제조할 수 있다. 또는, ( 1) 내지 (4)의 공정을 걸쳐 사이코스 결정을 제조할 수도 있다. 이하, 본 발명에 따라 사이코스 결정 제조에서 얻어지는 고농도의 사이코스를 함유하는 사이코스 결정화 모액을 사이코스 분리 공정에 재순환하는 사이코스 제조 공정을 각 단계별로 자세히 기술하고자 한다. ( 1) 사이코스 전환 공정
사이코스 전환 공정은, 사이코스 전환 반웅을 수행하여 과당 -함유 원료로부터 사이코스를 전환하는 공정으로서, 공정의 산물로서 과당으로부터 전환된 사이코스를 함유하는 반응액을 얻는다.
본 발명의 일 구체예에서, 생물학적 방법에 따라 사이코스를 제조하는 방법으로는 사이코스 에피머화 효소를 생산하는 균주 또는 사이코스 에피머화 효소를 암호화하는 유전자가 도입된 재조합 균주를 배양하고, 이로부터 얻어진 사이코스 에피머화 효소를 과당 -함유 원료와 반웅하여 생산할 수 있다. 상기 사이코스 에피머화 효소는 액상 반응 또는 고정화 효소를 이용한 고상 반응으로 수행될 수 있다.
또는， 사이코스 에피머화 효소를 생산하는 균주 또는 사이코스 에피머화 효소를 암호화하는 유전자가 도입된 재조합 균주를 얻고， 균주의 균체, 상기 균주의 배양물, 상기 균주의 파쇄물， 및 상기 파쇄물 또는 배양물의 추출물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 사이코스 생산용 조성물을, 과당 -함유 원료와 반웅하여 제조될 수 았다. 사이코스 에피머화 효소를 생산하는 균주의 균체를 이용하여 사이코스를 제조하는 경우 액상 반응 또는 고정화 균체를 이용한 고상 반웅으로 수행될 수 있다. 본 발명의 구체적 일예에서, 사이코스 에피머화 효소를 생산하는 균주는 높은 안정성을 가지면서도 고수율로 과당으로부터 사이코스를 전환할 수 있거나 사이코스 에피머화 효소를 생산할 수 있는 균주일 수 있으며. 상기 균주는 자연에서 분리한 균주 또는 이의 돌연변이 균주인 non-GMO 균주, 또는 사이코스 에피머화 효소를 암호화하는 유전자를 숙주세포에 도입한 재조합 균주일 수 있다. 본 발명의 일예에서는， 상기 non-GMO 균주로는 알려진 다양한 균주를 사용할 수 있다. 상기 재조합 균주는 다양한 숙주세포, 예컨대 대장균, 바실러스속 균주， 살모넬라속 균주 및 코리네박테리움속 균주 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 GRAS 균주인 코리네박테리움속 균주일 수 있으며, 코리네박테리움 글루타리쿰일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 사이코스 전환 공정은 생물학적 방법으로 수행하며, 예를 들어 고상반웅인 경우, 상기 사이코스 에피머화 효소 또는 균체를 담체에 고정화시키는 단계는 고정화된 효소를 컬럼에 충진시키는 단계 및 상기 충진된 컬럼에 과당 용액을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. , 효소나 균체가 고정화된. 담체를 충진시킬 컬럼 및 상기 컬럼에 층진시키는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 사용된 효소나 균체， 또는 고정화 담체에 따라 적합한 것으로 용이하게 선택하여 수행할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 고정화된 효소 또는 균체를 컬럼에 충진시켜 층진상 컬럼 (packed-bed co l umn)을 제조할 수 있다. 충진상 컬럼에 기질인 과당 용액올 공급하는 것에 의해 효소 반웅, 즉, 과당의 사이코스로의 전환이 수행될 수 있다.
상기 사이코스의 전환반웅에 있어서 , 상기 반응은 pH 4.5 내지 7. 5 , 예컨대 pH 4.7 내지 7 .0 , 또는 pH 5.0 내지 6.0 또는 pH 5.0 내지 5.5의 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 반웅은 3C C 이상， 예컨대 40 °C 이상의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다. 상기 과당을 사이코스로 전환시키는 효소 (예컨대, 사이코스 에피머화 효소)는 금속 이온에 의하여 활성화가 조절될 수 있으므로, 상기 사이코스 생산에 있어서, 금속 이온을 첨가하면 과당에서 사이코스로의 전환 효율, 즉 사이코스 생산률이 증가될 수 있다. 따라서, 상기 사이코스 생산용 조성물은 구리 이온, 망간 이온, 칼슴 이온, 마그네슴 이온, 아연 이온, 니켈 이온, 코발트 이온, 철 이온， 알루미늄 이온 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 이온을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
사이코스 및 이의 제조방법에 관한 자세한 기술내용은 한국공개특허 제 2014— 0021974호, 한국공개특허 제 2014-0054997 , 한국공개특허 제 2014- 0080282호， 또는 한국등록특허 제 10- 1318422호에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 사이코스 전환 공정에 투입되는 과당 원료는 생물학적 방법또는 화학적 방법으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 생물학적 방법이다. 상기 과당 원료는 과당 시럽과 같은 액상 원료, 또는 과당 분말과 같은 분말 원료로 제공될 수 있으며, 상기 과당 시럽의 경우 생물학적 방법 또는 화학적 제조 공정에서 얻어진 산물일 수 있거나, 과당 분말을 물과 같은 용매에 용해하여 제조된 것일 수 있다.
- 상기 과당.원료를 생물학적 방법으로 제조하는 일예는, 포도당 -함유 원료를 과당 이성화 효소 또는 상기 효소를 생산하는 균체를 이용하여 이성화하는 과당. 이성화 공정을 수행하고, 상기 과당 이성화 공정의 반응물을 제 1차 이온정제, 고순도 크로마토그래피 분리공정， 제 2차 이온정제 및 농축하는 공정을 통해 분리하여 얻을 수 있다.
