NO300851B1

NO300851B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av xylitol fra en vandig xyloseopplösning

Info

Publication number: NO300851B1
Application number: NO912798A
Authority: NO
Inventors: Heikki Heikkilae; Juha Nurmi; Leena Rahkila; Marja Toeyrylae
Original assignee: Xyrofin Oy
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1997-08-04
Also published as: JP2947609B2; AU651061B2; EP0454702B1; DE69026499D1; ATE136588T1; CA2046595A1; ZA90254B; DE69026499T2; ES2088425T3; WO1990008193A1; JPH04503750A; EP0454702A1; CS24090A3; RU2108388C1; NO912798D0; US5081026A; FI913376A0; CA2046595C; PL163719B1; DK0454702T3

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av xylitol fra en vandig xyloseoppløsning,

og er kjennetegnet ved at den omfatter trinnene med: fermentering av den nevnte vandige xyloseoppløsning med en gjærstamme som er istand til å omdanne fri xylose til xylitol og frie heksoser som er tilstede i nevnte oppløsning til etanol i en tidsperiode som er tilstrekkelig til a gi en fermentert oppløsning inneholdende xylitol, og separasjon av den eller de xylitolrike fraksjoner ved kromatografisk separasjon fra den nevnte fermenterte oppløsning, og deretter utvinning av xylitol fra den eller de nevnte xylitolrike fraksjoner.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Den femverdige alkohol xylitol er sukkeralkoholen avledet fra reduksjonen av xylose (C5H10O5) . Xylitol .er en natur-lig forekommende sukkeralkohol med 5 karbonatomer og med samme søthet og kaloriinnhold som sukker (4 kilokalorier pr gram). Xylitol finnes i små mengder i en rekke frukttyper og grønnsakstyper og fremstilles i det menneskelige legeme under normal metabolisme. Xylitol har visse kjente meta-bolske, dentale og tekniske egenskaper som gjør den til en attraktiv sukkererstatning i forskjellige sammenhenger.

Xylitol metaboliseres uavhengig av insulin, så den kan med sikkerhet inntas av diabetikere som ikke er insulinavhen-gige. Videre har det vist seg at xylitol forsinker gastrisk tømming og at den eventuelt hemmer næringstil-førsel, noe som betyr at den kan spille en viktig rolle i forbindelse med vektreduserende dietter.

Xylitol er også en ikke-kariogen, og til og med eventuelt en kariostatisk substans. I munnen blir sukrose og andre karbohydrater fermentert av Streptococcus mutans og andre bakterier, med dannelse av syre som nedsetter pH som demineraliserer tannemaljen som fører til dental karies. S.mutans og andre bakterier fermenterer imidlertid ikke xylitol og danner dermed syrebiproduktene fra fermenteringen som bidrar til ødeleggelse av tennene. Studier har også gitt data som foreslår at xylitol til og med aktivt undertrykker dannelse av ny karies og kan til og med "reversere" eksisterende skader ved å indusere reminera-lisering.

Med hensyn til smak, utviser xylitol ikke typisk en ubehagelig ettersmak noe som gjelder for andre sukker-erstatninger, og på grunn av den høye energi som kreves for å oppløse et gram xylitol gir den behagelig "kjølende" virkning i munnen.

Til tross for fordelene med xylitol, er kommersiell anvendelse av xylitol blitt begrenset på grunn av at den er relativt kostbar, noe som skyldes at det er vanskelig å produsere den i kommersiell målestokk. Xylitol fremstilles generelt fra xylanholdige materialer, særlig hydrolysater av hemicellulose. Hemicellulose er en stor gruppe av godt karakteriserte polysakkarider som er funnet i de primære og sekundære cellevegger i alle landplanter og ferskvanns-planter. Hemicelluloser består av sukkerrester, blant annet D-xylose og inkluderende D-mannose, D-glukose, D-galaktose og L-arabinose.

