CS250262B3 - Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy - Google Patents
Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy Download PDFInfo
- Publication number
- CS250262B3 CS250262B3 CS173385A CS173385A CS250262B3 CS 250262 B3 CS250262 B3 CS 250262B3 CS 173385 A CS173385 A CS 173385A CS 173385 A CS173385 A CS 173385A CS 250262 B3 CS250262 B3 CS 250262B3
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- immobilized
- sucrose
- particles
- hydrolysis
- sugar
- Prior art date
Links
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims description 64
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims description 64
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 title claims description 30
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 title claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 235000013681 dietary sucrose Nutrition 0.000 title 1
- 235000019534 high fructose corn syrup Nutrition 0.000 title 1
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 title 1
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 claims description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 27
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 26
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 108010051210 beta-Fructofuranosidase Proteins 0.000 claims description 13
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000006188 syrup Substances 0.000 claims description 10
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims description 9
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 9
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims description 8
- XDIYNQZUNSSENW-UUBOPVPUSA-N (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O XDIYNQZUNSSENW-UUBOPVPUSA-N 0.000 claims description 6
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 claims description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 claims description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims 1
- -1 flavorings Substances 0.000 claims 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 claims 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 23
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 13
- 239000001573 invertase Substances 0.000 description 9
- 235000011073 invertase Nutrition 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 6
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 235000019658 bitter taste Nutrition 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960004903 invert sugar Drugs 0.000 description 1
- 235000020438 lemon syrup Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 210000001236 prokaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Glukózafruktózový sirup má ve srovnání se sacharózou vyšší sladivost a je využitelný v různých průmyslových odvětvích, zejména v potravinářství, farmacii apod.
Sacharózu lze také hydrolyzovat neenzymaticky buď fyzikálně chemicky štěpeném na iontoměničích za vysokých teplot za současné izolace obou monosacharidů, nebo chemicky, kyselou hydrolýzou. Uvedené způsoby mají však své ekonomické a jiné limity. V případě štěpení na iontoměničích je limitem koncentrace a kvalita sacharózy, kvalita a dostupnost iontoměničů, resp. jejich regenerace. V případě chemického štěpení sacharózy je limitem vysoká spotřeba minerálních kyselin, koroze aparatury a především špatné organoleptické a vizuální vlastnosti získaného glukózafruktózového sirupu (hořkost a barevnost).
V průmyslové praxi se rovněž využívá bud jednorázová aplikace rozpustného enzymu invertázy, který je předem izolován z různých biologických zdrojů, nebo mnohonásobná opakovaná či kontinuální aplikace tohoto enzymu v různých imobilizovaných formách. Jednorázové využití rozpustné invertázy, popřípadě nativních živých buněk obsahujících tento enzym, je neekonomické, nehledě na špatnou kvalitu finálního produktu, zvláště v případě použití technických enzymových preparátů či živých buněk. Naproti tomu imobilizovaná invertáza umožňuje kontinuální, resp. diskontinuální mnohonásobné využití.
Pro výrobu různých forem imobilizované invertázy je však třeba mít k dispozici tento enzym v technickém nebo čistém stavu. Výroba imobilizované invertázy vyžaduje proto izolaci tohoto enzymu z produkčních buněk nebo jeho dovoz. V úplných vlastních nákladech na výrobu imobilizované invertázy se proto ekonomicky nevýhodně projeví náklady n,a izolaci enzymu. Jak je známo z patentové a odborné literatury (AO 209 743, AO 214 096, AO 234 059, Enzyme Engineering, Vol. 6., I. Chibata, S. Fukui, L. B. Wingard, eds., Plenům Press, New York and London, 1982), lze různé formy imobilizované invertázy využít pro relativně nízké počáteční koncentrace sacharózy, řádo250262 vě 3,0 až 40,0 % hmotnostních, přičemž termostabilita a operační poločasy různým způsobem imobilizovaného enzymu jsou nedostatečné.