상기 사이코스 생산 방법에 있어서, 효율적인 사이코스 생산을 위하여, 기질로서 사용되는 과당의 농도는 전체 반웅물 기준으로 85 w/v% 이상, 90 w/v% 이상, 또는 95 w/v% 이상일 수 있으며 , 예를 들면 85 내지 99 w/v% , 88 내지 99 w/v% , 88 내지 99w/v% , 85 내지 87 (w/v) , 88 내지 90 %(w/v) , 91 내지 93 %(w/v) , 94 내지 99 %(w/v) 또는 97 내지 99 %(w/v)일 수 있다. 과당의 농도공정의 경제성 및 과당의 용해성을 고려하여, 결정할 수 있으며， 상기 과당은 완층용액 또는 물 (예컨대 증류수)에 용해된 용액 상태로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과당 제조 공정을 구체적으로 설명하면, 과당은 과당은 설탕 또는 포도당으로부터 얻어질 수 있다. 이를 통해， 포도당, 과당, 설탕과 같이 보편화되고 저렴한 원료를 사용하여 높은 수율의 사이코스를 제조하는 방법을 제공하여 사이코스의 대량 생산을 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 과당 제조 공정의 일예를 설명하면, 옥수수 전분을 30 내지 35 중량 %가 되도록 물과 흔합한 후， 효소 가수분해를 진행하여 포도당 함량 88 중량 % 이상의 당화액을 수득한다. 그 다음, 상기 당화액의 불순물을 제거하는 공정과 과당 이성화 공정을 거쳐 과당 함량 40 내지 44 중량 >의 과당 시럽을 수득한다. 그 다음， 모사 이동층 흡착 분리 방법 ( s imu l ated movi ng bed , SMB)을 이용하여 포도당 라피네이트와 과당 분획을 얻고, 상기 과당 분획을 제 2차 이온정제 및 농축 공정을 수행하여 과당 함량이 85 중량 %이상， 예를 들면 85 내지 99 중량 %의 과당ᅳ함유 용액을 얻는다. 모사 이동층 흡착 분리 방법은 하기 (2)번 항목에서 상술한 바와 같다. 상기 불순물을 제거하는 공정은 여과로 불용성 물질의 제거 공정, 및 활성탄을 처리 공정， 유색 성분과 이온 성분 등의 불순물을 제거하기 위해 이온교환 수지가 충진된 컬럼에 통액시켜 수행할 수 있다. 상기 활성탄 처리 공정은 활성탄이 충진된 컬럼에 홀리거나 활성탄을 반응조에 넣어서 반웅시켜서 진행할 수 있다.
과당 분리 공정의 구체적인 예는, 제 1차 이온정제， 고순도 크로마토그래피 분리, 게 2차 이온정제， 농축 및 결정화 공정을 포함할 수 있으며, 선택적으로 과당 이성화 반웅물의 불순물을 제거하는 공정은 탈염공정, 탈색공정 또는 탈색과 탈염 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 과당 제조 공정에 포함된 농축 공정은 다양한 방법으로 농축하여 과당 함량을 85중량 % 이상으로 포함하도록 한다. 예를 들면， 모사 이동층 흡착 분리 방법으로 얻어진 과당 분획 (예를 들면, 고형분 농도 20 ~30%)을 농축 공정을 통해 고형분 농도 45 내지 55%농축할 수 있다.
(2) 사이코스 전환 반웅물의 분리공정
본 발명에 따른 사이코스 제조 공정은, 상기 사이코스 전환 반응물을 이온정제 및 모사이동층 (SMB) 크로마토그래프 분리 공정을 포함하는 사이코스 전환 반웅물의 분리공정을 수행할 수 있다. 구체적인 일예에서, 상기 사이코스 전환 반웅물을 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리공정를 수행하여 전환 반응물보다 사이코스 함량이 높은 사이코스 분획과 과당 라피네이트로 분리하고, 상기 사이코스 분획은 사이코스 농축 공정 또는 결정화 공정으로 투입된다.
상기 사이코스 분획 내 사이코스의 함량은 85중량 % 이상, 90중량 % 이상， 91중량 % 이상, 92중량 % 이상, 93중량 % 이상, 94중량 % 이상 또는 95중량 % 이상, 예를 들면 90 내지 99중량 % , 95 내지 98 중량 % 또는 95 중량 % 내지 99.9 %(w/w)이 되도록 분리 /정제하는 것을 포함할 수 있다. 상기 고순도 분리 공정에서 얻어지는 과당 라피네이트 내 과당 함량은 85 중량 %이상, 예를 들면 85 중량 % 내지 98 중량 %일 수 있으며, 사이코스 함량은 2중량 %이하인 것이 바람직하다. 과당 라피네이트 중에서 과당과 포도당을 제외한 기타 이당류 이상의 당류의 함량은 전체 당류의 총고형분 함량을 기준으로 10 중량 % 미만이 바람직하다. 상기 불순물중 이당류 이상의 당류는 말토오스， 이소말토오스 등을 포함하며, 말토오스 또는 이소말토오스 관련 을리고사카라이드를 포함할 수 있다.
상기 사이코스 제조 공정에서 이온 정제 공정은 반웅물내 포함된 이온을 제거하는 공정으로서, SMB 크로마토그'래피 분리 공정 전 및 /또는 이후에 수행할 수 있다. 상기 SMB 크로마토그래피 분리를 수행하기 전에 이온정제 공정을 수행하는 제 1차 이온정제는 하기 사이코스 분획의 제 2차 이온정제와 동일 또는 상이한 방법으로 수행할 수 있으며, 예를 들면 동일 종류 또는 상이한 종류의 이온교환수지가 층진된 분리탑을 1개 또는 2이상 사용하여 수행할 수 있다. 상기 이온 정제 공정은 이온정제에 사용되는 수지의 물성 및 이온 정제 효율을 고려하여 35 내지 50°C 온도, 예를 들면 38 내지 58°C에서 수행될 수 있다.
