FI65086C - Foerfarande foer packning av adsorbent i en separationskolonn och kromatografisk separering av en fruktor/dextrosloesning - Google Patents

Description

----~ « M KUULUTUSJULKAISU , c n Q s (11) UTLÄGGNINGSSKIIIFT 6 508 6 ^ (51) Kv-iiuVa3 C 13 K 3/00, B 01 D 15/08 SUOMI —FINLAND (21) PK*nttlh»luiiMi* — PMMtmeknlni 78019*+ (22) HakamltplM —Ameknlngadag 23.01.78 (23) Alkuplivt—Glkl|hMdt| 23.01.78 (41) Tulhit |ulk>Mksl — Blivlt off*ntll| 25.07.78 _ ' (441 Nlht|yllc»lp«ncm ]a kuuLfulktiaun prm. — on 1 1 A-a

Patent- och registerst/reisan ' ' AmBkan uthfd och utl.ikrtfun publlcorad JU.J.J..OJ

(32)(33)(31) Pyrl»«y «uolkws—tejird priority 2^.01.77 USA(US) 762072 Toteennäytetty-Styrkt (71) A. Ξ. Staley Manufacturing Company, 2200 Eldorado Street, Decatur, Illinois 62525, USA(US) (72) Roger Samuel Leiser, Decatur, Illinois, Gin Chain Liaw, Decatur,

Illinois, USA(US) (7*0 Leitzinger Oy (5**) Menetelmä adsorbentin pakkaamiseksi erotuspylvääseen sekä fruktoosi/ dekstroosiliuosten kromatograafiseksi erottamiseksi - Förfarande för packning av adsorbent i en separationskolonn och kromatografisk sepa-rering av en fruktos/dextroslösning

Keksinnön kohteena on menetelmä, jolla tiiviisti pakataan adsor-bentti erotuspylväässä, jonka kammion leveys on vähintään 1,8 m sekä menetelmä fruktoosi/dekstroosiliuosten kromatoqraafiseksi erottamiseksi siten, että nestemäinen syöttöseosvirta, joka sisältää useita aineita, erotetaan useaksi nesteeksi, joista jokainen sisältää jotakin mainituista aineista korkeamman kon-sentraation kuin nestemäinen syöttöseosvirta, jossa menetelmässä vuorotellen johdetaan nestemäinen syöttöseosvirta ja eluointi-nestevirta erotuspylvään läpi, jonka kammion levevs on vähintään 1,8 m ja joka sisältää adosrbenttia, jolla on selektiivinen affiniteetti johonkin mainittuun aineeseen nähden niin, että saadaan effluenttivirta, jonka jakeet sisältävät jotakin mainittua yhdistettä korkeammat konsentraatiot, ja sen jälkeen erikseen otetaan talteen effeluenttivirran ne peräkkäiset jakeet, jotka sisältävät korkeamman konsentraation vähintään yhtä aineista, jolloin adsorbentti on tiiviisti pakattu erotuspylvääseen.

2 65086

Kun hartsi pakataan tasaisesti ja tiiviisti erotuspylvään kammioon, ei tarvitse käyttää mekaanisia ohjauslevyjä, joita aikaisemmin oli käytettävä, jotta voitaisiin varmistua tasaisesta ja yhtenäisestä virtauksesta erotuspylväiden koko poikkileikkaus-alueella. Keksinnön mukainen pylvään pakkausmenetelmä tekee mahdolliseksi suurihalkaisijäiset erotuspylväät, joissa ei ole ohjauslevyjä, koska ei-toivottu kanavoituminen eli epäsäännöllinen virtaus tiiviisti täytetyssä hartsipedissä eliminoituu käytännöllisesti katsoen kokonaan. Nestemäinen syöttövirta, joka sisältää fruktoosia ja dekstroosia, ja toinen, eluointi-vesivirta syötetään vuorottelevina, syklisinä pulsseina erotus-pylväiden sarjan läpi. Nestevirrat hajotetaan edelleen sarjan peräkkäisten pylväiden välille. Näin saadaan ulostulovirta eroamaan yhä paremmin jakeeseen, joka sisältää runsaasti fruktoosia, ja toiseen, runsaasti dekstroosia sisältävään ulostulo-virtaan .

Fruktoosi- ja dekstroosisokereiden erottamisessa on ehdotettu käytettäväksi vahvoja kationisia ioninvaihtohartseja. 'Tällaiset seokset olivat aikaisemmin tunnusomaisia sivutuotteita valmistettaessa sakkaroosia sokerijuurikkaista tai sokeriruo'osta. Inverttisokeri, joka sisältää noin 50 % fruktoosia ja 50 % dekstroosia, on erotettu nestekromatografiän avulla runsaasti fruktoosia sisältävään osaan ja runsaasti dekstroosia sisältävään osaan. Tätä menetelmää kutsutaan joskus molekvyliekskluusioksi. Isomerointimenetelmät ovat viime aikoina tehneet mahdolliseksi kaupallistaa runsaasti fruktoosia sisältävät maissisiirappi-makeutusaineet, jotka sisältävät 40 - 55 % fruktoosia, 40 - 50 % dekstroosia ja noin 3 - 8 % korkeampia polysakkarideja, mutta nämä tuotteet eivät ole aivan yhtä makeita kuin sakkaroosi. Tuotteiden, jotka sisältävät 55 - 65 % fruktoosia, makeutusaste on suurin piirtein sama kuin sakkaroosin, ja niillä voidaan suoraan korvata sakkaroosi ruokaresepteissä. Kustannukset, jotka aiheutuvat fruktoosimäärän nostamisesta yli noin 45 % entsyymi-käsittelyn avulla kasvavat jyrkästi käytettäessä nykyisiä kaupallisia menetelmiä. Tämän vuoksi tällaisten sokeriseosten fruktoo-sipitoisuutta on yritetty lisätä nestekromatografiän avulla.

3 65086

Fruktoosia ja dekstroosia sisältävään sokeriliuosten kromato-graafista erottamista on ehdotettu. Menetelmää on käytetty siirappien, jotka sisältävät fruktoosi/dekstroosia, fruktoosi-pitoisuuden nostamiseksi johtamalla seos adsorboivan hartsipedin läpi, joka sisältää ytimessä sulfonoidun, ristikkäissidotun polystyreenihartsin kationisuolaa tai jotain muuta adsorbenttia. Kun käytetään edellä mainittua hartsia, fruktoosin affiniteetti hartsiin on suurempi kuin dekstroosin, ja fruktoosi "pidättyy" hartsipetiin kun taas dekstroosi kulkee läpi effluenttivirtana. Hartsipetiin syötetään vuorotellen sokeriliuosvirta ja eluointi-vesivirta. Effluenttivirta sisältää runsaasti dekstroosia sisältävän jakeen, jota seuraa runsaasti fruktoosia sisältävä jae, jotka otetaan erikseen talteen. Erotustehokkuutta on yritetty paljon parantaa, jotta menetelmä voitaisiin suurentaa suuritilavuuksisiksi kaupallisiksi systeemeiksi. Virtausdynamiikka suurten erotuspylväiden läpi on huolellisesti säädettävä, jotta saataisiin aikaan mahdollisimman hyvä erottuminen.

