JP2011109956A

JP2011109956A - 砂糖の製造方法

Info

Publication number: JP2011109956A
Application number: JP2009268829A
Authority: JP
Inventors: Seiji Fukuhara; 誠司福原
Original assignee: Asahi Breweries Ltd
Current assignee: Asahi Breweries Ltd
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09
Also published as: US20120225455A1; WO2011065269A1

Abstract

【課題】本発明は、糖液の非糖分を効率的に除去でき、糖液の色価を低減できる砂糖の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、植物を圧搾して得た糖液にエタノールを添加し、エタノール添加により生成した沈殿物を取り除き、前記沈殿物を取り除いた糖液から砂糖を結晶化させることを特徴とする砂糖の製造方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、砂糖の製造方法に関し、さらに詳しくは、効率よく砂糖及びエタノールを製造する方法に関する。

サトウキビを原料として砂糖やエタノールを生産する場合、搾汁の清浄工程が重要である。清浄工程で搾汁中の可溶性固形分（タンパク質、アミノ酸、ミネラル等）と懸濁物質を十分除去できれば、砂糖の結晶収率の向上が図ることができる。また、糖蜜の塩濃度を低くなるためエタノールの生産性の向上も図ることができる。従来、サトウキビの清浄工程では、加熱処理と石灰などの薬液の添加により可溶性固形分を析出させ、懸濁物質とともに非糖分を分離除去するのが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、（１）除去できる非糖分の種類や割合に限度がある、（２）清浄工程後に残存する非糖分により砂糖の結晶化の効率が低下する（残存不純物が結晶成長を阻害する）、（３）粗糖や糖蜜が着色する（残存可溶性窒素分と糖分が加熱されることにより着色物質が生成する）、（４）糖蜜の残存ミネラル分が多いため、エタノール生産時に酵母の発酵性を低下させる、（５）非糖分（懸濁物質や一部のミネラル）を凝集させ、多孔性の大きなフロックとして凝集分離させるため凝集剤を使用することがあるが、食の安全性に対する不安がある、（６）非糖分（ミネラルやアミノ酸、色素など）の吸着除去のためイオン交換樹脂の導入が検討されているが、高コストとなるなどの問題がある。

Chen, J.C.P. and Chou, C.C. (1993) Cane Sugar Handbook

本発明は、糖液の非糖分を効率的に除去でき、糖液の色価を低減できる砂糖の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、植物を圧搾して得た糖液にエタノールを添加し、エタノール添加により生成した沈殿物を取り除き、前記沈殿物を取り除いた糖液から砂糖を結晶化させることを特徴とする砂糖の製造方法を提供する。

本発明の方法によれば、糖液の非糖分を効率的に除去でき、糖液の色価を低減できる。

本発明の砂糖の製造方法は、植物を圧搾して得た糖液にエタノールを添加し、エタノール添加により生成した沈殿物を取り除き、前記沈殿物を取り除いた糖液から砂糖を結晶化させることを特徴とする。
植物としては、サトウキビ、テンサイ、ソルガムなどの糖分を蓄積する植物が挙げられる。好ましくは、サトウキビである。
糖液を得るための植物の圧搾は当業者に公知の方法により行うことができる。具体的には、刈り取ったサトウキビの蔗茎部をカッターで１５〜３０ｃｍに切断し、シュレッダーで細かく砕き、ロールミルで糖汁を搾り出す。糖分の搾出率をよくするために最終ロールに注水して９５〜９７％の糖分を搾り出す。得られる糖液には、主にスクロース、グルコース、フルクトースなどが含まれる。
なお、得られた糖液は、加熱処理を行ってもよく、また石灰などの薬液を添加して不純物を凝集沈殿させてもよい。加熱処理や石灰添加は糖汁中のスクロースと還元糖をできるだけ分解させずに、非糖分を除去する代表的な手法である。これにより非糖分（タンパク質や有機酸、懸濁物質、一部のミネラル）を不溶解性として除去し、清浄汁が得られる。

次いで、得られた糖液にエタノールを添加する。これにより非糖分やミネラル分が沈殿するため、これらの沈殿物を取り除くことによって非糖分やミネラル分を効率的に除去することができる。また、糖液の色価を低減できる。さらに、廃糖蜜の色価も低減できるため、蒸留廃液の色度も低減できる。添加するエタノールの量は、好ましくは添加後の液のエタノール濃度で４０容量％以上、より好ましくは添加後の液のエタノール濃度で５０容量％以上である。
エタノール添加により生成した沈殿物は、一般的なろ過機（連続回転真空ろ過機やデカンターなど）で除去する。

