DE2515591A1

DE2515591A1 - Verfahren zur gewinnung von aminosaeuren aus rohsaeften der zuckerfabrikation

Info

Publication number: DE2515591A1
Application number: DE19752515591
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Rer Nat Dr Hippchen; Hans-Georg Dipl Chem Schneider; Renate Schwingeler
Original assignee: Pfeifer and Langen GmbH and Co KG
Current assignee: Pfeifer and Langen GmbH and Co KG
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2515591C3; BE840396A; DE2515591B2

Description

Verfahren zur Gewinnung von Aminosäuren aus Rohsäften der Zuckerfabrikation Der Bedarf an Aminosäuren in Ernährung, Pharmize, Industrie und Wissenschaft nimmt zu. Rohstoff für ie Gewinnung sind Eiweißstoffe wie Gelatine, Casein u.ä., welche man lurch enzymatische oder Saurehydrolyse in ihre Bausteine spaltet. Das so gewonnene Aminosäuregemisch trennt man nach bekannten Methoden mit Ionenaustauschern im Verein mit den Mitteln der klassischen Chemie in definierte Aminosäuren auf.
Diese "klassische" Erzeugung von Aminosäuren ist mit den Kosten für den Rohstoff (Eiweiß) und den Kosten für dessen hydrolytische Spaltuny in das Aminosäuregemisch vorbelastet.
Dagegen erscheint die Zuckerrübe als eine unerschöpfliche und wohlfeile und bisher fast ungenutzte Quelle für die Gewinnung von Aminosäuren, weil in ihr die Aminosäuren bereits als solche vorliegen. Bei der Diffusion, also bei der Extraktion der Rübe zum Zwecke der Zuckergewinnung gelangen sie ohne Kosten verursacht zu haben in den Rohsaft.
Dieser ist durch Zellbestandteile der Rübe trübe und unfiltrierbar. Darüber hinaus enthält er Kolloide, Eiweißstoffe, Pektin, Saponin, welche entfernt werden müssen.
Aminosäuren sind für den Zuckertechniker "Schädlicher Stickstoff". Sie bilden beim Korzentrieren der Zuckersäfte zusammen mit dem in der Rübe a priori vorhandenen Invertzucker dunkle Farbstoffe. Ganz besonders "schädlich" ist das Glutamin. Es wandelt sich in pyrrolidoncarbonsaures lunmonium um, welches bei den Kochtemperaturen sein Ammoniumion verliert. Dadurch wird der Saft sauer. Dies wiederum hat zur Folge, daß sich Zucker (Saccharose) in Invertzucker verwandelt, der dann mit Aminosäuren wieder dunkle Farbstoffe bildet. Zuckerverlust, erschwerte Kristallisation, schlechte Zuckerqualität und erhöhter Melasseanfall sind die gcfürchteten Folgen. Erklärtes Ziel der Hauptkaikung ist daher die Zerstörung der Säureamide, wie Glutamin und Asparagin, und des im Rohsaft a priori vorhandenen Iwertzuckcrs. Die schließlich noch erhalten gebliebenen Aminosäuren finden sich in der Melasse wieder, wo sie als Viehfutter nur noch geringen Wert repräsentieren. In die Melasse gehen auch ca.
15 % der ursprünglich im Rohsaft enthalten gewesenen Zucker.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Rohsäften der Zuckerfabrikation Aminosäuren, insbesondere Glutamin und Glutaminsäure und möglichst auch die wertvollen organischen Säuren in einer Weise zu gewinnen, die technisch einfach auch im Produktionsmaßstab durchführbar ist und die Zuckerausbeute nicht beeinträchtigt, sondern gegenüber der klassischen Zuckerproduktion noch erhöht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Aminosäuren aus Rohsäften der Zuckerfabrikation, das sich dadurch auszeichnet, daß aus dem Rohsaft durch Einstellen eines pH-Wertes von 2 bis 5, durch Kalkung oder durch Kalkungskarbonatation Verunreinigungen ausgeflockt und anschließend abgeschieden werden, daß der so gereinigte @@hsaft über stark saure und anschließend iSb-r schwach baris(li;u Ionenautascher geleitet wird, daß die IXatior.cnaus-* tauscher mit Lösungen anderer Kationen, insbesondere Ammoniunicnen, eluiert werden und daß aus den aminosäurereichen Eluatfraktionen die Aminosäuren gewonnen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der gereinigte Rohsaft über mehrere saure und schwach basische Ionenaustauscher gegebenenfalls alternierend geleitet.
Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante fängt man die Eluatfraktionen, in denen die einzelnen Aminosäuren angereichert gelöst sind, getrennt auf und gewinnt daraus die einzelnen Aminosäuren. Insbesondere werden so Glutamin und Glutaminsäure gewonnen.
Die Zusammensetzun g des Rohsaftes ist je nach Standort, Klima, Düngung, Rübenrasse usw. unterschiedlich. Man kann vereinfachend davon ausgehen, daß er sich aus 9o % Zucker und 1o % Nichtzuckerstoffen, bezogen auf Trockensubstanz, zusammensetzt. Die Nichtzuckerstoffe bestehen etwa aus: 15 z Kationen, wie Kalium, Magnesium, Natrium und Kalzium 15 % Betain so - Aminosäuren, davon über 50 % Glutamin 25 t Säuren, nämlich insbesondere Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Oxalsäure, Milchsäure, Äpfelsäure und Galakturonsäure 15 E zuckerähnliche Stoffe, gelöste Eiweißstoffe, andere ionogene Stoffe, Pektine, Schleimstoffe, Saponine und Kolloide, jeweils in kleinen Mengen.
50 bis 60 % der Nichtzuckerstoffe im Rohsaft sind wert, daß man sich um ihre Gewinnung bemüht. Das sind zwar nur 6 bis 7 %, bezogen auf den gewinnbaren Zucker, wertmäßig spielen sie jedoch eine Rolle, da sie wesentlich teurer sind als die jeweils gleiche Menge Zucker. Dazu kommt, daß ihre Isolierung eine Zuckermehrgewinnung von etwa 15 % erlaubt.
Bei der klassischen Zuckerfabrikation gewinnt man den Zucker durch Eindicken einer durch Nichtzucker stark verunreinigten Lösung; dabei hinterbleibt schließlich ein nicht mehr kristallisierender Anteil, die, Melasse. Der r1:dikkung muß die Saftreinigung vorangehen, die dazu dient, die Eindickung überhaupt erst zu ermöglichen, dadurch, daß man störende Stoffe zerstört.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren sollen die Nichtzucserstoffe durch Ionenaustauscher entfernt werden, ure durch zu einer reinen Zuckerlösung zu gelangen, welche zu Zucker verkocht und/oder zu Flüssigzucker konzentriert wird.