Monia erilaisia menetelmiä ja systeemiä on ehdotettu, joilla fruktoosi voidaan erottaa dekstroosista mahdollisimman tehokkaasti käyttämällä molekyyliekskluusiota. USA-patentissa 2,911,362 selostetaan laajasti vahvan kationisen ioninvaihto-hartsin käyttöä kahden tai usemman veteeniiukenevan orgaanisen aineen, mukaanlukien glukoosi, asetoni, sakkaroosi, qlyseriini ja trietyleeniglykoli, erottamiseksi. Tämä lähde yleisesti ilmoittaa, että aldehydit ja ketonit voidaan erottaa. Tässä patentissa esitettyihin hartseihin sisältyvät tässä yhteydessä käytetyn tyyppiset rakeiset kationiset ioninvaihtohartsit, mutta vety-muodossa. Hartsi on styreenin, etyylivinyylibentseenin ja divi-nyylibentseenin sulfonoitu kopolymeeri.

Williams et ai., "Chromatography", Chemical Engineering, marraskuu, 1948, Voi. 55:113-8 on kuvannut kromatograafista absroptiota alumiinioksidille erittäin aktiivisen streptomvsiinin valmistuksen yhteydessä. Alumiinioksidin lisäksi on esitetty mvös muita absorbentteja mukaanlukien aktiivihiili, silikageeli, Florida-maa ja zeoliitit. Tässä lähteessä on kuvattu absorptio- 4 65086 pylväitä, joiden halkaisijat ovat korkeintaan 0,9 m ja korkeus 3,6 in · USA-patentissa 2,813,810 on esitetty D-glykoosin ja D-fruktoosin erotusmenetelmä inverttisokerista tai sakkaroosista. D-glukoosi erotetaan inverttisokerista tai seoksista, jotka sisältävät vhtä suuret määrät D-glukoosia tai D-sakkaroosia, ravistelemalla seosta ketonin kanssa, joka sisältää pienen määrän vettä, kun mukana on kationinvaihtohartsia. Suositellut kationinvaihto-hartsit ovat tyypiltään sulfonoituja, kuten sulfonoituja fenoli-formaldehydi-ioninvaihtohartseja, ytimessä sulfonoituja Dolysty-reeni-ioninvaihtohartseja (vetyionimuodossa), sulfonoitua hiiltä ja vastaavia.

USA-patentissa 3,044,904, 3,044,905 ja 3,044,906 on esitetty dekstroosin ja levuloosin kromatograafinen erotusmenetelmä, jossa käytetään kationisen, ytimessä sulfonoitu styreeni-ioninvaihto-hartsin erilaisia hartsisuoloja. Hartsi adsorboi parhaiten fruktoosi/dekstroosista muodostuvan seossyöttövirran levuloosin (fruktoosi), jolloin pääosa dekstroosista jää liuenneena kationinvaihtohartsia ympäröivään nesteeseen. Tämän jälkeen dekstroosi painetaan pois pylväästä eluointivedellä, joka pesee ulos fruktoosin dekstroosista erillään. Patentissa 3,004,904 esitetty tyypillinen erotuspylväs on sisähalkaisijaltaan noin 9,4 cm ja se on täytetty 96,5 cm korkeudelle. Tässä patentissa käytettiin hartsin kalsiumsuolamuotoa. Sopiviksi virtausnopeuksiksi havaittiin 4,1 1 - 20,3 1/minuutissa poikkileikkauspinta-alan m2 kohti. Suositeltu lämpötila-alue oli 50 - 70°C.

USA-patentissa 3,416,961 on esitetty USA-patentissa 3,044,904 esitetynlaiseen kromatograafiseen erotusmenetelmään tarkoitettu kierrätyssysteemi. USA-patentissa 3,817,787 käytetään samoja kationinvaihtohartseja. Siinä esitetty pylväs on pidempi, jotta erottuminen olisi tehokkaampaa.

Julkaisussa Journal of Chromatography, Voi. 42 (1969), ss.

5 65086 263-265, on esitetty dynaaminen pakkausmenetelmä ioninvaihto-hartsien pakkaamiseksi kromatografiapylväisiin. Kuitenkin on huomattava, että pakattavat hartsihiukkaset olivat kooltaan 5-10 mikronia, ja että pylvään halkaisijat olivat vain 0,62 cm. Esitetyissä pakkausmenetelmissä pakataan hartsi ensin patruunaan tai kammioon ja sen jälkeen hartsi poistetaan pakkauksesta tai kammiosta pakottamalla se pylvääseen. Hartsin turpoamista ei mainita lainkaan.

Kationisen ydinsulfonoidun polystyreeni-ioninvaihtohartsin kalsiumsuolamuodon on havaittu ottavan vähemmän tilaa vahvan suolaliuoksen läsnäollessa, mutta tälle ilmiölle ei ole havaittu mitään hyödyllistä käyttöä aikaisemmin. Kts. esimerkiksi USA-patentti 3,928,193. USA-patentin 3,928,193 mukaan hartsipedin turpoaminen ja kutistuminen on epäkohta. Tässä patentissa on kuvattu syöttövirran ja eluointiveden epäyhtenäisen virtauksen aiheuttamia ongelmia ja siinä ehdotetaan päältä avointa hartsi-petiä, jonka päälle syöttövirta ja eluointivirrat vuorotellen suihkutetaan, millä varmistetaan nesteen tasainen virtaaminen pylvään läpi.

Edellä mainitussa USA-patentissa 3,928,193 viitataan kahteen muuhun USA-patenttiin, 3,250,058 ja 3,539,505. Lisäksi USA--patentti 3,374,606 liittyy samaan kantahakemukseen kuin johon USA-patentti 3,250,058 perustui. Kaikkien näiden kolmen patentin kohteena on jakorakenteet joilla parannetaan hartsipetipylväiden erotuskykyä. Pylväisiin asetetaan tietvin välein mekaaniset virtauksen jakolaitteet, jotka parantavat suurihalkaisijäisten pylväiden erotuskykyä muuttamalla virtauskuvioita niin, että hartsipedeissä tapahtuvan kanavoitumisen ja turbulenssin vaikutukset eliminoituvat.

USA-patentissa 3,250,058 on esitetty levymäisiä ja pähkinän muotoisia virtauslevyjä, jotka on vuorotellen sijoitettu pitkin pedin pituutta välein, jotka eivät ole suurempia kuin pylvään halkaisija. Tässä patentissa kuvattujen suhteellisen ____ ______ . 1-- 6 65086 "suurihalkaisijäisten" lasipylväiden sisähalkaisija oli noin 49 mm. Pylväiden pituus oli noin 1,2 m. (kts. lause, joka yhdistää USA-patentin 3,250,058 sivut 4 ja 5).

