EP2704595A1 - Process for preparing isomaltulose from plant juices - Google Patents

Process for preparing isomaltulose from plant juices

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Publication number
EP2704595A1
EP2704595A1 EP12717789.7A EP12717789A EP2704595A1 EP 2704595 A1 EP2704595 A1 EP 2704595A1 EP 12717789 A EP12717789 A EP 12717789A EP 2704595 A1 EP2704595 A1 EP 2704595A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strain
klebsiella
isomaltulose
seq
sucrose
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12717789.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Hengstermann
Stefan MÜNZNER
Jürgen HABERLAND
Manuel HOLTKAMP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Industries AG
Original Assignee
Evonik Industries AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Industries AG filed Critical Evonik Industries AG
Publication of EP2704595A1 publication Critical patent/EP2704595A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/24—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of an isomerase, e.g. fructose
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L27/00—Spices; Flavouring agents or condiments; Artificial sweetening agents; Table salts; Dietetic salt substitutes; Preparation or treatment thereof
    • A23L27/30—Artificial sweetening agents
    • A23L27/33—Artificial sweetening agents containing sugars or derivatives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/30—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing carbohydrate syrups; containing sugars; containing sugar alcohols, e.g. xylitol; containing starch hydrolysates, e.g. dextrin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/105—Plant extracts, their artificial duplicates or their derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/12—Disaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the invention relates to a process for the isomerization of a sucrose-containing vegetable juice to isomaltulose.
  • DE1049800 describes a process for the fermentative production of isomaltulose from sucrose-containing plant juices by means of the bacterial strain Protaminobacter rubrum. Alternatively, enzymatic conversion to dead organisms may also take place. The cell mass is separated in batches by centrifugation at the end of the reaction and the product is worked up further. This method can be found in the literature in H. Schiweck, alimenta 19, 5-16, 1980 again.
  • EP0001099 describes a process for the continuous fermentation of the bacterial strains Protaminobacter rubrum (CBS574.77) and Serratia plymuthica (ATCC 15928) with simultaneous isomerization of the sucrose to isomaltulose with, inter alia, thick or thin juice as substrate, the substrate solution itself being a nutrient medium for the growth of the cells , The cells are separated from the product solution by centrifugation after the reaction. A separate from the actual isomerization cultivation of biocatalytically active organisms in a different medium than the substrate medium is expressly found to be disadvantageous.
  • DE3241788 describes a process for the preparation of 1-OaD-glucopyranosido-D-fructose from aqueous sucrose solutions with free cells of the bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B-512F) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578).
  • Dick syrup may be used in the described method, and this also serves as the carbon source for the growth process of the cells. In the case of immobilized cells, use is made of pure sucrose solution.
  • EP0983374 describes a process for the simultaneous production of isomaltulose and betaine with immobilized bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578).
  • the manufacturing process is based on molasses, a composition obtained at the end of the sugar manufacturing process.
  • the use of thick juice as a substrate is not possible in this process and requires an explicit depletion of the sucrose by, for example, crystallization.
  • WO97 / 44478 describes a process for the preparation of isomaltulose with living, immobilized bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) and Erwinia rhapontici (ATCC 29284).
  • the manufacturing process is based on molasses or pure sucrose solution.
  • EP0028900 describes a process for the preparation of immobilized cell isomaltulose of the bacterial strain Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). The preparation is based on a pure sucrose solution with a maximum admixture of 15% v / v molasses.
  • EP0625578 uses bacterial strains from the group of Protaminobacter rubrum (CBS 574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marcescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B 512 F (ATCC 1083 a)) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578).
  • CBS 574.77 Protaminobacter rubrum
  • Serratia plymuthica ATCC 15928
  • Serratia marcescens NCIB 8285
  • NRI-B 512 F ATCC 1083 a
  • Erwinia rhapontici NCPPB 1578
  • EP0392556 and EP1257638 describe the use of bacterial strains from the group of Klebsiella terrigena JCM 1687, Klebsiella sp. No. 88 (FERM BP-2838) and Klebsiella singaporensis LX3 and LX21.
  • Immobilized cell isomerization processes are described in DE3133123 and EP0915986 and are used in the context of the immobilization processes of the enzyme catalysts of the calcium alginate or of the ion exchangers.
  • the object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to recover purified isomaltulose from a readily available sucrose source.
  • sucrose-containing plant juices for the production of isomaltulose using immobilized enzyme complexes is able to accomplish this task.
  • the present invention therefore provides a process for the preparation of isomaltulose comprising the process steps
  • sucrose-containing solution at least one selected from thick juice or thin juice, preferably syrup, is used.
  • the invention advantageously provides for the use of sucrose-containing plant juices as substrate for the isomerization.
  • the present invention is achieved by the present invention Substrate mixtures, the same yield and even a higher selectivity in the isomerization as achieved with high purity sucrose.
  • An advantage of the present invention is that the increased lifetime of the immobilized cells in combination with a crude plant juice as a substrate results in a substantially higher resource efficiency since the purification step to high purity sucrose is saved.
  • Another advantage of the present invention is that the direct use of thick juice saves energy and resources.
  • Another advantage of the present invention is that the use of the thick juice no buffer solutions or other additives to stabilize the enzymatic activity are necessary, but a natural stabilization of the enzymes used takes place.
  • Another advantage of the present invention is that the use of the thick juice during isomerization, the content of the cariogenic monosaccharides fructose and
  • Glucose can be reduced compared to the use of purified sucrose solution.
  • enzyme complex an at least one active enzyme-comprising composition or mixture composition which may also be complex in nature, such as a living cell
  • enzyme complex are fusion proteins in which the at least one active enzyme has at least one other Polypeptide is linked, but also a purified enzyme itself may be an enzyme complex in the context of the present invention.
  • immobilized enzyme complex is to be understood as meaning an enzyme complex which is bound to a matrix or enclosed by a matrix, so that the enzyme complex is restricted in its free diffusion or in its free movement in an aqueous solution, slowed down, for example.
  • the term "thin juice” is to be understood as meaning the product which is present in the sugar production from sugar beet or sugar cane after juice purification. "Thin juice typically contains 10-20% by weight of sucrose, based on the total juice.
  • the term “thick juice” is to be understood in the context of the present invention, the thickened “thin juice” containing more than 20 wt .-% sucrose based on the total juice.
  • sucrose-containing solution advantageous thick juice
  • this may optionally be diluted with water to a volume ratio of 1: 5, based on thick juice to water, whereby a more controllable isomerization is obtained.
  • the dilution of the thick juice with water is chosen so that at the beginning of process step A) in the thick juice a sucrose concentration of 20-80 wt .-%, in particular from 30-50 wt .-% based on the total juice is present.
  • thin or thick juice of sugar beet is to be used advantageously, with thick juice of sugar beets being particularly preferred.
  • the enzyme contained in the enzyme complex is preferably at least one sucrose glucosylmutase of the enzyme class EC 5.4.99.1 1.
  • sucrose glucosyl mutases from Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and those with Seq ID Nos.
  • Protaminobacter ruber Z12 Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13 (SEQ ID NO: 7); Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, in particular the strain Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, especially the strain Erwinia rhapontici ATCC29283 (SEQ ID NO: 1), NCPPB 1578, DSM 4484 (SEQ ID NO: 8), NX-5 (SEQ ID NO: 9) and WAC2928 (SEQ ID NO: 10); Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp.
  • Agrobacterium radiobacter in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232
  • Klebsiella terrigena in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687
  • Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp.
  • Klebsiella pneumoniae in particular strain Klebsiella pneumoniae 342 (SEQ ID NO: 4); Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, in particular the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (SEQ ID NO: 2); Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J (SEQ ID NO: 3); Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S (SEQ ID NO 13); Enterobacter sp., In particular the strain Enterobacter sp.
  • FMB-1 (Seq ID NO. 16), SZ62 and Ejp617 (Seq ID NO 14); Azotobacter vinelandii DJ (SEQ ID NO: 15) is used in the method according to the invention, with Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and Protaminobacter ruber Z12 being particularly preferred.
  • the enzymes can be used in purified form as polypeptides. For ease of purification, these may be present as fusion proteins, with, for example, a tag which facilitates ready purification, such as a His-iag, a Strep-tag, a GST-iag or an MBP-iag, fused to the enzyme.
  • the enzyme complex is whole cells, which are preferably selected from the group Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, in particular the strain Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, especially the strain Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 and WAC2928; Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp.
  • Agrobacterium radiobacter in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232
  • Klebsiella terrigena in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687
  • Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp.
  • Klebsiella pneumoniae in particular the strain Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, especially the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S; Enterobacter sp., In particular the strain Enterobacter sp.
  • the immobilization of the enzyme complexes can be carried out, for example, in the form of CLEAs (insoluble crosslinked enzyme aggregates) (Cao, L. et al., 2000, Cross-linked enzyme aggregates: a simple and effective method for the immobilization of penicillin acylase, Org. Lett, 2 : 1361-1264) or on solid support materials of natural or synthetic origin.
  • CLEAs insoluble crosslinked enzyme aggregates
  • Natural materials are, for example, polysaccharides such as alginate, agarose, sepharose, cellulose and its derivatives (eg DEAE or CM cellulose). Modified sepharoses, such as epoxy-activated, cyanogen bromide activated, NHS activated, thiol activated sepharose, may also be employed. These sepharoses are commercially available, for example, from GE Healthcare, BioRad, Sigma and Pierce.
  • polystyrene derivatives polyacrylates, in particular epoxide-activated acrylic resin beads (Eupergit), polymethacrylates, polyacrylamides, vinyl and allyl polymers, polyesters or polyamides.
  • inorganic supports materials based on silicon or aluminum oxides or mixtures thereof are possible.
  • Immobilization of the enzyme complexes can also be achieved by encapsulation in polymeric porous gels, for example hydrophobic sol-gel materials of RSi (OCH 3 ) 3 or mixtures of RSi (OCH 3 ) 3 and Si (OCH 3 ) 4 (Reetz, MT; Zonta, A Simpelkamp, J .; Rufinska, A .; Tesche, BJ Sol-Gel, Technol 1996, 7, pp. 35-43) or from porous polymeric silica gels (Elgren, TM; Zadvorny, OA; Brecht E, Douglas, T., Zorin, NA, Maroney, MJ & Peters, JW).
  • polymeric porous gels for example hydrophobic sol-gel materials of RSi (OCH 3 ) 3 or mixtures of RSi (OCH 3 ) 3 and Si (OCH 3 ) 4 (Reetz, MT; Zonta, A Simpelkamp, J .; Rufinska, A
  • the enzyme complexes used in the process according to the invention are preferably immobilized in polysaccharides such as alginate, pectin, carrageenan, chitosan or polyvinyl alcohols, such as lenticates, or mixtures thereof, in particular in alginate; See, for example, Shimizu, H., et al. (1997) Screening of novel microbial enzymes for the production of biologically and chemically useful compounds, in: Advances in biochemical engineering biotechnology, Vol58: New Enzymes. For Organic Synthesis (Scheper, T., ed.) Pp. 45-88, Springer, New York.
  • a particularly preferred immobilization for any form of the enzyme complexes used in the method according to the invention is the method described in EP201 1865, in which the enzyme complexes immobilized on an inert support are provided with a silicone coating obtained by hydrosilylation. It is inventively preferred that in process step B) a pH of 4 to 9.5 is present. This pH is advantageously adjusted by means of an acid, in particular an inorganic acid, preferably from the group of sulfuric acid, hydrochloric acid or acetic acid.
  • process step B) a temperature of 20 to 40 ° C, preferably from 25 to 35 ° C, measured in the sucrose-containing solution.
  • process step C) the enzyme complex is separated from the isomaltulose; This is done for example by filtration, sedimentation or centrifugation. Due to the immobilization character of the enzyme complex, this separation is facilitated over non-immobilized enzyme.
  • the immobilized enzyme complex is used in the form of a fixed bed through which the sucrose-containing solution flows (H. Schiweck, Zuckerind. (1990), 15 (7), 555-565).
  • a fixed bed through which the sucrose-containing solution flows
  • process steps A) to C) take place continuously, and thus merge into one another up to simultaneously.
  • step D) isomaltulose seed crystals are added, in particular in an amount of 0.01 to 10 wt .-% and particularly preferably 0.1 to 1 wt .-% based on the theoretical calculated amount of crystal.
