DE19612826C2

DE19612826C2 - Verfahren zur Herstellung von Sorbitol

Info

Publication number: DE19612826C2
Application number: DE19612826A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Konetzke; Klaus Schmidt
Original assignee: Hydrierwerk Rodleben Germany Veb Deutsches
Current assignee: Hydrierwerk Rodleben Germany Veb Deutsches
Priority date: 1996-03-30
Filing date: 1996-03-30
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-31
Also published as: DE19612826A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sorbitol aus einer 40 bis 50%igen Sorbitollösung mit einem Sorbitolgehalt von 98 bis 99%, bezogen auf die Trockensubstanz, durch säulenchromatographische Trennung in mehrere Fraktionen.

Technisch wird Sorbitol durch Hydrierung von Kohlenhydraten, vor allem wäßriger Glucoselösung gewonnen. Alle technischen Hydrierverfahren, unter dem Aspekt wirt schaftlicher Fahrweise betrieben, liefern nach entsprechenden Reinigungsoperationen Sorbitol mit einem Gehalt von 0,05 bis 0,2% reduzierender Zucker ("Restglucose", auf Trockensubstanz berechnet). Als Hydrierverfahren kommen

- das diskontinuierliche Batch-Verfahren bei 30 bis 150 bar H₂-Druck,
- das kontinuierliche Sumpfphaseverfahren mit pulverförmigem Katalysator bei 50 bis 250 bar H₂-Druck oder
- das kontinuierliche Festbett-Rieselverfahren in einem oder mehreren Reaktoren bei 150 bis 300 bar H₂-Druck.

in Frage.

Geeignete Katalysatoren zur Anwendung sind aktiviertes Raney-Ni, promotiertes Raney- Ni, Ni-Katalysatoren mit und ohne Trägermaterialien wie Kieselgur, -gel, Al₂O₃ u. a., teil weise promotiert mit Cu, Ti, Fe, Mg/MgO u. a. oder rutheniumhaltige Katalysatoren auf Trägern wie Aktivkohle oder Zeolithen, wobei die Katalysatoren je nach Verfahren als Pulver bzw. verformt als Pillen, Extrudat oder Granulat eingesetzt werden.

Wirtschaftliche Fahrweise des Hydrierprozesses bedingt z. B. einen Katalysatorgehalt in der Glucoselösung für das Batch- oder kontinuierliche Suspensionsverfahren von max. 3% und für das kontinuierliche Rieselverfahren einen Produktdurchsatz von min. 0,1 v/vh. Außerdem ist die Reaktionstemperatur auf max. 150°C zu begrenzen, um ein sensorisch einwandfreies Sorbitol zu garantieren.

Bei allen Hydrierverfahren wäßriger Glucoselösung treten bestimmte Isomerisierungs reaktionen durch Epimerisierung der Glucose auf, die in Abhängigkeit von den Prozeß bedingungen Temperatur und pH-Wert schwanken. Dadurch sind im technischen Sorbitol immer ca. 1% Mannitol und 0,1% Iditol enthalten, auch wenn die eingesetzte Glucoselösung praktisch keine Fructose enthält. Weitere Nebenprodukte im technischen Sorbitol sind endständig hydrierte Oligosaccharide, die aus in technischen Glucosesirupen zu etwa 0,5 bis 0,9% enthaltenen Oligosacchariden resultieren, die bei der Hydrierung nicht oder nur teilweise hydrolysieren und als sogenannter "Gesamtzucker" (nach H₂SO₄-Hydrolyse bestimmte reduzierbare Substanz, auf TS bezogen) erkennbar sind. Mithin beträgt der Sorbitolgehalt marktüblicher Sorbitol qualitäten etwa 98,5%, auf TS bezogen.