I tidligere kjente metoder er xylitol fremstilt fra xylanholdig material ved at materialet hydrolyseres til å gi en blanding av monosakkarider som inkluderer xylose. Xylosen omdannes til xylitol, generelt i nærvær av en nikkelkataly-sator som Raney-nikkel. Den kjente teknikk viser en rekke fremgangsmåter for fremstilling av xylose og/eller xylitol fra xylanholdig material. Inkludert i slike tidligere kjente metoder er US-PS 3.784.408 (Jaffe et al.), US-PS 4.066.711 (Melaja et al.), US-PS 4.075.405 (Melaja et al.), US-PS 4.008.285 (Melaja et al.) og US-PS 3.586.537 (Steiner et al.).

Disse tidligere kjente metoder er imidlertid kompliserte flertrinnsprosesser som er relativt kostbare og som er ueffektive. Den kjente teknikk erkjenner at et av de viktigste problemer i den sammenheng er den effektive og fullstendige separasjon av xylose og/eller xylitol fra polyoler og andre biprodukter fra hydrolysen for å oppnå xylitol med tilstrekkelig renhet. For å imøtekomme dette grunnleggende anliggende, kreves generelt flertrinns-separasjonsteknikker inkluderende mekanisk filtrering og kromatografisk separasjon. I tillegg lærer teknikken anvendelse av andre rensemetoder, som anvendelse av syrer for å presipitere ligniner som generelt øker tidsaspekt og omkostninger i forbindelse med xylitolproduksjon i kommersiell skala.

Man vet at visse gjærtyper har enzymet xylosereduktase som katalyserer reduksjonen av D-xylose til xylitol som det første trinn i D-xylose metabolismen. Studier, i eksperi-mentell målestokk, har anvendt gjærceller som er istand til å fermentere D-xylose eller cellefrie ekstrakter inneholdende xylosereduktase til å gi xylitol fra D-xyloserikt utgangsmaterial. Gong et al., Quantitative Production of Xylitol From D-Xylose By a High Xylitol Producing Yeast Mutant Candida Tropicalis HXP2, Biotechnology Letters, Vol, 3, nr. 3, 125-130 (1981), Kitpreechavanich, V. et al.: Conversion of D-Xylose Into Xylitol By Xylose Reductase From Candida Pelliculosa Coupled With the Oxidoreductase System of Methanogen Strain HU, Biotechnology Letters, Vol. 10, 651-656 (1984), McCracken and Gong, Fermentation of Cellulose and Hemicellulose Carbohydrates by Thermotolerant Yeasts, Biotechnology and Bioengineering Symp. nr. 12, side 91-102 (John Wiley & Sons 1982). Skjønt det finnes gjærstammer som er istand til å danne høye utbytter av xylitol fra fermenteringen av D-xylose, er det tidligere ikke angitt en fullstendig prosess i kommersiell skala for fremstilling av xylitol f.eks. biomassehemicellulose-hydrolysater som inneholder xylose i tillegg til heksoser og andre forurensninger.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en enkel og effektiv metode for fremstilling av rent xylitol fra xyloseholdig utgangsmaterial som anvender gjærstammer som er istand til å omdanne xylose til xylitol og de fleste tilstedeværende heksoser til etanol, idet slik fermentering danner en xylitolrik oppløsning hvorfra xylitol på enkel og effektiv måte kan renses uten anvendelse av tidkrevende og kostbare separasjonsmidler. Xylitolen kan generelt renses i ett trinn ved kromatografisk separasjon og påfølgende krystallisasjon til å danne ren xylitol. Små mengder etanol fjernes lett ved avdamping eller ved lignende midler, idet man derved unngår behovet for omfattende teknikker for å separere xylitolen fra heksitoler og andre sukkere som er dannet ved hydrolyse og konvensjonell hydrogenering og som er tilstede i den xylitolrike oppløsning.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilles ialt vesentlig ren xylitol fra en vandig xyloseoppløsning som også kan inneholde heksoser som glukose såvel som andre forurensninger. Fremgangsmåten omfatter fermentering av nevnte oppløsning ved anvendelse av en gjærstamme som er istand til å omdanne ialt vesentlig all den nevnte frie cellulose til xylitol og det meste av de nevnte frie heksoser til etanol. Det fermenterte produkt renses ved at gjærcellene fjernes fra oppløsningen ved filtrering, sentrifugering eller andre passende midler, og etanol fjernes ved avdamping eller destillasjon. Kromatografisk separasjon gir en xylitolrik fraksjon eller fraksjoner hvorfra ren xylitol kan krystalliseres.

