DE69112415T2

DE69112415T2 - Verfahren zur herstellung von glukose und fruktose aus sukrose.

Info

Publication number: DE69112415T2
Application number: DE69112415T
Authority: DE
Inventors: Heikki Heikkilae; Goeran Hyoeky; Tuula Myoehaenen; Pentti Niittymaeki; Tapio Viljava
Original assignee: Xyrofin Oy
Current assignee: Xyrofin Oy
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: WO1992007097A1; FI905069A; GR3017212T3; EP0553126A1; FI88933B; ES2079078T3; ATE126831T1; FI88933C; DE69112415D1; EP0553126B1; FR2668775A1; FI905069A0; FR2668775B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Glukose und Fruktose aus Saccharose. Das Verfahren umfaßt die Hydrolyse von Saccharose durch in immobilisiertes Enzym und die chromatographische Abtrennung von Glukose und Fruktose von dem Hydrolyseprodukt unter Verwendung eines simulierten Fließbettes.
Üblicherweise werden Glukose und Fruktose aus Saccharoselösungen oder Sirups durch Hydrolysieren der Saccharose unter saurer Katalyse (z. B. unter Verendung eines Kationenaustauchers in der Säureform) oder enzymatisch durch das Enzym Invertase hergestellt. Die Abtrennung von Glukose und Fruktose aus der hydrolysierten Lösung wird durch chromatographische Verfahren durchgeführt, die dahingehend problematisch sind, daß die Abtrennung als Batch-Verfahren stattfindet, welches Schwierig im industriellen Maßstab einzusetzen ist, und der Feststoffgehalt der erhaltenen Glukose und Fruktose Lösungen niedrig ist.
US-Patent 3 692 582 offenbart z. B. ein Verfahren, in dem Glukose und Fruktose aus Saccharose in einem Batch-Verfahren hergestellt werden. In dieser Patentbeschreibung wird Saccharose unter Anwendung von saurer Katalyse oder einem Kationenaustauscher in der Säureform hydrolysiert. Das erhaltene Hydrolyseprodukt wird chromatographisch durch ein Batch-Verfahren unter Einsatz eines Kationenaustauschers in der Kalziumform, vorzugsweise einem Kationenaustauscher aus Polystyrolsulfonatbasis, der mit Divinylbenzol vernetzt ist, als Säulenpackung. In diesem Patent sind die höchsten Feststoffgehalte der gewonnenen Fruktosefraktion 12 g/100 ml.
Die britische Patentbeschreibung 1 085 696 offenbart ein Batch-Verfahren, umfassend die Hydrolyse von Saccharose und die Abtrennung von Glukose- und Fruktosefraktionen in ein und derselben Säule, die mit einem Kationenaustauscher, teilweise in der Säuref orm und teilweise in der Kalziumform (mit Divinylbenzol vernetzt das Harz auf sulfonierter Polystyrolbasis) gepackt ist. Das Verfahren dieser Patentbeschreibung liefert eine effektive Abtrennung von Glukose und Fruktose, die höchsten Feststoffgehalte der gewonnenen Glukose- und Fruktosefraktionen werden als 141 g/l und 132 g/l angegeben.
Barker P.E. und Chuach C.H. (The Chemical Engineer, August/September 1981, S 389-393) beschreiben ein semikontinuierliches chromatographisches Verfahren zur Abtrennung von Fruktose und Glukose aus einer Lösung von 50 Gew.% Feststoffen (50/50 % Fruktose und Glukose), wobei der Feststoffgehalte der gewonnenen Lösungen mehr als 10 Gew.% für die Glukosefraktion und mehr als 4,1 Gew.% für die Fruktosefraktion waren.
Eine jüngste Entwicklung bei der Trenntechnologie ist die Chromatographie mit simuliertem Fließbett, bei dem es die Aufgabe ist, ein kontinuierliches Abtrennverfahren mit einem hohen Maß an Abtrennung und gleichzeitig erhöhten Feststoffgehalten für die Lösungen bereitzustellen, um Konzentrationsschritte zu vermindern.
Die finnische Patentanmeldung 882740 offenbart ein simuliertes Trockenbettverfahren zur Fraktionierung von Molassen in Betain, Saccharose und Restmolassenfraktionen.
Kontinuierliche chromatographische Verfahren zur Abtrennung von Glukose und Fruktose aus zuckerhaltigen Lösungen sind z. B. in den US-Patenten 4 157 267 (Zeolit als stationäre Phase); 4 267 054 (ein Ionenaustauscherharz z. B. Duolite C- 20x4 Kationenaustauscher in der Kalziumform als stationäre Phase); 4 332 623 (z. B. ein stark saurer Kationenaustauscher Diaion FRK-01 in der Kalziumform als stationäre Phase); 4 379 751 (ein Kationenaustauscher in der Kalziumform, z. B. Duolite C-20x4, als stationäre Phase). Es wird berichtet, daß die in diesen Patenten beschriebenen Verfahren Glukose und Fruktoselösungen mit Feststoffgehalten von 20 % und mehr bis beinahe 30 % liefern.
