特許 7454103 コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-12

(45)【発行日】2024-03-21

(54)【発明の名称】コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20240313BHJP

   C12P 7/18 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 C

C12P7/18

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023509724

(86)(22)【出願日】2021-11-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-31

(86)【国際出願番号】 CN2021134594

(87)【国際公開番号】W WO2022247197

(87)【国際公開日】2022-12-01

【審査請求日】2023-02-10

(31)【優先権主張番号】202110568199.8

(32)【優先日】2021-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520401745

【氏名又は名称】浙江▲華▼康葯▲業▼股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＨＵＡＫＡＮＧ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鄭 毅

(72)【発明者】

【氏名】呉 愛娟

(72)【発明者】

【氏名】方 順成

(72)【発明者】

【氏名】廖 承軍

(72)【発明者】

【氏名】陳 蘭蘭

(72)【発明者】

【氏名】羅 家星

(72)【発明者】

【氏名】胡 昌輝

(72)【発明者】

【氏名】曾 方明

(72)【発明者】

【氏名】李 勉

【審査官】林 康子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２１８４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９１３６４１３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０８－２５６７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２１５２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０３０５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３０５８８２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２９０９６３４（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｐ ７／１８

Ｃ１２Ｍ １／００

Ｃ１３Ｋ １３／００

Ｃ０７Ｃ ２９／００

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コーンスターチを液化する液化タンクと、液化後の材料を糖化する糖化タンクと、糖化後の材料中の不純物を濾過除去し、グルコース液を得るフィルタと、濾過後のグルコース液をナノ濾過して透析液及び濃縮液をそれぞれ得るナノ濾過ユニットと、を含み、
透析液を発酵して結晶化し、エリスリトール結晶を製造する発酵結晶化ユニットと、濃縮液を水素化して蒸発し、液状ソルビトールを製造する水素化蒸発ユニットとをさらに含むことを特徴とするコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム。

【請求項2】

前記ナノ濾過ユニットは、管路を介して順次連通している、緩衝タンク、供給ポンプ、ナノ濾過前フィルタ、高圧ポンプ、及びナノ濾過膜と循環ポンプからなるナノ濾過膜ユニットを含み、ナノ濾過前フィルタで濾過されたグルコース液がナノ濾過膜ユニットでナノ濾過されると、透析液及び濃縮液がそれぞれ得られることを特徴とする請求項１に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム。

【請求項3】

前記発酵結晶化ユニットは、透析液中のグルコース成分を発酵してエリスリトールに転化する発酵タンクと、発酵後の材料中の不純物を除去するメンブレンフィルタと、メンブレンフィルタで濾過された材料を結晶化してエリスリトール結晶を得る結晶化ユニット及び再結晶ユニットとを含むことを特徴とする請求項２に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム。

【請求項4】

前記水素化蒸発ユニットは、濃縮液中のグルコース成分を水素化してソルビトールに転化する水素化タンクと、水素化タンクで水素化された材料を精製して液状ソルビトールを得るイオン交換器及び蒸発タンクと、を含むことを特徴とする請求項３に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム。

【請求項5】

請求項４に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムを用い、
コーンスターチを液化、糖化及び濾過して、固形分中グルコース純度が９５．０％～９６．３％である固形分濃度３３％～３５％のグルコース液を得るステップ１と、
得たグルコース液をナノ濾過し、グルコース純度９９．０％～９９．５％の透析液とグルコース純度８０．０％～８６．０％の濃縮液をそれぞれ得るステップ２と、
得た透析液に対して発酵、膜濾過、結晶及び重結晶化をして、エリスリトール純度＞９９．５％のエリスリトール結晶を得て、得た濃縮液に対して水素化、イオン交換及び蒸発をしてソルビトール純度＞８０％の液状ソルビトールを得るステップ３と、を含むことを特徴とするコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【請求項6】

ステップ１では、前記グルコース液は温度が５０℃～６０℃、ｐＨ値が４．０～５．０であることを特徴とする請求項５に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【請求項7】

ステップ２では、前記ナノ濾過は、得られたグルコース液を緩衝タンクに入れて、供給ポンプによってナノ濾過前フィルタを通過させ、濾過後のグルコース液を高圧ポンプによってナノ濾過膜と循環ポンプからなるナノ濾過ユニットに送ってナノ濾過し、ナノ濾過膜を透過した透析液及びナノ濾過膜を透過していない濃縮液をそれぞれ得ることを含むことを特徴とする請求項５に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【請求項8】

前記ナノ濾過は、洗浄タンク内の洗浄水で洗浄ポンプによってナノ濾過膜を定期的に洗浄することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【請求項9】