I noen tilfeller anvendes forbehandling av den vandige xyloseoppløsning. Slik forbehandling kan inkludere post-hydrolyse og/eller separasjonstrinn for å fjerne komponenter som kan være giftige og/eller skadelige for gjæren som anvendes til å omdanne xylosen til xylitol, eller andre forurensninger som kan virke negativt inn på den etter-følgende fermentering og de etterfølgende separasjonstrinn. Slike forbehandlingstrinn kan inkludere kromatografiske separasj onsteknikker.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse anvendes gjær som er istand til å redusere xylose til xylitol og heksoser til etanol. Slik gjær inkluderer, men er ikke begrenset til, gjær av slekten Candida, Pichia og Pachysolen og Debaryomyces. Blant disse slekter er Candida og Debaryomyces foretrukne, idet Candida tropicalis og Debaryomyces hansenii er særlig foretrukne. Et godt eksempel er stammen Candida tropicalis som er deponert i "The American Type Culture Collection" og med deponeringsnummer 9968.

Detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelsesform

A. Generelt

1. Utcrangsmaterialer

Utgangsmaterialene som anvendes i forbindelse med fremgangsmåten for den foreliggende oppfinnelse inkluderer nesten ethvert xylanholdig material. Potensielle ut-gangsmaterialer inkluderer løvtrær (som bjørk, bøk, poppel, or og lignende) og slike planter eller plantekomponenter som mais, havreskall, maiskolber og stengler, nøtteskall, halm, bagasse og bomullsfrøskall. Når trevirke anvendes som utgangsmaterial er det foretrukket slipt til flis, sagmugg, spon og lignende og underkastet hydrolyse eller dampeksplosjon og hydrolyse som danner hemicellulose-material som kan anvendes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse.

I tillegg til de ovennevnte materialer, er xylan eller xyloseholdige biprodukter fra trevirkebearbeidings-prosedyrer også effektive som råmaterialer. For eksempel vil avluten som er dannet som et avfallsprodukt fra produksjon av tremasse via sulfittprosessen - kjent som "sulfittavlut" - inneholde uoppløste tremassefaststoffer, ligniner, heksoser og pentoser inkluderende xylose, og er et effektivt utgangsmaterial for fremstilling av xylitol. Andre biprodukter eller avfallsprodukter fra papir eller massebehandling som inneholder xylan eller xylose kan også anvendes.

For å anvende fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kreves en vandig oppløsning som inneholder fri xylose. Hydrolysen av utgangsmaterialet ved hjelp av syrer eller enzymer for å nedbryte xylan til xylose kan derfor være nødvendig. US-PS 3.784.408 (Jaffe et al.) og US-PS 3.586.537 (Steiner et al.) omfatter f.eks. metoder for hydrolysering av xylanholdig material til å gi xyloseholdige oppløsninger. 2. Fermentering av xyloseholdige vandige oppløsninger Utgangsmaterialet kan behandles før fermentering om nødven-dig, for å fjerne de bestanddeler som kan være giftige eller på annen måte skadelige for gjæren som anvendes for fermentering. Om slik forbehandling er nødvendig avhenger av det involverte utgangsmaterial og den gjær som anvendes for fermentering. Passende forbehandling av råmaterialet kan inkludere post-hydrolyse og/eller separasjonstrinn. Konsentrasjonen av xylose i den vandige oppløsning som er passende for fermentering avhenger av det anvendte utgangsmaterial, men er foretrukket i området fra 50 g/l til 300 g/l.

For å bevirke fermentering, er det i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse anvendt en gjærstamme som har evnen til å omdanne xylose til xylitol, og de fleste tilstedeværende heksoser til etanol. Etanol kan lett gjenvinnes ved avdampning, destillasjon eller ved hjelp av andre kjente midler på en mye enklere og mye mer effektiv måte enn separasjon av xylose og/eller xylitol fra andre sukkere.

