SU1194286A3 - Способ получени глюкозо-фруктозного сиропа - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛЮКОЗОФРУКТОЗНОГО СИРОПА путем контактировани  раствора глюкозы с катализатором , представл ющим собой глюкозоизомеразу, адсорбированную на двуокиси кремни , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности процесса и увеличени  срока службы каталиг затора, исходный раствор предварительно подвергают контактированию с брикетами из двуокиси кремни  или алюмосиликата при соотношении масс катализатора и указанных брикетов 1:

Description

«

Изобретение касаетс  способа приготовлени  раствора, содержащего глюкозу и фруктозу, путем, преобразовани  раствора глюкозы на катализаторе , -который создан на основе носител  SiOj. и обладает глюкозоизомеразной активностью.В последнее врем  ферментативное превращение глюкозы в глюкозрфруктозную смесь имеет все более возрастающее значение. При этом така  смесь реализуетс  главным образом , в виде сиропа, называемого изомерозой, и прежде всего предназначена заменить в пищевой и безалкогольной промышленности более . дорогой и все -реже встречающийс  в мире кристаллический сахар (тростниковьй сахар, свекольный сахар, сахарозу), полученный из стростника или сахарной свеклы. В качестве источника глюкозы, необходимой дл  приготовлени  глюкозофрукгозной смеси, служат натуральные крахмалы , например кукурузньш и картофельный крахмалы, которые преобразуютс  в глюкозу посредством кислого или ферментативного гидролиза.

Дл  ферментативного превращени  глюкозы во фруктозу используют водный раствор глюкозы, при необходимости с добавлением веществ, способствующих изомеризации (например, ионов кобальта или магни ), при воздействии которых можно достигнуть заданной степени изомеризации , после чего введенные добавки из раствора выдел ют, а раствор cry щают до консистенции сиропа.

Целью изобретени   вл етй  повышение производительности процесса и увеличение срока службы катализатора .

Способ приготовлени  предлагаемого раствора, содержащего глюкозу и фруктозу, основан на том, что расвор глюкозы (субстрат) пропускают через реактор, в котором имеетс  катализатор-носитель с глюкозоизомеразной активностью, причем исходньй раствор предварительно подвергают контактированию с брикетами из двуокиси кремни  или алюмосиликата при соотношении масс катализатора и указанных брикетов 1:(1-3), примущественно 1:1.

Конкурентоспособность изомеразы по отношению к натуральной сахарозе

62

нар ду с ценой, главньм образом, определ етс  содержанием фруктозы, так как это  вл етс  мерилом сладости . В противоположность натуральной

сахарозе, дисахарозу из глюкозы и фруктозы, в которой молекул рное соотношение глюкозы и фруктозы 1:1, содержание глюкозы .и фруктозы в изомеразе и, следовательно, ее сладость

колеблютс  и завис т от времени действи  глюкозоизомеразы на раствор глюкозы и от температуры, при которой это воздействие имеет место. Термодинамическое равновесие, которое

максимально достигаетс  при 60 С спуст  достаточно длительное врем , имеет место при степени изомеризации 51%, т.е. На 100 введен1Гых молекул глюкозы приходитс  51 молекула фруктозы . Известна  изомераза содерлшт 42% фруктозы в сухой субстанции. Так как содержание глюкозы технического исходного продукта составл ет 90-95%, на практике необходимо иметь степень

изомеризации 44-47% дл  достижени  указанной концентрации фруктозы. Чтобы достигнуть такой степени изомеризации , катализаторы на носителе с глюкозоизомеразной активностью могут

иметь только определенную объемную скорость, соответствующую их активности . Современные высокоактивные катализаторы могут перемещатьс  с начальной объемной скоростью от 10

ДО ,

С увеличением времени обработки активность известных катализаторов снижаетс  более или менее быстро в зависимости от температуры реакции.

Продолж11тельность эксплуатации каташ1затора с глюкозоизомеразной активностью на основе SiO можно увеличить более, чем вдвое, если раствор глюкозы перед реакцией на

катализаторе-носителе контактирует

с брикетами SiO, или алюмосиликата. Соотношение масс катализатора и брикетов измен етс  в интервале 3:1 1:3 , предпочтительно равно 1:1.

При таком способе производительность

катализатора таюке удваиваетс . Производительность определ етс  количеством субстрата, в расчете на сухую субстанцию (кг), которое при