Edelliseen patenttiin liittyvässä patentissa 3,374,606 on esitetty käytettäväksi seulalevyjä, jotka on asetettu säännöllisin välein kromatrografiapylvääseen. Esitetyn "suurihalkaisijäisen" pylvään halkaisija oli 10,16 cm. Yksityiskohtaisen kuvauksen kohteena näyttää olevan kaasukromatografiapvlväät, joissa käytetään kantoaineita, kuten heliumia, typpeä, arqonia, vetyä, metaania, höyryä tai vastaavaa. Kts. sivu 3, USA-patentin 3,374,606 rivit 61-63.

USA-patentin 3,539,505 kohteena on erityisesti "suurimittaiset" pylväät nestevirtojen kromatograafista erottamista varten. Kautta koko pylvään on asetettu tietyin välein nesteen sekoituslaitteet, joilla estetään konsentraatioltaan erilaisten nesterintamien, joita muodostuu pitkin pylvään pituutta, kun syöttövirta ja nestevirta syötetään vuorotellen pylvään läpi, "epäyhtenäinen kulku". Tämä lähde huomauttaa, että "epätasaista kulkua" ei voida välttää edes toimittaessa hyvin huolellisesti. Suurin USA-patentissa 3,539,505 esitetyistä nk. "suurihalkaisijäisistä pylväistä" on halkaisijaltaan 1,2 m ja 15 m pitkä. Kts. USA-patentin 3,539,505 esimerkki 5.

Timmins et ai., Large-Scale Chromatography: "New Separation Tool", Chemical Engineering, Vol. 76, ss. 170-178, toukokuu 1969, on esittänyt kaasukromatograafipylvään (s. 177), jonka halkaisija on 4,2 m, mutta tähän pylvääseen kuului "säteissekoituslaitteet, joilla kontrolloidaan epäyhtenäisyydet" (s. 178), luultavasti tyypiltään samanlaiset kuin jotka on kuvattu USA-patentissa 3,250,058. Kyseinen lähde kuvaa myös nestekromatografiapylväitä, joihin myös kuuluu säteissekoituslaitteet, mutta kuvattujen, halkaisijaltaan suurimpien neste-erotuspylväiden halkaisija on vain noin 1,2 m, mikä osoittaa, että kanavoitumista ja turbulenttia virtausta pidettiin paljon vaikeampana hallita 7 65086 nestesysteemeissä edes USA-patentissa 3,250,058 kuvatunlaisilla säteissekoituslaitteilla.

On olemassa monia uudempia patentteja, joiden kohteena on USA-patentissa 3,004,904 esitetyn menetelmän muunnokset. Esimerkiksi USA-patentissa 3,483,031 on esitetty menetelmä, jossa invertoidaan sakkaroosia ja sen jälkeen otetaan fruktoosi ia glukoosi talteen saattamalla sakkaroosin tai sakkaroosin, joka sisältää inverttisokeria, vesiliuos kosketukseen kalsiumioneilla varatun ioninvaihtimen kanssa, joka sisältää 1 - 30 % vapaita happoryhmiä. USApatentissa 3,416,961 on kuvattu USA-patentissa 3,044,904 esitetyn tyyppinen menetelmä, jossa effluenttivirta jaetaan vähintään kuuteen jakeeseen ja vähintään kaksi näistä kuudesta jakeesta kierrätetään takaisin erotuspylvään läpi.

USA-patentissa 3,483,031 käytettyjen pylväiden halkaisijat olivat 15 cm. On huomattava, että hartsin kutistumis- ja turpoamisilmiöitä on kuvattu sivulla 5, rivit 11 - 14, haittana, joka voi aiheuttaa lasipylväiden rikkoontumisen. Tämän hartsin ominaisuuden aiheuttaman ei-toivotun ilmiön välttämiseksi patentinhakijat käyttävät uutta lasiputkea, joiden jokaisen pituus 2 m. Hartsi-pedin korkeutena pidetään jokaisessa lasiputkessa vain 1,5 m, jolloin hartsipedin kokonaiskorkeus on noin 9 m, ja halkaisija on vain 15 cm. USA-patentissa 3,416,961 on kuvattu hartsipeti, jonka päällä on tyhjä tila (kts. sivu 7, rivit 48-50).

Oheisen keksinnön mukainen menetelmä tuo esiin keinon, jolla oleellisesti parannetaan sokereiden seosliuosten kromatograafisen erotuksen tehokkuutta käytettäessä suurihalkaisijäisiä erotus-pylväitä, jotka sisältävät tiiviisti ja yhtenäisesti pakattua hiukkasmaista adsorbenttia. Menetelmässä, jossa adsorbentti pakataan erotuspylväisiin, käytetään hyödyksi sitä, että eräiden adsorbenttien tilavuus pienenee, kun ne joutuvat kosketukseen väkevien suolaliuosten kanssa, ja niiden tilavuus tämän jälkeen laajenee, kun adsorbentti pestään ylimääräisen sitoutumattoman suolan poistamiseksi. Erotuspylväs täytetään kokonaan supistu- 8 65086 neella adsorbentilia, minkä jälkeen pylväs suljetaan ja adsor-bentti pestään, jolloin se turpoaa ja pakkaantuu tiiviisti pylväskammioon.

Oheinen keksintö tuo esiin menetelmän, jolla tiiviisti pakataan adsorbentti erotuspylväässä, jonka kammion leveys on vähintään 1,8 m. Menetelmä muodostuu vaiheista, joissa: a) sekoitetaan hartsia oleva adsorbentti reagenssin kanssa, joka on hartsiin sidotun kationin suolan väkevöity liuos, joka saa läsnäollessaan adsorbentin supistumaan, jolloin adsorbentti kykenee turpoamaan, kun ylimääräinen väkevöity reagenssi poistetaan, ja adsorbentti laitetaan tilavuudeltaan pienennetyssä tilassaan erotuspylvääseen; b) tehokkaasti rajoitetaan adsorbentti erotuspylvään kammioon; ja c) tämän jälkeen poistetaan rajoitetusta adsorbentista ylimääräinen väkevöity reagenssi, jolloin adsorbentti saadaan turpoamaan niin, että adsorbentti kokonaan ja yhtenäisesti pakkaantuu koko erotuspylvään kammioon.

Keksintö kohdistuu menetelmään fruktoosi/dekstroosiliuosten kro-matograafiseksi erottamiseksi, jolloin adsorbentti on tiiviisti pakattu erotuspylvääseen menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että sekoitetaan hartsia oleva adsorbentti reagenssin kanssa, joka on hartsiin sidotun kationin suolan väkevöity liuos, joka saa läsnäollessaan adsorbentin supistumaan, jolloin adsorbentti kykenee turpoamaan, kun ylimääräinen väkevöity reagenssi poistetaan, ja adsorbentti laitetaan tilavuudeltaan pienennetyssä tilassaan erotuspylvääseen; että tehokkaasti rajoitetaan adsorbentti erotuspylvään kammioon, ja sen jälkeen poistetaan rajoitetusta adsorbentista ylimääräinen väkevöity reagenssi, jolloin adsorbentti saadaan turpoamaan niin, että adsorbentti pakkaa kokonaan ja täydellisesti erotuspylvään kammion.

