DE69218687T2

DE69218687T2 - Verfahren zur Herstellung von Erythritolkristallen

Info

Publication number: DE69218687T2
Application number: DE1992618687
Authority: DE
Inventors: Kouji Fujimura; Toshihiro Maeda; Yoshikazu Ohshima; Makoto Shida; Tetsuo Yamada
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Nikken Chemicals Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Nikken Chemicals Co Ltd
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2012-07-25
Also published as: EP0525659B1; EP0525659A3; DE69218687D1; EP0525659A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erythrit-Kristallen durch Fermentation. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung von Erythrit-Kristallen, die für Nahrung geeignet sind, die schmackhafte Süße ohne unangenehmen chemischen Geruch und auch ausgezeichnete Kristalleigenschaften aufweisen.
Erythrit ist ein vier Hydroxylgrupppen enthaltender Zuckeralkohol mit einer Molekularformel C&sub4;H&sub1;&sub0;O&sub4; und einem Molekulargewicht von 122. Durch Fermentation erhaltenes Erythrit weist eine meso-Form auf, wie durch die Strukturformel wiedergegeben:
Die Terminologie "Erythrit", wie hier verwendet, bedeutet meso-Erythrit.
Erytlirit ist etwa 0.8 mal so süß wie Saccharose und zog als Süßstoff mit wenig Kalorien Aufmerksamkeit auf sich. Es wird im allgemeinen durch aerobe Züchtung von hefeähnlichen Pilzen, z.B. Aureobasidium sp. SN-G42 (U.S.-Patent 5,036,011, JP-A-3- 43091, der Begriff "JP-A", wie hier verwendet, bedeutet "nicht geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung"), Moniliella tomentusa var. polinis (europäische Patente 136803, 136804 und 136805) oder Candida lypolytica (U.S.-Patent 3,756,917 und JP- B-47-41549, der Begriff "JP-B", wie hier verwendet, bedeutet eine "geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung"), in einem Glucose enthaltenden wäßrigen Medium hergestellt. Die entstandene Kultur, aus der die Mikrobenzellen entfernt wurden, wird üblicherweise durch eine geeignete Kombination einer Aktivkohlebehandlung, Ionenaustauscherharzbehandlung, chromatografischen Trennung und dgl. gereinigt, konzentriert und kristallisiert, gefolgt von Abtrennen und Trocknen der entstandenen Kristalle.
Die mit dem herkömmlichen Fermentationsverfahren erhaltenen Erythrit-Kristalle weisen den Nachteil eines Geruchs auf. Das heißt, ein riechender Bestandteil, der während der Fermentation in einer Spurenmenge als Nebenprodukt gebildet wird, kann nicht vollständig durch die Reinigungsschritte entfernt werden und verbleibt noch im kristallisierten Produkt, wobei er einen chemischen Geruch abgibt. Es war schwierig, geruchlose Erythrit-Kristalle mit schmackhafter Süße zu erhalten.
Ferner zeigen die herkömmlichen Fermentations-Erythrit-Kristalle allgemein eine Tendenz zur Agglomeration. Die agglomerierten Kristalle weisen allgemein schlechte mechanische Festigkeit auf und werden leicht gebrochen und pulverisiert und neigen andererseits zum Zusammenbacken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, kristallines Erythrit bereitzustellen, das frei von chemischem Geruch ist und sehr schmackhafte Süße aufweist.
Diese Aufgabe konnte auf der Basis der Feststellung gelöst werden, daß der Geruch von Erythrit-Kristallen von der Konzentration an Acetoin abhängt, das während der Fermentation als Nebenprodukt gebildet wird, und daß Erythrit-Kristalle, die frei von einem chemischen Geruch sind und sehr schmackhafte Süße aufweisen, durch Einstellen der Acetoinkonzentration einer zu kristallisierenden Erythrit enthaltenden Flüssigkeit auf einen bestimmten Bereich erhalten werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erythrit- Kristallen, umfassend die Kristallisation einer durch Fermentation erhaltenen, Erythrit enthaltenden Flüssigkeit, in der die Acetoinkonzentration der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit auf 20 Gew.-ppm oder weniger eingestellt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Erythrit enthaltende Flüssigkeit durch Fermentation auf übliche Weise, zum Beispiel mit dem im U.S.-Patent 5,036,011 beschriebenen Verfahren unter Verwendung von Aureobasidium sp. SN-G42, erhalten werden. Der Mikroorganismus Aureobasidium sp. SN-G42-Stamm ist ein Mutant, der durch Bestrahlen eines Mikroorganismus Aureobasidium sp. SN-124A-Stamms (Elternstamm) mit ultravioletten Strahlen und Behandeln mit einem mutagenen Mittel, z.B. N- Methyl-N'-nitro-N'-nitrosoguanidin, erzeugt wird, und der im Fermentation Research Institutution of Agency of Industrial Science and Technology unter FERM P-8940 (FERM BP-1430) hinterlegt wurde.
Der Aureobasidium sp. SN-G42 Stamm wird vorzugsweise unter aeroben Bedingungen in einem flüssigen Kulturmedium, das eine assimilierbare Kohlenstoffquelle, eine assimilierbare Stickstoffquelle, anorganische Salze und dgl. enthält, gezüchtet.
Für die Kohlenstoffquelle der flüssigen Kulturmedien kann man fermentierbare Zucker, wie Glucose, Fructose und Saccharose, verwenden. Die Zuckerkonzentration beträgt im allgemeinen 10 bis 55 %, vorzugsweise 20 bis 50 %.
Als Stickstoffquelle werden durch Mikroorganismen verfügbare Stickstoffverbindungen, wie zum Beispiel Hefeextrakt, Pepton, Malzextrakt, Casaminsäuren, Maisquellwasser, Ammoniumsulfat und Harnstoff, verwendet. Diese Stickstoffquellen werden vorzugsweise in einer Menge von 0.5 bis 3.0 % für Hefeextrakt und 1.5 bis 10 % für Maisquellwasser verwendet.
Die verwendeten anorganischen Salze schließen Salze, wie Eisen(II)-sulfat, Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Dikaliumhydrogenphosphat und Calciumhydroxid, ein und werden vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 0.1 % verwendet.
Es ist anzumerken, daß zusätzlich zu diesen Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen und anorganischen Salzen verschiedene organische und anorganische Stoffe, die für das Wachstum der Mikroorganismen erforderlich sind, oder üblicherweise verwendete Entschäumungsmittel oder dgl. zugegeben werden können.
Für die Züchtung können die Zellen des SN-G42 Stamms direkt in die flüssigen Kulturmedien mit der vorstehenden Zusammensetzung angeimpft werden oder eine getrennte Saatkulturlösung, die durch Vorkultur erhalten wird, kann darauf angeimpft werden. Eine solche Saatkulturlösung wird durch Animpfen einer Öse hefeähnlicher Schrägzüchtung, die auf übliche Weise auf einem flüssigen Kulturmedium mit pH-Wert 4 bis 6, das 33.5 % Glucose und 4.5 % Maisquellwasser enthält, gefolgt von 2 bis 4 Tagen Züchten bei 34º bis 36ºC gezüchtet wurde, hergestellt.