  • the speed of sound is measured with a commercial probe to determine the speed of sound. Typical manufacturers of sound velocity probes are Sensotech (Magdeburg, Germany) or Anton Paar (Graz, Austria)
  • a preferred process according to the invention is characterized in that process step D) in a temperature range from 50 ° C to 70 ° C, preferably from 55 ° C to 65 ° C, more preferably from 58 ° C to 62 ° C and in a pressure range of 70 mbar to 200 mbar, preferably from 100 mbar to 180, more preferably from 1 10 mbar to 140 mbar is carried out.
  • process step D) is carried out in a temperature range from 58 ° C. to 62 ° C. and in a pressure range from 110 mbar to 140 mbar.
  • process step D By varying the degree of evaporation different solids contents or yields can be approached, this can be controlled for example over the residence time in process step D). It is advantageous and thus preferred if in process step D) so much water is removed, so that based on the resulting suspension, these 20 wt .-% to 70 wt .-%, preferably 30 wt .-% to 65 wt .-% , More preferably 40 wt .-% to 60 wt .-% isomaltulose as a solid.
  • process step E all processes known to those skilled in the art for the separation of solids from liquids can be used, for example centrifugation, sedimentation, decantation, separation in the gravitational field and filtration.
  • a process preferred according to the invention is characterized in that the separation in process step E) takes place by centrifugation.
  • the washing in step F) is carried out with water, in particular with water, which has a temperature of 20 ° C to 90 ° C, preferably from 30 ° C to 80 ° C, particularly preferably from 50 ° C to 70 ° C.
  • step F) for washing in particular the water used for washing, the feed solution of process step C) is supplied.
  • a preferred process according to the invention is thus characterized in that the feed solution of process step C) containing isomaltulose and water contains the liquid used for washing in process step F);
  • the feed solution particularly preferably contains the liquid used for washing in process step F) and the direct isomerization product of a sucrose-containing vegetable juice.
  • the method according to the invention is characterized in that it additionally comprises the method steps G) cooling the mother liquor from process step E) to obtain a second suspension of isomaltulose crystals,
  • step D) and process step F) in a temperature range of 50 ° C to 70 ° C, preferably from 55 ° C to 65 ° C, particularly preferably of 58 ° C is carried out to 62 ° C and in a pressure range from 70 mbar to 200 mbar, preferably from 100 mbar to 180, more preferably from 1 10 mbar to 140 mbar.
  • step D) also method step F) in a temperature range of 58 ° C to 62 ° C and in a pressure range of 1 10 mbar to 140 mbar is performed.
  • a preferred process according to the invention is characterized in particular by the fact that in process step G) the mother liquor from process step E) is from 10 ° C. to 30 ° C., preferably from 15 ° C. to 25 ° C., more preferably from 18 ° C. to 22 ° C. is cooled, the pressure preferably corresponds to the surrounding air pressure of 0.9 to 1, 1 bar.
  • Process step H) of the preferred process according to the invention the same processes for the separation of solids from liquids can be used as in process step E) of the process according to the invention to obtain a second isomaltulose-containing solid and a second mother liquor;
  • Process step H) is preferably carried out at 10 ° C to 30 ° C, preferably at 15 ° C to 25 ° C, more preferably at 18 ° C to 22 ° C.
  • the second isomaltulose-containing solid can be further processed into end products or - as proposed - in process step I) in the feed solution of process step C) are added, it being preferred that the second isomaltulose-containing solid after addition to the feed solution of process step C) in this solved present.
  • process step I) is carried out in the process according to the invention.
  • An inventively preferred method is thus characterized in that the feed solution of process step C) containing isomaltulose and Contains water;
  • the feed solution particularly preferably contains the second isomaltulose-containing solid from process step H) and the liquid used in step F) for washing.
  • Figure 1 Exemplary, technical process control of crystallization
  • Protaminobacter rubrum (CBS574.77) were cells with 1 - 5 mL of a sterile nutrient medium consisting of 50 g / kg sucrose, 15 g / kg corn steep liquor, 7 g / kg ammonium sulfate, 0.5 g / kg yeast extract, 1 g / kg of potassium dihydrogen sulfate, 0.41 g / kg of magnesium chloride heptahydrate, 0.004 g / kg of manganese chloride tetrahydrate, 0.047 g / kg of iron citrate monohydrate and 926 g / kg of water, if necessary adjusted to pH 7.2, washed off.
  • This suspension served as inoculum for the preculture containing 200 mL of the above nutrient solution in a 1 L shake flask.
  • a 2-liter fermenter containing one liter of sterile production medium consisting of 50 g / kg sucrose, 15 g / kg corn steep liquor, 3 g / kg ammonium sulfate, 4 g / kg ammonium hydrogenphosphate, 0.5 g / kg yeast extract, 1 g / kg potassium dihydrogen sulfate, 0.41 g / kg magnesium chloride heptahydrate, 0.004 g / kg manganese chloride tetrahydrate, 0.047 g / kg iron citrate monohydrate and 926 g / kg water, adjusted to pH 7.2, inoculated such that the initial optical density (OD 6 oo) was 1.
  • sterile production medium consisting of 50 g / kg sucrose, 15 g / kg corn steep liquor, 3 g / kg ammonium sulfate, 4 g / kg ammonium hydrogenphosphate, 0.5 g / kg yeast extract, 1 g / kg potassium dihydrogen
  • the resulting suspension was mixed with water and a 4% alginate solution in a volume ratio of 1: 1. This suspension was then immobilized by dropping into a 2% CaCl 2 solution. The resulting spheres were post-cured with polyethlyeneimine and glutaraldehyde. The biocatalyst obtained is storable for several weeks at 4-10 ° C.
  • the resulting immobilized cells are placed in a temperature-controlled column reactor and heated to 20-35 ° C and continuously flowed through with diluted syrup from sugar beet with a content of 41 wt .-% sucrose based on the total thickness of the syrup.
  • composition after isomerization is shown in Table 1.
  • Example 2 Crystallization of the isomerized thick juice stage 1
  • the starting material was an isomerized thick juice from Example 1 available.
  • the solid was then washed at a speed of 500 rpm on the centrifuge with 90 g ultrapure water. For subsequent spin-drying, the centrifuge was set to a speed of 4000 rpm. It could be removed a loaded amount of wash water of 225.3 g. From the filter cloth 574 g of washed solid could be recovered. The solid had a residual moisture content of 3%. The solid-liquid separation thus results in a mass difference of 153.7 g or a relative mass loss of 10.1%.
  • the separated solid had the following composition, with the indicated water being water of crystallization of isomaltulose:
  • the mother liquor was then treated in a further stage. This was done via a so-called. Cooling crystallization of 60 ° C to about 20 ° C.
  • the one aqueous solution containing the mother liquor with a mass of 857.9 g was added back into the crystallizer and tempered at 60 ° C.
  • the temperature was slowly cooled in 0.2 K / min increments.
  • 1.8 g of seed crystals with a particle size ⁇ 20 ⁇ m were added.
  • the seed amount corresponds to about 0.5-1% of the expected amount of crystal.
  • the addition can be carried out, for example, via a suspension of the seed crystals in isopropanol.
  • the suspension was heated with stirring for about 30 minutes at 20 ° C. From the crystallizer 575.8 g of suspension could be removed and added at a speed of 500 rpm in the centrifuge. This corresponds to a mass difference at the beginning of the crystallization of 56.8 g or a relative Fahler of 8.9%.
  • the speed was increased to 4000 rpm.
  • a crystal wash was not intended for stage 2, since the recovered solid in the later process in stage 1 is redissolved and recrystallized shall be.
  • 334.8 g of mother liquor and 180.8 g of solid were obtained. The solid had a residual moisture content of 6%.
  • a yield based on the read employed in step 1 isomaltulose calculate: v _ m solid 'C X RF)' X isomaltulose; solid m in pfkristalle _ 80.8 x (1 - 0.06) ⁇ 0.869 - 1,8 _. 7,.
  • Example 3 Example of a technical process control of crystallization
  • FIG. 1 A possible technical process control of a preferred method according to the invention is shown in FIG. 1:
  • the feed solution (1) is used at the beginning of the process to remove the non-washed solid (14) from the crystallization stage S2 (H) / solid-liquid separation (I) and the wash water (10) from the crystal wash (E / F).
  • the mixture (3) is then used in the evaporation crystallization S1 (D).
  • evaporation at 60 ° C and a pressure of 130 to 150 mbar of a corresponding water content (5) exceeded the solubility of isomaltulose, so that crystallized isomaltulose and suspension (4) from the evaporation crystallization (D) on the solid-liquid-T tion / crystal washing (E / F) can be driven.
  • the isomaltulose crystals are separated from the mother liquor (11).
  • the mother liquor-containing solid is washed with ultrapure water (7).
  • the wash water (10) is fed back against the test procedure the feed stream for workup again.
  • the washed crystals (6) are used for product preparation (J).
  • the product preparation can be carried out as drying or as a solution station with ultrapure water (9).
  • the mother liquor (11) is fed to a cooling crystallization (G).
  • the solution is cooled down from 60 ° C to a temperature of 20 ° C. In this case, the solubility limit of isomaltulose is exceeded so that isomaltulose crystallizes out and a suspension (12) is formed.
  • the suspension (12) is fed from the cooling crystallization (G) to the solid-liquid separation (H).
  • the generated crystals (14) are separated from the mother liquor (13).
  • the crystals are not washed.
  • the mother liquor (13) leaves the procedure.
  • the solid (14) is redissolved for recrystallization in the isomaltulose feed stream (1).
  • buffer tanks, etc. are not listed for possible batchwise operation of the crystallization stages.

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Abstract

The invention provides a process for isomerising a sucrose-containing plant juice to give isomaltulose.

Description

Verfahren zur Herstellung von Isomaltulose aus Pflanzensäften  Process for the preparation of isomaltulose from plant juices
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Isomerisierung eines saccharosehaltigen Pflanzensaftes zu Isomaltulose. The invention relates to a process for the isomerization of a sucrose-containing vegetable juice to isomaltulose.
Stand der Technik State of the art
Die enzymatische Isomerisierung von Saccharose in wässriger Lösung mit Hilfe von Isomaltulose Synthasen (Saccharose Glucosylmutasen, EC 5.4.99.1 1 ) zu Isomaltulose ist ein bekannter Prozess.  The enzymatic isomerization of sucrose in aqueous solution using isomaltulose synthases (sucrose glucosylmutases, EC 5.4.99.1 1) to form isomaltulose is a well-known process.
So beschreibt DE1049800 ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von Isomaltulose aus saccharosehaltigen Pflanzensäften mittels des Bakterienstammes Protaminobacter rubrum. Alternativ kann auch eine enzymatische Umwandlung mit toten Organismen stattfinden. Die Zellmasse wird chargenweise durch Zentrifugation am Ende der Umsetzung abgetrennt und das Produkt weiter aufgearbeitet. Dieses Verfahren findet sich in der Literatur bei H. Schiweck, alimenta 19, 5-16, 1980 wieder.  Thus, DE1049800 describes a process for the fermentative production of isomaltulose from sucrose-containing plant juices by means of the bacterial strain Protaminobacter rubrum. Alternatively, enzymatic conversion to dead organisms may also take place. The cell mass is separated in batches by centrifugation at the end of the reaction and the product is worked up further. This method can be found in the literature in H. Schiweck, alimenta 19, 5-16, 1980 again.
EP0001099 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Fermentation der Bakterienstämme Protaminobacter rubrum (CBS574.77) und Serratia plymuthica (ATCC 15928) unter gleichzeitiger Isomerisierung der Saccharose zu Isomaltulose mit unter anderem Dick- oder Dünnsaft als Substrat, wobei die Substratlösung selber Nährmedium zum Wachstum der Zellen darstellt. Die Zellen werden nach der Umsetzung mittels Zentrifugation von der Produktlösung abgetrennt. Eine von der eigentlichen Isomerisierung separate Anzucht der biokatalytisch wirksamen Organismen in einem anderen Medium als dem Substratmedium wird ausdrücklich als nachteilig herausgestellt.  EP0001099 describes a process for the continuous fermentation of the bacterial strains Protaminobacter rubrum (CBS574.77) and Serratia plymuthica (ATCC 15928) with simultaneous isomerization of the sucrose to isomaltulose with, inter alia, thick or thin juice as substrate, the substrate solution itself being a nutrient medium for the growth of the cells , The cells are separated from the product solution by centrifugation after the reaction. A separate from the actual isomerization cultivation of biocatalytically active organisms in a different medium than the substrate medium is expressly found to be disadvantageous.