Adsorbentti on parhaiten ristikkäissidottu, ytimestään sulfonoitu polystyreeni-kationihartsi, esimerkiksi hartsi, joka on ristikkäis- li 65086 sidottu 3-8 %:lla divinyylibentseeniä. Hartsiin sitoutunut kationi on parhaiten alkalimetalli, maa-aikaiimetaili tai hopea, mieluiten kalsium, barium, strontium tai hopea, ja kaikkein parhaiten kalsium. Konsentroitu reagenssi, jolla adsorbentti kutistetaan, on parhaiten hartsiin sidotun kationin suolan väkevä liuos.

Kuvattu pakkaussysteemi soveltuu erityisesti ristikkäissidotun, ytimessä sulfonoitujen polystyreenihartsien kalsiumsuoloille. Nämä hartsit sopivat erityisen hyvin fruktoosi- ja dekstroosisokerin sekaliuoksen erottamiseen, ja niitä myydään eri kauppanimillä, mukaanlukien Amberlite XE-200 (Rohm & Haas, Inc.), Dowex 50WX4 (Dow Chemical, Inc.) ja ZeoKarb 225 (Permutit, Inc.).

Nämä hartsit myydään tavallisesti vety- tai natriumionimuodossa ja niiden normaali välitila on noin 30 %. Kun hartsi käsitellään väkevällä kalsiumkloridiliuoksella, se kutistuu niin, että sen kokonaistilavuus on alle 90 % alkuperäisestä tilavuudesta. Erotuspylväs täytetään tämän jälkeen kutistetulla hartsilla, ja hartsit suljetaan pylvääseen.

Tämän jälkeen rajoitettu hartsi pestään vedellä sitoutumattoman suolan poistamiseksi. Hartsi laajenee ja muodostaa positiivisen laajentumis-paineen erotuspylvään sisällä. Tämä laajenemispaine pakkaa tasaisesti ja tiiviisti pylvään hartsin, ja kun neste johdetaan pylvään läpi, tiiviisti pakattu hartsipeti estää kanavoitumisen ja turbulenssin. Keksinnön mukainen hartsin pakkausmenetelmä tekee mahdolliseksi käyttää halkaisijaltaan suurempia adsorbenttipetejä tarvitsematta käyttää sisäisiä ohjauslevy- tai virtauksenjakorakenteita. Tässä yhteydessä kuvataan erotuapylvään hartsipetejä, joiden halkaisija on jopa 4,2 m ja korkeus 2,1 m. Hartsipetejä, joiden halkaisija on oleellisesti suurempi, voitaneen käyttää tarvitsematta sisäsisä virtauksenjakorakenteita, jolloin oleellisesti voidaan liäätä systeemistä saatavan ulostulon kokonaistilavuutta.

Kuvatussa systeemissä on sarjaan asetettu joukko sylinterimäisiä pylväitä, joiden halkaisija on 4,2 m ja korkeus 2,1 m. Jokainen pylväs sisältää tiiviisti ja tasaisesti pakattua hiukkasmaista adsorbenttia ja jokainen pylväs on varustettu virtauslaitteilla, jotka yhdistävät peräkkäiset pylväät ja johtavat niiden läpi syöttövirran, eluentti-virran ja mahdollisesti palautusvirran ennalta määrätyssä järjestyk-

S

___ - Γ" 10 6 5 0 8 6 sessä. Jonkin tietyn syöttövirran tilavuutta ja virtauksen kokonais-aikaa voidaan säätää haluttujen ulostulo- ja syöttövirtojen avulla.

Ulostulovirtoja voidaan kontrolloida laitteilla, jotka mittaavat taitekertoimen tai optisen kääntökyvyn, ja ajoituslaitteilla tai näiden yhdistelmillä.

Syöttövirran tilavuus voi vaihdella 0,3:sta 1,0-kertaiseen pedin tilavuuteen syöttövirran yhtä jaksoa kohti. Kuvatulla systeemillä tarvittava eluointiveden tilavuus on noin 0,6 kertaa pedin tilavuus, kun syöttövirta on noin 0,5 kertaa pedin tilavuus.

Kun käytetään syöttövirtaa, joka sisältää 42 % fruktoosia, 50 % dekstroosia ja 8 % korkeampia sakkarideja kuiva-ainepitoisuuden ollessa noin 50 %, on mahdollista säätää effluenttivirtoja niin, että fruktoosin konseiitraatioksi saadaan 30 - 99 +%. Tällä hetkellä 2 käytetty virtausnopeus systeemin läpi on noin 16 - 29 l/min./m , ja jotta saataisiin parhaat tulokset,^systeemiä käytetään lämpötilassa välillä 49 - 71°C.

Keksinnössä käytetyt suurihalkaisijaiset erotuspylväät muodostar-vat taloudellisen systeemin, jolla voidaan kromatograafisesti erottaa sokereiden sekaliuoksia, jotka sisältävät fruktoosia ja dekstroosia ja muita korkeampia sokereita. Tällaisia korkeampia fruktoosisokereita saadaan maissitärkkelyksestä, jota on runsaasti saatavissa.

Nämä runsasfruktoosiset maissi-makeutusaineet makeuttavat yhtä hyvin kuin sakkaroosi, muttanne ovat halvempia ja niiden kalorimäärä on alhaisempi.

Mukaanliitetyissä piirustuksissa:

Kuvio 1 esittää kaupallista, suuritilavuuksista fruktoosin ja dekstroo-sin erotussysteemiä.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti sivultapäin ja osittain leikattuna kuviossa 1 käytetyn systeemin erotuspylvään rakenteen yksityiskohtia.

11 β 5086

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti - kaikkia osia ei esitetty - kuvion 2 mukaista laitetta pitkin viivaa 3-3, jolloin kuvassa näkyy erotuspylvään ylä- ja pöhjavahvistusten putkimainen muoto.

Kuvio 4 on suurennettu leikkauskuva kuvion 2 alueelta A ja se esittää hartsin pidätyslaitteita ja yksityiskohtaa virtausjakosystee-mistä.

Kuvio 5 on kolmen pylvään sarjan ulostulovirran tyypillinen konsentraa-tioprofiili.

