Способ кристаллизации фруктозы

(5) 5 ГОСУДАРСТВЕННОГ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТГ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕ НТУ(71) Суомен Сокери Ой ((56) Патент США М 419931980.Патент США М. 38831975,Изобретение относится к технологии получения фруктозы,Цель изобретения - повышение выхода фруктозы,Для достижения этой цели в способе кристаллизации фруктозы, предусматривающем приготовление пересыщенного раствора с добавлением в него этанола, введение безводных затравочных кристаллов фруктозы, наращивание последних и их выделение, при приготовлении пересыщенного раствора фруктозы этанол добавляют в количестве, достаточном для образования гомогенной азеотропной смеси этанол-вода с минимально низкой температурой кипения и степенью пересыщения 1,02-1,1, при этом используют затрэвочные кристаллы, имеющие средний размер 10 - 80 мкм, предпочтительно 40-50 мкм. и наращивание криции фруктозы предусматривает приготовление пересыщенного раствора с добавлением в него этанола в количестве. достаточном для образования гомогенной эзеотропной смеси зтанол-вода с минимально низкой температурой кипения и степенью пересы- щения 1,02 - 1,1, введение в раствор безводных затравочных кристаллов фруктозы, имеющих средний размер 40-50 мкм, наращивание последних в процессе выпаривания из пересыщенного раствора азеотропной смеси эта нол-вода и ри да вле н ии 10- 70 кПа и температуре раствора 50-75 С и последующее выделение кристаллов из раствора, например, центрифугированием, Кристаллы фруктозы промывают азеотропной смесью зтанол-вода, 3 з,п: ф-лы.Ф сталлов ведут в процессе выпаривания из пересыщенного раствора азеотропной смеси этанол-вода при давлении 10-70 кПа и температуре раствора 50 - 75 С, Степень пересыщения раствора должна составлять 1,04-1,06, давление при выпаривании 45 - 52 кПа, температура раствора 62 - 67 С, Выпаренную азеотропную смесь следует конденсировать и из конденсата выделять этанол. Кристаллы фруктозы необходимо промывать азеотропной смесью этанол-вода.Способ кристаллизации фруктозы заключается в следующем.В качестве исходного материала используют водный раствор фруктозы или ее сироп, полученный путем отделения фруктозы от изомеризованного глюкозного сиропа,В частности, фруктоэный сироп концентрируют путем выпаривания воды до содержания сухого вещества по меньшей мереприблизительно 90 мас, , предпочтительно 95 мас. 6. Затем к фруктозному сиропудооавляют этанол для получения исходногораствора фруктозы в полученной смеси эта. нол-вода. После дальнейшей концентрацииэтот раствор служит в качестве маточногораствора для кристаллизации.Количество этанола, которое необходимо добавить, можно варьировать в зависи- "0мости от количества воды, содержащейся вконцентрированном фруктозном сиропе,однако оно должно быть таким, чтобы образовалась гомогенная азеотропная смесьэтанол-вода с минимально низкой температурой кипения при температуре и давлениикристаллизации, Смесь этанол-вода в исходном растворе должна содержать приблизительно 94 - 98 мас, 7 ь этанола,предпочтительно 96 мас. 7 ь, К тому же перед 20введением в кристаллизатор этот растворнедонасыщен по отношению к фруктозе припредполагаемой температуре кристаллизации, т.е. он имеет степень пересыщения менее 1, Предпочтительно исходный раствор 25имеет степень пересыщения приблизительно 0,9 - 0,95 по отношению к фруктозе притемпературе кристаллизации.Затем исходный раствор пересыщаютдо требуемой степени пересыщения путем Э 0азеотропного испарения, Требуемая степень пересыщения находится в интервале1,02-1,1, Предпочтительная степень пересы щения составляет 1,05.Пересыщенный исходный раствор слу- Э 5жит в качестве маточного раствора, когдаон смешан с безводными кристалламифруктозы, диспергированными в маточномрастворе для образования поверхности кристаллизации, 40Предпочтительный средний размер частиц затравочных безводных кристалловфруктозы составляет 40 - 50 мкм,Количество затравочных кристаллов зависит от их конкретного размера, от требуемого количества готовых кристаллов и от заданных размеров кристаллов в соответствии со следующзим уравнением:=(М 0) М,где М - количество затравочных кристал лов, кг;бз - эффективный диаметр затравочных кристаллов;М - количество готовых кристаллов, кг;О - заданный диаметр готовых кристал лов.