KR19980069011A - Method of manufacturing high purity maltose - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양이온 교환수지를 충진시킨 칼럼 4개가 연속 순환되도록 연결되어 있는 개량형 의사이동상 분리장치를 특정조건하에서 운전시켜, 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당 및 말토스를 함유하는 전분 당화액으로부터 고형분당 말토스 함량이 90% 이상인 고순도의 말토스를 70% 이상의 회수율로서 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention operates an improved pseudo mobile phase separation device in which four columns filled with a cation exchange resin are continuously circulated under specific conditions, and the maltose sugars from the starch saccharification solution containing maltotriose or higher polymer oligosaccharides and maltose are maltose. It relates to a process for producing high purity maltose with a content of at least 90% with a recovery of at least 70%.
아울러, 본 발명의 제조방법은 적은 층진탑수로도 말토스의 분리 수율을 높이며, 또는 충진탑수를 줄여 수지 사용량을 감소시킴으로써, 단위수지당 고순도의 말토스를 대량으로 생산케함과 동시에 경제적인 방법이다.In addition, the production method of the present invention is an economical method of producing a high-purity maltose per unit resin in a large amount by increasing the separation yield of maltose with a small number of floors, or by reducing the amount of resin used by reducing the number of packed columns. .
Description
본 발명은 고순도 말토스의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 양이온 교환수지를 충진시킨 칼럼 4개가 연속 순환되도록 연결되어 있는 개량형 의사이동상 분리장치를 특정조건하에서 운전시켜, 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당 및 말토스를 함유하는 전분 당화액으로부터 고형분당 말토스 함량이 90% 이상인 고순도의 말토스를 제조하는 방법에 관한 것이다.6The present invention relates to a method for producing high purity maltose. More specifically, the present invention is a starch saccharified solution containing maltotriose or higher polymer oligosaccharides and maltose by operating an improved pseudo mobile phase separation device in which four columns filled with a cation exchange resin are continuously circulated under specific conditions. It relates to a method for producing maltose of high purity maltose content per solid content from 90% or more from.
최근, 말토스는 저 감미도 및 뛰어난 보습성을 가져 식음료 및 의약품 등에 널리 응용되고 있다. 또한, 저칼로리 및 난충치성의 특성을 갖는 당 알콜류가 식품 소재로 각광을 받으면서 이중 하니인 말티톨의 수요가 크게 증가하였으며, 더불어 그의 직접적인 원료가 되는 말토스의 수요도 증가하게 되었다. 결국, 고순도의 말토스는 말토스 자체의 특성을 이용한 말토스 분말 제품으로 이용되는 동시에, 말티톨과 같은 고부가가치 제품으로의 전환에 필요한 원료로서 이용될 수 있다.In recent years, maltose has low sweetness and excellent moisturizing property and has been widely applied to food and beverages and pharmaceuticals. In addition, as sugar alcohols having low-calorie and hard tooth decay properties have been spotlighted as food materials, the demand of maltini, a honeycomb, has increased greatly, and the demand of maltose, which is a direct raw material thereof, has also increased. As a result, maltose of high purity can be used as a maltose powder product using the properties of maltose itself and at the same time can be used as a raw material necessary for conversion to a high value-added product such as maltitol.
이와 같이 중요한 말토스를 고순도로 제조하는 것이 무엇보다도 절실히 요구되었다. 일반적으로, 말토스는 액화 전분에 베타 아밀라제와 같은 말토스성 효소 및 아밀로펙틴의 1,6 결합을 공격하는 전분 분해효소 알파-1,6 글루코시다아제를 동시에 첨가하여, 말토스 함량이 70% 이상인 전분 당화액을 제조함으로써 비교적 쉽게 생산될 수 있다. 또한, 전기 효소들과 함께 말토지네이즈를 첨가하면, 말토트리오스가 분해되므로 말토스 함량을 85% 이상까지 높힐 수 있다. 임원(林原)에서 생산 이용하고 있는 효소를 첨가하면, 말토스 함량 88% 내외의 말토스 시럽을 제조할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 효소를 이용한 전분 당화방법만으로 말토스 함량 90%이상의 고순도 말토스를 직접 제조하는데에는 여러 가지 경제적, 기술적 문제가 수반되고 있다.The production of this important maltose in high purity was urgently needed first of all. Generally, maltose is added to liquefied starch simultaneously with maltose enzymes such as beta amylase and starch degrading enzyme alpha-1,6 glucosidase that attacks the 1,6 bond of amylopectin, resulting in a maltose content of at least 70%. It can be produced relatively easily by preparing starch saccharified solution. In addition, when maltogenase is added together with the above enzymes, maltotriose is decomposed, thereby increasing the maltose content by more than 85%. It is known that the addition of an enzyme produced and produced by an officer can produce maltose syrup having a maltose content of about 88%. However, direct production of high purity maltose having a maltose content of 90% or more by using starch glycosylation method alone involves various economic and technical problems.