Kuviossa 1 esitetyssä erotussysteemin suoritusmuodossa täytetään ero-tuspylväät 1-1 - 1-9 ensin Amberlite XE-200 hartsilla hartsin täyttö-säiliöstä 2. Hartsi lietetään ensin 20 - 25-painoprosenttiseen kalsium-kloridiliuokseen, jolloin se kutistuu haluttuun välitilavuuteen. Kal-siumkloridiliuos syötetään hartsin täyttösäiliöön eluointiveden säiliöstä 3 pesuvesiputken 4a kautta. Jokainen erotuspylväs 1-1 - 1-9 täytetään kokonaan kutistetulla hartsilla ja pylväs suljetaan lukuunottamatta pesuvesilinjaa 4a. Tämän jälkeen jokaiseen pylvääseen, joka sisältää kutistettua hartsia, syötetään deionisoitua vettä, joka pesee pois ylimääräisen kalsiumionin ja saa hartsin turpoamaan. Koska pylväät on suljettu, hartsi voi laajeta vain itseään vasten, jolloin hartsin välitilavuus pienenee ja hartsihiukkaset pakkaantuvat tiiviisti yhteen.

Hartsin turpoaminen aiheuttaa myös erotuspylvästä vasten suuntautuvan 2 positiivisen paineen, joka on välillä 0,2 - 1,2 kg/cm riippuen supistumisasteesta ja tämänjälkeisestä laajenemisesta, jotka ovat suoraan verrannollisia käytetyn kalsiumkloridiliuoksen kcnsentraatioon. Hartsin laajenemispaine on riippumaton pylvään korkeudesta, vaikkakin lähellä pylvään pohjaa tehdyt mittaukset on korjattava pylvään lisäpaineen suhteen. Kun käytetään 20-prosenttista kalsiumkloridiliuosta, pylvään seiniin kohdistuvat tyypilliset laajenemispaineet ovat noin 0,2 - 0,7 kg/cm^.

Jokainen erotuspylväs 1-1 - l*r9 on yleisesti ottaen rakennettu kuten piirustusten kuvioissa 2 - 4 on esitetty. Pylväät ovat sylinterimäisiä. Niissä on sylinterimäinen sivuseinä 5, yläseinä 6 ja pohjaseinä 7.

12 65086

Yläseinä 6 on vahvistettu puolipallon muotoisella päätykappaleella 8 ja pohjaseinä 7 on vahvistettu samanlaisella puolipallon muotoisella päätykappaleella 9. Kaikkien pylväiden 1-1 - 1-9 hartsipedin korkeus on noin 2,1 m ja halkaisija noin 4,2 m. Käytetystä hartsin-pakkausmenetelmästä johtuen pylväissä ei tarvita lainkaan sisäisiä ohjaus levyjä.

Päätykappaleissa 8 ja 9 on virtauksen jakoputket 10, jotka ovat yhteydessä syöttöputkiin 11 ja poistoputkiin 12, kuten kuviossa 1 on esitetty. Päätykappaleet 8 ja 9 on varustettu myös monella rengasmaisella tukirenkaalla 13, jotka pitävät yläseinän 6 ja pohjaseinän 7 oleellisesti jäykissä, vaakasuorissa yhdensuuntaisissa tasoissa. Kunnollisenierotustehon kannalta on tärkeää, että erotuspylväiden läpi virtaava nestevirtaus on niin yhtenäinen kuin mahdollista kautta koko pedin leveyden. Jotta fruktoosin ja dekstroosin eroaminen olisi mahdollisimman tehokasta, tulisi effluentin konsentraation olla niin yhtenäinen kuin mahdollista kolmannen erotuspylvään hartsipedin kaikkein alimmassa vaakatasossa.

Tavallisesti suljettuna olevaa tuloaukkoa 14 voidaan käyttää hartsin täyttämiseen pylvääseen. Sivuseinän 5 pohjan lähelle on sijoitettu samanlainen, tavallisesti suljettuna oleva tuloaukko 15, jota voidaan käyttää hartsin poistamiseen pylväästä ja tienä, jonka kautta päästään tekemään korjaukset pylvään sisällä.

Sekä yläseinässä 3 että pöhjaseinässä 7 on sisempi pidätysverkko 16, joka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä ja joka rajaa hartsin pylväässä. Hartsinpidätysverkkona käytetään nykyään Neva-Clog Screen-verkkoa, valmistaja Multi-Metal Wire Cloth, Inc., Täppan, New York, USA. Se on kuvattu USA-patentissa 3,052,360. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut erottimet 17 on sijoitettu aivan pidätysverkon 16 ulkopuolelle, jolloin ne erottavat pidätysverkon 16 ja hartsin 18 pylvään vastaavista päätyseinistä 6 ja 7. Erottimet 17 muodostavat virtauksen jakolaitteen nestemäiselle syöttövirralle ja eluointive-delle, jotka tulevat pylvääseen ja poistuvat siitä putkien 10 kautta, jotka ovat yhteydessä toisiinsa pylvään vastaavissa päätyseinissä 6 ja 7 sijaitsevien aukkojen 19 kautta. Erottimen 17 muodostaa nykyään valssattu ruostumaton teräslanka, jonka paksuus on 0,157 cm-ja jossa on 2,4 mm aukkoja. Tällä hetkellä käytettyä erotinta 17

II

13 65086 myydään tavaramerkillä Por-O-Septa ja se on saatavissa Multi-Metal Wire Cloth, Inc.-yhtiöltä, Tappan, New.York, USA.

Kuviossa 4 on esitetty yksityiskohta, joka havainnollistaa putken 10 yhteyttä päätyseinään 7. Putket 10 on sijoitettu säännöllisin välein päätyseinien 6 ja 7 poikki niin, että nestevirtaus jakaantuu tasaisesti päätyseinien 6 ja 7 läpi erottimelle 17, joka on hartsin pidättävän verkon 16 vieressä. Nestevirtauksen suunta voidaan kääntää vastakkaiseksi niin, että systeemi voidaan pestä vastavirtaan, jos tämä havaitaan tarpeelliseksi.

Näissä pylväissä käytetty hartsi 18 on Amberlite XE-200, joka on saatu Rohm & Haas Corporation-yhtiöltä, Philadelphia, Pennsylvania, USA. Hartsi saadaan hatriumsuolan muodossa ja se muunnetaan kaisiumsuolamuotoon edellä kuvatulla pylvään täyttö-menettelyllä. Amberlite XE-200 hartsi kuvataan vahvasti kationiseksi, ristikkäissidotuksi, ydinsulfonoiduksi polystyr^enj-hartsiksi.

Hartsi on ristikkäissidottu noin 4-6 painoprosentilla divinyyli-bentseeniä, mikä tekee sen stabiilimmaksi. Hartsin hiukkaskoko on välillä 200 - 500 mikronia (30 - 50 mesh).

