Opis patentowy opublikowano: 88 04 15 142329 Int. Cl* C13K 3/00 C13D 3/00 Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Cooperatieve Vereniging Suiker Unie U.A., Breda (Holandia) Sposób otrzymywania monosacharydów £ Roslin bulwiastych zawierajacych poli-, oligo i/lub dwusacharydy iRraedmdiodean wynalazku jest sposóib otrzymywa¬ nia monosacharydów z roslin bulwiastych zawie¬ rajacych poli-, oligo- i/lub dwusacharydy.Fruktoze otazymuje sie z korzeni cyfcorM (Cdcho- riuim inrhibus), zawierajacych prawde 2i0% wago¬ wych weglowodanów, z czego 3/4 stanowi weglo¬ wodan inulina. Stosuje sie w tym celu przede wszystkimi dwie metody: a) W pierwszym sposobie korzenie cykorii tnie sie na kawalki,, a nastepnie poddaje ekstrakcji goraca woda w celu otrzymania znajdujacych sie w nich sacharydów. Do otrzymanego soku dodaje sde kwas, korzystnie kwas solny, który liyiddroOaiziuje zawarte w nimi poli-, oildgo- i dwusacharydy w mOnosacha- rydy. Nastepnie zhydrolizowany sok neutralizuje sde, korzystnie dtodaitkliem tlenku wapniowego. Sól wapniowa fruktozy oddziela sie od skladników nierozpuszczalnych, takich jak wlókna i albuminy, poprzez filtracje. Odsaczony osad przemywa sie woda, wymywajac pozostala w nim sól do przesa¬ czu. Nastepnie uwalnia sie fruktoze z jej soli wapniowej, znajdujacej sie w przesaczu poprzez zakwaszenie np. kwasem solnymi. Z tak otrzyma¬ nego syropu zawierajacego fruktoze usuwa sie obecne w nimi jony, które w wiekszosci zostaly wprowadzone w trakcie procesu wydzielania fruk¬ tozy.Wade tego sposobu stanowa fakt, ze traci sde 10 do 15*/o weglowodanów, mdanowticie glukozy, przy duzej ilosci scieków. Zalete naitamfiast stanowi le 15 20 15 otrzymywanie syropu fruktozowego o duzej za¬ wartosci fruktozy. , b) W drugimi sposobie korzenie cykorii równiez kraje sie najpierw na kawalki i poddaje ekstrakcji woda, w celu otrzymania znajdujacych sie w nich sacharydów. Nastepnie, tak otrzyimany sok zakwa¬ sza sie, np. dodlaitkdem kwasu solnego i neutrali¬ zuje, np. tlenkiem wapnia. Po filtracji i przemy¬ ciu przesacz kieruje sie na wymieniacz jonowy, w celu usuniecia wprowadzanych w trakcie pro¬ cesu jonów i odbarwienia. W porównaniu z po¬ przednim sposotoetn, straty glukozy sa w tym przypadku bardzo male.Jednak w obydwu wyzej wiymdenionych proce¬ sach hydroldize pola-, oligo- i dwusacharydów oraz wytracanie protein i pektyn z soku przeprowadza sie poprzez zakwaszanie kwasem (solnym). Zakwa¬ szanie soku przez wprowadzanie go na wymie¬ niacz jonowy nie jest mozliwe, ponitelwaz rozpusz¬ czone w soku czasteczkd protein i pektyn wytracaja sie w wymieniaczu jonowym, obnazajac w ten spo¬ sób w znacznym stopniu jego aktywnosc. Nawet uprzednie przesaczenie soku nie prowadzi do usu¬ niecia z niego proiefin i pektyn w wystarczajacym stopniu.Innym problemem w cukrownictwie jest wytwa¬ rzanie inwertowanego cukru z cukru krystalicz¬ nego, zgodnie ^e znanym sposobem przygotowuje sie wodny roztwór cukru krystalicznego, który na¬ stepnie poddaje sde hydrolizie kwasem, korzystnie 142 329142 329 cytrynowymi luib octowym. Po wytraceniu soli wa- ¦*' pniowej fruktozy w etapie neutralizacji dodanego kwasu i po przemyciu, sól te rozklada sie podda- jac ja reakcji z kwasem. Nastepnie rozcienczony roztwór zaiteza sie i ochladza dlo temperatury 5 —il0°C. W tej temperaturze wiekszosc obecnej w roztworze fruktozy i glukozy wyfcrystallizowywuje oddzielnie.Stwierdzono, ze wyzej opisany sposób mozna znacznie ulepszyc i uproscic. Cecha sposobu we- 10 dlug wynalaizku jeat to, ze korzenie roslin bulwia¬ stych rozdrabnia sie przez scieranie, rozdrobniony material ekstrahuje sie woda o temperaturze do 18°C, po czym ekstrakt poddaje sie ulitradMitracjd, a nastepnie deimineralfiizacji i hyidnolizuje sie obec- 15 ne w otrzymanym roztworze sacharydy przeiz wy¬ miane jonów na wymieniaczu jonowym zawieraja¬ cymi jony H+ luib przez zakwasizenie kwasem.Tak wiec sok otrzymany w wyniku ekstrakcji roslin bulwiastych wocfia, poddaje sie bezposrednio ao procesowi filtracji. Otrzymuje sie wówczas zawie¬ rajacy inuiine przesacz, wolny zarówno od wiek¬ szych zanieczyszczen, jak i od pektyn