Anschließend ist eine Reinigung von winzigen Katalysatorpartikeln durch Filtration sowie von ionogenen Fremdbestandteilen durch Ionenaustausch notwendig. Für viele Einsatzgebiete ist diese Qualität ausreichend. Es sind jedoch Anwendungsfälle bekannt, die den Einsatz reineren Sorbitols erfordern.

Bei chemischen Umsetzungen von Sorbitol wird im Hinblick auf die Qualität der Syntheseprodukte auf eine hohe thermische Stabilität Wert gelegt (Initiatoren für Polyol- Polyether, Sorbitanester, Isosorbid u. a.).

Es wurde festgestellt, daß die thermische Stabilität von Sorbitol in erster Linie vom Gehalt an Restglucose und zum geringeren Teil vom Gesamtzuckergehalt abhängt. Für sehr gute Alkali-Thermostabilität ist ein Sorbitol mit max. 0,02% Restglucose und max. 0,15% Gesamtzucker erforderlich.

Beim Einsatz von Sorbitol in manchen Lebensmitteln ist auch die Reaktion von enthal tenen Carbonylgruppen mit Aminosäuren bzw. Proteinen, die sogenannte Maillard-Reak tion, die zu dunkel gefärbten Reaktionsprodukten führt, unerwünscht. Für solche Ein satzzwecke ist ein Sorbitol mit äußert geringer Restglucose, z. B. max. 0,02% vorteilhaft. Weiterhin stellen einige Anwender von Festsorbitol (z. B. Pharma-Industrie) besondere Anforderungen an dessen Kristallstruktur und Schmelzverhalten.

Diese Eigenschaften werden einmal durch das bei der Herstellung von Trockensorbitol aus wäßrigen Lösungen angewendete Verfahren (Sprühtrocknung oder Schmelze) und zum anderen durch den Anteil an Fremdkomponenten beeinflußt. Als Maß für Kristalli nität und Schmelzverhalten werden aus aufgenommenen DSC-Kurven (Differential Scanning Calorimetrie) die Schmelztemperatur T_peak, die Schmelzwärme ΔH_F und der bei 93°C geschmolzene Anteil, Liquid Fraction, bestimmt. T_peak und ΔH_F sollen mög lichst hoch und Liquid Fraction gering sein. Das wird erreicht, wenn im Verhältnis zu der bei 85 bis 86°C schmelzenden p-kristallinen Modifikation der Anteil der γ-kristallinen Modifikation hoch ist. Deren Schmelzpunkt liegt in Abhängigkeit vom Gehalt an Neben produkten bei 95 bis 100°C. Insbesondere der im Verhältnis zu den anderen Neben komponenten hohe Anteil an Mannitol bei bisher üblichen Sorbitolqualitäten führt zu einer unerwünschten Schmelzpunktdepression sowie zur Erhöhung der Liquid Fraction. Festsorbitol mit besonders hohem T_peak und besonderes geringer Liquid Fraction muß daher einen Sorbitolgehalt von mindestens 99,5%, bezogen auf Trockensubstanz, auf weisen, wobei der Mannitolgehalt im Hinblick auf die Anwesenheit geringer Mengen anderer Nebenkomponenten nicht größer als 0,25% sein sollte.

Die chromatographische Trennung von invertierter Saccharose in Glucose und Fructose an Ca-beladenen Kationenaustauschern ist bereits seit langem bekannt (DE 15 67 325 C und DE 20 37 656 A1) und hat in der Praxis eine weite technische Verbreitung gefunden. Um den Aufwand bei der Chromatographie in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen zu halten, gibt man sich mit einer ca. 97%igen Reinheit der jeweiligen Einzelkomponente zufrieden und fügt bei Bedarf an höherer Reinheit Kristallisationsstufen hinzu (Starch/Stärke 32(1980) Nr. 1, S. 11 bis 13).