ナノ濾過に際しては、ナノ濾過ユニットは運転温度４０℃～６０℃、運転圧力１５ｂａｒ～３５ｂａｒであることを特徴とする請求項７に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【請求項10】

ステップ３では、前記透析液を熱交換して３５％乾燥物濃度となるまで蒸発してから、発酵処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は糖アルコール製造の技術分野に属し、特にコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エリスリトールは食品や飲料などの業界で広く利用されている。現在、工業的にエリスリトールを製造する方法の多くは、グルコースを原料として微生物発酵によって製造されているが、グルコースは通常、デンプンを原料とし、液化、糖化、精製、濃縮、結晶化などの工程を経て得られるが、グルコースとエリスリトールの生産プロセスを統合すれば、資源とエネルギーの利用により有利になる。開示番号ＣＮ１０２１５４３８３Ａの中国特許は、トウモロコシ粉を利用してエリスリトールを製造する方法を記載しており、コーンスターチを直接原料とし、液化及び糖化を経て、発酵可能なグルコースを得るものであり、材料配合、酵素加水分解及び発酵培養が同一の発酵タンクで行われることによって、従来技術におけるデンプン及びグルコースの製造過程及び装置が不要になる。しかし、液化と糖化により得られるグルコース液中のグルコース含有量は９６．０％前後であるため、結晶グルコース中の含有量＞９９．０％以上に比べて、グルコースの乾量基準量は減少したが、一方、グルコース液中に存在するその他の不純物が発酵に入ると、後続のエリスリトール精製過程で除去する必要があり、これによって、精製工程の難度を高め、全体の収率に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明が解決しようとする技術的課題は、デンプンを出発材料として、液化、糖化して得られたグルコース液をナノ濾過し、エリスリトール及び液状ソルビトールの２種類の製品を製造する、コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム及び方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は以下のように実現される。コーンスターチを液化する液化タンクと、液化後の材料を糖化する糖化タンクと、糖化後の材料中の不純物を濾過して除去し、グルコース液を得るフィルタと、濾過後のグルコース液をナノ濾過し、透析液及び濃縮液をそれぞれ得るナノ濾過ユニットと、を含み、透析液を発酵して結晶化し、エリスリトール結晶を製造する発酵結晶化ユニットと、濃縮液を水素化して蒸発し、液状ソルビトールを製造する水素化蒸発ユニットと、をさらに含むコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムを提供する。

【0005】

さらに、前記ナノ濾過ユニットは、管路を介して順次連通している、緩衝タンク、供給ポンプ、ナノ濾過前フィルタ、高圧ポンプ及びナノ濾過膜と循環ポンプからなるナノ濾過膜ユニットを含み、ナノ濾過前フィルタで濾過されたグルコース液がナノ濾過膜ユニットでナノ濾過されると、透析液及び濃縮液がそれぞれ得られる。

【0006】

さらに、前記発酵結晶化ユニットは、透析液中のグルコース成分を発酵してエリスリトールに転化する発酵タンクと、発酵後の材料中の不純物を除去するメンブレンフィルタと、メンブレンフィルタで濾過された材料を結晶化してエリスリトール結晶を得る結晶化ユニット及び再結晶ユニットと、を含む。

【0007】

さらに、前記水素化蒸発ユニットは、濃縮液中のグルコース成分を水素化してソルビトールに転化する水素化タンクと、水素化タンクで水素化された材料を精製して液状ソルビトールを得るイオン交換器及び蒸発タンクと、を含む。

【0008】

本発明は以下のように実現される。前記コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムを用い、
コーンスターチを液化、糖化及び濾過して、固形分中グルコース純度９５．０％～９６．３％の固形分濃度３３％～３５％のグルコース液を得るステップ１と、
得たグルコース液をナノ濾過し、グルコース純度９９．０％～９９．５％の透析液及びグルコース純度８０．０％～８６．０％の濃縮液をそれぞれ得るステップ２と、
得た透析液を発酵、膜濾過、結晶、再結晶などのプロセスで処理し、エリスリトール純度＞９９．５％のエリスリトール結晶を得て、得られた濃縮液を水素化、イオン交換、蒸発などのプロセスで処理し、ソルビトール純度＞８０％の液状ソルビトールを得るステップ３と、を含むコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法をさらに提供する。

【0009】

さらに、ステップ１では、前記グルコース液は温度５０℃～６０℃、ｐＨ値４．０～５．０である。

【0010】

さらに、ステップ２では、前記ナノ濾過は、得られたグルコース液を緩衝タンクに入れて、供給ポンプによってナノ濾過前フィルタを通過させ、濾過後のグルコース液を高圧ポンプによってナノ濾過膜と循環ポンプからなるナノ濾過ユニットに送ってナノ濾過し、ナノ濾過膜を透過した透析液及びナノ濾過膜を透過していない濃縮液をそれぞれ得ることを含む。