i albumin.Produktt ten mozna zakwaszac" bez przeszkód przy uzyciu wymieniacza kationowego (w postaci z/a- 25 wierajacej jony H+)„ w celu hydrolizy inuliny.Korzystnie podczas hydrolizy ekstraktu z korzeni cykorii temperature podnosi sie na okres czasu do 2 milnuit do 60—1130°C. Nastepnie usuwa sie anio¬ ny. W ten sposób otrzymuje sie syrop zawierajacy 30 okolo 15% wagowych fruktozy.Korzystne cechy sposobu wecHug wynalazku to Ograniczenie strat weglowodanów do znikomo ma¬ lych ilosci oraz otrzymywanie syropu wolnego od obcych jonów. Z ekonomicznego i ekologicznego * punktu wildzenia bardzo istotny: jest równiez fakt, ze unika sie wówczas zanieczyszczen srodowiska naturalnego.W podobnym procesie cukier inwertowany otrzy¬ muje sie bezposrednio z soku odsaturowanego i z 4Q tego wzgledu mozna pominac etap wytwarzania i oczyszczania cukru inwertowanego, który nastep¬ nie ponownie nalezy rozpuscic w wodiziie. Mozna to osiagnac poddajac sok otrzymany w wyniku ekstrakcji rozdrobnionych (tartych) buraków cu- 45 krowych (t/Uuib pastewnych) woda, ultrafiltraicji w temperaturze wynoszacej co najmniej 10°C, a na¬ stepnie zakwaszeniu przez podanie przesaczu na wymieniacz jonowy zawierajacy jony H+, w tem¬ peraturze co najmniej 10°C. W wyniku tego otrzy- 50 moje sie bezposrednio prawie* czysty syrop cukru inwertowanego, który mozna krystalizowac zna¬ nym sposobem. Obydwa te procesy prowadzi sie w prawie taki sam sposób.Korzystnie, material rozdrobniony przez tarcie 55 oddziela sie najpierw od wiekszosci zawartej w nim cieczy, a nastepnie poddaje sie ekstrakcji woda o temperaturze do 18°C.Ozas kontaktu rozdrobnionego materialu z woda w etapie ekstrakcji wynosi najwyzej 1 godzine. *° Korzystnie do ekstrakcji stosuje sie wode o tem¬ peraturze do 10°C. Istotne jest, aby ilosc wody stosowanej w etapie ekstrakcji byla taka, aby otrzymany roztwór zawieral J4—B0°/o; wagowych ipoli-, oligo-* i dwiusacharydów. Wprowadzone do <• ekstraktu sole sodowe i potasowe usuwa, sie z nie¬ go na wymieniaczu jonowym.Rosliny bulwiaste najpierw sie trze, gdyz po¬ woduje to zniszczenie komórek i ulatwia otrzyma¬ nie sacharydow. Po starciu, sok i miazge rozdziela sie mozliwie najdokladniej. Odpowiednie metody rozdzielaniato: \; * a) zastosowanie wirówki filtracyjnej, w której od- imywa sie sok komórkowy, b) zastosowanie tasmowego filtru prózniowego, c) zastosowanie baterii odstojników.Korzystnie stosuje sie praise polaczona z filtrem tasmowym. Starty material odciska sie latwo, co znacznie obniza straty sacharyidów.Poza powyzej wymienionymi roslinami bulwia¬ stymi, sposobem wedlug wynalazku mozna prze¬ rabiac takze inne rosliny bulwiaste, takie jak np. slonecznik bulwiasty (topinambur).Przyklad. 100 kg umytych korzeni cykorii starto na typowej tarce stosowanej w przemysle ziemniaczanym. Otrzymana papke przemyto woda, stosujac wielostopniowy, ciagly proces przeciw- pradowy, w temperaturze 18°C. Nastepnie rozdzie¬ lono miazge i ciecz, stosujac baterie trzech odstoj¬ ników polaczonych szeregowo. Z ostatniego, trae- ciegp oidstojnika otrzymano pozbawiona cukru, od¬ wirowana miazge. Ostatni odstojnik zasilano, czes¬ ciowo juz pozbawiona cukru miazga, opuszczajaca drugi odstojnik, zmieszana z czysta woda o tempe¬ raturze 10°C. Dodatek wody byl minimalny ze wzgledu na zastosowanie ukladu przeciwpradowe- go. dilO kg soku komórkowego zawierajacego 15,9 kg weglowodanów, glównie inuliny, poddano ultra- filtracji w celu usuniecia zwiazków wielkoczastecz¬ kowych, o ciezarze czasteczkowym równym lub przekraczajacym 20 000 daltonów, takich jak gumy i proteiny. Dla zimniejszeniia strat weglowodanów do filtracji zuzyto 2,2 kg wody. Pozostalosc zawie¬ rala niepozaidane zanieczyszczenia, ujemnie wply¬ wajace na proces demineralizacji ze wzgledu na to, ze wytwarzaja osad na wymieniaczu kationo¬ wym.Przesacz zawieral 16,7 kg weglowodanów, z cze¬ go tylko bardzo niewielka czesc stanowily mono- sacharydy. Przesacz ten podano na zywice katio- no-wymienna IR-fllO, zawierajaca jony H+. Jony metali zawarte w soku ulegjy wymianie na jony H+, pochodzace z, zywicy. Spowodowalo to znaczny wzrost