Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Způsob selektivního získávání cukru, kterým je buď glukóza, nebo maltóza, z naštěpeného ztekuceného škrobu
CS249526B2
Czechoslovakia
- Other languages
English - Inventor
Ronald P Rohrbach Mary J Maliark Thomas P Mallov Gregory J Thopson Kaung F Lin David-W Penner
- Info
- Similar documents
- Priority and Related Applications
- External links
- Espacenet
- Global Dossier
- Discuss
Description
translated from
Vynález se týká způsobu výroby glukózy nebo maltózy ze škrobu.
V přírodě se vyskytující uhlohydráty ve formě škrobu jsou obnovitelné zdroje obchodně důležitých cukrů, zahrnujících monosacharid glukózu a disacharid maltózu. Glukóza a maltóza jsou sladidla v potravinářství a živné látky. Maltóza je též užitečná pro kultivační prostředí. Obzvláště užitečná je glukóza, poněvadž ji lze izomerizovat na ještě sladivější monosacharid, fruktózu.
Vynález se týká dvoustupňového postupu pro získání vysoce čisté glukózy nebo maltózy ze suroviny obsahující škrob, získané z takových rostlin, jako je tapioka, kukuřice, brambor, rýže a pšenice.
Blokové schéma obvyklého způsobu výroby glukózy z naštěpeného ztekuceného je znázorněn na obr. 1. Pojmem „naštěpený ztekucený škrob“, tak, jak je ho používáno v tomto popisu a na obrázcích, se rozumí ztekucený škrob, který je částečně hydrolyzován enzymem alfa-amylázou. Používá se různých typů enzymu alfa-amylázy pro výrobu naštěpeného ztekuceného škrobu. Získané naštěpené ztekucené škroby mají odlišné, ale analogické vlastnosti v závislosti na tom, zda se má získat maltóza nebo glukóza.
Naštěpený ztekucený škrob má sušinu 30 až 45 % a obsahuje menší podíl monosacharidů (až do 10 °/o, ale obvykle méně než 4 %], 20 až 70 °/o disacharidů až heptasacharidů (DP2—DPz] a 30 až 80 % oktasacharidů a výšemolekulárních polysacharidů. Jedním měřítkem stupně hydrolýzy je dextrózový ekvivalent. Naštěpený ztekucený škrob má vyšší dextrózový ekvivalent, tj. obsahuje vyšší podíl pravotočivé glukózy ve srovnání s nezpracovaným škrobem. Nezpracovaný škrob neobsahuje žádné nebo obsahuje jen malý počet volných jednotek dextrózy; naštěpený ztekucený škrob může mít koncentraci dextrózy zvýšenu na nízkou hodnotu ležící v rozmezí od 5 do 25.
Při běžném postupu znázorněném na obrázku 1 vstupuje naštěpený ztekucený škrob 1 do zcukřovací či hydrolytické reakční zóny 2, kde je podroben enzymaticky katalyzované hydrolýze za použití enzymu vytvářejícího glukózu, jako je například amyloglukosidáza (glukoamyláza), dále označovaná jako AG.
Hlavním znakem současných postupů je, že se v hydrolýze pokračuje v jednom stupni tak dlouho, dokud se nedosáhne maximální tvorby glukózy, což odpovídá obsahu asi 94 až 96 °/o glukózy v proudu 3 produktu, v případě, že se použije suroviny obsahující asi 30 % sušiny. Ačkoliv je na obrázku znázorněna pro zcukřování pouze jedna reakční zóna, představuje tato varianta jen jedno možné provedení. V jiných provedeních je možno používat většího počtu reakčních zón zapojených do série.
Proud 3 odcházející ze zcukřovací zóny 2 obsahující více než asi 94 % glukózy (vztaženo na sušinu] se pak koncentruje, je-li to zapotřebí, v odpařovací zóně 4, přičemž se získá proud 5 produktu obsahující od asi 35 do asi 50 % sušiny. Proudu 5 produktu se typicky používá jako suroviny pro izomerizační reakční zónu 6, ve které se glukóza enzymaticky konvertuje na fruktózu pomocí glukózy izomerázy.
Obvyklý postup výroby maltózy ze škrobu je analogický postupu znázorněnému na obr. 1, přičemž hlavní rozdíl spočívá v tom, že se naštěpený ztekucený škrob hydrolyzuje enzymem poskytujícím maltózu. Jako enzymu produkujícího maltózu se převážně a takřka výlučně používá beta-amylázy.
Předložený vynález je zaměřen jak na výrobu glukózy, tak na výrobu maltózy. Výhradně s ohledem na zestručnění popisu je v následujícím textu popisována výroba glukózy. Je však samozřejmé, že analogický popis by přicházel v úvahu pro výrobu maltózy.
Konvenční postup je zatížen několika nevýhodami. Jednou z nevýhod, která je charakteristická pro všechny postupy prováděné do maximální konverze, jsou zvýšené náklady v důsledku prodloužené reakční doby nutné pro dosažení maximální konverze. Platí, že čím delší je doba nutná pro dosažení takové konverze, tím je postup nákladnější a tedy méně výhodný. Poněvadž glukóza potlačuje aktivitu enzymu tím, že tvoří s AG komplex, rychlost hydrolýzy klesá s akumulací glukózy a tím se dále zvyšuje reakční doba.
Další nevýhodou charakteristickou pro poměrně dlouhou dobu setrvání produktu v reakční zóně při AG katalyzované hydrolýze naštěpeného ztekuceného škrobu je to, že glukóza, monosacharid, konvertuje zpětně na disacharidy, m. j. na izomaltózu. Izomaltóza je „stálý disacharid“, tj. nesnadno· se hydrolyzuje, a je hořká, a proto je vysoce nežádoucí složkou glukózové suroviny používané pro výrobu fruktózy. Čím delší je reakční doba, tím je vyšší koncentrace glukózy a také koncentrace izomaltózy v produktu.
Ještě další nevýhodou, alespoň v tom případě, že se ve zcukřovací zóně použije rozpustného enzymu, je, že enzym musí být kontinuálně nahrazován, tak, jak se ztrácí při výrobě. Náklady rostou úměrně s tím, jak klesá množství glukózy vytvořené na jednotku enzymu.
Poněvadž současné průmyslové postupy výroby kukuřičného sirupu s vysokým obsahem fruktózy izomerizací glukózy vycházejí z glukózové suroviny obsahující alespoň 94 °/o glukózy, je jakýkoliv nový nebo modifikovaný způsob výroby glukózy omezen tím, že musí poskytovat produkt se srovnatelnou koncentrací glukózy.