заданной степени изомеризации может .быть обработано 1 кг KaTajui3aTopa до его остаточной активности, равной 20% начальной активности. 3 в устройстве дл  непрерьщного процесса преобразовани  глюкозы во фруктозу, в котором нар ду с реактором дл  катализатора-носител  с глюкозоизомеразной активностью содерж тс  еще такие необходимые эле менты, как запасной и приемный резервуары , трубопроводы, насосы, из мерительные приборы, регул торы температуры перед реактором имеетс  колонна дл  брикетов SiOji, или алюмосиликата. При этом объем коло ны по отношению к объему реактора должен быть таким,, чтобы с учетом насыпных весов катализатора и мате риала, заполн ющего колонну, соотношение их масс имело .указанные значени . Предлагаемьй способ непрерывного действи  осуществл етс  таким образом, что водпьй раствор глюкозы , в котором содержание сухого вещества составл ет преимущественно 40-50% и имеющий рН 7-8,5, раст вор подогреваетс  до 55-60 С и пос ле этого нагнетаетс  насосом через колонну предварительной обработки SiOj. или с алюмосиликатом и далее через реактор, заполненный катализатором-носителем на основе SiOt с глюкозоизомеразной активностью. Стекаюищй раствор глюкозы и фрукто зы на определенных промежутках ана лизируетс  на содержание фруктозы, например посредством пол риметрического анализа и . Объемна  скорость катализатора устанавливаетс  такой, чтобы в стекающем раст воре содержание фруктозы составл ло 42 вес.% от сухого вещества. Наиболее предпочтительно, чтобы размер частиц материала, наход щегос  в колонне дл  предварительной обработки бып 0,5-5,0 мм и размер частиц катализатора-носител  0,080 ,5 мм. В том случае, если дл  приготов лени  катализатора-носител  с глюкозоизомеразной активностью примен етс  Streptomyces Albus глюкозоизо мераза, наиболее целесообразно иметь значение рН раствора 7,0-8,5 и нагревать этот раствор до 55-65 Кроме того, при применении Streptomyces Albus глюкозоизомеразы дл  ускорени  изoмepизaц пi оказываетс  благопри тным в раствор глю козы добавл ть ионы Со (II) и Mg (II) предпочтительно в виде их воднораств 64 римых СОЛ ей, например, хлориды или сульфаты, в количестве 0,1-2 ррмСо(П) и в количестве 10-200 ррм Mg (II). Явл етс  также предпочтительным в раствор глюкозы добавл ть стаби- х лизирующее количество -антиокислител , преимущественно ЗгО,. в количестве 100-600 ррм в форме сульфитов или бисульфитов щелочных металлов. До концентрировани  раствора глюкозы и фруктозы в сироп или до окончательного применени  раствора рекомендуетс  удал ть из него нежелательные ионные компоненты, например ухудшающие вкус, посредством анионитов и катионитов, . Пример 1. 5 г катализатораносител  с глюкозоизомеразной активностью ввод т в реактор, перед которым имеетс  колонна, в котором находитс  5 г товарного, водоупорного пористого, шаровидного алюмосиликата (например, типа KCT-WS Kali-Chemie Ag, содержащий 97 вес.% SiOj И 3 вес.% Оз ). Через эту систему насосом нагнетаетс  раствор глюкозы , нагретый до 60°С, Объемна  скорость (относитс  к объему реактора, зан тому катализатором), устанавливаетс  такой, чтобы степень изомеризации в течение всего времени работы посто нно была 46,5%. Степень изомеризации вытекающего субстратного раствора измер етс  пол ризометрическим методом. Катализатор, наполнитель предварительной ступени (колонны) и способ характеризуетс  следуюпщми параметрами: 1.Катализатор 1.1носитель SiOi 1.2 активность, U/r 9000 1.3зернистость,мм 0,1-0,2 1.4насыпной вес ( сухого)0,45 кг/1 2.Наполнитель колонны 2.1 материал KCT-WS ( Kali-Chemie Ag) 2.2размер зерен, мм1-2 2.3 насыпной вес ( сухого), кг/1 0,70 3. Способ 3.1субстрат45 вес.% глюкозы в водном растворе 3.2добавки120 ррм Md (U ) 1 ррм СО ,( а ) 200 ррм SOi8(B NajSO,) 3.3рН7,5 3.4плотность субстрата, кг/1 1,2 3.5температура субстрата на входе, С60 3.6степень изомеризации , %46,5 3.7начальна  объемна  скорость, ч 13,0 4. Определение активности раств глюкозоизомеразы Активность раствора глюкозои меразы, предназначенного дл  пр питки катализатора, определ етс методом Takasaki. Единица актив ти (и) определ етс  Количеством фермента, при помощи которого в инкубационных услови х образует 1 мг фруктозы. . Инкубационные услови : температура, С 1 врем  реакции, ч 0,1 глюко субстрат Hj,0 (Mer 8342) в 0 фосфатног буфера,рН 0,0004т M Получают следующие результаты: период полураспада, ч 1300 врем  работы до остаточной активности 20%, ч средн   активность 44 (по от после, % 3800 ч работы нию к нач ной актив 100%) 26.000 кг TS производительность с 46,5% фруктопосле 3800 ч работы зы) кг катализатора Пример .2. 5 г катализатораносител  по примеру 1 вводились в реактор, перед которым имеетс  колонна , содержаща  10 г товарного шаровидного , водоупорного, пористого SiO,i (например, типа AF 125 der. Kali-Chemie Ag, в котором содержание SiO составл ет более 99 вес,%), Способ осуществл лс : также, как и в примере 1. Наполнитель колонны имел следующие характеристики: AF 125 (Kali1 . Материал Chemie Ag) 2.Размер зерен, мм 3.Насыпной вес (сухого), кг/л 0,45 Результаты бьши идентичны результатам примера 1, П р и м е р 3. Дп  сравнени  опыт провод т с катализатором, соответствующим примеру 1, однако без предварительной ступени обработки в колонне,и при прочих равных услови х. Получают следующие результаты: врем , полураспада, ч 670 врем  работы до достижени  20%-ной . остаточной актив ности , ч 47,2 (относисредн   активность после 1700 ч, % тельно начальной активности) 12.500 кг TS производительность после 1700 ч с 46,5% фруктозы/кг катализатора .

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛЮКОЗОФРУКТОЗНОГО СИРОПА путем контактирования раствора глюкозы с катализатором, представляющим собой глюкозоизомеразу, адсорбированную на двуокиси кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения срока службы каталиг затора, исходный раствор предварительно подвергают контактированию с брикетами из двуокиси кремния или алюмосиликата при соотношении масс катализатора и указанных брикетов 1:(1-3).

2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что процесс ведут при соотношении масс катализатора и брикетов из двуокиси кремния или алюмосиликата 1:1.

СО го

QO сь