따라서, 효소를 이용하여 전분 당화액을 제조한 다음, 이로부터 말토스만을 분리하여 고순도의 말토스를 제조하는 방법이 개발되었다.Therefore, a method of preparing maltose of high purity by preparing starch saccharified solution using an enzyme and then separating maltose only from it has been developed.
일본국 특허공고 제 (소화) 56-17078호에는 투석막을 이용하여 말토스 당액을 용출 분리시키는 방법이 개시되어 있고, 일본국 특허공고 제 (소화) 56-11437호에는 아세톤을 30-50% 첨가하여 생성된 불용성 물질을 제거함으로써 고순도 말토스를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 특허공고 제 82-1788호에서는 입상활성탄이 충진된 칼럼에 전분 당화액을 통액시켜 올리고당이나 덱스트린을 선택적으로 흡착시킴으로써, 유기용제 등을 전혀 사용하지 않고 고순도 말토스를 제조하고 있다.Japanese Patent Publication No. 56-17078 discloses a method of eluting and separating maltose sugar solution using a dialysis membrane, and Japanese Patent Publication No. 56-11437 adds 30-50% of acetone. A method of producing high purity maltose by removing the insoluble material generated by the present invention is disclosed. In addition, Korean Patent Publication No. 82-1788 discloses high purity maltose without using an organic solvent or the like by selectively adsorbing oligosaccharides or dextrins by passing a starch saccharified solution through a column filled with granular activated carbon.
그러나, 상술한 방법은 말토스의 대량생산을 위해 공업적으로 적용되기에는 여러 가지 기술적, 경제적 문제점을 내포하여 실용화되지 못하였다.However, the above-described method has not been put into practical use because of various technical and economic problems to be applied industrially for mass production of maltose.
그 후,이온 교환수지를 충진한 칼럼에 전분 당화액을 통액시켜 고순도 말토스를 제조하는 방법이 개발되었다. 예를 들어, 일본국 특허공고 제 (소화) 52-46290호에는 전분 당화액을 음이온 교환수지에 통액시켜 고순도 말토스를 제조하고 있다. 그러나, 음이온 교환수지를 사용할 경우, 수지의 열 안정성(최고 40℃)이 낮아져 낮은 온도에서 작업을 수행해야 하므로, 원액의 점도가 상승하게 되고 이어 칼럼 내부의 압력이 상승하게 되어 고농도에서의 작업이 곤란하다는 문제점이 있었다.Subsequently, a method of producing maltose of high purity was developed by passing starch saccharified liquid through a column filled with an ion exchange resin. For example, Japanese Patent Publication No. 52-46290 discloses high purity maltose by passing starch saccharified liquid through an anion exchange resin. However, when the anion exchange resin is used, the thermal stability (up to 40 ° C) of the resin is lowered, so that the work must be performed at a lower temperature, so that the viscosity of the stock solution is increased, and then the pressure inside the column is increased, so that the work at a high concentration is performed. There was a problem that was difficult.
이러한 음이온 교환수지의 단점을 보완하고자, 일본국 특허공고 제 (평) 6-14880호에서는 생산성이 높은 알칼리금속형 강산성 양이온 교환수지를 이용하여 고순도의 말토스를 제조하고 있다. 그러나, 이 방법은 높이가 매우 높은 칼럼을 요구하고, 분리방법이 회분식이므로 작업시간이 길고 단위 수지당 말토스 분리능이 저하되어, 대규모의 고순도 말토스를 제조하기에는 비효율적이었다.In order to make up for the disadvantages of the anion exchange resin, Japanese Patent Publication No. 6-14880 manufactures high purity maltose using a highly productive alkali metal type strong acid cation exchange resin. However, this method requires a very high column, and the separation method is a batch method, which results in a long working time and reduced maltose resolution per unit resin, making it inefficient for producing large-scale high-purity maltose.
이를 개선하고자 의사이동상 분리방법이 개발되었는데(참조 : 일본국 특허공고제 (평) 5-9080호, 특허공개 제 (평)4-334503호), 이 방법은 충진제를 이동시키지 않고서도 이동층 방식과 동등한 분리성능을 제공하기 위해 고안된 방식으로, 기본적으로는 충진제를 이동시키는 대신 원액의 공급위치 등을 용리액의 이동방향으로 이동시키는 방법이다. 농도분포곡선 가운데 단위 충진상 내의 일부분이 배출되어 각 획분의 조성은 배출 중 끊임없이 진동하므로, 단위 충진상의 수가 많을 수록 양호한 분리를 얻을 수 있다. 그러나, 공업적으로 단위 충진상의 수가 많아 질수록, 장치는 복잡해지고 생산단가가 높다는 단점이 있었다.In order to improve this, pseudo mobile phase separation methods have been developed (see Japanese Patent Publication No. 5-9080 and Japanese Patent Publication No. 4-334503). In a manner designed to provide a separation performance equivalent to, it is basically a method of moving the feed position of the feed solution in the moving direction of the eluent instead of moving the filler. Since a part of the unit packed phase in the concentration distribution curve is discharged and the composition of each fraction is constantly vibrated during discharge, a larger number of unit packed phases leads to better separation. However, as the number of industrially packed phases increases, the device becomes more complicated and the production cost is high.