Účinnější způsob podle tohoto vynálezu je schopen poskytnout proud produktu ob249526 sáhujícího alespoň 94 % glukózy a není zatížen shora uvedenými nevýhodami známých postupů.
Způsob selektivního získávání cukru, kterým je buď glukóza, nebo maltóza, z naštěpeného ztekuceného škrobu, podle navrženého řešení spočívá v tom, že se násada naštěpenébo ztekuceného škrobu hydrolyzuje působením rozpustného nebo immobillzovaného enzymu poskytujícího glukózu nebo maltózu za vzniku proudu odcházejícího z reakční zóny obsahujícího 50 až 92 °/o shora uvedeného cukru, tento proud se rozděluje na proud produktu obohacený o cukr obsahující alespoň 90 % cukru a proud ochuzený o cukr, proud obohacený o cukr se izoluje a proud ochuzený o cukr se recykluje do hydrolyzačního stupně.
Podle výhodného provedení proud odcházející z reakční zóny obsahuje 70 až 80 % cukru.
Pokud jde o separaci proudu odcházejícího z reaktoru, s výhodou se provádí za použití membrány nebo pevného adsorbentu.
Charakteristickým rysem způsobu selektivního získávání glukózy je, že se jako enzymu použije amyloglukozidázy. Při selektivním získávání malkózy se účelně používá beta-amylázy.
Tím, že se hydrolýza provádí do stupně podstatně nižšího ne žje stupeň, kterému odpovídá maximální tvorba glukózy, dosahuje se podle vynálezu podstatné úspory času a získává se glukóza s podstatně nižší koncentrací reverzních produktů.
Výhodou vynálezu tedy je, že umožňuje podstatné zkrácení provozní doby. Další výhodou doprovázející zkrácení provozní doby je, že postup podle vynálezu poskytuje glukózu obsahující méně reverzních produktů (disacharidů) než známé postupy.
Při způsobu podle vynálezu je možno využít ještě dalších výhod plynoucích z charakteristik enzymaticky katalyzované hydrolýzy naštěpeného ztekuceného škrobu, kterých nelze využít při současných známých průmyslových postupech. Když se zvýší obsah sušiny v surovině pro AG katalyzovanou hydrolýzu, zvýší se rovněž stálost enzymu, měřená poločasem jeho životnosti. Se zvyšujícím se obsahem sušiny se rovněž zvyšuje rychlost tvorby glukózy.
Obě tyto vlastnosti jsou zcela příznivé, ale přesto jich nelze využít v současných průmyslových postupech, poněvadž zvýšení obsahu sušiny vede rovněž k nižší maximálně dosažitelné koncentraci glukózy doprovázené zvýšeným obsahem reverzních produktů.
Na rozdíl od až dosud známých postupů, může způsob podle vynálezu s výhodou využít příznivých charakteristik zvýšené stálosti enzymu a zvýšené rychlosti tvorby glukózy bez toho, že by tyto výhody byly doprovázeny nevýhodou spočívající ve zvýšené tvorbě reverzních produktů. V tomto smyslu má vynález skutečně synergetický charakter — absorbuje výhodné účinky, ale nikoliv škodlivé účinky.
Jedním charakteristickým rysem použití imobilizované AG při hydrolýze naštěpeného ztekuceného škrobu je, že se při něm dosahuje v rovnováze méně než 94 % glukózy v produktu a že poměrně dlouhá doba setrvání má za následek vznik nežádoucích reverzních produktů [imobilizované AG je proto možno při současných průmyslových postupech používat jen s obtížemi.
Další výhodou tohoto vynálezu proto je, že umožňuje snadné využití imobilizované AG. Při použití rozpustné (nebo neimobilizované) AG na hydrolýzu naštěpeného ztekuceného škrobu je nutno kontinuálně nahrazovat enzym, který se ztrácí při výrobě glukózy.
Ještě další výhodou způsobu podle vynálezu proto je, že poskytuje podstatný nárůst produktivity, která je definována jako množství glukózy vytvořené na jednotku enzymu. Zvýšení produktivity je zčásti důsledkem recyklování enzymu přítomného v recyklovaném proudu (v případě, že se používá rozpustné AG) a dále je důsledkem prodloužení poločasu životnosti enzymu (ať již se použije rozpustné nebo imobilizované AG].
Koncentrace glukózy v proudu vycházejícím z postupu podle vynálezu činí alespoň 90 %. Může se však snadno dosáhnout koncentrace glukózy nad 99 °/o, když se vhodně nastaví proměnné postupu.
Další výhodou postupu je, že je možno ho přizpůsobit pro kontinuální získávání glukózy o vysoké čistotě, přičemž je možno dosáhnout čistoty glukózy nad 99 %.
Ještě další výhodou způsobu podle vynálezu je, že umožňuje prakticky úplnou konverzi škrobu na glukózu.
Z velkého počtu shora uvedených výhod, které způsob podle vynálezu přináší, je zřejmé, že vynález představuje podstatný pokrok při výrobě glukózy o koncentraci asi 94 % a vyšší enzymaticky katalyzovanou hydrolýzou naštěpeného ztekuceného škrobu.
Podle jednoho provedení vynálezu je předmětem vynálezu způsob selektivního získávání cukru, kterým je bud glukóza, nebo maltóza z naštěpeného ztekuceného škrobu. Naštěpený ztekucený škrob se hydrolyzuje působením enzymu produkujícího glukózu nebo maltózu, přičemž vzniká proud produktu obsahující 50 až 92 % cukru. Tento proud se rozděluje na produkt obohacený cukrem a proud ochuzený o cukr. Proud obohacený cukrem se izoluje a proud ochuzený o cukr se recykluje do hydrolyzačního stupně.
Při konkrétnějším provedení vynálezu obsahuje proud odcházející z hydrolyzačního stupně 70 až 80 % cukru a při ještě konkrétnějším provedení obsahuje proud produktu obohacený cukrem alespoň 90 % cukru.
Způsob získávání glukózy nebo maltózy z naštěpeného ztekuceného škrobu podle vynálezu představuje radikální odklon od až dosud známých metod. Jedním charakteristickým znakem tohoto odklonu je parciální hydrolýza naštěpeného ztekuceného škrobu.
Zatímco podle známých metod se naštěpený ztekucený škrob hydrolyzuje tak dlouho, dokud se nedosáhne maximální tvorby glukózy, při způsobu podle vynálezu se v hydrolýze pokračuje po podstatně kratší dobu, čímž se získá proud produktu obsahující nižší koncentraci glukózy, než je koncentrace maximální.