DE3241788 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von 1 -O-a-D-Glucopyranosido-D-Fructose aus wässrigen Saccharoselösungen mit freien Zellen der Bakterienstämme aus der Gruppe Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B-512 F) und Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). In dem beschriebenen Verfahren kann Dicksaft verwendet werden, und dieser dient ebenfalls als die Kohlenstoffquelle für den Wachstumsprozess der Zellen. Im Falle von immobilisierten Zellen wird auf reine Saccharoselösung zurückgegriffen.  DE3241788 describes a process for the preparation of 1-OaD-glucopyranosido-D-fructose from aqueous sucrose solutions with free cells of the bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B-512F) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). Dick syrup may be used in the described method, and this also serves as the carbon source for the growth process of the cells. In the case of immobilized cells, use is made of pure sucrose solution.
Im Fall der in den beiden vorgenannten Schriften offenbarten fermentativen Herstellung von Isomaltulose besteht die Möglichkeit des Einsatzes von wirtschaftlich und energetisch günstigem Dicksaft unter sterilen Bedingungen. Allerdings muss hier der Nachteil erwähnt werden, dass ein Teil der Saccharose zur Bildung von Zellmasse genutzt wird, sowie aufwendige sterile Hardware als auch eine aufwendige Abtrennung der Zellsuspension vom Produktstrom notwendig ist. In the case of the fermentative production of isomaltulose disclosed in the two aforementioned publications, there is the possibility of using them economically and energetically cheap thick juice under sterile conditions. However, the disadvantage must be mentioned here that a part of the sucrose is used for the formation of cell mass, as well as expensive sterile hardware and a complicated separation of the cell suspension is necessary from the product stream.
EP0983374 beschreibt ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Isomaltulose und Betain mit immobilisierten Bakterienstämmen aus der Gruppe Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) und Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). Das Herstellverfahren geht von Melasse aus, einer Zusammensetzung, die am Ende des Zuckerherstellverfahrens anfällt. Der Einsatz von Dicksaft als Substrat ist in diesem Verfahren nicht möglich und bedarf einer expliziten Abreicherung der Saccharose durch zum Beispiel Kristallisation. EP0983374 describes a process for the simultaneous production of isomaltulose and betaine with immobilized bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). The manufacturing process is based on molasses, a composition obtained at the end of the sugar manufacturing process. The use of thick juice as a substrate is not possible in this process and requires an explicit depletion of the sucrose by, for example, crystallization.
W097/44478 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Isomaltulose mit lebenden, immobilisierten Bakterienstämmen aus der Gruppe Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) und Erwinia rhapontici (ATCC 29284). Das Herstellverfahren geht von Melasse oder reiner Saccharoselösung aus.  WO97 / 44478 describes a process for the preparation of isomaltulose with living, immobilized bacterial strains from the group Protaminobacter rubrum (CBD574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928) and Erwinia rhapontici (ATCC 29284). The manufacturing process is based on molasses or pure sucrose solution.
EP0028900 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Isomaltulose mit immobilisierten Zellen des Bakterienstammes Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). Das Herstellverfahren geht aus von einer reinen Saccharoselösung mit einer maximalen Beimischung von 15 %v/v Melasse.  EP0028900 describes a process for the preparation of immobilized cell isomaltulose of the bacterial strain Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). The preparation is based on a pure sucrose solution with a maximum admixture of 15% v / v molasses.
DE2217628, EP49472, EP3038219 und EP91063 beschreiben Verfahren mit immobilisierten Bakterienzellen zur enzymatischen Umwandlung von reiner Saccharose zu Isomaltulose. EP0625578 setzt hierzu Bakterienstämme aus der Gruppe von Protaminobacter rubrum (CBS 574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marcescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B 512 F (ATCC 1083 a)) und Erwinia rhapontici (NCPPB 1578) ein. EP0392556 und EP1257638 beschreiben den Einsatz von Bakterienstämmen aus der Gruppe von Klebsiella terrigena JCM 1687, Klebsiella sp. No. 88 (FERM BP-2838) und Klebsiella singaporensis LX3 and LX21 . DE2217628, EP49472, EP3038219 and EP91063 describe processes with immobilized bacterial cells for the enzymatic conversion of pure sucrose to isomaltulose. EP0625578 uses bacterial strains from the group of Protaminobacter rubrum (CBS 574.77), Serratia plymuthica (ATCC 15928), Serratia marcescens (NCIB 8285), Leuconostoc mesenteroides (NRRL-B 512 F (ATCC 1083 a)) and Erwinia rhapontici (NCPPB 1578). one. EP0392556 and EP1257638 describe the use of bacterial strains from the group of Klebsiella terrigena JCM 1687, Klebsiella sp. No. 88 (FERM BP-2838) and Klebsiella singaporensis LX3 and LX21.
Isomerisationsverfahren mit immobilisierten Zellen werden in DE3133123 und EP0915986 beschrieben und bedienen sich im Rahmen der Immobilisierungsverfahren der Enzymkatalysatoren des Calciumalginats oder der lonentauscher.  Immobilized cell isomerization processes are described in DE3133123 and EP0915986 and are used in the context of the immobilization processes of the enzyme catalysts of the calcium alginate or of the ion exchangers.
Allen bekannten Verfahren zur Isomerisierung von Saccharose zu Isomaltulose mit immobilisierten Zellen ist gemein, dass nur die Endprodukte des Zuckerherstellprozesses genutzt werden, nämlich reine Saccharose oder Melasse. Deswegen wird an die Prozessführung der diesen Verfahren angeschlossenen Kristallisationen keine hohen Anforderung gestellt, da das Isomerisierungsgemisch eine wenig komplexe und gut definierte Zusammensetzung darstellt, von der die Isomaltulose einfach abzutrennen ist. Die bisher bekannten Kristallisationsverfahren sind ungeeignet, um Isomaltulose aus stärker verunreinigten Lösungen in zufriedenstellender Qualität abzutrennen All known processes for the isomerization of sucrose to isomaltulose with immobilized cells have in common that only the end products of the sugar production process are used, namely pure sucrose or molasses. For this reason, no high demands are made on the process control of the crystallizations connected to these processes, since the isomerization mixture is a less complex and well-defined composition, from which the isomaltulose can be easily separated off. The previously known crystallization processes are unsuitable for separating isomaltulose from more contaminated solutions of satisfactory quality
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereitzustellen, welches es ermöglicht, gereinigte Isomaltulose aus einer gut verfügbaren Saccharose-Quelle zu gewinnen. The object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to recover purified isomaltulose from a readily available sucrose source.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass der Einsatz von saccharosehaltigen Pflanzensäften für die Herstellung von Isomaltulose unter Einsatz von immobilisierten Enzymkomplexen diese Aufgabe zu lösen vermag. Surprisingly, it has now been found that the use of sucrose-containing plant juices for the production of isomaltulose using immobilized enzyme complexes is able to accomplish this task.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Isomaltulose umfassend die Verfahrensschritte  The present invention therefore provides a process for the preparation of isomaltulose comprising the process steps
A) in Kontakt Bringen eines Enzymkomplexes, bevorzugt eines immobilisierten, welches die Umsetzung von Saccharose zu Isomaltulose zu katalysieren vermag, mit einer saccharosehaltigen Lösung;  A) contacting an enzyme complex, preferably an immobilized, which is capable of catalyzing the conversion of sucrose to isomaltulose, with a sucrose-containing solution;
B) Isomerisierung mindestens eines Teiles der Saccharose zu Isomaltulose;  B) isomerization of at least part of the sucrose to isomaltulose;
C) Abtrennen des Enzymkomplexes unter Erhalt einer Feedlösung,  C) separating the enzyme complex to obtain a feed solution,
D) teilweises Entfernen des Wassers von der Feedlösung durch Verdampfen unter Erhalt einer Suspension von Isomaltulose-Kristallen,  D) partially removing the water from the feed solution by evaporation to give a suspension of isomaltulose crystals,
E) Auftrennen der Suspension in einen isomaltulosehaltigen Feststoff und eine Mutterlauge und gegebenenfalls E) separating the suspension into an isomaltulose-containing solid and a mother liquor and optionally
F) Waschen des isomaltulosehaltigen Feststoffes, F) washing the isomaltulose-containing solid,
dadurch gekennzeichnet, dass als saccharosehaltige Lösung mindestens einer ausgewählt aus Dicksaft oder Dünnsaft, bevorzugt Dicksaft, eingesetzt wird.  characterized in that as sucrose-containing solution at least one selected from thick juice or thin juice, preferably syrup, is used.
Die Erfindung sieht dabei in vorteilhafter Weise die Verwendung von saccharosehaltigen Pflanzen säften als Substrat für die Isomerisierung vor. The invention advantageously provides for the use of sucrose-containing plant juices as substrate for the isomerization.
Überraschenderweise wird durch die vorliegende Erfindung trotz der Tatsache, dass es sich bei den eingesetzten saccharosehaltigen Lösungen um ungereinigte und somit hochkomplexe Substratmischungen handelt, dieselbe Ausbeute und gar eine höhere Selektivität in der Isomerisierung wie mit hochreiner Saccharose erzielt. Surprisingly, despite the fact that the sucrose-containing solutions used are unpurified and thus highly complex, the present invention is achieved by the present invention Substrate mixtures, the same yield and even a higher selectivity in the isomerization as achieved with high purity sucrose.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch die erhöhte Standzeit der immobilisierten Zellen in Kombination mit einem rohen Pflanzensaft als Substrat eine wesentlich höhere Ressourceneffizienz erreicht wird, da der Aufreinigungsschritt zur hochreinen Saccharose eingespart wird.  An advantage of the present invention is that the increased lifetime of the immobilized cells in combination with a crude plant juice as a substrate results in a substantially higher resource efficiency since the purification step to high purity sucrose is saved.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch den direkten Einsatz von Dicksaft Energie und Betriebsmittel eingespart werden können.  Another advantage of the present invention is that the direct use of thick juice saves energy and resources.
Noch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch den Einsatz des Dicksaftes keinerlei Pufferlösungen oder andere Zusätze zur Stabilisierung der enzymatischen Aktivität notwendig sind, sondern eine natürliche Stabilisierung der eingesetzten Enzyme stattfindet. Another advantage of the present invention is that the use of the thick juice no buffer solutions or other additives to stabilize the enzymatic activity are necessary, but a natural stabilization of the enzymes used takes place.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass ein Ausbluten des Bettes imYet another advantage of the present invention is that bleeding of the bed in the
Gegensatz zum Einsatz von rein wässriger Saccharoselösung durch den Einsatz von saccharosehaltigen Pflanzensäften verhindert wird. Contrary to the use of purely aqueous sucrose solution by the use of sucrose-containing plant juices is prevented.
Noch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch den Einsatz des Dicksaftes während der Isomerisierung der Gehalt an den kariogenen Monosacchariden Fructose undAnother advantage of the present invention is that the use of the thick juice during isomerization, the content of the cariogenic monosaccharides fructose and
Glucose verglichen zu dem Einsatz von gereinigter Saccharoselösung verringert werden kann. Glucose can be reduced compared to the use of purified sucrose solution.
Unter dem Begriff„Isomaltulose" ist 6-O-a-D-Glucopyranosido-D-Fructose zu verstehen. The term "isomaltulose" means 6-O-α-D-glucopyranosido-D-fructose.
Unter dem Begriff „Enzymkomplex" ist eine mindestens ein aktives Enzym aufweisende Zusammensetzung oder Mischungszusammensetzung zu verstehen, die auch komplexer Natur sein kann, wie beispielsweise eine lebende Zelle. Weitere Beispiele eines Enzymkomplexes sind Fusionsproteine, in denen das mindestens eine aktive Enzym mit mindestens einem weiteren Polypeptid verknüpft ist, aber auch ein aufgereinigtes Enzym selber kann einen Enzymkomplex im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. By the term "enzyme complex" is meant an at least one active enzyme-comprising composition or mixture composition which may also be complex in nature, such as a living cell Further examples of an enzyme complex are fusion proteins in which the at least one active enzyme has at least one other Polypeptide is linked, but also a purified enzyme itself may be an enzyme complex in the context of the present invention.