상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정은 45 내지 70 °C 온도, 예를 들면
50 내지 65 °C에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일예에서, 상기 사이코스 전환 반응물의 제 1차 이온정제 공정을 수행하기 전에, 선택적으로 사이코스 전환 반웅물을 활성탄으로 처리하는 공정을 추가로 수행할 수도 있다. 또한， 선택적으로, 제 1차 이온정제 공정을 수행한 후에 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 수행하기 전에, 농축 공정을 수행하여 고형분 함량 45 내지 55% 농축하는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 사이코스 전환 반웅물의 분리 공정은, 사이코스 전환 반응물을 1차 이온정제 공정 및 SMB 크로마토그래프 분리공정, 또는 사이코스 전환 반응물을 활성탄 처리， 1차 이온정제 공정 및 SMB 크로마토그래프 분리공정을 포함할 수 있으며, 상기 1차 이온정제 공정 후에 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 수행하기 전에， 선택적으로 농축 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정은 분리과정에서 상 변화가 없어 물질의 안정성 확보에 용이한 분리방법이다. 이러한 흡착 분리방법 중에서 액상 흡착 분리방법으로는 크로마토그래피 분리방법이 많이 사용되고 있다. 이중， 모사 이동층 흡착 분리 방법 (s imu l ated moving bed , SMB)은 1961년 미국특허 제 2 , 985 , 589호 에서 제안된 분리 기술로, 다수의 컬럼을 이용하여 연속적으로 분리함으로써 기존의 회분식 크로마토그라피에 비해 순도 및 생산성이 우수하고, 적은 용매의 사용이 가능하다는 장점을 지닌다. 상기 모사 이동층 (SMB) 흡착 분리 공정은 분리대상 흔합물의 주입과 라피네이트 및 추출물의 생산이 연속적으로 이루어지는 공정이다.
SMB의 기본 원리는 칼럼 사이의 위치를 일정 시간 간격으로 움직임으로써 고정상과 이동상의 향류의 흐름을 모사하고 연속적인 분리를 가능하게 하는 것이다. 흡착제와 친화력이 약해서 빨리 움직이는 물질은 액상의 흐름 방향으로 움직여서 ext ract로 모이고 흡착제와 친화력이 강해서 느리게 움직이는 물질은 고정상의 흐름 방향으로 움직여서 라피네이트 ( raf f inate)로 모인다. 칼럼은 연속적으로 연결되어 있으며 입구는 흔합물과 이동상, 출구는 목적 추출물 (ext ract )과 라피네이트로 구성된다.
본 명세서에서, 용어 "라피네이트 ( raf f inate) "라 함은 추잔액이라고도 하며, 분리공정에 투입된 원료가 분리공정을 통과하여 얻어지는 산물에는 분리공정으로 함량을 높이고자 하는 목적 물질을 포함하는 목적 분획과, 분리공정에서 제거 또는 함량을 감소하고자 하는 물질등을 포함하는 잔류액을 포함하며, 상기 잔류액 라피네이트라고 한다. 본 발명의 일 예에서 사이코스 전환 공정에서 얻어지는 산물은 원료 기질인 과당과 생산물인 사이코스를 포함하는 흔합물이며， 고순도 분리공정을 거치면서 목적 물질인 사이코스의 함량이 증가된 사이코스 분획과 잔류액을 얻으며, 잔류액에는 사이코스 전환 반웅의 기질인 과당이 다량 포함되므로 과량 라피네이트를 의미할 수 있다.
상기 SMB에서 분리수지로서 단당 분리 공정에도 널리 사용되고 있는 염이 첨가된 강산의 양이온 교환수지를 사용하므로 분리공정을 수행 후 얻어지는 산물에는 금속이온이 포함된다. 상기 강산의 양이온 교환수지의 예는 칼슘 활성기가 부착된 양이온교환수지일 수 있다.
도 1은 일반적인 모사 이동층 (SMB) 흡착 분리 장치의 공정도를 나타낸다. 일반적인 모사 이동층 (SMB) 흡착 분리 장치는 하나 또는 그 이상의 컬럼으로 구성된 4개의 구간과 각 구간 사이에 위치한 탈착제 (desorbent ) 유입 포트, 강 흡착질인 추출물 (ext ract ) 배출 포트， 분리대상 흔합물 ( feed) 유입 포트 및 약 흡착질인 라피네이트 (raf f inate) 배출 포트로 구성된다. 유사 이동층 (SMB) 흡착 분리 장치를 사용한 흔합물의 분리방법은 방향족 탄화수소의 흔합물의 분리, 에틸벤젠의 분리 공정， 키랄 화합물의 분리 공정 등에 적용될 수 있으며, 의약품 제조 과정 중 최종 산물 혹은 중간 물질인 라세미 흔합 의약품의 분리 공정 등에 적용될 수 있다.
(3) 사이코스 이온 정제 및 농축 공정
본 발명의 사이코스 제조 공정에서 SMB 크로마토그래피를 이용한 고순도 분리공정에서 얻어진 사이코스 분획은 사이코스 농축 공정을 거쳐 액상 시럽으로 제품화하거나, 사이코스. 결정화 공정을 거쳐 사이코스 결정으로 제품화할 수 있다. 상기 단계 (2)에서 SMB 크로마토그래프 분리 공정에서 얻어진 사이코스 분획을 이온정제하고 농축하여 얻어진 농축물을 제조하는 단계이다. 상기 농축물은 사이코스 시럽제품으로 사용되거나， 결정회 : 공정에 투입되어 사이코스 결정으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일예에서, 상기 SMB 크로마토그래피를 이용한 고순도 분리공정에서 얻어진 사이코스 분획을 제 2차 이온정제 공정을 수행할 수 있으며, 상기 분리 공정에서 수행한 제 1차 이온정제와 동일 또는 상이한 방법으로 수행할 수 있다.
사이코스 결정을 수득하기 위한 사이코스 용액 중 사이코스의 함량은 과포화 상태로 높은 농도로 포함되어야 하나, 사이코스 전환 반웅물의 사이코스의 함량은 낮기 때문에 직접 결정화를 '수행할 수 없으며 결정화 단계 전에 사이코스를 함량을 증가시키기 위해 정제하고 원하는 수준까지 농축하는 공정을 수행해야 한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 정제된 사이코스 용액을 농축시키는 단계는 55 내지 75 °C에서 수행될 수 있다. 농축액의 은도가 75 °C보다 높아지면 D-사이코스의 열변성이 일어날 수 있으며, 55 °C보다 낮아지면 원하는 수준의 농축을 달성하기 어렵다. 농축이 진행되면서 증발열에 의해 반웅물의 온도가 급격히 증가되므로, 농축액의 온도를 75 이하로 유지하면서 신속하게 농축해야 한다 .
