BR112019016809A2

BR112019016809A2 - processo para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose

Info

Publication number: BR112019016809A2
Application number: BR112019016809A
Authority: BR
Inventors: Hellmers Frank; Wolter Jan; Öhrlein Johannes; Schlegel-Kachel Sibylle
Original assignee: Evonik Degussa Gmbh
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2020-04-07
Also published as: WO2018149707A1; CA3053000A1; ZA201905957B; CN110268068A; AU2018222353A1; TWI762577B; EP3363909A1; MX2019009643A; EP3583224A1; US20200048672A1; TW201840851A; CO2019009975A2; JP2020505956A; CN110268068B; PH12019501825A1; US11560580B2; AU2018222353B2; JP6926238B2; SG11201907342RA

Abstract

a presente invenção fornece um processo para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose que compreende as etapas do processo a) colocar um complexo de enzima que tem capacidade para catalisar a reação de sacarose para isomaltulose e trealulose em contato com uma solução que contém sacarose; b) isomerizar pelo menos algum dentre a sacarose para isomaltulose e trealulose; c) separar o complexo de enzima para gerar uma solução que contém isomaltulose, trealulose e água; d) remoção parcial da água por evaporação, enquanto obtém uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 75% em peso a 95% em peso, de preferência, 80% em peso a 93% em peso, particularmente de preferência, 86% em peso a 92% em peso; e) colocar a solução concentrada a uma temperatura de 30 °c a 63 °c, de preferência, 45 °c a 62 °c, com mais preferência ainda, 55 °c a 60 °c, e indução subsequente de cristalização de isomaltulose nessa faixa de temperatura seguido do resfriamento enquanto obtém um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM MATERIAL SÓLIDO QUE CONTÉM CRISTAIS DE ISOMALTULOSE E TREALULOSE”

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção fornece um processo para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose que compreende as etapas do processo

A) colocar um complexo de enzima que tem capacidade para catalisar a reação de sacarose para isomaltulose e trealulose em contato com uma solução que contém sacarose;

B) isomerizar pelo menos algum dentre a sacarose para isomaltulose e trealulose;

C) separar o complexo de enzima para gerar uma solução que contém isomaltulose, trealulose e água;

D) remoção parcial da água por evaporação, enquanto obtém uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 75% em peso a 95% em peso, de preferência, 80% em peso a 93% em peso, particularmente de preferência, 86% em peso a 92% em peso;

E) colocar a solução concentrada a uma temperatura de 30 °C a 63 °C, de preferência, 45 °C a 62 °C, com mais preferência ainda, 55 °C a 60 °C, e indução subsequente de cristalização de isomaltulose nessa faixa de temperatura seguido do resfriamento enquanto obtém um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose.

TÉCNICA ANTERIOR [002] Isomaltulose (a-D-glucopiranosil-1,6-frutose, também Palatinose®) é um substituto de açúcar que é obtido a partir de sacarose. A produção do mesmo prossegue através da isomerização de sacarose que é, em geral, realizada enzimaticamente com o uso de isomaltulose sintases (sacarose glucosilmutases, EC 5.4.99.11).

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2/18 [003] Os documentos n° DE1049800, DE2217628, EP 28900 e EP 91063 descrevem métodos que usam células bacterianas imobilizadas para a conversão enzimática de sacarose em isomaltulose. O documento n° EP 0625578, para esse propósito, usa cepas bacterianas do grupo Protaminobacter rubrum (CBS 574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marcescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B 512 F (ATCC 1083 a)) e Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). Os documentos n° EP 0392556 e EP1257638 descrevem o uso de cepas bacterianas do grupo Klebsiella terrigena JCM 1687, Klebsiella sp. No. 88 (FERM BP-2838) e Klebsiella singaporiensis LX3 e LX21.

[004] Esses métodos de isomerização são realizados com o uso de células vivas ou mortas, com células livres ou imobilizadas: por exemplo, o documento n° DE3133123 e EP0915986, por exemplo, descreve métodos de imobilização de catalisadores de enzima com o uso de alginato de cálcio ou trocadores iônicos, apenas como no documento n° EP0001099, um método que usa células vivas livres, que pode produzir isomaltulose no contexto de uma fermentação.

[005] Na reação de sacarose enzimática, como subprodutos, trealulose (a-Dglucopiranosil-1,1-frutose) e também frutose e glicose, são frequentemente formadas. [006] O documento n° EP483755 também descreve, portanto, um método para produzir trealulose, em que, substancialmente o método acima descrito foi otimizado em relação ao rendimento do produto de trealulose, com o uso de sacarose glucosilmutases de certas cepas de Pseudomonas ou Agrobacterium.