Die Züchtung wird in einem Temperaturbereich durchgeführt, in dem die Mikroorganismen wachsen können, d.h. bei 30º bis 38ºC, vorzugsweise 35º bis 37ºC.
Die Kulturmedien werden auf pH-Wert 4 bis 9, vorzugsweise 4 bis 7, eingestellt.
Der Kulturzeitraum variiert abhängig von der Art der verwendeten Medien und der Konzentration des Zuckers, der die Kohlenstoffquelle liefert, beträgt aber üblicherweise etwa 4 bis 8 Tage.
Die so erhaltene Kultur enthält Erythrit und wird dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unterzogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt grundsätzlich die Schritte des Entfernens der mikrobiellen Zellen von einer Kultur, Reinigung, Konzentrieren und Kristallisation, wie beim herkömmlichen Verfahren. Es sollte jedoch angemerkt werden, daß das bloße Durchführen der herkömmlichen Verfahren nicht das Problem des Geruchs für einen längeren Zeitraum löst. Es ist erforderlich, die Herstellungsbedingungen abzuändern, sodaß eine ausreichende Verringerung des während der Erythrit-Fermentation als Nebenprodukt gebildeten Acetoins ermöglicht wird, wie nachstehend beschrieben.
Acetoin der Formel CH&sub3;CH(OH)COCH&sub3; weist einen Schmelzpunkt von 15ºC und einen Siedepunkt von 148ºC auf und gibt einen unangenehmen chemischen Geruch ab. Es ist als Nebenprodukt bekannt, das die Herstellung von Fermentationsprodukten begleitet. Zum Beispiel ist bekannt, daß Bier, Reiswein, Wein, Apfelwein oder Essig als Endprodukt Acetoin in einer Konzentration von 18 bis 26 Gew.-ppm, 4 bis 30 Gew.ppm, 20 Gew.-ppm oder weniger, 300 bis 400 Gew.-ppm bzw. 800 Gew.-ppm oder weniger enthält. Sofern diese Fermentationsprodukte betroffen sind, entstand durch den unangenehmen chemischen Geruch von Acetoin kein Problem, da die Produkte Flüssigkeiten sind, die viele Bestandteile umfassen und Acetoin darin in Einklang mit anderen Geruchsbestandteilen vorhanden ist.
Die Acetoinkonzentration in der Erythrit-Fermentationsflüssigkeit beträgt üblicherweise 25 bis 300 Gew.-ppm, obwohl sie etwas abhängig von den Züchtungsbedingungen variiert. Verschieden zu den vorstehend erwähnten anderen Fermentationsprodukten weist ein Erythrit-Kristall eine Reinheit auf, die durch gründliche Reinigung vor der Kristallisation fast 100 % erreicht, wobei die Acetoinkonzentration nicht mehr als 1 ppm ist, was unterhalb der Nachweisgrenze in der Gaschromatografieanalyse liegt. Daher wurde nie angenommen, daß der unangenehme chemische Geruch eines Erythrit- Kristalls Acetoin zuzuordnen sein sollte. Da ein Erythrit-Kristall hohe Reinheit aufweist und keine anderen Geruchsbestandteile enthält, scheint es, daß der Geruch von Acetoin sogar in einer solchen Spurenmenge, wie unterhalb der Nachweisgrenze, verstärkt werden würde und als unangenehmer chemischer Geruch wahrnehmbar werden würde.
Um das Acetoin im Erythrit-Endprodukt auf einen nicht wahrnehmbaren Grad zu verringern, sollte die Acetoinkonzentration in der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit in einem Kristallisator auf 20 Gew.-ppm oder weniger, vorzugsweise zwischen 1 und 20 Gew.-ppm und stärker bevorzugt zwischen 5 und 15 Gew.-ppm, eingestellt werden. Mit der Erwägung, daß eine Acetoinkonzentration von weniger als 1 Gew.-ppm durch die menschliche Nase nicht wahrnehmbar ist und daß eine Verringerung der Acetoinkonzentration unter diesen Wert hohe Kosten verursachen würde, muß die Acetoinkonzentration in der zu kristallisierenden Flüssigkeit üblicherweise nicht unterhab 1 ppm verringert werden.
Ein Erreichen der Acetoineinstellung innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs erfordert sorgfältige Einstellung der Bedingungen bei den Reinigungsverfahren, die der Züchtung folgen, bis zur Kristallisation. Um Acetoin wirksam durch Reinigung zu entfernen und den Einbau des Acetoins in die Kristalle während der Kristallisation zu verhindern, ist das am wirksamsten verwendete Verfahren Verdampfungstrennung. Acetoin kann zusammen mit Wasser durch Konzentrieren abgedampft werden. Der Verdampfungsverlust des Acetoins kann durch Wiederholen der Verdünn- und Konzentrationsverfahren unter Zugabe von Wasser erhöht werden. Dennoch ist die bloße Zugabe von frischem Wasser zu einem Konzentrat unpraktisch. Vorzugsweise wird eine Erythrit enthaltende Flüssigkeit, die ausreichend mit bei einem Reinigungsschritt usw. wie nachstehend beschrieben verwendetem Wasser verdünnt ist, konzentriert.
Von der Kultur abgetrennte nasse Mikrobenzellen werden üblicherweise ein bis dreimal mit einer ausreichenden Menge Wasser (üblicherweise die Hälfte bis das Doppelte des Volumens der nassen Zellen) gewaschen, und das im Waschwasser enthaltene Erythrit wird soweit wie möglich zurückgewonnen. Das Waschwasser, aus dem das Erythrit gewonnen wurde, wird dann zu der Kultur gegeben, aus der die Mikrobenzellen entfernt worden sind, wobei eine verdünnte Erythrit enthaltende Flüssigkeit erhalten wird. Ähnlich werden die Waschwasser aus den Reinigungsverfahren, wie Ionenaustauschharzbehandlung und Aktivkohlebehandlung, ebenfalls zum Verdünnen der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit verwendet.
Wenn die Kulturflüssigkeit nur durch Ionenaustauschharzbehandlung und Aktivkohlebehandlung gereinigt wird, enthält die entstehende Erythrit enthaltende Flüssigkeit noch Fermentationsnebenprodukte, wie Glycerin, oder andere Verunreinigungen, wie Oligosaccharide, woraus sich eine Verringerung in der Kristallisationseffizienz und eine Verringerung der Reinheit ergibt. Daher wird vorzugsweise die Kulturflüssigkeit, wie z.B. im U.S.-Patent 4,906,569 beschrieben, einer chromatografischen Trennung unterzogen. Die chromatografische Trennung kann durch Konzentrieren einer Kulturflüssigkeit und Durchleiten des Konzentrats durch eine mit einem stark saueren Kationenaustauscherharz des Alkalimetalltyps oder Ammoniumtyps gefüllten Chromatografiesäule durchgeführt werden. Da die Erythrit enthaltende Fraktion durch diese chromatografische Trennung verdünnt wird, sollte sie vor der Kristallisation wieder konzentriert werden. Ein solches doppelstufiges Verfahren ist besonders für die Verdampfung des Acetoins wirksam.
