FI96225B

FI96225B - Menetelmä melassin fraktioimiseksi

Info

Publication number: FI96225B
Application number: FI930321A
Authority: FI
Inventors: Heikki Heikkilae; Goeran Hyoeky; Jarmo Kuisma
Original assignee: Cultor Oy
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1996-02-15
Also published as: US6187204B1; UA34473C2; JP3531113B2; AU5885594A; DK0681615T3; EP0681615A1; EE03143B1; US6649066B2; FI930321A; FI96225C; EP0681615B1; US20010000401A1; EP1018561A1; DE69428106D1; US6093326A; RU2140989C1; JPH08509362A; DE69428106T2; ATE204909T1; FI930321A0

Description

96225

Menetelmä melassin fraktioimiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä melassin fraktioimiseksi käyttäen kromatografista simuloitu liikkuva 5 kerros -menetelmää, jossa nestevirtaus tapahtuu vähintään kaksi kromatografista osatäytemateriaalikerrosta käsittävässä järjestelmässä. Melassin fraktioinnilla tarkoitetaan erilaisten kasvipohjaisten elintarvike- ja fermen-tointiteollisuuden sivutuotteiden, kuten juurikas- ja 10 ruokomelassin, vinassin (stillage, vinasse, slop), puume-lassin, maissinliotusveden, vehnä-, ohra- ja maissimelas-sin (hydrolyzed C-starch) fraktiointia. Keksinnön mukaisessa menetelmässä tuote tai tuotteet otetaan talteen seuraavia toimintoja eli vaiheita: melassin syöttövaihe, 15 eluointivaihe ja kierrätysvaihe käsittävän moniaskelisen sekvenssin aikana. Keksinnölle on tunnusomaista, että kierrätysvaiheen aikana osatäytemateriaalikerroksissa olevaa nestettä kuiva-ainepitoisuusprofiileineen kierrätetään kahdessa tai usemmassa yhden, kahden tai useamman 20 osatäytemateriaalikerroksen käsittävässä silmukassa.

Mainittuja vaiheita käytetään muodostamaan useita prosessiaskeleita sisältäviä sekvenssejä. Keksinnön mukaisesti sekvenssi käsittää edullisesti 5-10 askelta. Askel käsittää esimerkiksi ·, 25 melassinsyöttövaiheen ja/tai eluenttinesteen syö tön ja tuotteen tai tuotteiden talteenoton, tai eluointivaiheen tuotteen tai tuotteiden talteenot-toineen, tai kierrätysvaiheen ja eluointivaiheen tuotteen tai 30 tuotteiden talteenottoineen, tai kahden tai useamman kierrätysvaiheen.

Mainittuja askeleita sisältäviä sekvenssejä toistetaan 5-7 kertaa järjestelmän tasapainottamiseksi.

Yleensä käytetään 3-12, edullisesti 3-6, kro-35 matografista osatäytemateriaalikerrosta. Silmukka voi käsittää yhden, kahden tai useamman osatäytemateriaaliker- - 96225 2 roksen. Kolonnien täytemateriaalina käytetään edullisesti vahvasti hapanta kationinvaihtohartsia.

Simuloitu liikkuva kerros -menetelmän on kehittänyt ja ottanut käyttöön amerikkalainen yritys UOP (United 5 Oil Products) 1960-luvun alussa, ensin petrokemiallisiin sovellutuksiin (US-patentti 2 985 589). Nykyään tunnetaan useita simuloitu liikkuva kerros-menetelmiä useisiin erilaisiin sovellutuksiin (US-patentit 3 706 812, 4 157 267, 4 267 054, 4 293 346, 4 312 678, 4 313 015, 4 332 623, 10 4 359 430, 4 379 751, 4 402 832, 4 412 866, 4 461 649, 4 533 398, ja 5 127 957, sekä EP-hakemus 0 279 946).

Simuloitu liikkuva kerros -menetelmä mahdollistaa jopa moninkertaisen erotuskapasiteetin ja tuotteiden laimeneminen (eluentin käyttö) on vähäisempi kuin panosmene-15 telmää käytettäessä.

Simuloitu liikkuva kerros -menetelmä on joko jatkuva tai jaksottainen.