Die Säfte brauchen also nur soweit "gereinigt" zu werden, daß die Austauscher nicht geschädigt werden. Im Gegensatz zur"klassischen Saftreinigung" werden alle Maßnahmen, wie z.B. die Hauptkalkung vermieden, die den a priori im Rohsaft vorhandenen Invertzucker zerstören würden, und es kommt nicht entscheidend darauf an, sorgfältig die Inversion (er Saccharose zu vermeiden, weil Invertzucker als Bestandteil des Flüssigzuckers ein wertvolles endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Der Saft sollte "naturhelassen" bleiben, weil die einzelnen Inhaltsstoffe mit Hilfe des Ionenaustauschverfahrens gewonnen werden, aber möglichst kolloidfrei sein, damit Ionenaustauscherharze bei der Behandlung dieses Saftes nicht verstopft werden. Es wäre natürlich am einfachsten, wenn nian Rohsaft so wie er gewonnen wurde nach einer Filtration oder Absiebung auf die Austauscherharze geben könnte. Dies ist leider nicht möglich, weil die Kolloidstoffe sich auf dem Harz niederschlagen und das Austauscherbett in kurzer Zeit verstopfen. Eine Feinfiltration von Rohsaft in technischem Maßstab hat sich immer wieder als unmöglich erwiesen, wenn er nicht irgendeiner besonderen Vorbehandlung unterzogen wurde.
Voraussetzung für die Durchführbarkeit des Verfahrens ist das Vorliegen eines Saftes, der perkolierbar ist, d.h. aus den alle Stoffe, welche die Ionenaustauscher verstopfen, verkleben oder irreversibel verändern, entfernt sein müssen und in dem das Glutamin bei dieser Vorbehandlung des Pohsaftes vollständig oder fast vollständig unzerstirt geblieben ist.
Diese Vorbehandlung des Saftes wird im folgenden "Schonende Saftrelnigung" genannt. Diese ist sauer oder alkalisch möglich.
Saure Saftreinigungsverfahren sind an sich bekannt. Hierzu wird der Rohsaft auf einen pH-Wert von 3,o bis 4,2 angesäuert, damit am isoelektrischen Punkt des Pektin-Einweißkomplexes, zur nach ijerkunft und Zusammensetzung des Rohsaftes etwas schwanken kann und in der Regel zwischen pH 3,4 und 3,7 liegt, Flockung eintritt. Die ausgeflockten, im Rohsaft suspendierten Sofe werden durch Dekantieren oder Zentrifugieren abgeschiedann da diese Säfte schwer filtrierbar sind, was aber bei allen bekannten Verfahren nicht störte, weil nach der Flockung i.'Z sauren Bereich jeweils eine weitere Reinigung im alkalischon Bereich vorgesehen war.
Bei der Alkalisierung des Saftes zur Verhinderung der Inversion war infolge der Zersetzung des bereits entstandenen Invertzuckers stets eie stärkere Verfärbung beobachtet worden.
Wegen der trotz der Flockung in der Kälte nicht zu vermeidenden Vermehrung des Invertzuckers hat die saure Saftreinigung keinen Eingang in die Zuckerfabrikation finden können. Selbst bei eier Behandlung des durch saure Saftreinigung erhaltenen zunächst klaren Saftes mit Ionenaustauschern ist der Saft, bzw. der daraus durch Konzentrierung erhaltene Sirup nicht rein genug, um direkt als Flüssigzucker oder Invertsirup an den Endverbraucher abgegeben zu werden. Es gelang offensichtlic ncht, Eiweißstoffe und Pektinsubstanzen vollkommen aus der Zuckerlösung abzuscheiden, andererseits ist es wesentliche Voraussetzung für eine wirtschaftliche Gewinnung von Aminosäuren aus Rohsäften der Zuckerfabrikation, daß auch die Zucker auf einfache Teine in Form der üblichen V"rkaufsprodukte gewonnen werden können.
Für die saure schonende Saftreinigung als Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohsaft der : Zuckerfabrikation, der in der Regel einen pH-Wert von 6 hat, ontpülpt, entschäumt und mit physiologisch unbedenklichen Säuren, insbesondere solchen, deren Anionen ohnehin im Rohsaft vorkommen und die bei einem späteren Verfahrensschritt anfallen, auf einen pH-Wert von 2 bis 5 eingestellt. Welcher pH-Wert innerhalb dieses Bereichs für eine möglichst vollständige Ausflockung der Kolloide und ihre möglichst einfache Abscheidung am zweckmäßigsten ist, hängt von Maßnahmen ab, die beim Ansäurern oder anschließend ergriffen werden.
Für die schonende saure Saftreinigung seien insbesondere die folgenden Varianten erwähnt: Wird Rohsaft z.B. mit Salzsäure, auf pH 3,2 bis 3,3 angesäuert, durch Dekantation und Zentrifugieren von den hierbei ausflockenden Kolloiden befreit und der hierbei anfallende, trübe, unfiltrierbare Saft direkt über ein sauer-bzw. schwach-basisches Austauscherpaar geleitet, so resultiert eine aschefreie, fast farblose und thermostabile, teilinvertierte Zuckerlösung, welche lebensmittelrechtlich einwandfrei ist, verkaufstechnisch aber nicht allen Kundenwünschen entspricht, weil das auf 650 Bx eingedickte Konzentrat leicht grünstichig ist und in seiner Viskosität höher liegt, als handelsübliche Flüssigzucker; für die Gewinnung der Aminosäuren ist diese schonende Saftreinigung ohne weiteres ausreichend. Um eine lebensmittelrechtlich und verkaufstechnisch allen Anforderungen genügende Zuckerl'Ssung zu erhalten, emp£iehlt es sich, die erwähnte sehefreie teilinvertierte, vorzugsweise auch eingedickte, Zuckerlösung mit geringen Mengen Calciumhydroxid zu versetzen, bis ein pH von mindestens 8,5 erreicht ist. Dann scheiden sich erneut Gallertpartikel ab, die abfiltriert oder abflotiert werden können. Die so erhaltene Zuckerlisung ist nach erneuter Perko1ation über eine schwach saure Tonenaustauscherkolonne zum Zweck der Kalziumionenentfernung uiid pH-Einstellung farblos, dünnflüssig, aschefrei und sie entspricht sowohl lebensmittelrechtlich als auch verkaufstechnisch allen Erfordernissen.