Dalším charakteristickým znakem tohoto odklonu je rozdělování produktu hydrolýzy na proud produktu obohacený glukózou a proud ochuzený o glukózu, přičemž druhý z uvedených proudů se recykluje do hydrolyzačního stupně. Způsob podle vynálezu je znázorněn na blokovém schématu na obr. 2.
Naštěpený ztekucený škrob, definovaný shora, obsahující od asi 30 do asi 45 % pevných látek sloužící jako surovina, se vede potrubím 11 do zcukřovací reakční zóny 12. Ačkoliv je na obrázku znázorněna pro zcukřování pouze jedna reakční zóna, představuje tato varianta jen jedno možné provedení.
V jiných provedeních je možno používat většího počtu reakčních zón zapojených do série, a všechna tato provedení spadají do rozsahu vynálezu. Ze zcukřovací zóny odchází proud 13 obsahující v sušině asi 50 až asi 92 % glukózy a tohoto proudu se používá jako násady do separačního stupně 15. Separace je na obrázku znázorněna jako jednostupňový pochod, ale varianty s vícestupňovou separací rovněž spadají do rozsahu vynálezu.
Ze separační zóny vycházejí dva proudy. Jedním je proud 16 produktu obohacený o glukózu, který obsahuje alespoň 90 % glukózy v sušině a druhým je proud 14 ochuzený o glukózu. Tento druhý proud se recykluje do zcukřovací reakční zóny 12.
V případě, že má proud 16 produktu obohacený o glukózu sloužit v konečné fázi jakoi násada pro izomerizační reaktor, odvádí se do odpařovací zóny 17, odkud se získává proud 18 obsahující asi 35 až 50 % sušiny. Proudu 18 se pak používá jako násady pro izomerizační reakční zónu 19, ve které se glukóza konvertuje na fruktózu. Je však třeba chápat, že proud produktu obohacený o glukózu může sloužit jako zdroj glukózy pro jiné účely, než jako surovina pro izomerizaci na fruktózu.
Další účely, pro které může být glukózy použito, zahrnují hydrogenaci na sorbitol, fermentaci na ethanol a jako sladidlo do potravy.
Pokud je produktem maltóza, není na obrázku 2 zařazena izomerizační reakční zóna 19. Produktu obohaceného o maltózu (proud 16) se buď používá jako takového, nebo se posílá do odpařovací zóny 17 za účelem získání koncentrovanějších roztoků maltózy nebo i suché maltózy.
V úvodním stupni postupu se naštěpený ztekucený škrob selektivně enzymaticky hydrolyzuje enzymem produkujícím glukózu, zejména AG, za vzniku proudu produktu obsahujícího od asi 50 do asi 92 % glukózy. Tento stupeň selektivní hydrolýzy je často označován jako zcukřovací stupeň. Použitá AG může být rozpustná, v kterémžto případě se recykluje spolu s proudem ochuzeným o glukózu nebo se může jednat o imobilizovanou AG.
V obou případech může být v násadě tvořené naštěpeným ztekuceným škrobem přítomna pullulanáza nebo alfa-amyláza nebo oba tyto enzymy, aby se usnadnila hydrolýza. Teplota, při které se enzymatická hydrolýza provádí, závisí na tepelné stabilitě použitého enzymu, ale obvykle je teplota v rozmezí od asi 40 do asi 80 °C, přičemž teplota 60 °C je nejobvyklejší. Je však známo, že AG alespoň od jednoho mikroorganismu je dostatečně tepelně stálá, aby to umožnilo vést postup až do teplot až do asi 100 °C.
Enzymatická hydrolýza se provádí za tlaku od 6,87 kPa do 6,87 MPa. Doba setrvání, po kterou je škrob ve styku s imobilizovaným enzymem je poměrně krátká, tj. je v rozmezí od 4 minut do 1,6 hodiny a je v korelaci s hodinovou prostorovou rychlostí kapalné fáze, která může být v rozmezí od asi 2 do asi 50 h_1.
Prostorová rychlost a doba setrvání jsou korelovány tak, že se například stupeň konverze udržuje v požadovaném rozmezí krátkou dobou setrvání a vysokou prostorovou rychlostí (které leží ve shora uvedeném rozmezí]. Naopak, lze pro dosažení požadovaného výsledku použít i dlouhé doby setrvání a nízké prostorové rychlosti (které leží ve shora uvedeném rozmezí).
Doba setrvání, po kterou je škrob ve styku s rozpustným enzymem je poměrně krátká ve srovnání s běžnými postupy, tj. je v rozmezí od 2 do 48 hodin.
Žádoucím důsledkem hydrolýzy naštěpeného ztekuceného škrobu na proud produktu obsahující 50 až 92 % glukózy v sušině je podstatné zkrácení reakční doby. Hydrolýza na produkt obsahující 50 % glukózy může trvat méně než jednu čtvrtinu doby potřebné pro získání 94 % glukózy, hydrolýza na 90% glukózu může trvat jen polovinu této doby a dokonce 1 hydrolýza na 92% glukózu může trvat pouze tři pětiny této doby.
Jiným žádoucím důsledkem je rozhodující zlepšení organoleptických vlastností, kterého se dosahuje podstatným snížením obsahu hořké složky, izomaltózy. Hydrolýza na 50% glukózu může být doprovázena tvorbou pouze jedné čtvrtiny množství isomaltózy, které doprovází výrobu 94% glukózy.
Naštěpený ztekucený škrob obsahující asi 30 až asi 45 % sušiny je v průmyslu běžnou
ÍO surovinou, ale způsob podle vynálezu se na tuto surovinu neomezuje. Nicméně se však obsahu sušiny v rozmezí od asi 35 do asi 45 % dává při praktickém provádění vynálezu přednost, poněvadž to umožňuje plně využít prospěšného účinku vyššího obsahu sušiny na stabilitu enzymu a rychlost tvorby glukózy.
Při až dosud známých postupech se v hydrolýze pokračuje do maximální tvorby glukózy, což odpovídá koncentraci glukózy v produktu asi 94 %. Charakteristickým znakem způsobu podle vynálezu je naproti tomu to, že se v hydrolýze pokračuje tak dlouho, dokud obsah glukózy v proudu není v rozmezí od 50 do 92 %. Obvykle se nepracuje do vyššího obsahu glukózy než 90 procent. Žádoucí je, aby obsah glukózy v produktu odcházejícím ze zcukřovací zóny byl v rozmezí od asi 60 do asi 85 % a nejvýhodnější obsah je asi 70 až 80 %.