Jatkuvassa simuloitu liikkuva kerros -menetelmässä kaikki virtaukset ovat jatkuvia. Nämä virtaukset ovat: 20 syöttöliuoksen ja eluointinesteen syöttö, nesteseoksen kierrätys ja tuotteiden (tavallisesti vain kaksi) talteenotto. Näiden virtausten virtausnopeus voidaan säätää erotustavoitteiden mukaisesti (saanto, puhtaus, kapasiteetti ). Normaalisti 8-20 osatäytemateriaalikerrosta on 25 liitetty yhdeksi silmukaksi. Edellä mainitun US-patentin 4 402 832 mukaan kierrätysvaiheita on sovellettu laimeiden fraktioiden kierrättämiseen. Syöttö- ja tuotekeräily-pisteitä siirretään vaiheittain virtauksen suunnassa. Eluenttinesteen ja syöttöliuoksen syötön vuoksi (sekä 30 tuotteiden keräilyn vuoksi) sekä täytemateriaalikerroksen läpi tapahtuvan virtauksen vuoksi muodostuu kuiva-ainepi- * toisuusprofiili. Ainesosat, joilla on pienempi siirtymis-nopeus täytekerroksessa, rikastuvat kuiva-ainepitoisuus-profiilin loppuosaan ja vastaavasti aineosat, joilla on 35 suurempi siirtymisnopeus, alkuosaan. Syöttöliuoksen ja eluenttinesteen syöttöpisteitä ja tuotteen tai tuotteiden li 3 96225 keräilypisteitä siirretään asteittain oleellisesti samalla nopeudella kuin kuiva-ainepitoisuusprofiili liikkuu kerroksessa. Tuote tai tuotteet kerätään oleellisesti kuiva-ainepitoisuusprofiilin etu- ja loppuosasta, ja 5 syöttöliuos syötetään suurin piirtein kuiva-ainepitoi- suusprofiilin maksimikohtaan ja eluenttineste suurin piirtein kuiva-ainepitoisuusprofiilin minimikohtaan. Osaa erotetusta tuotejakeesta kierrätetään jatkuvan kiertovir-tauksen vuoksi ja koska vain osa kuiva-ainepitoisuuspro-10 fiilistä poistetaan täytemateriaalikerroksesta.

Syöttö- ja keräilypisteiden vaiheittainen siirtyminen tapahtuu käyttämällä syöttö- ja keräilyventtiilei-tä, jotka sijaitsevat pitkin täytemateriaalikerrosta kunkin osatäytemateriaalikerroksen alku- ja loppupäässä. Mi-15 käli pyritään keräämään hyvin puhtaita tuotejakeita, on käytettävä lyhyitä vaiheaikoja ja lukuisia osatäytemate-riaalikerroksia (laitteistossa on vastaavat venttiilit sekä syöttö- ja keräilylaitteet).

Jaksottaisessa simuloitu liikkuva kerros -menetel-20 mässä kaikki virtaukset eivät ole jatkuvia. Jaksottaisessa simuloitu liikkuva kerros -menetelmässä virtaukset ovat: syöttöliuoksen ja eluointinesteen syöttö, neste-seoksen kierrätys ja tuotteiden kerääminen (2-4 tai useampia tuotteita; esimerkiksi betaiini kolmantena ja-25 keena juurikasmelassierotuksessa ja monosakkaridit ruo-kosokerierotuksessa). Virtausnopeus ja eri syöttöjen ja tuotejakeiden tilavuudet voidaan säätää erotustavoit-teiden mukaisiksi (saanto, puhtaus, kapasiteetti). Menetelmä käsittää kolme perusvaihetta: syötön, eluoinnin ja 30 kierrätyksen. Syöttövaiheen aikana syötetään syöttöliuos-ta ja mahdollisesti myös eluenttinestettä esivalittuihin osatäytemateriaalikerroksiin, ja samanaikaisesti kerätään kaksi tai jopa kolme tuotejaetta. Eluointivaiheen aikana syötetään eluenttinestettä esivalittuun osatäytemateriaa-35 likerrokseen, ja mainittujen vaiheiden aikana kerätään jäännöksen lisäksi yksi tai jopa kaksi tuotejaetta. Kier-

· V

- 96225 4 rätysvaiheen aikana osatäytemateriaalikerroksiin ei syötetä syöttöliuosta eikä eluenttinestettä, eikä kerätä tuotteita.

