PL129430B2 - Method of manufacture of crystalline mannitol,crystalline fructose and fructose syrup - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania krystalicznego mannitolu, krystalicznej fruktozy oraz syropu fruktozowego z wywaru podekstranowego, powstajacego przy fermentacyj¬ nym przerobie sacharozy na dekstran.Wywar podekstranowy jest to okolo 10% wodny roztwór mieszaniny cukrów, soli mineral¬ nych i kwasów organicznych, który uzyskuje sie po oddestylowaniu etanolu uzytego do wytracania dekstranu z plynu pofermentacyjnego. Glównym skladnikiem suchej substancji wywaru jest fruk¬ toza, której udzial wynosi 55-70%. Udzial kazdego innego skladnika, czyli glukozy, sacharozy, izomaltozy, mannitolu, oligosacharydów czy soli mineralnych nie przekracza 10%. W zwiazku z powyzszym wywar traktowano dotychczas jako surowiec do otrzymywania tylko fruktozy lub syropu zawierajacego wszystkie niejonowe skladniki syropu, które pozostaja w roztworze po odsoleniu wywaru z uzyciem jonitów.Znany jest sposób otrzymywania fruktozy polegajacy na wydzieleniu fruktozy w postaci fruktozanu wapniowego za pomoca tlenku wapniowego, oddzieleniu weglanu wapnia, a nastepnie po jego rozlozeniu dwutlenkiem wegla na krystalizacji fruktozy z roztworu metanolu.Znany jest takze, z polskiego opisu patentowego nr 70454, sposób otrzymywania fruktozy, polegajacy na odsoleniu i zageszczeniu wywaru oraz wytraceniu resztek dekstranu etanolem, a nastepnie na krystalizacji fruktozy z mieszaniny etanolu i metanolu.Wadna znanych sposobów przerobu wywaru podekstranowego jest wyodrebnianie tylko jednego skladnika w postaci krystalicznej, mianowicie fruktozy. Mannitol równie cenny jak fruktoza jest tracony w toku przerobu. Wartosc uzytkowa odsolonego syropu cukrowego jest znacznie mniejsza niz indywidualnych skladników krystalicznych.Sposób otrzymywania krystalicznego mannitolu, krystalicznej fruktozy oraz syropu fruktozo¬ wego polega na tym, ze wywar podekstranowy poddaje sie hydrolizie kwasowej wobec pH = 1,5-2,5 i tlenku wapniowego do pH = 6-8, filtruje, odsala i zageszcza do stezenia 42-50% wagowych, po czym w temperaturze 40-70°C rozdziela zageszczony wywar na dwie frakcje robocze w kolumnie chromatograficznej o wysokosci 2-3 m wypelnionej zlozem kationitu polistyrenosulfo-i 129 430 nowego w postaci soli wapniowej. Pierwsza frakcje robocza stanowi 10-15% wodny roztwór zawierajacy w suchej substancji glównie glukoze i oligosacharydy, a druga frakcje stanowi 14-18% wodny roztwór zawierajacy w suchej substancji glównie fruktoze i mannitol. Druga frakcje robocza, czyli fruktozowo-mannitolowa zageszcza sie nastepnie do 87% wagowych, dodaje meta¬ nol w ilosci do 170% w przeliczeniu na sucha substancje i poddaje krystalizacji w czasie do 24 godzin. Wykrystalizowany mannitol oddziela sie od roztworu fruktozowego, który z kolei poddaje sie odwodnieniu do zawartosci 8-10% wody oraz po dodaniu metanolu w ilosci 70-100% w przeliczeniu na sucha substancje poddaje krystalizacji, w wyniku której otrzymuje sie fruktoze. Po oddzieleniu fruktozy, z roztworu macierzystego oddestylowuje sie metanol i stezony wodny roztwór laczy z pierwsza frakcja robocza, zawierajaca glukoze i oligosacharydy. Polaczone roz¬ twory zageszcza sie do 65-70% wagowych uzyskujac syrop fruktozowy, zawierajacy w suchej substancji do 50% fruktozy oraz 25-35% glukozy i 15-25% oligosacharydów.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest przeprowadzenie hydrolizy nie przereagowanej sacha¬ rozy do fruktozy i glukozy, dzieki czemu zwieksza sie ilosc fruktozy do wyodrebniania i zmienia sklad cukrów w roztworze. W toku defekacji tlenkiem wapniowym wytraca sie fosforan wapniowy i dzieki temu zmniejsza ilosc jonitów stosowanych do odsalania.Zastosowanie rozdzialu chromatograficznego umozliwia skumulowanie fruktozy i mannitolu we frakcji roboczej i wydajne wyodrebnienie krystalicznego mannitolu i krystalicznej fruktozy.Dzieki takiemu postepowaniu z wywaru podekstranowego uzyskuje sie krystaliczny mannitol z wydajnoscia do 75% w przeliczeniu na mannitol zawarty w wywarze oraz krystaliczna fruktoze z wydajnoscia dochodzaca do 50% w przeliczeniu na fruktoze w roztworze wyjsciowym. Pozostala ilosc suchej substancji zgromadzona zostaje w syropie o skladzie odmiennym niz sklad cukrów w wywarze wejsciowym. Uzyskany syrop fruktozowy ma wartosc uzytkowa podobna do cukru inwertowanego i syropu skrobiowego.Nizej podany przyklad objasnia blizej sposób wedlug wynalazku, nie ograniczajac jego zakresu.Przyklad. W emaliowanym reaktorze o pojemnosci 400 dm\ zaopatrzonym w