CS224976B1

CS224976B1 - The production of the crystalline d-fructose

Info

Publication number: CS224976B1
Application number: CS561182A
Authority: CS
Inventors: Jan Rndr Csc Stanek; Vera Ing Hermankova; Vaclav Ineman; Karel Ing Csc Kefurt; Jiri Prof Ing Drsc Jary
Original assignee: Stanek Jan; Vera Ing Hermankova; Vaclav Ineman; Karel Ing Csc Kefurt; Jary Jiri
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-02-13

Description

Průmyslová výroba krystalické D-fruktosy je doposud velmi obtížná, s vysokými náklady. D-Fruktosa vykrystalisuje jen ze zcela Čistých roztoků, prostých jakýchkoliv anorganických organických příměsí, solí nebo stop jiných sacharidů. Odstranění takových nečistot z produktu před finální krystal i sací představuje hlavní operaci u všech dosud ve světě realizovaných výrob, vycházejících přitom z levné a snadno dostupné suroviny, zq sirupovité směsi D-fruktosy a D-glukosy. Ta se získává buS z inverse sacharosy, nebo isomerisací D-glukosy, chemickou nebo enzymatickou cestou a obsahuje od přibližně 40 % až do 60 % D-fruktosy. Ovšem dělení takové směsi aí již kapalinovou chromatografii na sloupci iontoměniČe (U.S. 3044904) nebo selektivním srážením vápenatých solí (Ger. 381575) je značně nákladné a zodpovídá za vysokou výrobní cenu krystalické D-fruktosy. Zdánlivě jednodušší je poslední z používaných postupů: D-glukosa se selektivně zoxiduje, chemicky nebo enzymaticky, na D-glukonovou kyselinu, jejíž separace od D-fruktosy jakožto chemicky již značně odlišné sloučeniny je snazší. Podstatnou část D-glukonové kyseliny lze ze směsi oddělit v podobě nerozpustné vápenaté nebo sodné soli (Listy cukrov. 88, 31 /1972/, Ger. Offen. 2903388)· Bohužel zbytkové množství glukonanu v matečných louzích znečistí D-fruktosu ještě natolik, že její isolace 2 takovéhoIndustrial production of crystalline D-fructose is still very difficult, at high cost. D-Fructose crystallizes only from completely pure solutions, free of any inorganic organic impurities, salts or traces of other carbohydrates. Removal of such impurities from the product prior to the final crystal and suction is a major operation in all world-wide manufacturing operations, starting from a cheap and readily available raw material, from a syrupy mixture of D-fructose and D-glucose. It is obtained either from sucrose inversion, or by isomerization of D-glucose, by chemical or enzymatic means and contains from about 40% to 60% of D-fructose. However, separating such a mixture, either by liquid chromatography on an ion exchange column (U.S. 3044904) or by selective precipitation of calcium salts (Ger. 381575), is very expensive and is responsible for the high cost of crystalline D-fructose. Seemingly simpler is the latter method: D-glucose is selectively oxidized, chemically or enzymatically, to D-gluconic acid, whose separation from D-fructose as a chemically already distinct compound is easier. A substantial portion of D-gluconic acid can be separated from the mixture as an insoluble calcium or sodium salt (Sugar Leaves 88, 31 (1972), Ger. Offen. 2903388) · Unfortunately, the residual amount of gluconan in the mother liquors still contaminates D-fructose its isolation 2 of such

224 976 roztoku kry stalisací je velice obtížná, ztrátová a zdlouhavá. Výhodnější je nový japonský způsob (Japan Kokai 76 41448) dělení směsi D-glukonové kyseliny a'D-řruktosy na iontomeničích, spočívající v selektivní adsorbci kyseliny na sloupci anexu; D-fruktosa se z chromátograficky čistého filtrátu isoluje krys talisací, kyselina D-glukonová se získá v čisté formě při regeneraci iontoměniče 0,15 M kyselinou mravenčí. Použití iontoměničů je v tomto případě sice výhodnější (jedná se principiálně o filtraci), než u dělení směsi D-fruktosy a D-glukosy (náročná kapalinová chromatografie dvou strukturně podobných sloučenin), ale i tak je postup výrobně velice nákladný. Na zachycení 1 kg kyseliny D-glukonové, to je na výrobu při hl i žzmš kg D-fruktosy (surovina:· směs D-glukosy 50 % a D-fruktosy 50 %) je zapotřebí 1000 1 silného anexu typu Dowex 1x2, na jeho regeneraci se spotřebuje značné množství kyseliny mravenčí, je zapotřebí odpařovat obrovské objemy rozpouštědel (Japan Kokai 76 41448).224 976 crystallization solution is very difficult, lossy and lengthy. More preferred is a new Japanese method (Japan Kokai 76 41448) of separating a mixture of D-gluconic acid and D -ructose on ion exchangers by selective acid adsorption on an anion exchange column; D-fructose is isolated from the chromatographically pure filtrate by ratification, and D-gluconic acid is obtained in pure form by regenerating the ion exchanger with 0.15 M formic acid. The use of ion exchangers in this case is more advantageous (in principle filtration) than in the separation of a mixture of D-fructose and D-glucose (difficult liquid chromatography of two structurally similar compounds), but the process is still very expensive to produce. To capture 1 kg of D-gluconic acid, that is, to produce at a depth of kg kg of D-fructose (raw material: · mixture of D-glucose 50% and D-fructose 50%), 1000 l of a strong Dowex 1x2 type anion exchanger is required. regeneration consumes a considerable amount of formic acid, vast volumes of solvents need to be evaporated (Japan Kokai 76 41448).