Unter dem Begriff „immobilisierter Enzymkomplex" ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Enzymkomplex zu verstehen, der an eine Matrix gebunden oder von einer Matrix eingeschlossen ist, so dass der Enzymkomplex in seiner freien Diffusion oder in seiner freien Bewegung in einer wässrigen Lösung eingeschränkt, beispielsweise verlangsamt, ist.  In the context of the present invention, the term "immobilized enzyme complex" is to be understood as meaning an enzyme complex which is bound to a matrix or enclosed by a matrix, so that the enzyme complex is restricted in its free diffusion or in its free movement in an aqueous solution, slowed down, for example.
Unter dem Begriff„Dünnsaft" ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das Produkt zu verstehen, welches bei der Zuckerherstellung aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr nach der Saftreinigung vorliegt. Dünnsaft enthält typischerweise 10-20 Gew.-% Saccharose bezogen auf den gesamten Saft. Unter dem Begriff „Dicksaft" ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der eingedickte„Dünnsaft" zu verstehen, welcher mehr als 20 Gew.-% Saccharose bezogen auf den gesamten Saft enthält. In the context of the present invention, the term "thin juice" is to be understood as meaning the product which is present in the sugar production from sugar beet or sugar cane after juice purification. "Thin juice typically contains 10-20% by weight of sucrose, based on the total juice. The term "thick juice" is to be understood in the context of the present invention, the thickened "thin juice" containing more than 20 wt .-% sucrose based on the total juice.
Alle angegebenen Prozent (%) sind wenn nicht anders angegeben Massenprozent.  All percentages (%) are percentages by weight unless otherwise specified.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als saccharosehaltige Lösung vorteilhaft Dicksaft eingesetzt; dieser kann gegebenenfalls bis zu einem Volumenverhältnis von 1 :5, bezogen auf Dicksaft zu Wasser, mit Wasser verdünnt werden, wodurch eine besser kontrollierbare Isomerisierung erhalten wird. In the method according to the invention is used as sucrose-containing solution advantageous thick juice; this may optionally be diluted with water to a volume ratio of 1: 5, based on thick juice to water, whereby a more controllable isomerization is obtained.
Insbesondere wird die Verdünnung des Dicksaftes mit Wasser so gewählt, dass am Anfang des Verfahrensschrittes A) im Dicksaft eine Saccharosekonzentration von 20-80 Gew.-%, insbesondere von 30-50 Gew.-% bezogen auf den gesamten Saft vorliegt. In particular, the dilution of the thick juice with water is chosen so that at the beginning of process step A) in the thick juice a sucrose concentration of 20-80 wt .-%, in particular from 30-50 wt .-% based on the total juice is present.
Insbesondere Dünn- oder Dicksaft von Zuckerrüben ist vorteilhaft einzusetzen, wobei Dicksaft von Zuckerrüben besonders bevorzugt ist. In particular, thin or thick juice of sugar beet is to be used advantageously, with thick juice of sugar beets being particularly preferred.
Das in dem Enzymkomplex enthaltene Enzym ist vorzugsweise mindestens eine Saccharose Glucosylmutase der Enzymklasse EC 5.4.99.1 1. Besonders bevorzugt werden Saccharose Glucosylmutasen aus Protaminobacter rubrum, insbesondere der Stamm Protaminobacter rubrum CBS 574.77 und solche mit Seq ID Nr. 5 und 6; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, insbesondere der Stamm Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, insbesondere der Stamm Serratia odorifera 4Rx13 (Seq ID Nr. 7); Serratia marcescens, insbesondere der Stamm Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, insbesondere der Stamm Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, insbesondere die Stämm Erwinia rhapontici ATCC29283 (Seq ID Nr. 1 ), NCPPB 1578, DSM 4484 (Seq ID Nr. 8), NX-5 (Seq ID Nr. 9) und WAC2928 (Seq ID Nr. 10); Erwinia sp., insbesondere der Stamm Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, insbesondere der Stamm Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, insbesondere der Stamm Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. insbesondere die Stämme Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 (Seq ID Nr. 1 1 ) und NK33-98-8 (Seq ID Nr. 12); Klebsiella pneumoniae, insbesondere der Stamm Klebsiella pneumoniae 342 (Seq ID Nr. 4); Klebsiella singaporensis, insbesondere der Stamm Klebsiella singaporensis LX21 ; Pseudomonas mesoacidophila, insbesondere der Stamm Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (Seq ID Nr. 2); Pantoea dispersa, insbesondere der Stamm Pantoea dispersa UQ68J (Seq ID NR. 3); Klebsiella planticola, insbesondere die Stämme Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 und UQ14S (Seq ID NR. 13); Enterobacter sp., insbesondere der Stamm Enterobacter sp. FMB-1 (Seq ID NR. 16) , SZ62 und Ejp617 (Seq ID NR. 14) ; Azotobacter vinelandii DJ (Seq ID NR. 15) in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt, wobei Protaminobacter rubrum CBS 574.77 und Protaminobacter ruber Z12 besonders bevorzugt sind. Die Enzyme können in aufgereinigter Form als Polypeptide eingesetzt werden. Zur erleichterten Aufreinigung können diese als Fusionsproteine vorliegen, wobei beispielsweise ein, die leichte Aufreinigung ermöglichender tag, wie beispielsweise ein His-iag, ein Strep-tag, ein GST-iag oder ein MBP-iag, an das Enzym fusioniert ist. Es ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass es sich bei dem Enzymkomplex um ganze Zellen handelt, welche bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe Protaminobacter rubrum, insbesondere der Stamm Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, insbesondere der Stamm Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, insbesondere der Stamm Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, insbesondere der Stamm Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, insbesondere der Stamm Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, insbesondere die Stämm Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 und WAC2928; Erwinia sp., insbesondere der Stamm Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, insbesondere der Stamm Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, insbesondere der Stamm Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. insbesondere die Stämme Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 und NK33-98-8; Klebsiella pneumoniae, insbesondere der Stamm Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, insbesondere der Stamm Klebsiella singaporensis LX21 ; Pseudomonas mesoacidophila, insbesondere der Stamm Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, insbesondere der Stamm Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, insbesondere die Stämme Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 und UQ14S; Enterobacter sp., insbesondere der Stamm Enterobacter sp. FMB-1 , SZ62 und Ejp617; Azotobacter vinelandii DJ, wobei Protaminobacter rubrum CBS 574.77 und Protaminobacter ruber Z12 besonders bevorzugt sind. Die Immobilisierung der Enzymkomplexe kann beispielsweise in Form von CLEAs (insoluble crosslinked enzyme aggregates) (Cao, L. et al., 2000, Cross-Iinked enzyme aggregates: a simple and effective method for the immobilization of penicillin acylase, Org. Lett, 2: 1361 - 1264) oder an festen Trägermaterialien natürlichen oder synthetischen Ursprungs erfolgen. Natürliche Materialien sind z.B. Polysaccharide wie Alginat, Agarose, Sepharose, Cellulose und dessen Derivate (z. B. DEAE- oder CM-Cellulose). Es können auch modifizierte Sepharosen, wie z.B. durch Epoxy-aktivierte-, Bromcyan-aktivierte-, NHS-aktivierte-, Thiol-aktivierte Sepharose eingesetzt werden. Diese Sepharosen sind beispielsweise bei den Firmen GE Healthcare, BioRad, Sigma und Pierce kommerziell erhältlich. The enzyme contained in the enzyme complex is preferably at least one sucrose glucosylmutase of the enzyme class EC 5.4.99.1 1. Particularly preferred are sucrose glucosyl mutases from Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and those with Seq ID Nos. 5 and 6; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13 (SEQ ID NO: 7); Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, in particular the strain Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, especially the strain Erwinia rhapontici ATCC29283 (SEQ ID NO: 1), NCPPB 1578, DSM 4484 (SEQ ID NO: 8), NX-5 (SEQ ID NO: 9) and WAC2928 (SEQ ID NO: 10); Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 (Seq ID No. 11) and NK33-98-8 (Seq ID No. 12); Klebsiella pneumoniae, in particular strain Klebsiella pneumoniae 342 (SEQ ID NO: 4); Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, in particular the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (SEQ ID NO: 2); Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J (SEQ ID NO: 3); Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S (SEQ ID NO 13); Enterobacter sp., In particular the strain Enterobacter sp. FMB-1 (Seq ID NO. 16), SZ62 and Ejp617 (Seq ID NO 14); Azotobacter vinelandii DJ (SEQ ID NO: 15) is used in the method according to the invention, with Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and Protaminobacter ruber Z12 being particularly preferred. The enzymes can be used in purified form as polypeptides. For ease of purification, these may be present as fusion proteins, with, for example, a tag which facilitates ready purification, such as a His-iag, a Strep-tag, a GST-iag or an MBP-iag, fused to the enzyme. It is preferred in the method according to the invention that the enzyme complex is whole cells, which are preferably selected from the group Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, in particular the strain Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, especially the strain Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 and WAC2928; Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 and NK33-98-8; Klebsiella pneumoniae, in particular the strain Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, especially the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S; Enterobacter sp., In particular the strain Enterobacter sp. FMB-1, SZ62 and Ejp617; Azotobacter vinelandii DJ, with Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and Protaminobacter ruber Z12 being particularly preferred. The immobilization of the enzyme complexes can be carried out, for example, in the form of CLEAs (insoluble crosslinked enzyme aggregates) (Cao, L. et al., 2000, Cross-linked enzyme aggregates: a simple and effective method for the immobilization of penicillin acylase, Org. Lett, 2 : 1361-1264) or on solid support materials of natural or synthetic origin. Natural materials are, for example, polysaccharides such as alginate, agarose, sepharose, cellulose and its derivatives (eg DEAE or CM cellulose). Modified sepharoses, such as epoxy-activated, cyanogen bromide activated, NHS activated, thiol activated sepharose, may also be employed. These sepharoses are commercially available, for example, from GE Healthcare, BioRad, Sigma and Pierce.
Als synthetische organische Polymere können Polystyrene-Derivate, Polyacrylate, insbesondere epoxidaktivierte Acrylharzperlen (Eupergit), Polymethacrylate, Polyacrylamide, Vinyl- und Allylpolymere, Polyester oder Polyamide eingesetzt werden. As synthetic organic polymers it is possible to use polystyrene derivatives, polyacrylates, in particular epoxide-activated acrylic resin beads (Eupergit), polymethacrylates, polyacrylamides, vinyl and allyl polymers, polyesters or polyamides.
Als anorganische Träger sind Materialien auf der Basis von Silicium- oder Aluminiumoxiden bzw. Gemischen daraus möglich.  As inorganic supports materials based on silicon or aluminum oxides or mixtures thereof are possible.
Die Immobilisierung der Enzymkomplexe kann auch durch Verkapselung in polymeren porösen Gelen z.B. hydrophoben Sol-Gel Materialien aus RSi(OCH3)3 bzw. Gemischen aus RSi(OCH3)3 und Si(OCH3)4 (Reetz, M.T.; Zonta, A.; Simpelkamp, J.; Rufinska, A.; Tesche, B. J. Sol-Gel Sei. Technol. 1996, 7, p. 35-43) oder aus porösen polymeren Silica-Gelen erfolgen (Elgren, T.M.; Zadvorny, O.A.; Brecht, E.; Douglas, T.; Zorin, N.A.; Maroney, M. J. & Peters, J. W.). Immobilization of the enzyme complexes can also be achieved by encapsulation in polymeric porous gels, for example hydrophobic sol-gel materials of RSi (OCH 3 ) 3 or mixtures of RSi (OCH 3 ) 3 and Si (OCH 3 ) 4 (Reetz, MT; Zonta, A Simpelkamp, J .; Rufinska, A .; Tesche, BJ Sol-Gel, Technol 1996, 7, pp. 35-43) or from porous polymeric silica gels (Elgren, TM; Zadvorny, OA; Brecht E, Douglas, T., Zorin, NA, Maroney, MJ & Peters, JW).
Neben einer Immobilisierung ist außerdem eine Mehrfachverwendung des Enzyms in Enzymmembranreaktoren denkbar. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Enzymkomplexe, insbesondere Zellen, werden bevorzugt in Polysacchariden wie Alginat, Pectin, Carrageenan, Chitosan oder Polyvinylalcoholen, wie beispielsweise Lentikats, oder Mischungen daraus, insbesondere in Alginat immobilisiert; vgl hierzu beispielsweise Shimizu, H., et al. (1997) Screening of novel microbial enzymes for the produetion of biologically and chemically useful Compounds, in: Advances in biochemical engineering biotechnology, Vol58: New Enzymes.for Organic Synthesis (Scheper, T., ed.) pp. 45-88, Springer, New York. In addition to immobilization, a multiple use of the enzyme in enzyme membrane reactors is also conceivable. The enzyme complexes used in the process according to the invention, in particular cells, are preferably immobilized in polysaccharides such as alginate, pectin, carrageenan, chitosan or polyvinyl alcohols, such as lenticates, or mixtures thereof, in particular in alginate; See, for example, Shimizu, H., et al. (1997) Screening of novel microbial enzymes for the production of biologically and chemically useful compounds, in: Advances in biochemical engineering biotechnology, Vol58: New Enzymes. For Organic Synthesis (Scheper, T., ed.) Pp. 45-88, Springer, New York.