상술한 단점을 해결하고자, 즉 단위 충진상의 수와 관계없이 높은 분리수율을 얻고가 개량형 의사이동상 분리법이 개발되었다(참조 : 일본국 특허공고 제 (평) 7-46097호). 이 방법은, 농도분포곡선이 단위 충진상을 이동하는 동안에 공급-배출이 동시에 진행되므로 이 공급-배출의 유량은 각 지역의 순환 유량에 비교하여 적다는 종래의 의사이동상 분리법에 주목하여, 전기 공정을 2부분으로 나뉘어 우선 각 지역의 순환유량에 가까운 큰 유량으로 필요액량을 공급-배출하고, 이어서 공급-배출을 중단한 다음, 순환만시켜 농도분포곡선을 소정량을 이동시킨다.In order to solve the above-mentioned shortcomings, that is, an improved pseudo mobile phase separation method has been developed with a high separation yield regardless of the number of unit packed phases (see Japanese Patent Publication No. 7-46097). This method focuses on the conventional pseudo-mobile phase separation method, in which the supply-discharge proceeds simultaneously while the concentration distribution curve moves through the unit packed phase, so that the flow rate of this supply-discharge is small compared to the circulation flow in each region. Is divided into two parts, first supplying-discharging the required liquid at a large flow rate close to the circulation flow in each region, then stopping supply-discharging, and then circulating only to move the predetermined amount of the concentration distribution curve.
그러나, 개량형 의사이동상 분리법으로 2성분 이상이 함유된 원액에서 필요한 성분만을 분리해 내는데에는 많은 운전 변수가 작용하고(각 분리 장치나 수지의 종류에 따라 운전방법이 달라짐). 원액의 조성이나 성질에 따라 그 분리조전이 달라지게 되므로, 특정 물질의 고순도 생산을 위해서는 여러 가지 조건을 고려해야 하는 바, 이러한 점 때문에 전기 개량형 의사이동상 분리법을 이용하여 특정 물질을 고순도로 제조한 경우는 매우 제한적으로 보고되고 있다. 예를 들면, 개량형 의사이동상 분리법으로 포도당과 과당을 분리시켜 고순도의 과당을 제조하고, 프럭토올리고당과 올리고당을 분리시켜 고순도의 프럭토올리고당을 제조한 것으로 알려져 있다. 그러나, 상술한 개량형 의사이동상 분리법을 이용하여 고순도의 말토스를 제조한 보고는 아직까지 전무하였다.However, the improved pseudo mobile phase separation method has many operating variables for separating only the necessary components from the stock solution containing two or more components (the operation method varies depending on each separation device or resin type). Since the separation aid varies depending on the composition and properties of the stock solution, various conditions must be considered for the high-purity production of a specific substance. For this reason, when a specific substance is manufactured at high purity using an electrically improved pseudo mobile phase separation method, Very limited is reported. For example, it is known that glucose and fructose are separated to produce high purity fructose by an improved pseudo mobile phase separation method, and fructooligosaccharides of high purity are prepared by separating fructooligosaccharide and oligosaccharide. However, there have been no reports of maltose of high purity using the above-described improved pseudo mobile phase separation method.
이에, 본 발명자들은 저렴한 비용으로 고순도의 말토스를 대량으로 제조하고자 예의 연구 노력한 결과, 양이온 교환수지를 충진시킨 칼럼 4개가 연속 순환되도록 연결되어 있는 개량형 의사이동상 분리장치를 특정조건하에서 운전시킴으로써, 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당 및 말토스를 함유하는 전분 당화액으로부터 고형분당 말토스 함량이 90% 이상인 고순도의 말토스를 경제적이면서도 공업적 규모로 제조할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have diligently researched to produce a large amount of high purity maltose at low cost, and as a result, by operating an improved pseudo mobile phase separation device connected to four columns filled with a cation exchange resin under continuous conditions, The present invention has been completed by discovering that high purity maltose having a maltose content of solid content of 90% or more can be produced on an economical and industrial scale from starch saccharification liquid containing at least oligosaccharide and maltose.
결국, 본 발명의 목적은 개량형 의사이동상 분리법을 적용하여 고순도의 말토스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.After all, it is an object of the present invention to provide a method for producing maltose of high purity by applying an improved pseudo mobile phase separation method.
제 1 도는 본 발명에서 사용한 개량형 의사이동상 분리장치의 개략도를 나타낸다.1 shows a schematic diagram of an improved pseudo mobile phase separation apparatus used in the present invention.