[007] O documento n° DE102012216955 revela um processo para a cristalização contínua de isomaltulose que compreende as etapas de A) fornecer uma solução de alimentação que contém isomaltulose e água, b) remover parcialmente a água por evaporação para obter uma suspensão de cristais de isomaltulose, C) separar a suspensão em um sólido que contém isomaltulose e um licor-mãe e opcionalmente D) lavar o sólido de isomaltulose.

[008] O documento n° EP2674500 revela um método para produzir um material sólido a partir de um líquido de sacarídeo que compreende isomaltulose, em que o

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3/18 líquido de sacarídeo é obtido deixando-se uma enzima que produz isomaltulose a partir de sacarose agir sobre um líquido de sacarose, em que o dito método compreende as etapas:

aquecer o dito líquido de sacarídeo para ajustar um teor de sólido do dito líquido de sacarídeo para 77 a 96% em massa, submeter uma mistura que resulta da etapa anterior a uma força de cisalhamento para gerar núcleos de cristal, enquanto se mantém uma temperatura do produto a 65 a 120 graus Celsius, e resfriar a mistura para obter o material sólido.

[009] As desvantagens da técnica anterior são o fato de que, de preferência, cristais de isomaltulose puros são obteníveis, desperdiçando, assim, a trealulose incluída, que nenhum sólido cristalino é obtido, mas sólidos amorfos e que as faixas de temperatura altas são desenvolvidas, que exigem grande quantidade de energia.

[010] Portanto, foi um objetivo da presente invenção fornecer um processo que supera pelo menos uma desvantagem dos processos da técnica anterior.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [011] Surpreendentemente constatou-se, agora, que o processo de acordo com a reivindicação 1 tem capacidade para alcançar esse objetivo.

[012] A presente invenção, portanto, fornece um processo para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose que compreende as etapas do processo

D) remoção parcial da água por evaporação, enquanto obtém uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 75% em peso a

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95% em peso, de preferência, 80% em peso a 93% em peso, particularmente de preferência, 86% em peso a 92% em peso;

[013] Uma vantagem do processo de acordo com a invenção é a qualidade do produto constante.

[014] Mais outra vantagem do processo, de acordo com a invenção, é que um rendimento de espaço de tempo de aparelho específico é alcançado.

[015] Mais outra vantagem do processo, de acordo com a invenção, é que cristais-semente e seu crescimento complexo não são necessários.

[016] Uma vantagem adicional do processo de acordo com a invenção é a possível economia em energia, à medida que o processo pode ser executado em temperaturas baixas.

[017] Mais outra vantagem do processo, de acordo com a invenção, é que os rendimentos são maiores, à medida que mais produto é solidificado em comparação com simples processos de cristalização que focam em isomaltulose pura.

[018] Uma outra vantagem da presente invenção é o fato de que o produto obtido está pronto para o uso e não precisa de períodos de tempo prolongados para que a formação de cristais se complete.

[019] O termo “isomaltulose” deve ser entendido como significando 6-O-a-Dglucopiranosido-D-frutose.

[020] O termo “trealulose” deve ser entendido como significando 1-O-a-Dglucopiranosido-D-frutose.

[021] O termo “complexo de enzima” deve ser entendido como significando uma composição ou composição de mistura que tem pelo menos uma enzima ativa, que também pode ser complexa de natureza, como, por exemplo, uma célula viva. Os

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5/18 exemplos adicionais de um complexo de enzima são proteínas de fusão em que a pelo menos uma enzima ativa é ligada a pelo menos um polipeptídeo adicional, mas também uma enzima purificada por si mesma pode ser um complexo de enzima para os propósitos da presente invenção.

[022] Em conexão com a presente invenção, o termo “complexo de enzima imobilizado” deve ser entendido como significando um complexo de enzima que é ligado a uma matriz ou é encerrado por uma matriz de modo que o complexo de enzima seja restrito, por exemplo, desacelerado, em sua difusão livre ou em seu movimento livre em uma solução aquosa.

[023] Em conexão com a presente invenção, o termo “material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose” deve ser entendido como significando material sólido que contém pelo menos 50% em peso, de preferência, pelo menos 70% em peso, com mais preferência ainda pelo menos 90% em peso, de matéria cristalina, com base no material sólido total. O método adequado para a determinação do teor de cristal é difração de raios X.

[024] Determinados valores em peso das substâncias se referem a substâncias anidras.

[025] A menos que especificado de outra forma, todas as porcentagens (%) fornecidas são porcentagens em massa.