Nyní bylo zjištěno, že imoibiliziované celé buňky, popřípadě další uvedené formy imobilizovaných buněčných materiálů, lze mnohonásobně dlskontinuálně nebo dlouhodobě kontinuálně využít pro enzymovou hydrolýzu nejen čisté sacharózy, ale i krystalických (surový cukr, afináda) nebo tekutých meziproduktů její výroby (surová šťáva, lehká šťáva, těžká šťáva, klér, siroby, popřípadě vedlejších produktů výroby cukru (melasa), přičemž počáteční koncentrace těchto substrátů se mohou pohybovat v rozmezí 0,5 až 75,0 % hmotnostních. Při použití vysokých koncentrací uvedených substrátů jsou tyto roztoky silně viskozní, rychlost konverze je nízká a proto je třeba enzymovou hydrolýzu s uvedenými imobilizovanými materiály provádět při vyšších teplotách, což klade značné požadavky na jejich termostabilitu.
V čs. autorském osvědčení Č. 231 458 jsou uvedeny způsoby Imobilizace celých nativních buněk, zesítěných buněk, buněčných stěn a dezintegrovaných buněčných suspenzí s různými enzymatickými aktivitami za použití různých prokaryontních a eukaryontních buněk jako výchozího biologického materiálu, mimo jiné i s aktivitou invertázy. V čs. autorském osvědčení číslo 249 325 je popsán způsob zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru na bázi buněk kvasinek. Tento způsob a způsoby uvedené v čs. autorských osvědčeních č. 209 265 a 231 458 dovolují aplikaci těchto biokatalyzátorů s invertázovou aktivitu při relativně vysokých teplotách a vysokých počátečních koncentracích substrátu.
Způsob enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy podle předmětného vynálezu je vyznačen tím, že k enzymové hydrolýze se použijí celé imobilizované buňky, imobilizované buněčné stěny nebo imobilizované dezintegrované buněčné suspenze a /ž-D-fruktofuranozidázovou aktivitou připravené podle AO 231 458 a AO 249 325.
Jako substráty se používají vodné roztoky čisté sacharózy, technické sacharózy ve formě přírodního cukru, surového cukru, afinovaného cukru, vodné roztoky sacharózy ve formě tekutých druhů cukru, roztoky sacharózy vznikající jako meziprodukt výroby sacharózy jako jsou surová šťáva, lehká šťáva, těžká štáva, kléry, siroby a dále vedlejší produkty výroby, zejména melasa z výroby, popřípadě zředěná melasa.
Enzymová hydrolýza se provádí při teplotách v rozmezí 10 až 90 °C s výhodou 60 až 75 °C, při pH reakční směsi v rozmezí 4,0 až 7,0 s výhodou 4,5 až 5,5, při počátečních koncentracích sacharózy 0,5 až 75,0 hmotnostních procent s výhodou 40 až 65 hmotnostních procent.
Enzymová hydrolýza se provádí diskontinuálně při koncentraci imobilizovaných materiálů 1 až 200 g vlhké hmoty. litr-1 reakční směsi s výhodou 100 g vlhké hmoty . litr-1 reakční směsy buď tak, že se částice imobilizovaných materiálů ponechají trvale v zařízení a z reakční směsi se oddělí roztok obsahující produkty reakce, nebo se separace biokatalyzátorů po ukončení konverze provede mimo reakční zařízení, přičemž v obou případech se imobilizované materiály alespoň dvakrát znovu opakovaně použijí.
Enzymová hydrolýza se provádí kontinuálně, buď v zařízeních s pevným ložem imobilizovaných materiálů protékáním roztoků substrátů pevným ložem částic, nebo s výhodou v zařízeních se vznosným ložem Imobilizovaných materiálů buď čerpáním roztoků substrátů tak, aby částice biokatalyzátorů byly v trvalém vznosu prouděním kapaliny, nebo tak, že částice se uvedou do vznosu jiným způsobem, například mícháním.
Vzniklé produkty enzymové reakce se dále upravují filtrací, odstřeďováním, odbarvováním, zahušťováním, případně a s výhodou obohacují přísadami jako· jslou vitamíny, chuťové přísady, barviva a jiné.