Proud odcházející z hydrolyzační (zcukřovací) zóny se pak v separačním stupni rozděluje na proud produktu obohacený o glukózu a na proud ochuzený o glukózu. Pokud se má proudu produktu obohaceného o glukózu používat jako násady pro izomerizaci na fruktózu, musí tento proud obsahovat alespoň asi 94 % glukózy, poněvadž současné postupy, kterými se vyrábí z glukózy fruktóza, vvžadují surovinu obsahující glukózu alespoň v této čistotě
V těch případech, kde je přijatelná surovina s nižším obsahem glukózy než 94 °/o, nemusí se separace provádět za tak přísných podmínek a získává se glukóza o nižší čistotě. Z praktického hlediska obsahuje proud produktu obohacený o glukózu alespoň asi 90 % glukózy. Rovněž je zřejmé, že se může separace provádě+ tak, aby se získala glukóza s ještě vyšší čistotou, tj. 94% lukóza. Podle vynálezu je možno kontinuálně vyrábět i glukózu s vvšší čistotou než 99 %, pokud je látka s tak vysokou čistotou požadována.
Separační stupeň tvoří obvykle jeden jediný stupeň. Za některých okolností může však být výhodná vícestupňová separace a takový způsob provedení rovněž spadá do rozsahu vynálezu. V každém případě se proud produktu obohacený o glukózu ze separačního stupně izoluje pro následující použití a zpracování.
Pro provádění separace se hodí jakákoli metoda, kterou je možno selektivně oddělovat glukózu od disacharidů a vyšších polysacharidů. V případě, že se vytvoří maltóza, tj. disacharid, musí být separace selektivní pouze vůči vyšším polvsacharidům. Může se například účinně použít separace přes membránu.
Jako další příklad je možno uvést separaci založenou na použití pevných adsorbentů. Jako příklady adsorbentů je možno uvést látky, jako jsou oxidy hlinité, oxidy křemičité, různé jíly, zeolity, atd. Ještě další metodou separace je selektivní krystalizace glukózy ze sacharidové směsi. Jako alespoň další dvě metod v separace, kterých je možno použít při způsobu podle vynálezu, je možno uvést rozponštědlovou extrakci a nadkritickou e-tr^kci.
Integrální částí vynálezu je recyklování proudu ochuzeného o glukózu do hydrolyzačního stupně. Pokud se v hvdrolvzačním (zcukřovacím) stupni používá více hydrolyzačních zón spojených do série, závisí volba hydrolyzační zóny, do které se vrací recyklovaný proud na provozních parametrech, jako je:
— konfigurace reaktoru;
— aktivita příslušného enzymu;
— koncentrace reakčních složek a/nebo produktů v recyklovaném proudu;
— okolnost, zdaje enzym rozpuštěn nebo imobilizován;
— koncentrace enzymu, v případě, že je enzym rozpustný;
— požadovaná čistota produktu;
— konkrétně použitý způsob separace apod.
Při mnoha provozních podmínkách se může umístění vstupu recyklu ve značném rozsahu měnit, aniž bv to mělo podstatný vliv. Tak například, v případě, že je enzym imobilizován, může se část proudu ochuzeného o glukózu recyklovat tak, že se spojuje s obsadou před jejím vstupem do hvdrolyzační zóny. Za všech okolností by však mělo být jasné, že určení vhodného vstupního místa bude záviset na specifických parametrech použitých v tom kterém konkrétním postupu, přičemž toto určeni je v rozsahu zkušeností pracovníka kvalifikovaného v tomto oboru.
Jak již bylo uvedeno, enzymy, kterých se používá při způsobu podle vynálezu, nejčastěji zahrnuji amyloglukosidázu nebo beta-amylázu, která může být nanesena na pevném nosiči. Tím, že se použije enzymů mobilizovaných na nosiči, je možné enzymv relativně stabilizovat, zajistit jejich účinné využití a zabránit jejich ztrátám v reakčním prostředí.
Takových mobilizovaných nebo insolubilizovaných enzymů je pak možno použít v· různých systémech reaktorů, jako jsou plněné kolony, míchané nádrže, atd., v závislosti na druhu použitého substrátu. Tím, že je umožněno opětné použití enzymů, které jsou v poměrně stálém stavu a mohou být tedy používány po relativně dlouhé časové období, se celý postup stává ekonomickým a atraktivním z hlediska průmyslového využití.
Enzymv mohou být mobilizovány na pevném nosiči jakýmkoliv způsobem známým v tomto oboru. Jedna z metod mobilizace, kterou je možno uvést pro ilustraci, je způsob imobilizace enzymu uvedený v americkém patentu č. 4 141 857.
Jak již bylo uvedeno pro oddělení glukózy nebo maltózy z částečně hydrolyzované reakční směsi vznikající působením enzymu na ztekucený škrob, je možno použít ultrafiltračních membrán. Vhodná je jakákoliv membrána vykazující vhodnou molekulovou hmotnost a velikost pórů, která je schopna poskytnout v permeátu vysoký obsah glukózy nebo maltózy a která je schopna zadržovat ostatní látky obsahující nezhydrolyzované oligosacharidy. Ultrafiltrační membrány vykazují obvykle odřez molekulové hmotnosti od hodnoty ležící v rozmezí od 100 do 5 000 a obsahují obvykle póry o· velikosti v rozmezí od asi 0,5 do asi 12,5 nm.
Jako konkrétní příklady materiálů, ze kterých mohou být tyto membrány vytvořeny, je možno uvést acetáty celulózy, jako je:
diacetát celulózy, triacetát celulózy a jejich směsi, polyethylenimin zesíťovaný dialdehydem, chloridem dikarboxylové kyseliny nebo diisokyanátem, polyakrolein, chitosan zesíťovaný dialdehydem, jako glutaraldehydem, polystyrénsulfonáty atd.
Shora uvedené ultrafiltrační membrány představují pouze reprezentační příklady ilustrující jednotlivé třídy materiálů a vynález se na použití těchto konkrétních membrán neomezuje.
Dvoustupňový způsob podle vynálezu je možno provádět jakýmkoliv vhodným způsobem a může se provádět jak po dávkách, tak kontinuálně. Tak například, když se pracuje po dávkách a má se získat sirup s vysokým obsahem glukózy, uvede se do styku určené množství násady, obsahující kapalný škrob, který byl předtím zpracován alfa-amylázou za účelem zvýšení dextrózového ekvivalentu, s imobilizovanou amyloglukosidázou po předem určenou dobu za reakčních podmínek zahrnujících teplotu od asi 45 do asi 70 °C, a tlak v rozmezí od asi 6,87 kPa do asi 6,87 MPa.