제 2 도는 제 1 도의 분리장치를 운전하였을 때 충진상 내에서 형성되는 농도분포곡선을 나타낸다.FIG. 2 shows the concentration distribution curve formed in the packed bed when the separator of FIG. 1 is operated.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에서 사용한 개량형 의사이동상 분리장치는 4개의 충진상(컬럼)으로 구성되며, 한방향으로 유체가 순환적으로 흐르고 그 흐름 방향에 따라 한 조의 원료공급구, 비흡착물질배출구, 탈착제공급구 및 흡착물질배출구가 순서대로 설치되어 있고, 장치 전체는 원료공급구와 미흡착물질배출구 사이에 흡착지역, 비흡착물질배출구와 탈착제공급구 사이의 정제지역, 탈착제공급구와 흡착물질배출구 사이의 흡착지역, 비흡착물질배출구와 탈착제공급구 사이의 정제지역, 탈착제공급구와 흡착물질배출구 사이의 탈착지역, 흡착물질배출구와 원료공급구 사이의 농축지역으로 구성되는 4개의 지역으로 구분되며, 한 조의 공급구를 통과한 액은 일정한 작업시간 경과 후 하류 방향에 있는 다른 한 조의 공급구로 이동하도록 구성되어 있는 크로마토그래피 장치이다. 제 1 도는 본 발명에 사용한 분리장치의 개략도를 나타낸다.The improved pseudo mobile phase separator used in the present invention is composed of four packed phases (columns), in which fluid flows circulating in one direction and a set of raw material supply ports, non-adsorbent material discharge ports, desorbent supply ports and adsorption depending on the flow direction. The material discharge port is installed in order, and the whole device is located between the raw material supply port and the non-adsorbed material discharge port, the adsorption zone between the non-adsorbed material discharge port and the desorbent supply port, and the adsorption area between the desorbent supply port and the adsorbent material discharge port, It is divided into four zones consisting of refining zone between adsorbent outlet and desorbent supply port, desorbent zone between desorbent supply and adsorbent outlet, and enrichment zone between adsorbent outlet and raw material supply port. The passed liquid is chromatographed to move to another set of feed ports in the downstream direction after a certain period of time. Device. 1 shows a schematic diagram of a separator used in the present invention.
전술한 일정한 작업시간내에 공급-배출 공정 및 순환 공정의 2공정이 이루어지는데, ① 공급-배출 공정은 탈착지역으로부터 배출된 유체의 일부를 농축지역으로 유입시키고, 이어 농축지역의 유체를 흡착지역으로 이동시키면서, 원료공급구를 통하여 전분 당화액을, 탈착제공급구를 탈착제를 공급하고; 비흡착물질배출구를 통하여 흡착지역에서 배출되는 유체를, 흡착물질배출구를 통하여 탈착지역에서 배출되는 유체의 일부를 각각 배출하는 공정이며, ② 순환 공정은 충진상으로의 유체 공급이나 배출없이 충진상 내의 유체를 하류방향으로 이동시키는 공정이다.Within the above-mentioned constant working time, two steps of the supply-discharge process and the circulation process are performed. ① The supply-discharge process introduces a part of the fluid discharged from the desorption zone into the concentration zone, and then transfers the fluid from the concentration zone to the adsorption zone. Feeding the starch saccharified liquid through the raw material supply port and the desorbent through the desorbent supply port while moving; The process of discharging the fluid discharged from the adsorption zone through the non-adsorption material discharge port and the part of the fluid discharged from the desorption area through the adsorption material discharge port, respectively. ② The circulation process is performed in the packed bed without supplying or discharging fluid to the packed bed. It is a process of moving a fluid downstream.
이와 같은 공급-배출 공정 및 순환 공정으로 구성된 2단계 공정을 1스텝으로 하고, 이것이 완료되면 하류방향에서의 공정이 1스텝에서와 마찬가지로 단계적으로 반복 진행되도록 하고, 4스텝을 거친 액은 맨 처음의 밸브조로 되돌아와 1사이클이 완성되도록 한다.A two-step process consisting of such a supply-discharge process and a circulating process is made one step, and when this is completed, the process in the downstream direction is repeatedly repeated stepwise as in one step. Return to the valve tank and complete one cycle.
상기의 공급-배출 공정시, 전분 당화액의 공급유속은 0.3 내지 0.5ℓ/hr, 가장 바람직하게는 0.35ℓ/hr : 탈착제의 공급유속은 0.9 내지 1.5ℓ/hr, 가장 바람직하게는 1.05ℓ/hr : 흡착물질의 배출유속은 0.4 내지 0.67ℓ/hr, 바람직하게는 0.467 내지 0.562ℓ/hr, 비흡착물질의 배출유속은 0.8 내지 1.34ℓ/hr, 바람직하게는 0.83 내지 0.93ℓ/hr으로 저절한다. 또한, 공급-배출 공정의 운전 시간은 100 내지 500초로 조절한다.In the supply-discharge process, the feed flow rate of the starch saccharified solution is 0.3 to 0.5 L / hr, most preferably 0.35 L / hr: The feed rate of the desorbent is 0.9 to 1.5 L / hr, most preferably 1.05 L / hr: The discharge flow rate of the adsorbent material is 0.4 to 0.67 L / hr, preferably 0.467 to 0.562 L / hr, and the discharge flow rate of the non-adsorbed material is 0.8 to 1.34 L / hr, preferably 0.83 to 0.93 L / hr. Do it yourself. In addition, the operating time of the feed-discharge process is adjusted to 100 to 500 seconds.