Nachdem ein Konzentrat einer Erythrit enthaltenden Flüssigkeit kristallisiert wurde, werden die gebildeten nassen Kristalle üblicherweise durch Zentrifugation von der Mutterlauge abgetrennt. Die nassen Kristalle werden dann mit einer ausreichenden Menge Wasser (üblicherweise 0.2 bis 1.5mal das Gewicht der Kristalle) gewaschen. Da sowohl von der Mutterlauge als auch vom Waschwasser erwartet wird, daß sie eine beträchtliche Menge Erythrit enthalten, wird mindestens ein Teil von ihnen in einen der Schritte, die der Kristallisation vorausgehen, zurückgeführt, um dabei die zu konzentrierende Erythrit enthaltende Flüssigkeit zu verdünnen.
Da die nach der Kristallisation abgetrennte Mutterlauge Acetoin und andere Verunreinigungen in konzentrierter Form enthält, kann ein Teil der Mutterlauge aus der Produktionsanlage entnommen werden, um die Verunreinigungen zu entfernen. Die Acetoinkonzentration kann mit dieser Entnahme ebenfalls eingestellt werden. Eine größere Entnahme an Mutterlauge als erforderlich führt zu einer Verringerung im Erhalt von Erythrit-Kristallen. Vorzugsweise wird die Kulturflüssigkeit zuerst der vorstehend beschriebenen chromatografischen Trennung unterzogen, um die meisten Verunreinigungen vorher zu entfernen, wobei die Menge der in der Kristallisationsmutterlauge angesammelten Verunreinigungen minimiert wird.
Wenn die Mutterlauge und/oder das Waschwasser wieder zu dem Schritt, der dem Kristallisationsschritt vorausgeht, zurückgeführt wird, können sie, insbesondere die erstere, direkt zum Konzentrationsschritt zurückgeführt werden, werden aber vorzugsweise zu einem der Schritte der chromatografischen Trennung, der Aktivkohlebehandlung und der Ionenaustauscherharzbehandlung zurückgeführt, um eine erneute Reinigung durchzuführen. Die erneute Reinigung, insbesondere die Ionenaustauscherharzbehandlung, ist von Konzentration und Kristallisation gefolgt, wobei Erythrit-Kristalle erhalten werden, die frei von unangenehmem chemischem Geruch sind und schmackhafte Süße aufweisen, die der von Saccharose ähnelt. Die Ionenaustauschharzbehandlung der Mutterlauge nach der Kristallisation kann in der gleichen Apparatur, wie der für die Behandlung der Kulturflüssigkeit verwendeten, mit einer Verzögerung oder in einer getrennt bereitgestellten Apparatur durchgeführt werden.
Die so verdünnte, Erythrit enthaltende Flüssigkeit wird auf eine für die Kristallisation geeignete Konzentration konzentriert, während das Acetoin aus der Flüssigkeit durch Verdampfen entfernt wird. Das Konzentrieren wird üblicherweise bei einer Temperatur von 500 bis 100ºC unter Atmosphärendruck oder vermindertem Druck durchgeführt. Die für das Konzentrieren zu verwendende Apparatur schließt einen gewöhnlichen Vielfacheffektverdampfer, einen Kestoner-Verdampfer und einen Verdampfer des Dünnfilmtyps ein.
Es wurde angenommen, daß zur Verringerung der Acetoinkonzentration und Erhöhung der Kristallisationseffizienz grundsätzlich zu bevorzugen ist, daß die Erythrit enthaltende Flüssigkeit soweit wie möglich konzentriert ist. Zum Beispiel wurde von der Tatsache, daß Erythrit eine Wasserlöslichkeit von etwa dreimal das Gewicht bei 80ºC aufweist, die Erythrit enthaltende Flüssigkeit bis jetzt so konzentriert, daß sie ein Gewicht von 2 bis 3mal des Wassers vor der Kristallisation aufweist. Jedoch neigen unter solchen Konzentrationsbedingungen die ausgefällten Erythrit-Kristalle dazu, agglomerierte Kristalle zu werden, die schlechte mechanische Festigkeit aufweisen und leicht pulverisiert werden und andererseits zum Zusammenbacken neigen. Zusätzlich läuft die entstehende Aufschlämmung, die eine große Menge Kristalle enthält, manchmal schlecht durch eine Leitung. Unter Berücksichtigung der Kristallisationseffizienz und des Kristallzustands beträgt die bevorzugte Erythrit-Konzentration in der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit in einem Kristallisator 0.4 bis 1.5mal das Gewicht des Wassers, d.h. etwa 30 bis 60 Gew.-%, und insbesondere 0.7 bis 1.2mal das Gewicht des Wassers, d.h. 40 bis 55 gew.-%.
Die Kristallisation kann entweder in einem Stufensystem oder einem kontinuierlichen System durchgeführt werden. Im letzteren Fall wird die Konzentration des Erythrits einschließlich der ausgefallenen Kristalle im vorstehenden Bereich, basierend auf den Gesamtwassergehalt im Kristallisator, gehalten.
Die Kristallisation wird üblicherweise unter Erhitzen der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit auf eine Temperatur von 50ºC oder höher und vorzugsweise 60º bis 90ºC, gefolgt von allmählichem Abkühlen auf 20ºC oder weniger und vorzugsweise 15ºC oder weniger durchgeführt. Während das Abkühlen vorzugsweise einige Zeit benötigt, kann die Geschwindigkeit des Abkühlens durch Zugabe von Saatkristallen etwas erhöht werden, ohne daß die Kristalleigenschaften negativ beeinträchtigt werden. Die Menge der zuzugebenden Saatkristalle beträgt üblicherweise 0.005 bis 0.5 Gew.-% und vorzugsweise 0.01 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Erythrit in der Flüssigkeit. Wenn die Menge der Saatkristalle zu gering ist, wird bei einer Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit kein gewünschter Einkristall auf stabile Weise erhalten. Wenn sie zu übermäßig ist, würden die entstehenden Kristalle verminderte Größe aufweisen. Die Erythrit-Saatkristalle weisen vorzugsweise relativ kleine Teilchengröße, z.B. 50 bis 100 µm, auf. Der Zeitpunkt der Zugabe der Saatkristalle ist für eine stabile Herstellung der Erythrit-Kristalle wichtig. Das geeignete Stadium der Zugabe variiert abhängig von der Erythrit- Konzentration und dgl., ist aber im allgemeinen vor dem Ausfällen von Kristallen und zu dem Zeitpunkt, wenn die Temperatur der Flüssigkeit auf einen Bereich von 15 bis 50ºC und vorzugsweise 20 bis 45ºC abgenommen hat.
Unter den vorstehend beschriebenen Kristallisationsbedingungen werden Erythrit- Kristalle mit großer Größe (üblicherweise 500 bis 700 µm, die gleiche Größe wie gewöhnlicher granulierter Zucker) mit hoher mechanischer Festigkeit und ähnlichen Kristalleigenschaften wie granulierter Zucker erhalten. Wenn die entstehenden Erythrit-Kristalle mit granuliertem Zucker gemischt werden, um als Tafelzucker serviert zu werden, sieht das gemischte Produkt wegen der Ähnlichkeit in der Teilchengröße gleichförmig aus.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im einzelnen in bezug auf die Beispiele veranschaulicht, es sollte aber verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll. Alle Prozentsätze und ppm sind, wenn nicht anders angegeben, bezogen auf das Gewicht.