Kromě toho, doba setrvání, po kterou je surovina ve styku s imobilizovaným enzymem, se koreluje s hodinovou prostorovou rychlostí kapalné fáze, kterou se násada do systému uvádí tak, aby se dosáhlo konverze kapalného škrobu na glukózu ležící v požadovaném rozmezí. Po průchodu imohillzovaným enzymem se odcházející proud zachycuje a částečně hydrolyzovaný škrob se podrobuje ultrafiltraci. V tomto stupni se nechá reakční směs projít ultrafiltrační membránou shora uvedeného typu, přičemž se jako permeát získává proud produktu s vysokým obsahem glukózy (nebo maltózy).
Produkty, které membránou neprojdou, se recyklují. Část recyklovaného proudu se může mísit s proudem odcházejícím ze zpracování enzymem, zatímco další část recyklovaného proudu se může mísit s proudem násady vstupující do zóny obsahující imobilizovaný enzym. Je-li to žádoucí, může se ještě třetí část recyklovat zpět do zóny, ve které se surovina předběžně zpracovává alfa-amylázou.
Způsob podle vynálezu se může rovněž provádět kontinuálně. Když se pracuje tímto -způsobem, uvádí se násada, obsahující zpracovaný ztekucený škrob, kontinuálně do reakční nádoby, jako například kolony obsahující požadovaný imobilizovaný enzym, přičemž se kolona udržuje za vhodných provozních podmínek teploty a tlaku. Po průchodu přes enzym, který probíhá předem určenou hodinovou prostorovou rychlostí, jež je dostatečně vysoká, aby došlo pouze k částečné hydrolýze násady za současné nízké tvorby nebo bez tvorby reverzních produktů, jako je izomaltóza, se proud reakční směsi kontinuálně odtahuje a přivádí do ultrafiltračního zařízení obsahujícího membránu shora uvedeného typu.
Po průchodu tímto zařízením, které se rovněž udržuje za vhodných provozních podmínek teploty a tlaku, se jako produkt získává permeát obsahující sirup s vysokým obsahem glukózy nebo maltózy (tj. nad 90 procent). Zachycená látka (retentát), obsahující nezhydrolyzované oligosacharidy, jako například sacharidy se stupněm polymerace (DPJ DPz, DPe, DP9+ se rovněž jímá.
Část tohoto produktu se recykluje nazpět, do, kolony obsahující imobilizovaný enzym, kde se jí znovu používá jako části .násady, další část se mísí s proudem odcházejícím ze stupně zpracování imobilizovaným enzymem, a je-li to žádoucí, ještě další část se vede do předběžného, stupně zpracování alfa-amylázou.
Místo každé ze shora uvedených membránových separací se může použít též separace pomocí adsorbentů. Jeden z vhodných adsorbentů je popsán v britském patentu č. 1 585 369 a obsahuje zeolity X nebo Y obsahující jeden nebo více zvolených kationtů na místech vyměnitelných kationtů. Přednostním adsorbentem vykazujícím selektivitu vůči glukóze, v případě její směsi s disacharidy, vyššími oligosacharidy a polysacharidy, je draselná forma zeolitu X.
Následujících jedenáct příkladů slouží pro bližší objasnění vynálezu. Příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném směru neomezují. Percentuální údaje v příkladech jsou míněny hmotnostně, podobně jako v předcházejícím popisu, pokud není uvedeno jinak.
Příklad I
Škrobová násada se zpracuje alfa-amylázou, aby se její dextrázový ekvivalent nastavil na 15 DE. V tomto případě byl enzym imobilizován a obsahoval amylglukosidázu nanesenou na pevném nosiči z oxidu hlinitého. Zpracovaná škrobová násada se vede kolonou obsahující 40 cm3 imobilizovaného
24952S enzymu. Použitá zpracovaná škrobová násada obsahuje 0,1 % bonzoátu, SO ppm omadinu sodného a má pH 4,2. Škrob se zpracovává pri teplotě 45 JC a za tlaku vyššího než je tlak atmosférický prostorovou hodinovou rychlostí kapalné fáze 3,21 h S Proud vynp.,+ ?Pe DP7 DPe dps
19.1 0.2 0,1 —
Produkt získaný z této kolony (200 mlj se pak vede pres membránu z acetátu celulózy. Z původních 200 ml se získá jako permeát 130,7 ml produtku. Anyláza permeátu prošlého membránou při teplotě 22 °C a za tlaku 0,02 MPa poskytuje toto složení:
94.2 % glukózy,
3.6 % maltózy a pouze
1.7 % oligosacharidů majících hodnotu
DP„ + .
Látka neprošlá mebránou z acetátu celulózy (retentátj se může recyklovat a používá se jí jako části násadv, která se uvádí do zóny obsahující imobilizovaný enzvm amvlogiukosidázu nanesenou na upraveném nosiči z oxidu hlinitého.
P ř í k 1 ad II
Postupujeme způsobem popsaným v příkladu I. Upravený ztekucenv škrob tvořící násadu, se opět vede přes sloupec mobilizované amvloglukosidázv za podobných podmínek. jako v příkladu I. Proud vvcházeiíci z kolony. obsahující 77,2 % glukózy. menší množs+ví mnltózv. DP3, DP7, DPs a značné množství DP + oligosacharidů se vede přes membránu z polvstyrensulfonátu prodávanou pod obchodním označením Amicon UM2. Membrána projde celkem 122.8 ml permeátn. Analýzou kapalinovou chromatografii se zustí že permeát obsahuje 97.6 °/o glukóz’'. 2.3 % maltózy a jen 0.1 % oligosacharidů DP-x.
Když se shora uvedený pokus opakuje za HPLC analýza: (plocha %)
DP9+ DPs DP7 DPfi DPs
36,9 0.9 0,3 0,3 0,1
Proud z této kolony v množství 100 ml se vede přes membránu z acetátu celulózy, přičemž v membránovém filtru se udržuje teplota 22 °C a tlak 0,62 MPa. Analýza permeátu kapalinovou chromatografii ukazuje přítomnost 79.0 % maltózy, 16,3 % produktu DP3 a 2,4 % oligosacharidů DP9+.
Když se shora uvedený pokus opakuje za použití ultrafiltrační membrány prodávané pod označením Amicon UM2, získá se permeát obsahující 90,1 % maltózy, 9,7 % olicházející z kolony se analyzuje kapalinovou chromatografii. Analýza poskytuje následující percentuální složení, kde DP znamená stupeň polymerace (například DPz znamená oli osacharid obsahující 7 monomerních jednotek glukózy.
DPd DPs DPz Glukóza — 0,3 3,1 77,2 použití membrány z acetátu celulózy obchodního označení Nucleipore s produktu z kolony obsahující imobilizovanou amyloglukosidázu, se přes tuto membránu vede při teplotě 22 :C a za tlaku 0,62 MPa, získá se permeát obsahující 97,5 % glukózy, 2,3 maltózy a 0.2 % oligosach midů DP9+.