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu, na jehož základě lze zpracovat stjiěsi D-fruktosy a D-glukosy po konversi na směs D-fruktosy a D-glukonanu sodného chemickou nebo enzymatickou oxidací. Tento vodný roztok, produkt oxidace, respektive matečný roztok po odkrystalisovéní části D-glukonanu sodného, používaný dříve na obtížnou výrobu D-fruktosy z glukonanu krystalisací, se výborně rozdělí podle vynálezu na jednotlivé složky iontově - vylučovací ehromatografii na sloupci silného katexu v sodném cyklu za použití vody jako eluentu. Stoěs D-fruktosy a soli kyseliny D-glukonové se ve vodném roztoku s celkovou koncentrací sacharidů 5 až 60 % hmot. nanese na sloupec vodou nasyceného styrendivinylbenzenového kopolymeru s 1 až 12 % zesilováni a nesoucího skupiny S0^í⁺, kde M je prvek ze skupiny alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin a rozdělí se při použití vody jako eluentu při teplotě +10° až +70°C, s výhodou při teplotě 15 až 30°C na frakce obsahující soli L-glukonové kyseliny a frakce obsahující D-fruktosu, ze kterých se isoluje krystalická D-fruktosa. Sůl kyseliny D-glukonové, stejně jako soli jiných kyselin, je vytěsňována z matrice iontoměniče vlivem přítomných polár_κ~„_τ +These disadvantages are overcome by the process according to the invention, by means of which the D-fructose and D-glucose after conversion can be processed into a mixture of D-fructose and sodium D-gluconate by chemical or enzymatic oxidation. This aqueous solution, the oxidation product, or the mother liquor after the crystallization portion of sodium D-gluconate, previously used for the difficult production of D-fructose from gluconate by crystallization, excellently separates according to the invention into individual components by ion exclusion using water as eluent. The D-fructose stearate and the D-gluconic acid salt in an aqueous solution having a total carbohydrate concentration of 5 to 60 wt. applied to a column of water-saturated styrendivinylbenzene copolymer with 1 to 12% crosslinking and bearing a SO4 ^{+ group} , where M is an alkali metal or alkaline earth metal element and separated using water as eluent at a temperature of + 10 ° to + 70 ° C, preferably at a temperature of 15 to 30 ° C for fractions containing L-gluconic acid salts and fractions containing D-fructose from which crystalline D-fructose is isolated. The salt of D-gluconic acid, as well as salts of other acids, is displaced from the ion exchanger matrix by the presence of polar _κ ~ „ _τ +

224 976 nich seskupení a eluuje se tedy již s mrtvým objemem kolony. Naopak D-fruktosa, která tvoří snadno Komplexy a kationty kovu drženými v matrici pryskyřice, vykazuje značnou retenci při eluci deionisovanou vodou. Výsleckem je značný rozdíl v elučních časech těchto dvou sloučenin, způsobující vysokou dělící mohutnost a kapacitu tohoto jednoduchého systému; rozdíl je nepoměrně větší, než jaký je při běžně užívaném dělení D-fruktosy odD-glukosy. Chromátograficky čistá D-fruktosa se získá odpařením příslušných frakcí a lze ji bez obtíží zkrystalisovat, např. z vodného ethanolu.224,976 of them are pooled and thus elutes with a dead column volume. In contrast, D-fructose, which easily forms metal complexes and cations held in the resin matrix, exhibits considerable retention when eluting with deionized water. The result is a considerable difference in the elution times of the two compounds, causing the high partitioning power and capacity of this simple system; the difference is disproportionately greater than that of the commonly used separation of D-fructose from D-glucose. Chromatographically pure D-fructose is obtained by evaporation of the appropriate fractions and can be crystallized without difficulty, e.g. from aqueous ethanol.

Typickými pryskyřicemi použitelnými k vynálezu jsou na jádře sulfonované styren-divinylbenzenové kopolymeryi Stupeň zesilováni, to je množství divinylbenzenu v kopolymerů, námi použitý princip dělení neovlivní. Výhodné je použití pryskyřice s 8 % divinylbenzenu.Typical resins useful in the present invention are styrene-divinylbenzene copolymers on the core. The degree of crosslinking, i.e. the amount of divinylbenzene in the copolymers, will not affect the separation principle we use. The use of a resin with 8% divinylbenzene is preferred.