Aus der DE 24 18 801 A1 ist ein Verfahren zur Trennung von hydriertem Invertzucker in die zwei Hauptkomponenten Mannitol (25%) und Sorbitol (75%) durch Chromatographie an einem stark sauren Kationenaustauscher (Ca²⁺-Form) bekannt. Dabei werden eine erste Fraktion aus unhydriertem Zucker und niedrigem Mannitol-Gehalt, eine zweite Fraktion mit hohem Mannitol-Gehalt und eine dritte Fraktion mit hohem Sorbitol-Gehalt erhalten. Trotz des beträchtlichen Aufwandes (140 l Harz, 6 kg 35%ige Lösung pro Zyklus, 50 l Wasser als Eluiermittel und entsprechend verdünnte Mannitol- und Sorbitol fraktionen) wird nur ein Sorbitol von 99,2%iger Reinheit erhalten.

Ein Verfahren zur Herstellung von Sorbitol in einer Reinheit von über 99% in der Trockenmasse ist aus der DE 39 34 457 A1 bekannt. Die Herstellung des Sorbitols erfolgt aus α-D-Glucose durch katalytische Hydrierung in wäßriger Lösung mit Wasserstoff unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur im Festbettverfahren in einer Reaktionszone über trägerfreie Formkörper als Hydrierungskatalysatoren. Da bei diesem Verfahren reine kristalline α-D-Glucose eingesetzt wird, ist ein zusätzlicher Lösevorgang notwendig. Die gewünschte Reinheit des Sorbitols wird außerdem erst durch eine nachgeschaltete Kristallisationsstufe erreicht. Dadurch ist dieses Verfahren sehr kostenaufwendig. Außerdem ist zu erwarten, daß bei der katalytischen Hydrierung an verformten aktivierten Raney-Katalysatoren die zunächst neutrale bis schwach saure Glucoselösung dennoch der Epimerisierungsreaktion unterworfen ist, da Raney- Katalysatoren Restalkali an die Lösung abgeben und deren pH-Wert erhöhen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Sorbitol zu schaffen, mit dem es möglich ist, Sorbitol mit einer Reinheit von mindestens 99,5% sowie Maximalgehalten von 0,02% Glucose, 0,15% Gesamtzucker und 0,25% Mannitol, bezogen auf die Trockensubstanz, zu erhalten, das eine wirtschaftliche Betriebsweise gewährleistet und umweltschonend arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens schritte a) bis c) gelöst. Weitere Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind in der Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
Eine aus mehreren Schüssen bestehende und beheizbare Säule von insgesamt 1,8 bis 2 m Länge wird mit einem für die Chromatographie von Kohlenhydraten geeignetem Ionenaustauscherharz (stark saurer Kationenaustauscher in der Ca-Form, mittlerer Ver netzungsgrad, durchschnittliche Korngröße 0,32 mm) in der Weise gefüllt, daß in jedem Schuß 8 bis 12% Freibord verbleiben. Der Freibord ist für die "Atmung" des Harzes und zur mehrmaligen Radialvermischung, die das "Schieflaufen" der Fraktionsfronten unter drücken soll, notwendig. Dann werden nacheinander 40 bis 50%ige vollentsalzte Sorbitollösung sowie Wasser zum Eluieren von oben nach unten mit einer Fließ geschwindigkeit von 0,4 bis 0,6 m/h durch die Säule geleitet. Die Menge Sorbitollösung ist so bemessen, daß ca. 0,2 bis 0,25 Bettvolumina Lösung pro Zyklus aufgegeben werden. Anschließend wird mit der 4- bis 5fachen Wassermenge eluiert. Die Temperatur in der Säule beträgt ca. 60 bis 65°C.