본 발명의 일 구체예에서， 사이코스의 열변성 및 원하는 수준의 농축을 달성하기 위하여， 55 내지 75 °C 온도, 바람직하게는 60 내지 70 °C범위에서 농축할 수 있다. 상기 농축 공정은 원하는 농축 수준을 달성할 때까지 1회 또는 2회 이상 반복 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 SMB 크로마토그래피 분리공정에서 얻어진 사이코스 분획의 농축 공정은 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 농축물의 고형분 함량이 70브릭스 이상이 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 모사 이동층 흡착 분리 방법으로 얻어진 사이코스 분획 (예를 들면 , 고형분 함량 20 ~30 중량 %)을 농축 공정을 통해 고형분 함량 70 브릭스 이상으로 농축할 수 있다. 상기 사이코스 농축물의 고형분 함량은 70브릭스 이상, 예를 들면 70 브릭스 내지 85브릭스일 수 있다.
상기 사이코스 제조 공정에서 농축하는 공정은 55—내지 751： 온도 범위에서 10 내지 15 분 동안 농축하는 것을 포함할 수 있다. 상기 농축은 연속진공농축장치 (Fa l l ing F i lm Evaporator ) 또는 박막진공농축기 (Thin F i l m Evaporator )를 이용하여 감압 또는 진공 조건하에서 농축할 수 있다. 상기 사이코스 농축물에 포함된 사이코스 함량은 상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정에서 얻어진 사이코스 분획의 사이코스 함량과 변동이 거의 없으며， 고형분 함량이 증가하여 이후 결정화 공정을 수행할 수 있도록 한다. 상기 사이코스 농축물에 포함된 사이코스 함량은 고형분 총함량 100중량 ¾를 기준으로 94 중량 %이상, 95 중량 %이상, 96 중량 %이상， 97 중량 %이상， 98 중량 %이상 또는 99중량 %이상일 수 있다.
(4) 사이코스 농축물의 결정화
본 발명의 일 구체예에서， 사이코스 결정을 제조하는 방법은 SMB 크로마토그래피 분리 공정에서 얻어진 사이코스 분획을 게 2차 이온정제하는 단계, 상기 이온 정제된 사이코스 분획을 농축하는 단계， 상기 농축물로부터 사이코스를 결정화하여 사이코스 결정과 사이코스 결정화 모액을 얻는 단계를 포함하며, 선택적으로 사이코스 결정의 회수 공정， 세척 공정 및 건조 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 사이코스 결정 제조의 구체적인 예는, 제 1차 이온정제., SMB 크로마토그래피 분리, 제 2차 이온정제， 농축 및 결정화 공정을 포함할 수 있으며， 선택적으로 사이코스 전환 반웅물을 활성탄 처리공정， 이은정제 공정, 또는 활성탄 처리공정과 이온정제 공정을 모두 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 사이코스 결정을 제조하는 방법은 사이코스 농축물 용액의 은도 및 농도를 조절하여 결정화할 수 있으며, 구체적으^ 결정화를 위해 요구되는 과포화 상태는 사이코스 용액의 온도를 낮추거나 또는 D- 사이코스 용액 중 D-사이코스의 농도를 변화시키는 것에 의해 유지될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결정화 단계에서 일정 간격으로 시료를 채취하여 육안이나 현미경으로 관찰하거나 또는 시료의 원심분리로부터 수득된 상층액 중 당 농도를 분석하는 것에 의해 결정화 경과를 모니터링하고 , 그 결과에 따라 온도 또는 으사이코스의 농도를 조절할 수 있다. 사이코스 결정을 제조하기 위해， 사이코스 농축 용액을 냉각시켜 결정화하는 경우, 열 교환기를 통하여 10 내지 25 °C온도 범위로 급속히 넁각시킨 후, 승온과 냉각을 반복적으로 수행하여 결정성장을 유도할 수 있다.
본 발명에 따른 사이코스 결정을 제조하는 방법은 상기 결정화 단계에서 수득된 사이코스 결정을 다양한 고액 분리 방법， 예를 들면 원심분리로 회수하는 단계, 탈이온수로 세척하는 단계, 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다ᅳ 상기 건조 단계는 유동층 건조기 또는 진공 건조기에서 수행될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 사이코스 결정에 포함된 사이코스는 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 94 . 중량 %이상, 95 중량%이상， 96 중량 %이상， 97 중량 %이상， 98 중량 %이상 또는 99중량 )이상일 수 있다.
본 발명에 따른 사이코스 결정화 모액은 결정화 공정에서 사이코스 결정을 제거한 후에 얻어지는 여액일 수 있으며, 또한 결정 세척단계에서 얻어지는 세척수를 추가로 포함할 수 있다. 상기 사이코스 결정화 모액은 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 사이코스 함량이 80중량 %이상, 예를 들면 80중량 % 내지 99 중량 % 또는 85 증량 % 내지 96중량 %일 수 있으며, 고형분 함량은 70브릭스 미만, 예를 들면 60브릭스 이상 내지 70브릭스 미만일 수 있다.
(5)사이코스 결정화모액의 재순환 공정
상기 결정화 단계에서 얻어진 사이코스 결정화 모액은 사이코스 전환 반웅물의 분리 공정으로 투입되어 재활용할 수 있다. 구체적으로， 사이코스 결정화 모액은 사이코스 전환 반웅물의 활성탄 처리, 이온정제 및 모사 이동층 (s i mu l ated movi ng bed , SMB) 크로마토그래피 분리 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 분리 공정으로 투입되어 사이코스 제조에 재순환될 수 있다. 구체적으로， 상기 분리 공정의 예는， 사이코스 전환 반응물을 1차 이온정제 공정 및 SMB 크로마토그래프 분리공정을 수행, 또는 사이코스 전환 반웅물을 활성탄 처리， 1차 이온정제 공정 및 SMB 크로마토그래프 분리공정을 수행할 수 있고， 상기 분리 공정에서 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 수행하기 전에, 선택적으로 농축 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 분리 공정은 (2) 사이코스 전환 반웅물의 분리공정 항목에서 상술한 바와 동일하다.
