PROCESO DE FABRI CACIÓN DE U N POLVO CONTENIENDO PARTÍCU LAS CRISTALINAS DE GLUCOPI RAN OSI L-ALDITOLES
La presente invención es relativa a un proceso de fabricación continúo de un polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles. Se entiende por "glucopiranosil-alditoles" en el sentido de la invención, compuestos elegidos del grupo constituido de 1 -O-ct-D-glucopiranosii-D-manitol (1 , 1 G PM), 6-O-a-D-glucopiranosil-D-sorbitol ( 1 ,6 GPS) y -O-a-D-glucopiranosil-D-sorbitol (1 , 1 GPS) . Glucopiranosil-alditoles son el resultado de la hidrogenación de la ¡somaltulosa y trehalulosa, ellos mismos producidos por la isomerización de sacarosa por las actividades enzimáticas aisladas de microorganismos pa rticulares. Los microorganismos más conocidos pertenecen a los géneros Protaminobacter (tal como P. Rubrum CBS 547.77) , Erwinia (tal como E. rhapontici NCPPB 1 578), Serratia (tal como S. marcescens NCI B 8285 o S. plymouthica ATCC 15928) , Leuconostoc (tal como L. mesenteroides NRRL B-521 Í o ATCC 10830a) , Pseudomonas (tal como P. mesoacidophila MX-45), Agrobacterium (tal como A. radiobacter MX-232) , Klesbiella o Enterobacter sp. La isomaltulosa y trehalulosa pueden hidrogenarse en mezcla o por separado (la separación de la isomaltulosa de trehalulosa realizándose gracias notablemente a las técnicas de cristalización o de técnicas cromatográficas) .
Aunque la hidrogenación de la isomaltulosa debe generar en teoría una mezcla eq uimolar de 1 , 6 GPS y de 1 , 1 GPM, se ha mostrado que en realidad la proporción de cada uno de los dos isómeros se com prende entre 43 y 57% . Estas mezclas de 1 ,6 GPS y de 1 , 1 GPM se comercializan generalmente bajo su forma cristalizada, bajo el nom bre comercial I SOMALT® o PALATI N IT®. De la misma manera, la hidrogenación de trehalulosa solo conduce a la obtención de una mezcla de 1 , 1 GPM y de 1 , 1 GPS. Glucopiranosii-aiditoles, solos o en mezcla, incluso en proporciones relativas variables, se utilizan generalmente como edulcorantes de bajo poder calórico. ISOMALT®, por ejemplo, se emplea en confitería, en los productos de panadería , en los postres, en las confituras, chocolate, goma de mascar y en numerosos artículos dietéticos. Los procesos clásicos de cristalización de mezclas de tres glucopiranosii-aiditoles necesitan generalmente equipos específicos que combinan la evaporación al vacío, cristalización propiamente dicha y secado {Carbohydrates ¡n Industrial Synthesis, editado por M. A. CLARKE, Verlag Dr Albert Bartens KG , Berlín, 1992, página 48). Sin em bargo, estos procesos presentan como inconvenientes que es difícil volver al aparato simple de utilizar y que es igualmente difícil trabajar continuamente en razón de la larga duración necesaria para la obtención de mezclas de cristales. En efecto, estos procesos de cristalización no permiten depurar en una sola etapa la totalidad de glucopiranosii-aiditoles de la solución madre. Para optimizar el rendimiento de cristalización, hace falta proceder por lo tanto a dos o tres etapas de cristalización sucesivas. O, se sabe que 1 , 1 GPS es difícilmente cristalizable, y que perturba igualmente la cristalización de 1 ,6 GPS y 1 , 1 GPM. El enriquecimiento de aguas madre en 1 , 1 GPS en el curso de las etapas sucesivas de cristalización complica también el proceso de cristalización de estos dos isómeros y al reducir la eficacia. Para remediar este inconveniente, la patente EP 1 .173.453 describe un proceso de cristalización de glucopiranosil-aiditoles, que consiste en poner en contacto un líquido, conteniendo uno o varios glucopiranosil-aiditoles disueltos, con partículas finas sólidas conteniendo uno o varios de dichos glucopiranosil-aiditoles en suspensión en un gas. Sin embargo, este proceso vuelve obligatorio las etapas complementarias de eliminación substancial del compuesto solvente de mezcla así obtenido por la introducción de aire caliente a una temperatura que puede alcanzar 250°C, y del tratamiento de la materia de glucopiranosil-alditol que resulta en una sedimentación a manera de recuperar una composición de materia esencialmente sólida comprendiendo una multitud de cristales de dicho o dichos glucopiranosil-aiditoles. Aún hace falta proceder a un secado complementario de dicha composición de cristales de glucopiranosil-aiditoles, después a una trituración y un tamizado para al fin obtener un producto que presenta partículas de glucopiranosíi-alditoles que contienen una multitud de microcristales aglomerados entre ellos de manera aleatoria. Otra solución para la obtención de mezcla sólida cristalina de glucopiranosil-alditoles se describe en la patente EP 1.172.370. El proceso descrito en esta patente, que permite obtener una mezcla cristalina sólida comprende 20 a 70% de 1 , 1 GPM, 23 a 70% de 1 ,6 GPS y de 2 a 25% de 1 , 1 GPS , consiste en introducir de manera continua una mezcla hidrogenada de isomaltulosa y trehaluiosa (preparada a partir de una caña de