Am Auslauf der Säule werden folgende Fraktionen erhalten:

erste Fraktion (ca. 40%): verdünnte wäßrige Lösung mit ca. 0,2% Trockensubstanz. Die Trockensubstanz hat folgende Zusammensetzung:
60% hydrierte und nichthydrierte Oligosaccharide, 30% Glucose, 3% Mannitol, 7% Sorbitol.
zweite Fraktion (ca. 10%): ca. 15%ige Sorbitollösung mit etwa folgender Zusammensetzung der Trockensubstanz: 97% Sorbitol, 1% Mannitol, 0,8% Gesamtzucker, < 0,15% Restglucose
dritte Fraktion (ca. 50%): ca. 20%ige Sorbitollösung mit etwa folgender Zusammensetzung der Trockensubstanz: 99,5% Sorbitol, 0,20% Mannitol, 0,15% Iditol, 0,15% Gesamtzucker, < 0,02% Glucose.

Überraschenderweise zeigte sich, daß bei relativ geringer Fließgeschwindigkeit und unter Verzicht auf die - gemäß der Aufgabenstellung ohnehin nicht notwendige - Iso lierung einzelner Nebenkomponenten der Ausgangslösung die Höhe der Chromato graphiersäule so begrenzt werden kann, daß man beim Eluieren mit einer vergleichs weise geringen Wassermenge auskommt, dadurch die Zielfraktion nur auf das maximal 2,5fache verdünnt und trotzdem Sorbitol in der geforderten ausgezeichneten Reinheit erhalten wird. Zusätzliche Verfahrensschritte (Kristallisation, Wiederaufgabe einer Zwischenfraktion auf die Säule), der Einsatz besonders reiner Glucose als Rohstoff sowie die Gewährleistung spezieller Hydrierbedingungen sind nicht notwendig. Der Befund hinsichtlich Zusammensetzung der Fraktionen war insoweit überraschend, da es gelungen ist, mit der nahezu sorbitolfreien ersten Fraktion ca. 60 bis 70% aller Nebenkomponenten aus der ursprünglichen Sorbitollösung abzutrennen und anderer seits ca. 90% des eingesetzten Sorbitols in 99,5%iger Reinheit in relativ hoher Konzen tration zu erhalten.

Aus wirtschaftlichen Gründen wird dabei bewußt auf eine vollständige Abtrennung von Mannitol ebenso verzichtet wie auf die Abtrennung des ohnehin geringen Iditolgehaltes. Letzteres würde aufgrund der höheren Retentionszeit die Abtrennung einer weiteren Fraktion erfordern und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens einschränken.

Die erste Fraktion wird zur Verdünnung des eingesetzten Glucosesirups (handelsüblich ca. 70%ig) auf ca. 45%ige Lösung verwendet. Die zweite Fraktion kann entweder mit der ersten Fraktion vereinigt und ebenfalls zur Verdünnung der Glucose herangezogen oder getrennt zu einer ca. 70%igen Sorbitollösung eingedampft werden. Hinsichtlich seiner Zusammensetzung stellt dieses Produkt eine handelsübliche Sorbitolqualität dar. Die Rückführung der Nebenkomponenten des Sorbitols in die Hydrierung (zusammen mit der eingesetzten Glucose) führt nicht zu deren allmählicher Anreicherung. Dieser Effekt war, zumindest in Bezug auf Mannitol, nicht zu erwarten.

Statt dessen bietet die Verdünnung der 70%igen Glucose mit der ersten Fraktion (und evtl. der zweiten Fraktion) folgende Vorteile:

1. Die abgetrennte Glucose wird zu Sorbitol hydriert.
2. Hydrierte und nicht hydrierte Oligosaccharide werden unter den Hydrierbedingungen teilweise hydrolysiert und die durch die Hydrolyse gebildete Glucose zu Sorbitol hydriert.
3. Die Mannitolanteile beeinflussen das Gleichgewicht während der Hydrierung in der Weise, daß nur soviel Mannitol neu gebildet wird, bis die dem Gleichgewicht entspre chende Konzentration erreicht ist.