次いで、前記沈殿物を取り除いた糖液から砂糖を結晶化させる。糖液からの砂糖の結晶化は、当業者に公知の方法により行うことができる。例えば、糖液を少量ずつ（０．５〜１ｋｌ）吸引減圧下で加熱濃縮を繰り返し、一定の大きさ以上の砂糖結晶を取り出し、次いで遠心分離機で砂糖結晶と糖蜜とに分離する。
なお、砂糖を結晶化させる前に、糖液をろ過及び濃縮してもよい。例えば、加熱および石灰添加により発生した沈殿物は連続回転真空ろ過機でろ過し、ろ過汁を得る。ろ過汁は清浄汁と混合し、多重効用缶で加熱蒸発させる。

本発明の砂糖の製造方法においては、糖液から砂糖を結晶化させる前に、糖液からエタノールを分離してもよい。糖液からのエタノールの分離は、当業者に公知の方法により行うことができ、例えば蒸留によりエタノールを分離することが挙げられる。蒸留によるエタノール分離を行えば、同時に糖液が濃縮されるため、砂糖製造において、改めて加熱濃縮を行う必要が無く、時間及びエネルギーともに節約することができる。また、分離したエタノールを回収して再利用することもできる。

本発明の砂糖の製造方法においては、糖液から砂糖を結晶化させる前に、糖液を微生物で発酵させてエタノールを製造してもよい。得られたエタノールを前述のエタノール添加工程で使用することにより、エタノールの購入を不要に、又は購入量を削減することができる。
糖液の発酵は、当業者に公知の方法により行うことができ、例えば発酵微生物と糖液を所定の割合で添加し発酵させる回分式、発酵微生物を固定化後、糖液を連続供給して発酵させる連続式などが挙げられる。なお、本発明の方法においては、前述のエタノール添加工程によりミネラル濃度が低くなっているために、耐塩性の無い酵母でも糖液を希釈することなく発酵させることができる。
微生物は、好ましくは蔗糖分解酵素を有さない微生物である。蔗糖分解酵素を有さない微生物としては、サッカロマイセスダイレネンシス（Saccharomyces dairenensis）ＮＢＲＣ０２１１、サッカロマイセストランスバーレンシス（Saccharomyces transvaalensis）ＮＢＲＣ１６２５、サッカロマイセスロシニー（Saccharomyces rosinii）ＮＢＲＣ１０００８、チゴサッカロマイセスビスポラス（Zygosaccharomyces bisporus）ＮＢＲＣ１１３１などが挙げられる。また、蔗糖分解酵素を有す微生物においても、微生物の持つ６種類の蔗糖分解酵素遺伝子（ＳＵＣ１、ＳＵＣ２、ＳＵＣ３、ＳＵＣ４、ＳＵＣ６、ＳＵＣ７）のすべて、もしくは一部を遺伝子操作によって破壊した菌株を用いることもできる。
また、糖液の発酵は、蔗糖分解酵素阻害剤の存在下で行ってもよい。蔗糖分解酵素阻害剤としては、銀イオン、銅イオン、水銀イオン、鉛イオン、メチル−α−Ｄ−グルコピラノシド、ＰＣＭＢ（p-chloromercuribenzoate）、グルコシル−Ｄ−プシコースなどが挙げられる。

本発明の砂糖の製造方法においては、発酵させた糖液から砂糖を結晶化させる前に、発酵させた糖液からエタノールを回収してもよい。発酵させた糖液からのエタノールの回収は、当業者に公知の方法により行うことができ、例えば蒸留によりエタノールを分離することが挙げられる。蒸留によるエタノール分離を行えば、同時に糖液が濃縮されるため、砂糖製造において、改めて加熱濃縮を行う必要が無く、時間及びエネルギーともに節約することができる。