Eine besonders bevorzugt einzusetzende Immobilisierung für jegliche Form der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Enzymkomplexe stellt das in der EP201 1865 beschriebene Verfahren dar, bei dem die auf einem inerten Träger immobilisierten Enzymkomplexe mit einer durch Hydrosilylierung gewonnenen Siliconbeschichtung versehen werden. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass in Verfahrensschritt B) ein pH-Wert von 4 bis 9,5 vorliegt. Dieser pH-Wert wird vorteilhaft mit Hilfe einer Säure, insbesondere einer anorganischen Säure, bevorzugt aus der Gruppe Schwefelsäure, Salzsäure oder Essigsäure, eingestellt. A particularly preferred immobilization for any form of the enzyme complexes used in the method according to the invention is the method described in EP201 1865, in which the enzyme complexes immobilized on an inert support are provided with a silicone coating obtained by hydrosilylation. It is inventively preferred that in process step B) a pH of 4 to 9.5 is present. This pH is advantageously adjusted by means of an acid, in particular an inorganic acid, preferably from the group of sulfuric acid, hydrochloric acid or acetic acid.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, dass in Verfahrensschritt B) eine Temperatur von 20 bis 40°C, bevorzugt von 25 bis 35°C, gemessen in der saccharosehaltigen Lösung vorliegt. In Verfahrensschritt C) wird der Enzymkomplex von der Isomaltulose abgetrennt; dies erfolgt beispielsweise durch Filtration, Sedimentation oder Zentrifugation. Aufgrund des Immobilisatcharakters des Enzymkomplexes ist diese Abtrennung gegenüber nicht immobilisiertem Enzym erleichtert. It is further preferred according to the invention that in process step B) a temperature of 20 to 40 ° C, preferably from 25 to 35 ° C, measured in the sucrose-containing solution. In process step C) the enzyme complex is separated from the isomaltulose; This is done for example by filtration, sedimentation or centrifugation. Due to the immobilization character of the enzyme complex, this separation is facilitated over non-immobilized enzyme.
Aus Gründen der Verfahrensökonomie ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der immobilisierte Enzymkomplex in Form eines Festbettes eingesetzt wird, durch welches die saccharosehaltige Lösung strömt (H. Schiweck, Zuckerind. (1990), 1 15 (7), 555-565). Entsprechende Verfahren im Festbett werden in A. Liese, et. al. Processes in A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey (Eds.), Industrial Biotransformations 2nd Edition (2006), Wiley-VCH, Weinheim, beschrieben. In solch einem Verfahren finden Verfahrenschritte A) bis C) kontinuierlich, und damit ineinander übergehend bis hin zu gleichzeitig, statt.  For reasons of process economy, it is preferred according to the invention if the immobilized enzyme complex is used in the form of a fixed bed through which the sucrose-containing solution flows (H. Schiweck, Zuckerind. (1990), 15 (7), 555-565). Corresponding methods in a fixed bed are described in A. Liese, et. al. Processes in A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey (Eds.), Industrial Biotransformations 2nd Edition (2006), Wiley-VCH, Weinheim. In such a process, process steps A) to C) take place continuously, and thus merge into one another up to simultaneously.
Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt D) Isomaltulose-Impfkristalle hinzugefügt werden, insbesondere in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-% bezogen auf die zu theoretisch berechnete Kristallmenge. An inventively preferred method is characterized in that in step D) isomaltulose seed crystals are added, in particular in an amount of 0.01 to 10 wt .-% and particularly preferably 0.1 to 1 wt .-% based on the theoretical calculated amount of crystal.
Es hat sich für das erfindungsgemäße Verfahren als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Isomaltulose-Impfkristalle zu einem Zeitpunkt, an dem die Schallgeschwindigkeit in der Feedlösung in einem Bereich von 1800 m/s bis 2000 m/s, insbesondere 1850 m/s bis 1950 m/s, insbesondere 1870 m/s bis 1920 m/s liegt, hinzugefügt werden. Die Schallgeschwindigkeit wird mit einer handelsüblichen Sonde zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit vermessen. Typische Hersteller von Schallgeschwindigkeitssonden sind die Firmen Sensotech (Magdeburg, Deutschland) oder auch Anton Paar (Graz, Österreich)  It has been found to be advantageous for the process according to the invention if the isomaltulose seed crystals at a time at which the speed of sound in the feed solution in a range of 1800 m / s to 2000 m / s, in particular 1850 m / s to 1950 m / s, in particular 1870 m / s to 1920 m / s is added. The speed of sound is measured with a commercial probe to determine the speed of sound. Typical manufacturers of sound velocity probes are Sensotech (Magdeburg, Germany) or Anton Paar (Graz, Austria)
Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt D) in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 70 °C, bevorzugt von 55 °C bis 65 °C, besonders bevorzugt von 58 °C bis 62 °C und in einem Druckbereich von 70 mbar bis 200 mbar, bevorzugt von 100 mbar bis 180, besonders bevorzugt von 1 10 mbar bis 140 mbar durchgeführt wird. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Verfahrensschritt D) in einem Temperaturbereich von 58 °C bis 62 °C und in einem Druckbereich von 1 10 mbar bis 140 mbar durchgeführt wird. Durch die Variation des Abdampfgrades können unterschiedliche Feststoffgehalte bzw. Ausbeuten angefahren werden, dies kann beispielsweise über die Verweilzeit in Verfahrensschritt D) gesteuert werden. Es ist vorteilhaft und somit bevorzugt, wenn in Verfahrensschritt D) so viel Wasser entfernt wird, so dass bezogen auf die erhaltene Suspension diese 20 Gew.-% bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 Gew.-% bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 Gew.-% bis 60 Gew.-% Isomaltulose als Feststoff enthält. A preferred process according to the invention is characterized in that process step D) in a temperature range from 50 ° C to 70 ° C, preferably from 55 ° C to 65 ° C, more preferably from 58 ° C to 62 ° C and in a pressure range of 70 mbar to 200 mbar, preferably from 100 mbar to 180, more preferably from 1 10 mbar to 140 mbar is carried out. In particular, it is preferred in this context that, in the process according to the invention, process step D) is carried out in a temperature range from 58 ° C. to 62 ° C. and in a pressure range from 110 mbar to 140 mbar. By varying the degree of evaporation different solids contents or yields can be approached, this can be controlled for example over the residence time in process step D). It is advantageous and thus preferred if in process step D) so much water is removed, so that based on the resulting suspension, these 20 wt .-% to 70 wt .-%, preferably 30 wt .-% to 65 wt .-% , More preferably 40 wt .-% to 60 wt .-% isomaltulose as a solid.
In Verfahrensschritt E) können sämtliche dem Fachmann bekannten Verfahren zur Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten eingesetzt werden, wie beispielsweise Zentrifugation, Sedimentation, Dekantation, Trennen im Schwerefeld und Filtration. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung in Verfahrensschritt E) durch Zentrifugation erfolgt. In process step E), all processes known to those skilled in the art for the separation of solids from liquids can be used, for example centrifugation, sedimentation, decantation, separation in the gravitational field and filtration. A process preferred according to the invention is characterized in that the separation in process step E) takes place by centrifugation.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Waschen in Verfahrensschritt F) mit Wasser erfolgt, insbesondere mit Wasser, welches eine Temperatur von 20 °C bis 90 °C, bevorzugt von 30 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt von 50 °C bis 70 °C aufweist. It is inventively preferred that the washing in step F) is carried out with water, in particular with water, which has a temperature of 20 ° C to 90 ° C, preferably from 30 ° C to 80 ° C, particularly preferably from 50 ° C to 70 ° C.
Um die Ausbeute an Isomaltulose zu steigern und Produktverluste zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit, insbesondere das zum Waschen eingesetzte Wasser, der Feedlösung des Verfahrensschrittes C) zugeführt wird. In order to increase the yield of isomaltulose and to avoid product losses, it is inventively preferred that the liquid used in step F) for washing, in particular the water used for washing, the feed solution of process step C) is supplied.
Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Feedlösung des Verfahrensschrittes C) enthaltend Isomaltulose und Wasser die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit enthält; insbesondere bevorzugt enthält die Feedlösung die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit und das direkte Isomerisierungsprodukt eines saccharosehaltigen Pflanzensaftes.  A preferred process according to the invention is thus characterized in that the feed solution of process step C) containing isomaltulose and water contains the liquid used for washing in process step F); The feed solution particularly preferably contains the liquid used for washing in process step F) and the direct isomerization product of a sucrose-containing vegetable juice.
Um denselben technischen Effekt zu erzielen, ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es zusätzlich die Verfahrensschritte umfasst G) Abkühlen der Mutterlauge aus Verfahrensschritt E) unter Erhalt einer zweiten Suspension von Isomaltulose-Kristallen, In order to achieve the same technical effect, it is preferred that the method according to the invention is characterized in that it additionally comprises the method steps G) cooling the mother liquor from process step E) to obtain a second suspension of isomaltulose crystals,
H) Auftrennen der Suspension in einen zweiten isomaltulosehaltigen Feststoff und eine zweite Mutterlauge und gegebenenfalls  H) separating the suspension into a second isomaltulose-containing solid and a second mother liquor and optionally
I) Lösen des zweiten isomaltulosehaltigen Feststoffes in der Feedlösung des Verfahrensschrittes C). I) dissolving the second isomaltulose-containing solid in the feed solution of process step C).
Um dieses bevorzugte Verfahren möglichst energetisch günstig fahren zu können, ist es bevorzugt dass neben Verfahrensschritt D) auch Verfahrensschritt F) in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 70 °C, bevorzugt von 55 °C bis 65 °C, besonders bevorzugt von 58 °C bis 62 °C und in einem Druckbereich von 70 mbar bis 200 mbar, bevorzugt von 100 mbar bis 180, besonders bevorzugt von 1 10 mbar bis 140 mbar durchgeführt wird. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass neben Verfahrensschritt D) auch Verfahrensschritt F) in einem Temperaturbereich von 58 °C bis 62 °C und in einem Druckbereich von 1 10 mbar bis 140 mbar durchgeführt wird. In order to drive this preferred method as energetically favorable, it is preferred that in addition to step D) and process step F) in a temperature range of 50 ° C to 70 ° C, preferably from 55 ° C to 65 ° C, particularly preferably of 58 ° C is carried out to 62 ° C and in a pressure range from 70 mbar to 200 mbar, preferably from 100 mbar to 180, more preferably from 1 10 mbar to 140 mbar. In particular, it is preferred in this context that in addition to method step D) also method step F) in a temperature range of 58 ° C to 62 ° C and in a pressure range of 1 10 mbar to 140 mbar is performed.
Ein bevorzugtes, erfindungsgemäßes Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt G) die Mutterlauge aus Verfahrensschritt E) auf 10 °C bis 30 °C, bevorzugt auf 15 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt auf 18 °C bis 22 °C abgekühlt wird, wobei der Druck bevorzugt dem umgebenden Luftdruck von 0,9 bis 1 ,1 bar entspricht. A preferred process according to the invention is characterized in particular by the fact that in process step G) the mother liquor from process step E) is from 10 ° C. to 30 ° C., preferably from 15 ° C. to 25 ° C., more preferably from 18 ° C. to 22 ° C. is cooled, the pressure preferably corresponds to the surrounding air pressure of 0.9 to 1, 1 bar.
In Verfahrensschritt H) des bevorzugten, erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich dieselben Verfahren zur Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten einsetzen wie in Verfahrensschritt E) des erfindungsgemäßen Verfahrens, um einen zweiten isomaltulosehaltigen Feststoff und eine zweite Mutterlauge zu erhalten; Verfahrensschritt H) wird bevorzugt bei 10 °C bis 30 °C, bevorzugt bei 15 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt bei 18 °C bis 22 °C durchgeführt. In process step H) of the preferred process according to the invention, the same processes for the separation of solids from liquids can be used as in process step E) of the process according to the invention to obtain a second isomaltulose-containing solid and a second mother liquor; Process step H) is preferably carried out at 10 ° C to 30 ° C, preferably at 15 ° C to 25 ° C, more preferably at 18 ° C to 22 ° C.