Die schonende saure Saftreinigung kann mit einer an ich bekannten Ausfällung der kolloidalen Saftverunreinigungen mit Eisensalzen, insbesondere Eisen-III-Chlorid, kombiniert werden. Der hierbei bevorzugte pH-Wert von 3,6 bis 4,7 läßt sich durch geeignete Wahl der Menge des Eisensalzes erreichen und die Säfte werden nach dem Versetzen mit dem Eisensalz etwa 15 min lang auf 85°C erhitzt und dann zentrifugiert (Zucker, 1954, 480).
In ähnlicher Weise kann die schonende saure Saftreinigung durch die Ausflockung mit Aluminiumsalzen verbessert werden. Jlierzu erfolgt die Ausflockung vorzugsweise bei einem po erst von 5,8 mit Natrium- oder Ammoniumalaunlösungen.
(Zucker, 1954, 226).
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die schonende saure Saftreinigung entscheidend verbessert werden kann und daß man einen leicht filtrierbaren Saft erhält, wenn der angesäuerte Rohsaft mit Spuren von pektinspaltenden Enzymen versetzt wird. Hierbei handelt es sich chemisch insbesondere um Pektinesterasen, Pektasen und Polygalakturosidasen. Geeignet sind auch intrazellulare Enzyme sowie an Trägersubstanzen fixierte Enzyme. Im Handel erhältliche Produkte, die sich für die Zwecke der Erfindung bewährt haben, sind PEKTINOL (Rohm & Haas), PANZYM KF (Boehringer), ULTRAZYM (Schubert KG) und ROHAMENT P (Röhm & Haas). Die Enzyme sind in ihrer Wirksamkeit sehr unterschiedlich. Die zur Erzielung der gewünschen Wirkung erforderlichen Mengen der pektinspaltenden Enzyme sind außerordentlich gering und betragen je nach Qualität der verwendeten Enzyme etwa 1 bis ioo ppm (mg/l), bezogen auf die Saftmenge.
Bei der Flockung in Gegenwart von pektinspaltenden Enzymen ird vorzugsweise deren optimaler Wirkungsbereich hinsichtlich pH-Wert und Temperatur eingehalten. Es ist ein besonderer Vorteil dieser Verfahrensvariante der schonenden sauren Saftreinigung, daß man mit geringerer Ansäuerung, nämlich schon mit pH-Werten von 4,5 bis 4,7 auskommt.
Beispielsweise liegt der optimale Wirkungsbereich für PEK-TINOL zwischen pH 3,o und 4,5. Die optimale Temperatur liegt ungefähr bei 50°C. Die Behandlungsdaucr hängt von der Temperatur ab, in der Regel genügen wenige Minuten. Ein Teil der in Gegenwart von pektinspaltenden Enzymen abgeschiedenen Verunreinigungen wird zweckmäßig in den Prozess zurückgeführt, weil sich dadurch die Ausflockung verbessert. Diese Rücknahme kann bis zu 30 % auf eingerührten Rohsaft betragen.
Bei allen vorstehend beschriebenen Methoden der Ausflockung von Pektin- und Eiweißanteilen des Zuckerrohsaftes zur am men mit einem kleinen Anteil von Zellfragmenten werden die ausgef lockten Verunreinigungen mit bekannten Methoden, insbesondere durch Dekantieren, Zentrifugieren und Filtrieren abgeschieden. In Gegenwart von pektinspaltenden Enzymen ist die Scheidung schon beim Dekantieren so vollständig, daß man mit einem beweglichen Heber der sich klärenden Schicht folgen kann. Der abgeheberte Saft wird dann über einen Separator oder eine Filterpresse gerchic'?t. Er ist in beiden Fällen klar blaß-gelb.
In der Praxis hat es sich auch bewährt, die Flockung der schonenden sauren Saftreinigung nach den vorerwähnten Mehoden und die Abscheidung der ausgef lockten Verunrelnigung durch Flotation vorzunehmen. Diese Trenn wird dadurch erreicht, daß die ausgeflockten suspendierten Teilchen sich an fein verteilte Gasbläschen in der Lösung anlagern und auf schwimmen. Die Gasbläschen können durch Entspannung von physikalisch gelösten Gasen, wie Luft oder Kohlendioxid, erzeugt werden oder indem vor der Pumpe, die den gegebenenfalls temperierten und kontinuierlich mit den erforderlichen Chemikalien versetzten Rohsaft in das Flotationsgefäß führt, etwas Luft oder Kohlendioxid eingeblasen wird. Die Gase werden dann durch die Pumpen sehr fein verteilt. Im Flotationsgefäß schwimmt der Schaum mit den abgeschiedenen Feststoffteilchen auf und wird über die Abstreifer ausgetragen. Der geklärte Saft wird unten abgezogen. Auch an die Flotationen schließt sich zweckmäßigerweise noch eine Feinfiltration an. Der filtrierte Saft geht zur Ionenaustauscherstation. Pülpe, Schaum und die ausgeflockten Verunreinigungen werden in die klassische Fabrik (Turm bzw. Kalkung) zurückgeführt.
Eine andere Möglichkeit der schonenden Saftreinigung, bei der Glutamin und andere Aminosäuren sowie der Invertzucker des Rohsaftes erhalten bleiben, die Kolloide und Eiweißstoffe, die die Austauscher schädigen würden, aber entfernt werden, ist die Verkalkung oder die Kalkungscarbonatation.
Diese sind in ihren verschiedenen Vårianten Teil gekannter Saftreinigungsverfahren. Für die Zwecke der Erfindung genügt beispielsweise die soyenannte Vorscheidung der klassischen Saftreinigung, bei der durch Zugabe einer verhältnismäßig kleinen Kalkmenge von o,15 bis o,25 % die Kolloide und die unlöslichen Kalksalze ausgefällt werden. Hierbei wird je nach Acidität und Pufferkapazität des Rohsaftes ein pH-Wert von 10,8 bis 11,2 erreicht. Es ist bekannt, daß diese Flockung wegen ihres schleimigen Charakters wirtschn.ftlich nicht filtrierbar ist und eines zusätzlichen Filterhilfsmittels bedarf, als daß das bei der Hauptkalkung der kassischen Saftreinigung gebildete Calciumcarbonat dient. Für die Zwecke der Erfindung genügt es, die Flockung der Vorscheidung zu dekantieren und den abgeschiedenen Saft dann zu zentrifugieren (F. Schneider, Technologie des Zuckers, 1968, S. 261-310).
