本晶折法における初期グルタミン酸濃度� ��、50g/lから200g/l、好ましくは80~120g/lが望ま� �い。このグルタミン酸塩溶液で塩を形成し� �いる陽イオンの種類は問われないが、通例� �ンモニウムイオンあるいはナトリウムイオ� �である。液のpHは、通例5.5~8.0程度、多くは6. 0~7.5程度である。グルタミン酸塩溶液の例と� ��ては、グルタミン酸発酵液、それから菌体� ��分離した液などがある。

 このグルタミン酸塩溶液に加える酸は、� ��酸、硫酸、燐酸などの水素イオン供与体と� ��りうるもの全てが使用可能である。酸の量� ��、グルタミン酸の最終晶折率を高めるため� ��、グルタミン酸塩溶液に溶存しているグル� ��ミン酸をその等電点であるpH3.2まで中和す� �量とすることが好ましく、実用的にはpH3.2ま で中和する量±3%好ましくは±1%の範囲とする� ��がよい。

 上記のグルタミン酸塩溶液を2つに分けて 、その一つを第一の過飽和状態を作り出す工 程で使用する。この第一の工程で使用するグ ルタミン酸塩溶液の量は、第一の過飽和状態 における過飽和比が1.0~1.7になるように設定� �るのがよい。上記範囲を外れると、25分以内 に結晶としてβ晶が析出してくる可能性があ� ��からである。

 一般に、晶析操作においては、析出させ� ��うとする溶質の溶解度の高い領域において� ��溶解できる濃度の溶液を調製し、その溶液� ��温度、pHなどを変化させて初期濃度よりも� �い溶解度の条件に置き、過飽和を生成して� �結晶析出のドライビングフォースとする。� �の過飽和とは、溶質が溶解度以上の濃度で� �るのにもかかわらず、その晶析の操作によ� �て、一時的に溶解している状態を指す。過� �和の量を表現するのには、2通りの方法があ� ��、ひとつは過飽和比、他方は過飽和度と呼� ��れる。過飽和比とは、その溶液状態の溶質� ��実濃度をその溶解度で除した値である。過� ��和度とは、その溶液状態の溶質の実濃度と� ��の溶解度の差を示す。本明細書では、過飽� ��比を過飽和の表現方法として採用した。

 第一の過飽和状態にかかる過飽和比を算出� ��きるようにするために、グルタミン酸の飽� ��溶解度は以下のような近似式を用いて計算� ��た。グルタミン酸の飽和溶解度の温度依存� ��は既に知られており(非特許文献3)、その結� ��をClausius-Clapeyron式、
で近似した。また、飽和溶解度のpH依存性に� ��いても、既に知られており(非特許文献3)、� ��の結果を次式で近似した。
ここで、Glu ^± は、電荷がゼロのグルタミン酸イオンを表す 。また、水素イオン解離定数は、pK1=2.19、pK2= 4.25、pK3=9.67とした(非特許文献4)。さらに、水 100gあたりの飽和溶解度からg/Lへの単位の換� �は、固体分はグルタミン酸のみと仮定し、� �た、比重は、d=1.06g/mLと仮定し、次式で記述� ��た。
以上のように求めた飽和溶解度の値を用い、 過飽和比を計算した。なお、図1において、� �一の過飽和状態の過飽和比は、c/bで表され� �第二の過飽和状態すなわち、オーバーオー� �の過飽和比は、c/aで表される。
“食品工学ハンドブック”、p.651~p.656、� ��本食品工学会編(2004年) “化学便覧”、p.432、日本化学会編(1993� �)

 第一の過飽和状態を作り出すために使用� ��るグルタミン酸塩溶液の量は、あらかじめ� ��々の量のグルタミン酸塩溶液を添加して、p Hの検量線を作成して所望のpHにするのに必要 な液量を決定する。すなわち、調整したい過 飽和比になるようなpHを決定して、それに必� ��な液量は検量線からもとめて決定する。し� ��がって、pH範囲は晶析前の水溶液のグルタ� �ン酸濃度に依存することとなる。オーバー� �ールの過飽和比8.0の晶析における1段目の過� ��和状態における過飽和比1.0から1.7の範囲に� ��当するpH範囲は、1.3~1.6となる。また、オー� ��ーオールの過飽和比4.0の晶析の場合には、1 段目の過飽和状態における過飽和比1.0から1.7 に相当するpH範囲は、1.7~2.0である。