[026] No processo de acordo com a invenção, uma concentração de sacarose de 20 a 80% em peso, em particular, de 30 a 50% em peso, estar presente na solução que contém sacarose da etapa do processo A), com base na solução total que contém sacarose.

[027] Um processo preferencial de acordo com a invenção é especialmente adequado para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose que compreende isomaltulose em uma quantidade de 70 a 90% em peso, especialmente 72 a 89% em peso, mais especialmente 74 a 88% em peso, mais especialmente 75 a 85% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco. O material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose compreende

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6/18 trealulose em uma quantidade de 5 a 25% em peso, especialmente 6 a 20% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco.

[028] O material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose pode compreender glicose em uma quantidade de 0,1 a 5% em peso, especialmente 0,2 a 4% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco.

[029] O material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose pode compreender frutose em uma quantidade de 0,1 a 5% em peso, especialmente 0,2 a 4% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco.

[030] O material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose pode compreender sacarose em uma quantidade de 0,05 a 4% em peso, especialmente 0,1 a 3% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco.

[031] De preferência, o material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose contém todos os três açúcares mencionados anteriormente.

[032] A enzima presente no complexo de enzima é, de preferência, pelo menos uma sacarose glicosilmutase da classe de enzima EC 5.4.99.11. É dada particular preferência ao uso de sacarose glucosilmutases de Protaminobacter rubrum, em particular, a cepa Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, em particular, a cepa Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, em particular, a cepa Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, em particular, a cepa Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, em particular, a cepa Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, em particular, as cepas Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 e WAC2928, Erwinia sp., em particular, a cepa Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, em particular, a cepa Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, em particular, a cepa Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp., em particular, as cepas Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 e NK33-98-8; Klebsiella pneumoniae, em particular, a cepa Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, em particular, a cepa Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, em particular, a cepa Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea

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7/18 dispersa, em particular, a cepa Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, em particular, as cepas Klebsiella planticola CCRC 19112, MX10 e UQ14S; Enterobacter sp., em particular, a cepa Enterobacter sp. FMB-1 (SEQ ID NO. 16), SZ62 e Ejp617; Azotobacter vinelandii DJ no processo de acordo com a invenção, com Protaminobacter rubrum CBS 574.77 e Protaminobacter ruber Z12 sendo particularmente preferenciais.

[033] As enzimas podem ser usadas na forma purificada como polipeptídeos. Para facilidade de purificação, as mesmas podem ser sob a forma de proteínas de fusão em que, por exemplo, uma etiqueta que permite a facilidade de purificação, como, por exemplo, uma etiqueta His, uma etiqueta Strep, uma etiqueta GST ou uma etiqueta MBP, é fundida à enzima.

[034] No processo de acordo com a invenção, é preferencial que o complexo de enzima seja células inteiras que são selecionadas, de preferência, a partir do grupo Protaminobacter rubrum, em particular, a cepa Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, em particular, a cepa Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, em particular, a cepa Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, em particular, a cepa Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, em particular, a cepa Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, em particular, as cepas Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 e WAC2928; Erwinia sp., em particular, a cepa Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, em particular, a cepa Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, em particular, a cepa Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp., em particular, as cepas Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 e NK33-988; Klebsiella pneumoniae, em particular, a cepa Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, em particular, a cepa Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, em particular, a cepa Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, em particular, a cepa Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, em particular, as cepas Klebsiella planticola CCRC 19112, MX10 e UQ14S; Enterobacter sp., em particular, a cepa Enterobacter sp. FMB-1, SZ62 e Ejp617; Azotobacter

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8/18 vinelandii DJ, com Protaminobacter rubrum CBS 574.77 e Protaminobacter ruber Z12 sendo particularmente preferenciais. A célula inteira, de preferência, incluída no processo preferencial de acordo com a invenção pode ser em qualquer estado, como em crescimento, repouso, vivo ou morto, em que as células em repouso são particularmente preferenciais.

[035] A imobilização dos complexos de enzima pode ocorrer, por exemplo, na forma de CLEAs (agregados de enzima reticulada insolúvel) (Cao, L. et al., 2000, Cross-linked enzyme aggregates: a simple and effective method for the immobilization of penicillin acylase, Org. Lett., 2:1.361 a 1.264) ou em materiais de suporte sólido de origem natural ou sintética. Os materiais naturais são, por exemplo, polissacarídeos, como alginato, agarose, sefarose, celulose e derivados dos mesmos (por exemplo, DEAE- ou CM-celulose). Também é possível usar sefaroses modificadas, como, por exemplo, sefarose ativada por epóxi, ativada por bromocianogênio, ativada por NHS e ativada por tiol. Essas sefaroses são comercialmente disponíveis, por exemplo, junto às empresas GE Healthcare, BioRad, Sigma e Pierce.