Eine andere Möglichkeit der schonenden alkalischen Saftreinigung ist die sogenannte Scheidesatturation (a.a.O.,S.299), bei der es sich um die gleichzeitige Kalk- und olendioxidzufuhr unter Einhaltung des pH-Wertes dr Vorscheidung, d.h. von 10,8 bis 11,2 eventuell mit gerin'qfügigen Schwankungen nach oben oder unten, handelt. Bei der einstufigen Scheidesatturation reagieren Rohsaft, Kalk und Kohlendioxid gleichzeitig miteinander und zwar am optimalen Flockungspunkt des Rohsafts, also beim End-pH der Vorscheidung. Die Scheidesatturation kann auch kontinuierlich und zwar nach dem sogenannten Dorre-System durchgeführt werden.
Sowohl bei der Vorscheidung als auch bei der Scheidesatturast ion wird der im Rohsaft enthaltene Invertzucker nicht zerstört, d.h. die weitere Verarbeitung wird gewollt mit thermolabilen Säften durchgeführt.
Eine weitere Möglichkeit der schonenden alkalischen Saftreinigung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die sogennte "Braunschweiger Saftreinigung", bei der es sich um ein Stufenscheidesaturationsverfahren handelt, bei dem die Kolloide des Rohsaftes bei niedrigeren pH-Werten als bei der üblichen Scheidesaturation entfernt werden. Dieses Verfahren zeichnet sich durch hervorragende Sedimentations-und Filtrationsfähigkeit des erzeugten Schlammes aus. Für die Zwecke der Erfindung genügt ferner bereits die Scheidesaturation um pH 9, bei der die Rohsaft-Kolloide ausgeflcckt und sofort von Calciumcarbonat umhüllt werden, als erste Stufe der sogenannten "vereinfachten Braurschweiger Saftreinigung" (a.a.O.,S.303-306). Schließlich sei noch das Sepa-Verfanren (a.a.O., S.308) erwähnt, dessen erste Stufe bereits genügt. Ebenso wie eine schonende Scheidesatturation als Teil der erwähnten bekannten Saftreirligutlgsverfahren als schonende alkalische Saftreinigung eine wesentliche Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, kann auch aus einer Zuckerfabrikation, die eines der erwähnten Saftreinigungsverfahren einschließt, an den genannten Stellen der gereinigte, von den Kolloiden befreite, Rehsaft entnommen, den Ionenaus-tauschern zugeleitet und weiter nach dem erfindunqsqemäßen Verfahren zu Aminosäuren und handelsüblichen Zuckererzeugnissen weiterverarbeitet werden.
Der in der beschriebenen Weise schonend gereinigte Zuckerrüben-Rohsaft wird dann über einen Kationenaustauscher in der H+-Form geführt, auf dem neben den anorganischen Kationen auch das bei der schonenden Saftreinigung erhalten gebliebene Glutamin und Asparagin und die anderen Aminosäuren festgehalten und auf diese Weise aus den Saft entfernt werden. Der gereinigte Saft kann so wie er aus der sauren bzw. alkalischen schonenden Saftreinigung kcxmt, dem Kationenaustauscher zugeleitet werden, denn er ist dank der Vorreinigung ohne weiteres perkolierbar und frei von Verunreinigungen, die die Ionenaustauscher verstopfen, verkleben oder auf andere Weise irreversibel schädigen. Wie für die Vollentsalzung von Zuckerrüben-Rohsaft an sich bekannt, werden auch im vorliegenden Fall lonenaustauscherpaare eingesetzt, und der Saft wird, vorzugsweise mehrfach, über stark saure und anschließend über schwach basische Ionenaustauscher geleitet. Es ist ferner bekannt, die Entionisierung mit einem stark sauren Ionenaustauscher zur Herstellung von Zuckersirup mit einer Invertierung des Zukkers zu verbinden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Bedingungen des Ionenaustausches so aufeinander abgestimmt, daß nicht nur die wertvollen Aminosäuren, das Betain und die organischen Säuren auf möglichst einfache Weise gewonnen werden können, sondern daß gleichzeitig auch ein allen Anforderungen genügender Flüssigzucker bzw. Flüssigraffinade erhalten wird. Flüssigzucker und weißer Invertsirup müssen den "Richtlinien für flüssige Zucker und verwandte Erzeugnisse aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr" entsprechen. Danach darf weißer Invertsirup nicht mehr als 25 ICUMSA-Farbeinheiten haben. Derartig reine und farblose Säfte lassen sich nach keinem der bekannten Entsalzungsverfahren erhalten.
Für die Zwecke der Erfindung infrage kommende stark saure Kationenaustauscher sind beispielsweise die Harze AMBERLITE 200, AMBERLITE 252 (Rohm & Haas), LEWATIT SP 120 (Bayer), MONTECATINI C 300 AGRP und C 300 P oder IMACTI C 12 oder C 16 P. Als schwach basische Ionenaustauscher haben sich insbesondere die Harze AMBERLITE IFS 93 (Rohm & Haas) und LEIvATIT MP 64 (Bayer) bewährt. Ein stark saurer und ein schwach basischer Ionenaustauscher sird jeweils zu einer Reinigungseinheit zusammengefasst. '- r kontinuierlichen Betrieb werden zwei oder mehr Gro'»rr gunf3seinheiten vorgesehen, an die sich mindestens eine Feinreinigungseinheit anschließt. Der vorgereinigte Rohsaft fließt solange über die erste Grobreinigungseinheit und weiter durch die Feinreinigungseinheit, bis aus cem Kationenaustauscher der ersten Grobreinigungseinheit Betain auszutreten beginnt. Dann wird auf die zur Verfügung stehende zweite oder dritte Grobreinigungseinheit umgeschaltet und die erste Grobreinigungseinheit anschließend abgesüßt und eluiert bzw. regeneriert. Die Feinreinigungseinheit hat den Zweck, jeweils die Substanzen aufzufangen, dle vom Kationenaustauscher der Grobreinigungseinheit nicht festgehalten bzw. während des Austausches schon wieder eluiert wurden. Da sich ähnliche Bedingungen auch am Anionenaustauscher einstellen können, enthält die Feinreinigungseinheit auch einen schwach basischen Anionenaustauscher hinter dem stark sauren Kationenaustauscher.