Při dělení je výhodné použít iontoměniř cyklováný stejným kationtem, jaký obsahuje sůl kyseliny D-glukonové. Směs D-fruktosy a D-glukonanu sodného je tedy výhodné dělit na katexu v sodném cyklu, směs D-fruktosy a,D-glukonanu vápenatého na katexu ve vápenatém cyklu, apod. Rozdílné kationty vázané v iontoměniči a v dělené směsi sice neovlivní čistotu isolované D-fruktosy, znemožní ale použití vedlejšího produktu, soli kyseliny D-glukonové, jako chemického individua bez dalšího čištění.For separation, it is preferable to use an ion exchanger cyclized with the same cation as the D-gluconic acid salt. Thus, the mixture of D-fructose and sodium D-gluconate is advantageously separated on the cation exchanger in the sodium cycle, the mixture of D-fructose and calcium D-gluconate on the cation exchange in the calcium cycle, etc. D-fructose, however, makes it impossible to use the by-product, D-gluconic acid salt, as a chemical individual without further purification.

Vliv velikosti částic iontoměniče odpovídá běžným zkušenostem z chromatografie,8 rostoucí velikostí částic účinnost kolony klesá. Zrnění 75 až lóO^um, tedy taková velikost částic, která již umožňuje uspokojivý průtok mobilní fáze pouhou gravitací, dává ještě.výborné dělení obou sloučenin. Dělení se podstatněji nezhorší ani při použití částic s velikostí oko lo 0,3 mm až 0,5 mm, pokud je distribuce částic dostatečně úzká, jako je tomu například u Ostion LG-KS 0807 s rozmezím částic 160 až 315Průmyslové iontoměniče s velikostí částic okolo 2 mm a se šiškou jejich distribuce jsou pro tento účel již .nevyhovující. Menší částice než 75/um vyžadují již použití čerpadla na dosažení dostatečně vysokého průtoku mo224 978 bilní íaze, účinnost delení se zvyšuje· V· analytickém uspořádání jsme s výhodou používali částice o velikosti 13 i 2/im.The effect of the particle size of the ion exchanger is in line with conventional chromatographic experience; A grain size of 75 to 10 µm, i.e. a particle size that already allows a satisfactory flow of the mobile phase by gravity alone, still gives an excellent separation of the two compounds. Partitioning does not deteriorate considerably even when particles with a mesh size of 0.3 mm to 0.5 mm are used if the particle distribution is narrow enough, such as the Ostion LG-KS 0807 with a particle range of 160 to 315Industrial ion exchangers with a particle size of about 2 mm and with a pin of their distribution are already unsatisfactory for this purpose. Smaller particles than 75 µm already require the use of a pump to achieve a sufficiently high mo224,978 whitewater flow, the separation efficiency increases. In the analytical configuration, we preferably used both 13 and 2 µm particles.

Pro vproou krystalické D-1'ruktósy postupem podle vynálezu jsou z hlediska účinnosti, jednoduchosti provedení a ceny používané náplně optimální částice s velikostí okolo 0,2 mm.For all crystalline D-1'ructoses by the process of the present invention, particles of about 0.2 mm in size are optimal in terms of efficiency, ease of construction, and cost of the charge employed.

Jako mobilní fáze se při separaci používá deionisovaná voda, její odplyňování není pro účinný chod chromatografického systému s katexem o velikosti částic okolo 0,2 mm nezbytné.. Podstatná část mobilní fáze se regeneruje při zahušťování eluátu před vlastní krystalisací produktu.Deionized water is used as the mobile phase, and degassing is not necessary for the efficient operation of a cation exchange chromatography system having a particle size of about 0.2 mm. A substantial part of the mobile phase is regenerated when the eluate is concentrated before the product itself crystallizes.

Koncentrace roztoku sacharidů, který má být rozdělen, může být až 60 procentní. Silněji koncentrované roztoky je zapotřebí naředit, jsou příliš viskosní a ovlivňují nabobtnání pryskyřice a tím účinnost používané kolony. Obvykle se pracuje s roztoky o koncentracích 20 až 40 % přímo tak, jak přicházejí z oxidace směsi D-glukosy a D-fruktosy, bez jakékoliv úpravy.The concentration of the carbohydrate solution to be partitioned may be up to 60 percent. Stronger concentrated solutions need to be diluted, too viscous and affect the swelling of the resin and thus the efficiency of the column used. Usually, solutions with concentrations of 20 to 40% are used directly as they come from the oxidation of the mixture of D-glucose and D-fructose, without any treatment.