Suomalaisesta patentista nro 86 416 (US-patentti 5 5 127 957) tunnetaan menetelmä betaiinin ja sakkaroosin taiteenottamiseksi juurikasmelassista käyttäen jaksottaista simuloitu liikkuva kerros -menetelmää, jolloin kromatografinen järjestelmä käsittää vähintään 3 kromatografista osatäytemateriaalikerrosta sarjassa ja nes-10 tevirtaus tapahtuu yhteen suuntaan osatäytemateriaaliker-roksissa, jossa menetelmässä betaiini ja sakkaroosi erotetaan saman sekvenssin aikana, joka käsittää: - melassinsyöttövaiheen, jolloin melassisyöttö-liuosta syötetään yhteen mainituista osatäytemateriaali- 15 kerroksista ja jolloin oleellisesti samanaikaisesti syötetään eluenttivettä toiseen mainituista osatäytemateri-aalikerroksista, - eluenttiveden syöttövaiheen, ja - kierrätysvaiheen, 20 joita vaiheita toistetaan joko yhteen tai useam paan kertaan ko. sekvenssin aikana.

Nyt on kehitetty uusi jaksottainen simuloitu liikkuva kerros-menetelmä, joka erityisesti soveltuu melassin fraktiointiin. Uudella menetelmällä saadaan puhtaampi . 25 sakkaroosiliuos paremmalla saannolla ja/tai kapasiteetil la.

Uudessa menetelmässä nestevirtaus tapahtuu vähintään kaksi osatäytemateriaalikerrosta käsittävässä järjestelmässä, ja tuote tai tuotteet otetaan talteen moni-30 askelisen sekvenssin aikana. Osatäytemateriaalikerros koostuu tavallisimmin yhdestä kolonnista. Sekvenssi käsittää syöttö-, eluointi- ja kierrätysvaiheet. Kierrätys-vaiheen aikana osatäytemateriaalikerroksissa oleva neste kuiva-ainepitoisuusprofiileineen kierrätetään kahdessa 35 tai useammassa, yhden, kahden tai useamman osatäytemate-riaalikerroksen käsittävässä silmukassa.

• ·

II

5 96225

Uudessa menetelmässä kierrätystä käytetään siten uudella tavalla. Kierrätysvaiheessa muodostetaan kaksi tai kolme tai Jopa useampia erillisiä, peräkkäisiä silmukoita. Esimerkiksi kolonnien lukumäärän ollessa 4, sil-5 mukka käsittää edullisesti kaksi kolonnia. Silmukka voi olla suljettu tai "avoin", eli kun kierrätetään nestettä toisessa silmukassa, voidaan toiseen silmukkaan syöttää eluenttinestettä ja siitä voidaan kerätä tuotejae. Syötön ja eluoinnin aikana virtaus täytemateriaalikerrosten 10 läpi voi tapahtua peräkkäisten silmukoiden välillä, jotka virtaukset kuljettavat materiaalia silmukasta toiseen. Kierrätysvaiheen aikana silmukka on suljettu ja erotettu muista silmukoista. Jokaisessa silmukassa kierrätetään yhtä erillistä kuiva-aineprofiilia.

15 Melassi sisältää runsaasti värillisiä komponent teja (väriaineita), joita oli vaikeaa poistaa riittävän tarkasti aikaisemmilla menetelmillä. Tarvittiin erillisiä värinpoistovaiheita tai jouduttiin käyttämään kaksivaihe-kiteytystä värittömän tuotteen aikaansaamiseksi. Uudella 20 keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan jopa 90 % tai suurempi värin poisto jo melassinfraktiointivaihees-sa. Suurin osa väristä erotetaan jo sen silmukan kolonni-ryhmässä, johon syöttöliuos syötetään, eikä se oleellisesti kontaminoi toisen (tai kolmannen) silmukan kolon-« 25 niryhmiä. Saavutetaan jatkuva, vakaa värin poisto. Käy tettäessä esimerkiksi panosmenetelmää tai tavanomaisia simuloitu liikkuva kerros-menetelmiä (jatkuvia tai jaksottaisia) värin poisto on yleensä vain 75 - 80 % jatkuvassa pitkäaikaisessa erotuksessa.

30 Myös epäsokerien eli suolojen erotus on tehokasta käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää, joten erotuksessa saadun sokerijakeen sakkaroosipitoisuus voi olla hyvin korkea, yleensä edullisissa tapauksissa yli 92 -95 % kuiva-aineesta. Suuri osa suoloista erottuu jo sen 35 silmukan kolonniryhmässä, johon syöttöliuos syötetään, minkä takia ionisulkuvaikutus (ion exclusion) on täydel- 6 96225 lisempi seuraavissa silmukoissa. Seurauksena on symmetri-sempi, terävämpi ja korkeampi sakkaroosihuippu, eli saavutetaan parempi sakkaroosin erottuminen. Käytettäessä esimerkiksi panosmenetelmää tai tavanomaisia simuloitu 5 liikkuva kerros-menetelmiä (jatkuvia tai jaksottaisia) sokerijakeen sakkaroosipitoisuus on edullisissa tapauksissa yleensä noin tai alle 90 - 92 % kuiva-aineesta.