[036] Os polímeros orgânicos sintéticos que podem ser usados são derivados de poliestireno, poliacrilatos, em particular, esferas de resina acrílica ativada por epóxido (Eupergit), polimetacrilatos, poliacrilamidas, polímeros de vinila e alila, poliésteres ou poliamidas.

[037] Os poli(met)acrilatos preferenciais são selecionados a partir de polímeros de acrilato de C1-C10-alquila, polímeros de metacrilato de C1-C10-alquila e copolímeros de acrilato de C1-C10-alquila-metacrilato de C1-C10-alquila. Um processo para encapsulação e polímeros de poli(met)acrilato adicionalmente, de preferência, usados são descritos no documento n° EP3114218.

[038] Os carreadores inorgânicos possíveis são materiais com base em óxidos de silício ou óxidos de alumínio, ou misturas dos mesmos.

[039] A imobilização dos complexos de enzima também pode ocorrer por meio de encapsulação em géis porosos poliméricos, por exemplo, materiais de sol-gel hidrofóbicos de RSi(OCH3)3 ou misturas de RSi(OCH3)3 e Si(OCH3)4 (Reetz, M.T.;

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Zonta, A.; Simpelkamp, J.; Rufinska, A.; Tesche, B. J. Sol-Gel Sci. Technol. 1996, 7, páginas 35 a 43) ou de géis de silica poliméricos porosos (Elgren, T.M.; Zadvorny, O.A.; Brecht, E.; Douglas, T.; Zorin, N.A.; Maroney, M. J. & Peters, J. W.).

[040] Ademais, além de uma imobilização, um multiuso da enzima em reatores de membrana de enzima é concebível.

[041] Os complexos de enzima usados no processo de acordo com a invenção, em particular, células, são, de preferência, imobilizados em polissacarídeos como alginato, pectina, carragenana, quitosana ou álcoois polivinílicos, como, por exemplo, lentikats, ou misturas dos mesmos, em particular, em alginato; cf. nesse sentido, por exemplo, Shimizu, H., et al. (1997) Screening of novel microbial enzymes for the production of biologically and chemically useful compounds, in: Advances in biochemical engineering biotechnology, Vol. 58: New Enzymes for Organic Synthesis (Scheper, T., ed.) páginas 45 a 88, Springer, Nova Iorque.

[042] Uma imobilização particularmente preferencial a ser usada para qualquer forma dos complexos de enzima usados no processo, de acordo com a invenção, é o processo descrito no documento n° EP2011865, em que os complexos de enzima imobilizados em um suporte inerte são dotados de um revestimento de silicone obtido por meio de hidrossililação.

[043] É preferencial, de acordo com a invenção, que na etapa do processo B), um pH a partir de 4 a 9,5 esteja presente. Esse pH é vantajosamente estabelecido com a ajuda de um ácido, em particular, um ácido inorgânico, de preferência, a partir do grupo ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou ácido acético.

[044] Também é preferencial, de acordo com a invenção, que na etapa do processo B), uma temperatura a partir de 20 a 40 °C, de preferência, a partir de 25 a 35 °C, medida na solução que contém sacarose, esteja presente.

[045] Na etapa do processo C), o complexo de enzima e impurezas sólidas eventualmente incluídas são separados da isomaltulose; isso ocorre, por exemplo, por meio de filtração, sedimentação, cromatografia por troca iônica ou centrifugação. Em razão do caráter de imobilização do complexo de enzima, essa separação é facilitada

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10/18 em comparação com a enzima não imobilizada.

[046] Por razões de economia de processo, é preferencial, de acordo com a invenção, se o complexo de enzima imobilizado for usado sob a forma de um leito sólido através do qual a solução que contém sacarose flui (H. Schiweck, Zuckerind. (1990), 115 (7), 555 a 565). Os processos de leito sólido correspondentes são descritos em A. Liese, et. al. Processes in A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey (Eds.), Industrial Biotransformations 2^a Edição (2006), Wiley-VCH, Weinheim.

[047] Podería ser vantajoso se as impurezas sólidas eventualmente incluídas fossem separadas da isomaltulose por meio de sedimentação. Isso é obtido, de preferência, por meio de armazenamento durante um período de tempo de 2 dias a 60 dias, de preferência, 10 dias a 50 dias, mais preferencialmente, de 20 dias a 40 dias, de preferência, em uma faixa de temperatura de 2 °C a 30 °C, de preferência, de 3 °C a 25 °C, particularmente de preferência, de 4 °C a 12 °C, enquanto as impurezas sólidas eventualmente incluídas descem para o fundo da solução que contém isomaltulose, trealulose e água.