 第一の過飽和状態は、上記の量のグルタ� ��ン酸塩溶液に上記の酸を加えることによっ� ��形成させることができる。その際の液温は2 0~30℃の範囲内であることが望ましい。この� �囲外であると温度が高すぎてもβ型結晶の析 出リスクが高まり、逆に低すぎてもβ型結晶� ��析出リスクが高まる。酸は、徐々に添加す� ��必要はなく、一度に添加すればよい。その� ��、液を均一にするために攪拌を行うことが� ��要である。

 本発明においては、この第一の過飽和状� ��を作り出してから、α型結晶を優先的に折� �させるために一定時間内に残余のグルタミ� �酸塩溶液を投入する必要がある。この時間� �、次のようにして求めた。

 グルタミン酸ソーダ1水和物(MSG)127g/Lの水� ��液を100mL調製し、硫酸3.4gをビーカーに計り� ��った。このとき、グルタミン酸は、0.068モ� �、硫酸は、0.034モルである。このMSG水溶液の 内、1段目に中和する量を種々変えてマグネ� �ックスターラーで撹拌しながら、ウォータ� �バスで25℃に保持し、硫酸と瞬時に混合した 。時間を種々変えてその時間後に残りのMSG水 溶液を添加して、二段目の過飽和をかけた。 このときのオーバーオールでの過飽和比は、 8.0となる。

 析出したグルタミン酸の結晶がα型結晶� �、β型結晶かの判定は顕微鏡観察によって行 った。また、顕微鏡での判定が困難な場合は 、そのスラリーを種晶として用いて、再度晶 析を行うことによりβ型結晶かどうかの判定� ��行った。具体的には、127g/LのMSG溶液を調製� ��、その溶液を1ml計りとる。この液に対して� ��200μlの判定用サンプルを添加する。その後� ��直ちに20μlの濃硫酸を添加し手で振とうし� �。得られた結晶をさらに顕微鏡観察を行っ� �β型結晶が混入しているかどうかを判定した 。

 グルタミン酸の準安定型結晶(α型結晶)と は、図5の(a)の顕微鏡写真のような形状をし� �おり、さらに、ラマン分光装置による分析� �より、図6の(a)のようなチャートを示す結晶� ��ことを言う。なお、安定形結晶の場合は、� ��5(b)のように扁平な結晶であって、図6(b)の� �うな特徴的なピークを示す。

 こうして得られた、第一の過飽和状態で� ��過飽和比と、硫酸投入後残余のMSG水溶液を� ��入するまでの時間と、折出結晶がα型であ� �かβ型であるかとの関係を調べた結果を図2� �示した。

 また、グルタミン酸ソーダ1水和物(MSG)63.5 g/Lの水溶液を100mL調製し、硫酸1.7gをビーカー に計りとった。このとき、グルタミン酸は、 0.034モル、硫酸は、0.017モルである。このMSG� �溶液の内、1段目に中和する量を種々変えて� ��りとってマグネチックスターラーで撹拌し� ��がら、ウォーターバスで25℃に保持し、硫� �と瞬時に混合した。時間を種々変えてその� �間後に残りのMSG水溶液を添加して、二段目� �過飽和をかけた。このときのオーバーオー� �での過飽和比は、4.0となる。このときの結� �形を判定した結果を図3に示した。

 β型結晶析出のタイミングが、一般に言わ� �ている一次核発生による結晶化待ち時間(過� ��和生成してから結晶の析出が観測されるま� ��の時間)であることを確認するために、図2� �図3の領域をln(t)(t:結晶化待ち時間[sec.])及び1 /(T ³ ×(lnS) ² )(T:温度[K]、S:過飽和比[-])の関係で整理した� �果を図4に示した。図中(1)の境界、(3)の境界� ��ついては、系に依存しないことが判明した� ��すなわち、それぞれ、均一一次核化および� ��均一一次核化を現しており、やはり、β型� �晶は、一次核発生で析出していることがわ� �った。(2)の境界は、遷移域と考えられ、実� �条件によって異なるが、概略直線で表現で� �ることがわかった。これは、下に示す範囲� �示すことができる。
なお、(1)の境界線は図4より、傾き3.46×10 ⁸ 、y切片が-9.69と読み取れることから、以下の 式で記述できる。
(2)の境界線(実線)は、傾き1.95×10 ⁷ 、y切片が4.35と読み取れることから、
と表され、(2)の境界線(点線)は、傾き1.95×10 ⁷ 、y切片が4.80と読み取れることから
で表されることがわかった。(3)の境界線は、 傾きが6.16×10 ⁴ 、y切片が7.34と読み取れることから、
で、表されることがわかった。