Kolonnien täytteenä käytetään vahvasti hapanta, geelityyppistä kationinvaihtohartsia (esim. "Zerolit 10 225", "Finex" tai "Purolite"), ja se on edullisesti nat rium- tai kaliummuodossa.

Syöttöliuos (juurikasmelassi) laimennetaan edullisesti ennen kromatografista fraktiointia vedellä 20 -65 p-%:iseksi, pehmennetään natriumkarbonaatilla ja Ιοί 5 puksi suodatetaan käyttäen piimaata suodatusapuaineena.

Ennen erotuskolonneihin syöttöä melassiliuos lämmitetään 40 - 85 °C:seen, ja jopa 95 °C:seen.

Eluointiin käytetään vettä, jonka lämpötila edullisesti on 40 - 85 °C.

20 Nesteen virtausnopeus kolonneissa on 0,5 - 10 m3/h/m2, jopa 20 m3/h/m2.

Seuraavat esimerkit kuvaavat uutta jaksottaista simuloitu liikkuva kerros-menetelmää melassin fraktioi-miseksi. Näiden esimerkkien ei tule katsoa rajoittavan . 25 keksinnön aluetta, vaan ne ovat ainoastaan esimerkkejä keksinnön mukaisen menetelmän käytöstä sakkaroosin ja be-taiinin talteenottamiseksi juurikasmelassista.

Esimerkki 1 Käytettiin koetehdasmittakaavaista kromatografista 30 koelaitetta. Se muodostui 4 kolonnista, syöttöpumpuista, kiertopumpuista, eluenttivesipumpuista, virtaus- ja pai-' nesäädöistä, ja eri prosessivirtojen syöttö- ja ulostulo- venttiileistä. Virtauskaavio on esitetty kuviossa 1.

Kolonnit oli täytetty vahvasti happamalla katio-35 ninvaihtohartsilla ("Purolite”). Hartsilla oli poly- styreeni/divinyylibentseenirunko ja se oli aktivoitu sul- • » li 7 96225 fonihapporyhmillä; keskimääräinen palloskoko oli noin 0,36 mm. Hartsin DVB-pitoisuus oli 5,5 %. Hartsi oli el-vytettu alussa natriummuotoon, ja ajon aikana se tasapainottui syöttömelassin kationeilla.

5 Koeolosuhteet:

Kolonnien halkaisija 200 mm

Hartsikerroksen korkeus/ kolonni 2800 mm

Lämpötila 75 °C

10 Virtausnopeus 40, 50, 70 ja 90 1/h

Syöttöliuos oli juurikasmelassia, josta kalsium oli poistettu lisäämällä natriumkarbonaattia (pH 9), ja suodattamalla sakka eroon käyttäen piimaata apuaineena. Sakkaroosin ja betaiinin erotus suoritettiin 15 8-askeleisella sekvenssillä, jossa jokaisella kolonnilla oli oma erityinen toimintonsa. Kuten kuviossa 1 on esitetty, askeleet 5, 6 ja 7 käsittävät kukin yhden kierrätysvaiheen, ja yhden eluenttiveden syöttövaiheen, ja askel 8 kaksi kierrätysvaihetta. Sekvenssin kesto oli 79 20 minuuttia, ja sakkaroosin saanto 84,0 % (syötetyn sakkaroosin määrästä).

Askel 1: Melassia syötettiin (syöttövaihe) kolonniin nro 1 virtausnopeudella 50 1/h ja jäännösmelassijae eluoitiin saman kolonnin loppupäästä. Samaan aikaan vettä . 25 syötettiin (eluointivaihe) kolonniin nro 2 virtausnopeu della 90 1/h ja kolonnista nro 4 eluoitiin palautusjae ja sakkaroosia. Mainittu palautusjae käytettiin raaka-aineen (melassin) laimennukseen.

Askel 2: Jatkettiin melassin syöttämistä kolonniin 30 1 ja jäännösmelassin eluointia saman kolonnin loppupääs tä. Samaan aikaan vettä syötettiin kolonneihin nro 2 ja 4 virtausnopeudella 90 1/h, ja jäännösmelassijae eluoitiin kolonnista nro 3, ja sakkaroosin eluointia jatkettiin kolonnista nro 4.