[048] Isso tem o efeito técnico surpreendente que a indução de cristalização de isomaltulose pode ser induzida em temperaturas tão baixas como 30 °C. Portanto, um processo alternativamente preferencial, de acordo com a invenção, é caracterizado pelo fato de que na etapa do processo C) o complexo de enzima e impurezas sólidas eventualmente incluídas são separadas da isomaltulose por meio de armazenamento durante um período de tempo de 2 dias a 60 dias, de preferência, juntamente com as características que, na etapa D), a água é removida por evaporação, enquanto se obtém uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 86% em peso a 92% em peso e que na etapa E) a solução concentrada é levada a uma temperatura de 30 °C a 50 °C, [049] Mediante a variação do grau de evaporação, podem ser obtidos teores de sólido diferentes; isso pode ser controlado através do tempo de permanência na etapa do processo D), por exemplo.

[050] Um processo preferencial, de acordo com a invenção, é caracterizado pelo

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11/18 fato de que a etapa do processo D) é realizada em uma faixa de temperatura de 50 °C a 80 °C, de preferência, de 60 °C a 75 °C, particularmente de preferência, de 63 °C a 68 °C, e em uma faixa de pressão de 70 mbar a 200 mbar, de preferência, de 100 mbar a 180 mbar, particularmente de preferência, de 130 mbar a 160 mbar. Em particular, é preferencial, nesse contexto, que no processo, de acordo com a invenção, a etapa do processo D) seja realizada em uma faixa de temperatura de 63 °C a 68 °C, e em uma faixa de pressão de 130 mbar a 160 mbar.

[051] Um processo alternativamente preferencial, de acordo com a invenção, é caracterizado pelo fato de que a etapa do processo D) é realizada em uma faixa de temperatura de 50 °C a 80 °C, de preferência, de 60 °C a 75 °C, particularmente de preferência, de 63 °C a 68 °C, e em uma faixa de pressão de 250 mbar a 500 mbar, de preferência, de 275 mbar a 450 mbar, particularmente de preferência, de 300 mbar a 400 mbar. Em particular, é preferencial, nesse contexto, que no processo, de acordo com a invenção, a etapa do processo D) seja realizada em uma faixa de temperatura de 63 °C a 68 °C, e em uma faixa de pressão de 300 mbar a 400 mbar.

[052] Um processo ainda mais alternativamente preferencial, de acordo com a invenção, é caracterizado pelo fato de que a etapa do processo D) é realizada em uma faixa de temperatura de 95 °C a 130 °C, de preferência, de 106 °C a 121 °C, particularmente de preferência, de 108 °C a 118 °C, e em uma faixa de pressão de 250 mbar a 500 mbar, de preferência, de 275 mbar a 450 mbar, particularmente de preferência, de 300 mbar a 400 mbar. Em particular, é preferencial, nesse contexto, que, no processo de acordo com a invenção, a etapa do processo D) seja realizada em uma faixa de temperatura de 108 °C a 118 °C, e em uma faixa de pressão de 300 mbar a 400 mbar.

[053] Mediante a variação do grau de evaporação, rendimentos e/ou teores de sólido diferentes podem ser obtidos; isso pode ser controlado através do tempo de permanência, da pressão e da temperatura na etapa do processo D), por exemplo. A evaporação pode ocorrer em um evaporador contínuo ou em batelada.

[054] É preferencial, de acordo com a invenção, que na etapa do processo D),

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12/18 um pH a partir de 4 a 9,5 esteja presente.

[055] Na etapa do processo E), a solução concentrada é levada a uma temperatura de 30 °C a 63 °C, de preferência, 45 °C a 62 °C, com mais preferência ainda, 55 °C a 60 °C, de preferência, em pressão ambiente.

[056] É especialmente preferencial se, de acordo com a invenção, na etapa do processo D) uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 86% em peso a 92% em peso seja obtida e na etapa do processo E) a solução concentrada é levada a uma temperatura de 55 °C a 60 °C.

[057] Um processo preferencial de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que, na etapa do processo E), a solução concentrada é levada a uma temperatura de 30 °C a 63 °C, de preferência, 45 °C a 62 °C, com mais preferência ainda, 55 °C a 60 °C, e subsequentemente a cristalização de isomaltulose é induzida pelo meio selecionado a partir de pelo menos um do grupo que consiste na adição de cristais-semente de isomaltulose, forças de cisalhamento, agitação, atrito, radiação e ultrassom, com forças de cisalhamento particularmente preferenciais. Nesse contexto, é extraordinariamente preferencial que a cristalização de isomaltulose seja induzida pelo meio selecionado de forças de cisalhamento, mas sem a adição de cristaissemente de isomaltulose.