Et eksempel på en gjærstamme som er passende i denne forbindelse er en Candida tropicalis som er deponert i The

American Type Culture Collection (nr. 9968). Andre gjærstammer inkluderer dem av slekten Candida, Picha, Pachysolen og Debaryomyces (se N.J.W. Kregr-van Rij, The Yeast. A Taxonomic Study, 3. utg., Elsevier Science Publishers B.V. 1984.), som er istand til å omdanne xylose til xylitol og heksoser til etanol.

Før fermentering av den xyloserike oppløsning kan oppløs-ningen underkastes kromatografisk separasjon for å separere og fjerne store molekyler og ioniserte substanser, når væsker med liten renhet anvendes som råmaterial. For eksempel kan kromatografisk separasjon før fermentering være fordelaktig når sulfittavlut anvendes som utgangsmaterial .

Fermentering av den xyloserike oppløsning kan finne sted i de fleste kommersielt tilgjengelige batch-fermentorer som er utstyrt med lufttilførsel, røreverk og pH kontroll, f.eks. en Braun-Biostat [Model nr. E]. Den foretrukne temperatur for fermentering er mellom 20°C og 40°C, idet en temperatur på omtrent 30°C er særlig foretrukket. Gjærceller tilsettes til den xyloserike oppløsning, og generelt vil en høyere konsentrasjon av gjær gi hurtigere fermentering. De optimale gjærkonsentrasjoner avhenger av xylose-væsken og dens egenskaper og xylosekonsentrasjonen i væsken. Det er funnet at tilsetning av gjærceller til en konsentrasjon mellom 0,1 g og 10 g tørr gjær/l (tørrvekt) substrat er foretrukket når xylosekonsentrasjonen er mellom 50 g/l og 300 g/l.

Fermenteringen økes ved tilsetning av næringssubstanser, og fortsetter inntil det meste av xylosen er omdannet til xylitol, og når stort sett alle heksosene er omdannet til etanol. Fermenteringen vil typisk vare fra 24 til 144 timer, idet en fermenteringstid på 24 til 72 timer er særlig foretrukket. Ved anvendelse av fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er det mulig å omdanne over 90 % av xylosen til xylitol. 3. Post- fermenteringsrensing og xvlitolseparasion Etter fermentering klares oppløsningen før separasjon av xylitol. I en batch-fermenteringsprosess fjernes gjærcellene etter endt fermentering. Fjerning av gjærceller kan gjennomføres ved sentrifugering, filtrering eller ved hjelp av lignende midler. Når gjærcellene er fjernet og oppløsningen er klar, kan den etanol som er dannet ved fermentering fjernes ved avdamping, destillasjon eller ved andre midler på dette trinn.

Etter at gjærcellene er fjernet (og eventuelt etanol), an-rikes xylitolen i den fermenterte oppløsning ved hjelp av kromatografisk separasjon. Slik kromatografisk separasjon gjennomføres foretrukket i en kolonne som er pakket med sulfonert polystyrenharpiks som er tverrbundet med di-vinylbenzener i alkali/jordalkalimetallform. En metode for kromatografi i stor målestokk og som passende kan anvendes i denne sammenheng er beskrevet i US-PS 3.928.193 (Melaja et al.). Kromatografisk separasjon kan også finne sted som en kontinuerlig prosess ved anvendelse av en simulert prosess med et bevegende sjikt, som beskrevet i US-PS 2.985.589, også med anvendelse av en DVB tverrbundet sulfonert polystyrenharpiks.

Xylitol fra xylitolrike fraksjoner avledet fra kromatografisk separasjon kan deretter krystalliseres i høyt utbytte ved anvendelse av konvensjonelle krystallisa-sjons teknikker omfattende krystallisasjon med avkjøling og koking. Dersom krystallisasjon med avkjøling anvendes, fremmes krystallisering av den xylitolrike fraksjon med xylitolkrystaller med en gjennomsnittlig diameter på omtrent 30 nm, og temperaturen i oppløsningen nedsettes gradvis. De oppnådde krystaller som foretrukket har en gjennomsnittlig diameter på 250 til 600 \ Lxa, separeres ved sentrifugering og vaskes med vann for oppnåelse av i alt vesentlig ren krystallinsk xylitol.