35 Askel 3: Vettä syötettiin kolonneihin nro 1 (50 8 96225 1/h) ja 4 (90 1/h) ja jäännösmelassijae eluoitiin kolonneista nro 1 ja 3.

Askel 4: Vettä syötettiin kolonniin 2 nopeudella 90 1/h ja jäännösmelassijae eluoitiin kolonnista 3.

5 Askel 5: Kierrätettiin (kierrätysvaihe) kolonneis sa nro 1 ja 2 nopeudella 90 1/h; samaan aikaan syötettiin vettä kolonniin nro 3 nopeudella 70 1/h ja betaiinijae eluoitiin kolonnista nro 4.

Askel 6: Vettä syötettiin kolonniin nro 1 nopeu-10 della 90 1/h ja jäännösmelassijae eluoitiin kolonnista nro 2; samaan aikaan kierrätettiin kolonneissa nro 3 ja 4 nopeudella 70 1/h.

Askel 7: Kierrätettiin kolonneissa nro 1 ja 2 nopeudella 90 1/h.

15 Askel 8: Kierrätettiin kolonneissa nro 1 ja 2 no peudella 90 1/h, sekä kolonneissa nro 3 ja 4 nopeudella 40 1/h.

Kun sekvenssi oli päättynyt, prosessin ohjausohjelma jatkui palaten askeleeseen 1. Toistamalla tätä 20 sekvenssiä 5-7 kertaa järjestelmä tasapainottui. Ajoa jatkettiin tasapainotilassa, ja vakiokoosteiset tuoteja-keet kerättiin ja analysoitiin (ks taulukot 1 ja 2).

Erotusprosessin kulkua seurattiin tiheys-, optinen aktiivisuus- ja johtokykymittareilla, ja erotusta ohjat-.. 25 tiin mikroprosessorilla, jolla ohjattiin tarkoin määrätyt syöttöjen, kierrätetyn nesteen ja tuotejakeiden tilavuudet ja virtausnopeudet käyttäen määrä/tilavuusmittauksia, venttiilejä ja pumppuja.

Taulukosta 1 nähdään syöttöjen, kierrätetyn nes-30 teen ja tuotejakeiden tilavuudet, ja taulukosta 2 nähdään melassin ja tuotejakeiden koostumukset. Sakkaroosi- ja betaiinijae kerättiin kolonnista 4. Taulukossa 5 on esitetty melassin, jäännösten ja tuotejakeiden värit.

Il 9 96225

H

+j ω I I I I ii Φ Ό 2 λ ? $ (0 o I—I - •h I o I o I I I vo 4-) C4 c <u •o o o o •H --- 0) in m o X VO I OJ I 04 I I I 04 (0 •ΓΊ

0) Q

4J x

0 O O O

3 V « %

4-> VC VC VC

in I 04 I I (N I I 04 m *n c Φ 0)

4-) O O

w - -

α) ^ I m I m I I I I

h q o c o x is

X 4-) CO

3 0) + O O

iH 4-) O

3 :«J ml- co I I I I

Ifl >4 E-I *4 Φ •r4 in

X

oo o in .

- + - - :(0 :«j „ co 04 o m I I co I Ϊ w Ϊ 0) S-i - c c 3 S' = $ §! 4-> ή ^ 4J t- 4-) 0) XJ f :θ x x x m m ^ >i to co h co - „ W < HHfM H 110-ni N in ® rH .

Λ <0 ·ο ·ο .0 Γ-< •H ^ 0) 0) <0 10 «n

<0 (0 4J O P O P

:0-Pi-r-. 3 Jd E 2 4) -rl -rl Cl Ή C rj — 4JM10- 0) Ή Λ :0 :0 10 H W οι (0 <0 «j ™ >i4J« ιβ φ ο) -ι-ν >, 4J 1; W4Jr-l 10 Η (0 3 IÖ -Η 4-> ® () :0 Φ 4-> φ 4-> -Γ-. ·γ-> 10 4-) -η ‘Ί C>iglOSlfl-HlflO® ^ Η ^ •Η (0 10 -Η 10 -H C 3 O 4J ® φ ® 0) :0 C :0 C -H 4-> U :<β ·* * -¾ coccccc-h3«ju ω ιο ]2 (ΟΦ3030ΦΦ*>4 C < ^ Γ—I'OuOf—IUCi—t+Jr—1^4 Φ Λ φφ:ιβΟ«ΟΟΦΦ(0·Η ~ χ

s>h)^tD^mcuw« ; s S

96225 10

Taulukko 2

Syötön ja tuotejakelden koostumukset

Kuiva- Sakkaroosia Betaiinia Muita ainetta (paino-% (paino-% aineita 5 (kg/1) kuiva- kuiva- (paino-% aineesta aineesta kuiva- aineesta )