Retentát, který neprošel membránou z acetátu celulózy se může zachycovat a recyklovat. Část retentétu se mísí s produktem vycházejícím ze stupně zpracování násady imobilizovaným enzymem a zbývající část se recykluje jako část násady vstupující do zóny, ve které probíhá zpracování imobilizovaným enzymem.
Příklad lil Tento příklad ilustruje schopnost způsobu -mdle wnálezu Doskvtovat produkt s vysokou koncentrací maltózy. Ztekucená škrobová násada, která byla podrobena předběžnému zpracování alfa-amylázou za účelem nastavení dextrózového ekvivalentu za požadovanou úroveň, se vede kolonou obsahující 100- cm3 beta-amylázy imobillzované na pevné matrici podobné, jako je matrice použitá v příkladu I. Násada o pH 5,0 obsahuje 0 1 molu acetátu a 0,2 molu benzoátu, které slouží iako tlumiče. Násada se vede ořeš enzvm při teplotě 55 °C za tlaku vyššího než je tlak atmosférický hodinovou prostorovou rychlostí kapalné fáze 5 h1. Produkt prošlý touto kolonou se analyzuje kapalinovou chromatografii, přičemž se získají tyto výsledky:
np.i DPs DP? glukóza
0,5 11,1 50,2 0,5 gosacharidu DP3 a pouze 0,2 % oligosacharidu. DP9+.
Retentát, který se získá při separaci ultrafiltrační membránou, popsané v předcházejícím odstavci, se může recyklovat. Jeho část se může mísit s proudem odcházejícím ze stupně zpracování imobilizovanou beta-amylázou a další část se může mísit s násadou tvořenou ztekuceným škrobem před jejím uváděním do styku s imobilizovaným enzymem.
Příklad IV
V tomto příkladu se ztekucená škrobová násada, která je popřípadě předem zpracována alfa-amylázou za účelem nastavení dextrozového ekvivalentu škrobu na předem určenou úroveň, se vede přes sloupec imobilizované amyloglukosidázy při teplotě 45 stupňů Celsia a za tlaku vyššího než je tlak atmosférický. Reakční směs se ponechá předem určenou dobu ve styku s mobilizovaným enzymem tak, aby se dosáhlo konverze na glukózu asi 75 % a ipak se proud z kolony odvádí do ultrafiltračního zařízení obsahujícího membránu z polyakroleinu. Filtrace membránou se provádí za teploty okolí a tlaku asi 172 kPa. Permeát se zachycuje, zatímco retentát se recykluje a mísí s proudem vstupujícím do membránového filtru.
Podobným způsobem se může ztekucená škrobová násada, vykazující dextrózový ekvivalent asi 15, vést přes mobilizovaný enzym obsahující beta-amylázu nanesenou na upraveném nosiči z oxidu hlinitého za reakčních podmínek zahrnujících teplotu asi 50 °C a tlak vyšší než tlak atmosférický. Reakční směs se vede přes enzym předem určenou hodinovou prostorovou rychlostí při době setrvání postačující pro dosažení stupně konverze škrobu na glukózu asi 75 procent. Z hydrolyzační zóny se odtahuje kontinuálně proud produktu, který se vede do membránového filtru obsahujícího membránu z polyethylenimindialdehydu. Filtrace přes membránu se provádí při teplotě asi 25 °C a za tlaku asi 687 kPa. Permeát obsahující více než 90 % glukózy se zachycuje, zatímco- retentát se recykluje.
Jedna část retentátu se mísí s proudem odcházejícím ze zóny pro zpracování enzymem, druhá část se recykluje a mísí se ztekucenou škrobovou násadou uváděnou do zóny s mobilizovaným enzymem a třetí část se recykluje do zóny předběžného zpracování, ve které Se škrobová násada uvádí do styku s alfa-amylázou, sloužící pro zvýšení dextrozového- ekvivalentu škrobu na předem určenou úroveň.
Proud, který se kontinuálně odvádí ze zpracování s imobilizovným enzymem, se může rovněž vést přes ultrafiltrační membránu z chitosandialdehydu za reakčních podmínek zahrnujících teplotu asi 22 °C a tlak asi 687 kPa. Permeát obsahuje hlavní podíl glukózy a izoluje se, zatímco retentát se recykluje tak, že se mísí s proudem odcházejícím ze zóny pro zpracování mobilizovaným enzymem.
Následujících sedm příkladů má pro vynález pouze ilustrativní význam, v žádném směru však pro něj nepředstavuje omezení.
Jako naštěpeného ztekuceného škrobu, který slouží jako výchozí surovina, se použije produktu Maltrin-150, který má následující typické složení:
% glukózy, % DP2, % DP3, % DP4, % DPs, «/o DPe, % DP7 a % DPa a vyšších polysacharidů.
Aktivita glukoamylázy se určí takto:
Ke 4 ml škrobového roztoku obsahujícího 30 % sušiny se -přidá 25 μΐ roztoku enzymu a směs se 30 minut inkubuje při 60 °C. Hydrolýza se přeruší přídavkem 1 ml 0,2N hydroxidu sodného a směs se ochladí. Pomocí analyzátoru glukózy se stanoví množství vytvořené glukózy. Počet gramů glukózy vyrobené za hodinu představuje aktivitu AG vyjádřenou v Milesových jednotkách.
Příklad V
Roztoky AG (77 jednoték/litr) o pH 4,2 v glukózových roztocích o různém obsahu sušiny se udržují při 60 °C. z roztoků se periodicky odebírají alikvotní vzorky, ve kterých se určuje aktivita AG. Poločas životnosti enzymu při obsahu sušiny 30; 44 a 55 % je 4,8; 12,3 a 21,9 dne. Stabilita enzymu měřená poločasem životnosti při 60 °C se v řadě obsahů sušiny od 30 do 55 % zvýší 4,5krát.