Der zweite isomaltulosehaltige Feststoff kann zu Endprodukten weiterverarbeitet werden oder aber - wie vorgeschlagen - in Verfahrensschritt I) in die Feedlösung des Verfahrensschrittes C) hinzugefügt werden, wobei es bevorzugt ist, dass der zweite isomaltulosehaltige Feststoff nach Hinzufügen in die Feedlösung des Verfahrensschrittes C) in dieser gelöst vorliegt. The second isomaltulose-containing solid can be further processed into end products or - as proposed - in process step I) in the feed solution of process step C) are added, it being preferred that the second isomaltulose-containing solid after addition to the feed solution of process step C) in this solved present.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass Verfahrensschritt I) im erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Feedlösung des Verfahrensschrittes C) enthaltend Isomaltulose und Wasser enthält; insbesondere bevorzugt enthält die Feedlösung den zweiten isomaltulosehaltigen Feststoff aus Verfahrensschritt H) gelöst und die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit. In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll. Folgende Abbildungen sind Bestandteil der Beispiele: It is preferred according to the invention that process step I) is carried out in the process according to the invention. An inventively preferred method is thus characterized in that the feed solution of process step C) containing isomaltulose and Contains water; The feed solution particularly preferably contains the second isomaltulose-containing solid from process step H) and the liquid used in step F) for washing. In the examples given below, the present invention is described by way of example, without the invention, the scope of application of which is apparent from the entire description and the claims, to be limited to the embodiments mentioned in the examples. The following figures are part of the examples:
Abbildung 1 : Beispielhafte, technischen Prozessführung der Kristallisation  Figure 1: Exemplary, technical process control of crystallization
Beispiele: Examples:
Beispiel 1: Isomerisierung von Dicksaft Example 1: isomerization of thick juice
Von einer Abimpfung des Stammes Protaminobacter rubrum (CBS574.77) wurden Zellen mit 1 - 5 mL eines sterilen Nährmediums bestehend aus 50 g/kg Saccharose , 15 g/kg Maisquellwasser, 7 g/kg Ammoniumsulfat, 0,5 g/kg Hefeextrakt, 1 g/kg Kaliumdihydrogensulfat, 0,41 g/kg Magnesiumchlorid Heptahydrat, 0,004 g/kg Manganchlorid Tetrahydrat, 0,047 g/kg Eisencitrat Monohydrat und 926 g/kg Wasser, bei Bedarf auf pH 7,2 eingestellt, abgeschwemmt. Diese Suspension diente als Impfgut für die Vorkultur, welche 200 mL, obiger Nährlösung, in einem 1 -L Schüttelkolben enthält. From a vaccination of the strain Protaminobacter rubrum (CBS574.77) were cells with 1 - 5 mL of a sterile nutrient medium consisting of 50 g / kg sucrose, 15 g / kg corn steep liquor, 7 g / kg ammonium sulfate, 0.5 g / kg yeast extract, 1 g / kg of potassium dihydrogen sulfate, 0.41 g / kg of magnesium chloride heptahydrate, 0.004 g / kg of manganese chloride tetrahydrate, 0.047 g / kg of iron citrate monohydrate and 926 g / kg of water, if necessary adjusted to pH 7.2, washed off. This suspension served as inoculum for the preculture containing 200 mL of the above nutrient solution in a 1 L shake flask.
Nach einer 20 stündigen Kultivierung bei 30 °C wurde mit der Vorkultur ein 2-L Fermenter, mit einem Liter sterilem Produktionsmedium bestehend aus 50 g/kg Saccharose , 15 g/kg Maisquellwasser, 3 g/kg Ammoniumsulfat, 4 g/kg Ammoniumhydrogenphosphat, 0,5 g/kg Hefeextrakt, 1 g/kg Kaliumdihydrogensulfat, 0,41 g/kg Magnesiumchlorid Heptahydrat, 0,004 g/kg Manganchlorid Tetrahydrat, 0,047 g/kg Eisencitrat Monohydrat und 926 g/kg Wasser, eingestellt auf pH 7,2, in der Art beimpft, dass die initiale optische Dichte (OD6oo) 1 betrug. After culturing at 30 ° C. for 20 hours, a 2-liter fermenter containing one liter of sterile production medium consisting of 50 g / kg sucrose, 15 g / kg corn steep liquor, 3 g / kg ammonium sulfate, 4 g / kg ammonium hydrogenphosphate, 0.5 g / kg yeast extract, 1 g / kg potassium dihydrogen sulfate, 0.41 g / kg magnesium chloride heptahydrate, 0.004 g / kg manganese chloride tetrahydrate, 0.047 g / kg iron citrate monohydrate and 926 g / kg water, adjusted to pH 7.2, inoculated such that the initial optical density (OD 6 oo) was 1.
Es wurde bei 30 °C, pH 7 (geregelt) und einem p02 von 30 % (Kaskade Rührer, Airflow) fermentiert. Saccharose wurde während der Fermentation zugefüttert. Nach 15-20 h war der Fermentationsprozess beendet und die Biomasse konnte für die Immobilisierung geerntet werden. It was fermented at 30 ° C, pH 7 (controlled) and a p0 2 of 30% (cascade stirrer, Airflow). Sucrose was fed during the fermentation. After 15-20 h was the Fermentation process ended and the biomass could be harvested for immobilization.
Hierzu wurde die erhaltene Suspension mit Wasser und einer 4%-igen Alginatlösung im Volumenverhältnis 1 :1 vermischt. Diese Suspension wurde dann durch Eintropfen in eine 2%- ige CaCI2-Lösung immobilisiert. Die erhaltenen Kugeln wurden mit Polyethlyenimin und Glutaraldehyd nachgehärtet. Der erhaltene Biokatalysator ist mehrere Wochen bei 4-10 °C lagerfähig. For this purpose, the resulting suspension was mixed with water and a 4% alginate solution in a volume ratio of 1: 1. This suspension was then immobilized by dropping into a 2% CaCl 2 solution. The resulting spheres were post-cured with polyethlyeneimine and glutaraldehyde. The biocatalyst obtained is storable for several weeks at 4-10 ° C.
Die erhaltenen immobilisierten Zellen werden in einen temperierbaren Säulenreaktor gefüllt und auf 20-35 °C temperiert und mit verdünnten Dicksaft aus Zuckerrüben mit einem Gehalt von 41 Gew.-% Saccharose bezogen auf den gesamten Dicksaft kontinuierlich durchströmt.  The resulting immobilized cells are placed in a temperature-controlled column reactor and heated to 20-35 ° C and continuously flowed through with diluted syrup from sugar beet with a content of 41 wt .-% sucrose based on the total thickness of the syrup.
Die Zusammensetzung nach Isomerisierung ist Tabelle 1 zu entnehmen. The composition after isomerization is shown in Table 1.
Tabelle 1 Zusammensetzung isomerisierter Dicksaft  Table 1 Composition of isomerized thick juice
Beispiel 2: Kristallisation des isomerisierten Dicksaftes Stufe 1 Example 2: Crystallization of the isomerized thick juice stage 1
Als Ausgangsmaterial stand ein isomeriserter Dicksaft aus Beispiels 1 zur Verfügung.  The starting material was an isomerized thick juice from Example 1 available.
Die Kristallisation der Isomaltulose aus isomerisiertem Dicksaft wurde mit Hilfe eines 3L- Doppelmantelrührgefässes durchgeführt.  The crystallization of isomaltulose from isomerized thick juice was carried out with the aid of a 3L double-walled stirred vessel.
In den 3L-Kristaller wurden bei einer Temperatur von 20-25°C 2999 g Feedlösung eingefüllt und auf 60°C aufgeheizt. Bei einer Temperatur von 60°C wurde vorsichtig der Druck abgesenkt, bis ein Siedevorgang zu beobachten war. Die durch die Siedekühlung hervorgerufene Temperaturabsenkung wurde über eine Anhebung der Thermostatentemperatur und leichte Regulierung des Vakuums kompensiert. Die Siedetemperatur sollte konstant bei 60°C gehalten werden. Sobald bei konstantem Druck die Temperatur anstieg, wurde das Vakuum so nachgeregelt, dass die Temperatur bei 60°C gehalten wurde. Mit Hilfe des installierten Vakuumvorstoßes und der Destillatvorlage wurde kontinuierlich über die Zeit die Destillatrate bestimmt. Bei einer Destillatrate von 41 ,5% bzw. einer Schallgeschwindigkeit von 1900 m/s wurde das Vakuum gebrochen und das Konzentrat über den installierten Trichter mit 10 g Impfkristallen mit einer Korngröße < 20 μηη angeimpft. Der Behälterinhalt wurde für ca. 30 Minuten unter Rühren bei 60°C gehalten. Anschließend wurde vorsichtig mit dem Abdampfen des Lösungsmittels und der eigentlichen Verdampfungskristallisation fortgefahren, bis eine Abdampfrate von 48% bzw. eine Schallgeschwindigkeit von 2130 m/s erreicht war. An dieser Stelle wurde das Endvakuum von 130 mbar gebrochen und die Verdampfung gestoppt. Die Suspension wurde bis zur Fest-Flüssig-T rennung unter Rühren weitere 30 Minuten im Kristaller belassen. 2999 g of feed solution were introduced into the 3L crystallizer at a temperature of 20-25 ° C. and heated to 60 ° C. At a temperature of 60 ° C, the pressure was gently lowered until a boiling process was observed. The lowering of the temperature caused by the boiling cooling was compensated by an increase in the thermostat temperature and a slight regulation of the vacuum. The boiling temperature should be kept constant at 60 ° C. As soon as the temperature increased at constant pressure, the vacuum was readjusted so that the temperature was maintained at 60 ° C. With the help of the installed vacuum feed and the distillate template, the distillate rate was determined continuously over time. At a distillate rate of 41, 5% or a speed of sound of 1900 m / s the vacuum was broken and the concentrate was seeded over the installed funnel with 10 g of seed crystals with a grain size <20 μηη. The contents of the container were kept at 60 ° C. with stirring for about 30 minutes. Subsequently, the evaporation of the solvent and the actual evaporation crystallization was continued carefully until an evaporation rate of 48% or a speed of sound of 2130 m / s was reached. At this point, the final vacuum of 130 mbar was broken and the evaporation stopped. The suspension was left in the crystallizer for another 30 minutes while stirring until the solid-liquid separation.