Wenn die Abtrennung kdntinuierlich unter Verwendung eines simulierten Fließbettes durchgeführt wird, neigen Verunreinigungen in der Hydrolyselösung zur Qualitätsverschlechterung des Auftrennresultats. Man weiß, daß die saure Hydrolyse von Saccharose immer zu einer unreinen Lösung führt, die die Saccharide von verschiedenen Typen zusätzlich zur Glukose und Fruktose enthalten. Eine enzymatische Hydrolyse ist spezifischer als eine saure Hydrolyse, und nur kleine Mengen an unerwünschten Verunreinigungen werden gebildet. Um zu erreichen, daß die Hydrolyse als kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden kann, ist es notwendig, das Enzym auf einen geeigneten Träger zu immobilisieren. Vielversprechende Ergebnisse wurden erhalten, wenn DEAHP-Zellulose als Träger verwendet wird [Hradil J. & Svek F., Enzyme Microb. Technol., 3 (1981) 331- 335] . Der verwendete Träger ist jedoch relativ weich, wodurch er nicht besonders geeignet für einen industriellen Prozeß im großen Maßstab ist.
Die US-Patente 4 110 164 und 4 168 250 beschreiben Ionenaustauscherharze, die zur Verwendung als Träger bei der Immobilisierung von Makromolekülen, wie z. B. Glukoseisomerase (ein Glukose in Fruktose isomerisierendes Enzym) geeignet sind. Solche Ionenaustauscherharze werden hergestellt aus einem agglomerierten Zellulosederivat, das mit Polystyrol verstärkt und unter Verwendung von z. B. Carboxymethyl oder Diethyl aminoethylgruppen derivat is iert ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Glukose und Fruktose aus Saccharosehaltigen Lösungen mit hohen Ausbeuten und mit einem genügend hohen Reinheitsgrad auf solche Weise bereitzustellen, daß sowohl die Hydrolyse als auch die Abtrennung der Fraktionen voneinander als kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden können, und daß die Konzentrationen der Produkte in den aus dem Abtennverfahren erhaltenen Lösungen genügend hoch hinsichtlich wirtschaftlicher Standpunkte sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Kombinieren von enzymatischer Hydrolyse mit simulierter Bettchromatographie, wobei der Hydrolyseschritt durchgeführt wird unter Verwendung von Invertase-Enzym, das auf einen Träger auf Zellulosebasis irnrnobilisiert ist.
Die Kombination einer kontinuierlichen enzymatischen Hydrolyse mit einer kontinuierlichen simulierten Fließbettchromatographie gemäß der Erfindung bewirkt eine bemerkenswerte Verbesserung über das bekannte Batch-Verfahren bei die Herstellung von Glukose und Fruktose aus Saccharose, und es liefert Glukose und Fruktose in sehr hoher Reinheit mit hohen Ausbeuten.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt einen Hydrolyseschritt, bei dem Saccharose in einer wäßrigen Lösung durch ein auf einem agglomerierten Zellulosederivat immobilisierten Invertase-Enzym unter Erhalt einer Hydrolyselösung hydrolysiert wird, die im wesentlichen reine Fruktose und Glukose enthält, und einem Abtrennschritt, bei dem eine Glukosefraktion und eine Fruktosefraktion von der Hydrolyselösung unter Verwendung von simulierter Fließbettchromatographie abgetrennt werden.
Der Hydrolyseschritt erfolgt kontinuierlich durch Zuführen von Saccharoselösung durch eine mit dem immobilisierten Enzym gepackte Säule. Der Fluß kann mittels Schwerkraft oder mittels einer Pumpe erfolgen. Der Saccharosegehalt der zuzuführenden Lösung in die Säule liegt im allgemeinen von 30 bis 60 Gew.%.
Der Träger für das Invertase-Enzym ist ein mit Polystyrol verfestigtes Harz auf agglomerierter Zellulosebasis. Es ist mechanisch stark und chemisch beständige und seine Partikelgröße ist ebenfalls für die Verwendung in einen industriellen Maßstab geeignet. Ein geeigneter Träger ist Diethylaminoethyl (DEAE)-Zellulose, hergestellt wie z. B. in den US-Patenten 3 823 133, 4 110 164 und 4 168 250 beschrieben.
Die Temperatur ist vorzugsweise ca. 50ºC im Hydrolyseschritt.
Die Saccharose wird im Hydrolyseschritt im wesentlichen vollständig in Glukose und Fruktose hydrolysiert. Die Glukose- und Fruktosefraktionen werden von der erhaltenen Hydrolyselösung unter Einsatz eines simulierten Fließbett- Chromatographiesystems abgetrennt. Ein solches Verfahren ist z. B. in der finnischen Patentanmeldung 882740 beschrieben.