[058] Um processo preferencial de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que, se na etapa do processo E) os cristais-semente de isomaltulose forem adicionados, os mesmos foram adicionados em uma quantidade de 0,01% a 10% em peso e, particularmente de preferência, 0,1% a 1% em peso, com base na quantidade total de isomaltulose contida na solução concentrada.

[059] Um processo preferencial, de acordo com a invenção, é caracterizado pelo fato de que, na etapa do processo E), as forças de cisalhamento induzem cristais de isomaltulose por meio de um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento, de preferência, sem a adição de cristais-semente de isomaltulose.

[060] Na presente invenção, um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento” é um dispositivo que aplica uma força de cisalhamento sobre um

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13/18 material. Isso pode ser, por exemplo, um dispositivo que tem capacidade para amassar um material altamente viscoso, portanto, um dispositivo pelo qual as forças de deslocamento de um material são aplicadas em uma direção e uma direção oposta para triturar, amassar ou misturar o material. Isso pode ser especialmente um dispositivo que tem uma função como um amassador, mais especialmente, um dispositivo que pode aquecer e raspar um material de modo que o material processado não seja deixado, aderido a um recipiente do dispositivo. O dispositivo pode ser um amassador, uma extrusora, um amassador, um agitador e uma máquina de agitação e mistura universal, em que uma extrusora é, de preferência, usada.

[061] Esse dispositivo de aplicação de força de cisalhamento pode ser um amassador de laboratório pequeno que tem um recipiente de parede dupla com um volume de 100 a 300 ml. Esse dispositivo tem, de preferência, uma velocidade de rotação de 10 a 40 rpm, mais preferencialmente, de 20 a 40 rpm. O dispositivo pode ter uma tremonha de amassamento horizontal com duas pás de amassamento de corrotação e o torque máximo do dispositivo pode ser de 40 Nm ou 30 Nm. A temperatura do produto pode ser ajustada através de um fluido térmico em uma camisa de parede dupla. Como exemplo, é citado um IKA HKD-T 06. O produto nesse dispositivo é movido em um movimento circular e cisalhado entre as pás de amassamento. Nesse dispositivo, o período de tempo necessário para a cristalização e formação completa de um produto sólido branco (mencionado como “tempo de processamento” doravante) pode ser de 1 a 40 min, de preferência, 3 a 15 min. Durante o tempo de processamento, as forças de cisalhamento são aplicadas continuamente à mistura de isomaltulose por meio de amassamento e agitação. O dispositivo de amassamento é operado em um modo de batelada. Após a conclusão do tempo de processamento, o produto é removido da tremonha de amassamento.

[062] Como um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento contínua, uma extrusora de laboratório, especialmente uma extrusora de rosca dupla de corrotação, por exemplo, uma Haake PolyLab OS, pode ser empregada. A razão entre comprimento e diâmetro da rosca (L/D) pode ser de 25. A rosca pode ser configurada

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14/18 para conter elementos de transporte e amassamento. O material é transportado horizontalmente a partir da porta de alimentação para a extremidade de descarga da extrusora. O produto é cisalhado na rosca e, em particular, entre os elementos de amassamento. O torque máximo do dispositivo pode ser se 130 Nm ou 100 Nm. A extrusora pode possuir um aquecimento elétrico do cilindro de extrusora. A velocidade de rotação da extrusora pode ser de 5 a 100 rpm, de preferência, 10 a 50 rpm. O tempo de processamento na extrusora pode ser de 20 s a 5 min, de preferência, 30 s a 2 min.

[063] Como um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento de escala maior, um amassador-extrusora, especialmente um amassador com uma rosca de alimentação giratória única pode ser usado. A rosca pode conter elementos de transporte e amassamento. O material é transportado horizontalmente a partir da porta de alimentação para a extremidade de descarga da extrusora. O produto é cisalhado na rosca e, em particular, entre os elementos de amassamento.

[064] Um processo preferencial de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que, na etapa do processo E), a indução de cristalização de isomaltulose por ultrassom é obtida por meio de sonicação com uma densidade de potência de superfície específica em uma faixa de 20 W/cm² a 400 W/cm², em particular, 80 W/cm²a 300 W/cm², em particular, 120 W/cm² a 180 W/cm².

[065] É preferencial, de acordo com a invenção, que na etapa do processo E), um pH a partir de 3,5 a 9,5 esteja presente.

[066] Os exemplos listados abaixo descrevem a presente invenção a título de exemplo, sem qualquer intenção de limitar a invenção, o escopo da qual surge a partir de toda a descrição e das reivindicações, às modalidades especificadas nos exemplos.