kwasowosci. Wartosc pH w tym etapie wa¬ hala sie pomiedzy 2,1 a 1,95. Po hydrolizie tem¬ peratura wynosila 70°C. Po uplywie 3i0 minut w tych warunkach temperaitury i kwasowosci, hydro¬ liza przebiegla w 50*/a, a po 90 minutach -^ w wiecej niz 95tyo.Nastepnie z roztworu po hydrolizie usunieto aniony na zywicy aniono^wymiennej. Zdeiminerali- zowany sok odbarwiono weglem aktywnym nie za¬ wierajacym wapnia. Bardzo czysty sok. zatezono do postaci syropu zawierajacego 12,1 kg frutetoizy i 1,4. kg glukozy.Zastrzezenia,patento we 1. Sposób otrzymywania monosacharydów z ro¬ slin bulwiastych zawierajacych pol&-, oligo- i/lub5 112329 6 dwusaciharyidy, znamienny tym, ze korzenie roslin bulwiasitych rozldraibnia sie przez scieramie, roz¬ drobniony material ekstrahuje sie woda o tempe¬ raturze do 18°C, po czyim ekstrakt poddaje sie \iiLtratfllrtartacjd, a nastepnie demineradizacji i hyidro- liziuije sie obecne w otrzymanym rozrtjworze sacha- ryidy przez wymiane jonów na wymieniaczu jono¬ wym zawierajacymi jony H+ lub przez zakwasze¬ nie kwasem. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przed ekstrakcja woda rozdrobnione przez tarcie rosliny bufliwtLaste adidziiela sie od wiekszosci za¬ wartej w nich cieczy. i3. Sposób wediLug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces ekstrakcji prowadzi sie przez okres czasu do 1 godziny. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces ekstrakcji prowadzi sie stosujac wode o temperaturze wynoszacej do 10°C. '5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces ekstrakcji prowadzi sie stosujac taka ilosc wody, aby otrzymac roztwór o zawartosci 14— 20% wagowych poii-, olrigo- i/lub dwusacharydóiw. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ekstrakt z korzeni cykorii po ultrafilltracji hydro- lizuje sie, podajac go na wymieniacz kationowy w okresie czasu wynoszacym co najwyzej 2 minuty i w temperaitiurze 60—i13i0oC. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze otrzymany z buraków pastewnych i/lub cukro- wyieh ekstrakt po ultrafiilitracjd poddaje sie krysta¬ lizacji. 10 PLThe patent description was published: 88 04 15 142329 Int. Cl * C13K 3/00 C13D 3/00 Inventor Patent proprietor: Cooperatieve Vereniging Suiker Unie UA, Breda (Netherlands) Method for the preparation of tuberous plant monosaccharides containing poly, oligo and / or The iRraedmdiodean disaccharides of the invention is a method of obtaining monosaccharides from tuberous plants containing poly-, oligo- and / or disaccharides. (4) is inulin carbohydrate. Two methods are primarily used for this purpose: a) In the first method, the chicory roots are cut into pieces and then extracted with hot water to obtain the saccharides contained therein. The acid, preferably hydrochloric acid, is added to the juice obtained, which aliases the poly-, oil- and disaccharides contained therein into monosaccharides. The hydrolyzed juice then neutralizes the sde, preferably with calcium oxide. The fructose calcium salt is separated from the insoluble components, such as the fibers and albumin, by filtration. The drained precipitate is washed with water, washing the remaining salt into the filtrate. The fructose is then released from its calcium salt contained in the percolate by acidification with, for example, hydrochloric acid. From the fructose-containing syrup thus obtained, the ions present in them, most of which were introduced during the fructose separation process, are removed. The reason for this is that it loses 10 to 15% of carbohydrates, glucose manganese, at high levels. the amount of sewage. An advantage of this naitamp is that it is possible to obtain a fructose syrup with a high fructose content. , b) In the second method, the chicory roots are also first cut into pieces and extracted with water to obtain the saccharides they contain. Then, the juice obtained in this way is acidified, for example by adding hydrochloric acid, and neutralized, for example, with calcium oxide. After filtration and washing, the filtrate is directed to the ion exchanger in order to remove the ions introduced during the process and