Reakční rychlost a účinnost enzymové hydrolýzy byla sledována refraktometrickým měřením sušiny roztoku a polarometrickým měřením obsahu sacharózy v roztoku podle Frimla a Tiché (Laboratorní kontrola cukrovarnické výroby, vydalo STI potravinářského průmyslu, Praha 1977). Ze získaných analytických výsledků byl proveden teoretický výpočet tzv. kvocientu invertu (Q;j, což je hodnota, která udává poměr koncentrace invertního cukru (i) k celkové surovině (Sj; rozměr — hmotnostní procenta:
Qi = -j- · 100
Způsob stanovení β-D-fruktofuranozidázové aktivity, definice aktivity a specifické aktivity jsou uvedeny v čs. AO 249 325.
Ve srovnání s využitím imobilizované invertázy pro hydrolýzu sacharózy mají imobilizované buněčné materiály, získané postupy podle AO 231 458 a AO 249 325 podstatně vyšší termostabilitu a jsou schopny enzymové hydrolýzy vysokých koncentrací substrátů nejen ve formě čisté sacharózy, ale i jejích různých technických forem a meziproduktů její výroby, což bude doloženo v následujících příkladech vynálezu.
Příklad 1
1000 g vlhké hmoty celých zesítěných buněk pivovarských kvasinek, zesítění nativních buněk 1 % glutaraldehydem a jejich vyprání bylo provedeno podle čs. AO
231 458, bylo suspendováno v 9 000 g kléru o refraktometrické sušině 65,8 % hmotnostních. Specifická aktivita zesítěných buněk činila 600 μπιοί glukózy . min-!. mg-1 suché hmoty. Po homogenizaci zesítěných buněk v roztoku substrátu pomocí rychloběžného míchadla byla suspenze přemístěn do temperované nádoby opatřené míchadlem, upraveno pH koncentrovanou kyselinou octovou na hodnotu 4,5 a suspenze zahráta na 60 CC. Nepřetržité míchání reakční směsi (300 otáček. min“1) probíhalo po dobu 3 hodin. Po této době činil stupeň konverze 94,6 %. Suspenze byla odstředěna na odstředivce Sharples, konverzní směs za horka zfiltrována pres azbestocelulózovou desku a odstředná hmota zesítěných buněk byla popsaným způsobem znovu použita k enzymové hydrolýze čerstvé násady kléru, za jinak stejných podmínek jako bylo uvedeno. Tento postup byl opakován celkem patnáctkrát s tím rozdílem, že po každém pátém opakovaném cyklu enzymové hydrolýzy bylo doplněno 100 g vlhké hmoty zesítěných buněk zásobním nepoužitým biokatalyzátorem tak, aby byly kompenzovány manipulační ztráty během odstřeďování. Průměrný stupeň enzymové konverze během patnácti opakovaných cyklů enzymové hydrolýzy činil 92,3 °/o.
Příklad 2
Bylo připraveno 5 kg navzájem imobilizovaných celých buněk pekařského droždí postupem podle čs. AO 231 458 a získané částice zpevněny podie čs. AO 249 325. Specifická aktivita imobilizovaných buněk činila 500 μΐηοΐ glukózy. min-1 suché hmoty částic.