Durch die Produktkreisläufe gelangen keine abgetrennten Komponenten in das Ab wasser und belasten die Kapazität einer biologischen Abwasserreinigung. Die dritte Fraktion als Zielfraktion wird auf 70%ige Sorbitollösung eingedampft. Die HAZEN-Farb zahl nach Alkali-Thermotest beträgt 50 bis 100. Bei einer Verarbeitung dieser 70%igen Sorbitollösung mittels Zerstäubungstrocknung zu Festsorbitol wurden bei dessen DSC- Analyse folgende Werte ermittelt:

T_peak = 99,2 bis 99,6°C
ΔH_F = 154,8 bis 155,0 J/g
Liquid Fraction = 4,0 bis 5,0%.

Die Brüden, die bei der Eindampfung der dritten Fraktion (und evtl. der zweiten Fraktion) anfallen, enthalten keinerlei Verunreinigungen und werden zum Eluieren bei der chromatographischen Trennung wieder eingesetzt. Damit ist der Wasserkreislauf geschlossen, und es wird praktisch kein frisches Wasser benötigt.

Als Kriterium für die Umstellung von einer Fraktion auf die nächste wird zweckmäßiger weise der Brechungsindex n_D ²⁰ bestimmt:

Ende der ersten Fraktion: n_D ²⁰ = 1,3400 (zunehmend)
Ende der zweiten Fraktion n_D ²⁰ = ca. 1,3750 (zunehmend)
Ende der dritten Fraktion n_D ²⁰ = 1,3360 (abnehmend).

Die Grenze zwischen der zweiten und der dritten Fraktion ist durch Glucosebe stimmungen (z. B. mittels Beckman Glucose Analyzer 2) genau zu definieren. Die dritte Fraktion beginnt dort, wo die Glucose-Nachweisgrenze unterschritten wird. Dies ist etwa bei n_D ²⁰ = 1,3750 der Fall. Nach Aufgabe des Eluiermittels in der angegebenen Menge erfolgt die erneute Aufgabe von Sorbitollösung.

Das erfindungsgemäß hergestellte Sorbitol aus der dritten Fraktion zeichnet sich gegen über den Produkten des Standes der Technik durch eine höhere chemische Reinheit aus. Dieses reinere Sorbitol kann vorteilhaft in bestimmten Anwendungsfällen eingesetzt werden, in denen hohe Farbstabilität auch bei thermischer Belastung gefordert wird, d. h. bei bestimmten chemischen Synthesen und in bestimmten Lebensmitteln. Die hohe Reinheit ist auch für Anwendungen im pharmazeutischen Sektor, z. B. für Komprimate von Interesse. Durch die Kreislaufführungen von Produkt- und Wasserströmen ist die Verfahrensdurchführung sehr ökonomisch und umweltschonend.

Beispiel 1

Als Rohstoff zur Sorbitolherstellung wurde ein handelsüblicher Glucosesirup mit folgen den Kennzahlen eingesetzt:

Trockensubstanz: 79%
Gesamtzuckergehalt: 0,8%
Glucosegehalt: 99,2%

Dieser Glucosesirup wurde mit Kondensat auf 45%ige Lösung verdünnt und unter üblichen Bedingungen an einem Nickelkatalysator hydriert. Anschließend wurde eine Vollentsalzung durchgeführt. Die entsalzte 45%ige Sorbitollösung normaler Qualität hatte folgende Zusammensetzung (bezogen auf Trockensubstanz):

Sorbitol (HPLC, %)	98,61
Mannitol (HPLC, %)	0,68
Iditol (HPLC, %)	0,12
red. Zucker ber. als Glucose (DHWN-A 1736, %)	0,09
Gesamtzucker ber. als Glucose (DHWN-A 1736, %)	0,68

Aus dieser Sorbitollösung wurde der überwiegende Teil der Nebenprodukte mittels nachfolgend beschriebener Chromatographiersäule abgetrennt.