discoloration. Compared to the previous method, the loss of glucose is very small in this case. However, in both of the above processes, hydroldize polysaccharides, oligos and disaccharides and the removal of proteins and pectins from the juice are carried out by acidification with (hydrochloric) acid. It is not possible to acidify the juice by introducing it onto the ion exchanger, since the dissolved protein and pectin particles in the juice are precipitated in the ion exchanger, thus revealing its activity to a large extent. Even prior filtration of the juice does not remove the proiefins and pectins sufficiently from it. Another problem in the sugar industry is the production of invert sugar from crystalline sugar, according to the known method, an aqueous solution of crystalline sugar is prepared and stepwise hydrolyzes them with acid, preferably citric acid or acetic acid, preferably 142 329 142 329. After the precipitation of the truncated fructose salt in the neutralization step of the added acid and after washing, the salt decomposes and reacts with the acid. The diluted solution then settles and is cooled to 5-10 ° C. At this temperature, most of the fructose and glucose present in the solution crystallize separately. It has been found that the above-described process can be significantly improved and simplified. A feature of the method according to the invention is that the roots of tuber plants are crushed by grinding, the crushed material is extracted with water at a temperature of up to 18 ° C, then the extract is subjected to ulitrad mitration, and then deimineralfiization and hyidnolization of the present in the resulting solution, the saccharides are exchanged on the ion exchanger containing H + or b ions by acidification with acid. Thus, the juice obtained as a result of extraction of tuberous plants is subjected directly to the filtration process. The result is an inuiine-containing effluent, free from both major impurities and from pectins and albumin. This product can be acidified "without any problems using a cation exchanger (in the form of z / a-containing H + ions)" in order to the hydrolysis of inulin. Preferably, during the hydrolysis of the chicory root extract, the temperature is raised for a period of 2 milliliters to 60-1130 ° C. The anions are then removed. In this way a syrup containing about 15% by weight of fructose is obtained. According to the invention, the reduction of carbohydrate losses to negligible amounts and obtaining a syrup free of foreign ions is very important from the economic and ecological moisture point: it is also the fact that environmental pollution is avoided. In a similar process, invert sugar is obtained directly from the desaturated juice, and for this reason, the step of producing and purifying invert sugar can be omitted, which will then be must be dissolved in water. This can be achieved by subjecting the juice obtained by extracting crushed (grated) sugar beet (t / Uuib fodder) with water, ultrafiltration at a temperature of at least 10 ° C, and then acidifying it by feeding the ion exchanger containing H + ions. at a temperature of at least 10 ° C. As a result, an almost pure invert sugar syrup is obtained directly, which can be crystallized in a known manner. The two processes are carried out in almost the same manner. Preferably, the friction material 55 is first separated from most of its liquid and then extracted with water at a temperature of up to 18 ° C. The contact time of the particulate material with the water in the extraction step is no more than 1 hour. * ° Water with a temperature of up to 10 ° C. is preferably used for the extraction. It is essential that the amount of water used in the extraction step be such that the resulting solution contains J4-B0%; by weight ippoly-, oligo- * and bisaccharides. The sodium and potassium salts introduced into the extract are removed from it on an ion exchanger. Tuberous plants are first rubbed, as this causes cell destruction and facilitates the preparation of saccharides. After grating, the juice and pulp are separated as completely as possible. The appropriate separation methods are: \; * a) the use of a filter centrifuge in which the cell juice is drained, b) the use of a belt vacuum filter, c) the use of a battery of clarifiers. Preference is given to using praise combined with a belt filter. The rubbed off material is easily imprinted, which significantly reduces the loss of saccharides. In addition to the above-mentioned tuberous plants, other tuberous plants, such as e.g. Jerusalem artichoke (Jerusalem artichoke), can also be processed by the method according to the invention. 