【0011】

さらに、前記ナノ濾過は洗浄タンク内の洗浄水で洗浄ポンプによってナノ濾過膜を定期的に洗浄することをさらに含む。

【0012】

さらに、ナノ濾過に際しては、ナノ濾過ユニットは運転温度４０℃～６０℃、運転圧力１５ｂａｒ～３５ｂａｒである。

【0013】

さらに、ステップ３では、前記透析液を熱交換して３５％乾燥物濃度となるまで蒸発してから、発酵処理を行う。

【発明の効果】

【0014】

従来技術と比較すると、本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システム及び方法では、コーンスターチを原料に、液化及び糖化を行って得られたグルコース液をさらにナノ濾過して得られたグルコース含有量が９９％以上の透析液を発酵処理に用いてエリスリトールを調製すると、グルコース含有量が９６％のグルコース液を直接使用するよりも、発酵液中のエリスリトールの乾燥基準濃度を上昇させることができ、発酵収率を向上させることができるだけでなく、その後の発酵液の精製にも有利である。また、ナノ濾過して得られたナノ濾過濃縮液を水素化、イオン交換処理してソルビトール純度＞８０％の液状ソルビトールを得る。本発明は、エリスリトールの純度を高めるだけでなく、液状ソルビトール付加製品を得ることができ、コーンスターチの利用価値を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムの原理を示す図である。

【図2】本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法の原理を示す図である。

【図3】図１のナノ濾過ユニット及びナノ濾過の原理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明が解決しよとする技術的課題、技術的解決手段及び有益な効果をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は本発明を解釈するために過ぎず、本発明を限定するものではない。

【0017】

図１及び図２に示すように、本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムの好適な実施例では、図の矢印付き線に示されるのは本発明の材料の流動方向である。該システムは、液化タンク１と、糖化タンク２と、フィルタ３と、ナノ濾過ユニット４と、を含む。

【0018】

液化タンク１はコーンスターチＡを液化し、糖化タンク２は液化後の材料を糖化し、フィルタ３は糖化後の材料中の不純物を濾過して除去し、グルコース液Ｂを得て、ナノ濾過ユニット４は濾過後のグルコース液をナノ濾過し、透析液Ｃ及び濃縮液Ｄをそれぞれ得るものである。

【0019】

透析液Ｃ中には水及び大部分のグルコースなどの小分子物質が含有されている。濃縮液Ｄ中には僅かなグルコース、オリゴ糖及び他の不純物である糖などの大分子物質が含有されている。

【0020】

該システムは、透析液Ｃを発酵して結晶化し、エリスリトール結晶Ｅを製造する発酵結晶化ユニットＩと、濃縮液Ｄを水素化して蒸発し、液状ソルビトールＦを製造する水素化蒸発ユニットＩＩと、をさらに含む。

【0021】

図１及び図３に示すように、前記ナノ濾過ユニット４は、管路を介して順次連通している、緩衝タンク４１、供給ポンプ４２、ナノ濾過前フィルタ４３、高圧ポンプ４４及びナノ濾過膜４５と循環ポンプ４６からなるナノ濾過膜ユニット４７を含み、ナノ濾過前フィルタ４３で濾過されたグルコース液Ｂがナノ濾過膜ユニット４７でナノ濾過されると、透析液Ｃ及び濃縮液Ｄがそれぞれ得られる。グルコース液Ｂ中の水及び大部分のグルコースなどの小分子成分が圧力の作用によりナノ濾過膜の表面を通過し、透析液Ｃとなる。グルコース液Ｂ中の小部分グルコース、オリゴ糖及び他の不純物である糖などの大分子成分がナノ濾過膜で遮断されて、ナノ濾過膜表面を通過できず、濃縮液Ｄとなる。

【0022】

前記ナノ濾過ユニット４は洗浄タンク４８と洗浄ポンプ４９を含む。洗浄タンク４８と洗浄ポンプ４９はナノ濾過膜４５を定期的に洗浄する。洗浄すると洗浄廃水Ｇが得られる。

【0023】

前記発酵結晶化ユニットＩは、発酵タンク５と、メンブレンフィルタ６と、結晶化ユニット７と、再結晶ユニット８と、を含む。発酵タンク５は、透析液Ｃ中のグルコース成分を発酵してエリスリトールに転化する。メンブレンフィルタ６は発酵後の材料中の不純物を除去する。結晶化ユニット７及び再結晶ユニット８はメンブレンフィルタ６で濾過された材料を結晶化してエリスリトール結晶Ｅを得る。