Melassisyöttö 0,76 58,2 5,6 36,2 10 Jäännös- melassijae 0,075 21,2 7,5 71,3

Betaiinijae 0,028 10,1 41,4 48,5

Sakkaroosijae 0,279 94,8 0,7 4,5 15 Esimerkki 2 Käytettiin koetehdasmittakaava!sta kromatografista koelaitetta. Se muodostui 3 kolonnista, sekä syöttöpum-puista, kiertopumpuista, eluenttivesipumpuista, virtaus-ja painesäädöistä, ja eri prosessivirtojen syöttö- ja 20 ulostuloventtiileistä. Virtauskaavio on esitetty kuviossa 2.

Kolonnit oli täytetty vahvasti happamalla kationinvaihtohartsilla ("Purolite”). Hartsilla oli poly-styreeni/divinyylibentseenirunko ja se oli aktivoitu sul-25 fonihapporyhmillä; keskimääräinen palloskoko oli noin 0,36 mm. Hartsin DVB-pitoisuus oli 5,5 %. Hartsi oli elvytetty alussa natriummuotoon, ja ajon aikana se tasapainottui syöttömelassin kationeilla.

Koeolosuhteet; 30 Kolonnin halkaisija 200 mm

Hartsikerroksen korkeus: kolonnit nro 1 ja 3 4100 mm kolonni nro 2 2800 mm

Lämpötila 75eC

35 Virtausnopeudet 25, 35, 45, 85 ja 110 1/h li • · 11 96225

Syöttöliuos oli juurikasmelassia, josta kalsium oli poistettu lisäämällä natriumkarbonaattia (pH 9), ja suodattamalla sakka eroon käyttäen piimaata apuaineena.

Sakkaroosin ja betaiinin erotus suoritettiin 5-5 askelisella sekvenssillä, jossa jokaisella kolonnilla oli oma erityinen toimintonsa. Kuten kuviossa 2 on esitetty askeleet 2 ja 3 käsittivät kukin yhden kierrätysvaiheen ja yhden eluenttivedensyöttövaiheen, ja askel 5 kaksi kierrätysvaihetta. Sekvenssin kesto oli 100 minuuttia, ja 10 sakkaroosisaanto 87,3 % (syötetyn sakkaroosin määrästä).

Askel 1; Melassia syötettiin kolonniin nro 1 virtausnopeudella 45 1/h ja jäännösmelassia eluoitiin samasta kolonnista (kolonnin loppupäästä); samanaikaisesti vettä syötettiin kolonniin nro 2 ja palautusjae ja sak-15 karoosijae eluoitiin kolonnista nro 3 virtausnopeudella 85 1/h.

Askel 2: Vettä syötettiin kolonniin nro 2 nopeudella 110 1/h ja jäännösmelassijae eluotiin kolonnista nro 1; samanaikaisesti kierrätettiin kolonnissa nro 3 no-20 peudella 25 1/h.

Askel 3: Kierrätettiin kolonneissa nro 1 ja 2 nopeudella 110 1/h; samanaikaisesti vettä syötettiin kolonniin nro 3 nopeudella 35 1/h ja betaiinijae eluoitiin samasta kolonnista.

25 Askel 4: Vettä syötettiin kolonneihin nro 1 nopeu della 110 1/h ja nro 3 nopeudella 35 1/h ja jäännösmelassijae eluoitiin kolonneista 2 ja 3.

Askel 5: Kierrätettiin kolonneissa 1 ja 2 nopeudella 110 1/h ja kolonnissa 3 nopeudella 25 1/h.

30 Kun sekvenssi oli päättynyt, prosessin ohjausoh jelma jatkui palaten askeleeseen 1. Toistamalla tätä sekvenssiä 5-7 kertaa järjestelmä tasapainottui. Ajoa jatkettiin tasapainotilassa, ja vakiokoosteiset tuotejakeet kerättiin ja analysoitiin.

35 Taulukosta 3 nähdään syöttöjen, kierrätetyn liuok sen ja tuotejakeiden tilavuudet ja taulukosta 4 melassin 12 96225 ja tuotejakeiden koostumukset. Taulukossa 5 on esitetty melassin, jäännösten ja tuotejakeiden värit.