Hartsi kykenee erottamaan fruktoosin syöttövirrasta, joka sisältää fruktoosia ja dekstroosia ja korkeampia sokereita, kun syöttövirta pilkotetaan säädetyllä virtausnopeudella pylvään läpi peräkkäisinä, määrätyn tilavuisina pulsseina, jolloin jokaista pulssia seuraa pulssi eluointivettä. Koska hartsin ja vastaavien sokereiden affiniteetin välillä on ere* sokerit poistuvat pylväästä peräkkäin. Korkeammat sokerit pöistuvat ensin ja sen jälkeen tulee dekstroosi ja tämän jälkeen fruktoosi. Eluointiveden peräkkäiset pulssit irroitta-vat fruktoosin eluointiveteen niin, että saadaan runsaasti fruktoosia sisältävä pulssi eluoihtivettä, jota seuraa käsitellyn syöttövirran pulssi, joka sisältää runsaasti edeltävää dekstroosia ja korkeampia sokereita. Erottumisen tehokkuus on suorassa suhteessa hartsin pituuteen ja eluointiveden määrää^ joka käytetään fruktoosin poistamiseen pedistä. Runsaasti fruktoosia sisältävä eluointivesi otetaan talteen johtamalla syklisellä tavalla ulostulo-(effluentti) virta sarjan viimeisestä erotuspylväästä tuotesäiliöön, kun fruktoosin pitoisuus on yli 27 - 32 %.

Eri virrat pumpataan pumppujen 20 avulla systeemin läpi aikakontrol-loidussa järjestyksessä. Syöttövirran ja eluointiveden virtausta 14 65086 kunkin pylvään läpi säädetään venttiileillä 21 ja 22, joita käyttää kaksoissäätölaite 23, joka sulkee venttiilin 21, kun venttiili 22 on avoin, ja päinvastoin. Tällä tavoin vuorotellaan syöttövirtaa ja eluointiveden virtaa säätölaitteen 23 vastaanottamien signaalien perusteella. Oheisessa systeemissä erotuspylväät 1-1 - 1-3 toimivat sarjassa. Erotuspylväät 1-4 - 1-6 toimivat toisessa sarjassa ja erotuspylväät 1-7 - 1-9 toimivat kolmantena pylvässarjana. Näitä kolmea vierekkäistä pylvässarjaa käytetään tyypillisesti yhdessä rinnakkain ja yhtenä yksikkönä. Systeemin yhteistehoa voidaan lisätä suorassa suhteessa lisättyjen pylväiden määrällä lisäämällä vielä pylvässarjoja. Pylväät voivat toimia identtisillä aikajaksoilla tai ryhmiteltynä niin, että yhteen pylvässarjaan tulee syöttövirta samalla kun toiseen sarjaan tulee eluointivettä.

Sarjan viimeisessä erotuspylväässä on poistoputki 24, jossa on kaksi poistoaukkoa 25 ja 26. Virtaussuuntaa poistoaukkoihin 25 ja 26 säädetään vastaavasti venttiileillä 27 ja 28, joita säädetään kaksois-säätölaitteella 29, joka on samanlainen kuin säätölaite 23 eli kun venttiili 27 sulkeutuu, venttiili 28 aukeaa. Poistoputki 25 säädetään niin, että se on auki, kun runsaasti fruktoosia sisältävä eluointivesi poistuu pylväästä 1-3 putken 24 kautta.

Ulostulovirran fruktoosipitoisuutta rekisteröidään taitekerroinmitta-rilla 30 tai optisen kääntökyvyn mittarilla 31, joilla varmistetaan venttiileiden 27 ja 28 täsmällinen valvonta niin, että varmistaudutaan, että haluttu tuote johdetaan putken 25 kautta tuotesäiliöön 32. Kun tuotetta ei johdeta poistoaukkoon 25, venttiili 28 on auki, ja pylväiden putkesta 24 tuleva ulostulo suunnataan palautussäiliöön 33. Palautussäiliön 33 materiaali voidaan kierrättää takaisin systeemin läpi kaiken jäljelle jääneen fruktoosin poistamiseksi tai se voidaan ohjata muuhun käsittelyyn, kuten isomerointiprosessiin tai entsy-maattiseen konversiosysteemiin, jossa käytetään glukoamylaasia, joka edelleen muuntaa sen korkeammat sokerit dekstroosiksi. Palautus-virta voidaan myös myydä huonompilaatuisena tuotteena riippuen mahdollisesta taloudellisesta korvauksesta. Tuotesäiliössä 32 olevan tuotteen konsentraatio on tavallisesti alhaisempi kuin mitä kaupallisesti on toivottavaa, joten se on haihdutettava vesipitoisuuden pienentämiseksi. Tyypillinen runsasfruktoosinen tuote sisältää haihduttamisen jälkeen noin 74 - 78 % kuiva-ainetta ja noin 55 painoprosenttia fruktoosia, 42 painoprosenttia dekstroosia ja 3 painoprosenttia korkeampia sakkarideja.

i 15 65086

Eluointiveden säiliö 3 ja siirapin syöttösäiliö 37 ovat vastaavasti varustetut kuumentamilla 34 ja 35, jotka pitävät eluointiveden ja syöttövirran lämpötila-alueella 60 - 71°C. Jos toimitaan alhaisemmassa lämpötilassa, mikrobit voivat kontaminoida hartsipedit, kun taas korkeammissa lämpötiloissa kuin 71°C on vaara, että tuote värjääntyy. Haluttu tuote on nykyään väritön.

Kun systeemi on toiminnassa, nesteen paine nousee ja laskee syklisesti, kun neste virtaa erotuspylvään 1-1 - 1-9 pakatun pedin läpi. Normaalissa erotustoiminnassa hartsipedin tiiveysaste, pylvään korkeus ja virtausnopeus pysyvät oleellisesti vakioina. Pääasiallinen muuttuja on nestepaineen syklinen muutos, jonka aiheuttaa viskositeetti-muutos, kun syöttösiirapin konsentraatio vaihtelee veden minimiarvosta korkeimpaan siirapin konsentraatioon.

Amberlite XE-200 hartsi pystyy erottamaan dekstroosin fruktoosista molekyylieksluusion avulla. Hartsipeti pidättää fruktoosin löyhästi luultavasti kalsium-fruktoosikömpleksina. Fruktoosi pysyy hartsiin liittyneenä, kunnes eluointivesivirta ilmeisesti heikentää fruktcöo-sin kiinnittymistä hartsiin ja eluoi fruktoosin hartsista kuviossa 5 esitetyllä syklisellä tavalla. Fruktoosin konsentraatiota eluointi-virrassa on mahdollista lisätä lisäämällä eluointiveden määrää tai kierrättämällä rikastetut fruktoosivirrat niin, ettäeerotetaan lisää dekstroosia ja korkeampia sokereita fruktoosista. Käyttämällä erilaisia kierrätysjärjestelmiä ja käyttämällä enemmän eluointivet*ä on mahdollista saada oleellisesti puhdasta fruktoosia, mutta taloudelliset tekijät on otettava huomioon. Kierrätysvirtoihin liittyvä aika ja energia, laimeamman tuotteen haihduttamiseen kuluvat energiakustannukset ja kaupallinen tarve ovat kaikki tekijöitä, jotka on otettava huomioon määrättäessä se fruktoosin konsentraatiotaso, joka systeemillä valmistetaan.

Nykyään kaikki edellä olevat tekijät edellyttävät tuotetta, jonka fruktoosikonsentraätio on välillä 55 - 65 painoprosenttia fruktoosia. Tällaisen tuotteen dekstroosipitoisuus on välillä noin 40 - 50 painoprosenttia. Korkeampien sokereiden pitoisuus voidaan pitää alle noin 8 painoprosentin.