Schließlich ist es zweckmäßig, dem letzten Anionenaustauscher der Feinreinigungseinheit noch einen kleinen Kationenaustauscher nachzuschalten, um die möglicherweise alkalische Reaktion der ablaufenden Lösung zu neutralisieren.
Hierfür genügt in der Regel ein schwach saurer Austauscher.
Es hängt im einzelnen von der Zusammensetzung der auf zu arbeitenden Zuckerrohsäfte und der Konzentration der einzelnen Inhaltsstoffe ab, ob man in der beschriebenen Weise Kationen-Anionen-Kationen-Anionen-Kationen-Austauscher schaltet, oder ob es sinnvoller ist, den Saft zunächst der Reihe nach durch zwei oder mehr Kationenaustauscher zu leiten (spg. Ringverfahren) und dann einen oder mehrere Anionenaustauscher, die Feinreinigungseinheit und den letzten Kationenaustauscher zur Neutralstellung anzuschließen. Obgleich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als stark saure Kationenaustauscher schon solche yewählt werden, die eine besonders hohe Kapazität für Betain besitzen, werden bei C':-": Beladung die Aminosäuren von den anorganischen Kationen verdrängt und die Aminosäuren verdrängen ihrrscit w oder das Betain, so daß am Ausgang des Kationenaustc.sc'lers der Grobreinigungseinheit als erstes das Betain cscint. Das Betain wird erfindungsgemäß als Leitsubstanz benutzt und ein Kationenaustauscher durch einen frisch regenerierten Kationenaustauscher ersetzt oder ein solcher nachgeschaltet, sobald in der ablaufenden Zuckerlösung Betain auftritt.
Eine Grobreinigungseinheit wird also durch eine neue ersetzt, sobald das Betain durchbricht. Selbst geringe Mengen Betain lassen sich mit bekannten analytischen Methoden z.B. der Betainperjodid-Fällung oder der Fällung mit Phosphorwolframsäure zuverlässig erfassen. Insbesondere mit der Betainphosphorwolframat-Fällung läßt sich das Auftreten des Betains im Ablauf der Kationenaustauscher mit Fotozellen registrieren und die Umschaltung der Reinigungseinheiten so automatisieren.
Erfindungsgemäß wird also bewußt davon Abstand genommen, die Beladungskapazität der Kationenaustauscher für Aminosäuren voll zu nutzen. Da das Betain vor den Aminosäuren im Ablauf der Kationenaustauscher auftritt, kann man einen Durchbruch der Aminosäuren in den Saft zuverlässig vermeiden und ihn frei von Aminosäuren halten, wenn man die Kationenaustauscher beim Auftreten von Betain wechselt.
Bis zu diesem Zeitpunkt ist der Auslauf der Grobreinigungseinheit noch praktisch farblos und die nachgeschaltete Feinreinigung dient mehr der Sicherheit, um den "Schlupf" an Ionen und farbgebenden Substanzen zu eliminieren. Die in der Literatur immer wieder beschriebenen Schwierigkeiten bei der Entfärbung von Zuckersäften nach einer Saftreinigung mit Ionenaustauschern wurden bei dem erfindt xemaßen Verfahren nicht beobachtet, vielmehr wird die sogenannte Maillard-Reaktion und das Auftreten von Farbe im Flüssigzucker bzw. der Flüssigraffinade zuverlässig vermieden.
Das kann seine Ursache in der beschriebenen Fahrweise der Reinigungseinheiten beim Ionenaustausch haben, wahrschzeinlich trägt aber auch die schonende Saftreinigung dazu bei.
Ohne daß dadurch die Gewinnung des Glutamins und der anderen Aminosäuren nachteilig beeinflusst wird, läßt sich über die Temperatur des Rohsaftes während der Behandlung mit den stark sauren Kationenaustauschern die Inversionsrate und damit die Zusammensetzung des gleichzeitig zu gewinnenden Flüssigzuckers steuern. Sowohl die Saftreinigung wie auch die Perkolation können so geleitet werden, daß eine inversion nahezu vermieden wird und der gereinigte Rohsaft nur die äus der Rübe stammende Fructose und Glucose in der Größenordnung bis etwa 1 % der Trockensubstanz enthält.
In diesem Fall bedient man sich der schonenden alkalischen Saftreinigung, bzw. der schonenden sauren Saftreinigung bei möglichst hohen pH-Werten, insbesondere in Gegenwart pektinspaltender Enzyme. Die Behandlung in den stark sauren Kationenaustauschern wird dann bei möglichst niedrigen Temperaturen, insbesondere unter 15°C durchgeführt. Dann bleibt die Zunahme des Invertzuckers bei der Austauscherbehandlung minimal und liegt in der Regel unter 1 %, bezogen auf die Trockensubstanz. Unter diesen Bedingungen kann also außer Glutamin-und den Aminosäuren Flüssigraffinade gewonnen werden und diese, falls erwünscht, auch auf Zucker verkocht werden. Dieser Zucker hat mit einer Farbtype von 0 nach dem Braunschweiger Punktesystem Raffinadequaiitat. Der Ablauf ist farblos und aschefrei und stellt einen niedrig invertierten Flüssigzucker dar.
Wenn ein Flüssigzucker mit höherem lnvertzuckergoäalt oder Invertzuckersirup gewünscht wird, können bei der Saftreinigung und der Perkolation höhere Inversionsraten in Kauf genommen werden. Wenn die Behandlung mit den Ioncnaustauschern bei höheren Temperaturen, z.B. von 30 bis doCC erfolgt, kann ohne Schwierigkeiten die Saccharose weitgehend in Fructose und Glucose gespalten werden. Man erhält dann nach dem Eindicken einen Flüssigzucker- bzw. Inv-ertzuzkersirup, der auch hinsichtlich Farbe und Aschegehalt den strengsten Anforderungen genügt.
Bei bekanntgewordenen Versuchen zur Gewinnung von Aminosäuren und Betainen im Zusammenhang mit der Dünnsaftentsalzung war, bedingt durch die klassische Saftreinigung, das im Rohsaft enthaltene Glutamin bereits nahezu vollständig zu Pyrrolidoncarbonsäure abgebaut, die nur noch an Anionentauscher gebunden werden kann. Anionenaustauscher sind wesentlich teurer und haben eine erheblich geringere Kapazität und Lebensdauer als Kationenaustauscher.