EXEMPLOS:

EXEMPLO 1: ISOMERIZAÇÃO DE SOLUÇÃO QUE CONTÉM SACAROSE [067] Para todos os experimentos, a isomerização foi realizada conforme exposto

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15/18 a seguir:

As células de uma subculture da cepa Protaminobacter rubrum (CBS574.77) foram elutriadas com 1 a 5 ml de um meio nutritivo estéril que consiste em 50 g/kg de sacarose, 15 g/kg de milho expandido com água, 7 g/kg de sulfato de amônio, 0,5 g/kg de extrato de levedura, 1 g/kg de di-hidrogenossulfato de potássio, 0,41 g/kg de heptaidrato de cloreto de magnésio, 0,004 g/kg de tetraidrato de cloreto de manganês, 0,047 g/kg de monoidrato de citrato de ferro e 926 g/kg de água, se necessário, ajustado para pH 7,2. Essa suspensão serviu como inóculo para a précultura, que compreende 200 ml da solução de nutriente acima em um frasco de agitação de 1 I.

[068] Após o cultivo a 30 °C durante 20 horas, um fermentador de 2 I, com um litro de meio de produção estéril que consiste em 50 g/kg de sacarose, 15 g/kg de milho expandido em água, 3 g/kg de sulfato de amônio, 4 g/kg de hidrogenossulfato de amônio, 0,5 g/kg de extrato de levedura, 1 g/kg de di-hidrogenossulfato de potássio, 0,41 g/kg de heptaidrato de cloreto de magnésio, 0,004 g/kg de tetraidrato de cloreto de manganês, 0,047 g/kg de monoidrato de citrato de ferro e 926 g/kg de água, ajustado para pH 7,2, foi inoculado com a pré-cultura de modo que a densidade óptica inicial (ODeoo) fosse 1.

[069] A fermentação foi realizada a 30 °C, pH 7 (regulado) e um pO2 de 30% (agitador em cascata, Airflow). A sacarose foi alimentada durante a fermentação. Após 15 a 20 h, o processo de fermentação foi concluído e a biomassa podería ser coletada para a imobilização.

[070] Para esse propósito, a suspensão resultante foi misturada com água e uma solução de alginato de 4% de resistência na razão em volume de 1:1. Essa suspensão foi, então, imobilizada soltando em uma solução de CaCk de 2% de resistência. As esferas resultantes foram pós-curadas com polietilenoimina e glutaraldeído. O biocatalisador resultante pode ser armazenado por várias semanas a 4 a 10 °C.

[071] As células imobilizadas obtidas são introduzidas em um reator de coluna aquecível e aquecidas a 20 a 35 °C, e o suco espesso diluído de beterrabas sacarinas

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16/18 com um teor de 41% em peso de sacarose, com base no suco espesso total, é passado em um fluxo contínuo.

[072] A composição após a isomerização pode ser encontrada na Tabela 1.

Frutose	[% em peso]	1,4%
Glicose	[% em peso]	0,5%
Sacarose	[% em peso]	1,7%
Isomaltulose	[% em peso]	32,5%
Trealulose	[% em peso]	3,8%
Isomelezitose	[% em peso]	1,1%
Água	[% em peso]	59,0%

TABELA 1 COMPOSIÇÃO DE SUCO ESPESSO ISOMERIZADO EXEMPLO 2: SEDIMENTAÇÃO [073] Para alguns experimentos, as impurezas sólidas eventualmente incluídas foram separadas da isomaltulose por meio de sedimentação mediante o armazenamento a 20 °C durante um período de tempo de 30 dias.

EXEMPLO 3:CONCENTRAÇÃO [074] A solução que contém isomaltulose, trealulose e água foi concentrada em um evaporador giratório a 65 °C e 130 mbar até o teor de sólido desejado entre 85 e 98%. A pressão foi reduzida para 110 mbar durante o processo de evaporação para compensar a queda de pressão de vapor da solução concentrada. No final do processo de evaporação, a temperatura foi elevada para 95 °C em 150 mbar para obter um xarope vertível.

[075] Dados valores de teor de água abaixo em porcentagem igual a 100% em peso - % em peso de teor de sólido.

EXEMPLO 4: CRISTALIZAÇÃO [076] A cristalização foi induzida em uma extrusora de rosca dupla contínua Thermo Fischer (Haake PolyLab OS PTW 16/25) com elementos de transporte e

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17/18 amassamento. O xarope concentrado foi transferido para o funil de alimentação aquecido (-140 °C) da extrusora.