（実施例１エタノール添加による非糖分の除去試験）
収穫後のサトウキビ（ＫＲ９８−１００１およびＳ３−１９）の原料茎約１トンをシュレッダーで裁断後、３重ロールミルで圧搾し、約８００Ｌの圧搾汁を得た。
非糖分の除去効果を確認するため、従来の加熱・石灰処理およびエタノール処理を行った。圧搾汁を３００ｍｌ三角フラスコに移し、ホットプレート（ＡｄｖａｎｔｅｃＳＲ−５５０）で沸騰させた後、ｐＨ７．０となるよう消石灰Ｃａ（ＯＨ）₂を添加し、不純物を凝集させた（加熱・石灰処理）。加熱・石灰処理した圧搾汁は室温になるまで放置し、エタノール（特級、９９．５％）を３０−５０容量％となるよう添加し、スターラーで十分に攪拌した（エタノール処理）。加熱・石灰処理およびエタノール処理した圧搾汁は遠心分離（１６７３ｇ、５分）後、上澄みをろ紙（ＷｈａｔｍａｎＮｏ．５４）でろ過し、ろ液はロータリーエバポレーターで濃縮し、Ｂｘ６０前後のシラップを得た。
エタノール処理の効果を確認するため、得られたシラップの純糖率、色価、濁度、ミネラル含量を測定した。純糖率は液体クロマトグラフィーを用いて測定した。液体クロマトグラフィーのカラムはＳｕｇａｒＳＣ１０１１，Ｓｈｏｄｅｘを、移動相は純水を用い、カラムオーブンの温度は８０℃に設定した。色価はＩＣＵＭＳＡＧＳ１／３−７（ＩＣＵＭＳＡ，２００７ａ）、濁度はＩＣＵＭＳＡＧＳ７−２１（ＩＣＵＭＳＡ，２００７ｂ）に従って測定した。ミネラル含量はマッフル炉（ＥＰＴＲ−２６Ｋ，Ｉｓｕｚｕ）を用い、６００℃で３０分間灰化後に測定した。
エタノール処理が純糖率に及ぼす結果を下記表１に示す。効果は従来法を１００としたときの対標比で示した。エタノール５０容量％処理により純糖率は、ＫＲ９８−１００１およびＳ３−１９ではそれぞれ７５．３％および６９．４％となり、対標比１０２．９％および１０４．４％と純糖率が向上した。しかしエタノールの濃度が低下すると、ＫＲ９８−１００１のエタノール４０容量％処理では効果が認められたが、それ以外は従来法と同程度の効果しか認められなかった。

表１Ｅ５０、Ｅ４０、Ｅ３０はそれぞれエタノールの容量が５０、４０、３０％となるように添加したときの効果を示す。対標比は加熱・石灰処理を１００としたときの値である。

エタノール処理が色価に及ぼす結果を下記表２に示す。

表２

エタノール処理が濁度に及ぼす結果を下記表３に示す。エタノール５０容量％処理により濁度は、ＫＲ９８−１００１およびＳ３−１９ではそれぞれ２．３および２．２となり、対標比６９．７％および５９．５％、また、エタノール４０容量％処理では濁度は、ＫＲ９８−１００１およびＳ３−１９ではそれぞれ２．５および２．６となり、対標比７５．８％および７０．３と濁度が向上した。しかしエタノール３０容量％処理では、従来法と同程度の効果しか認められなかった。

表３

エタノール処理がミネラル含量に及ぼす結果を下記表４に示す。エタノール５０容量％処理によりミネラル濃度は、ＫＲ９８−１００１およびＳ３−１９ではそれぞれ９０．１および６５．２ｇ／ｋｇｓｏｌｉｄとなり、対標比は８２．１％および７４．１とミネラルが除去された。しかしエタノールの濃度が低下すると、Ｓ３−１９のエタノール４０容量％処理では効果が認められたが、それ以外は従来法と同程度の効果しか認められなかった。

表４ミネラル（g/kg solid）

以上の結果から、純糖率、色価、濁度、ミネラル含量を向上させるためには、エタノール４０容量％以上で一定の効果が認められ、エタノール５０容量％以上の処理がより効果的であることが示された。

Claims

植物を圧搾して得た糖液にエタノールを添加し、
エタノール添加により生成した沈殿物を取り除き、
前記沈殿物を取り除いた糖液から砂糖を結晶化させることを特徴とする砂糖の製造方法。
植物を圧搾して得た糖液にエタノールを添加する工程において、添加後の液のエタノール濃度が４０容量％以上となるようにエタノールを添加する請求項１記載の砂糖の製造方法。
糖液から砂糖を結晶化させる前に、糖液からエタノールを分離する請求項１又は２記載の砂糖の製造方法。
糖液から砂糖を結晶化させる前に、糖液を微生物で発酵させる請求項３記載の砂糖の製造方法。
蔗糖分解酵素を有さない微生物で糖液を発酵させる請求項４記載の砂糖の製造方法。
蔗糖分解酵素阻害剤の存在下で糖液を発酵させる請求項４記載の砂糖の製造方法。
発酵させた糖液から砂糖を結晶化させる前に、発酵させた糖液からエタノールを回収する請求項４〜６のいずれか１項記載の砂糖の製造方法。