azúcar) con pedazos cristalinos de glucopiranosil-alditoles en un extrusor proporcionado con una zona de enfriamiento fina y larga. De manera más precisa, el proceso comprende: la adición de gérmenes cristalinos de glucopiranosil-alditoles a una temperatura inferior al punto de fusión de dichos gérmenes cristalinos de ucopiranosil-alditoles en una solución acuosa glucopiranosil-alditoles teniendo 2 a 10% en peso de humedad, y el enfriamiento y el amasamiento de dicha solución acuosa de glucopiranosil-alditoles en presencia de gérmenes cristalinos, a manera de producir una magma de glucopiranosil-alditoles que se extruye continuamente del tubo. Las etapas ulteriores de desintegración burda, maduración, secado, etc. se mencionan igualmente en el marco de la producción de un producto final en polvo. Sin embargo, en este proceso, el enfriamiento se utiliza para efectuar la cristalización al aumentar el grado de sobresaturación de la solución. Por lo tanto es necesario reducir la viscosidad al calentar la solución teniendo una fuerte concentración de glucopiranosil-alditoles a una temperatura elevada a fin de que los gérmenes cristalinos sean dispersos de manera homogénea en una corta duración. Este proceso presenta el inconveniente de absorber enormemente la energía ya que necesita la formación de una "masa cocida", es decir una sustancia saturada conteniendo gérmenes cristalinos y presentando una viscosidad que se baja por calentamiento a temperatura elevada (hasta 140°C) y a presión elevada. Es igualmente necesario utilizar este aparato de calentamiento particular para impedir el deterioro de una capacidad de mezcla y de dispersión resultante de un aumento de la viscosidad debido a una disminución de la temperatura y es crítico conservar una baja viscosidad a fin de dispersar y mezclar los gérmenes cristalinos en una duración limitada. Además, el proceso necesita igualmente controlar finalmente la relación 1 , 1 GPM /1 ,6 GPS/1 , 1 GPS de pedazos de manera que sea idéntico a aquel de la solución de glucopiranosil-alditoles introducida en el extrusor.
Resulta de lo anterior que los procesos de cristalización de la técnica anterior presentan el inconveniente de ser onerosos, complejos y tomar demasiado tiempo. La invención tiene por objeto principal proporcionar un proceso de fabricación de un polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles que es menos sensible a los inconvenientes arriba mencionados y que permite obtener eficazmente un polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles teniendo las propiedades deseadas . El proceso de fabricación de partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles conforme a la invención no necesita una concentración muy fuerte de glucopiranosil-alditoles, y no necesita mayor esfuerzo particular para controlar o medir de manera precisa la temperatura durante la etapa de granulación/cristalización. Además, el proceso de la invención no implica la formación de masa cocida, ni la aplicación de una fuerza de cizallamiento o de amasamiento, pero se basa en mayor parte simplemente en un revestimiento, una aglomeración y una inducción de la cristalización concurrentes al permitir a la mezcla aglomerada madurar a una temperatura inferior al punto de fusión de glucopiranosil-alditoles, para formar granulos sólidos. Según la presente invención, se proporciona un proceso de fabricación de un polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles, comprendiendo la mezcla continua de un jarabe de glucopiranosil-alditoles teniendo un contenido de materia seca de al menos 80% en peso y un contenido de glucopiranosil-alditoles de al menos 95% en peso, de preferencia de al menos 98% en peso en la base de la materia seca, la mezcla efectuándose al dispersar simultáneamente el jarabe de glucopiranosil-alditoles y los gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles en un recipiente giratorio abierto conteniendo los gránulos a base de glucopiranosil-alditoles es por esto que el jarabe de glucopiranosil-alditoles y los gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles se mezclan en la superficie de los gránulos a base de glucopiranosil-alditoles contenidos en el recipiente, la recuperación de los gránulos a base de glucopiranosil-alditoles del recipiente y la cristalización de glucopiranosil-alditoles contenidos en dichos gránulos, los gránulos a base de glucopiranosil-alditoles en el recipiente manteniéndose en movimiento por la rotación del recipiente. Cuando la realización del proceso de la invención, el jarabe de glucopiranosil-alditoles se introduce de preferencia en el recipiente bajo una forma subdivida por ejemplo bajo forma de gotas o glóbulos, de chorros o de haces de chorros. Según un método preferido de realización del proceso arriba mencionado, un jarabe de glucopiranosil-alditoles, teniendo un contenido de materia seca de al menos 80% en peso, se lleva a una temperatura de al menos 90°C y se