Aus dem Kristaller wurden 1553,5 g Suspension entnommen. Für die Fest-Flüssig-T rennung und Kristallwäsche stand eine Filterkorb-Zentrifuge der Fa. Cepa mit einem Korbdurchmesser von 200 mm zur Verfügung. In die Filterkorbzentrifuge wurden bei einer Umdrehungszahl von 500 rpm 1514,6g Suspension eingefüllt. Zwischen Entnahme und Befüllung der Zentrifuge ließ sich eine Massendifferenz von 38,9 g bzw. 2,5% berrechnen. Für die eigentliche Fest-Flüssig- Trennung wurde die Drehzahl der Zentrifuge auf 4000 rpm erhöht. Über die Fest-Flüssig- Trennung wurden 632,6 g Mutterlauge gewonnenen. Die theoretisch berechnete Feststoff masse auf dem Filtertuch betrug 882 g. Bei einer vorgegebenen Waschwassermenge von 10% berechnete sich daraus eine theoretische Waschwassermenge von 88,2g. Der Feststoff wurde anschließend bei einer Drehzahl von 500 rpm auf der Zentrifuge mit 90 g Reinstwasser gewaschen. Zum anschließenden Trockenschleudern wurde die Zentrifuge auf eine Drehzahl von 4000 rpm eingestellt. Es konnte eine beladene Waschwassermenge von 225,3 g abgenommen werden. Vom Filtertuch konnten 574 g gewaschener Feststoff gewonnen werden. Der Feststoff wies eine Restfeuchte von 3% auf. Über die Fest-Flüssig-T rennung ergibt sich somit eine Massendifferenz von 153,7 g bzw. einem relativen Massenverlust von 10,1 %. Der abgetrennte Feststoff wies die folgende Zusammensetzung auf, wobei das angegebene Wasser Kristallwasser des Isomaltulose darstellt:  1553.5 g of suspension were taken from the crystallizer. For the solid-liquid separation and crystal washing, a filter cage centrifuge from Cepa with a basket diameter of 200 mm was available. In the filter basket centrifuge 1514.6 g of suspension were filled at a speed of 500 rpm. Between removal and filling of the centrifuge, a mass difference of 38.9 g or 2.5% was calculated. For the actual solid-liquid separation, the speed of the centrifuge was increased to 4000 rpm. About the solid-liquid separation 632.6 g of mother liquor were obtained. The theoretically calculated solid mass on the filter cloth was 882 g. With a given amount of wash water of 10%, this calculated a theoretical amount of wash water of 88.2 g. The solid was then washed at a speed of 500 rpm on the centrifuge with 90 g ultrapure water. For subsequent spin-drying, the centrifuge was set to a speed of 4000 rpm. It could be removed a loaded amount of wash water of 225.3 g. From the filter cloth 574 g of washed solid could be recovered. The solid had a residual moisture content of 3%. The solid-liquid separation thus results in a mass difference of 153.7 g or a relative mass loss of 10.1%. The separated solid had the following composition, with the indicated water being water of crystallization of isomaltulose:
Tabelle 2 Zusammensetzung des gewaschenen Feststoffs Stufe 1 Die abgetrennte Mutterlauge der Stufe 1 wies folgende Zusammensetzung auf: Table 2 Composition of the washed solid Step 1 The separated mother liquor of stage 1 had the following composition:
Tabelle 3 Zusammensetzung der Mutterlauge Stufe 1  Table 3 Composition of the mother liquor stage 1
Basierend auf erhaltenen Massen konnte sich eine unkorrigierte Ausbeute bezogen auf Isomaltulose errechnen lassen: Based on the obtained masses, an uncorrected yield based on isomaltulose could be calculated:
Die Ausbeute konnte um die Fehler der Versuchsdurchführung korrigiert werden: Befüllung Fest-Flüssig-T rennung =1 ,025 The yield could be corrected by the errors of the experimental procedure: Filling solid-liquid separation = 1, 025
k2=Korrektur über Fest-Flüssig-T rennung = 1 , 101 k 2 = correction via solid-liquid separation = 1, 101
Ykor = Yunkor · k1 · k2 = 52,8% · 1,025 · 1,101 = 59,6% Y kor = Y uncorb · k 1 · k 2 = 52.8% · 1.025 · 1.101 = 59.6%
Stufe 2 Level 2
Zur Ausbeutesteigerung wurde die Mutterlauge dann in einer weiteren Stufe behandelt. Dies erfolgte über eine sog. Kühlungskristallisation von 60°C auf ca. 20°C. Im Versuch wurde dabei die eine wässrige Lösung enthaltend die Mutterlauge mit einer Masse von 857,9 g zurück in den Kristaller gegeben und bei 60°C temperiert. Mit Hilfe einer linearen Kühlrampe wurde die Temperatur dabei in 0,2 K/min-Schritten langsam abgekühlt. Bei einer Temperatur von 57°C wurden 1 ,8 g Impfkristalle mit einer Korngröße <20 μηη hinzugegeben. Die Impfkristallmenge entspricht etwa 0,5-1 % der erwarteten Kristallmenge. Die Zugabe kann z.B. über eine Suspension der Impfkristalle in Isopropanol erfolgen. Nach erreichen der Endtemperatur wurde die Suspension unter Rühren noch ca. 30 Minuten bei 20°C temperiert. Aus dem Kristaller konnten 575,8 g Suspension entnommen werden und bei einer Drehzahl von 500 rpm in die Zentrifuge gegeben. Dies entspricht einer Massendifferenz zum Beginn der Kristallisation von 56,8 g bzw. einem relativen Fahler von 8,9%. Für die Fest-Flüssig-T rennung in der Zentrifuge wurde die Drehzahl auf 4000 rpm erhöht. Eine Kristallwäsche war für Stufe 2 nicht vorgesehen, da der gewonnene Feststoff im späteren Prozess in Stufe 1 wieder aufgelöst und rekristallisiert werden soll. Nach der Fest-Flüssig-T rennung wurden 334,8 g Mutterlauge und 180,8 g Feststoff erhalten. Der Feststoff wies eine Restfeuchte von 6% auf. Über die Fest-Flüssig-T rennung wurde eine Massendifferenz von 47,9 g vermessen. Dies entspricht einem Fehler von 8,3%. Auch für Stufe zwei lies sich eine Ausbeute bezogen auf die in Stufe 1 eingesetzte Isomaltulose berechnen: v _ mFeststoff ' C XRF ) ' Xlsomaltulose;Feststoff mim pfkristalle _ 80,8 · (1 - 0,06) · 0,869 - 1,8 _ .7 ,.„. To increase the yield, the mother liquor was then treated in a further stage. This was done via a so-called. Cooling crystallization of 60 ° C to about 20 ° C. In this experiment, the one aqueous solution containing the mother liquor with a mass of 857.9 g was added back into the crystallizer and tempered at 60 ° C. Using a linear cooling ramp, the temperature was slowly cooled in 0.2 K / min increments. At a temperature of 57 ° C, 1.8 g of seed crystals with a particle size <20 μm were added. The seed amount corresponds to about 0.5-1% of the expected amount of crystal. The addition can be carried out, for example, via a suspension of the seed crystals in isopropanol. After reaching the final temperature, the suspension was heated with stirring for about 30 minutes at 20 ° C. From the crystallizer 575.8 g of suspension could be removed and added at a speed of 500 rpm in the centrifuge. This corresponds to a mass difference at the beginning of the crystallization of 56.8 g or a relative Fahler of 8.9%. For the solid-liquid separation in the centrifuge, the speed was increased to 4000 rpm. A crystal wash was not intended for stage 2, since the recovered solid in the later process in stage 1 is redissolved and recrystallized shall be. After solid-liquid separation, 334.8 g of mother liquor and 180.8 g of solid were obtained. The solid had a residual moisture content of 6%. About the solid-liquid T rennung a mass difference of 47.9 g was measured. This corresponds to an error of 8.3%. For stage two, a yield based on the read employed in step 1 isomaltulose calculate: v _ m solid 'C X RF)' X isomaltulose; solid m in pfkristalle _ 80.8 x (1 - 0.06) · 0.869 - 1,8 _. 7,.
unkor — — — '  unkor - - - '
mFeed ' Xlsomaltulose;Feed 2999 · 0,325 mFeed 'X isomaltulose; Feed 2999 x 0.325
Für Stufe zwei war es ebenfalls möglich eine korrigierte Ausbeute zu berechnen. Neben den Korrekturfaktoren der Stufe 1 mussten zusätzliche Korrekturfaktoren der Stufe 2 berücksichtigt werden: k3=Korrektur Befüllung / Entleerung =1 ,09 For level two it was also possible to calculate a corrected yield. In addition to the correction factors of level 1, additional correction factors of level 2 had to be taken into account: k 3 = correction filling / emptying = 1, 09
k2=Korrektur über Fest-Flüssig-T rennung = 1 ,083 k 2 = correction via solid-liquid separation = 1, 083
Ykor = Yunkor . ' k 1 " k 2 " k 3 " k 4 = 7>5% · 1,025 · 1,101 · 1,09 · 1,083 Y kor = Y unkor. ' k 1' k 2 ' k 3' k 4 = 7 > 5% x 1.025 x 1.101 x 1.09 x 1.083
Für das Gesamtverfahren errechnet sich damit eine unkorrigierte Gesamtausbeute von 70,3% bzw. eine um die Massenbilanzfehler korrigierte Gesamtausbeute von 82,3%. Nachfolgend ist die Zusammensetzungen des abgetrennten Feststoffs der Stufe 2 aufgeführt, wobei das angegebene Wasser Kristallwasser des Isomaltulose darstellt. For the overall method, this results in an uncorrected overall yield of 70.3% or an overall yield of 82.3% corrected for the mass balance errors. The compositions of the separated solid of stage 2 are listed below, the indicated water being water of crystallization of isomaltulose.
Tabelle 4 Zusammensetzung des Feststoffes der Stufe 2 Die abgetrennte Mutterlauge der Stufe 2 wies folgende Zusammensetzung bezogen auf die Trockensubstanz auf: Table 4 Composition of the solid of stage 2 The separated mother liquor of stage 2 had the following composition based on the dry substance:
Tabelle 5 Zusammensetzung der Mutterlauge Stufe 2  Table 5 Composition of the mother liquor stage 2
Beispiel 3: Beispiel einer technischen Prozessführung der Kristallisation Example 3: Example of a technical process control of crystallization
Eine mögliche, technische Prozessführung eines erfindungemäß bevorzugten Verfahrens ist in Abbildung 1 dargestellt: A possible technical process control of a preferred method according to the invention is shown in FIG. 1:
Die Feedlösung (1 ) wird zu Beginn des Prozesses dazu verwendet, um den nicht gewaschenen Feststoff (14) aus der Kristallisationsstufe S2 (H) / Fest-Flüssig-T rennung (I) und das Waschwasser (10) aus der Kristallwäsche (E/F) rückzulösen. Die Mischung (3) wird dann in der Verdampfungskristallisation S1 (D) eingesetzt. Hierin durch Verdampfen bei 60°C und einem Druck von 130 bis 150 mbar eines entsprechenden Wasseranteils (5) die Löslichkeit von Isomaltulose überschritten, so dass Isomaltulose auskristallisiert und als Suspension (4) aus der Verdampfungskristallisation (D) auf die Fest-Flüssig-T rennung / Kristallwäsche (E/F) gefahren werden kann. In der Fest-Flüssig-T rennung / Kristallwäsche (E/F) werden die Isomaltulose-Kristalle von der Mutterlauge (1 1 ) abgetrennt. Der mit Mutterlauge behaftete Feststoff wird mit Reinstwasser (7) gewaschen. Das Waschwasser (10) wird entgegen der Versuchsdurchführung dem Feedstrom zur Aufarbeitung wieder zugefahren. Die gewaschenen Kristalle (6) werden zur Produktkonfektionierung (J) gefahren. Die Produktkonfektionierung kann dabei als Trocknung oder als Lösestation mit Reinstwasser (9) ausgeführt sein. Zur Ausbeutesteigerung wird die Mutterlauge (1 1 ) einer Kühlungskristallisation (G) zugeführt. Hierin wird die Lösung von 60°C auf eine Temperatur von 20°C heruntergekühlt. Dabei wird die die Löslichkeitsgrenze von Isomaltulose überschritten, so dass Isomaltulose auskristallisiert und eine Suspension (12) gebildet wird. Die Suspension (12) wird von der Kühlungskristallisation (G) der Fest-Flüssig-T rennung (H) zugeführt. Hierin werden die erzeugten Kristalle (14) von der Mutterlauge (13) getrennt. Die Kristalle werden nicht gewaschen. Die Mutterlauge (13) verlässt das Verfahren. Der Feststoff (14) wird zur Rekristallisation im Isomaltulose Feedstrom (1 ) wieder aufgelöst. The feed solution (1) is used at the beginning of the process to remove the non-washed solid (14) from the crystallization stage S2 (H) / solid-liquid separation (I) and the wash water (10) from the crystal wash (E / F). The mixture (3) is then used in the evaporation crystallization S1 (D). Hereby by evaporation at 60 ° C and a pressure of 130 to 150 mbar of a corresponding water content (5) exceeded the solubility of isomaltulose, so that crystallized isomaltulose and suspension (4) from the evaporation crystallization (D) on the solid-liquid-T tion / crystal washing (E / F) can be driven. In solid-liquid separation / crystal washing (E / F), the isomaltulose crystals are separated from the mother liquor (11). The mother liquor-containing solid is washed with ultrapure water (7). The wash water (10) is fed back against the test procedure the feed stream for workup again. The washed crystals (6) are used for product preparation (J). The product preparation can be carried out as drying or as a solution station with ultrapure water (9). To increase the yield, the mother liquor (11) is fed to a cooling crystallization (G). Here the solution is cooled down from 60 ° C to a temperature of 20 ° C. In this case, the solubility limit of isomaltulose is exceeded so that isomaltulose crystallizes out and a suspension (12) is formed. The suspension (12) is fed from the cooling crystallization (G) to the solid-liquid separation (H). Herein, the generated crystals (14) are separated from the mother liquor (13). The crystals are not washed. The mother liquor (13) leaves the procedure. The solid (14) is redissolved for recrystallization in the isomaltulose feed stream (1).