Eluát vycházející z kolony se analyzuje metodami běžnými v analytice sacharidů. Výhodné pro tento účel je vyhodnocování jednotlivých frakcí analytickou kapalinovou chromatografií na kolonkách plněných vhodným iontoměničem jako například Ostion LG-KS 0802 (13 “ 2 /mn) v Na⁺ cyklu s vodou jako mobilní fází a s refraktometrickou detekcí. Na koloně o rozměrech 300 x 4 mm při 20°G a 6 ml/h průtoku jsou eluční časy jednotlivých v úvahu připadajících sacharidů následující: D-glukonan sodný 15>7 min, sacharosa.17,2 min, D-glukosa 19,1 min, D-fruktosa 23j7 min. Vhodný průtokový diferenciální refraktometr lze použít přímo na sledování průběhu dělení na preparativní koloně, stejně jako jiné průtoková detektory používané při analytice sacharidů.The eluate from the column is analyzed by methods common in saccharide analysis. Preferred for this purpose is the evaluation of the individual fractions by analytical liquid chromatography on columns packed with a suitable ion exchanger such as Ostion LG-KS 0802 (13 2 / mn) in a Na ⁺ cycle with water as the mobile phase and refractometric detection. On a 300 x 4 mm column at 20 ° G and 6 ml / h of flow rate, the elution times for each of the possible saccharides are as follows: Sodium D-gluconate 15> 7 min, sucrose.17.2 min, D-glucose 19.1 min, D-fructose 23 min min. A suitable flow differential refractometer can be used directly to monitor the progress of separation on a preparative column, as well as other flow detectors used in carbohydrate analysis.

Kromě vody se při postupu podle vynálezu nespotřebovává žádná sloučenina. Náplň kolony je za používaných podmínek zcela stálá, mezi jednotlivými nástřiky nevyžaduje žádnou regeneraci. Po nástřiku se z kolony eluuje nejprve čistá voda (mrtvý objem kolony), pak vodný roztok D-glukonanu sodného, směsná ίIn addition to water, no compound is consumed in the process of the invention. The column packing is completely stable under the conditions used, it does not require any regeneration between individual injections. After injection, first pure water (dead volume of the column) is eluted from the column, followed by an aqueous solution of sodium D-gluconate, mixed solution.

224 976 frakce obsahující D-glukonan sodný a D-fruktosu, a nakonec vodný roztok D-fruktosy. Při opakovaném používání postupu je výhodné další nástřik časovat ještě před ukončením prvního, cyklu tak, aby se využil mrtvý objem kolony, tj. aby po D-fruktose z prvního nástřiku z kolony ihned vycházel D-glu- ; konán sodný z nástřiku následujícího. Eluát pak sestává jen i ze tří frakcí : I) vodný roztok D-glukonanu sodného, který se i odpaří (regenerace mobilní fáze) a zkrystalisuje běžným způsobem; II) vodný roztok D-fřuktosy, který se zahustí (rege- nerace mobilní fáze) a D-fruktosu se zkrystalisuje přidáním : ethanolu běžným způsobem; III) směsná frakce, která se přidá k dalšímu nástřiku, rechromatografuje se.224,976 fractions containing sodium D-gluconate and D-fructose, and finally an aqueous solution of D-fructose. When the process is repeatedly used, it is advantageous to timed the next feed before the end of the first cycle so as to utilize the dead volume of the column, i.e., D-glu- immediately emerges from the first feed after D-fructose; Sodium injection from the following injection. The eluate then consists of only three fractions: I) an aqueous solution of sodium D-gluconate, which is also evaporated (regeneration of the mobile phase) and crystallized in a conventional manner; II) an aqueous solution of D-fructose which is concentrated (regeneration of the mobile phase) and D-fructose is crystallized by adding: ethanol in a conventional manner; III) the mixed fraction, which is added to the next feed, is rechromatographed.

Velkému rozdílu v elučních časech D-glukonanu sodného aD-fruktosy odpovídá vysoká kapacita iontoměniče pro separaci této směsi j. při vysokých průtocích mobilní fáze, to je při velké rychlosti separace. Postupným zvyšováním zátěže kolon se na jednom litru iontoměniče typu Ostion LG-KS 0807 v sodném cyklu kvantitativně rozdělí až 70 g směsi D-glukonanu sodného a D-fruktosy (hmotnostní poměr 1 : 1) bez jakékoliv mezifrakce za 30 min. Při opakovaném provádění chromatografického dělení lze množství dělené směsi na jednotku iontoměniče dále zvýšit, mezifrakce se snadno recirkuluje. Rozdělené množství za jednotku času je nesrovnatelně vyšší než je při chromátografických separacích D-fruktosy od D-glukosy, kde se navíc podstatná část produktu isoluje v ne zcela čisté podobě (např. frakce D-fruktosy s méně než 10 % D-glukosy apod.).The large difference in the elution times of sodium D-gluconate and D-fructose corresponds to the high capacity of the ion exchanger for the separation of this mixture, i.e. at high flow rates of the mobile phase, i.e. at a high rate of separation. By gradually increasing the column load, up to 70 g of a mixture of sodium D-gluconate and D-fructose (weight ratio 1: 1) are quantitatively distributed per liter of Ostion LG-KS 0807 type ion exchanger in the sodium cycle without any intermediate fraction in 30 min. When the chromatographic separation is repeated, the amount of the mixture to be separated per ion exchanger unit can be further increased, the intermediate fraction being easily recirculated. The amount distributed per unit time is incomparably higher than that of chromatographic separations of D-fructose from D-glucose, where in addition a substantial part of the product is isolated in not quite pure form (eg D-fructose fraction with less than 10% D-glucose and the like). ).