Маточный раствор, содержащий диспергированные затравочные кристаллы со средним размером 10 - 80 мкм. подвергают затем действию пониженного давления с целью осуществления азеотропного выпаривания растворителя, при этом маточный раствор поддерживают в основном при постоянной температуре 50-75"С, предпочтительно при 65 С.Поскольку конкретная азеотропная смесь этанол-вода зависит от температуры, а также от давления, то контролируют как температуру маточного раствора, так и давление в кристаллизаторе. В соответствии с предложенным способом создают пониженное или близкое к атмосферному давление в интервале 10-70 кПа.Особенно предпочтительны следующие условия процесса для маточного раствора со степенью пересыщения 1,05: температура 65 С, давление 48 кПа,В кристаллизаторе происходит рост кристаллов, когда азеотропную смесь этанол-вода удаляют выпариванием и затем конденсируют. Степень пересыщения маточного раствора поддерживают в основном постоянной при непрерывном добавлении свежего исходного раствора, Скорость добавления исходного раствора определяют по скорости образования кристаллов, которую можно контролировать по скорости изменения показателя преломления маточного раствора,При периодическом процессе кристаллы фруктозы обычно отделяют от маточного раствора при достижении выхода кристаллов приблизительно 60 в 70,. Отделение осуществляют обычно методами центрифугирования, фильтрования и т.п. приемами,Размер выделенных кристаллов фруктозы обычно находится в интервале приблизительно 200 - 500 мкм, После отделения кристаллы могут быть промыты с целью повышения их чистоты, Целесообразно осуществлять это с применением смеси этанол-вода с приблизительно таким же молярным соотношением зтанол-вода, как и у удаляемой из кристаллизатора азеотропной смеси, Для этой цели может быть использована аликвотная часть конденсата из кристаллизатора.Конденсированная азеотропная смесь содержит значительное количество этанола, который может быть подан на рециркуляцию в процесс кристаллизации фруктозы после обезвоживания, Обезвоживание этанола может быть осуществлено различными способами, Например, требуемое отделение воды от этанола может быть осуществлено путем дистилляции при пониженном давлении 8,5 - 9,0 кПа или путем применения аэеотропообразователя. нап рмер н-пентана, бензола ил циклогексана.После кристаллизации отработанный маточный раствор рекуперируют одновременно с извлечением кристаллов фруктозы методами центрифугирования, фильтрования или другим подобным способом, После этого рекуперированный маточный раствор подвергают дистилляции.Изобретение поясняется следующими примерами,П р и м е р 1, Раствор фруктозы в воде, выделенный из сиропа иэомеризованной глюкозы, концентрируют выпариванием до содержания сухого вещества 95 мас.с целью получения фруктозного сиропа.Получают приблизительно 4,6 кг фруктозного сиропа, содержащего 0,2 кг воды,Затем полученный фруктозный сироп смешивают с безводным этанолом (в количестве 7,5 кг) при 67 С для образования гомогенной азеотропной смеси этанол-вода, который используют в качестве исходного раствора, Его степень пересыщения составляют 0,95,Одну треть этого питательного раствора подают по трубопроводу в вертикальныйвыпарной кристаллизатор, оборудованный мешалкой, теплообменником, вакуум-линией, паровым конденсатором и паровой линией, Кроме того, кристаллизатор оборудован следующими приборами: рефрактометром, вакуумметром, термометром.