B. Eksperimentelt

EKSEMPEL 1: Fremstilling av xylitol fra "sulfittavlut". Xylitol ble fremstilt fra "sulfittavlut" fra løvtrær ved anvendelse av fermentering med en Debaryomyces hansenii gjær anerkjent til å være en stamme som kan fermentere xylose til xylitol og det fleste heksoser til etanol. En batch av sulfittavlut (fra produksjon av bjerkevedmasse) ble behandlet som beskrevet i US-PS 4.631.129 for å oppnå en xyloserik fraksjon. Analyser av denne fraksjon var som følger (karbohydratsammensetning målt ved gass/væskekro-matografianalyse):

Fraksjonen ble nøytralisert med kalsiumkosyd til en pH på omtrent 6,2 ved tilsetning av 10 g CaO pr liter fraksjon. Fraksjonen ble deretter fortynnet til en konsentrasjon på 51 g xylose pr liter oppløsning og deretter fermentert med gjærceller. Fermenteringen ble gjennomført i rystekolber (200 ml) ved omtrent 2 5°C i omtrent 48 timer. Mengden gjærceller som ble tilsatt var omtrent 1,7 x IO<8> celler pr milliliter fraksjon som var tilpasset til fermenteringsopp-løsningen etter innledende vekst i en xyloserik oppløsning. Gjærcellene ble fjernet etter 48 timer ved sentrifugering og den oppnådde klare oppløsning ble underkastet kroma-tograf isk separasjon for å separere den xylitol som var dannet ved fermenteringen under de etterfølgende betingelser:

Sammensetning av oppløsning:

Elueringsprofilen fra kolonnen er vist i fig. 1. Prøver ble tatt fra utstrømningen og analysert for tørr substans og sammensetning som vist i den etterfølgende tabell I idet utstrømningen er oppdelt i tre fraksjoner:

Krystallisasjon av xylitol dannet ved den ovennevnte fermenteringsmetode ble gjennomført som følger. En xylitolrik fraksjon ble fremstilt som beskrevet i det fore-gående. Sammensetningen av den anvendte xylitolfraksjon var:

Fra denne oppløsning ble xylitol utvunnet ved krystallisasjon med avkjøling. Oppløsningen ble først avdampet til 86,5 % tørr substans og overført til en krystallisator utstyrt med et kjølesystem og med en rører. Den innledende temperatur var omtrent 65°C og pH var omtrent 5,3. Oppløs-ningen ble tilført xylitolkrystaller som var suspendert i isopropanol med en krystalldiameter på omtrent 30 \ Lm for å initiere krystallisasjon. Temperaturen ble nedsatt fra 65°C til 50°C i løpet av tre timer. Under disse betingelser vokste xylitolkrystallene til en gjennomsnittlig diameter på 250 |im. Krystallene ble separert fra oppløs-ningen ved sentrifugering og vasket med vann. De utvunnede krystaller utgjøres av over 99 % ren xylitol.

EKSEMPEL 2: Fremstilling av xylitol fra dampeksplodert

bj erkeved.