Durch starkes Quellen und Schrumpfen im technischen Betrieb sind sie schwieriger zu handhaben und zum Absüßen werden wesentlich größere Wassermengen gebraucht als bei Kationenaustauschern, d.h. der Saft wird stärker verdünnt.
Kationenaustauscher hingegen sind sehr stabil und einfach zu eluieren und zu regenerieren. Aus wirtschaftlichen Gründen wäre es also wünschenswert, daß möglichst viele Nichtzuckersubstanzen in einer Form vorliegen, in der sie durch Kationenaustauscher adsorbiert werden, d.h. die Säureamide, insbesondere das Glutamin und Asparagin, sollten als solche weitgehend erhalten bleiben. Das ist mit der erfindungsgemäßcn schonenden Saftreinigung, die der Perkolation durch die Ionenaustauscher vorangeht, gewährleistet. Das Betain, die Säureamide und die anderen Aminosäuren werden also ebenso am stark sauren Kationenaustauscher festgehalten, wie die im Zuge der Entsalzung zu entfernenden anorganischen Kationen K, Na, Ca und Mg. Da Glutamin und Glutaminsäure mengenmäßig etwa 50 % der im Zuckerrübenrohsaft vorhandenen Aminosäuren ausmachen, bedeutet es also einen erheblichen Vorteil, wenn sie unzersetzt am Kationenaustauscher gewonnen werden können. Wenn ein Kationenaustauscher der Grobreinigung soweit beladen ist, daß in der ablaufenden Zuckerlösung Betain auftritt und dann, wie beschrieben, auf eine frisch regenerierte Grobreinigungseinheit oder auch nur einen regenerierten stark sauren Kationenaustauscher umgeschaltet wird, wird der Kationenaustauscher durch Spülen mit dem 1- bis 2-fachen Bettvoumen-entionisicrtcm Wasser abgesüßt. Die Absüßlösungen werden zweckmäßig auch durch eine frische Grobreinigungseinheit geführt, sie können aber auch in die Feinreinigungseinheit geleitet werden. Für das Auswechseln der Feinreinigungseinheit und ihr Absüßen gilt im übrigen entsprechendes wie für die Grobreinigungseinheit. Der Kationenaustauscher kann dann in bekannter Weise mit Lösungen anderer Kationen, insbesondere ngmonium, ionen eluiert werden. Welches Elutionsmittel gewählt wird, hängt davon ab, in welcher Form die Aminosäure gewonnen werden soll. Die Verwendung einer etwa 1o %igen Na4 OH -Lösung für die Elution hat den Vorteil hoher Aminosäurenkonzentrationen in der Elutionslösung. Bei der Eluierung mit Ammonium und anderen Kationen, insbesondere verdünnter NaOH, muß der Kationenaustauscher allerdings noch anschließend regeneriert werden, was mit verdünnten Mineralsäuren geschieht.
Bevorzugt wird der Kationenaustauscher mit etwa o,5 bis 1,5 n, insbesondere 1 n Salzsäure eluiert und damit gleichzeitig regeneriert. Dann erhält man im Vorlauf eine an Glutamin, Glutaminsäure, Pyrrolidoncarbonsäure und Salzsäure reiche Fraktion. Beim Eindampfen wandelt sich dieses Gemisch in Glutaminsäurehydrochlorid um, das in der überschüssigen Salzsäure unlöslich ist und direkt auskristallisiert. In diesem Fall ist der Regenerationsmittelaufwand geringer, weil eine Elution mit anderen Kationen, insbesondere Ammoniumionen, entfällt.
überraschenderweise sind die Eluate des Kationenaustauschers beim erfindungsgemäßen Verfahren offenbar infolge der Beaufschlagung mit den schonend gereinigten Rohsäften wenig gefärbt, so daß eine direkte tristallisation der reinen Aminosäuren oder Amide möglich ist. Ähnliches gilt auch für die Eluate der Anionenaustauscher. Wenn der Kationenaustauscher mit wässriger Ammoniulösung fraktioniert eluiert wurde, fällt beim Einengen der glutaminreichen Eluatfraktion direkt Glutamin an. Dies ist nach einmaligem Umkristallisieren rein weiß. Aus anderen Fraktionen können dann Betain und andere Aminosäuren durch Kristallisation nach bekannten Verfahren gewonnen werden. Wenn die ammoniakalischen oder neutralen Eluatfraktionen nicht durch sofortiges schonendes Einengen zu Glutamin verarbeitet werden können und einige Zeit gelagert werden müssen oder wenn man sie kurze Zeit erhitzte wandelt sich das Glutamin in Pyrrolidoncarbonsäure um. Perkoliert man nun die so vorbehandelten Eluate erneut über einen stark sauren Ionenaustauscher, so passiert die Pyrrolidoncarbonsäure als einziger Stoff die Kolonne als farblose wässrige Lösung. Sie kann dann durch Eindampfen farblos und rein gewonnen werden oder man kann die wässrige Lösung mit geringes Aufwand in an sich bekannter Weise direkt in reinste Glutaminsäure,zu Natriumglutamat oder Glutamin säurehydrochlorid verarbeiten.
Die schwach basischen Anionenaustauscher werden in an sich bekannter Weise mit Ammoniumhydroxid regeneriert. Aus den Eluaten können dann die organischen Säuren, insbesondere Zitronensäure, Äpfelsäure und Oxalsäure, gewonnen werden. Nach dem Regenerieren werden die Regenerationsflüssigkeiten ausgewaschen und die regenerierten Austauscher dann wieder angesüßt und eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ohne weiteres auf die Gewinnung von Aminosäuren aus Rohrzuckerlösungen übertragbar, nur ist hier die Zusammensetzung der Aminosäuren eine andere. Statt Glutamin ist hier Asparagin die Hauptkomponente, die etwa die Hälfte der vorhandenen Aminosäuren ausmacht. Demzufolge stellen Rohrzuckerlösungen bei der Aufarbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders gute Quelle zur Gewinnung von Asparagin dar.
Beispiel 1 Zuckerrübenrohsaft wurde mit Salzsäure auf pH 3,3 angesäuert und die dabei ausgef lockten Kolloide wurden in einer Becherzentrifuge vom Saft getrennt. Dieser Saft wurde anschliessend über eine Kolonne mit einem stark sauren Kationenaustauscher (SP 120) und danach über eine Kolonne mit einem schwach basischen Anionenaustauscher (LEWATIT MP 64) geleitet.