Die Säule bestand aus fünf warmwasserbeheizten Kolonnenschüssen mit je 40 cm Länge und 100 mm Innendurchmesser. Zwischen jeweils zwei Kolonnenschüssen befanden sich zur Aufnahme von je 2,8 l eines sulfonsauren Polystyrolharzes in der Ca-Form, mittleren Vernetzungsgrades und einer Partikelgröße von durchschnittlich 0,32 mm ent sprechend ausgerüstete Siebplatten. Der Freibord betrug jeweils 4 cm. Die Harzmenge betrug insgesamt 14 l. Die Wassertemperatur wurde auf 60°C eingestellt. Dann wurden am Kopf der Säule 3,2 kg = 2,7 l 45%ige Sorbitollösung mit einem Durchsatz von 4,3 l/h aufgegeben. Das entspricht einer Fließgeschwindigkeit von 0,55 m/h. Danach wurden 10 l Wasser mit gleichem Durchsatz aufgegeben. Die am unteren Ende der Säule aus tretenden Fraktionen wurden gesammelt und analysiert. Bei Erstbetriebnahme der Säule wurden die ersten 7,5 l (praktisch nur Wasser, verwendet zum Einspülen der Harze) ver worfen. Anschließend wurde die erste Fraktion gesammelt. Als im Eluat der Brechungs index den Wert n_D = 1,3400 überschritten hatte, wurde umgestellt auf die zweite Fraktion. Zu diesem Zeitpunkt wies das Eluat einen Glucosewert von 7 mg/100 ml auf (bestimmt mittels Beckman Glucose Analyzer 2). Die Umstellung auf die dritte Fraktion erfolgte, als die Nachweisgrenze für Glucose unterschritten war. Der Brechungsindex lag zu diesem Zeitpunkt bei n_D ²⁰ = 1,3750. Bei einem Brechungsindex n_D ²⁰ = 1,3360 wurde wieder auf die erste Fraktion umgestellt. Gleichzeitig wurde mit der Aufgabe der nächsten Portion Sorbitollösung der nächste Zyklus begonnen und in der beschriebenen Weise fort gesetzt.

Ergebnisse für die erste, zweite und dritte Fraktion:

Die dritten Fraktionen mehrerer Zyklen wurden gesammelt und auf 70%ige Lösung ein gedampft.

Der Alkali-Thermotest (95 g 70%ige Sorbitollösung und 7 g KOH unter Stickstoff 1 h bei 125°C) ergab die Farbzahl APHA = 82.

Die 70%ige Sorbitollösung wurde in einem halbtechnischen Zerstäubungstrockner (Typ NIRO-ATOMIZER) zu Festsorbitol verarbeitet. Die DSC-Anlayse dieses Produktes ergab folgende Werte:

T_peak = 99,6°C; ΔH_F = 155 J/g; Liquid Fraction = 4,2%.

Die zweite Fraktion wurde auf 70%ige Lösung eingedampft und stellte mit der in der Tabelle aufgeführten Zusammensetzung ein handelsübliches Produkt durchschnittlicher Qualität dar. Die erste Fraktion wurde mit 70%igem Glucosesirup (gleiche Qualität wie oben beschrieben) zu 45%iger Lösung vermischt und anschließend in derselben Appa ratur und unter den gleichen Bedingungen hydriert wie der mit Kondensat vermischte Glucosesirup.

Zusammensetzung des hydrierten Produktes (bez. auf TS):

98,56% Sorbitol
0,70% Mannitol
0,14% Iditol
0,11% red. Zucker (ber. als Glucose)
0,66% Gesamtzucker (ber. als Glucose).

Daraus geht hervor, daß sich in diesem Produkt die Nebenkomponenten nicht ange reichert hatten. Daran hatte sich auch praktisch nichts geändert, als die erste Fraktion noch weitere dreimal im Kreislauf gefahren wurde. Die Analysenwerte der erhaltenen Sorbitollösung waren jedesmal nahezu identisch.