Beispiel 1

1) Züchtung

In jeden von drei 3 l-Erlenmeyerkolben wurden 0.6 l eines sterilisierten Saatkulturmediums gegeben, das 300 g/l gereinigte Glucose, 2.5 g/l Hefeextrakt, 2.5 g/l Malzextrakt und 5 g/l Polypepton enthielt. Das Medium wurde mit Aureobasidium sp. SN-G 42 angeimpft und 96 Stunden bei 30ºC unter Schütteln gezüchtet, um eine Vorkultur herzustellen.
In einen sterilisierten 50 l Standfermentator wurde eine sterilisierte wäßrige Lösung, die 11.16 kg gereinigte Glucose (Reinheit: 95 %) und 1.87 kg sterilisiertes Maisquellwasser (nachstehend als CSL abgekürzt) enthielt, eingebracht und 1.62 l der vorstehend erhaltenen Vorkultur zugegeben. Nachdem der pH-Wert auf 4.2 eingestellt worden war, wurde das System gezüchtet. Das System zu Beginn der Züchtung wies ein Volumen von 26.7 l auf, das 397 g/l Glucose und 70 g/l CSL umfaßte. Das Züchten wurde 96 Stunden bei 35ºC bei einer Rührgeschwindigkeit von 600 Upm und einer Luftzufuhrgeschwindigkeit von 0.5 vvm durchgeführt. Die Kultur am Ende des Züchtens wies ein Volumen von 24.2 l auf, das 214.3 g/l Erythrit, 17.5 g/l Glycerin, 67.7 mg/l Acetoin und 10.8 Vol.-% Mikrobenzellen umfaßte. Die Hälfte der entstandenen Kultur (12.1 l) wurde wie folgt gereinigt.

2) Abtrennung der Mikrobenzellen:

Die Kultur (12.1 l) wurde in nasse Mikrobenzellen und eine Überstandslösung mit einer Zentrifuge des de Laval-Typs getrennt. Zu den abgetrennten nassen Mikrobenzellen wurde Wasser des gleichen Volumens (2.05 l) gegeben, gefolgt von Rühren. Die Aufschlämmung wurde mit der gleichen Zentrifuge wieder in die nassen Mikrobenzellen und eine Überstandslösung (Waschwasser) getrennt. Das Waschverfahren wurde noch einmal unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Alle Waschwasser wurden mit dem durch die erste Zentrifugalabtrennung erhaltenen Überstand vereinigt, wobei ein Gesamtvolumen von 14.2 l erhalten wurde.

3) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (14.2 l) wurde unter Durchleiten durch einen Ionenaustauscher entmineralisiert, der aus einer mit 1.5 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule, einer mit 1.5 l eines schwach basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion WA 30, OH- Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule und einer mit einem Gemisch aus 0.5 1 eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H-Typ") und 1.0 l eines stark basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion PA 408, OH-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Mischbettsäule, die alle einen Durchmesser von 50 mm und eine Füllänge von 765 mm aufwiesen und in Serie geschaltet waren, bestand. Nachdem die gesamte Flüssigkeit in die Säulen mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ eingebracht worden war, wurden die Säulen mit Wasser mit der gleichen Raumgeschwindigkeit gespült. Das Sammeln des Ablaufs wurde von Zeitpunkt, wenn 2.7 l der Flüssigkeit zugegeben worden waren, zu dem das verdünnte Erythrit aus der Mischbettsäule auszufließen begann, bis zum Ende des Ausfließens des Erythrits begonnen. Die Gesamtmenge des gesammelten Ablaufs betrug 18.2 l (19.4 kg).

4) Behandlung mit Aktivkohle:

Zur gesammelten Flüssigkeit wurden 31 g Aktivkohlepulver gegeben und das Gemisch gründlich gerührt und filtriert. Die abgetrennte Aktivkohle wurde mit 93 g Wasser gewaschen und das Waschwasser zu der mit Aktivkohle behandelten Flüssigkeit gegeben.
Die Erythrit-Gewinnung erreichte an diesem Punkt 98.3 % auf Grund des gründlichen Waschens der Mikrobenzellen, Spülens der Ionenaustauschersäulen mit Wasser und Waschens der Aktivkohle. Wegen der Verwendung einer großen Menge Wasser bei den Wasch- und Säulenspülschritten wird die Menge der Flüssigkeit auf 19.4 kg erhöht, während die Erythrit-Konzentration auf 13.1 % vermindert wird. Dann wurde die mit Aktivkohle behandelte Flüssigkeit unter 65ºC und 150 mmHg auf 4.31 kg konzentriert. Das Konzentrat enthielt 59.5 % Erythrit und 16.5 ppm Acetoin. Das Verhältnis der Acetoinentfernung in diesem Konzentrationsschritt betrug 91 %.

5) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 70ºC auf 20ºC abgekühlt und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 1.01 kg (der Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 1.74 kg Erythrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle wiesen keinen unangenehmen Geruch von Chemikalien auf.
Die Kristallisationsmutterlauge und das Waschwasser wurden auf eine Menge von 3.58 kg mit einer Erythrit-Konzentration von 23.0 % und einer Acetoinkonzentration von 19.9 ppm vereinigt.

Vergleichsbeispiel 1

Der Rest der in Beispiel 1-(1) erhaltenen Kultur (12.1 l) wurde wie folgt gereinigt:

1) Abtrennen der Mikrobenzellen:

Die Kultur (12.1 l) wurde in nasse Mikrobenzellen und eine Überstandslösung mit einer Zentrifuge des de Laval-Typs getrennt. Die nassen Mikrobenzellen wurden ohne Waschen mit Wasser verworfen. Die Überstandslösung (nicht verdünnt) betrug 10.1 l.

2) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (10.1 l) wurde unter Durchleiten durch den gleichen Ionenaustauscher wie in Beispiel 1-(3) verwendet mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ entmineralisiert. Nachdem die ganze Flüssigkeit in die Säulen eingebracht war, wurden die Säulen mit Wasser mit der gleichen Raumgeschwindigkeit gespült. Um zu verhindern, daß die Erythrit enthaltende Flüssigkeit verdünnt wird, wurde das Sammeln des Ablaufs zu dem Zeitpunkt begonnen, wenn die Erythrit-Konzentration des Ablaufs von der Säule mit gemischtem Bett auf die Hälfte der der flüssigen Zugabe angestiegen war, und das Sammeln wurde zu dem Zeitpunkt abgebrochen, wenn die Erythrit-Konzentration des Ablaufs auf die Hälfte der der flüssigen Zugabe abnalun, um übermäßige Verdünnung zu vermeiden.

3) Aktivkohlebehandlung:

Zu der gesammelten entmineralisierten Flüssigkeit wurden 25 g Aktivkohle gegeben und das Gemisch gründlich gerührt und filtriert.
Da eine Verdünnung mit Wasser während der vorstehenden Behandlungen mit Ionenaustauscherharzen und mit Aktivkohle vermieden wurde, wog das entstandene Filtrat 11.1 kg und wies eine hohe Erythrit-Konzentration von 18.3 % auf. Jedoch betrug die Erythrit-Gewinnung an diesem Punkt nur 78.1 %.

4) Konzentrieren:

Die mit Aktivkohle behandelte Flüssigkeit wurde auf 4.22 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 48.0 % und eine Acetoinkonzentration von 33.4 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 78 %.

5) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 55ºC auf 20ºC abgekühlt, und die ausgefallenen Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 614 g (die Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser mit 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 1.06 kg Erythrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle wiesen einen schwach unangenehmen Geruch von Chemikalien auf.

Beispiel 2

1) Züchtung:

In jeden von vier 3 l-Erlenmeyerkolben wurden 0.6 l eines sterilisierten Saatkulturmediums gegeben, das 300 g/l gereinigte Glucose, 2.5 g/l Hefeextrakt, 2.5 g/l Malzextrakt und 5 g/l Polypepton enthielt. Das Medium wurde mit Aureobasidium sp. SN-G 42 angeimpft und 96 Stunden bei 30ºC unter Schütteln gezüchtet, um eine Vorkultur herzustellen.
In einen sterilisierten 50 l Standbioreaktor wurde eine sterilisierte wäßrige Lösung, die 12.12 kg gereinigte Glucose (Reinheit: 95 %) und 1.87 kg eines sterilisierten CSL enthielt, eingebracht und 1.90 l der vorstehend erhaltenen Vorkültur zugegeben. Nachdem der pH-Wert auf 4.2 eingestellt worden war, wurde das System gezüchtet. Das System wies zu Beginn der Züchtung ein Volumen von 30.7 l auf, das 375 g/l Glucose und 61 g/l CSL umfaßte. Die Züchtung wurde 142 Stunden bei 35ºC bei einer Rührgeschwindigkeit von 300 Upm und einer Luftzufuhrgeschwindigkeit von 0.25 vvm durchgeführt. Am Ende des Züchtens wies die Kultur ein Volumen von 23.2 l auf und umfaßte 198 g/l Erytlirit, 12 g/l Glycerin, 102 mg/l Acetoin und 15.8 Vol.-% Mikrobenzellen.
Die Hälfte, d.h. 11.6 l, der entstandenen Kultur wurde wie folgt gereinigt.

2) Abtrennung der Mikrobenzellen:

Die Kultur (11.6 l) wurde in nasse Mikrobenzellen und eine Überstandslösung mit einer Zentrifuge des de Laval-Typs getrennt. Zu den so abgetrennten nassen Mikrobenzellen wurde Wasser des gleichen Volumens (2.96 l) gegeben, gefolgt von Rühren. Das Gemisch wurde mit der gleichen Zentrifuge wieder in die nassen Mikrobenzellen und eine Überstandslösung (Waschwasser) getrennt. Das Waschverfahren wurde noch einmal unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Alle Waschwasser wurden mit der durch die erste Zentrifügalabtrennung erhaltenen Überstandslösung vereinigt, wobei ein Gesamtvolumen von 14.6 l erhalten wurde.

3) Chromatografische Trennung:

Vor der Chromatographie zur Entfernung von Salzen und Oligosacchariden, die aus der gereinigten Glucose stammen, wurde die Flüssigkeit auf 6.74 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 33.3 % und eine Acetoinkonzentration von 55.1 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 68 %.
Das Konzentrat wurde durch eine Säule (250 mm Durchmesser; 1170 mm Fülllänge), die mit 57.4 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes "Diaion UBK 530, Na-Typ" (hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllt war, mit einer Raumgeschwindigkeit von 0.57 Std.&supmin;¹ geleitet. Nachdem das gesamte Konzentrat zugegeben worden war, wurde anschließend Wasser mit 75ºC eingeleitet. Der Ablauf vom Säulenboden umfaßte bis zu 34.4 1 hauptsächlich im Konzentrat vorhandene Salze und wurde verworfen. Da der nachfolgende Ablauf Erythrit enthielt, wurde das Sammeln des Ablaufs dann begonnen. Das Sammeln wurde abgebrochen, wenn der gesammelte Ablauf 16.1 l betrug, wo kein Erythrit mehr festgestellt wurde.

4) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (16.1 l) wurde mit einem Ionenaustauscher wie in Beispiel 1-(3) entmineralisiert. Die Gesamtmenge des gesammelten Ablaufs betrug 20.1 l(21.1 kg).

5) Aktivkohlebehandlung:

Zu der gesammelten Flüssigkeit wurden 25 g pulverisierte Aktivkohle gegeben und das Gemisch gründlich gerührt und filtriert. Die abgetrennte Aktivkohle wurde mit 75 g Wasser gewaschen und das Waschwasser zu der mit Aktivkohle behandelten Flüssigkeit gegeben.
Die Erythrit-Gewinnung betrug an diesem Punkt 96.6 % auf Grund des gründlichen Waschens der Mikrobenzellen, Spülens der Ionenaustauschersäulen mit Wasser und Waschens der Aktivkohle. Wegen der Verwendung einer großen Menge Wasser bei den Wasch- und Säulenspülschritten wird die Menge der Flüssigkeit auf 21.1 kg erhöht, während die Erythrit-Konzentration auf 10.5 % vermindert wird. Dann wurde die mit Aktivkohle behandelte Flüssigkeit auf 4.05 kg konzentriert. Das Konzentrat enthielt 54.7 % Erythrit und 7.9 ppm Acetoin. Das Gesamtverhältnis der Acetoinentfernung erreichte durch die doppelstufige Konzentration 97 %.

6) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 60ºC auf 20ºC abgekühlt und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 754 g (der Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 1.30 kg Erythrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle wiesen keinen unangenehmen chemischen Geruch auf.
Die Kristallisationsmutterlauge und das Waschwasser wurden auf eine Menge von 3.51 kg mit einer Erythrit-Konzentration von 26.3 % und einer Acetoinkonzentration von 10.5 ppm vereinigt.

Vergleichsbeispiel 2

Der Rest der in Beispiel 2-(1) erhaltenen Kultur (11.6 l) wurde wie folgt gereinigt:

1) Abtrennung der Mikrobenzellen:

Die Kultur (11.6 l) wurde in nasse Mikrobenzellen und eine Überstandslösung mit einer Zentrifuge des de Laval-Typs getrennt. Zu den abgetrennten nassen Mikrobenzellen wurde Wasser des gleichen Volumens (2.96 l) gegeben, gefolgt von Rühren. Die Aufschlämmung wurde mit der gleichen Zentrifuge wieder in die nassen Mikrobenzellen und eine Überstandslösung getrennt. Die so abgetrennte Überstandslösung wurde mit der vorher abgetrennten Überstandslösung vereinigt, wobei ein Gesamtvolumen von 11.6 l erhalten wurde.

2) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (11.6 l) wurde unter Durchleiten durch den gleichen Ionenaustauscher wie in Beispiel 1-(3) verwendet mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ entmineralisiert. Nachdem die ganze Flüssigkeit in die Säulen eingebracht war, wurden die Säulen mit Wasser mit der gleichen Raumgeschwindigkeit gespült. Um zu verhindern, daß die Erythrit enthaltende Flüssigkeit verdünnt wird, wurde das Sammeln des Ablaufs zu dem Zeitpunkt begonnen, wenn die Erythrit-Konzentration des Ablaufs von der Säule mit gemischtem Bett auf die Hälfte der der flüssigen Zugabe angestiegen war, und das Sammeln wurde zu dem Zeitpunkt abgebrochen, wenn die Erythrit-Konzentration des Ablaufs auf die Hälfte der der flüssigen Zugabe abnahm, um übermäßige Verdünnung zu vermeiden.

3) Aktivkohlebehandlung:

Zu der gesammelten Flüssigkeit wurden 25 g Aktivkohle gegeben und das Gemisch gründlich gerührt und filtriert.
Da eine Verdünnung mit Wasser während der vorstehenden Behandlungen mit Ionenaustauscherharzen und mit Aktivkohle vermieden wurde, wog das entstandene Filtrat 12.6 kg und wies eine hohe Erythrit-Konzentration von 16.0 % auf. Jedoch betrug die Erythrit-Gewinnung an diesem Punkt nur 87.6 %.

4) Konzentrieren:

Die mit Aktivkohle behandelte Flüssigkeit wurde auf 3.99 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 50.4 % und eine Acetoinkonzentration von 44.4 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 83 %.

5) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 58ºC auf 20ºC abgekühlt und die ausgefallenen Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 657 g (die Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser mit 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 1.13 kg Erythrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle wiesen einen stark unangenehmen Geruch von Chemikalien auf.

Beispiel 3

Das Gemisch der Mutterlauge und des Waschwassers, wie in Beispiel 1-(5) erhalten, mit einem Gewicht von 3.58 kg wurde in zwei Teile aufgeteilt. Ein Teil (1.79 kg) wurde durch die folgenden Schritte (1) bis (3) gereinigt, während der andere Teil durch die folgenden Schritte (1') bis (2') gereinigt wurde.

1) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (1.79 kg) wurde unter Durchleiten durch einen Ionenaustauscher entmineralisiert, der aus einer mit 0.2 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule, einer mit 0.2 l eines schwach basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion WA 30, OH- Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule und einer mit einem Gemisch aus 0.067 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H- Typ") und 0.133 l eines stark basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion PA 408, OH-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Mischbettsäule, die alle einen Durchmesser von 20 mm und eine Füllänge von 637 mm aufwiesen und in Serie geschaltet waren, bestand. Nachdem die gesamte Flüssigkeit in die Säulen mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ eingebracht worden war, wurden die Säulen mit Wasser mit der gleichen Raumgeschwindigkeit gespült. Zum Zeitpunkt, wenn 0.36 l der Flüssigkeit zugegeben worden waren, begann das verdünnte Erythrit aus der Mischbettsäule auszufließen, zu dem das Sammeln des Ablaufs begonnen wurde. Die Gesamtmenge des bis zum Ende des Ausfließens gesammelten Ablaufs betrug 2.33 kg. Die so behandelte Flüssigkeit wies eine Erythrit-Konzentration von 17.7 % auf.

2) Konzentrieren:

Die behandelte Flüssigkeit wurde auf 1.01 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 40.7 % und eine Acetoinkonzentration von 9.3 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während dieses Konzentrationsschritts betrug 74%.

3) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 57ºC auf 20ºC abgekühlt, und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 133 g (der Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 229 g Erythrit-Kristalle erhalten wurden.

1') Konzentrieren:

Die Flüssigkeit (1.79 kg) wurde als solche auf 1.0 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 40.7 % und eine Acetoinkonzentration von 13.3 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 62 %.

2') Kristallisation:

Das vorstehend in (1') erhaltene Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 57ºC auf 20ºC abgekühlt, und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 134 g (der Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 229 g Erythrit-Kristalle erhalten wurden.
Die vorstehend in (3) und (2') erhaltenen Kristalle wurden verglichen. Beide wiesen keinen unangenehmen chemischen Geruch auf. Es zeigte sich, daß die in (3) erhaltenen Kristalle, die vor dem Konzentrieren einer Ionenaustauscherharzbehandlung unterzogen worden waren, eine angenehmere Süße ähnlich der von Saccharose aufwiesen als die in (2') erhaltenen.

Beispiel 4

1) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Das in Beispiel 2-(6) erhaltene Gemisch der Mutterlauge und des Waschwassers, das 3.51 kg wog und eine Erythrit-Konzentration von 26.3 % und eine Acetoinkonzentration von 10.5 ppm aufwies, wurde durch den gleichen Ionenaustauscher wie in Beispiel 3 verwendet mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ geleitet, und die Säulen wurden hintereinander mit Wasser gespült. Zu dem Zeitpunkt, wenn 0.36 l der Flüssigkeit in die Säule gegeben worden waren, begann verdünntes Erythrit aus der Mischbettsäule auszufließen und das Sammeln des Ablaufs wurde begonnen. Der bis zum Ende des Ausfließens von Erytbrit gesammelte Ablauf betrug insgesamt 4.05 kg. Der gesammelte Ablauf wies eine Erythrit-Konzentration von 22.7 % auf.

2) Konzentrieren:

Die behandelte Flüssigkeit wurde auf 2.02 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 45.6 % und eine Acetoinkonzentration von 5.7 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 69%.

3) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 53ºC auf 20ºC abgekühlt, und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 274 g (der Hälfte des Gewichts der nassen Kristalle) kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 471 g Erytllrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle waren frei von einem unangenehmen chemischen Geruch und wiesen angenehme Süße ähnlich der von Saccharose auf.

Beispiel 5

1) Züchtung:

In jeden von drei 3 l-Erlenmeyerkolben wurden 0.6 l eines sterilisierten Saatkulturmediums gegeben, das 300 g/l kristalline Glucose, 20 g/l Hefeextrakt und 1.5 g/l Thiaminhydrochlorid entllielt. Das Medium wurde mit Candida lypolytica angeimpft und 94 Stunden bei 30ºC unter Schütteln gezüchtet, um eine Vorkultur herzustellen.
In einen sterilisierten 30 l Standbioreaktor wurden eine sterilisierte wäßrige Lösung, die 6.09 kg kristalline Glucose enthielt, und eine getrennt sterilisierte wäßrige Lösung, die 0.34 kg Hefeextrakt enthielt, und 25.5 g Thiaminhydrochlorid eingebracht und 1.70 l der vorstehend erhaltenen Vorkultur zugegeben. Nachdem der pH-Wert auf 4.6 eingestellt worden war, wurde das System gezüchtet. Das System wies zu Beginn der Züchtung ein Volumen von 17.0 l auf, das 358 g/l Glucose und 20 g/l Hefeextrakt und 1.5 g/l Thiaminhydrochlorid umfaßte. Die Züchtung wurde 120 Stunden bei 27ºC bei einer Rührgeschwindigkeit von 500 Upm und einer Luftzuführgeschwindigkeit von 1.00 vvm durchgeführt. Am Ende des Züchtens wies die Kultur ein Volumen von 14.8 l auf und umfaßte 215 g/l Erythrit, 16 g/l restliche Glucose, 29.0 mg/l Acetoin und 12.0 Vol.-% Mikrobenzellen.

2) Abtrennung der Mikrobenzellen:

Die Kultur (14.8 l) wurde in nasse Mikrobenzellen und eine Überstandslösung mit einer Zentrifuge des de Laval-Typs getrennt. Zu den abgetrennten nassen Mikrobenzellen wurde 2.78 l Wasser gegeben, gefolgt von Rühren. Die Aufschlämmung wurde mit der gleichen Zentrifuge wieder in die nassen Mikrobenzellen und eine Überstandslösung (Waschwasser) getrennt. Das Waschverfahren wurde noch einmal unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Alle Waschwasser wurden mit der durch die erste Zentrifugalabtrennung erhaltenen Überstandslösung vereinigt, wobei ein Gesamtvolumen von 17.5 l erhalten wurde.

3) Chromatografische Trennung:

Vor der Chromatografie zur Entsalzung wurde die Flüssigkeit auf 8.19 kg konzentriert. Das Konzentrat wies eine Erythrit-Konzentration von 33.3 % und eine Acetoinkonzentration von 17.4 ppm auf. Das Verhältnis der Acetoinentfernung während des Konzentrationsschritts betrug 61 %.
Das Konzentrat wurde durch eine Säule (250 mm Durchmesser; 1445 mm Fülllänge), die mit einem stark saueren Kationenaustauscherharz "Diaion UBK 550, Na- Typ" (hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllt war, mit einer Raumgeschwindigkeit von 0.57 Std.&supmin;¹ geleitet. Nach dem die gesamte Flüssigkeit zugegeben worden war, wurde dann Wasser mit 75ºC zugegeben. Der Ablauf vom Säulenboden bis zu 42.5 l umfaßte hauptsächlich Salze, die im Konzentrat vorhanden waren, und wurde verworfen. Da der nachfolgende Ablauf Erythrit enthielt, wurde das Sammeln des Ablaufs dann begonnen. Wenn der gesammelte Ablauf 19.9 l betrug, wurde kein Erythrit mehr festgestellt und das Sammeln abgebrochen.