일 예에서, 사이코스 결정화 모액을 상기 1차 이온정제 공정에 투입되어 사이코스 전환 반웅물과 같이 이은정제 공정을 수행하는 경우， 순차적으로 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리 공정으로 처리되거나， 또는 순차적으로 활성탄 처리 공정, 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리 공정으로 처리될 수 있다. 또한 선택적으로 SMB 크로마토그래피 분리 공정 전에 농축 고정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 사이코스 결정화 모액을 1차 이온정제 공정 또는 활성탄 처리 공정에 투입하는 경우, 사이코스 전환 반응물 또는 활성탄 처리 공정을 수행한 산물과 흔합하는 사이코스 결정화 모액은, 해당 분리 공정의 처리 전 투입액의 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 사이코스 함량이 15 중량 % 내지 50중량 % , 바람직하게는 20 내지 45 중량 %가 되도록 사이코스 분리 공정에 투입될 수 있다.
상기 사이코스 결정화 모액은 사이코스 제조 공정으로 재순환을 위해서는 선텍적으로 정제 공정을 수행하는 것이 바람직하나, 모액 자체는 사이코스가 고순도로 포함되어 있어 정제 공정으로 인해 함량 감소 우려가 있어， 별도의 정제공정없이 사이코스 제조 공정에 투입할 수 있다. 따라서 공정상의 안정성을 확보하기 위해서는 사이코스 전환 반웅물은 비교적 사이코스 함량이 낮으므로 사이코스 결정화 모액과 흔합하여 정제공정을 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 사이코스 결정화 모액은 제 1차 이온정제 공정 처리 전에 투입하는 것이 바람직하다. 【발명의 효과】
본 발명에 따라 사이코스 제조의 분리 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을 사이코스 분리 공정에 재순환하여 사이코스를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 장치는 사이코스의 결정화 공정에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액에는 사이코스가 고농도로 포함되어 있으므로, 상기 사이코스 결정화 모액을 재활용하여 사이코스 순도 및 수율을 향상시키고 원료의 이용률을 높이는 방법이다. 【도면의 간단한 설명】
도 1은 일반적인 SMB 공정의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따라 얻어지는 과당 라피네이트 전량을 사이코스 전환반웅에 투입하는 사이코스 제조방법에 대한 모식도이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하， 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며， 본. 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 제조예 1 : 사이코스 시럽의 제조
한국공개특허 제 2014— 0054997에 기재된 제조방법과. 실질적으로 동일한 생물학적 방법으로 과당 기질로부터 사이코스 시럽을 제조하였다. 구체적으로, 크로스트리디움 신댄스 (Cl ost r i diu im sc indens ATCC 35704)로부터 유래된 사이코스 에피머화 효소의 암호화 유전자 (DPE gene ; Gene bank : EDS06411 . 1)를 재조합 백터 (pCES_sodCDPE)에 도입하여， 상기 제조된 재조합 백터 (pCESᅳ sodCDPE) 플라스미드를 전기천공법 (e l ect ropora on)을 사용하여 코리네박테리움 글루타리쿰을 형질전환시켰다ᅳ 상기 형질전환된 코리네박테리움 글루타라쿰' 세포를 포함하는 비드를 제조하고 고정화 반응 컬럼에 충진하고, 40브릭스의 88 중량 % 과당 또는 .95 중량 % 과당으로부터 사이코스 시럽을 제조하였다. 즉, 88 중량 % 과당함유 기질로부터 포도당:과당:사이코스:올리고당 = 41:39:15:5인 2l~23(w/w)% 사이코스 시럽을 수득하였고 (사이코스 시럽 A)， 과당 함량 95 중량 %로 포함하는 원료로 부터 포도당:과당:사이코스:올리고당 = 6 :67 :25 :2인 24~26(w/w)% 사이코스 시럽을 수득하였다 (사이코스 시럽 B). 제조예 2: 사이코스 결정화 모액의 제조
제조예 1에서 얻어진 2 종류의 사이코스 시럽을 유색 및 이온 성분 등의 불순물을 제거하기 위해 양이온 교환수지, 음이온 교환수지 및 양이온과 음이온교환수지가 흔합된 수지로 충진된 상온의 컬럼에 시간 당 이온교환수지 2배 (1~2배) 부피의 속도로 통액시켜 탈염시킨 후, 칼슴 (Ca2+) 타입의 이온교환수지로 충진된 크로마토그래피를 이용하여 고순도의 사이코스 용액으로 분리 수득하였다. 88 증량 % 과당 함량의 원료로부터 얻어진 사이코스 시럽 (사이코스 시럽 A)으로부터 수득한 사이코스 분획은 사이코스 함량 95 내지 98중량 %과 과당 라피네이트는 과당 85 내지 95 중량 %, 포도당 1 내지 10 중량 % 및 환원당 1 내지 5 중량 %를 포함하였다. 95 중량 % 과당 함량의 원료로부터 얻어진 사이코스 시럽 (사이코스 시럽 B)으로 부터 수득한 사이코스. 분획은 95 내지 98 중량 %이고， 과당 라피네이트는 과당 88 내지 97 중량 %, 포도당 1 내지 8 중량 ¾> 및 환원당 1 내지 4 중량 %를 포함하였다.