Kuviossa 5 on esitetty edellä olevan systeemin konsentraatioprofiili, 16 65086 kun syöttövirta on deionisoitua maissisiirappia, joka sisältää 42 % fruktoosia, 50 % dekstroosia, 8 % korkeampia sakkarideja ja jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 50 %. Syöttösiirappi saadaan entsymaat-tisesta isomerisoinnista. Deionisoitu eluointivesi johdetaan erotus-pylväs systeemin läpi putken 4 kautta vuorotellen putken 38 kautta syötetyn syöttösiirapin kanssa.

Kun kuvatussa erotussysteemissä käytetään edellä mainittua syöttövirtaa, joka sisältää 42 % fruktoosia, täydelliseen jaksoon pylväiden 1-1 - 1-3 läpi kuluu noin 330 minuuttia, kun virtausnopeus on 2 20,3 l/min./m . Tämän tyypillisen 330 minuutin jakson aikana effluen-tin konsentraatio nousee noin 150 minuutin aikana 1 painoprosentin kuiva-ainepitoisuudesta 48 painoprosenttiin ja sen jälkeen laskee 180 minuutin aikana 1 % kuiva-ainepitoisuuteen.

Saman jakson aikana effluenttivirran fruktoosipitoisuus kasvaa noin 250 minuutissa 0:sta 90 %:iin fruktoosia ja sen jälkeen laskee nopeasti seuraavan 80 minuutin aikana noin 0 % konsentraatioon.

Kun halutaan 55-prosenttinen fruktoosituote, effluentti johdetaan tuotesäiliöön 32, kun fruktoosipitoisuus on välillä 28 - 32 % ja korkeampi. Effluentti johdetaan palautussäiliöön 33, kun fruktoosi-pitoisuus on alhaisempi kuin 28 - 32 %.

Sekä syötön että eluointiveden syöttömääränäi. tulisi pitää noin 2 16,2 - 82 l/min./m . Kun virtausnopeutta nostetaan, seurauksena on suurempi painehäviö pylväässä ja jonkin verran alhaisempi erotus-tehokkuus, mutta ulostulon tilavuus kasvaa. Optimivirtausnopeus on määritettävä kyseiselle systeemille prosessin kokonaistalouden perusteella.

Kun halutaan valmistaa 90-prosenttinen fruktoosituote käyttämällä edellä olevaa erotussysteemiä, voidaan käyttää seuraavia vaiheita. Edellä kuvatunlainen syöttövirta, joka sisältää 42 % fruktoosia, 50 % dekstroosia, 8 % korkeampia sokereita ja jonka kuiva-aienpitoisuus on 50 %, syötetään pylvääseen aikana, joka kuluu syöttämään jaksoa kohti tilavuuden, joka on 0,2 - 0,3 kertaa hartsin tilavuus. Virtaus- 2 nopeus on 16,2 - 28,6 l/min./m .

i v .

17 65086

Kun systeemin effluenttivirta sisältää fruktoosia 60 - 75 % ja kuiva-ainepitoisuus on 20 - 30 % tai korkeampi, effluenttivirta johdetaan takaisin pylväiden läpi kiertovirtana. Välittömästi sen jälkeen, kun edellä mainittu palautusvirta on syötetty pylväisiin, lisätään eluoin-tivettä, jonka pH on 4 - 5. Eluointiveden kokonaistilavuuden tulisi olla välillä 0,2 - 0,7 kertaa hartsin tilavuus jaksoa kohti virtaus-nopeuden ollessa 16,2 - 28,6 l/min./m . Kun systeemin palautuseffluent-ti sisältää 80 - 87 % fruktoosia ja kuiva-ainepitoisuus on yli 5 %, effluentti johdetaan tuotesäiliöön ja otetaan talteen tuotteena.

Tämän jakeen fruktoosin kokonaiskonsentraatio on noin 90 % fruktoosia tai korkeampi. Tuotevirran keskimääräinen kuiva-ainepitoisuus on noin 16 % ja tuote voidaan edelleen puhdistaa esimerkiksi suodattamalla, haihduttamalla ja deionisoimalla niin, että saadaan tuotetta, jonka kuiva-ainepitoisuus on 79,5 - 80,5 % ja joka sisältää 90 -92,5 % fruktoosia, noin 5 - 7 % dekstroosia ja noin 1 - 3 % korkeampia sokereita.

Edellä oleva yksityiskohtainen kuvaus=osoittaa, että keksinnön mukainen systeemi ja menetelmä on varsin joustava. Fruktoosia sisältäviä siirappeja, joissa fruktoosia on hyvin vähän tai jotka ovat oleellisesti puhdasta fruktoosia, voidaan taloudellisesti erottaa sokeri-seoksista, jotka sisältävät fruktoosia, dekstroosia ja muita polysakkarideja. Samoista sokereiden seoksista voidaan valmistaa tuote-virtoja, jotka sisältävät pienen määrän dekstroosia ja myös oleellisesti puhdasta dekstroosia. Vaikkakin erotuskustannukset kasvavat oleellisesti, kun fruktoosin konsentraatio kasvaa 55 %:sta 95 %:iin, voidaan arvioida, että 95-prosenttista fruktoosisiirappia voidaan valmistaa hinnalla, joka on vain noin 3 kertaa enemmän kuin 55-prosenttisen fruktoosisiirapin hinta käytettäessä edellä olevaa systeemiä. Tällaisilla äärimmäisen makeilla tuotteilla on erityistä kysyntää farmaseuttisessa teollisuudessa ja erikoisdieettien ainesosina. Eluointiveden ja muiden effluenttijakeiden kierrättäminen voi vielä pienentää kustannuksia.

Keksinnön mukainen hartsinpakkaussysteemi on oleellinen etu, koska sen avulla on mahdollista käyttää suuritilavuuksisia pylväitä, joiden halkaisija on yli 3,7 - 4,3 m, ilman että sisäisistä johtolevysys-teemeistä aiheutuisi lisäkustannuksia. Pylväiden välinen nesteen jako- _________ - τ—: 18 65086 systeemi varmistaa edelleen yhtenäisen virtauksen koko pylvässystee-min läpi ja tehokkaamman tuotteen erottumisen.

Koko systeemin jokaisen pylväsosan syöttöä voidaan vaihdella melkein rajattomina yhdistelminä riippuen siitä, minkälaista tuotetta halutaan. Virtauskuviota voidaan muunnella niin, että voidaan käyttää tehokkaasti mitä tahansa palautusvirtaa ja saada jokin tietty haluttu tuote. Effluenttivirran osia voidaan erottaa eri aikoina toisiin vaihtoehtoisiin prosessisysteemeihin.