g vlhké, dobře odsáté a promyté hmoty částic biokatalyzátoru bylo suspendováno ve 450 g kléru o počáteční refraktometrické sušině 66,0 %. Klér byl předem upraven koncentrovanou kyselinou octovou na pH 4,6. Suspenze byla přenesena do nádoby z plastické hmoty, která bylo konstrukčně řešena tak, aby mohl biokatalyzátor být mnohonásobně opakovaně používán v této nádobě. Nad dnem nádoby byla umístěna filtrační přepážka s upevněným textilním materiálem (mlynářská silonová plachetkaj, jehož porozita nedovolovala únik částic biokatalyzátoru z reakční nádoby. Dno pod filtrační přepážkou bylo opatřeno trubicí z plastické hmoty, umožňující odsávání zkonvertované směsi při trvalém setrvání částic katalyzátoru v nádobě. Reakční nádoba byla temperována ve vodní lázni na 75 stupňů C. Reakční směs byla nepřetržitě míchána kotvovým míchadlem o počtu otáček 120 až 150. min“1. Reakční doba činila 3 hodiny. Po skončení první konverze (Qi = = 92,3 °/o J byly produkty hydrolýzy z popsaného zařízení vakuově odsáty ap řidána čerstvá násada (450 gj roztoku substrátu (klér o S = 66,0 °/o a pH = 4,6). Tento postup byl popsaným způsobem celkem dvěstěkrát opakován. Výsledky jsou uvedeny jak následuje.
Počet Průměrný cyklů Qi (%)
| 1— 10 | 91,0 |
| 11— 20 | 89,5 |
| 21— 30 | 88,9 |
| 31— 40 | 86,8 |
| 41— 50 | 85,2 |
| 51— 60 | 84,1 |
| 61— 70 | 83,7 |
| 71— 80 | 82,9 |
| 81— 90 | 81,5 |
| 91—100 | 80,2 |
| 101—110 | 78,3 |
| 11.1—120 | 76,2 |
| 121—130 | 72,3 |
| 131—140 | 70,1 |
| 141—150 | 67,8 |
| 151—160 | 65,1 |
| .161—170 | 61,3 |
| 171—180 | 57,3 |
| 181—190 | 53,8 |
| 191—200 | 50,0 |
Z uvedených výsledků vyplývá, že za zvolených reakčních podmínek (refraktometrická sušina substrátu 66,0 %, reakční teplota 75 °C. pl-l 4,6, koncentrace biokatalyzátoru 10 hmotnostních procent) je biokatalyzátor použitelný minimálně stokrát, při průměrně dosaženém stupni konverze 80 % teorie/100 opakovaných cyklů použití. Operační poločas biokatalyzátoru (sledována specifická aktivita částic biokatalyzátoru mezi jednotlivými cykly opakovaného použití) je za uvedených reakčních podmínek 200 opakovaných cyklů, což koreluje se stupněm účinnosti konverze.
Příklad 3 g vlhké, dobře odsáté a promyté hmoty částic biokatalyzátoru, jehož způsob přípravy a specifická aktivita jsou uvedeny u příkladu 2, bylo suspendováno ve 450 g cukerného roztoku o refraktometrické sušině 50 procent, připraveného z čistá sacharózy (rafinovaný cukr). Hodnota pH tohoto roztoku byla před smícháním s biokatalyzátorem upravena koncentrovanou kyselinou octovou na 4,5. Dále bylo při enzymové hydrolýze postupováno způsobem uvedeným v příkladu 2 včetně popsaného zařízení, pouze s tím rozdílem, že reakční teplota byla 68 °C. Reakční doba pro jeden cyklus byla 3 hodiny. V prvém cyklu hydrolýzy bylo dosaženo Qi = 99,2 %.
Za uvedených reakčních podmínek a uvedeným způsobem byla tatáž násada biokatalyzátoru použita celkem třicetkrát s průměrně dosaženým stupněm Qi/30 cyklů opakovaného použití 94,5 %,
250282
Příklad 4
Melasa o refraktometrické sušině S = 74,0 procenta a pH 8,1 byla zředěna pitnou vodou na S = 65,0 % a pH upraveno koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou na 5,5. 9 kg tohoto roztoku melasy bylo smícháno s 1 kg vlhké hmoty biokatalyzátoru, jehož specifická aktivita a způsob přípravy byly zmíněny v příkladu 2, Suspenze byla nepřetržitě míchána po dobu 3 hodin při teplotě 75 °C. Stupeň hydrolýzy v prvém cyklu činil 77,1 °/o. Částice biokatalyzátoru byly po prvním cyklu enzymové hydrolýzy odděleny vakuovou filtrací přes textilní materiál za horka a separovaný biokatalyzátor suspendován opět v čerstvé násadě roztoku melasy a popsaným způsobem provedeno 5 opakovaných cyklů enzymové hydrolýzy při uvedené koncentraci substrátu a za jinak stejných reakčních podmínek i způsobu manipulace.