Taulukko 3 5 Syöttöjen, kierrätetyn nesteen ja tuotejakeiden tilavuudet (1)

Askel nro 123 45

Melassin syöttö 18

Veden syöttö 33,3 5,0 13,0 34,0+10,0 - 10 Jäännösmelassi- jae kolonnista 1 18 5,0 - Jäännösmelassi-jae kolonneista 2 tai 3 - 34,0+10,0 15 Betaiinijae - - 13,0

Palautusjae 7,3 -

Sakkaroosijae 26,0 -

Kierrätetty liuos - 6,0 26,0 - 44,0+5,0 20

Taulukko 4

Syötön ja tuotejakeiden koostumukset

Kuiva- Sakkaroosia Betaiinia Muita ainetta (paino-% (paino-% ainei- 25 (kg/1) kuiva-ai- kuiva-ai- ta neesta) neesta) (paino-% kuiva-aineesta ) 30 Melassin syöttö 0,760 57,1 5,4 37,5 Jäännös- melassijae 0,069 18,7 6,8 74,5

Betaiinijae 0,048 5,3 47,5 47,2

Sakkaroosijae 0,264 89,4 1,0 9,6 11 13 96225

Taulukko 5

Melassin ja tuotejakelden värit

Esimerkki 1 väri jäännös jäännös jäännös jäännös 5 ICUMSA 1__2__3__4

Melassi 47700 Jäännös 115400 123600 151000 43324

Betaiini 29900 Sakkaroosi 2100 10

Esimerkki 2 väri jäännös jäännös jäännös ICUMSA 1__2__3

Melassi 38250 15 Jäännös 92500 136000 240600 25900

Betaiini 21800 Sakkaroosi 4300

Esimerkki 3 20 Käytettiin koetehdasmittakaavaista kromatografista koelaitetta. Se muodostui 3 kolonnista, sekä syöttöpumpuis-ta, kiertopumpuista, eluenttivesipumpuista, virtaus- ja painesäädöistä ja eri prosessivirtojen syöttö- ja ulos-tuloventtiileistä. Virtauskaavio on esitetty kuviossa 3.

25 Kolonnit on täytetty vahvasti happamalla kationin- vaihtohartsilla (Finex). Hartsilla oli polystyreeni/divi-nyylibentseenirunko ja se oli aktivoitu sulfonihapporyh-millä; keskimääräinen palloskoko oli noin 0,36 mm. Hartsin DVB-pitoisuus oli 5,5 %. Hartsi oli elvytetty alussa nat- 30 riummuotoon, ja ajon aikana se tasapainottui syöttömelassin kationeilla.

Koeolosuhteet:

Kolonnin halkaisija 200 mm

Hartsikerroksen korkeus: 35 kolonnit 1, 2 ja 3 5000 mm

Lämpötila 75 eC

Virtausnopeudet 22, 35, 40, 45, 70, 75 1/h 14 96225

Syöttöliuos oli juurikasmelassia, josta kalsium oli poistettu lisäämällä natriumkarbonaattia (pH 9) ja suodattamalla sakka eroon käyttäen piimaata apuaineena.

Sakkaroosin ja betaiinin erotus suoritettiin 5-as-5 keleisella sekvenssillä, jossa jokaisella kolonnilla oli oma erityinen toimintonsa. Kuten kuviossa 3 on esitetty askel 3 sisältää yhden ja askel 5 kolme kierrätysvaihetta, sekvenssin kesto oli 111 minuuttia ja sakkaroosin saanto oli 81,9 % (syötetyn sakkaroosin määrästä).

10 Askel 1: Melassia syötettiin kolonnin nro 1 vir tausnopeudella 35 1/h ja palautus ja sakkaroosijaetta elu-oitiin kolonnista nro 3.

Askel 2: Vettä syötettiin kolonniin nro 1 virtausnopeudella 70 1/h ja sakkaroosi- ja palautusjaetta eluoi-15 tiin kolonnista nro 3.

Askel 3: Kierrätettiin kolonnissa nro 1 virtausnopeudella 70 1/h; samanaikaisesti vettä syötettiin kolonnin nro 2 virtausnopeudella 40 1/h ja betaiinijae eluoitiin kolonnista nro 3.

20 Askel 4: Vettä syötettiin kolonneihin nro 1, 2 ja 3 virtausnopeuksilla 70, 75 ja 40 1/h ja jäännösmelassijakeet eluoitiin kolonneista nro 1, 2 ja 3 ja betaiinijakeen elu-ointia jatkettiin kolonnista nro 3.