mezcla continuamente en un recipiente con gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles, la relación gérmenes/jarabe, las dimensiones, la orientación del eje de rotación y la velocidad de rotación del recipiente eligiéndose de tal manera que el producto recuperado del recipiente aparecerá bajo la forma de gránulos de un diámetro promedio de aproximadamente 100 a 50,000 pm. El proceso de la invención puede realizarse en un aparato comprendiendo: un recipiente giratorio abierto, con un eje de rotación pudiendo inclinarse horizontalmente, un medio para aportar a una zona situada al interior del recipiente, por arriba de la masa que la llena parcialmente, y dispersar una parte del jarabe de glucopiranosil-alditoles, de preferencia subdivida en las formas mencionadas anteriormente y cualquiera de los gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles, y un medio para asegurar la mezcla de jarabe de glucopiranosil-alditoles y gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles en la superficie de la masa en movimiento llenado parcialmente el recipiente. Los gránulos a base de glucopiranosil-alditoles se recuperan de preferencia por el desbordamiento en la salida del recipiente y pueden madurarse para aumentar su cristalinidad por la transferencia de gránulos en un cilindro giratorio de características dimensionales tal como la duración de permanencia de gránulos provenientes del recipiente, es suficiente para asegurar la cristalización de glucopiranosil-alditoles. Los gránulos pueden transferirse enseguida en un secador para disminuir la humedad residual y enseguida en un medio de trituración y de tamizado. Cuando la realización del proceso de la invención , un jarabe de giucopiranosil-alditoles, del tipo dispon ible en el comercio, y del cual la materia seca es de al menos 70% , y teniendo un contenido de giucopiranosil-alditoles de al menos 95% en peso , de preferencia de al menos 98% en peso en la base de la materia seca, se dispersa a una temperatura de aproximadamente 80°C al interior de un recipiente giratorio abierto bajo forma de un recipiente o de un tambor abierto teniendo un fondo esencialmente plano , del cual el eje de rotación puede inclinarse en un plano horizontal de un ángulo de 25 a 45° . Un tubo de atomización neumático se ha utilizado ventajosamente para pulverizar el jarabe acuoso sobre el lecho giratorio de materiales de gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles, en el granulador a escala piloto. En lo q ue respecta a la transferencia de gérmenes conteniendo giucopiranosil-alditoles en la mezcla arriba mencionada y de la cual las partículas constituyentes, sirven de gérmenes conteniendo giucopiranosil-alditoles cristalizados , se prefiere un tamaño de partículas de aproximadamente 1 00 pm. La relación ponderal en la mezcla constituida de gérmenes conteniendo giucopiranosil-alditoles y de jarabe de giucopiranosil-alditoles es de aproximadamente 4/1 , pero puede reducirse a 2/1 , incluso a 1 /1 , en función de desempeños deseados. La mezcla se efectúa en la superficie de la masa en movimiento llenando parcialmente el recipiente. El movimiento en cuestión llamado una masa de pildora en el interior de una máquina de fabricación de pildoras, y se ha constatado que los gránulos que son cada vez más gruesos, se forman, los gránulos más grandes teniendo tendencia a venir a la superficie de la masa en movimiento. Los gránulos de glucopiranosil-alditoles así obtenidos se maduran enseguida para aumentar su cristalinidad. Esta etapa de maduración puede realizarse al conservar los gránulos en movimiento a una temperatura inferior al punto de fusión de gránulos, preferiblemente a una temperatura de 50 a 90°C, durante 20 minutos a 2 horas en una corriente de aire. El producto granulado se seca enseguida a fin de obtener una humedad residual comprendida entre 2 y 10%. Los gránulos pueden enseguida triturarse hasta el tamaño de partículas requisito y en seguida clasificarse por tamizado; las partículas eliminadas por tamizado pueden enseguida reciclarse ventajosamente hacia el recipiente arriba mencionado para una utilización como gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles. El polvo resultante conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles según la invención se caracteriza por el hecho de que presenta un valor de compresión, según la prueba A, que es superior a 220 N, de preferencia comprendido entre 250 y 400 N, y más preferentemente aún comprendido entre 280 y 350 N. La capacidad de compresión de dicho polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles se determina según la prueba A siguiente, descrita en la patente EP 220.103 de la cual la Sociedad Solicitante es titular. Esta prueba A consiste en medir la fuerza, expresada en Newton, que es representativa de la capacidad de compresión de un polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles presentando, después de trituración y