mieszadlo i termometr, umieszczono 300dm3 wywaru podekstranowego o stezeniu 9%, dodano 0,75 dm3 35% kwasu solnego do uzyskania pH= 1,7 ogrzewano do 70°C i utrzymywano temperature przez 60 minut, po czym wprowadzono 2dm3 mleka wapiennego o zawartosci 15 g CaO/100cm3 do uzyskania pH = 7,0. Zawiesine poddano filtracji. Klarowny filtrat w ilosci 270dm3 przeznaczono do odsolenia. Odsalanie wykonano z uzyciem dwóch kolumn jonitowych zawierajacych po 20 dm3 anionitu i kationitu. Odsolony roztwór zageszczono do 45% wagowych uzyskujac 46dm3 roz¬ tworu. Powyzsze czynnosci powtórzono pieciokrotnie, uzyskujace lacznie 240dm3 syropu o steze¬ niu 44,5%. Zageszczony syrop rozdzielono chromatograficznie w kolumnie o srednicy 400 mm i wysokosci 2000 mm, zawierajacej 210 dm3 kationitu w postaci soli wapniowej. Rozdzielenie prowa¬ dzono w temperaturze 60-70°C. W jednym dziesieciogodzinnym cyklu rozdzielania uzyskano dwie frakcje robocze: frakcje glukozowo-cukrowa w ilosci 35 dm3 i stezeniu 12,5% wagowych oraz frakcje fruktozowo-mannitolowa w ilosci 80 dm3 i stezeniu 14,5% wagowych.Frakcje fruktozowo-mannitolowa zageszczono do 87% suchej substancji uzyskujac 14,0 kg syropu, do którego dodano 20,4 dm3 metanolu oraz poddano krystalizacji. Po 24 godzinach krystalizacji uzyskano 0,9 kg mannitolu krystlicznego o skrecalnosci wlasciwej w roztworze bora¬ ksu +23°. Pozostaly roztwór fruktozowy w ilosci 28 dm3 poddano destylacji uzyskujac 12,3 kg roztworu o zawartosci 10% wody, po czym po dodaniu 8dm3 metanolu przeprowadzono krystali¬ zacje fruktozy w czasie 48 godzin. Nastepnie odwirowano 5,2 kg fruktozy o skrecalnosci wlasciwej -91°, uzyskujac nadto 14 kg roztworu macierzystego lacznie z metanolem uzytym do przemycia fruktozy. Po oddestylowaniu metanolu z roztworu macierzystego otrzymano 7,3 kg roztworu o stezeniu 81%, który polaczono z pierwsza frakcja robocza, czyli glukozowo-cukrowa w ilosci 35 dm3. Po zageszczeniu do 67% wagowych otrzymano 16,8 kg syropu fruktozowego, który zawie¬ ral 48% fruktozy, 30% glukozy oraz 22% oligosacharydów.Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania krystalicznego mannitolu, krystalicznej fruktozy oraz syropu fruktozo¬ wego z wywaru podekstranowego droga chromatograficznego rozdzialu, znamienny tym, ze wywar129430 3 poddaje sie hydrolizie kwasowej wobec pH = 1,5-2,0 i defekacji tlenkiem wapniowym do pH = 7,0, po czym odsala i zageszcza do 42-50%, a nastepnie zageszczony wywar rozdziela sie chromatogra¬ ficznie na dwie frakcje robocze w zlozu kationitu polistyrenosulfonowego w postaci soli wapnio¬ wej, przy czym pierwsza frakcje robocza stanowi 10-12% wodny roztwór glukozowo-cukrowy, zas druga frakcje stanowi 14-18% wodny roztwór fruktozowo-mannitolowy, który po zageszczeniu do 87% i dodaniu metanolu do 170% w przeliczeniu na sucha substancje, poddaje sie krystalizacji, w wyniku której oddziela sie mannitol, zas pozostaly roztwór fruktozowy, po usunieciu wody do zawartosci 8-10% i dodaniu 70-100% wagowych metanolu, poddaje sie ponownie krystalizacji, w wyniku której otrzymuje sie fruktoze, po czym do pozostalego roztworu macierzystego, po uprzednim oddestylowaniu metanolu, wprowadza sie pierwsza frakcje robocza glukozowo- cukrowa, a nastepnie zageszcza sie polaczone roztwory do 65-70% wagowych do uzyskania syropu fruktozowego. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania krystalicznego mannitolu, krystalicznej fruktozy oraz syropu fruktozo¬ wego z wywaru podekstranowego droga chromatograficznego rozdzialu, znamienny tym, ze wywar129430 3 poddaje sie hydrolizie kwasowej wobec pH = 1,5-2,0 i defekacji tlenkiem wapniowym do pH = 7,0, po czym odsala i zageszcza do 42-50%, a nastepnie zageszczony wywar rozdziela sie chromatogra¬ ficznie na dwie frakcje robocze w zlozu kationitu polistyrenosulfonowego w postaci soli wapnio¬ wej, przy czym pierwsza frakcje robocza stanowi 10-12% wodny roztwór glukozowo-cukrowy, zas druga frakcje stanowi 14-18% wodny roztwór fruktozowo-mannitolowy, który po zageszczeniu do 87% i dodaniu metanolu do 170% w przeliczeniu na sucha substancje, poddaje sie krystalizacji, w wyniku której oddziela sie mannitol, zas pozostaly roztwór fruktozowy, po usunieciu wody do zawartosci 8-10% i dodaniu 70-100% wagowych metanolu, poddaje sie ponownie krystalizacji, w wyniku której otrzymuje sie fruktoze, po czym do pozostalego roztworu macierzystego, po uprzednim oddestylowaniu metanolu, wprowadza sie pierwsza frakcje robocza glukozowo- cukrowa, a nastepnie zageszcza sie polaczone roztwory do 65-70% wagowych do uzyskania syropu fruktozowego. PL