Råmaterialet som anvendes i dette eksempel var et dampeksplodert bjerkevedhydrolysat som var underkastet post-hydrolyse for å bryte ned xylanet til fri xylose. For hydro-lys eparametere henvises det til "Enzymatic hydrolysis of steam-pretreated lignocellulosic material", Poutanen, K. and Puls, J., Proe. 3rd Eur. Congr. Biotechnol., Munich 1984, Vol. II, side 217-222. Sammensetningen av den oppnådde celluloserike oppløsning var som følger: Oppløsningen ble fermentert med Candida tropicalis gjær (ATCC 9968) . pH i oppløsningen ble justert til omtrent 6 ved tilsetning av 25 % NaOH og inokulert med 3 g/l gjærekstrakt, 3 g/l maltekstrakt og 5 g/l pepton ble tilsatt som næringsbestanddeler. Inokulumet ble fremstilt ved at gjæren ble dyrket i en 5 % celluloseoppløsning med den samme næringstilsetning. Under fermenteringen var temperaturen omtrent 30°C. Fermenteringen ble gjennomført i en Braun Biostat fermentor [modell nr. E] som er utstyrt med luftgjennomstrømning (0,18 l/min) og omrøring (200 rpm) og pH-kontroll (25 % NaOH) for å holde pH på 6, og fermentoren hadde et arbeidsvolum på 8 1 og et totalvolum på 10 1. Skumming ble regulert med Mazu 6000 antiskummemiddel. Analyser av prøver fra fermentoren er vist i tabell II. Sammensetningen av prøver fra fermenteringen ble analysert ved HPLC.

Xylitol inneholdt i oppløsningen oppnådd ved fermentering ble konsentrert i xylitolrike fraksjoner ved kromatografisk separasjon og krystallisert til å gi 99 % ren xylitol som i eksempel 1.

EKSEMPEL 3: Fremstilling av xylitol fra dampeksplodert

bjerkeved.

I eksempel 3 var det anvendte råmaterial et dampeksplodert post-hydrolysat fra bjerkeved i henhold til de parametre som er omtalt i eksempel 2. Sammensetningen av oppløs-ningen var:

Før fermentering ble oppløsningen underkastet en kromato-graf isk separasjonsprosess for å fjerne det meste av de store molekyler og ioniserte substanser. Den kromatografiske separasjon ble gjennomført i en kolonne som var fylt med AMBERLITE BH-1 (polystyren-divinylbenzen) harpiks i natriumform. Forholdene var som følger: Harpiks: AMBERLITE BH-1 sulfonert polystyren-divinylbenzen tverrbundet med 5,5 % dvb i natriumform. Partikkelstørrelse 0,40 mm.

Kolonnediameter 0,225 m og høyde 5,0 m. Temperatur: 65°C.

Strømningstakt: 0,04 m<3>/t.

Tilførsel: 18 1 av en oppløsning konsentrert til

31,2 vekt%.

Resultatet av den kromatografiske separasjon som er beskrevet over er vist grafisk i fig. 2. Det ble tatt ut prøver med fem minutters intervaller. Den totale gjennom-kjøringstid var 170 minutter. Sammensetningen av til-førselsoppløsningen til separasjonskolonnen var som følger: Den eluerte løsning ble oppdelt i fem fraksjoner. Fraksjon 2 ble fjernet fra prosessen og fraksjon 4 ble samlet for fermenteringstrinnet. De gjenværende fraksjoner ble til-bakeført til tilførselsoppløsningen for den kromatografiske separasjon, for å øke separasjonsutbyttet. Sammensetningen av fraksjonene er vist i den etterfølgende Tabell III.

Fermenteringen ble gjennomført med Candida tropicalis gjærceller som i eksempel 2. Resultatet av fermenteringen er vist grafisk i fig. 3. Det oppnådde xylitolutbyttet var over 90 g/l fra 100 g/l xylose. Næringsstoffene som ble anvendt i dette forsøk var (Gistex) gjærekstrakt 15 g/l. Inokulumet var dyrket i et hydrolysat som var fortynnet med vann (1/10) med 3 % tilsatt glukose og 3 % tilsatt gjærekstrakt .

Fra den xylitolrike oppløsning ble xylitol gjennvunnet ved kromatografisk separasjon ved anvendelse av en kolonne i pilotskala og med følgende egenskaper:

Kolonne: Høyde 4,5 m, diameter 0,225 m.

Harpiks: Sulfonert polystyrenpolymer tverrbundet med 5,5 %

divinylbenzen. Gjennomsnittlig partikkelstør-relse 0,37 mm i natriumform.

Strømnings takt: 0,03 m<3>/t.

Temperatur: 65°C.

Tilførselsoppløsning: 24 g/kg av en 24 vekt% oppløsning (tørr substans, 5,76 kg).