Der den Kationenaustauscher verlassende Saft hatte eine Temperatur von 260 C. Es resultierte eine nahezu aschefreie geruchlose teilinvertierte Zuckerlösung von etwa 12 Brix. Nach Eindickung im Vakuum auf etwa 65 Brix hatte sie einen leicht grünlichen Farbton und ihre Viskosität war etwas höher als die von handelsüblichem Flüssigzucker. Diese Zuckerlösung wurde mit einer geringen Menge Calciumhydroxid auf pH 9,5 bis 1o gebracht. Nach kurzer Zeit schieden sich dann Gallertpartikel ab, die abfiltriert werden konnten. Die filtrierte Zuckerlösung wurde über einen schwach sauren Kationenaustauscher (LEWATIT CSP) perkuliert. Die so behandelte Zuckerlösung war farb- und geruchlos, dünnflüssig wie normaler Flüssigzucker und aschefrei. Der pH-Wert lag bei 4,5. Eine säulenchronatographische Analyse ergab folgende Zusammensetzung: Oligosaccharide o,o7 % auf TS Saccharose 59,3 % auf TS Glucose 20,9 % auf TS Fructose 19,7 % auf TS Raffinose o,23 % auf TS 100,2 % Beispiel 2 Rohsaft mit einem Glutamingehalt von 1,8 % und 0,08 % freier Glutaminsäure bezogen auf Trockensubstanz wurde bei 40°C mit Salzsäure auf pH 4,2 angesäuert und mit o,ool % Pektinase (Pektinol von Rohm und Haas) versetzt.
Mit einem beweglichen Heber folgte man der sich absetzenden Schicht und filtrierte das Abgeheberte, in dem nur noch wenige Flocken suspendiert waren, durch ein Druckfilter.
Die klare Lösung wurde der automatischen Aminosäureanalyse (Beckman Multichrom) unterworfen: Glutamin 1,73 % bezogen auf Trockensubstanz Glutaminsäure o,o8 % " 50 1 des so vorbehandelten Rohsaftes wurden über fünf Kolonnen geleitet, von denen drei mit je 2 1 stark saurem Austauscherharz (Montecatini C 300 AGRP) und zwei mit je 2,5 1 schwach basischem (MP 64) gefüllt waren. Die Kolonnen wurden it tasser in üblicher Weise nachgewaschen.
Dr Gesamtablauf aus Kolonne 5 wurde konzentriert. Es resultierte eine geschmacklich einwandfreie, klare und farblose Zuckerlösung, welche zu 2,17 % invertiert war: .,schegehalt: o,oo8 8 bez. auf Trockensubstanz Icumsa-Farbeinheiten: 3,0 Dann wurden die Kolonnen einzeln mit Ammoniak eluiert. Der Gehalt an Glutamin und Betain in den einzelnen Eluatfraktionen wurde bestimmt: Eluat der Säule I : 0 % Glutamin, 1 % Betain Eluat der Säule II : 85 % Glutamin, 31 % Betain Eluat der Säure III : 15 % Glutamin, 68 z Betain des ursprünglich in den 50 1 Rohsaft enthaltenen Glutamins und Betains.
Die Elution aus Kolonne II wurde auf ca. 500 ml im Vakuum eingeengt. Es kristallisierten 23 g Kristalle aus, welche zu 60 % aus Glutamin bestanden, (die restlichen 40 % stellten vorzugsweise Tyrosin dar).
Das Filtrat des obigen Niederschlages wurde im Vakuum weiter auf ca. 380 ml eingeengt und mit Glutamin angeimpft. Uber Nacht fielen gelblich-braune Kristalle aus, welche nach Waschen und Trocknen im Vakuum 52,6 g wogen. Sie bestanden zu über 9o % aus Glutamin. Nach einmaligem Umkristallisieren in der üblichen Weise unter Zusatz von etwas Tierkohle wurden 45 g rein weiße Kristalle vom Schmelzpunkt 184°C und einem Drehwert von[α]D23 + 6,o° (c = 3,6 in Wasser) erhalten.
Beispiel 3 Rohsaft mit einem Glutamingehalt von 1,8 % und o,o8 % freier Glutaminsäure bezogen auf Trockensubstanz wurde bei 45°C mit Salzsäure auf pH 4,2 angesäuert, mit o,ool % Pektinase (Pektinol von Rohm und Haas) versetzt und mit einen Westfalia-Separator geklärt.
2000 1 dieses Saftes wurden auf Zimmertemperatur heruntergekühlt und über 1o Austauscherkolonnen geleitet. Die Austauscher waren geschaltet in der Reihenfolge S1-B1-S2-S3-S4-S5-B2-B3-B4-B5 (S = saures Austauscherharz, B = basisches Austauscherharz). S1, S2, S3 und S4 enthielten je 50 ml Amberlite 200, S5 50 1 Amberlite 252.
Alle basischen Austauscher waren mit je 50 1 IRA 93 gefüllt.
Nach dem Durchbruch des Betains im Auslauf von 54 wurde die Saftperkolation unterbrochen und die ganze Kolonnenserie mit Wasser gewaschen.
Der Gesamtablauf aus der letzten basischen Kolonne wurde im Vakuum auf einen Trockensubstanzgehalt von 65 % eingedampft.
99 % der ursprünglich vorhandenen Zucker wurden als rein süß schmeckende Zuckerlösung erhalten, die 7,17 % bez.a.TS Invertzucker enthielt.
Aschegehalt: o,oo8 % bez. auf Trockensubstanz Icumsa-Farbeinheiten: 7,9 Alle 1o Kolonnen wurden sodann mit 4 tigem Ammoniak eluiert.
Das Glutamin befand sich vorzugsweise auf S4, Betain vorzugsweise auf S5. Auf Kolonne S3 waren neutrale und basische Aminosauren, besonders 5-Aminobuttersäure, zurückgehalten neben Kalium, Natriurl, Kalzium, Magnesium usw., die fast loo tig die Beladung von S1 und 2 ausmachten.
Die Elution von S4 hatte einen Gesamt-Glutaminsäure-Gehalt (Glutamin + Pyrrolidoncarbonsäure + Glutamins1.ure) von 3,38 %.
1 1 dieser Elution wurde im Vakuum auf dicke Sirupkonsistenz eingedampft, der Rückstand in 100 ml 30 %iger Salzsäure aufgenommen und 9o min am Rückfluss auf 95 bis 100°C erhitzt Nach dera Abkühlen wurden die ausgefallenen Kristalle abgesaugt, mit wenig 25 %iger Salzsäure gewaschen. Nach Trocknen im Vakuum bei 30°C erwiesen sie sich als schon fast reinen Glutaminsäurechlorhydrat: 46 g [α]D20 + 25,1° (c = 6 in 1 n HCl) Einmal aus wenig Wasser umkristallisiert: [α]D20 +.24,70 (c = 6 in 1 n HCl), FP 2120C (Zers.) Nach fünfmonatigem Stehen wurde erneut eine Probe der Elution von S4 aufgearbeitet: 200 ml wurden über Nacht auf 9o°C erhitzt, nach Abkühlen über einen stark sauren Ionenaustauscher gegeben und mit Wasser nachgewaschen.
Beim Eindampfen des Perkolats hinterblieben 6,5 g Kolbenrückstand, welcher fast reine Pyrrolidoncarbonsäure darstellte: [α]D20 - 10,2 (c = 6 in Wasser).