Průměrný stupeň enzymové hydrolýzy (5 cyklů opakovaného použití téže násady biokatalyzátoru činil 75 % teorie j. Příklad 5
Těžká šťáva, meziprodukt z výroby sacharózy, o refraktometrické sušině 55,0 % a pH 8,5 byla okyselena koncentrovanou kyselinou octovou na pH 4,6. Množství 0,5 kg vlhké hmoty biokatalyzátoru, jehož specifická aktivita a způsob přípravy byly zmíněny v příkladu 2, bylo přeseseno do 4,5 kg takto upravené těžké šíávy, suspenze zahřátá na 75 °C a v průběhu nepřetržitého míchání byla v 60 min. časových intervalech sledována účinnost konverze. Výsledky jsou uvedeny jak následuje.
Doba hydrolýzy (min)
Stupeň hydrolýzy Qi (%)
120
180
240
280
66,4
92,12
94,7
96,2
96,2
Po 4 h konverze byl biokatalyzátor za horka oddělen filtrací přes kalolisovanou plachetku a opět suspendován v, čerstvé násadě (4,5 kg) těžké šťávy a popsaným způsobem provedeno celkem 10 opakovaných cyklů konverze s toutéž násadou biokatalyzátoru a za jinak stejných reakčních podmínek.
Průměrný stupeň konverze/10 opakovaných cyklů použití téže násady biokatalyzátoru činil 93,7 % teorie. Hydrolyzovaná těžká šťáva byla shromažďována v zásobní nádobě. Bylo získáno celkem 43,8 kg hydrolyzované těžké šťávy, která byla následujícím způsobem ošetřena. Do zahřátého roztoku (80 °C) bylo vmícháno 0,5 kg aktivního uhlí a 2 kg křemeliny a suspenze za horka vakuově zfiltrována přes kalolisovou plachetku a po úpravě pH koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného na hodnotu 8,1 vedena na vakuovou odparku a zahuštěna na refraktometrickou sušinu 75 °/o.
Příklad 6
Byl připraven vodný roztok afinovaného cukru o refraktometrické sušině 65,0 % a pH roztoku upraveno koncentrovanou kyselinou octovou na hodnotu 4,5. Do 450 g tohoto roztoku bylo suspendováno 50 g vlhké hmoty biokatalyzátoru, jehož specifická aktivita a způsob přípravy byly zmíněny v příkladu 2. Dále bylo postupováno při vsádkové opakované hydrolýze vždy čerstvé násady tohoto technického substrátu tak, jak je uvedeno rovněž v příkladu 2.
V prvém cyklu enzymové hydrolýzy bylo dosaženo po 3 h Q, = 90 % teorie. Celkem bylo provedeno 10 opakovaných cyklů konverze s toutéž násadou biokatalyzátoru a průměrný stupeň enzymové hydrolýzy/10 opakovaných cyklů činil 88,4 %.
Příklad 7
Byl připraven vodný roztok surového cukru o refraktometrické sušině 65 % a pH roztoku upraveno koncentrovanou kyselinou octovou na hodnotu 4,7. Do 450 g tohoto roztoku bylo suspendováno 50 g vlhké hmoty biokatalyzátoru, jehož specifická aktivita a způsob přípravy byly zmíněny v příkladu 2. Dále bylo postupováno při vsádkové opakované hydrolýze vždy čerstvé násady tohoto technického substrátu tak, jak je uvedeno rovněž v příkladu 2.