Askel 5: Kierrätettiin kolonneissa nro 1, 2 ja 3 25 virtausnopeudella 22, 75 ja 45 1/h.

Kun sekvenssi oli päättynyt, prosessin ohjausohjelma jatkui palaten askeleeseen 1. Toistamalla tätä sekvenssiä 5-7 kertaa järjestelmä tasapainottui. Ajoa jatkettiin tasapainotilassa, ja vakiokoosteiset tuotejakeet kerättiin 30 ja analysoitiin.

Taulukossa 6 nähdään syöttöjen, kierrätettyjen liuosten ja tuotejakeiden tilavuudet ja taulukosta 7 melas-sin ja tuotejakeiden koostumukset.

35

II

15 96225

Taulukko 6

Syöttöjen, kierrätetyn nesteen ja tuotejakeiden tilavuudet (1)

Askel 1 2 3 4 5 5 Melassin syöttö 20

Veden syöttö 20 10 20+26+20 Jäännösme1assijae kolonnista 1 26 kolonnista 2 26 10 kolonnista 3 15

Betaiinijae 10 5

Palautusjae 9 4

Sakkaroosijae 11 16

Kierrätetty liuos 8 11+12+11 15

Taulukko 7

Syötön ja tuotejakeiden koostumukset

Kuiva- Sakka- Betaiinia Muita ainetta roosia (paino-% aineita 20 (kg/1) (paino-% k.a.) (paino- % k.a. ) k.a.)

Melassin syöttö 0,754 59,6 5,6 34,8 Jäännösmelassij ae 0,081 16,7 8,8 74,5 . 25 Betaiinijae 0,071 45,9 22,9 31,2

Sakkaroosijae 0,252 92,7 0,7 6,6 *

Claims

96225

1. Menetelmä melassin fraktioimiseksi käyttäen kromatografista simuloitu liikkuva kerros -menetelmää, jossa 5 nestevirtaus tapahtuu vähintään kaksi kromatografista osa-täytemateriaalikerrosta käsittävässä järjestelmässä, ja jossa tuote tai tuotteet otetaan talteen seuraavia toimintoja eli vaiheita: melassinsyöttövaihe, eluointivaihe ja kierrätysvaihe käsittävän moniaskelisen sekvenssin aikana, 10 tunnettu siitä, että kierrätysvaiheen aikana osa- täytemateriaalikerroksissa olevaa nestettä kuiva-ainepitoi-suusprofiileineen kierrätetään kahdessa tai useammassa, yhden, kahden tai useamman osatäytemateriaalikerroksen käsittävässä silmukassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kukin silmukka sisältää yhden kokonaisen kuiva-ainepitoisuusprofiilin.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askel käsittää melassinsyöt- 20 tövaiheen ja/tai yhden tai useamman eluenttinesteen syöttö-vaiheen, ja tuotteen tai tuotteiden talteenottovaiheen.

4. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askel käsittää yhden tai useamman kierrätysvaiheen, sekä eluenttinesteen syöttö- 25 vaiheen ja tuotteen tai tuotteiden talteenottovaiheen.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuote tai tuotteet on jäännös ja sakkaroosi ja/tai betaiini.

6. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että askel käsittää kahden tai useamman kierrätysvaiheen.

7. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekvenssi käsittää 5-10 askelta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että mainittuja askeleita si- f · II 96225 sältävä sekvenssi toistetaan 5-7 kertaa järjestelmän tasapainottamiseksi, ja jatketaan saavutetussa tasapainotilassa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetel-5 mä, tunnettu siitä, että käytetään 3-12, edullisesti 3-6, kromatografista osatäytemateriaalikerrosta käsittävää järjestelmää.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osatäytemateriaali- 10 kerros on yksi kolonni.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään vahvasti hapanta kationinvaihtohartsia mainittujen kolonnien täytemateriaalina.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu vahvasti hapan katio-ninvaihtohartsi on monovalentissa muodossa, edullisesti natrium- tai kaliummuodossa, tai näiden muotojen seoksena.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen mene- 20 telmä, tunnettu siitä, että nesteen virtausnopeus kolonneissa on 0,5 - 10 m3/h/m2, jopa 20 m3/h/m2.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttöliuoksen ja elu-enttiveden lämpötila on noin 40 - 85 eC, jopa 95 °C.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että syöttöliuoksen kuiva-ainepitoisuus on 20-65 paino-%, jopa 80 paino-%. 96225