174513. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fruktóz kristályosítására vizes fruktózoldatokból
174513 tottuk, hogy nagy töménységű fruktózoldatokban nagyobb a pH-nak a nemkívánt difruktóz és difruktóz-anhidridek képződésére gyakorolt hatása. Azt tapasztaltuk továbbá, hogy a hét fő bomlástermék egymáshoz viszonyított aránya a pH változásával párhuzamosan módosul. A difruktóz-anhidridek képződését vízfelszabadulás kíséri, és ha 3-as pH-értékű tömény (90 súly %-nál nagyobb szárazanyagtartalmú) fruktózoldatokat 60 °C-nál magasabb hőmérsékleten tárolunk, a fruktóz több mint 10 sűly%-a 10 órán belül difruktózokká alakul. Feltételezésünk szerint a difruktózok és a difruktóz-anhidridek nemcsak szennyezik a terméket, hanem a fruktóz kristályosodását is gátolják. Ha a találmány szerinti eljárást 4,0 és 6,0 közötti, előnyösen 4,5 és 5,5 közötti pH-értéken, célszerűen 5,0 pH-értéken végezzük, vizsgálataink szerint a fruktóz bomlása minimumra szorítható. Ennek eredményeként nagyobb mennyiségben képződnek a kívánt nagy méretű (200—600 /am átlagos átmérőjű) fruktózkristályok és csökken a kristályosításhoz szükséges idő. így például a teljes kristályosítási idő 180 óráról 120 órára csökkenthető, a kristályos fruktóz hozama pedig — szárazanyagra vonatkoztatva — 30— 35%-ról 40—50%-ra növelhető, ha a kristályosítást nem a szokásos, 3 és 4 közötti pH-tartományban, hanem az általunk előnyösnek tartott pH-tartományban végezzük. A találmányt a következőkben részletesen ismertetjük. Az alábbiakban egy két különálló kristályosító berendezésben végrehajtott, kétlépéses kristályosítást ismertetünk. Kiindulási anyagként körülbelül 90—94 súly% szárazanyag tartalmú vizes oldatot használunk fel. A szárazanyag körülbelül 90—99 súly% fruktózt, és szennyezőanyagként glükózt tartalmaz. A találmány szerinti eljárás eredményeként a szárazanyag súlyához viszonyított 45- 55 súly% mennyiségben olyan kristályokat kapunk, amelyek mérete — a későbbiekben ismertetésre kerülő módszerrel meghatározva — 300 és 500 um közötti érték. A késztermék 99,5%-osnál nagyobb tisztaságú. Az eljárás első lépésében a fenti összetételű vizes oldat pH-ját a kivánt értékre, azaz 4,0 és 6,0 közötti, előnyösen 4,5 és 5,5 közötti értékre, célszerűen 5,0-ra állítjuk be. A pH-beállitás céljából az oldathoz például vizes nátriumkarbonátolda tot adhatunk. Egy másik módszer szerint az oldat pH-ját anioncserélő gyanták alkalmazásával állíthatjuk a kivánt értékre. Ez a módszer különösen előnyös akkor, ha a kiindulási fruktózoldatot a 3 692 582 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárással állítjuk elő, ahol a fruktóz és a glükóz elválasztása előtt anioncserélő gyantával végzett kezelést alkalmazunk. 5 1. lépés: (a) Az 1. sz. kristályosítót az előzőekben ismertetett vizes fruktózoldattal töltjük meg. Az oldat hőmérsékletét olyan értékre (t: 58-65 °C) állítjuk be, hogy az oldat fruktózra nézve telített legyen. (b) Az oldathoz oltókristályként kis mennyien, a lehető leghomogénebb méreteloszlású kristályos fruktózt adunk. Az oldathoz például izopropanolban szuszpendált 5 —10/rm méretű kristályokat, vagy nagyobb — például 80—100 /um méretű — száraz kristályokat adhatunk. Az oltókristályok mennyisége (ms) az 6 egyenlet szerint az oltókristályok méreteitől (ds), az előállítani kívánt kristályok mennyiségétől (M), valamint az előállítani kívánt kristályok méretétől (D) függően változik. (c) Ezután a hőmérséklet csökkentésével fokozzuk az oldat fruktózra vonatkoztatott túltelítettségét, és a hőmérséklet programozott szabályozásával maximális kritályosodási sebességet biztosítsunk anélkül, hogy zavaró új fruktózkristályok képződnének. A hőmérsékletprogram a kiindulási oldat tisztaságától és szárazanyag tartalmától függően változik; ezeket a programokat kísérletileg határozzuk meg az egyes kiindulási oldatokra. Az oldatból meghatározott időközönként mintát veszünk és meghatározzuk az anyalúg túltelítettségének fokát. így egyrészt ellenőrizhetjük a program helyességét, másrészt szükség esetén módosíthatjuk a programot a kristályosítás során. Vizsgálataink szerint az oldat fruktózra nézve akkor optimális telítettség, ha telítettségi foka 1,1 és 1,2 közötti érték. A hűtőprogramot célszerűen úgy szabályozzuk, hogy a túltelítettség a kristályosítás során a fenti értékhatárok között maradjon. (d) A kristályosítás körülbelül 50 órát vesz igénybe, amelynek letelte után a rendszer hőmérséklete 25—35 °C. A rendszer pontos hőmérséklete a felhasznált oldat típusától függően is változik. A kristályosítás befejeztével a kiindulási oldat szárazanyag tartalmának körülbelül 50%-át különíthetjük el kristályos szilárd anyag formájában. 2. lépés: A 2. sz. kristályosító berendezésbe az első lépésben kapott masszát és ezzel egyidejűleg friss oldatot töltünk. A friss oldat hőmérsékletét betáplálás előtt olyan értékre állítjuk be, hogy a kapott elegyben az anyalúg fruktózban telített vagy kis mértékben túltelített legyen. Betöltés után a hőmérsékletet pontosan a kivánt értékre állítjuk be. Ezután végrehajtjuk az 1. lépés (c) és (d) pontjában ismertetett műveleteket. Az eljárás befejeztekor a fruktózkristályokat centrifugálással különítjük el az anyalúgtól. E műveletben célszerűen cukoripari centrifugákat alkalmazunk. A massza nagy viszkozitása miatt nagy centrifugális erő kifejtésére van szükség. Előnyösen olyan berendezéseket alkalmazunk, amelyeknek dobátmérője 106,7—122 cm és forgási sebessége 1400—1800 fordulat/perc. A 106,7 cm dobátmérőjű centrifugákba például 120—250 kg fruktóz-kristálymasszát tölthetünk. A kristályokat töltetenként 1-2 liter vízzel mossuk. A centrifugát elhagyó fruktózkristályok maradék víztartalma körülbelül 1,5 súly%. Az egyes töltetek centrifugálási ideje - a töltést, centrifugálást és ürítést együttesen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