Dieses Abtrennverfahren verwendete mehrere Chromatographiesäulen in Serie. Die Serie kann 2 bis 14 Säulen umfassen. Die Säulen sind mittels Leitungen so miteinander verbunden, daß ein Recycling durch alle Säulen mit einer einzelnen Pumpe durchgeführt werden kann. Anstelle einer einzelnen Pumpe können mehrere Pumpen verwendet werden, z. B. können Pumpen zwischen einigen oder allen Säulen bereitgestellt werden. Die Flußrate ist 2 bis 5 m³ pro Stunde und pro Quadratmeter Säulenquerschnitt.
Die Säulen werden mit Zuführleitungen und Produktleitungen zum Zuführen von Eluatwasser und zum Zuführung von Lösung in die Säulen und zum Sammeln einer Fraktion aus der Säule ausgerüstet. Die Zuführ- und Produktleitungen sind mit Ventilen ausgestattet, und so kann das Zuführen und Sammeln nach Zuführung oder Sammlung einer bestimmten Menge an Lösung beendet werden. Die Leitungen, die die Säulen miteinander verbinden, sind ebenfalls mit Ventilen ausgestattet. Die Zuführleitungen sind ferner mit Pumpen zum Pumpen von Eluatwasser und Zufuhrlösung in die ausgewählten Säulen ausgerüstet. Die Leitungen umfassen auch Wärmeaustauscher. Die Produktleitungen sind mit On-Line-Instrumenten zur Überwachung der Qualität des Produktes während des Betriebes ausgestattet. Solche On-Line-Instrumente umfassen ein Flußmeßgerät, einen Dichtemesser, einen Brechungsindexdetektor, einen Leitfähigkeitsmesser, einen Messer für die optische Aktivität, ein Thermometer, usw. Ein Mikroprozessor oder ein Computer wird zur Verfahrenskontrolle verwendet.
Fig. 1 zeigt schematisch eine spezifische Vorrichtung, die zur Verwendung in einem Abtrennverfahren geeignet ist. Die Vorrichtung umfaßt die in Reihe geschalteten Säulen 1 bis 4, die die Säulen-verbindenden Leitungen 9 bis 16; ein Behälter 17 für die Hydrolyselösung; einen Wassertank 18; eine Einlaßleitung 19 für die Hydrolyselösung; eine Wassereinlaßleitung 20, eine Umlaufpumpe 21; eine Einlaßpumpe 22 für die Hydrolyselösung; eine Wassereinlaßpumpe 23; Wärmeaustauscher 24 bis 26; Auslaßleitungen 27 bis 29 für die Produktionen und Ventile 30 bis 62.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung, umfassend acht Säulen 1 bis 8.
Die Säulen sind mit stark saurem Kationenaustauscher vom Geltyp (wie z. B. Finex V09 C; Hersteller Cultor Ltd.), vorzugsweise in der Kalziumform, gepackt.
Die Zuführlösung ist eine Hydrolyselösung, erhalten aus dem Hydrolyseschritt und üblicherweise auf einen Feststoffgehalt von 50 bis 60 Gew.% mit Wasser oder mit einer aus dem Abtrennschritt wiedergewonnen Lösung verdünnt, und sie enthält Glukose und Fruktose in sehr kleinen Mengen von Oligosacchariden als gelöste Stoffe. Die Temperatur der Zuführlösung wird auf 40 bis 85ºC vor der Zuführung in das Abtrennsystem eingestellt.
Die Temperatur des bei der Elution verwendeten Wassers ist vorzugsweise 60 bis 70ºC.
Während der Abtrennung wird ein Batch der Zuführlösung mittels Pumpen durch die Serie von Säulen wiedergewonnen. Als neues Zuführlösungs-Batch wird der Säulenserie zwischen der Oligosaccharidfraktion und der Fruktosefraktion am oberen Ende der ausgewählten Säule zugegeben. Während die Zuführlösung in eine Säule eintritt, wird simultan Glukosefraktion am Boden einer anderen Säule gewonnen. Gleichzeitig wird Fruktose aus einer weiteren Säule eluiert, während Eluatwasser zugegeben wird, so daß die Menge an Lösung im System konstant bleibt.
Die Feststoffgehalte an Glukose- und Fruktosefraktionen, erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, sind zwischen 25 und 33 Gew.%, und die Glukose und Fruktose liegt in im wesentlichen reiner Form (> 95 %) in den erhaltenen Fraktionen vor. Die Glukose und Fruktose kann vorteilhaft aus den Fraktionen in einer hohen Ausbeute kristallisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert, die jedoch nicht den Umfang der Erfindung einschränken sollen.
In den Beispielen werden Enzymaktivitäten in Sumner-Einheiten (SU) angegeben. Eine Sumner-Einheit ist die Menge an Enzym, die 1 mg Invertzucker in 5 Minuten bei pH 4,5 und 20,0ºC unter Standardbedingurigen (5 ml einer 5,6%igen Saccharoselösung + 1 ml Enzymlösung) bildet.