【0024】

前記水素化蒸発ユニットＩＩは、水素化タンク９と、イオン交換器１０と、蒸発タンク１１と、を含む。水素化タンク９は濃縮液Ｄ中のグルコース成分を水素化してソルビトールに転化し、イオン交換器１０及び蒸発タンク１１は水素化タンク９を水素化した材料を精製し、液状ソルビトールＦを得る。

【0025】

本発明はまた、コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法を開示し、前記コーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産システムを用い、
ステップ１、コーンスターチＡを液化、糖化及び濾過し、固形分中グルコース純度が９５．０％～９６．３％である固形分濃度３３％～３５％のグルコース液Ｂを得る。ここで、液化、糖化及び濾過は成熟した従来の処理プロセスであるので、詳しく説明しない。

【0026】

ステップ２、得たグルコース液Ｂをナノ濾過し、グルコース純度９９．０％～９９．５％の透析液Ｃとグルコース純度８０．０％～８６．０％の濃縮液Ｄをそれぞれ得る。

【0027】

ステップ３、得た透析液Ｃを発酵、膜濾過、結晶、再結晶などのプロセスで処理し、エリスリトール純度＞９９．５％のエリスリトール結晶Ｅを得て、得た濃縮液Ｄを水素化、イオン交換、蒸発などのプロセスで処理し、ソルビトール純度＞８０％の液状ソルビトールＦを得る。発酵、膜濾過、結晶、再結晶などのプロセス処理は成熟した従来処理プロセスであり、水素化、イオン交換、蒸発などのプロセス処理も成熟した従来処理プロセスであるので、詳しく説明しない。

【0028】

具体的には、ステップ１では、前記グルコース液Ｂは温度５０℃～６０℃、ｐＨ値４．０～５．０である。

【0029】

具体的には、ステップ２では、前記ナノ濾過は、得られたグルコース液Ｂを緩衝タンク４１に入れて、供給ポンプ４２によってナノ濾過前フィルタ４３を通過させ、濾過後のグルコース液Ｂを高圧ポンプ４４によってナノ濾過膜４５と循環ポンプ４６からなるナノ濾過ユニット４７に送ってナノ濾過し、ナノ濾過膜４５を透過した透析液Ｃとナノ濾過膜４５を透過していない濃縮液Ｄをそれぞれ得ることを含む。

【0030】

前記ナノ濾過は洗浄タンク４８内の洗浄水で洗浄ポンプ４９によってナノ濾過膜４５を定期的に洗浄することをさらに含む。洗浄すると洗浄廃水Ｇが得られる。

【0031】

ナノ濾過に際しては、ナノ濾過ユニットは運転温度４０℃～６０℃、運転圧力１５ｂａｒ～３５ｂａｒである。

【0032】

具体的には、ステップ３では、前記透析液を熱交換して３５％乾燥物濃度となるまで蒸発してから、発酵処理を行う。

【0033】

以下、具体的な実施例によって本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法をさらに説明する。

【0034】

＜実施例１＞
本発明のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法の第１実施例では、９６％グルコース液をナノ濾過してから、発酵によりエリスリトールを製造し、水素化により液状ソルビトールを製造した。

【0035】

前記のコーンスターチを用いたエリスリトール・液状ソルビトール同時生産方法は、包括如下ステップ：コーンスターチＡを液化、糖化及び濾過して製造した純度９６．０％のグルコース液Ｂの乾燥基準で１トンをナノ濾過し、グルコース純度９９．０％の透析液Ｃの乾燥基準で０．８トンとグルコース純度８５．５％の濃縮液Ｄの乾燥基準で０．２トンをそれぞれ得て、透析液Ｃを発酵、膜濾過、結晶、再結晶などのプロセスで処理し、最終的にエリスリトール結晶Ｅ ０．４３トンを得た。グルコースからエリスリトールへの転化率は５３．７５％である。また、濃縮液Ｄを水素化、イオン交換、蒸発などのプロセスで処理し、液状ソルビトールＦを乾燥基準で０．２トン得た。

【0036】

（比較例）
９６％グルコース液をエリスリトールの発酵製造に直接用い、具体的なステップは、純度９６％のグルコース液の乾燥基準で０．８トンを発酵、膜濾過、結晶、再結晶などのプロセスで直接処理し、０．４２トンのエリスリトール結晶を得た。グルコースからエリスリトールへの転化率は５２．５０％であった。

【0037】

実施例１と比較例の比較から分かるように、乾燥基準で同じグルコース量でも、純度９６％のグルコース液を直接発酵してエリスリトールを製造する場合の転化率は、グルコース液をナノ濾過して得た透析液を用いてエリスリトールを製造する場合の転化率よりも高く、これは、透析液中のグルコースの純度が９９％よりも高く、透析前のグルコース液の純度よりも高いためである。

【0038】

以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨及び原則内で行われる全ての修正、等同置換及び改良などは全て本発明の特許範囲に含まれるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】