Příklad VI
Násada škrobu Maltrin 150 s různým obsahem sušiny (suš.) o pH 4,2 obsahující 77 jednotek/litr AG se hydrolyzuje při 60 °C. V průběhu času se sleduje koncentrace glukózy měřená vysokotlakou kapalinovou chromatografii (HPLC). Výsledky jsou souhrnně uvedeny v následující tabulce:
Tabulka 1
Závislost koncentrace glukózy na době hydrolýzy
Doba Koncentrace glukózy v g/1
| (h) | Suš. 30% | Suš. 44% | Suš. 55% |
| 5 | 260 | 290 | 305 |
| 10 | 320 | 405 | 425 |
| 20 | 330 | 500 | 540 |
| 40 | 340 | 525 | 600 |
| 80 | 340 | 525 | 600 |
Výsledky jasně ukazují, že rychlost tvorby glukózy stoupá se stoupajícím obsahem sušiny v násadě.
| Příklad | V I I | ||
| Násada | Maltrinu-150 0 obsahu sušiny 30 | ||
| procent a pH 4,2, obsahující 77 jednotek AG | |||
| v litru se hydrolyzuje při 6 0°C. Produkt se | |||
| analyzuje | na glukózu, celkový | obsah disa- | |
| charidů (DP2) a isomaltózu. | Výsledky ze | ||
| dvou různých pokusů | s různou AG jsou sou- | ||
| hrnně uvedeny v následující tabulce: | |||
| Tabulka 2 | |||
| Produkce glukózy, disacharidů | a izomaltózy | ||
| Pokus č. 1 | |||
| Doba | Obsah (% hmotnostní) | ||
| (h) | glukóza | disacha- | izomal- |
| ridy | tóza | ||
| 2 | 28 | 8,5 | 0 |
| 4 | 58 | 9,0 | 0,6 |
| 6 | 72 | 4,5 | 0,9 |
| 8 | 88 | 4,0 | 0,9 |
| 10 | 90 | 4,5 | 1,3 |
| 12 | 92 | 4,8 | 1,3 |
| 20 | 94 | 5,8 | 2,2 |
| 30 | 94 | 7,0 | 3,4 |
| Pokus č. 2 | |||
| Doba | Obsah | (% hmotnostní) | |
| (h) | glukóza | disacha- | izomal- |
| ridy | tóza | ||
| 1,8 | 45,1 | 17,3 | 0 |
| 4,7 | 69,0 | 10,8 | 0 |
| 5,6 | 74,4 | 7,5 | 0 |
| 7,5 | 80,9 | 4,5 | 0 |
| 13,0 | 91,1 | 3,2 | 0,0 |
| 20,0 | 93,5 | 3,4 | 0,8 |
| 48,0 | 94,8 | 4,1 | 1,6 |
Z výsledků je zřejmé, že produkt obsahující 90 % glukózy se získá za asi polovinu a produkt obsahující asi 92 % glukózy za asi 60 % celkové doby potřebné pro získání produktu obsahujícího 94 % glukózy.
Výsledky rovněž jasně ukazují akumulaci izomaltózy v průběhu pozdějších stadií konverze.
Příklad VIII
Tento příklad obsahuje porovnání výsledků získaných v reaktoru s jedním průchodem reakční směsi (tj. při konvenčním provozu), při kterém se naštěpený ztekucený škrob hydrolyzuje až do dosažení obsahu glukózy 94 °/o nebo více, s výsledky dosaženými v systému s uzavřenou technologickou smyčkou, kde se produkt ze zcukřovací zóny uvádí do ultrafiltrace přes membránu, glukózou obohacený produkt se odtahuje a o glukózu ochuzený produkt se recykluje na vstup do reaktoru. Hydrolýza se provádí vždy při 60 °C při pH 4,5 až 5,5.
Pokus A představuje pokus v konvenčním reaktoru s jedním průchodem reakční směsi, pokusy B a G jsou pokusy se systémem zahrnujícím uzavřenou technologickou smyčku.
V systému B se používá membrány z acetátu celulózy vykazující odřez molekulové hmotnosti od 10 000, která pracuje při teplotě 60 °C a tlaku 1,03 MPa a v systému C se používá polyelektrolytové membrány s odřezem molekulové hmotnosti . 500, která pracuje při 60 °C a 2,06 MPa.
Obě membrány jsou vyrobeny firmou Amicon a dodávají se pod označením YM 10 a UM 05. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 3, kde DPi znamená celkový obsah monosacharidů, což je prakticky výhradně glukóza, DPs znamená disacharidy, DP4+ znamená polysacharidy se 4 nebo více jednotkami a Suš. znamená obsah sušiny. Analytická data vztahující se ke složení proudu odcházejícího z reaktoru proudu produktu a recyklovaného proudu v pokusech B a C jsou rovnovážná data.
T a b u 1 k a 3
Porovnání provozu s jedním průchodem reakční směsi s provozem systému s uzavřenou technologickou smyčkou
Pokus B
Pokus C
Pokus A
| Dávka enzymu (AGj | 77,0 | 34,0 | 58,0 |
| (jednotek/1 j doba setrvání (h) | 48,0 | 14,0 | 20,0 |
| Složení násady (°/o) | |||
| Suš. | 30,0 | 26,1 | 24,7 |
| DPI | 1,0 | 1,2 | 1,6 |
| DP2 | 4,5 | 4,3 | 3,9 |
| DP.,+ | 87,5 | 87,8 | 88,3 |
| Složení proudu odcházejícího z reaktoru | |||
| Suš. | 33,0 | 27,0 | 30,4 |
| DPt | 95,7 | 90,5 | 83,4 |
| DP2 | 4,1 | 2,9 | 4,4 |
| DPt-i | 0,2 | 6,3 | 11,6 |
| Proud produktu | |||
| Suš. | 26,1 | 24.7 | |
| DPI | 93,6 | 98.0 | |
| DP2 | 3,1 | 2,0 | |
| DP,+ | 2,9 | 0,0 | |
| Recyklovaný proud | |||
| Suš. | 27,4 | 34.2 | |
| DPi | 89,9 | 82,5 | |
| DP? | 3,5 | 3,8 | |
| DP,+ | 6 3 | 13,1 |
Příklad IX
Z experimentálních dat byl vyvinut kinetický model, který nejen blízce reprodukoval existující experimentální data, ale bylo ho možno poměrně spolehlivě použít i pro předpovídání průběhu, jako proměnné hodnoty (experimentální parametry) byly v modelu použity tyto faktory: složení násady (ztekucený naštěpený škrob), dávkování enzymu, doba setrvání v reaktoru, typ membrány a provozní podmínky. Jako výstupy byly získány koncentrace glukózy a izomaltózy v proudu produktu. Násada ztekuceného naštěpeného škrobu obsahovala 30,6 procent hmoit. sušiny s obsahem:
1,2 % DPI,
4.8 % DP2 a
87,0 % DP4 + .
V pokusu A bylo použito reaktoru s jedním průchodem reakční směsi. V pokusech P a C bylo použito systémů s uzavřenou technologickou smyčkou (recyklováním) za použití polyelektrolytové membrány popsané v předcházejícím příkladu. Proud ochuzený o glukózu byl recyklován do horní části reaktoru. Složení proudu odcházejícího z reaktoru a proudu produktu představují rovnovážné hodnoty.