아울러, 순환공정시 각 지역을 흐르는 유체의 유속은 0.9 내지 1.5ℓ/hr, 가장 바람직하게는 1.05ℓ/hr로 조절하고, 순환공정의 운전시간은 900 내지 1500초로 조절한다.In addition, the flow rate of the fluid flowing in each region during the circulation process is adjusted to 0.9 to 1.5l / hr, most preferably 1.05l / hr, the operating time of the circulation process is adjusted to 900 to 1500 seconds.
한편, 본 발명에서 이용한 당화액 원료는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당 및 말토스를 함유하는 전분 당화액, 바람직하게는 고형단분당 말토스 함량이 70% 이상인 전분 당화액을 이용한다. 분리수지른 양이온 교환수지, 바람직하게는 알칼리금속형 강산성 양이온 교환수지를 사용하고, 탈착제는 물을 사용하는데, 수지의 분리능저하를 방지하고 분리과정 중의 말토스 분해를 막기 위하여 사용되는 수지에 따라 탈착제의 pH를 적절히 조절한다.On the other hand, the raw material of saccharified liquid used in the present invention is a starch saccharified solution containing maltotriose or higher polymer oligosaccharides and maltose, preferably a starch saccharified liquid having a maltose content of solid sugar of at least 70%. A cation exchange resin, preferably an alkali metal type strong acid cation exchange resin, is used, and a desorbent is water, which is desorbed depending on the resin used to prevent degradation of the resin and to prevent maltose decomposition during the separation process. Adjust pH of agent appropriately.
본 발명의 상술한 조건하에서 개량형 의사이동상 분리방법으로 말토스를 제조하면, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 90% 이상인 고순도의 말토스가 함유되어 있고, 그의 회수율은 전분 당화액 중의 말토스에 대해서 70% 이상임을 알 수 있었다.When maltose is prepared by the improved pseudo-mobile phase separation method under the above-described conditions of the present invention, the maltose fraction contains maltose of high purity of maltose content of 90% or more per solid content, and its recovery rate is maltose in starch saccharified solution. It can be seen that more than 70% for.
아울러, 상술한 본 발명이 고순도 말토스 제조방법은 전분 당화액의 농도분포 곡선 중 공급-배출 공정에서만 일부의 말토스 및 비흡착물질인 올리고당을 배출하기 때문에, 배출액 당조성의 경시 변화가 적어, 적은 충진탑수로도 말토스의 분리 수율을 높힐 수 있다. 또한, 충진탑수를 줄인다는 것은 수지 사용량의 감소를 의미하여, 단위수지당 고순도의 말토스를 대량으로 생산할 수 있어 경제적이다.In addition, the high-purity maltose manufacturing method of the present invention described above discharges oligosaccharides, which are a part of maltose and non-adsorbing substances, only in the supply-discharge process of the concentration distribution curve of the starch saccharified liquid, so that the change in the liquid composition of the discharge liquid is less over time In addition, a small packing column can increase the separation yield of maltose. In addition, reducing the number of filling towers means a reduction in the amount of resin used, and it is economical to produce a large amount of high purity maltose per unit resin.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국환되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention more specifically, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예 1]Example 1
제 1 도에 도시된 개량형 의사이동상 분리장치를 이용하여 고순도의 말토스를 제조하기 위하여, 본 발명에서 이용한 당화액은 전분에 알파 아밀라제, 베타 아밀라제, 알파-1,6 글루코시다제 등의 전분 분해효소를 첨가하여 제조한, 말토스 함량이 70% 이상이고 포도당 함량이 5% 이하인 시판의 전분 당화액 썬하이말토TM((주) 삼양제넥스, 대한민국)이었다.In order to prepare high purity maltose using the improved pseudo mobile phase separation apparatus shown in FIG. 1, the glycosylated solution used in the present invention is starch decomposition such as alpha amylase, beta amylase, alpha-1,6 glucosidase, etc. A commercially available starch saccharified solution Sunhaimalto TM (Samyang Genex, South Korea) having a maltose content of 70% or more and a glucose content of 5% or less was prepared by adding an enzyme.
또한, 본 발명에서 이용한 분리수지는 Na형 강산성 양이온 교환수지 UBK 530 ((주) 미츠비시, 일본)이며, 이 수지는 입자의 크기가 작고 입도가 균일하여 과당과 포도당의 분리 또는 프럭토올리고당 중에서 GF3 이상의 분자량을 갖는 고분자 올리고당을 분리하는데 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라, 분리능, 내열성 및 내마모성이 우수한 것으로 알려져 있다. 상기 수지는 내경 5㎝, 길이 51.5㎝의 유리로 된 칼럼에 충진하였고, 칼럼내의 온도는 60℃로 일정하게 유지시켰다.In addition, the separation resin used in the present invention is Na-type strongly acidic cation exchange resin UBK 530 (Mitsubishi, Japan), and this resin has a small particle size and uniform particle size to separate fructose and glucose or GF3 in fructooligosaccharide. In addition to being widely used to separate high molecular weight oligosaccharides having a molecular weight, it is known to have excellent resolution, heat resistance and abrasion resistance. The resin was filled in a column of glass 5 cm inside and 51.5 cm long, and the temperature in the column was kept constant at 60 ° C.