Затем содержимое кристаллизатора выпаривают для повышения степени пересыщения до значения 1,05, после чего вводят безводные затравочные кристаллы фруктозы (в количестве 3,8 г; средний размер частиц составляет 40 мкм). После затравки содержимое кристаллизатора составляет; 1,45 кг фруктозы плюс случайные примеси, 2,25 кг зтанола и 0,7 кг воды. Маточный раствор имеет рН 5,0,Рост кристаллов в кристаллизаторе поддерживают путем выпаривания из него азеотропной смеси этанол-вода, содержащей 97 мас. % этанола. В кристаллизаторе поддерживают температуру 65 С и пониженное давление 48 кПа. Продолжительность кристаллизации составляет 5 ч, и в течение этого периода времени в кристаллизатор постепенно подают остальной исходный раствор для поддержания в маточном растворе в основном постоянного содержания сухого вещества, равного 34 мас, , как показывает показатель рефракции маточного раствора в пересчете на содержание сухого вещества,Кристаллизацию заканчивают после вышеупомянутого пятичасового периода кристаллизации, и образовавшиеся кристаллы фруктозы отделяют центрифугированием, 5 1015 2025 3035 404550 По окончании кристаллизации в крисаллиэаторе содержится 1,1 кг этанола. 0.33 к воды. 4,1 кг фруктозы и 0.22 кг примесей, 3.3 кг из содержащейся фруктозы находится в кристаллическом состоянии, и около 0,8 к растворено в межкристальном раствор, которая содержит также около 0,20 кг вышеупомянутых примесей.После центрифугирования отделенные кристаллы промывают смесью этанол-вода,полученной при конденсации выпаренной из кристаллизатора азеотропной смеси. Конечный кристаллический продукт представляет -собой кристаллическую фруктоэу высокой чистоты и низкой гигроскопичности со средним размером частиц 400 мкм.Выход фруктозы 80 , При осуществлении известного способа по патенту США М 3883365 выход фруктозы сосгавляет 43 - 49 от исходного ее содержания.Этанол в конденсате, полученном в результате конденсации выпаренной азеотропной смеси, обогащают до содержания этанола приблизительно 99,5 мас.путемдистилляции,П р и м е р 2, Аликвотную часть фруктозного раствора в воде, выделенную иэ спирта изомериэованной глюкозы и содержащую относительно небольшие количест- .ва других сахаров, концентрируют до содержания твердого вещества 95 мас. % и смешивают с безводным этанолом для получения гомогенной азеотропной смеси следующего состава, г;Этан ол 1259,9фруктоза 579,1Вода 45,3Другие вещества 43,5Всего 1927,8Этот исходный раствор подвергают испарительной кристаллизации в кристаллизаторе периодического действия при следующих условиях;Температура 65 СДавление 480 КПаПродолжительность 5 чКоличество затравочных кристаллов 0,3 кгСредний размер затравочных кристаллов 0,05 ммВ ходе кристаллизации смесь этанолвода выпаривают и затем конденсируют, Получают 1077 г конденсата. Конденсат содержит 1052,1 г этанола и 24,9 г воды 55 Кристаллы отделяют центрифугированием. Получают кристаллы фруктозы среднего размера 400 мкм с выходом 67 ф Чистота продукта в основном 100.Таким образом, предложенный способпозволяет повысить выход фруктозы и улуч1804484 шить ее качество по сравнению с известнымспособом. Составитель Г. ЛошкареваТехред М;Моргентал Корректор И, Шмакова Редактор ФЗаказ 1071 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина 101 формула и зоб рете н и я1. Способ кристаллизации фруктозы, 5 предусматривающий приготовление пересыщенного раствора,с добавлением в него этанола, введение безводных затравочных кристаллов фруктозы, наращивание последних и их выделение, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что, с целью повышения выхода фруктозы, при приготовлении пересыщенного раствора фруктозы этвнол добавляют в количестве, достаточном для образования гомогенной азеотропной смеси этанол - вода 15 с минимально низкой температурой кипения и степенью пересыщения 1,02-1,1, при этом используют затравочные кристаллы,имеющие средний размер 1 О к. к л цр, почтительно 40-50 мкм, и наращнване кр сталлов ведут в процессе выпаривали из пересыщенного раствора азеотропной са. си этанол - вода при давлении 10-70 кПа ь. температуре раствора 50-75 С.2. Способ по и, 1, о тл и ч а ю щи й с я тем, что степень пересыщения раствора составляет 1.04 - 1,06, давление при выпаривании составляет 45 - 52 кПа, а температура раствора 62-67 С.3, Способ по п 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выпаренную азеотропную смесь конденсируют и иэ конденсата выделяют эта нол,4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кристаллы фруктозы промывают азеотропной смесью этанол - вода,