 これらを図2、3を参照することにより、α型 結晶を安定して得るためには、
第一の過飽和状態における
過飽和比が2.6~8.0の場合は、
 t≦exp{1/(T ³ (InS) ² )×3.46×10 ⁸ -9.69}以内に、
過飽和比が1.8~2.6の場合は、
t≦exp{1/(T ³ (InS) ² )×1.95×10 ⁷ +4.35}以内に、
過飽和比が1.0~1.8の場合は、
t≦exp{1/(T ³ (InS) ² )×6.16×10 ⁴ +7.34}以内に
残余のグルタミン酸塩溶液を添加すればよい ことがわかる。一方、第一の過飽和状態を作 り出すためにグルタミン酸塩溶液に酸を加え た後残余のグルタミン酸塩溶液を加える前に 少なくとも1分間は時間をおく必要がある。
 残余のグルタミン酸塩溶液も一度に加えれ� ��よく、その際、攪拌することが好ましい。

 また、本晶析法で得られた結晶の粒度分布� ��、図7に示されたように、従来の種晶を添加 する方法にくらべて、非常に細かいことがわ かった。通常、得られた結晶を種晶として使 用する場合には、結晶の表面積が高いほどそ の効果が高いと考えられており、大スケール の晶析における種晶を本法で調達する場合な どに有利に働く。
 こうして得られたα型結晶スラリーは、大� �ケールの晶析の種晶として用いることがで� �、さらには、以下のような転移晶析をする� �とも可能である。すなわち、α晶の溶解度は 0℃から約100℃の範囲で必ず、β型結晶の溶解 度よりも高い。ここへ、β型結晶の種結晶や� ��ある確率でβ型結晶が突然出現した場合、� �全体の溶解度は、β型を液底体とする溶解度 となる。すると、α型結晶が溶解しだして、� �型結晶とβ型結晶の溶解度差を駆動力として β型の結晶に全て変化する。このグルタミン� ��β型結晶を取得した後、水酸化ナトリウム� �溶液でグルタミン酸ナトリウム1水塩(MSG)を� �成するpHに溶解・調製した後に、濃縮によっ て結晶を析出させ、分離した結晶を乾燥して 製品とするグルタミン酸ナトリウム1水塩を� �造することができる(非特許文献3)。

 〔実施例1〕
 グルタミン酸ソーダ1水和物(MSG)127g/Lの水溶� ��を100mL調製し、硫酸3.4gをビーカーに計りと� ��。このとき、グルタミン酸は、0.068モル、� �酸は、0.034モルである。このMSG水溶液の内、 46mlを計りとってマグネチックスターラーで� �拌しながら、ウォーターバスで25℃に保持し 、硫酸と瞬時に混合して1段目の過飽和比1.2� �作り出した。1.0分後に残りのMSG水溶液54mlを� ��加して、二段目の過飽和をかけ、晶析を完� ��させた。このときのオーバーオールでの過� ��和比は、8.0となる。このときの結晶形はα� �であった。

 〔比較例1〕
 グルタミン酸ソーダ1水和物(MSG)127g/Lの水溶� ��を100mL調製し、硫酸3.4gをビーカーに計りと� ��。このとき、グルタミン酸は、0.068モル、� �酸は、0.034モルである。このMSG水溶液の内、 54mlを計りとってマグネチックスターラーで� �拌しながら、ウォーターバスで25℃に保持し 、硫酸と瞬時に混合して1段目の過飽和比2.3� �作り出した。2.5分後に残りのMSG水溶液46mlを� ��加して、二段目の過飽和をかける。このと� ��のオーバーオールでの過飽和比は、8.0とな� ��。このとき、α型とβ型の両方の結晶が析出 した。

 〔参考例1〕
 グルタミン酸ソーダ1水和物(MSG)127g/Lの水溶� ��を100mL調製し、硫酸3.4gをビーカーに計りと� ��。このとき、グルタミン酸は、0.068モル、� �酸は、0.034モルである。このMSG水溶液に、硫 酸を徐々に添加しpH5.0に調整した。ここで、� �晶を種晶として1g添加した。30分ほど撹拌を� ��た後、残りの硫酸を3時間かけて添加し、グ ルタミン酸を晶析させた。このときの結晶形 は、α型であった。