166641. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fruktóz kristályosítására
3 166641 4 a szárazanyag legalább 90 súly% fruktózt, és maradékként glukózt tartalmaz. A fruktóz átkristályosítására mindezideig metanolt használtak. Ha viszont a fruktózt vízből kristályosítjuk át, nehézségek merülnek fel, mivel a fruktóz a vízben nagy mértékben oldódik és rossz a hőstabilitása. A fruktóz koncentrált vizes oldatainak igen nagy a viszkozitása, ez a viszkozitás a hőmérséklet emelésével nem csökkenthető, mivel a csökkentéshez szükséges magasabb hőmérsékleten a fruktóz nem stabil. Ilyen körülmények között igen kis kristályokhoz jutunk, ezek elkülönítése az oldatokból nem gazdaságos. Ezen kívül a kis kristályokból álló kristálytömeg szárítása nehézségekkel jár. A fent felsorolt nehézségek miatt a szakterületen jártas szakemberek úgy vélekedtek, hogy a fruktóz kristályosítása vizes oldatból kereskedelmileg kifizetődő módon nem lehetséges. A fruktóz rossz hőstabilitása miatt a szokásos kristályosítás bepárlásos módszerrel, nem jöhet számításba. A kristályosítást a találmány szerint olymódon hajtjuk végre, hogy csökkentjük az oldat hőmérsékletét, ezen kívül még bepárlást is alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás egyik tárgya, hogy a vizes oldatból a fruktózt nagy kristályok formájában kapjuk, melyek az oldatból centrifugálással könnyen elkülöníthetők. A találmány további tárgya a fruktóz kristályosításának megvalósítása olyan kristályméretben, hogy a kristályok szabadon lebegnek. Ez esetben kezelésük, például mérésük és csomagolásuk, leegyszerűsödik. A találmány további tárgya még a fruktóz kristályok igen tiszta formában és homogén kristályméretben való kristályosítása. A metanolból kristályosított fruktózt eddig főleg a gyógyszeriparban használták. A gyógyszeripar igényeit kielégítették az igen apró méretű, 0,15 ( u.m alatti kristályok. A találmány szerinti eljárással kristályosított nagykristályú fruktóz merőben új termék. Tekintettel arra, hogy az utóbbi években egyre foktozotabb igény merül fel a fruktóz iránt, ez maga után vonta azt a követelményt, hogy gazdaságilag előnyös módon, vizes oldatból egyszerű átkristályosítással legyen készíthető a nagy tisztasági fokú, nagy kristályméretű és ezért mechanikailag könnyen kezelhető fruktóz. Összevetve a metanolból történő átkristályosítással, további előnyt jelent, hogy a kapott termék mérgező metanolt egyáltalán nem tartalmaz. A találmány tárgyát képező fruktózt a találmány szerint olymódon lehet előállítani, hogy először elkészítjük a fruktóz vizes oldatát, melynek szárazanyag-tartalma legalább 90 súly%, és a száraz anyag 90—99 súly% fruktózt tartalmaz. A fruktózoldat hőmérséklete a kezdeti szakaszban olyan legyen, hogy az oldat a fruktózzal telítődjék, azaz mintegy 58—65 °C. A fruktózt ezután a vizes oldatból olymódon kristályosítjuk ki, hogy az oldathoz kristályos magként kismennyiségű, lehetőleg homogén méretű fruktózkristályt adunk, és ezek az oltókristályok növekszenek. Ezzel egyidőben meggátoljuk új kristályok képződését. Ezt úgy érjük el, hogy az oltókristályok közötti távolságot a megfelelő kis értékben tartjuk, és a hőmérsékletet pontosan szabályozzuk a kristályosítás teljes folyamatában, hogy ilymódon fruktózra nézve optimális túltelítési fokot — ez 1,1— 1,2 — érjünk el. Megbizonyosodtunk róla, hogy a kristályok közötti átlagtávolság növekedésével új kristályok képződésének a kockázata áll fenn. Hasonlóképpen, amint a túltelítés foka az optimális fölé nő, ugyancsak fennáll új kristályok képződésének a kockázata. További lényeges jellemzője a találmány szerinti eljárásnak, hogy az oldat térfogatát a kristályosítás folya-5 matában akár folyamatosan, akár szakaszosan növelni kell. Ha a kristályosítást különböző lépcsőkben, vagyis két vagy több egymást követő lépcsőben valósítjuk meg, a kis kristályok képződésének a valószínűsége erősen csökken. 10 Ha a kristályosítást két vagy több lépésben valósítjuk meg, az egyes lépéseket különálló szeparátorokban végezhetjük. Ez esetben a kristályosító térfogatát az egyes lépésekben növeljük, mivel egyre nő a kristályosításra kerülő oldat térfogata. Változatként a kristályosí-15 tás egy kristályosítóban is elvégezhető. Ekkor azonban a kristályosító készülék térfogatát az utolsó szakaszban levő oldat térfogatának megfelelően kell méretezni. Ha a cukor tömegére számított 2—4"/0 kis molekulasúlyú szerves oldószert, például metanolt, etanolt vagy 20 izopropanolt viszünk a rendszerbe, csökken az oldat viszkozitása és a fruktóz oldékonysága. Ilymódon javítható a fruktózkristályok kristályosítása és centrifugálása. A találmány szerinti eljárás részleteit a következőkben közöljük: Két külön kristályosítóban kivitelezett két-25 lépcsős kristályosítás. A feladat: fruktóz kristályosítása vizes oldatából, melynek szárazanyag-tartalma mintegy 90—94 súly%, fruktóztartalma 90—99%, és szennyező anyaga glukóz. A kristályosítás eredményeként kapott kristályok mérete szűrővizsgálattal („Screening test") 30 meghatározva (leírását alább adjuk) — 300—500 fj,m, és kristálymennyisége a szárazanyag mennyiségére számított 45—55 súly%. A kész termék tisztasági foka fruktózra meghaladja a 99,5%-t. 35 1. lépcső a) Az 1. számú kristályosítót az előbbiekben ismertetett vizes fruktóz oldattal megtöltjük. Az oldat hő-40 mérsékletét úgy szabályozzuk, hogy az oldat fruktózra nézve telített legyen (t = 58—65 °C). b) Az. oldatba kristálymagként maximálisan egységes méretű, kismennyiségű fruktózkristályt adunk; a kristályok lehetnek 5—10 [xm méretűek izopropanolban 45 . szuszpendálva, vagy nagyobbak, például 80—100 \im, száraz állapotban. Az oltókristályok mennyisége (ms ) az oltókristályok méretétől (ds ), a kapott kristályok mennyiségétől (M), és a kívánt kristálymérettől (D) függ a következő egyenletnek megfelelően: 50 / d \3 ms to) = (-^-)M(to) c) Az oldat túltelítettsége fruktózra nézve itt a hőmérséklet csökkentésével és a hőmérséklet programozott 55 szabályzásával növelhető, és maximális kristályosodási sebesség érhető el zavaró új kristályelemek képződése nélkül. A hőmérséklet szabályzási program a kristályosításhoz használt oldat tisztaságától és szárazanyag-tartalmától függ, és a programokat kísérletek alapján 60 állíthatjuk be a különböző feltételekre. Megszabott idő közökben vett mintákkal — melyekből az anyalug túltelítettségi fokát meghatározzuk — ellenőrizzük a hőmérsékleti programot, melyet a kristályosítás folyamán szükség szerint változtathatunk. Úgy találtuk, hogy az 65 optimális túltelítettség fruktózra nézve 1,1—1,2 tarto-2