4) Ionenaustauscherharzbehandlung:

Die Flüssigkeit (19.9 l) wurde unter Durchleiten durch einen Ionenaustauscher entmineralisiert, der aus einer mit 1.5 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule, einer mit 1.5 l eines schwach basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion WA 30, OH- Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Säule und einer mit einem Gemisch aus 0.5 l eines stark saueren Kationenaustauscherharzes ("Diaion SKIB, H-Typ") und 1.0 l eines stark basischen Anionenaustauscherharzes ("Diaion PA 408, OH-Typ", hergestellt von Mitsubishi Kasei Corp.) gefüllten Mischbettsäule, die alle einen Durchmesser von 50 mm und eine Füllänge von 765 mm aufwiesen und in Serie geschaltet waren, bestand. Nachdem die gesamte Flüssigkeit in die Säulen mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 Std.&supmin;¹ eingebracht worden war, wurden die Säulen mit Wasser mit der gleichen Raumgeschwindigkeit gespült. Zum Zeitpunkt, wenn 2.7 l der Flüssigkeit zugegeben worden waren, begann das verdünnte Erythrit aus der Mischbettsäule auszufließen, zu dem das Sammeln des Ablaufs begonnen wurde. Die Gesamtmenge des bis zum Ende des Ausfließens des Erythrits gesammelten Ablaufs betrug 29.9 l.

5) Aktivkohlebehandlung:

Zu der gesammelten Flüssigkeit wurden 28 g Aktivkohle gegeben und das Gemisch gründlich gerührt und filtriert. Die abgetrennte Aktivkohle wurde mit 85 g Wasser gewaschen und das Waschwasser zu der mit Aktivkohle behandelten Flüssigkeit gegeben.
Die Erythrit-Gewinnung betrug an diesem Punkt 97.2 % auf Grund des gründlichen Waschens der Mikrobenzellen, Spülens der Ionenaustauschersäulen mit Wasser und Waschens der Aktivkohle. Wegen der Verwendung einer großen Menge Wasser bei den Wasch- und Säulenspülschritten wurde die Menge der Flüssigkeit auf 25.0 kg erhöht, während die Erytllrit-Konzentration auf 10.8 % vermindert wurde.

6) Konzentrieren:

Die mit Aktivkohle behandelte Flüssigkeit wurde auf 5.37 kg konzentriert. Das Konzentrat enthielt 50.2 % Erythrit und 3.0 ppm Acetoin. Das Gesamtverhältnis der Acetoinentfernung erreichte durch die doppelstufige Konzentration 96 %.

7) Kristallisation:

Das Konzentrat wurde in einem Kristallisator während eines Zeitraums von 8 Stunden langsam von 60ºC auf 20ºC abgekühlt, und die ausgefällten Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt. Die nassen Kristalle wurden mit 770 g kaltem Wasser bei 5ºC gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 1.32 kg Erythrit-Kristalle erhalten wurden. Die entstandenen Kristalle wiesen überhaupt keinen unangenehmen Geruch von Chemikalien auf.
Die Kristallisationsmutterlauge und das Waschwasser wurden auf eine Menge von 4.82 kg mit einer Erythrit-Konzentration von 28.3 % und einer Acetoinkonzentration von 3.4 ppm vereinigt.

Beispiele 6 bis 12

Eine durch Züchten und Reinigung wie in Beispiel 2 erhaltene, Erythrit enthaltende Flüssigkeit wurde durch Erhitzen konzentriert, sodaß sie die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführte Erythrit-Konzentration und eine Acetoinkonzentration von nicht mehr als 20 ppm aufwies. Das auf 85ºC erhitzte Konzentrat (0.8 l) wurde in einen mit einem Kühlmantel ausgestatteten Kristallisator mit einem Volumen von 1.0 l gegeben und mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0.3ºC/Min. auf 15ºC abgekühlt. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit 3ºC niedriger als der Sättigungspunkt war, wurden Erythrit- Kristalle, deren Teilchengröße in Tabelle 1 aufgeführt ist, als Saatkristalle zum Kühlsystem gegeben. Die ausgefallenen Erythrit-Kristalle wurden durch Filtration bei der Temperatur abgetrennt.
Jede Charge der so erhaltenen Erythrit-Kristalle war frei von unangenehmem chemischem Geruch. Ferner wurden die durchschnittliche Teilchengröße und die Härte jedes Kristalls gemessen, und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Härte wurde durch Messen einer erforderlichen Last, um einen Kristall zu zerstoßen, wenn sie mit Tensilon (hergestellt von Toyo Sokuki K.K.) vertikal angelegt wurde, erhalten. Ein Mittelwert wurde aus 20 Meßwerten erhalten. Tabelle 1
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Erythrit-Kristalle mit sehr angenehmer Süße, die nahe der von Saccharose ist, und zufriedenstellenden Kristalleigenschaften, während sie frei von einem unangenehmen chemischen Geruch sind, mit industrieller Stabilität hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Erythrit-Kristallen, umfassend die Kristallisation einer Erythrit enthaltenden Flüssigkeit, die durch Fermentation erhalten wurde, wobei die Acetoinkonzentration der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit auf 20 Gew.-ppm oder weniger eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Acetoinkonzentration der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit im Bereich von 1 bis 20 Gew.-ppm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 Gew.-ppm, eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erythrit enthaltende Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die durch Entfernen der Mikrobenzellen von einer Fermentationskultur, mindestens eines der Verfahren: chromatografische Trennung der Kulturflüssigkeit, Behandlung mit Aktivkohle und Ionenaustausch-Behandlung, und dann Konzentrieren oder Verdünnen der behandelten Flüssigkeit erhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erythrit enthaltende Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die durch Konzentrieren oder Verdünnen mindestens eines Teils der Kristallisationsmutterlauge und/oder des Waschwassers nach der Kristallisation des Erythrits erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erythrit enthaltende Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die dadurch erhalten wird, daß man mindestens einen Teil der Kristallisationsmutterlauge und/oder des Waschwassers nach der Kristallisation des Erythrits mindestens einem der Verfahren: chromatografische Trennung, Behandlung mit Aktivkohle und Ionenaustauschbehandlung, und dann Konzentrieren der behandelten Flüssigkeit unterzieht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erythrit enthaltende Flüssigkeit ein Erythrit zu Wasser-Gewichtsverhältnis von 0.4 bis 1.5, vorzugsweise 0.7 bis 1.2, aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kristallisation unter Erhitzen der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit auf eine Temperatur von 50º bis 90ºC, gefolgt von Abkühlen auf 20ºC oder weniger durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Verlauf der Kristallisation Erythrit-Saatkristalle zugegeben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Saatkristalle zugegeben werden, während die Erythrit enthaltende Flüssigkeit eine Temperatur zwischen 45ºC und 20ºC aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Saatkristalle in einer Menge von 0.005 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Erythrit in der Erythrit enthaltenden Flüssigkeit, zugegeben werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Saatkristalle eine Teilchengröße von 5 bis 100 µm aufweisen.