100 kg of washed chicory roots are grated on a typical grater used in the potato industry. The resulting slurry was washed with water using a multistage, continuous anti-current process at 18 ° C. The pulp and liquid were then separated using batteries of three separators connected in series. A sugar-free, centrifuged pulp was obtained from the last trough and clarifier. The last decanter was fed to the partly sugar-free pulp leaving the second decanter mixed with pure water at 10 ° C. The addition of water was minimal due to the use of an anti-current system. DilO kg of cell juice containing 15.9 kg of carbohydrates, mainly inulin, was subjected to ultrafiltration to remove macromolecular compounds with a molecular weight equal to or exceeding 20,000 daltons, such as gums and proteins. 2.2 kg of water were used for filtration to reduce the loss of carbohydrates. The residue contained undesirable impurities, negatively affecting the demineralisation process due to the fact that they formed a precipitate on the cation exchanger. The slurry contained 16.7 kg of carbohydrates, of which only a very small proportion were monosaccharides. This slurry was given on an IR-fl10 cation exchange resin containing H + ions. The metal ions contained in the juice were exchanged for H + ions from the resin. This resulted in a significant increase in acidity. The pH value at this stage varied between 2.1 and 1.95. After the hydrolysis, the temperature was 70 ° C. After 30 minutes under these conditions of temperature and acidity, the hydrolysis was completed at 50%, and after 90 minutes - more than 95,000. The anions were then removed from the solution after the hydrolysis on the anion exchange resin. The demineralised juice was decolourized with calcium-free activated carbon. Very pure juice. was concentrated into a syrup containing 12.1 kg of fructose and 1.4. kg of glucose. Claims, patent 1. Method for obtaining monosaccharides from tuberous plants containing pol-, oligo- and / or disaccharides, characterized in that the roots of tuberous plants are broken by rubbing, the crushed material is extracted with water temperature up to 18 ° C., after which the extract is subjected to? ltratfllrtartion, and then demineradization, and the saccharides present in the obtained solution are hydrolysed by exchange of ions on an ion exchanger containing H + ions or by acidification with acid. 2. The method according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that, prior to extraction, the water crushed by rubbing of the buffalo leaf plants is adjusted to the majority of the liquid contained therein. i3. The method according to the claims The method of claim 1, characterized in that the extraction process is carried out for a period of time up to 1 hour. 4. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the extraction process is carried out with water at a temperature of up to 10 ° C. '5. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the extraction process is carried out with such an amount of water as to obtain a solution with a content of 14-20% by weight of poly-, oligo- and / or disaccharides. 6. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the ultrafiltrated chicory root extract is hydrolyzed by applying it to the cation exchanger for a time period of at most 2 minutes and at a temperature of 60 ° -113 ° C. 7. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the ultraviilitated extract obtained from fodder and / or sugar beet is subjected to crystallization. 10 PL