상기 사이코스 분획을 82Bx(%,w/w)(80-83Bx) 농도로 농축시키고, 과포화 상태가 되는 온도 35 °C ( 35-40 °C)에서 서서히 온도 10 °C (10- 15°C)까지 넁각시켜 결정을 생성시켰다. 이 때 사이코스 종정을 첨가하지 않고, 상기 결정화 단계에서 수득된 사이코스 결정은 원심 탈수에 의해 사이코스 결정화 모액과 결정을 얻었다. 상기 사이코스 결정은 냉각수로 세척한 후, 건조하여 회수하였다, 상기 사이코스 결정화 모액은 사이코스 함량 88 내지 92중량 %를 포함하였다. 상기 얻어진 사이코스 결정 분말의 평균 입도는 237 이고， 입경 범위는 74~428 에 분포되어 있으며, 결정 구조 사방정계로 긴 직육면체 모양을 갖는다. 실시예 1: 사이코스 결정화 모액의 재순환을 이용한사이코스 생산 제조예 1에서 얻은 과당 함량 88 중량 %의 과당 함유 원료용액을 이용하여 사이코스 함량 95 중량 %의 고형분 10톤을 생산하기 위해, 유량 3 .8 m 3/h.r로 사이코스 전환 공정과 분리 공정을 수행하였다.. 사이코스 전환 공정을 거쳐 수득한 반웅물의 사이코스 함량은 20 내지 24 중량>이며, 이은정제 후 45 내지 50 중량 %의 농도로 분리 공정을 통과하였다. Ca+ type 분리 수지를 이용하여 분리하여 얻은 사이코스 분획의 사이코스 함량은 95 내지 98 중량 %이며， 전체 고형분은 5 내지 9 중량 %이었다. 상기 사이코스 분획은 이온정제 및 농축을 거쳐 결정화 공정에 사용된다. 결정화 공정에 투입되는 사이코스 용액은 사이코스 함량이 80 내지 82 중량 %이며, 결정화 공정에서 일반적으로 사용되는 냉각 결정을 통해 결정화를 시킨다. 결정화 반웅 후 탈수기를 통해 결정과 결정이 되지 않은 모액을 분리시켰다. 이때 결정화 수율은 45 내지 60 %이었다. 상기 사이코스 전환 반웅 및 결정화 방법을 제조예 1 및 2와 실질적으로 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 발생된 사이코스 결정화 모액은 전액 회수하여 사이코스 전환 공정을 통과한 사이코스 함량 20 내지 24 중량 %의 사이코스 전환 반웅물 시럽과 흔합하여, 흔합물의 사이코스 함량이 30 중량 %로 흔합되도록 유지하였다. 사이코스 함량이 30 중량 %로 맞춰진 사이코스 흔합물은 이온정제를 거쳐 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 통과시켰다. 각 공정 별 흔합물 및 과당 라피네이트의 당류 조성을 분석하여 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에 나타낸 수율은 해당 공정에 제공된 투입물의 고형분 함량 100중량 %를 기준으로 하여, 해당 공정을 처리한 후에 얻어진 결과물에 포함된 고형분 함량을 중량 %로 표시한 것이다. 하기 표 1의 각 공정별 처리 전 원료와 처리 후 결과물의 함량은 해당 공정의 투입물 또는 결과물에 포함된 총 고형분 함량 100중량 %를 기준으로 각각의 구성 성분의 함량을 중량 %로 표시한 것이다.
【표 1】
Figure imgf000019_0001
SMB 고순도 분리후 0.0% 0.0% 0.6% 98.0% 1.4% 28.5% 사이코스 분획
SMB 고순도 분리후 1.2% 6.3% 86.9% 1.3% 4.3% 81.5% 과당 라피네이트
사이코스 분획의 0.0% 0.0% 0.6% 98.0% 1.4%
정제 /농축
사이코스 결정 0.0% 0.0% 0. 1% 99.9% 0.0% 55.2%
0.0% 0.0% 5.5% 91.2% 3.3% 44.8% 상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 과당 원료의 과당 함량은 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 88 중량 %를 이용하여 사이코스 제조 공정을 운영할 경우, 사이코스 전환율 약 23%를 나타내며 결정화 모액을 흔합하여 사이코스 30 중량 %로 맞추어 SMB 고순도 분리를 수행한 후에 얻어지는 사이코스 분획은 사이코스 함량 95 중량 % 이상이었다. 사이코스 결정화 모액을 재순환함으로써, SMB 고순도 공정에 투입되는 처리 전 원료물질의 사이코스 함량이 높아짐에 따라 분리 수율이 증가되어 고순도 사이코스의 생산량이 증가되는 것을 확인하였다. 실시예 2 : 사이코스 결정화 모액의 재순환을 이용한사이코스 생산 제조예 1에서 얻은 과당 함량 88 중량 %의 과당 -함유 원료용액을 이용하여 사이코스 함량 95 중량 %의 고형분 10톤을 생산하기 위해， 유량 3.8 m3/hr로 사이코스 전환 공정과 분리 공정을 수행하였다. 사이코스 전환 공정을 거쳐 수득한 반웅물의 사이코스 함량은 20 내지 24 중량 %이며， 이온정제 후 45 내지 50 중량 %의 농도로 분리 공정을 통과하였다. Ca+ type 분리 수지를 이용하여 분리하여 얻은 사이코스 분획의 사이코스 함량은 95내지 98 중량 %이며, 전체 고형분은 5 내지 9 중량%이었다. 상기 사이코스 분획은 이온정제 및 농축을 거쳐 결정화 공정에 사용된다. 결정화 공정에 투입되는 사이코스 용액은 사이코스 함량이 80 내지 82 중량 %이며, 결정화 공정에서 일반적으로 사용 되어지는 넁각 결정을 통해 결정화를 시킨다. 결정화 반웅 후 탈수기를 통해 결정과 결정이 되지 않은 모액을 분리시켰다. 이때 결정화 수율은 45 내지 60 % 이었다. 상기 사이코스 전환 반웅 및 결정화 방법을 제조예 1 및 2와 실질적으로 동일한 방법으로 수행하였다. 상기 발생된 사이코스 결정화 모액은 전액 회수하여 사이코스 전환 공정을 통과한 사이코스 함량 20 내지 24 중량 %의 사이코스 전환 반웅물 시럽과 흔합하여 , 흔합물의 사이코스 함량이 40 중량 %로 흔합되도록 유지하였다. 사이코스 함량이 40 중량 %로 맞춰진 사이코스 흔합물은 이온정제를 거쳐 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 통과시켰다. 각 공정 별 흔합물 및 과당 라피네이트의 당류 조성을 분석하여 하기 표 2에 나타내었다ᅳ 하기 표 2의 수율 및 함량 표시 기준을 상기 표 1에서 정의한 것과 동일하다.