Sammensetning:

Separasjonen er vist grafisk i fig. 4. Det ble utvunnet fem fraksjoner. Sammensetningene er vist i den etter-følgende tabell IV. Fraksjon nr. 4 var den produktfraksjon hvorfra ren xylitol ble krystallisert som angitt i eksempel 1.

EKSEMPEL 4: Krystallisasjon av Xylitol fra fermentert

oppløsning.

Xylitol ble krystallisert fra en xylitolrik oppløsning som var utvunnet ved kromatografisk separasjon fra den fermenterte oppløsning. Oppløsningen som inneholdt 82,5 % xylitol av den tørre substans ble avdampet ved 65°C til 92 % konsentrasjon. Til 2200 g av den avdampede oppløsning ble det tilført 0,04 mm xylitol-kimkrystaller. Mengden krystallisasjonskim var 0,03 %. Temperaturen i oppløs-ningen ble nedsatt til 45°C i løpet av 55 timer i henhold til et forhåndsbestemt program:

hvori

T = temperaturen i oppløsningen i °C.

Tx = temperaturen ved kim-tilsetning (65°C).

T2 = sluttemperaturen (45°C).

t = tiden fra kimtilsetning i timer.

ti = total krystallisasjonstid (55 t).

Krystallisasjonen ble gjennomført i en vertikal krystallisator som var utstyrt med en blander. Krystallene ble separert fra oppløsningen ved sentrifugering (fem minutter, 2000 g) og vasket med vann. De utvunnede krystaller hadde en midlere størrelse på 0,37 mm og en renhet på 99,4 %

(HPLC).

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av xylitol fra en vandig xyloseoppløsning, karakterisert ved at den omfatter trinnene med: fermentering av den nevnte vandige xyloseoppløsning med en gjærstamme som er istand til å omdanne fri xylose til xylitol og frie heksoser som er tilstede i nevnte opp-løsning til etanol i en tidsperiode som er tilstrekkelig til å gi en fermentert oppløsning inneholdende xylitol, og separasjon av den eller de xylitolrike fraksjoner ved kromatografisk separasjon fra den nevnte fermenterte oppløsning, og deretter utvinning av xylitol fra den eller de nevnte xylitolrike fraksjoner.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at gjærslekten er Candida eller Debaryomyc e s.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at gjærstammen er Candida tropicalis.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte gjærstamme er Candida tropicalis fra American Type Culture Collection med deponeringsnummer 9968.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte gjærstamme er Debaryomyc e s hans en i i.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte xylitol utvinnes fra den eller de nevnte xylitolrike fraksjoner ved krystal-lisasj on.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, ka akterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres ved omtrent 30°C i omtrent 48 timer.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres i omtrent 48 timer.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte gjærceller fjernes ved sentrifugering etter fermentering og før kromato-graf isk separasjon.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte gjærceller fjernes ved filtrering etter fermentering og før kromato-graf isk separasjon.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte kromatografiske separasjon benytter en kationbytterharpiks som kolonnefyll-material.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at harpiksen har et divinylbenzen tverrbundet sulfonert polystyrenskjelett.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vann anvendes som elueringsmiddel i den kromatografiske separasjon.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte vandige xylose-oppløsning er et hemicellulosehydrolysat.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte vandige xylose-oppløsning er en xyloserik fraksjon fra sulfittavlut.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at etanol fjernes ved avdamping eller destillasjon etter fermentering.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres i et medium hvor xylosekonsentras jonen er i området fra 50 g/l til 300 g/l.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres ved en pH som strekker seg fra 3 til 9.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres ved en pH som strekker seg fra 5 til 7.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres ved en temperatur som strekker seg fra 10°C til 45°C.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres ved en temperatur som strekker seg fra 25°C til 35°C.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fermentering gjennomføres med begrenset oksygentilførsel.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponenter som kan være toksiske for gjæren som anvendes for fermentering eller andre forurensninger separeres fra nevnte vandige xyloseopp-løsning før fermentering.

24. Fremgangsmåte som angitt i krav 23, karakterisert ved at nevnte separasjon gjennomføres ved hjelp av midler for kromatografisk separasjon.