tamizado, un tamaño de partículas comprendido entre 250 y 1250 um. El aparato de medición utilizado es un Durómetro- ERWEKA TBH 30 GMD. Esta fuerza traduce entonces así la resistencia al aplastamiento de un comprimido que es cilindrico de lados convexos (radio de curvatura de 13 mm), de un diámetro de 1 3 mm, de un espesor de 6 mm y de un peso de 0.845 g, ya sea de una masa volumétrica de 1 .48 g/ml. Los resultados muestran que el polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles conforme a la invención presenta un valor de capacidad de compresión elevado, que en el conocimiento de la sociedad Solicitante, aún no se ha descrito. Las determinaciones de la densidad airada, de la densidad arreglada y del ángulo de declive se realizan con la ayuda de un aparato comercializado por la sociedad HOSOKAWA bajo la marca POWDER TESTER al aplicar el método recomendado por el constructor. En estas condiciones, el polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles, de tamaño de partículas comprendido entre 250 y 1250 pm, presenta una densidad aireada comprendida entre 0.700 y 0.750 g/ml, una densidad arreglada igualmente comprendida entre 0.700 y 0.750 g/ml y un ángulo de declive comprendido entre 42 y 45°. El ejemplo siguiente ilustra la preparación del polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles por la utilización del proceso seg ún la invención. Ejemplo Se prepara una suspensión de glucopiranosil-alditoles (compuesto A) a 70% de materia seca y se coloca en un recipiente de evaporación para obtener un jarabe de glucopiranosil-alditoles teniendo un contenido de materia seca de aproximadamente 85% (el contenido de glucopiranosil-alditoles del compuesto A está presente en la tabla 1 a continuación, expresado , en peso seco sobre la totalidad de los com puestos de mezcla). Este jarabe de glucopiranosil-alditoles se coloca en un recipiente de alm acenam iento a una temperatura de aproximadamente 1 35°C, a partir del cual se prelava continuamente por medio de una bomba que asegura su dispersión bajo forma de glóbulos por medio de un tubo . Sim ultáneamente a la dispersión de dicho jarabe de glucopiranosil-alditoles, se introduce continuamente del material de gérmenes complementarios en el granulador a escala piloto para realizar una relación ponderal de gérmenes/jarabe de aproximadamente 4 partes de gérmenes para 1 parte de jarabe de glucopiranosil-alditoles .
Los gérmenes se obtienen por el reciclado continuo de una fracción de material solificado produciéndose. Las partículas de un sólido de glucopiranosil-alditoles cristalinos pueden utilizarse para proporcionar gérmenes para la granulación inicial. Ningún esfuerzo particular se toma para controlar la temperatura del granulador (que queda del orden de 90°C). El granulador girado a una velocidad de aproximadamente 6.5 vueltas por minuto, su inclinación siendo de 30°, lo que permite obtener gránulos teniendo un diámetro promedio de aproximadamente 100 im a 50.000 µ??. Después de esta etapa de granulación, dichos gránulos se maduran por el logro de la cristalización en un dispositivo de maduración (tambor giratorio alargado). Los gránulos maduros así obtenidos se someten a una trituración burda después se secan en un lecho fluidizado al utilizar el aire a 60°C durante 30 minutos. Después del secado, aparecerán bajo la forma de un polvo conteniendo aproximadamente 6% de humedad residual (valor determinado según el método KARL FISHER). A la salida del transportador de rodillos del lecho fluidizado, el polvo seco se conduce a una instalación clásica de trituración. El polvo seco se tamiza enseguida y una parte se recicla como gérmenes conteniendo glucopiranosil-alditoles hacia el granulador.
El polvo restante es el polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles según la invención (compuesto B). La tabla 1 siguiente presenta las composiciones de glucopiranosil-alditoles de los compuestos A y B, así como el resultado de mediciones de parámetros DSC (Temperatura de fusión y entalpia). Tabla 1
La granulación del compuesto A por el proceso conforme a la invención no modifica en nada la composición química de glucopiranosil-alditoles. Sin embargo, conduce a la modificación del perfil térmico de fusión del compuesto B, que se traduce por la reducción de manera significativa a la vez del punto de fusión y de la entalpia del segundo pico de endotermo del compuesto B, y que se acompaña igualmente de una ligera disminución de la entalpia del primero pico de endotermo de dicho compuesto B. La tabla 1 siguiente presenta los resultados de las mediciones de la capacidad de compresión, de densidad airada y densidad arreglada, del ángulo de declive y del flujo de los compuestos A y B. Tabla 2
proceso según la invención confiere al polvo conteniendo partículas cristalinas de glucopiranosil-alditoles así obtenidas una densidad más baja q ue el producto de partida, y sobre todo de remarcables propiedades de compresión .