BEISPIEL 1

IMMOBILISIERUNG VON INVERTASE

Agglomerierte Diethylaminoethylzellulose, verfestigt durch Polystyrol, hergestellt z. B. wie in den US-Patenten 3 823 133, 4 110 164 und 4 168 250 beschrieben, wurde als Träger für die Invertase verwendet. 200 g dieses DEAE- Zelluloseträgers wurden in Wasser untergetaucht, auf 80ºC erhitzt, und man ließ sie über Nacht bei Raumtemperatur stehen. Der Träger wurde vom Wasser durch Absaugen mit einer Glastrichter-Fritte abfiltriert.
Das verwendete Enzym war ein handelsübliches Produkt der Honeywill und Stein Ltd., die Enzymaktivität wurde zu 6.260 Sumner-Einheiten/ml angegeben. 250 ml Invertasekonzentrat (Enzymaktivität 1.565.000 SU) wurde mit Wasser in einem Verhältnis von 1 : 1 verdünnt, mit den oben erwähnten 200 g Träger vermischt, und dann ließ man bei 45ºC 4 Stunden unter Mischen stehen.
Der pH der erhaltenen Lösung war 7,0 und die Leitfähigkeit 1.000 uS/cm.
Die an den Träger gebundene Enzymaktivität war 1.354.000 SU. Daher war die Aktivität des im System immobilisierten Enzyms 6.770 SU pro Gramm Trägermaterial. Das immobilisierte Enzym wurde in 55 % Glycerin bei pH 5,8 gelagert.