Im Prozessflussdiagramm sind Pufferbehälter, etc. zu einem möglichen absatzweisen Betrieb der Kristallisationsstufen nicht aufgeführt.  In the process flow diagram, buffer tanks, etc. are not listed for possible batchwise operation of the crystallization stages.
Tabelle 6 Stoffstromtabelle  Table 6 Material flow table

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung von Isomaltulose umfassend die Verfahrensschritte 1 . Process for the preparation of isomaltulose comprising the process steps
A) in Kontakt Bringen eines Enzymkomplexes, welches die Umsetzung von  A) bringing into contact an enzyme complex which is the reaction of
Saccharose zu Isomaltulose zu katalysieren vermag, mit einer saccharosehaltigen Lösung;  Sucrose to catalyze isomaltulose, with a sucrose-containing solution;
B) Isomerisierung mindestens eines Teiles der Saccharose zu Isomaltulose;  B) isomerization of at least part of the sucrose to isomaltulose;
C) Abtrennen des Enzymkomplexes unter Erhalt einer Feedlösung,  C) separating the enzyme complex to obtain a feed solution,
D) teilweises Entfernen des Wassers von der Feedlösung durch Verdampfen unter Erhalt einer Suspension von Isomaltulose-Kristallen,  D) partially removing the water from the feed solution by evaporation to give a suspension of isomaltulose crystals,
E) Auftrennen der Suspension in einen isomaltulosehaltigen Feststoff und eine  E) separating the suspension into an isomaltulose-containing solid and a
Mutterlauge und gegebenenfalls  Mother liquor and optionally
F) Waschen des isomaltulosehaltigen Feststoffes,  F) washing the isomaltulose-containing solid,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als saccharosehaltige Lösung mindestens einer ausgewählt aus Dicksaft oder Dünnsaft, bevorzugt Dicksaft, eingesetzt wird.  in that at least one selected from among thick juice or thin juice, preferably thick juice, is used as the sucrose-containing solution.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2. The method according to claim 1, characterized
dass als saccharosehaltige Lösung ein mit Wasser verdünnter Dicksaft mit einer Saccharosekonzentration von 20-80 Gew.-%, insbesondere von 30-50 Gew.-% bezogen auf den gesamten Saft eingesetzt wird.  in that the sucrose-containing solution used is a thick water diluted with a sucrose concentration of 20-80% by weight, in particular of 30-50% by weight, based on the total juice.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 3. The method according to claim 1 or 2, characterized
dass das in dem Enzymkomplex enthaltene Enzym mindestens eine Saccharose Glucosylmutase der Enzymklasse EC 5.4.99.1 1 , insbesondere eine aus Protaminobacter rubrum, insbesondere der Stamm Protaminobacter rubrum CBS 574.77 und solche mit Seq ID Nr. 5 und 6; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, insbesondere der Stamm Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, insbesondere der Stamm Serratia odorifera 4Rx13 (Seq ID Nr. 7); Serratia marcescens, insbesondere der Stamm Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, insbesondere der Stamm Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, insbesondere die Stamm Erwinia rhapontici ATCC29283 (Seq ID Nr. 1 ), NCPPB 1578, DSM 4484 (Seq ID Nr. 8), NX-5 (Seq ID Nr. 9) und WAC2928 (Seq ID Nr. 10); Erwinia sp., insbesondere der Stamm Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, insbesondere der Stamm Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, insbesondere der Stamm Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. insbesondere die Stämme Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 (Seq ID Nr. 1 1 ) und NK33-98-8 (Seq ID Nr. 12); Klebsiella pneumoniae, insbesondere der Stamm Klebsiella pneumoniae 342 (Seq ID Nr. 4); Klebsiella singaporensis, insbesondere der Stamm Klebsiella singaporensis LX21 ; Pseudomonas mesoacidophila, insbesondere der Stamm Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (Seq ID Nr. 2); Pantoea dispersa, insbesondere der Stamm Pantoea dispersa UQ68J (Seq ID NR. 3); Klebsiella planticola, insbesondere die Stämme Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 und UQ14S (Seq ID NR. 13); Enterobacter sp., insbesondere der Enterobacter sp. FMB-1 (Seq ID NR. 16) , SZ62 und Ejp617 (Seq ID NR. 14) ; Azotobacter vinelandii DJ (Seq ID NR. 15) ist. in that the enzyme contained in the enzyme complex contains at least one sucrose glucosylmutase of the enzyme class EC 5.4.99.1 1, in particular one from Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77 and those with Seq ID Nos. 5 and 6; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13 (SEQ ID NO: 7); Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, in particular the strain Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, in particular the strain Erwinia rhapontici ATCC29283 (SEQ ID NO: 1), NCPPB 1578, DSM 4484 (SEQ ID NO: 8), NX-5 (SEQ ID NO: 9) and WAC2928 (SEQ ID NO: 10); Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 (Seq ID No. 11) and NK33-98-8 (Seq ID No. 12); Klebsiella pneumoniae, in particular strain Klebsiella pneumoniae 342 (SEQ ID NO: 4); Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, in particular the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (SEQ ID NO: 2); Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J (SEQ ID NO: 3); Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S (SEQ ID NO 13); Enterobacter sp., Especially Enterobacter sp. FMB-1 (SEQ ID NO: 16), SZ62 and Ejp617 (SEQ ID NO: 14); Azotobacter vinelandii DJ (SEQ ID NO: 15).
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch Method according to at least one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, in
dass es sich bei dem Enzymkomplex um Zellen, insbesondere um Zellen, handelt, welche ausgewählt sind aus Protaminobacter rubrum, insbesondere der Stamm Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, insbesondere der Stamm Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, insbesondere der Stamm Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, insbesondere der Stamm Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, insbesondere der Stamm that the enzyme complex are cells, in particular cells, which are selected from Protaminobacter rubrum, in particular the strain Protaminobacter rubrum CBS 574.77; Protaminobacter ruber Z12; Serratia plymuthica, in particular the strain Serratia plymuthica ATCC 15928; Serratia odorifera, in particular the strain Serratia odorifera 4Rx13; Serratia marcescens, in particular the strain Serratia marcescens NCIB 8285; Leuconostoc mesenteroides, especially the strain
Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, insbesondere die Stämm Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 und WAC2928; Erwinia sp., insbesondere der Stamm Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, insbesondere der Stamm Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, insbesondere der Stamm Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. insbesondere die Stämme Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 und NK33-98-8; Klebsiella pneumoniae, insbesondere der Stamm Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, insbesondere der Stamm Klebsiella singaporensis LX21 ; Pseudomonas mesoacidophila, insbesondere der Stamm Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, insbesondere der Stamm Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, insbesondere die Stämme Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 und UQ14S; Enterobacter sp. FMB-1 , SZ62 und Ejp617; Azotobacter vinelandii DJ. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, Leuconostoc mesenteroides ATCC 1083 a; Erwinia rhapontici, especially the strain Erwinia rhapontici ATCC29283, NCPPB 1578, DSM 4484, NX-5 and WAC2928; Erwinia sp., In particular the strain Erwinia sp. D12; Agrobacterium radiobacter, in particular the strain Agrobacterium radiobacter MX-232; Klebsiella terrigena, in particular the strain Klebsiella terrigena JCM 1687; Klebsiella sp. in particular the strains Klebsiella sp. FERM BP-2838, LX3 and NK33-98-8; Klebsiella pneumoniae, in particular the strain Klebsiella pneumoniae 342; Klebsiella singaporensis, in particular the strain Klebsiella singaporensis LX21; Pseudomonas mesoacidophila, especially the strain Pseudomonas mesoacidophila MX-45; Pantoea dispersa, in particular the strain Pantoea dispersa UQ68J; Klebsiella planticola, in particular the strains Klebsiella planticola CCRC 191 12, MX10 and UQ14S; Enterobacter sp. FMB-1, SZ62 and Ejp617; Azotobacter vinelandii DJ. Method according to claim 4, characterized in that
dass die Zellen in Polysacchariden wie Alginat, Pectin, Carrageenan, Chitosan oder Polyvinylalcoholen, wie beispielsweise Lentikats, oder Mischungen daraus, insbesondere in Alginat immobilisiert sind. in that the cells are immobilized in polysaccharides such as alginate, pectin, carrageenan, chitosan or polyvinyl alcohols, such as lenticates, or mixtures thereof, in particular in alginate.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch Method according to at least one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, in
dass in Verfahrensschritt B) ein pH-Wert von 4 bis 9,5 vorliegt. that in process step B) a pH of 4 to 9.5 is present.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch Method according to at least one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, in
dass in Verfahrensschritt B) eine Temperatur von 20 bis 40°C vorliegt. that in process step B) a temperature of 20 to 40 ° C is present.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch Method according to at least one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, in
dass der immobilisierte Enzymkomplex in Form eines Festbettes eingesetzt wird, durch welches die saccharosehaltige Lösung strömt. the immobilized enzyme complex is used in the form of a fixed bed through which the sucrose-containing solution flows.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Method according to at least one of the preceding claims, characterized
dass Verfahrensschritt D) in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 70 °C, bevorzugt von 55 °C bis 65 °C, besonders bevorzugt von 58 °C bis 62 °C und in einem Druckbereich von 70 mbar bis 200 mbar, bevorzugt von 100 mbar bis 180, besonders bevorzugt von 1 10 mbar bis 140 mbar durchgeführt wird. that process step D) in a temperature range from 50 ° C to 70 ° C, preferably from 55 ° C to 65 ° C, more preferably from 58 ° C to 62 ° C and in a pressure range from 70 mbar to 200 mbar, preferably from 100 mbar to 180, more preferably from 1 10 mbar to 140 mbar is performed.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Method according to at least one of the preceding claims, characterized
dass in Verfahrensschritt D) Isomaltulose-Impfkristalle hinzugefügt werden, insbesondere zu einem Zeitpunkt, an dem die Schallgeschwindigkeit in der Feedlösung in einem Bereich von 1800 m/s bis 2000 m/s, insbesondere 1850 m/s bis 1950 m/s, insbesondere 1870 m/s bis 1920 m/s liegt. that in step D) isomaltulose seed crystals are added, in particular at a time at which the speed of sound in the feed solution in a range of 1800 m / s to 2000 m / s, in particular 1850 m / s to 1950 m / s, in particular 1870th m / s is up to 1920 m / s.
1 1 . Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 1 1. Method according to at least one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet,  in
dass das Waschen in Verfahrensschritt F) mit Wasser erfolgt. 12. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch  the washing takes place in process step F) with water. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet,  in
dass die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit der Feedlosung des Verfahrensschrittes D) zugeführt wird. 13. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch  the liquid used for washing in process step F) is fed to the feed solution of process step D). 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet,  in
dass es zusätzlich die Verfahrensschritte umfasst  that it additionally comprises the method steps
G) Abkühlen der Mutterlauge aus Verfahrensschritt E) unter Erhalt einer zweiten  G) cooling the mother liquor from process step E) to obtain a second
Suspension von Isomaltulose-Kristallen,  Suspension of isomaltulose crystals,
H) Auftrennen der Suspension in einen zweiten isomaltulosehaltigen Feststoff und eine zweite Mutterlauge und gegebenenfalls  H) separating the suspension into a second isomaltulose-containing solid and a second mother liquor and optionally
I) Hinzufügen des zweiten isomaltulosehaltigen Feststoffes in die Feedlosung des I) adding the second isomaltulose-containing solid into the feed solution of
Verfahrensschrittes C). 14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, Process step C). 14. The method according to claim 13, characterized
dass in Verfahrensschritt G) die Mutterlauge aus Verfahrensschritt E) auf 10 °C bis 30 °C, bevorzugt auf 15 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt auf 18 °C bis 22 °C abgekühlt wird.  that in process step G) the mother liquor from process step E) is cooled to 10 ° C. to 30 ° C., preferably to 15 ° C. to 25 ° C., particularly preferably to 18 ° C. to 22 ° C.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, 15. The method according to claim 13 or 14, characterized
dass die Feedlosung des Verfahrensschrittes C) den zweiten isomaltulosehaltigen that the feed solution of process step C) is the second isomaltulose-containing
Feststoff aus Verfahrensschritt H) gelöst und Solid from step H) dissolved and
die in Verfahrensschritt F) zum Waschen eingesetzte Flüssigkeit  the liquid used in step F) for washing
enthält.  contains.
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