Tabulka 4
Akumulace izomaltózy
Pokus A
Pokus B Pokus C
Koncentrace AG (jednotek/1) 77,0 doba setrvání (h) 48,0
Proud odcházející z reaktoru:
obsah glukózy (%) 95,7 obsah izomaltózy 1,68
Proud produktu:
obsah glukózy (%) obsah izomaltózy (%)
| 9,0 | 18.0 |
| 10,0 | 10,0 |
| 74,0 | 87,3 |
| 0,7 | 1,85 |
| 95,5 | 97,2 |
| 0,34 | 0,73 |
Uvedená data jasně ukazují, že systém s uzavřenou smyčkou, tj. s recyklováním poskytuje glukózu ve stejně vysoké koncentraci jako postup prováděný v konvenčním reaktoru s jedním průchodem směsi, přičemž však se v systému s recyklováním může podstatně snížit dávkování enzymu a produkt obsahuje Ϋ4 obsahu izomaltózy.
Pokus C ukazuje, že obsah glukózy v produktu je možno zvýšit až nad 97 % (za použití Ϋ4 koncentrace enzymu} a stále ještě je obsah izomaltózy v produktu méně než poloviční ve srovnání s jejím obsahem v produktu získaném konvenčním způsobem.
Příklad X
V tomto příkladu se shora uvedeného kinetického modelu použije pro určení vlivu umístění recyklu na obsah glukózy a izomaltózy v proudu produktu a v proudu odcházejícím z reaktoru za ustálených podmínek. Data jsou souhrnně uvedena v tabulce 5. „Objem reaktor“ znamená percentuální podíl objemu reaktoru, který předchází vstupu recyklu; „0“ představuje vrchní část reaktoru, „100“ znamená spodek reaktoru. Násada ztekuceného naštěpeného škrobu má stejné složení jako v předcházejícím příkladu, reakčni doba je 10 h a použije se polyelektrolytové membrány z příkladu 4 pracující za tamtéž uvedených podmínek.
Tabulka 5
Vliv umístění vstupu recyklu na složení produktu
30 50
90
Koncentrace AG: 18 μ/\
Proud odcházející z reaktoru
| glukóza | 87,4 | 88,0 | 87,0 | 85,0 | 73,0 | 57,0 |
| izomaltóza | 1,85 | 1,8 | 1,7 | 1,3 | 0,6 | 0,25 |
| Produkt | ||||||
| glukóza | 97,2 | 97,2 | 97,2 | 96,9 | 96,9 | 90,7 |
| izomaltóza | 0,73 | 0,71 | 0,66 | 0,55 | 0,27 | 0,13 |
| Koncentrace AG: 77 μ/1 | ||||||
| Proud odcházející z reaktoru | ||||||
| glukóza | 91,5 | 91,5 | 91,5 | 91,5 | 92,3 | 91,0 |
| izomaltóza | 4,75 | 4,8 | 4,7 | 4,4 | 3,35 | 2,5 |
| Produkt ‘ | ||||||
| glukóza | 96,9 | 96,9 | 96.9 | 97,0 | 97,3 | 97,4 |
| izomaltóza | 1,73 | 1,74 | 1,70 | 1,59 | 1,22 | 0,93 |
Výsledky uvedené v tabulce obrážejí skutečnost, že při vysoké koncentraci AG je složení produktu poměrně málo citlivé na umístění vstupu recyklovaného proudu a při nižší koncentraci enzymu není zřejmá žádná podstatná změna ve složení produktu, v případě, že je vstup recyklu umístěn v rozmezí od 0 do 90 % objemu reaktoru. Celkový závěr je, že umístění recyklu je volitelnou proměnnou závislou na jiných provozních parametrech, jako je koncentrace enzymu, doba setrvání, použitý způsob separace, požadované složení produktu, atd.
Příklad XI
Data poskytnutá kinetickým modelem ukazují výhody plynoucí z použití násady s vysokým obsahem sušiny v systému s uzavřenou smyčkou, tj. s recyklováním, kterých v konvenčním reaktoru s jedním průchodem směsi nelze využít. Násada má složení uvedené v příkladu 5, přičemž se pouze mění obsah sušiny (% hmotnostní}. Reaktor s recyklováním používá polyelektrolytovou membránu z příkladu 4 pracující za podmínek uvedených v příkladu 4.
Tabulka 6
Vliv obsahu sušiny
Reaktor s jedním průchodem
| Suš. [ %) | 30 |
| Doba setrvání (h) | 48 |
| Koncentrace AG, | |
| (jednotek/l) | 77 |
| Produkt, obsah glukózy | |
| (% hmot.) | 95,7 |
| obsah izomaltózy | |
| (% hmot.} | 1,7 |
Reaktor s uzavřenou smyčkou recyklu
| 40 | 40 |
| 71 | 10 |
| 77 | 18 |
| 93,6 | 95.6 |
| 2,2 | 0,7 |
V reaktoru s jedním průchodem je doba setrvání nepřijatelně dlouhá a koncentrace izomaltózy nepřijatelně vysoká v případě, že se použije násady o obsahu sušiny 49 %, zatímco při práci v reaktoru s uzavřenou smyčkou recyklu se doba setrvání zkrátí 7X, koncentrace izomaltózy 3X a koncentrace enzymu 4X.
Claims (5)
Hide Dependent
translated from
Claims (5)
Hide Dependent
translated from
1. Způsob selektivního získávání cukru, kterým je buď glukóza, nebo maltóza, z naštěpeného ztekuceného škrobu, vyznačující se tím, že se násada naštěpeného ztekuceného škrobu hydrolyzuje působením rozpustného nebo mobilizovaného enzymu poskytujícího glukózu nebo maltózu za vzniku proudu odcházejícího z reakční zóny obsahujícího 50 až 92 % hmot. shora uvedeného cukru, tento proud se rozděluje na proud produktu obohacený o cukr obsahující alespoň 90 % hmot. cukru a proud ochuzený o cukr, proud obohacený o cukr se izoluje a proud ochuzený o cukr se recykluje do hydrolyzačního' stupně.
VYNALEZU
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že proud odcházející z reakční zóny obsahuje 70 až 80 % hmot. cukru.
3. Způsob podle bodu 1, pro selektivní získávání glukózy vyznačující se tím, že se jako enzymu použije amyloglukosidázy.
4. Způsob podle bodu 1, pro selektivní získávání maltózy, vyznačující se tím, že se jako enzymu použije beta-amylázy.
5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se separace proudu odcházejícího z reaktoru provádí za použití membrány nebo pevného adsorbentů.