【표 2]
Figure imgf000021_0001
상기 표 2에 나타낸 것과 같이， 과당 원료의 과당 함량은 고형분 총 함량 100중량 %를 기준으로 88 중량 %를 이용하여 사이코스 제조 공정을 운영할 경우， 사이코스 전환율 약 23%를 나타내며 , 결정화 모액을 흔합하여 사이코스 40 중량 %로 맞추어 SMB 고순도 분리를 수행한 후에 얻어지는 사이코스 분획은 사이코스 함량 95 중량 % 이상이었다. 사이코스 결정화 모액을 재순환함으로써 , SMB 고순도 공정에 투입되는 처리 전 원료물질의 사이코스 함량이 높아짐에 따라 분리 수율이 증가되어 고순도 사이코스의 생산량이 증가되는 것을 확인하였다. 실시예 3 : 사이코스 결정화모액의 재순환을 이용한사이코스 생산 제조예 1에서 얻은 과당 함량 95 증량 %의 과당 -함유 원료용액을 이용하여 사이코스 함량 95 중량 %의 고형분 10론을 생산하기 위해， 유량 3 .8 m3/hr로 사이코스 전환 공정과 분리 공정을 수행하였다. 사이코스 전환 공정을 거쳐 수득한 반응물의 사이코스 함량은 24 내지 27중량 %이며， 이온정제 후 45 내지 50 중량 %의 농도로 분리 공정을 통과하였다. Ca+ type 분리 수지를 이용하여 분리하여 얻은 사이코스 분획의 사이코스 함량은 95내지 98 중량 %이며, 전체 고형분은 5 내지 9 .중량 %이다. 상기 사이코스 분획은 이온정제 및 농축을 거쳐 결정화 공정에 사용된다. 결정화 공정에 투입되는 사이코스 용액은 사이코스 함량이 80 내지 82 중량 %이며, 결정화 공정에서 일반적으로 사용되는 냉각 결정을 통해 결정화를 시킨다. 결정화 반옹 후 탈수기를 통해 결정과 결정이 되지 않은 모액을 분리시켰다. 이때 결정화 수율은 45 내지 60 %이었다. 상기 사이코스 전환 반웅 및 결정화 방법을 제조예 1 및 2와 실질적으로 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 발생된 사이코스 결정화 모액은 전액 회수하여 사이코스 전환 공정을 통과한 사이코스 함량 24 내지 27중량 %의 사이코스 전환 반웅물 시럽과 흔합하여, 흔합물의 사이코스 함량이 30 중량 %로 흔합되도록 유지하였다ᅳ 사이코스 함량이 30 중량 %로 맞춰진 사이코스 흔합물은 이온정제를 거쳐 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 통과시켰다. 각 공정 별 흔합물 및 과당. 라피네이트의 당류 조성을 분석하여 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 2의 수율 및 함량 표시 기준을 상기 표 1에서 정의한 것과 동일하다.
【표 3】
Figure imgf000022_0001
사이코스 분획
고순도 분리후 1 . 2% 4.6% 89 . 6% 1 .4% 3.2% 81 . 5% 라피네이트 분획
사이코스 .분획의 0.0% 0. 0% 0. 6% 98. 0% 1 .4%
정제 /농축
사이코스 결정 0.0% 0.0% 0. 1% 99.9% 0.0% 53.5% 결정화모액 0.0% 0.0% 6.3% 89. 8% 3.9% 46.5%
.상기 표 3에 나타낸 것과 같이, 과당 원료의 과당 함량은 고형분 총함량 100중량 ¾를 기준으로 95.2 중량 ¾를 이용하여 사이코스 제조 공정을 운영할 경우, 사이코스 전환율 약 26.4 %를 나타내며, 결정화 모액을 흔합하여 사이코스 30 중량 %로 맞추어 SMB 고순도 분리를 수행한 후에 얻어지는 사이코스 분획은 사이코스 함량 95 중량 % 이상이었다. 사이코스 결정화 모액을 재순환함으로써, SMB 고순도 공정에 투입되는 처리 전 원료물질와 사이코스 함량이 높아짐에 따라 분리 수율이 증가되어 고순도 사이코스의 생산량이 증가되는 것을 확인하였다. 실시예 4 : 사이코스 결정화 모액의 재순환을 이용한사이코스 생산 제조예 1에서 얻은 과당 함량 95 중량 ¾의 과당 -함유 원료용액을 이용하여 사이코스 함량 95 중량>의 고형분 10톤을 생산하기 위해, 유량 3.8 m3/hr로 사이코스 전환 공정과 분리 공정을 수행하였다. 사이코스 전환 공정을 거쳐 수득한 반응물의 사이코스 함량은 24 내지 27중량 %이며 이온정제 후 45 내지 50 증량 %의 농도로 분리 공정을 통과하였다. Ca+ type 분리 수지를 이용하여 분리하여 얻은 사이코스 분획의 사이코스 함량은 95내지 98 중량 %이며, 전체 고형분은 5 내지 9 중량 %이다. 상기 사이코스 분획은 이온정제 및 농축을 거쳐 결정화 공정에 사용된다. 결정화 공정에 투입되는 사이코스 용액은 사이코스 함량이 80 내지 82 중량 %이며, 결정화 공정에서 일반적으로 사용되는 넁각 결정을 통해 결정화를 시켰다. 결정화 반웅 후 탈수기를 통해 결정과 결정이 되지 않은 모액을 분리시켰다. 이때 결정화 수율은 45 내지 60 ¾¾이었다. 상기 사이코스 전환 반웅 및 결정화 방법을 제조예 1 및 2와 실질적으로 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 발생된 사이코스 결정화 모액은 전액 회수하여 사이코스 전환 공정을 통과한 사이코스 함량 24 내지 27중량 %의 사이코스 전환 반응물 시럽과 흔합하여 , 흔합물의 사이코스 함량이 40 중량 %로 흔합되도록 유지하였다. 사이코스 함량이 40 중량 %로 맞춰진 사이코스 흔합물은 이온정제를 거쳐 SMB 크로마토그래프 분리 공정을 통과시켰다. 각 공정 별 흔합물 및 과당 라피네이트의 당류 조성을 분석하여 하기 표 4에 나타내었다. 하기 표 2의 수율 및 함량 표시 기준을 상기 표 1에서 정의한 것과 동일하다.