V prvém cyklu enzymové hydrolýzy bylo dosaženo Q; = 88,6 % za 4 h konverze. Bylo provedeno celkem 15 opakovaných cyklů konverze s toutéž násadou biokatalyzátoru a průměrný stupeň enzymové hydrolýzy/15 opakovaných cyklů činil 85,0 %. Příklad 8
Z odpadního produktu po výrobě bezbuněčného kvasničného extraktu z pekařského droždí, kterým jsou v podstatě usušené stěny kvasinek, jehož specifická hodnota se pohybuje v rozmezí hodnot 400—700 μπιοί glukózy . min”1. mg”1 suché hmoty, byl připraven imobilizovaný biokatalyzátor postupem podle čs. AO 231 458 a vzniklé částice zpevněny a stabilizovány postupem podle čs. AO 249 325. Byly získány částice biokatalyzátoru o specifické hodnotě 480 μΐηοΐ glukózy . min”1. mg”1 suché hmoty s distribucí jejich velikosti 0,08 až 3,5 mm.
100 g vlhké hmoty tohoto imobilizovanélio materiálu bylo suspendováno v 900 g vodného roztoku rafinovaného cukru a refraktometrické sušině 34,2 °/o, jehož pH bylo předem upraveno koncentrovanou kyselí25 O 232 nou octovou na hodnotu 4,6. Suspenze částic byla uvedena do vznosu pomocí kotvového míchadla (150 otáček. min“1) a vytemperována na teplotu 60 CC. Reakční doba pro jeden cyklus činila 3 h. V prvém cyklu enzymové hydrolýzy bylo dosaženo hodnoty Qi = 99,0 %.
Bylo provedeno celkem 20 opakovaných cyklů enzymové hydrolýzy s toutéž násadou biokatalyzátoru za uvedených reakčních podmínek a způsobem manipulace uvedeným v příkladu 2. Průměrný stupeň enzymové hydrolýzy/20 opakovaných cyklů použití činil 97,3 %.
Příklad 9
Vychlazená vodná suspenze celých buněk kvasinek (pekařské droždí) byla v množství 10 1 mechanicky dezintegrována čtyřnásobným průchodem pomocí štěrbinového tlakového dezintegrátoru při přetlaku 6 .107 Pa. Suspenze dezintegrovaných buněk byla imobilizována postupem podle čs. AO 231 458 a částice zpevněny a stabilizovány postupem podle čs. AO 245 325. Bylo získáno celkem 7 kg velhké hmoty pevných částic biokatalyzátoru o specifické aktivitě 600 μΐηοΐ glukózy . min-1. mg“1 suché hmoty s průměrnou distribucí jejich velikosti 0,1 až 5,0 mm.
500 g vlhké hmoty tohoto biokatalyzátoru bylo suspendováno ve 4 500 g lehké šťávy (meziprodukt z výroby sacharózy) o refraktometrické sušině 17,5 %. Před vnesením biokatalyzátoru do tohoto roztoku substrátu byla hodnota pH upravena z 9,0 na 4,6 koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou. Suspenze částic byla vytemperována na 60 stupňů C a částice uvedeny do vznosu pomocí míchadla o počtu otáček 200 . min“1. Po jedné hodině reakce byl stupeň konverze kvantitativní (100 % teorie).
Za uvedených reakčních podmínek byla tatáž násada tohoto biokatalyzátoru použita celkem třicetkrát při průměrně dosaženém stupni teoretické konverze/30 opakovaných cyklů použití 99,0 % teorie.
Kvantitativně hydrolyzovaný roztok lehké šťávy byl shromažďován v zásobní nádrži. Celkem bylo získáno 130 1 glukózafruktózového sirupu. Nažloutlý roztok byl odbarven vmícháním 3 kg aktivního uhlí a filtrací za horka přes azbestocelulózovou desku. Bezbarvý roztok byl po úpravě pH koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného na hodnotu 7,8 veden na vakuovou odparku a zahuštěn na 68 % sušiny. Zahuštěný sladivý bezbarvý sirup byl ochucen přídavkem citrónové přírodní třešti v množství 0,3 g/kg sirupu a přídavkem kyseliny askorbové v množství 0,1 g/kg sirupu.