탈착제로 사용된 물은 증류수이며, Na형 수지의 분리능 저하를 방지하고 분리과정중의 말토스 분해를 막기 위하여 pH를 9 내지 10으로 조정하였다.The water used as the desorbent was distilled water, and the pH was adjusted to 9 to 10 in order to prevent degradation of the Na-type resin and to prevent maltose decomposition during the separation process.
상술한 조건하에서 개량형 의사이동상 분리장치를 운전하였을 때, 충진상 내에서 형성되는 농도분포곡선은 제 2도와 같았으며, 장치의 운전은 후술하는 바와 같이 진행시켰다. 이때, 제 1 도에 개시된 펌프 P10CA는 순환 공정에서 제 2 도의 농도분포 곡선을 나타내는 용액을 충진상 1개 만큼씩 하류로 흘러 보내는 역할을 하며, 펌프 P10S는 전분 당화액의 공급(S), 펌프 P10W는 탈착제(물)의 공급(W), 펌프 P10P는 말토스의 배출(P) 및 펌프 P10R은 올리고당의 배출(R)을 담당한다. 이 중 펌프 P10P는 충진탑 내의 압력에 따라 밸브의 개폐 정도가 조절되는 PIC(pressurre indicator controller)로 대체될 수도 있다.When the improved pseudo mobile phase separation apparatus was operated under the above-described conditions, the concentration distribution curve formed in the packed phase was as shown in FIG. 2, and the operation of the apparatus was advanced as described below. At this time, the pump P10CA disclosed in FIG. 1 serves to flow the solution showing the concentration distribution curve of FIG. 2 downstream in the circulating process downstream by one packed phase, and the pump P10S supplies the starch saccharified solution (S) and the pump. P10W is responsible for the supply of desorbent (water) (W), pump P10P for the discharge of maltose (P) and pump P10R for the discharge of oligosaccharides (R). Among these, the pump P10P may be replaced with a PIC (pressurre indicator controller) in which the opening and closing degree of the valve is adjusted according to the pressure in the filling tower.
제 1 도에 개시된 밸브 HV102S를 통하여 전분 당화액을, 밸브 HV104W를 통하여 물을 공급하고; 밸브 HV102R을 통하여 올리고당을, 밸브 HV104P를 통하여 말토스를 배출하는 공급-배출 공정을 행한 다음, 충진상으로의 공급, 배출 밸브를 모두 잠근 후, 밸브 HV101C, HV102C, HV103V 및 HV104C를 열고 펌프 P10CA만을 가동시켜 충진상내의 유체를 하류 방향으로 이동시키는 순환 공정을 수행하였다. 공급-배출 공정시 흡착, 정제, 탈착 및 농축지역을 하류방향으로 이동시키는 유체의 유속은 각각 R1, R2, R3, R4로 나타내었고, 순환 공정시 각 지역을 흐르는 유체의 유속은 Ro로 나타내었다(참조 ; 제 2 도).Supplying starch saccharified liquid through valve HV102S disclosed in FIG. 1 through valve HV104W; After the supply-discharge process of discharging oligosaccharides through the valve HV102R and maltose through the valve HV104P, the supply to the packed bed and the discharge valve are closed, and the valves HV101C, HV102C, HV103V and HV104C are opened and only the pump P10CA is opened. A circulation process was performed to run the fluid in the packed bed in the downstream direction. The flow rates of the fluids moving the adsorption, purification, desorption, and concentration zones downstream in the feed-discharge process are represented by R1, R2, R3, and R4, respectively. (See; FIG. 2).
상술한 공급-배출 공정 및 순환 공정으로 구성된 2단계 공정을 1스텝으로 하고, 이것이 완료되면 하류방향에서의 공정이 1스텝에서와 마찬가지로 단계적으로 반복 진행되도록 하고, 4스텝을 거친 액은 맨 처음의 밸브조로 되돌아와 1사이클이 완성되도록 하였다(참조 : 표 1).The two-step process consisting of the above-described supply-discharge process and the circulation process is made one step, and when this is completed, the process in the downstream direction is repeated in steps as in the one step, and the liquid having passed the four steps is The cycle returned to the tank and completed one cycle (see Table 1).