【표 41
Figure imgf000024_0001
상기 표 4에 나타낸 것과 같이, 과당 원료의 과당 함량은 고형분 총 함량 100중량 %를 기준으로 95 . 2 중량 %를 이용하여 사이코스 제조 공정을 운영할 경우， 사이코스 전환율 약 26 . 4 %를 나타내며， 결정화 모액을 흔합하여 사이코스 40 중량 %로 맞추어 SMB 고순도 분리를 수행한 후에 얻어지는 사이코스 분획은 사이코스 함량 95 중량 % 이상이었다. 사이코스 결정화 모액을 재순환함으로써 , SMB 고순도 공정에 투입되는 처리 전 원료물질의 사이코스 함량이 높아짐에 따라 분리 수율이 증가되어 고순도 사이코스의 생산량이 증가되는 것을 확인하였다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
사이코스 결정의 제조에서 얻어지는 사이코스 결정화 모액을， 사이코스 분리 공정에 투입하여 사이코스를 얻는 것인， 사이코스의 제조방법.
【청구항 21
제 1 항에 있어서, 상기 사이코스 결정화 모액은， 상기 모사 이동층 (s imul ated moving bed , SMB) 크로마토그래프 분리 공정에서 사이코스 분획을 얻고, 상기 사이코스 분획을 이온정제 및 농축하여 사이코스 농축물을 얻고, 상기 농축물로부터 사이코스 결정을 제조하고 얻어지는 것인, 제조방법.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서, 상기 사이코스 분리 공정은, 사이코스 전환 반응물의 활성탄 처리, 이온정제 및 모사 이동층 (s imulated moving bed , SMB) 크로마토그래피 분리 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정을 포함하는 것인, 제조방법.
【청구항 4】
제 3 항에 있어서, 상기 사이코스 결정화 모액은 사이코스 전환 반웅물의 활성탄 처리, 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정에 투입하여 처리되는 것인 제조방법.
【청구항 5】
제 3 항에 있어서， 상기 사이코스 결정화 모액은 이온정제 공정에 투입되어, 순차적으로 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리 공정으로 처리되는 것인 제조방법 .
【청구항 6】
제 5 항에 있어서, 상기 이온정제 공정 전에 , 활성탄 처리 공정을 수행하는 것인 제조방법.
【청구항 7】
제 3 항에 있어서, 상기 사이코스 결정화 모액은 활성탄 처리 공정에 투입되어, 순차적으로 활성탄 처리, 이온정제 및 모사 이동층 (s imul ated moving bed , SMB) 크로마토그래피 분리 공정으로 처리되는 것인 제조방법 .
【청구항 8】
제 1 항에 있어서， 상기 사이코스 결정화 모액은， 사이코스 분리 공정 처리 전 사이코스 함량이, 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 15 중량 % 내지 50중량 %가 되도록 사이코스 분리 공정에 투입되는 것인' 제조방법.
【청구항 9】
제 1 항에 있어서， 상기 사이코스 결정화 모액은, 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 사이코스 함량이 80중량 % 이상으로 포함하는 것인 제조방법.
【청구항 10】
제 1 항에 있어서， 상기 SMB 크로마토그래피 공정은 칼슘 활성기가 부착된 양이온교환수지가 층진된 칼럼 크로마토그래프로 수행되는 것인 제조방법.
【청구항 11】
제 1 항에 있어서, 상기 사이코스 분획 내 사이코스의 함량은 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 85중량 % 이상인 제조방법 .
【청구항 12】
제 1 항에 있어서， 상기 사이코스 결정화 모액은
과당—함유 원료를 사이코스로 전환하는 사이코스 전환 반웅물을 얻고 상기 사이코스 전환 반웅물을 이온정제 및 상기 모사 이동층 (s imul ated moving bed , SMB) 크로마토그래피 공정으로 처리하여 사이코스 분획을 얻고, 상기 사이코스 분획을 이은정제 및 농축하여 사이코스 농축물을 얻고，
상기 농축물로부터 사이코스 결정을 제조하고 얻어지는 것인， 제조방법.
【청구항 13]
제 12 항에 있어서, 상기 사이코스 결정화 모액은
생물학적 촉매를 이용하여 과당—함유 원료를 사이코스로 전환하는 사이코스 전환 반웅물을 얻고,
상기 사이코스 전환 반웅물을 활성탄 처리, 이온정제 및 SMB 크로마토그래피 분리 공정으로 처리하여 사아코스 분획을 얻고,
상기 사이코스 분획을 이온정제 및 농축하여 사이코스 농축물을 얻고 상기 농축물로부터 사이코스 결정을 제조하고 얻어지는 것인, 제조방법.
【청구항 14】
제 12 항에 있어서, 상기 과당—함유 원료의 과당 함량은 과당 -함유 원료의 고형분 총함량 100중량 %를 기준으로 85중량 %이상인 방법.
【청구항 15】
제 11 항에 있어서, 상기 사이코스 전환반웅의 사이코스 전환을은 15% 내지 70%인 생물학적 촉매를 사용하는 것인 제조방법 .
【청구항. 16】
제 11 항에 있어서, 상기 SMB 크로마토그래피 분리 공정에서 과당 라피네이트를 얻고, 상기 과당 라피네이트를 냉각， pH 조절， 이온정제 및 농축 공정으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 공정으로 처리하여， 사이코스 전환 반웅의 원료로 재순환되는 단계를 추가로 포함하는 것인 제조방법.
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