Příklad 10
Navzájem imobilizované celé buňky kvasinek (pekařské droždí), způsob imobilizace, zpevňování a specifická aktivita tohoto materiálu je zmíněna v příkladu 2, byly rozděleny plavením na sítech s definovanou velikostí ok na jednotlivé velikostní třídy. Frakce biokatalyzátoru, kde distribuce velikosti částic po rozdělení činila 1,0 až 5,0 mm, byla naplněna do skleněné kolony o průměru 5 cm a výšce 150 cm v množství 2 kg vlhké hmoty. Skleněná kolona byla opatřena temperovaným vodním pláštěm a na obou koncích opatřena pevnými, perforovanými filtračními přepážkami, které byly překryty textilním materiálem (mlynářská silonová plachetka), aby nedocházelo k úniku částic z kolony. Spodem částic reaktoru byl čerpán 35% vodný roztok rafinované sacharózy o pH 4,6 ze zásobníku rychlostí 2 1. h1, čímž byly částice uvedeny do vznosu prouděním kapaliny. Kolona byla temperována na 65 CC.
Stupeň konverze na výtoku z kolony byl kvantitativní. Kolona byla v nepřetržitém provozu 5 dní, přičemž bylo získáno celkem 240 1 glukózafruktózového sirupu o průměrném stupni hydrolýzy 97,6 °/o.
Příklad 11
Navzájem imobilizované celé buňky kvasinek, jejichž specifická aktivita, způsob imobilizace a zpevňování je zmíněn v příkladu 2, byly použity k mnohonásobně opakované hydrolýze roztoku kléru za podmínek a způsobem uvedeným rovněž v příkladu 2. Vzhledem k tomu, že dochází k postupné termální a další inaktivaci enzymu v částicích imobilizovaných buněk (operační poločas 200 opakovaných tříhodinových cyklů při pH 4,6, teplotě 75 °C a koncentraci substrátu 66 % sušiny), byla mezi 51. a 100. cyklem prodlužována reakční doba na 4 hodiny a mezi 101. a 150. cyklem na 5 až 6 hodin. Tímto programovaným prodlužováním reakční doby, při zachování vysokého stupně konverze (více než 30 %), byla tatáž násada biokatalyzátoru v průběhu 150 opakovaných cyklů dokonale využita. Průměrný stupeň konverze/150 cyklů opakovaného použití při popsaným způsobem prodlužované reakční době činil 82,3 %.
Claims (4)
- PREDMET1. Způsob enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy vyznačující se tím, že k enzymové hydrolýze se použijí celé imobilizované buňky, imobilizované buněčné stěny nebo imobilizované dezintegrované buněčné suspenze s β-D-fruktofuranozidázovou aktivitou, připravené podle autorských osvědčeni č. 231 458 a 249 325, přičemž jako substráty se použijí vodné roztoky čisté sacharózy, technické sacharózy ve formě přírodního cukru, surového cukru, afinovaného cukru, vodné roztoky sacharózy ve formě tekutých druhů cukru, roztoky sacharózy vznikající jako meziprodukty výroby sacharózy, jako jsou surová šťáva, lehká šťáva, těžká šťáva, kléry, siroby a dále vedlejší produkty výroby, zejména melasa z výroby, popřípadě zředěná melasa a enzymová hydrolýza se provádí při teplotách v rozmezí 10 až 90 °C, s výhodou 60 až 75 'C, při pH reakční směsi v rozmezí 4,0 až 7,0 s výhodou 4,5 až 5,5 při počátečních koncentracích sacharózy 0,5 až 75,0 hmotnostních procent s výhodou 40 až 65 hmotnostních procent.
- 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že enzymová hydrolýza se provádí diskontinuálně při koncentraci imobilizovaných materiálů 1 až 200 gramů vlhké hmoty.VYNÁLEZU . litr1 reakční směsi, s výhodou 100 gramů vlhké hmoty. litr-1 reakční směsi, buď tak, že se částice imobilizovaných materiálů ponechají trvale v zařízení a z reakční směsi se oddělí roztok obsahující produkty reakce, nebo se separace biokatalyzátorů po ukončení konverze provede mimo reakční zařízení, přičemž v obou případech se imobilizované materiály alespoň dvakráte znovu opakovaně použijí.