표 1 : 스텝별 각 공정에서 열리는 밸브Table 1: Valves Opened in Each Process by Step
[실시예 1-1]Example 1-1
말토스 함유량이 76.9%인 썬하이말토TM((주) 삼양제넥스, 대한민국)를 물에 용해시켜 제조한 60%(w/w) 수용액을 분리장치에 공급할 원액으로 하였다. 상기 표 1에 개시된 공정 순서 및 하기 표 2에 나타낸 운전 조건으로 말토스 분리를 실시하였으며, 정상상태에 도달하였을 때의 각 분리획분의 당조성은 하기 표 3에 나타내었다.A 60% (w / w) aqueous solution prepared by dissolving Sun Hai Malto TM (Samyang Genex, South Korea) having a maltose content of 76.9% in water was used as a stock solution to be supplied to a separator. Maltose separation was carried out in the process sequence disclosed in Table 1 and the operating conditions shown in Table 2 below, and the sugar composition of each fraction when the steady state was reached is shown in Table 3 below.
[표 2] 공급-배출 공정 및 순환 공정에서의 운전조건[Table 2] Operation Conditions in Supply-Discharge Process and Circulation Process
[표 3] 정상상태의 각 분리획분에 포함된 당의 조성[Table 3] Composition of sugars contained in each fraction of steady state
* : DPI은 포도당, DP2는 말토스, DP3는 말토트리오스, DP4+는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당을 각각 나타낸다.*: DPI is glucose, DP2 is maltose, DP3 is maltotriose, and DP4 + represents maltotriose or higher oligosaccharides, respectively.
** : %는 고형분당 중량%를 나타낸다.**:% represents weight% per solid content.
상기 표 3에서 보듯이, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 94.3%인 고순도의 말토스가 함유되어 있고, 그의 회수율은 전분 당화액 중의 말토스에 대해서 83%임을 알 수 있었다.As shown in Table 3, the maltose fraction contained maltose of high purity of 94.3% maltose per solid content, and the recovery rate was 83% relative to maltose in the starch saccharified solution.
[실시예 1-2]Example 1-2
말토스 함유량이 77.2%인 썬하이말토TM((주) 삼양제넥스, 대한민국)를 물에 용해시켜 제조한 60%(w/w) 수용액을 분리장치에 공급할 원액으로 하였다. 상기 표 1에 개시된 공정 순서 및 하기 표 4에 나타낸 운전 조건으로 말토스 분리를 실시하였으며, 정상상태에 도달하였을 때의 각 분리획분의 당조성은 하기 표 5에 나타내었다.A 60% (w / w) aqueous solution prepared by dissolving Sun Hai Malto TM (Samyang Genex, South Korea) having a maltose content of 77.2% in water was used as a stock solution to be supplied to a separator. Maltose separation was carried out using the process sequence disclosed in Table 1 and the operating conditions shown in Table 4 below, and the sugar composition of each fraction when the steady state was reached is shown in Table 5 below.
[표 4] 공급-배출 공정 및 순환 공정에서의 운전조건[Table 4] Operation Conditions in Supply-Discharge Process and Circulation Process
[표 5] 정상상태의 각 분리획분에 포함된 당의 조성[Table 5] Composition of sugars contained in each fraction of steady state
* : DPI은 포도당, DP2는 말토스, DP3는 말토트리오스, DP4+는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당을 각각 나타낸다.*: DPI is glucose, DP2 is maltose, DP3 is maltotriose, and DP4 + represents maltotriose or higher oligosaccharides, respectively.
** : %는 고형분당 중량%를 나타낸다.**:% represents weight% per solid content.
상기 표 5에서 보듯이, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 91.84%인 고순도의 말토스가 함유되어 있고, 그의 회수율은 전분 당화액 중의 말토스에 대해서 91%임을 알 수 있었다.As shown in Table 5, the maltose fraction contained maltose of high purity of maltose per solid content of 91.84%, and the recovery rate was 91% of maltose in the starch saccharified solution.
[실시예 1-3]Example 1-3
말토스 함유량이 77.2%인 썬하이말토TM((주) 삼양제넥스, 대한민국)를 물에 용해시켜 제조한 60%(w/w) 수용액을 분리장치에 공급할 원액으로 하였다. 상기 표 1에 개시된 공정 순서 및 하기 표 6에 나타낸 운전 조건으로 말토스 분리를 실시하였으며, 정상상태에 도달하였을 때의 각 분리획분의 당조성은 하기 표 7에 나타내었다.A 60% (w / w) aqueous solution prepared by dissolving Sun Hai Malto TM (Samyang Genex, South Korea) having a maltose content of 77.2% in water was used as a stock solution to be supplied to a separator. Maltose separation was carried out using the process sequence disclosed in Table 1 and the operating conditions shown in Table 6 below, and the sugar composition of each fraction when the steady state was reached is shown in Table 7 below.
[표 6] 공급-배출 공정 및 순환 공정에서의 운전조건[Table 6] Operation Conditions in Supply-Discharge Process and Circulation Process
[표 7] 정상상태의 각 분리획분에 포함된 당의 조성[Table 7] Composition of sugars contained in each separated fraction in steady state
* : DPI은 포도당, DP2는 말토스, DP3는 말토트리오스, DP4+는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당을 각각 나타낸다.*: DPI is glucose, DP2 is maltose, DP3 is maltotriose, and DP4 + represents maltotriose or higher oligosaccharides, respectively.