Velkou výhodou tohoto způsobu dělení je fakt, že díky vysoké účinnosti systému jsou vymývané zóny úzké, nedochází k rozmytí D-fruktosy do zbytečně velkého objemu mobilní fáze. Veškerá D-fruktosa se vymyje obvykle v objemu, který je jen šest až sedmkrát vetší než je objem nastřikovaného roztoku. .The great advantage of this separation method is that due to the high efficiency of the system, the wash-out zones are narrow, and D-fructose is not washed into the unnecessarily large volume of the mobile phase. All D-fructose is usually eluted in a volume that is only six to seven times greater than the volume of the injected solution. .

Dělení lze s výhodou provádět při běžné teplotě místnosti, tedy při teplotách okolo +20°C, bez jakákoliv temperace. S rostoucí teplotou se účinnost kolony poněkud zvyšuje, nárůst je ale při teplotách nad +50°C lotní stabilitou D-fruktosy.The separation can preferably be carried out at normal room temperature, i.e. at temperatures of about + 20 ° C, without any tempering. As the temperature rises, the efficiency of the column increases somewhat, but the increase is at a temperature above + 50 ° C the lot stability of D-fructose.

224 976 znehodnocen nižší tepPostup'podle tohoto vynálezu je zvláště výhodný pro dělení produktu katalytické oxidace směsi D-fruktosy a D-glukosy na paladiu nebo na platině ve vodě vzduchem nebo kyslíkem za současné neutralisace vznikající xidem sodným. Produkt, přibližněThe process of the present invention is particularly advantageous for separating the catalytic oxidation product of a mixture of D-fructose and D-glucose into palladium or platinum in water by air or oxygen while neutralizing with sodium xide. The product, approximately

D-glukonové kyseliny hydro20fní vodný roztok D-glukonanu sodného a D-fruktosy v poměru 1 : 1 lze přímo separovat, bez jakékoliv úpravy, výsledkem je čistá, krystalická D-fruktosa a čistý krystalický D-glukonan sodný, který je rovněž žádaným obchodním produktem. Touto kombinací s naším postupem se odstraní nevýhody oxidační metody dělení směsi D-glukosy a D-fruktosy, produkty se isolují kvantitativně, v čisté podobě. Celá výrobní sekvence nedává žádný odpad, spotřebovává se pouze voda, vzduch a ekvivalent hydroxidu sodného.D-Gluconic Acid A hydrous aqueous 1: 1 solution of sodium D-gluconate and D-fructose can be directly separated, without any treatment, resulting in pure, crystalline D-fructose and pure crystalline D-gluconate, which is also a desirable commercial product . This combination with our process eliminates the disadvantages of the oxidation method of separating the mixture of D-glucose and D-fructose, the products are isolated quantitatively, in pure form. The entire production sequence yields no waste, only water, air and sodium hydroxide equivalent are consumed.

Tímto způsobem lze čistit s výhodou i matečné louhy po Odkrystalisování D-glukonanu .sodného (například srážením metha nolem) z výše uvedeného produktu oxidace. Kapacita náplně při dělení takovýchto směsí, to je až 40%ních vodných roztoků (po odpaření methanolu) D-fruktosy. znečištěné přibližně 10 procenty D-glukonanu sodného, je úměrně vyšší.In this way, the mother liquors can also advantageously be purified after crystallization of sodium D-gluconate (e.g. by precipitation with methanol) from the above oxidation product. The loading capacity of such mixtures, i.e. up to 40% aqueous solutions (after evaporation of methanol) of D-fructose. contaminated with approximately 10 percent sodium D-gluconate, is proportionally higher.

Uváděná výhoda postupu spočívající v současné isolaci, vedle krystalické D-fruktosy, čistého D-glukonanu sodného jako obchodního produktu, se uplatní u dělení všech.směsí těchto látek, u kterých je koncentrace jiných solí nulová, nebo velmi nízká, jako například při selektivních enzymatických oxidacích D-glukosy ve směsi s D-fruktosou. V případech, kdy reakční podmínky umožňují vznik dalších kyselin při'oxidaci D-glukosy, kyseliny L-guluronové, D-glukuronové a D-glukarové, je nutné čistotu sodné soli kyseliny D-glukonové kontrolovat vhodným analytickým postupem, například známou chromatografii na anexu.The present advantage of the process of simultaneous isolation, in addition to crystalline D-fructose, pure D-gluconate as a commercial product, applies to the separation of all mixtures of these substances where the concentration of other salts is zero or very low, such as selective enzymatic enzymes. oxidation of D-glucose mixed with D-fructose. Where the reaction conditions allow the formation of additional acids by oxidation of D-glucose, L-guluronic acid, D-glucuronic acid and D-glucaric acid, the purity of the sodium salt of D-gluconic acid must be checked by a suitable analytical procedure, for example known anion exchange chromatography.