Nach einmaligem Umkristallisieren aus Wasser war die Substanz rein: FP 162 - 163°C [α]D20 - 11,6 (c = 6 in Wasser) Die Elutionen der fünf basischen Kolonnen hatten folgende Zusammensetzung:

~ B1 B2 B3 B4 ! B5

Sie t 0 a.TS 13,8 0,5 0,3 0,2 1 0,1

Chlorid % a.TS 11,8 37,8 23,3 0,5 ' 0,5

Phosphat / a.TS 1,4 1,6 13,2 35,8 0,1 -I

Gemisch org. Säuren 73,0 60,1 63,2 63,5 99,3

% a.TS

Beispiel 4 Rohsaft mit einem Glutamingehalt von 1,8 % und o,o8 % freier Glutaminsäure wurde einer Kalkungskarbonatation unter folgenden Bedingungen unterworfen: Gesamtkalk o,5 % auf Saft Alkalität des saturierten Saftes o,o5 % CaO pH-Wert " e " 9,7 Temperatur 750C Der heiß filtrierte Saft wurde nach Abkühlung der automatischen Aminosäurebestimmung unterworfen: Glutamin 1,65 % bezogen auf Trockensubstanz Glutaminsäure 0,10 % " " Der so vorbehandelte Saft von 180C wurde in Reihe über vier Ionenaustauscher geleitet, von denen 1 und 3 mit stark saurem Austauscher (Amberlite 200), 2 und 4 mit schwach basischem (IRA 93) versehen waren. Bei Durchschlag des Betains aus Kolonne 1 wurde die Perkolation unterbrochen und die Kolonnen 3 und 4 "abgesüßt".

Der Gesamtablauf aus Kolonne 4 wurde konzentriert. Er ergab eine farblose, klare Zuckerlösung, die geschmacklich einwandfrei war. Der Invertgehalt war 1,79 % bez.a.TS.
Aschegehalt: o,o15 z bez.a.TS Icumsa-Farbeinheiten: 6,2 Beispiel 5 Rohsaft, der den normalen Fabrikationsgang durchlief, wurde ain Ende des zweiten Drittels einer Brieghel-Müller-Vorscheidung entnommen.
Er hatte einen pH-Wert von 10,3 und eine Alkalität von o,o75 % CaO. Die Temperatur betrug 530C.
Der unter diesen Bedingungen gut geflockte Saft wurde nach Feinfiltration auf seinen Glutamin- und Glutaminsäuregehalt ulltersucht: Glutamin: 1,40 z bezogen auf Trockensubstanz Glutaminsäure: o,o8 % Der so vorbehandelte Saft wurde wiederum über Ionenaustauscher perkoliert (Anordnung und Arbeitsweise wie in Beispiel 4 ). Der Ablauf der 4. Kolonne wurde konzentriert.
Es resultierte eine rein süße, farblose, klare Zuckerlösung mit einem Invertzuckergehalt von 4,45 % bez. auf Trockensubstanz.
Aschegehalt: o,oo4 % bez. a.TS Icumsa-Farbeinheiten: 8,9 Beispiel 6 Rohsaft mit einem Glutamingehalt von 1,8 % und o,o8 z freier Glutaminsäure durchlief folgende Reinigungsstufen: 1) Vorscheidung nach Brieghel Müller bei 530C und einer Endalkalität von o,255 % CaO 2) Hauptscheidung mit 1,1 % CaO bei 880C 3) 1. Karbonatation mit Umwälzung bei 880C auf pH 1o,o bei o,o75 % CaO-Alkalität.
Dieser Karbonatationssaft wurde direkt filtriert, gekühlt und analysiert: Glutamin o,83 % bezogen auf Trockensubstanz Glutaminsäure o,17 % " Er wurde perkoliert in der Anordnung und Arbeitsweise wie in Beispiel 4 angegeben.
Der Ablauf der letzten Kolonne wurde eingedickt. Man erhielt eine einwandfrei schmeckende Zuckerlösung, die zu 1,46 % invertiert war.
Aschegehalt: o,o20 % bez.a.TS Icumsa-Farbeinheiten: 13,2

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Aminosäuren aus Rohsäften der Zuckerfabrikation, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Rohsaft durch Einstellen eines pH-Wertes von 2 bis 5, durch Kalkung oder durch Kalkungskarbonatation Verunreinigungen ausgeflockt und anschliessend abgeschieden werden, daß der so gereinigte Rohsaft über stark saure und anschließend über schwach basische Ionenaustauscher geleitet wird, daß die Kationenaustauscher mit Lösungen anderer Kationen, insbesondere Ammoniumionen, eluiert werden und daß aus den aminosäurereichen Eluatfraktionen die Aminosäuren gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Rohsaft über mehrere saure und schwach basische Ionenaustauscher, ggf. alternierend, geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eluatfraktionen, in denen die einzelnen Aminosäuren angereichert gelöst sind, getrennt auffängt und die einzelnen Aminosäuren daraus gewinnt.
4. Verfahren zur Gewinnung von Glutamin oder Glutaminsäure nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnetf daß man aus der geeigneten Eluatfraktion durch Einengen Glutamin oder Glutaminsäurehydrochlorid direkt auskristallisiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationenaustauscher mit verdünnter Salzsäure eluiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der saure Rohsaft mit Spuren von pektinspaltenden Enzymen versetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Flockung in Gegenwart von pektinspaltenden Enzymen deren optimaler Wirkungsbereich hinsichtlich pH-Wert und Temperatur eingehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sauer ausgeflockten Verunreinigungen durch Flotation abgeschieden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der in Gegenwart von pektinspaltenden Enzymen abgeschiedenen Verunreinigungen in die Flockung zurückgeführt wird.
lo. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladungskapazität der Kationenaustauscher für Aminosäuren nicht voll genutzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kationenaustauscher durch einen frisch regenerierten Kationenaustauscher ersetzt oder daß ein solcher nachgeschaltet wird, wenn in der ablaufenden Zuckerlösung Betain auftritt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die schwach basischen Ionenaustauscher mit verdünnten Alkalilösungen, insbesondere Ammoniumhydroxidlösungen, eluiert werden und dass aus den an organischen Säuren reichen Eluatfraktionen, insbesondere Zitronensäure, Äpfelsäure und Oxalsäure gewonnen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12r dadurch gekennzeichnet, daß die die Ionenaustauscher verlassende Zuckerlösung zu Flüssigzucker oder Kristallzucker verarbeitet wird..