** : %는 고형분당 중량%를 나타낸다.**:% represents weight% per solid content.
상기 표 7에서 보듯이, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 90.76%인 고순도의 말토스가 함유되어 있고, 그의 회수율은 전분 당화액 중의 말토스에 대해서 72%임을 알 수 있었다.As shown in Table 7, the maltose fraction contained maltose of high purity of 90.76% maltose per solid content, and the recovery rate was 72% of maltose in the starch saccharified solution.
[실시예 1-4]Example 1-4
말토스 함유량이 77.2%인 썬하이말토TM((주) 삼양제넥스, 대한민국)를 물에 용해시켜 제조한 60%(w/w) 수용액을 분리장치에 공급할 원액으로 하였다. 상기 표 1에 개시된 공정 순서 및 하기 표 8에 나타낸 운전 조건으로 말토스 분리를 실시하였으며, 정상상태에 도달하였을 때의 각 분리획분의 당조성은 하기 표 9에 나타내었다.A 60% (w / w) aqueous solution prepared by dissolving Sun Hai Malto TM (Samyang Genex, South Korea) having a maltose content of 77.2% in water was used as a stock solution to be supplied to a separator. Maltose separation was carried out using the process sequence disclosed in Table 1 and the operating conditions shown in Table 8 below, and the sugar composition of each fraction when the steady state was reached is shown in Table 9 below.
[표 8] 공급-배출 공정 및 순환 공정에서의 운전조건[Table 8] Operation Conditions in Supply-Discharge Process and Circulation Process
[표 9] 정상상태의 각 분리획분에 포함된 당의 조성[Table 9] Composition of sugars contained in each separated fraction in steady state
* : DPI은 포도당, DP2는 말토스, DP3는 말토트리오스, DP4+는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당을 각각 나타낸다.*: DPI is glucose, DP2 is maltose, DP3 is maltotriose, and DP4 + represents maltotriose or higher oligosaccharides, respectively.
** : %는 고형분당 중량%를 나타낸다.**:% represents weight% per solid content.
상기 표 9에서 보듯이, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 90.4%인 고순도의 말토스가 함유되어 있고, 그의 회수율은 전분 당화액 중의 말토스에 대해서 71%임을 알 수 있었다.As shown in Table 9, the maltose fraction contained a high purity maltose of 90.4% maltose per solid content, the recovery was 71% of maltose in the starch saccharified liquid.
[비교예][Comparative Example]
하기 표 10에 개시된 운전조건을 제외하고는, 상기 실시예 1-2와 동일한 방법으로 말토스 분리를 실시하였으며, 정상상태에 도달하였을 때의 각 분리획분의 당조성은 하기 표 11에 나타내었다.Except for the operating conditions disclosed in Table 10, maltose separation was carried out in the same manner as in Example 1-2, the sugar composition of each fraction when the steady state is reached is shown in Table 11.
[표 10] 공급-배출 공정 및 순환 공정에서의 운전조건[Table 10] Operation Conditions in Supply-Discharge Process and Circulation Process
[표 11] 정상상태의 각 분리획분에 포함된 당의 조성[Table 11] Composition of sugars contained in each separated fraction in steady state
* : DPI은 포도당, DP2는 말토스, DP3는 말토트리오스, DP4+는 말토트리오스 이상의 고분자 올리고당을 각각 나타낸다.*: DPI is glucose, DP2 is maltose, DP3 is maltotriose, and DP4 + represents maltotriose or higher oligosaccharides, respectively.
** : %는 고형분당 중량%를 나타낸다.**:% represents weight% per solid content.
상기 표 7에서 보듯이, 말토스 획분에는 고형분당 말토스 함량이 90% 이하인 83.37%로 말토스가 함유되어 있음을 알 수 있었다. 따라서, 비교예에서 사용된 운전조건은 고순도의 말토스 제조에 바람직하지 못함을 확인하였다.As shown in Table 7, the maltose fraction was found to contain maltose of 83.37%, the maltose content per solid content of 90% or less. Therefore, it was confirmed that the operating conditions used in the comparative example are not preferable for the production of maltose of high purity.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 개량형 의사이동상 분리장치를 이용하는 본 발명의 말토스 제조방법은 고형분당 말토스 함량이 90% 이상인 고순도의 말토스를 70% 이상의 회수율로서 생산할 수 있다. 아울러, 본 발명의 제조방법은 적은 충진탑수로는 말토스의 분리 수율을 높이며, 충진탑수를 줄여 수지 사용량을 감소시킴으로써, 단위수지당 고순도의 말토스를 대량으로 생산케함과 동시에 경제적인 방법이다.As described and demonstrated in detail above, the maltose manufacturing method of the present invention using an improved pseudo mobile phase separation apparatus can produce a high purity maltose having a maltose content of solids of 90% or more as a recovery rate of 70% or more. In addition, the production method of the present invention is an economical method of producing a high-purity maltose per unit resin in large quantities by increasing the separation yield of maltose with a small number of filling towers, reducing the amount of resin used by reducing the number of filling towers.
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