Obdobně lze zpracovávat roztoky D-fruktosy znečištěné D-glukonanem vápenatým, D-glukonanem draselným nebo jinými solemi kyseliny D-glukonové.Similarly, solutions of D-fructose contaminated with D-calcium gluconate, D-potassium gluconate or other salts of D-gluconic acid may be treated.

£ ! 224 9£! 224 9

Způsob podle předloženého vynálezu umožňuje, navíc k uvá děnému oddělení D-fruktosy od sodné soli kyseliny D-glukonové vyčistit D-fruxtosu od příměsí D-glukosy a sacbarosy. Prvá nečistota se může v produktu ob,jevit jako důsledek nedokonalé oxidace D-glukosy na kyselinu D-glukonovou, druhá jako důsledek nedokonalé inverse sochařosy jakožto výchozí suroviny. Sloučeniny se z kolony eluují v poradí D-glukonan sodný, sacharosa, D-glukosa, D-fruktosa. Oddělenou mezifrakci, obsahující D-glukosu a sacharosu lze bez obtíží vracet zpět do oxidačního stupněresp. do inverse.The process according to the invention makes it possible, in addition to the aforementioned separation of D-fructose from the sodium salt of D-gluconic acid, to purify D-fruxtose from admixtures of D-glucose and sacbarose. The first impurity in the product may appear as a result of the imperfect oxidation of D-glucose to D-gluconic acid, the second as a result of the imperfect inversion of sculpture as the starting material. The compounds are eluted from the column in the order of sodium D-gluconate, sucrose, D-glucose, D-fructose. A separate intermediate fraction containing D-glucose and sucrose can be easily returned to the oxidation stage of the resp. do inverse.

Všechny zmíněné výhody postupu, který je předmětem tohoto vynálezu, jsou patrné z následujících příkladů provedení.All these advantages of the process of the present invention are evident from the following examples.

Příklad 1Example 1

Katexová pryskyřice Ostion LG-KS 0807 (160 - 315/um) se převede do sodného cyklu běžným způsobem, promyje se vodou do neutrální reakce, drobné částice se odstraní dekantací. Vodná suspense 100 1 iontoměniče se naplní do skleněné kolony s přibližným rozměrem 1 x 0,36 m a pod stálým průtokem mobilní fáze (31 deionisované vody za minutu) se nechá usadit. Průtok mobilní fáze ze zásobníku umístěného nad kolonou se omezuje na požadovanou hodnotu kohoutem na výstupní hadici z kolony.The Ostion LG-KS 0807 cation exchange resin (160-315 µm) is transferred to the sodium cycle in a conventional manner, washed with water until neutral, and the small particles are removed by decantation. An aqueous suspension of 100 L ion exchanger is loaded into a glass column approximately 1 x 0.36 m in size and allowed to settle under a constant mobile phase flow rate (31 deionized water per minute). The flow rate of the mobile phase from the reservoir located above the column is limited to the desired value by the tap on the column outlet hose.

Roztok 0,7 kg D-fruktosy a 0,7 kg D-glukonanu sodného v 2,6 1 vody se nanese na připravenou kolonu přes dvoucestný kohout umístěný na vstupní hadici do hlavy kolony tak, aby nedošlo ke vniknutí vzduchových bublin do dělícího systému. Přepnutím kohoutu se ustaví opšt průtok mobilní fáze na 3 1/ min. Styřcestným kohoutem na výstupní hadici z kolony se ještě 10 min odebírá čistá mobilní fáze (30 D> která ee vrací do zásobníku nad kolenu. Po přepnutí kohoutu se 9 min odebírá eluent do zásobníku s čistým L-glukonanem sodným, ze kterého se odpařením (regenerace mobilní fáze) získá krystalický D-glukonan sodný (0,69 kg). Další minutu se eluát (čistá mobilní fáze) vrací zpět (31) do zásobníku mobilní fáze nad kolonu. Dalších 10 min se eluát odebírá (30 1) do zásobníku s roztokem D-fruktosy, ze které se odpařením voó.y veA solution of 0.7 kg of D-fructose and 0.7 kg of sodium D-gluconate in 2.6 L of water is applied to the prepared column through a two-way stopcock located on the inlet hose into the column head so that air bubbles do not enter the separation system. Switching the tap sets the mobile phase flow again to 3 l / min. A clean mobile phase (30 D> which is returned to the reservoir above the knee) is withdrawn for 10 min via the four-way tap at the outlet hose from the column. After switching the cock, the eluent is withdrawn for 9 min to the pure sodium L-gluconate reservoir. mobile phase) to obtain crystalline sodium D-gluconate (0.69 kg), and the eluate (pure mobile phase) is returned back (31) to the mobile phase container over the column for a further 10 min. solution of D-fructose, from which the evaporation of the water in a solution of