[077] A indução de cristalização nas temperaturas maiores gera um produto que é menos fácil de manusear e precisa de quantidades de energia maiores (C1 e C2). As soluções concentradas de modo altamente excessivo não podem ser cristalizadas adequadamente (C3). As massas cristalinas muito úteis que são formadas nas temperaturas de acordo com a presente invenção podem ser processadas de modo muito fácil e entregar um produto muito homogêneo pronto para o uso de uma aparência agradável.__________________________________________________________

Experimento	C1	C2	C3	E1
Teor de água [-]	9%	10%	2%	10%
T. de produto [°C]	76	75	56,2	55
Velocidade de rotação [min-1]	18	10	10	10
Torque [Nm]	25	7	5,5	32
Cristais-semente	sim	não	não	não
Sedimentação	-	30 d	30 d	-
Resultado	produto cristalizado frágil, seco e duro, fluxo de massa pequeno devido a bloqueio de rosca	massa líquida viscosa turva, solidifica e cristaliza sob resfriamento	Fusão ligeiramente turva que permanece elástica sob resfriamento	filamentos sólidos brancos cristalinos

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Experimento	E2	E3	E4	E5
Teor de água [-]	10%	14%	12%	8%
T. de produto [°C]	62	48,9	33,5	58,5
Velocidade de rotação [min-1]	20	5	5	10
Torque [Nm]	6	4,3	43,2	32,4
Cristais-semente	não	não	não	não
Sedimentação	-	30 d	30 d	30 d
Resultado	filamentos sólidos brancos cristalinos	filamentos cristalinos brilhantes, macios, brancos que se solidificam e se tornam foscos sob resfriamento	filamentos cristalinos brilhantes, macios, brancos que se solidificam e se tornam foscos sob resfriamento	filamentos cristalinos foscos, macios, brancos que se solidificam sob resfriamento

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose caracterizado por compreender as etapas do processo de:

A) colocar um complexo de enzima que tem capacidade para catalisar a reação de sacarose para isomaltulose e trealulose em contato com uma solução que contém sacarose;

B) isomerizar pelo menos algum dentre a sacarose para isomaltulose e trealulose;

C) separar o complexo de enzima para gerar uma solução que contém isomaltulose, trealulose e água;

D) remoção parcial da água por evaporação, enquanto obtém uma solução concentrada com, com base na solução total, um teor de sólido de 75% em peso a 95% em peso, de preferência, 80% em peso a 93% em peso, particularmente de preferência, 86% em peso a 92% em peso;

E) colocar a solução concentrada a uma temperatura de 30 °C a 63 °C, de preferência, 45 °C a 62 °C, com mais preferência ainda, 55 °C a 60 °C, e indução subsequente de cristalização de isomaltulose nessa faixa de temperatura seguido do resfriamento enquanto obtém um material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma concentração de sacarose de 20 a 80% em peso, em particular, de 30 a 50% em peso, estar presente na solução que contém sacarose da etapa do processo A), com base na solução total que contém sacarose.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a enzima presente no complexo de enzima ser pelo menos uma sacarose glicosilmutase da classe de enzima EC 5.4.99.11.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por na etapa do processo B), um pH a partir de 3,5 a 9,5 estar presente.

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5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por na etapa do processo C) o complexo de enzima e impurezas sólidas eventualmente incluídas serem separados da isomaltulose por filtração, sedimentação ou centrifugação.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a etapa do processo D) ser realizada em uma faixa de temperatura a partir de 63 °C a 68 °C, e em uma faixa de pressão a partir de 130 mbar a 160 mbar.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por na etapa do processo D), uma solução concentrada, com base na solução total, com um teor de sólido de 86% em peso a 92% em peso ser obtida e na etapa do processo E) a solução concentrada é levada a uma temperatura de 55 °C a 60 °C.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a cristalização de isomaltulose ser induzida pelo meio selecionado a partir de pelo menos um grupo que consiste em adição de cristais-semente de isomaltulose, forças de cisalhamento, agitação, atrito, radiação e ultrassom.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o material sólido que contém cristais de isomaltulose e trealulose compreender isomaltulose em uma quantidade de 70 a 90% em peso, especialmente 72 a 89% em peso, mais especialmente 74 a 88% em peso, mais especialmente 75 a 85% em peso, trealulose em uma quantidade de 5 a 25% em peso, especialmente 6 a 20% em peso,

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3/3 glicose em uma quantidade de 0,1 a 5% em peso, especialmente 0,2 a 4% em peso, frutose em uma quantidade de 0,1 a 5% em peso, especialmente 0,2 a 4% em peso, e sacarose em uma quantidade de 0,05 a 4% em peso, especialmente 0,1 a 3% em peso, em relação ao peso total do material sólido seco.