HYDROLYSE (INVERSION)

20 ml des wie oben beschriebenen hergestellten immobilisierten Gels wurde in eine Säule gepackt (1,6 x 10 cm) und Saccharoselösung mit 620 g/l Saccharose wurde durch die Säule bei einem pH von 5,0 und 50ºC gepumpt. Die Flußrate war 40 ml pro Stunde.
Es wurde beobachtet, daß das Ausmaß der Inversion mehr als 99 % war. Die Zusammensetzung der aus der Säule austretenden Lösung war wie folgt: KONZENTRATION, % TROCKENMASSE Glukose Fruktose Saccharose andere Disaccharide

BEISPIEL 2

Der gleiche Träger wie in Beispiel 1 wurde bei der Immobilisierung des Enzyms verwendet. 400 kg (1.000 l) des Trägers wurden in Wasser in einem 2.000-Liter-Tank aufgeschlämmt, indem man es über Nacht Wasser absorbieren ließ. Der Träger wurde fünfmal zur Entfernung feiner Feststoffe, jedesmal unter Verwendung eines Trägervolumens von Wasser, dekantiert??.
500 kg Invertase-Enzym vom selben Typ wie in Beispiel 1 und mit einer Aktivität von 5.498 SU/ml, einem spezifischen Gewicht von 1,14 kg/1, einem pH von 4,8 und einer Leitfähigkeit von 1.050 uS/cm wurde in den Tank gegossen, der den Träger enthielt. Die Mischung würde 1 Stunde vermischt. Der pH der erhaltenen Suspension war 7,2, und die Leitfähigkeit war 800 uS/cm. Der Tank wurde mit heißem Wasser in einer solchen Weise gefüllt, daß die Temperatur des Tanks 45ºC war (insgesamt ca. 1.000 l), und das Mischen wurde für 4 Stunden fortgesetzt.
Die Aktivität des mit dem Enzym beladenen Trägers war 6.030 SU pro Gramm Träger.
Wasser wurde aus dem Tank durch Pumpen von Saccharoselösung, enthaltend 620 g/l Saccharose, in den Tank durch ein Bodenventil ersetzt. Die Träger/Saccharoseaufschlämmung wurde in eine Säule mit einem Volumen von 2 m³ und einem Durchmesser von 1 m gepumpt.
Inversion erfolgte durch Pumpen von Saccharoselösung durch die Säule bei 50ºC und einem pH von 5,0. Die aus der Säule austretende Lösung enthielt 49,2 % Fruktose, 50,5 % Glukose und 0,3 % Saccharose auf Trockenbasis.

CHROMATOGRAPHIE

Die oben erhaltene Fruktose-Glukose-Lösung wurde in Fruktose- und Glukosefraktionen durch ein kontinuierliches Verfahren unter Verwendung eines simulierten Fließbettsystems aufgetrennt.
Eine Testvorrichtung im Maßstab einer Piloteinrichtung wurde verwendet. Sie enthielt 8 Säulen, eine Einlaßpumpe, eine Umlaufpumpe, eine Eluatwasserpumpe, Fluß- und Druckregulatoren und Einlaß- und Auslaßventile für verschiedene Prozeßströme. Das Flußschema ist in Fig. 2 gezeigt.
Der Durchmesser einer jeden Säule war 0,2 m und die Höhe des Packungsmaterials in jeder Säule war 1,25 m. Das Packungsmaterial war ein stark saurer Kationenaustauscher Finex V09 C (Hersteller Cultor Ltd.); sulfoniertes Polystyrol; vernetzt mit Divinylbenzol, 5,5 %; mittlere Partikelgröße war 0,36 mm. Das Packungsmaterial wurde in die Kalziumform regeneriert.
Die Flußrate war 120 l/h und die Temperatur 65ºC.
Die Abtrennung von Fruktose und Glukose erfolgte in einer Reihenfolge von 5 Schritten. Die Säulen wurden in Reihe geschaltet, und die Flußrichtung war immer von Säule 1 zu Säule 2 usw., und von Säule 8 zurück in Säule 1 wie folgt.
Schritt 1: Die Hydrolyselösung wurde in die Säule 1 geleitet und Glukosefraktion aus Säule 2 gewonnen. Gleichzeitig wurde Wasser in Säule 5 zugeführt und Fruktosefraktion aus Säule 6 gewonnen.
Schritt 2: Die Glukosefraktion wurde immer noch aus Säule 2 gewonnen, gleichzeitig wurde Wasser in Säule 5 zugeführt.
Schritt 3: Zurückführen der Lösungen in alle Säulen durch eine Umlaufpumpe.
Schritt 4: Wasser wurde in Säule 3 zugeführt und Oligosaccharidfraktion wurde aus Säule 2 gewonnen.
Schritt 5: Zurückführen der Lösungen in allen Säulen durch die Umlaufpumpe.
Nachdem die Sequenz abgeschlossen war, wurde das Prozeßkontrollprogramm durch Wiederbeginn an Schritt 1 fortgesetzt. Durch 7- oder 8-faches Wiederholen dieser Sequenz war das System so äquilibriert, daß die Zusammensetzungen der eluierten Produktfraktionen konstant war.
Die Abtrennung wurde durch einen Mikroprozessor kontrolliert&sub1; der die genau vorherbestimmten Zuführvolumen, das Recycling und die Produktfraktionen einstellte. Die Volumina sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt: TABELLE 1 Volumen Schritt Nr. Zuführung Fruktosefraktion Glukosefraktion Oligosaccharidfraktion Umlauf
Die Reinheit der erhaltenen Fruktosefraktion war 96,9 %, und ihre Konzentration war 30,0 Gew.%. Die Ausbeute war 95 % der zugeführten Menge. Saccharoserückstand wurde vollständig von der Fruktose abgetrennt. Die Fruktosefraktion enthielt 2,6 % Glukose und 0,7 % Oligosaccharide.