ΓΓ

224 87B vakuu (regenerace mobilní fáze) získá 0,69 kg chromatograficky čisté D-fruktosy, která po krystalisaci ze směsi ethanolu a vody má b.t. 105 až 109°C, / C< / -91° (_c 1,2; voda)224 87B vacuum (mobile phase regeneration) yields 0.69 kg of chromatographically pure D-fructose which, after crystallization from an ethanol / water mixture, has a mp of 105-109 ° C, [deg.] -91 ° ( _c 1.2; water)

Další chromatografický cyklus se zahájí nanesením roztoku 0,7 kg D-fruktosy a 0,7 kg D-glukonanu sodného v 2,6 1 vody na kolonu pomocí dvoucestného kohoutu umístěného ha vstupní hadici do hlavy kolony v okamžiku, kdy začíná 2. minuta odběru D-fruktosy v předešlou cyklu. Po ukončení odběru D-fruktosy (30 1 eluátu) se jednu minutu eluát (čistá mobilní fáze, 31) vrací zpět do zásobníku mobilní fáze nad kolonu. Dalších 9 min se eluát odebírá do zásobníku s čistým D-glukonanem sodným, ze kterého se odpařením (regenerace mobilní .fáze) získá krystalický D-glukonan sodný (0,69· kg). Další minutu se eluát vrací zpět (31) do zásobníku mobilní fáze nad kolonu, načež se opět 10 min odebírá (30 1) roztok obsahující chromatografický čistou D-fruktosu, která se isoluje odpařením vody ve vakuu (regenerace mobilní fáze). Získá se dalších 0,69 kg chromatografický čisté D-fruktosy, přičemž současně probíhá na koloně již třetí Separační cyklus· Délka trvání jednoho cyklu je 21 min.The next chromatographic cycle is started by applying a solution of 0.7 kg of D-fructose and 0.7 kg of sodium D-gluconate in 2.6 L of water per column using a two-way stopcock located at the inlet hose to the column head when the 2nd minute of collection begins. D-fructose in the previous cycle. After collection of the D-fructose (30 L of eluate), the eluate (pure mobile phase, 31) is returned to the mobile phase reservoir above the column for one minute. An additional 9 min, the eluate is collected in a container with pure sodium D-gluconate, from which crystalline sodium D-gluconate (0.69 · kg) is obtained by evaporation (regeneration of the mobile phase). The next eluate was returned (31) to the mobile phase reservoir above the column, followed by collection (30 L) containing chromatographic pure D-fructose for 10 min, which was isolated by evaporation of the water under vacuum (mobile phase regeneration). An additional 0.69 kg of chromatographic pure D-fructose is obtained, while at the same time a third separation cycle is run on the column. · The duration of one cycle is 21 min.

Celý dělící proces je možné plně automatisovát použitím jednoduchého programátoru, řídícího činnost nástřikového čerpadla a uzávěrů na vstupu a výstupu kolony.The entire separation process can be fully automated by using a simple programmer, controlling the operation of the feed pump and shutters at the inlet and outlet of the column.

Příklad 2Example 2

Roztok 30 g -D-fruktosy a 5 g D-glukonanu sodného v 35 ml vody se nanese na skleněnou kolonu 500 x 35 mm plněnou běžným způsobem katexem Ostion LG-KS 0807 (160 - 315 ýhm) v sodném cyklu a promytém deionisovanou vodou. Průtok deionisováné vody se udržuje na 5 ml/min měněním výšky zásobníku mobilní fáze. Na detekci eluátu se použije diferenciální refrakt©metr RD-1 z Vývojových dílen ČSAV a zapisovač Varian A-25·A solution of 30 g of D-fructose and 5 g of sodium D-gluconate in 35 ml of water is loaded onto a 500 x 35 mm glass column packed in a conventional manner with a sodium cycle cation exchanger Ostion LG-KS 0807 (160-315 µm) and washed with deionized water. The deionized water flow is maintained at 5 ml / min by varying the height of the mobile phase container. Differential refract © Meter RD-1 from ČSAV Development Workshops and Varian A-25 Recorder are used for eluate detection.