Effluenttivirtoja, jotka sisältävät runsaasti dekstroosia, käytetään tyypillisesti fruktoosin valmistamiseen isomeroimalla. Tällä ihetkellä isomerointitehtaaseen palautetaan se osa effluenttivirrasta, joka sisältää noin 12 % fruktoosia, 72 % dekstroosia tai enemmän ja 6 % korkeampia sokereita ja jonka kuiva-ainepitoisuus on 18 - 19 %.

Ne effluenttivirran osat, jotka sisältävät runsaasti korkeampia sakkarideja, voidaan ohjata systeemiin, jossa konversio tapahtuu glukoamylaasientsyymillä. EffLuenttivirrat voidaan jakaa edelleen ja osa voidaan ohjata joko isomerointitehtaaseen tai glukoamylaasi-entsyymin avulla tapahtuvaan konvergoimiseen. Edelleen on mahdollista puhdistaa ja myydä effluentin sivutuotteet vähempiarvoisina makeutti-mina ja muihin käyttöihin.

Oheisen keksinnön mukainen menetelmä ja laite, joilla sokereiden seosliuokset erotetaan, muodostavat entistä paremman, kaupallisesti toteuttamiskelpoisen systeemin, jolla voidaan valmistaa maissitärkke-lyksestä runsaasti fruktoosia sisältäviä makeuttimia. Tuotteen, joka sisältää 55 - 65 % fruktoosia, uskotaan tyypillisissä sovellutuksissa täysin vastaavan sakkaroosimakeuttimia ja olevan kilpailukelpoinen myös hinnaltaan. Maissia kasvatetaan paljon laajemmalla alueella ja oleellisesti suurempia määriä kuin sokeriruokoa, joten raaka-ainevaroja ja raaka-aineen hintoja voidaan pitää stabiileina. Sitä vastoin sokeriruoko ja sokerijuurikkaat ovat alttiita sään ja poliittisten olosuhteiden vaikutukselle, joten sakkaroosivarannot voivat vaihdella laajasti.

Edellä kuvattu menetelmä ja systeemi optimoi seossokereiden, jotka sisältävät sekä fruktoosia että dekstroosia, kromatograafisen pylväs-erottamisen, jolloin on mahdollista saada maissitärkkelyksestä joukko makeuttamistuotteita, jotka ovat kilpailukykyisiä sakkaroosi-makeutti- 19 65086 mien kanssa ja useissa tapauksissa tällaiset tuotteet ovat myös taloudellisempia. Sarja erotuspylväitä, joiden halkaisija on suuri ja jotka on tiiviisti pakattu, pystyy toimimaan jatkuvatoimisesti suurilla tuotantomäärilläjoita voidaan tarvittaessa säätää niin, että saadaan 55 - 99-prosenttista fruktoosia syöttövirrasta, joka sisältää 40 - 45 % fruktoosia ja dekstroosia. Tiiviisti pakatuissa erotuspylväissä ei tarvita lainkaan sisäisiä ohjauslevyjä tai virtauksen jakorakenteita, jotta saataisiin aikaan hyvä sokereiden erottuminen, koska tiiviisti pakatussa adsorbenttipedissä ei tapahdu kanavoitumista, "rintaman valumista" tai muita epäsäännöllisyyksiä nestevirtauksessa peräkkäisten erotuspylväiden läpi.

Claims (12)

1. Menetelmä, jolla tiiviisti pakataan adsorbentti erotuspylväässä, jonka kammion leveys on vähintään 1,8 m, tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu vaiheet, joissa: a) sekoitetaan hartsia oleva adsorbentti reagenssin kanssa, joka on hartsiin sidotun kationin suolan väkevöity liuos, joka saa läsnäollessaan adsorbentin supistumaan, jolloin adsorbentti kykenee turpoamaan, kun ylimääräinen väkevöity reagenssi poistetaan, ja adsorbentti laitetaan tilavuudeltaan pienennetyssä tilassaan erotuspyl-vääseen; b) tehokkaasti rajoitetaan adsorbentti erotuspylvään kammioon; ja c) tämän jälkeen poistetaan rajoitetusta adsorbentista ylimääräinen väkevöity reagenssi, jolloin adsorbentti saadaan turpoamaan niin, että adsorbentti kokonaan ja yhtenäisesti pakkaantuu koko erotus-pylvään kammioon.

2. Menetelmä fruktoosi/dekstroosiliuosten kromatografiseksi erottamiseksi siten, että nestemäinen syöttöseosvirta, joka sisältää useita aineita, erotetaan useaksi nesteeksi, joista jokainen sisältää jotakin mainituista aineista korkeamman konsentraation kuin nestemäinen syöttöseosvirta, jossa menetelmässä vuorotellen johdetaan nestemäinen syöttöseosvirta ja eluointinestevirta erotuspylvään läpi, jonka kammion leveys on vähintään 1,8 tn ja joka sisältää adsorbenttia, jolla on selektiivinen affiniteetti johonkin mainittuun aineeseen nähden niin, että saadaan effluenttivirta, jonka ja-keet sisältävät jotakin mainittua yhdistettä korkeammat konsentraa-tiot, ja sen jälkeen erikseen otetaan talteen effluenttivirran ne peräkkäiset jakeet, jotka sisältävät korkeamman konsentraation vähintään yhtä aineista, jolloin adsorbentti on tiiviisti pakattu erotuspylvääseen menetelmällä, joka on tunnettu siitä, että sekoitetaan hartsia oleva adsorbentti reagenssin kanssa, joka on hartsiin sidotun kationin suolan väkevöity liuos, joka saa läsnäollessaan adsorbentin supistumaan, jolloin adsorbentti kykenee turpoamaan, kun ylimääräinen väkevöity reagenssi poistetaan, ja adsorbentti laitetaan tilavuudeltaan pienennetyssä tilassaan erotuspylvääseen; että tehokkaasti rajoitetaan adsorbentti erotuspylvään kammioon, ja sen jälkeen poistetaan rajoitetusta adsorbentista ylimääräinen väkevöity reagenssi, jolloin adsorbentti saadaan turpoamaan niin, että adsorbentti pakkaa kokonaan ja täydellisesti ero- 21 65086 tuspylvään kammion.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että erotuspylvään kammiossa virtausta ei jaeta sisäisellä virtauksen jakorakenteella.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että pylväskammion halkaisijaksi valitaan 1,8 m tai enemmän ja korkeudeksi vähintään 2,1 m.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pylvään kammion halkaisijaksi valitaan 1,8 - 9,1 m.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että adsorbenttina käytetään ristikkäissidottua, ytimessä sulfonoitua polystyreeni-kationihartsia.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään hartsia, joka on ristikkäissidottu 3-8 %:lla divinyylibentseeniä.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään hartsia, jonka alkuhiukkaskoko on 200 - 500 mikronia (30 - 50 mesh).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hartsiin sidottuna kationina käytetään alkalimetallia, maa-alkalimetallia tai hopeaa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationina käytetään kalsiumia, bariumia, strontiumia tai hopeaa.

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kationina käytetään kalsiumia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että väkevöitynä reagenssina käytetään 10 - 35-painoprosent-tista kalsiumkloridia. 22 65086