Beispiel 2

Die Verfahrensweise wurde im Vergleich zum Beispiel 1 wie folgt geändert:

- Reduzierung der Fließgeschwindigkeit bei der Chromatographie auf 0,45 m/h,
- Erhöhung der Warmwassertemperatur (zur Beheizung der Chromatographiersäule) auf 65°C,
- Zusammenfassung der ersten und zweiten Fraktion.

Alle übrigen Bedingungen (Glucosesirup, Hydrierapparatur und -bedingungen, 45%ige Sorbitollösung als Einsatzprodukt zur Chromatographie, Chromatographiersäule, Menge Sorbitollösung pro Zyklus, Analytik) waren analog Beispiel 1.

Am Kopf der Chromatographiersäule wurden 3,2 kg = 2,7 l 45%ige Sorbitollösung mit einem Durchsatz von 3,5 l/h aufgegeben. Das entspricht einer Fließgeschwindigkeit von 0,45 m/h. Danach wurden 10 l Wasser mit gleichem Durchsatz aufgegeben. Die erste und die zweite Fraktion wurden gemeinsam gesammelt, die Umstellung auf die dritte Fraktion erfolgte wie im Beispiel 1. Bei einem Brechungsindex n_D ²⁰ = 1 ,3360 wurde wieder auf die erste Fraktion umgestellt und gleichzeitig ein neuer Zyklus begonnen.

Die Ergebnisse der erhaltenen Fraktionen sind folgende:

Die dritte Fraktion wurde auf 70%ige Lösung eingedampft. Nach Alkali-Themotest betrug die APHA-Farbzahl 98. Das aus der 70%igen Lösung hergestellte Festsorbitol ergab folgende DSC-Analysenwerte:

T_peak = 99,2°C; ΔH_F = 154,8 J/g; Liquid Fraction = 4,9%.

Die zusammengefaßte erste und zweite Fraktion wurde mit 70%iger Glucose vermischt zu 45%iger Lösung (unter Berücksichtigung des Sorbitolanteils der Fraktion) und an schließend gemäß Beispiel 1 hydriert.

Zusammensetzung des hydrierten Produktes (bez. auf TS):

98,52% Sorbitol
0,68% Mannitol
0,15% Iditol
0,09% red. Zucker (ber. als Glucose)
0,71% Gesamtzucker (ber. als Glucose).