Po odebrání 125 ml mobilní fáze (mrtvý objem kolony) je eluát rozdělen podlé záznamu diferenciálního refraktometru na tři frakce, jejich složení je kontrolováno analytickou kapalinovou chromatografií. Odpařením první frakce (70 ml) se získáAfter collecting 125 ml of the mobile phase (dead volume of the column), the eluate is divided into three fractions according to the differential refractometer record, the composition of which is checked by analytical liquid chromatography. Evaporation of the first fraction (70 ml) gave

224 976224 976

4,9 g D-glukonanu sodného bez jakékoliv příměsi D-fruktosy. Odpařením druhé frakce (10 ml) se získá 3 g D-fruktosy obsahující stopové znečištění D-glukonanu sodného. Odpařením třetí frakce (70 ml) se získá 27 g D-fruktosy.4.9 g of sodium D-gluconate without any added D-fructose. Evaporation of the second fraction (10 ml) gave 3 g of D-fructose containing trace contamination of D-gluconate sodium. Evaporation of the third fraction (70 ml) yielded 27 g of D-fructose.

Příklad 3Example 3

Roztok 5 g D-fruktosy a 0,2 g D-glukonanu vápenatéhov 10 ml vody se nanese na skleněnou kolonu 500 x 35 mm plněnou katexem Dowsx 50W x 8 (100 až 200 mesh, tj. 75 až 150yum) ve vápenatém cyklu a je chromatografován stejně, jako je uvedeno v příkladu 2. Získá se 4,9 g čisté D-fruktosy a 0,2 g čistého D-glukonánu vápenatého.A solution of 5 g of D-fructose and 0.2 g of calcium D-gluconate 10 ml of water is applied to a 500 x 35 mm glass column packed with Dowsx 50W x 8 cation exchanger (100 to 200 mesh, i.e. 75 to 150yum) in a calcium cycle and is The mixture was chromatographed as in Example 2. 4.9 g of pure D-fructose and 0.2 g of pure D-gluconate calcium were obtained.

Příklad 4Example 4

Na kvantitativní stanovení D-glukonanu sodného, sacharosy, D-glukosy a D-fruktosy ve vodných roztocích těchto sloučenin se použije skleněná kolona 300 x 4 mm plněná katexovou pryskyřicí československé výroby ochranné známky Ostion LG-KS 0802 (13 - 2yum) v sodném cyklu. Průtok mobilní fáze (deionisováná voda) se udržuje na 6 ml/h pumpou Varian 8500, látky jsou v eluátu detekovány diferenciálním refraktometrem Waters R-401 se zapisovačem Varifin A-25 a integrátorem Varian CDS 101. Analysy se provádí při +2O°C. Pro jednotlivé látky jsou stanoveny následující eluční časy: D-glukonan sodný 15,7 min, sacharosa 17,2 min, D-glukosa 19,1 min, D-fruktoša 23,7 min. Detekční limit v uvedeném experimentálním uspořádání je. 100 ng každého sacharidu v nástřiku, relativní hmotnostní odezvy detektoru jsou stanoveny analysou směsí o známém složení.For the quantitative determination of sodium D-gluconate, sucrose, D-glucose and D-fructose in aqueous solutions of these compounds, a 300 x 4 mm glass column packed with cation exchange resin of the Czechoslovak production of the trademark Ostion LG-KS 0802 (13-2yum) in a sodium cycle is used. . The flow rate of the mobile phase (deionized water) is maintained at 6 ml / h by a Varian 8500 pump, and the substances are detected in the eluate by a Waters R-401 differential refractometer with a Varifin A-25 recorder and Varian CDS 101 integrator. The following elution times are determined for each substance: sodium D-gluconate 15.7 min, sucrose 17.2 min, D-glucose 19.1 min, D-fructose 23.7 min. The detection limit in said experimental setup is. 100 ng of each saccharide in feed, the relative mass responses of the detector are determined by analysis of a mixture of known composition.

Stanovení D-glukonanu sodného tímto způsobem je omezeno jen. na roztoky neobsahující žádné další organické nebo anorga nické soli, které se rovněž eluují s mrtvým objemem kolonyThe determination of sodium D-gluconate in this manner is limited. to solutions containing no other organic or inorganic salts which also elute with a dead column volume

15,7 min a poskytují odezvu v diferenciálním refraktometru.15.7 min and provide a response in a differential refractometer.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A process for the production of crystalline D-fructose from a mixture of D-fructose and D-gluconic acid salt, characterized in that the mixture is applied to a column of water-saturated styrene in an aqueous solution having a total carbohydrate concentration ranging from 5 to 60% by weight. of a divinylbenzene copolymer having 1 to 12 percent crosslinking and bearing a SO-J group, wherein M is an alkali or alkaline earth metal element and is separated using water as eluent at a temperature of + 10 ° C to + 70 ° C, preferably at 15 to 30 ° C, to fractions containing D-gluconic acid salts and to fractions containing D-fructose from which crystalline D-fructose is isolated.

2. The process of claim 1 wherein the steps of claim 1 are repeated with an additional amount of an aqueous solution of a mixture of D-fructose and D-gluconic acid salt on the same ion exchanger column without any regeneration.

3. The process according to claim 1, wherein the M-metal used is the same metal as the metal forming the D-gluconic acid salt, wherein the D-gluconic acid salt with the metal cation M ⁺ is isolated as a by-product besides crystalline D-fructose.