- 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že enzymová hydrolýza se provádí kontinuálně, buď v zařízeních s pevným ložem imobilizovaných materiálů protékáním roztoků substrátů tímto pevným ložem částic, nebo s výhodou v zařízeních se vznosným ložem imobilizovaných materiálů buď čerpáním roztoků substrátů tak. aby částice biokatalyzátorů byly v trvalém vznosu prouděním kapaliny, nebo tak, že částice se uvedou do vznesu jiným způsobem, například mícháním.
- 4. Způsob podle bodů 1, 2 a 3, vyznačující sa tím, že vzniklé produkty enzymové reakce se dále upravují íillrací, odstřeďováním, odharvováním, zahuč .'ováním, případně a s výhodou obohacují přísadami jako . jsou vitaminy, chuťové přísady, barviva a jiné.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS173385A CS250262B3 (cs) | 1984-04-03 | 1985-03-12 | Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS257884A CS249325B3 (cs) | 1982-01-14 | 1984-04-03 | Způsob zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru pro enzymovou inverzi sacharózy |
| CS173385A CS250262B3 (cs) | 1984-04-03 | 1985-03-12 | Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS250262B3 true CS250262B3 (cs) | 1987-04-16 |
Family
ID=25745497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS173385A CS250262B3 (cs) | 1984-04-03 | 1985-03-12 | Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS250262B3 (cs) |
-
1985
- 1985-03-12 CS CS173385A patent/CS250262B3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1050454A (en) | Shaped product containing glucose isomerase and method of producing said product | |
| Yun et al. | Continuous production of fructo-oligosaccharides by immobilized cells of Aureobasidium pullulans | |
| EP0341503B1 (en) | Cross-linked glucose isomerase | |
| WO2009113030A2 (en) | Process for the production of galactooligosaccharides by free cells | |
| CN110268068B (zh) | 用于生产含有异麦芽酮糖晶体和海藻酮糖的固体材料的方法 | |
| SU1024014A3 (ru) | Способ получени ферментного препарата глюкоизомеразы | |
| US4640894A (en) | Production of isomaltulose using immobilized microorganisms | |
| DE3438960A1 (de) | Verfahren zum isomerisieren von glucose zu fructose | |
| US3989597A (en) | Aggregate of flocculated cells | |
| USRE29130E (en) | Enzymatic process using immobilized microbial cells | |
| CS250262B3 (cs) | Způs»b enzymové výroby glukózafruktózového sirupu ze sacharózy | |
| US3974036A (en) | Process for conditioning bacterial cells containing glucose isomerase activity | |
| JPS62208264A (ja) | 米糖液の製造法 | |
| EP4317429A1 (en) | Method for producing tagatose by immobilized multi-enzyme system | |
| DK172512B1 (da) | Fremgangsmåde til fremstilling af sukkersirupper ud fra stivelsesholdige råstoffer | |
| D'Souza et al. | Removal of glucose from egg prior to spray drying by fermentation with immobilized yeast cells | |
| DK144277B (da) | Femgangsmaade til fremstilling af 6-aminopenicillansyre | |
| Melo et al. | Production of inverted sucrose syrup using yeast cells adhered to polyethylenimine treated cotton threads | |
| EP0041213B1 (en) | Glucose isomerase, process therefor and use for producing fructose from glucose | |
| EP0730034A1 (en) | Purification of riboflavin | |
| JPS643480B2 (cs) | ||
| SU1731815A1 (ru) | Способ получени иммобилизованных клеток, обладающих глюкозоизомеразной активностью | |
| SU712030A3 (ru) | Способ обработки клеток бактерий,имеющих глюкозоизомеразную активность,перед процессом получени продукта,содержащего фруктозу | |
| RU2041951C1 (ru) | Способ получения преднизолона | |
| SU1125248A1 (ru) | Способ получени препарата внутриклеточной глюкозоизомеразы |