Damit hatten sich in diesem Beispiel die Nebenkomponenten ebenfalls nicht ange reichert. Der Unterschied der Verfahrensweise gemäß Beispiel 2 gegenüber Beispiel 1 besteht darin, daß keine weitere Sorbitollösung mittlerer Qualität anfällt. Bei der Ver fahrensweise gemäß Beispiel 2 müssen etwa 5% der Gesamt-Sorbitolmenge im Kreislauf über die Hydrierung gefahren werden.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Sorbitol mit einer Reinheit von mindestens 99,5% sowie Maximalgehalten von 0,02% Glucose, 0,15% Gesamtzucker und 0,25% Mannitol, bezogen auf die Trockensubstanz, aus einer durch Hydrierung von wäßriger Glucoselösung erhaltenen 40 bis 50%igen Sorbitollösung mit einem Sorbitolgehalt von 98 bis 99%, bezogen auf Trockensubstanz, durch säulen chromatographische Abtrennung des größten Teils der Nebenkomponenten, unter Verwendung von mit Calciumionen beladenen stark sauren Kationen austauschern, bei einer Temperatur von 60 bis 65°C und einer geringen Fließ geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die aus mehreren Schüssen bestehende Chromatographiersäule in ihrer Länge auf insgesamt 1,8 bis 2 m begrenzt wird und in jedem Schuß ein Freibord von 8 bis 12% eingehalten wird, die vollentsalzte Sorbitlösung in einer Menge von 0,2 bis 0,25 Bettvolumina Lösung pro Zyklus und Wasser zum Eluieren in einer 4 bis 5fachen Menge bezogen auf die Menge der Sorbitollösung unter Einhaltung einer Fließgeschwindigkeit von 0,4 bis 0,6 m/h aufgegeben werden,
b) am Auslauf der Säule drei Fraktionen gesammelt werden, eine erste nahezu sorbitolfreie Fraktion mit 60 bis 70% aller Nebenbestandteile der Sorbitol lösung, eine zweite Fraktion als 10 bis 15%ige Sorbitollösung mit einer Reinheit von 95 bis 98% und als dritte Fraktion eine 18 bis 25%ige Sorbitol lösung mit 85 bis 95% des zur Chromatographie eingesetzten Sorbitols mit einer Reinheit von 99,5 bis 99,7%, wobei die Fraktionsgrenzen zur Umstellung von einer Fraktion auf die andere durch den Brechungsindex im Eluat festgelegt werden und nach Unterschreiten der Nachweisgrenze für Glucose auf die dritte Fraktion umgestellt wird und
c) die erhaltene erste Fraktion zur Verdünnung des 70%igen Glucosesirups als Ausgangsprodukt für die Hydrierung eingesetzt wird, die zweite Fraktion entweder mit der ersten Fraktion vereinigt und ebenfalls zur Verdünnung des Glucosesirups mit anschließender Hydrierung eingesetzt wird oder zur Herstellung einer ca. 70%igen Sorbitollösung mittlerer Qualität eingedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Fraktion auf 70% Trockensubstanz eingedampft wird und die so gewonnene Lösung nach Durchführung des Alkali-Thermotests eine APHA-Zahl zwischen 50 und 100 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 70%ige Sorbitol lösung mittels Zerstäubungstrocknung zu Trockensorbitol aufgearbeitet wird, wobei die Werte der DSC-Analyse T_peak = 99,2 bis 99,6°C, ΔH_F = 154,8 bis 155,0 J/g und Liquid Fraction = 4 bis 5% betragen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Eindampfung der dritten Fraktion oder bei der gemeinsamen Eindampfung der zweiten und dritten Fraktion anfallenden Brüden, die frei von Verunreinigungen sind, zum Eluieren bei der chromatographischen Trennung eingesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 8 bis 12% des Eluates als zweite Fraktion entnommen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Sorbitollösung handelsüblicher Glucosesirup mit einem Glucose gehalt von 97 bis 99%, bezogen auf Trockensubstanz, eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenanteil der ersten Fraktion ca. 40% des Eluates beträgt und diese als verdünnte wäßrige Lösung mit ca. 0,2% Trockensubstanz anfällt, wobei die Trockensubstanz aus 50 bis 70% hydrierten und nichthydrierten Oligo sacchariden, 24 bis 36% Glucose, 2 bis 6% Mannitol und 5 bis 10% Sorbitol besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenanteil der zweiten Fraktion ca. 10% beträgt und diese als Lösung mit ca. 15% Trockensubstanz anfällt, wobei die Trockensubstanz 94 bis 98% Sorbitol, 1,5 bis 3% Mannitol, 0,5 bis 1,2% Gesamtzucker und 0,10 bis 0,15% Glucose enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenanteil der dritten Fraktion ca. 50% beträgt und diese als Lösung von ca. 20% Trockensubstanz anfällt, wobei die Trockensubstanz aus 99,5 bis 99,7% Sorbitol, 0,15 bis 0,25% Mannitol, 0,10 bis 0,20% Iditol, 0,03 bis 0,15% Gesamt zucker und maximal 0,02% Glucose besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen eines Brechungsindex von n_D ²⁰ = 1,3400 im Eluat von der ersten auf die zweite Fraktion umgestellt wird, bei einem Brechungsindex von n_D ²⁰ = 1,3750 auf die dritte Fraktion umgestellt wird und bei Erreichen eines Brechungsindex n_D ²⁰ = 1,3360 wieder auf die erste Fraktion umgestellt wird.