BEISPIEL 3

Eine Saccharidlösung wurde durch ein immobilisierten Enzym hydrolysiert, wie im wesentlichen in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. Aüf diese Wiese wurden 2,6 m³ Hydrolyselösung hergestellt mit einem Feststoffgehalt von 650 g/1, wovon 47 % Fruktose, 52 % Glukose und 1 % Oligosaccharide waren.
Die Abtrennung erfolgte durch die simulierte Fließbettchromatographie praktisch ähnlich wie in Beispiel 2 unter Verwendung von vier miteinander verbundenen Säulen, von denen jede ein Volumen von 22 m³ hatte.
Die erhaltene Fruktosefraktion enthielt 96 % Fruktose und 4 % Glukose auf Trockenbasis und keine Saccharose. Die Elution der Glukose und Fruktose ist in Fig. 3 angegeben, in der die Punkte zwischen denen die Fruktosefraktion gewonnen wurde, durch Trennlinien angegeben sind.

BEISPIEL 4

Aus den in Beispiel 2 erhaltenen Glukose- und Fruktosefraktionen kann Fruktose z. B. auf eine Weise, wie im US-Patent 3 883 365 beschrieben, kristallisiert werden und Glukose kann wie in Dean G.R. und Gottfried J.B., Adv. Carboh. Res. 5 (1950), S. 127-142; und Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chem. Tech., Bd. 6, S. 924 beschrieben, kristallisiert werden.

A. FRUKTOSE

Fruktose wurde durch eine Zweischritt- Abkühlkristallisation, ähnlich wie im Beispiel IV des US- Patents 3 883 365 beschrieben, kristallisiert. Die Lösung wurde auf einen pH von 5,5 eingestellt und auf einen Feststoffgehalt von 92,4 Gew.% eingedampft. Die Kristallisationszeit war 60 Stunden + 70 Stunden und die Ausbeute an kristalliner Fruktose war 43 % aus der Trockenmasse.

B. GLUKOSE

Die Glukoselösung wurde auf einen Feststoffgehalt von 70 bis 80 Gew.-% eingedampft, abgekühlt und einem Kristallisator zugeführt. Der Kristallisator ist normalerweise ein horizontaler zylindrischer Tank, der mit einem langsamen Mischer, einem Kühlwassermantel und Kühlspiralen ausgerüstet ist. Anzuchtkristalle wurden in den Kristallisator zugegeben (20 bis 25 % der vorhergehenden Kristallisation wurde im Kristallisator belassen) und die Glukoselösung bei ca. 46ºC wurde mit den Anzuchtkristallen vermischt, so daß die Ausgangstemerpatur ca. 43ºC war. Die Masse wurde langsam auf 20 bis 30ºC während 3 bis 5 Tagen abgekühlt, wodurch ca. 60 % der Glukose in Monohydratkristallen kristallisierten, die abgetrennt wurden. Danach wurde die feuchte Glukose getrocknet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Glukose und Fruktose aus Saccharose durch enzymatische Hydrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß die Saccharoselösung in einem kontinuierlichen Verfahren durch ein Invertase- Enzym, das auf einem festen Träger immobilisiert ist, hydralysiert wird, und eine Glukosefraktion und eine Fruktosefraktion von der als Ergebnis der Hydrolyse erhaltenen Lösung in einem kontinuierlichen Verfahren durch ein chromatographisches simuliertes Fließbettverfahren abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des Invertase-Enzyms ein durch Polystyrol verfestigtes und durch Diethylaminoethylgruppen derivatisiertes agglomeriertes Zelluloseharz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das chromatographische simulierte Fließbettsystem mindestens 2 chromatographische Säulen in Serie umfaßt, und der Fluß der Flüssigkeit in einer Richtung in den Säulen stattfindet, und daß die Glukose und Fruktose während derselben Sequenz getrennt werden, wobei die Sequenz die Schritt umfaßt:

a) Zuführen von Hydrolyselösung, wodurch eine Glukoseund Fruktose-haltige Lösung, erhalten aus der Hydrolyse der Saccharoselösung, einer der Säulen zugeführt wird, während im wesentlichen gleichzeitig eine Glukosefraktion vom Boden einer Säule eluiert wird, wobei der Boden in der Säule im Säulensystem stromabwärts von der Spitze der Säule, in welche die Zuführlösung eingeleitet wird, positioniert ist, und während gleichzeitig Wasser in eine Säule, die im Säulensystem stromabwärts der Säule, von der Glukose eluiert wird, angeordnet ist, eingeleitet wird, und Fruktose vom Boden einer Säule eluiert wird, wobei die Säule stromabwärts der Spitze der Säule, der das Wasser zugeführt wird, positioniert ist,

b) weitere Elution der Glukosefraktion, wodurch die Elution der Glukosefraktion vom Boden derselben Säule wie oben und Zuführen von Eluatwasser in dieselbe Säule wie oben fortgesetzt wird,

c) Zurückführen der in dem System enthaltenen Lösungen durch alle Säulen,

d) Eluieren der Oligosaccharidfraktion von einer Säule, während Eluatwasser in eine Säule stromabwärts der Säule zugeführt wird, und ferner

e) weitere Rückführung der in dem System enthaltenen Lösungen durch die Säulen,

und daß die Sequenz die Schritte a) bis e) wiederholt wird, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das chromatographische simulierte Fließbettsystem mindestens 2 chromatographische Säulen in Serie umfaßt, und daß der Flüssigkeitsfluß in einer Richtung in den Säulen stattfindet, und daß die Glukose und Fruktose während der gleichen Sequenz umfassend die Schritte aufgetrennt werden:

a) Zuführen von Hydrolyselösung, wodurch eine Glukose- und Fruktose-haltige Lösung, erhalten aus der Hydrolyse der Saccharoselösung, einer der Säulen zugeführt wird, während im wesentlichen gleichzeitig Glukosefraktion vorn Boden einer Säule eluiert wird, wobei der Boden im Säulensystem stromabwärts von der Spitze der Säule, der die Zuführlösung zugeführt wird, angeordnet ist, und während gleichzeitig Wasser in eine Säule zugeführt wird, die im Säulensystem stromabwärts von der Säule, von der Glukose eluiert wird, positioniert ist, und Fruktose vom Boden einer Säule eluiert wird, wobei der Boden stromabwärts der Spitze der Säule, der das Wasser zugeführt wird, angeordnet ist,

b) weiteres Eluieren der Glukosefraktion, wodurch die Elution der Glukosefraktion vom Boden derselben Säule wie oben und Zuführen von Eluatwasser in die gleiche Säule wie oben fortgesetzt wird,

c) Zurückführen der in dem System enthaltenen Lösungen durch alle Säulen,

und daß die Sequenz, umfassend die Schritte a) bis c), bis zur Einstellung eines Gleichgewichts wiederholt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der chromatographischen Säulen in der Serie von 2 bis ca. 6 ist, vorzugsweise von 4 bis 8.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Phase der Chromatographiesäulen ein stark saures Kationenaustauscherharz ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das stark saure Kationenaustauscherharz in einer Kalziumform vorliegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Flußrate der Flüssigkeit in den Säulen zwischen 2 und 5 m/h ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Zuführlösung und des Eluatwassers, das wieder zugeführt wird, ca. zwischen 40ºC und ca. 85ºC ist.