DE3228883A1

DE3228883A1 - Verfahren zur herstellung von d-fructose

Info

Publication number: DE3228883A1
Application number: DE19823228883
Authority: DE
Inventors: Derk Theodoor Adriaan 08534 Pennington N.J. Huibers
Original assignee: Hydrocarbon Research Inc 08648 Lawrenceville NJ; Hydrocarbon Research Inc
Current assignee: HRI Inc
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1983-03-10
Also published as: ES8307293A1; MX7613E; FR2512059A1; GB2105336A; JPS5843991A; ES515286A0; ZA826053B; CA1183481A; GB2105336B

Description

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Verfahren zur Herstellung von D-Fructose

Beschreibung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur kommerziellen Herstellung eines Süßstoffs für Lebensmittel und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von D-Fructose.

Es ist bekannt, daß Zucker, d. h. D-Zucker, wie z. B. D-Glucose, D-Fructose und D-Saccharose und andere, als Süßungsmittel nützlich sind. Nach der US-PS 2 753 279 und der US-PS 2 845 369 wird das Zwischenprodukt D-Mannit zu D-Fructose oxidiert. Jedoch wurde dieses Verfahren wieder verlassen, da seine Kosten übermäßig hoch waren und da es zur Herstellung des Süßungsmittel D-Fructose kommerziell nicht praktizierbar war.

Die Herstellung von synthetischen Süßungsmittel^ wie z.B. D- Zuckern, ist kommerziell durchgeführt worden. Da jedoch ein Bedarf nach der Herstellung von Zuckern, wie z.B. D-Fructose, auf einer kommerziellen Basis, die beides wirtschaftlich und praktizierbar ist, besteht, wird das vorliegende Verfahren zur Herstellung von derartigen Zukkern bereitgestellt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von D-Fructose und D-Glucose bereit. Das Verfahren umfaßt die Stufen des Epimerisierens von D-Glucose zu einem Gemisch aus D-Glucose und D-Mannose, des Abtrennens von D-Glucose aus dem Gemisch, des Hydrierens

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der D-Mannose in einem Katalysarorfestbett zu D-Mannit, des Oxidierens von D-Mannit zum Vorsehen einer D-Fructoselösung und des Kristallisierens von D-Fructosekristallen aus der Lösung.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 ein Fließdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung von D-Fructose und D-Glucose darstellt.

In der Fig. 1 ist ein Fließdiagramm zur Illustration des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung von D-Fructose und D-Glucose gezeigt. D-Fructose ist ein Süßungsmittel für die meisten Lebensmittel.

In der Fig. 1 ist stufenweises Verfahren zur Herstellung von D-Fructose und D-Glucose gezeigt. Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird eine wäßrige Lösung von D-Glucose erst zu einem Gemisch aus D-Glucose und D-Mannose epimerisiert vorzugsweise in einem Katalysatorfestbett. Dieses Gemisch wird dann in einen Fraktionierkristallisator geschickt, wo die D-Glucose abgetrennt wird von dem Gemisch, d. h. D-Mannose, und rezyklisiert wird zur Epimerisationszone zur weiteren Epimerisierung. Nach der Abtrennung der D-Glucose wird die D-Mannose hydriert, und es wird eine Lösung von D-Mannit erhalten.

Der D-Mannit wird dann in Lösung mit Sauerstoff oder Luft behandelt in der Gegenwart von oxidierenden Mikroben, d. h. Gluconobacter suboxydans, die auch als Acetobacter suboxydans bezeichnet werden. Der Mannit liefert nach der Oxidation eine Lösung von D-Fructose, die behandelt wird, d. h. in Kristalle kristallisiert wird.

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Dort mag nichtoxidiertes D-Mannit mit der D-Fructoselösung in den Kristallisator geschickt worden sein. Dieser nichtoxidierte, d. h. restliche, D-Mannit wird dann rezyklisiert zur Oxidationszone, um oxidiert zu werden mit dem von der Hydrierungszone kommenden.

Der Katalysator des Festbetts, in dem die D-Glucose epimerisiert wird, ist vorzugsweise eine Wolframatokieselsäure auf Silicagel. Es gibt andere Katalysatoren, die in diesem Epimerisierungsverfahren verwendet werden können, welche Molybdänsäure auf Silicagel, Phosphomolybdänsäure auf Silicagel und ähnliche Molybdän- und Wolframderivate auf einem Silicagel, das vorzugsweise eine gewaschene Säure ist, einschließen. Dieses selbe Katalysatorfestbett wird bei der Hydrierung von D-Mannose zu D-Mannit verwendet.

Bei dem Epimerisierungsverfahren, bei dem D-Mannose hergestellt wird, wird eine 10 bis 70 %-ige wäßrige D-Glucoselösung verwendet und am meisten bevorzugt eine 50 bis 70 %-ige wäßrige D-Glucoselösung bei 100 bis 125°C und einem pH-Wert von 3 bis 5 und einer Reaktionszeit von bis 120 Minuten. Anstelle der reinen D-Glucose können auch Lösungen von rohen Starkehydrolysäten zur Herstellung von D-Mannit und gegebenenfalls D-Fructose verwendet werden.

Bei der Hydrierung von D-Mannose in dem Katalysatorfestbett steht die Wasserstoffströmungsgeschwindigkeit in Relation zur Flüssigkeitsbeschickungsrate und zur Menge des eingesetzten Katalysators, da der Wasserstoffgasstrom für das Befördern der Beschickungsflussigkeitstropfen durch die Katalysatorfestbetten unter Erreichung eines innigen Kontakts mit den Katalysatorpartikeln sorgt.

Die Flüssigkeitsbeschickungsrate bei der vorliegenden Hy-

drierung liegt im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 10,0 g/h/g des Katalysators und vorzugsweise von etwa 0,4 bis etwa 8,0 g/h/g des Katalysators. Dementsprechend liegt das Verhältnis von Wasserstoffgas zu Flüssigkeitsbeschickungsgeschwindigkeit bei Standardbedingungen im Bereich von etwa 500 bis etwa 5000, um eine zufriedenstellende Umwandlung von D-Mannose in D-Mannit zu erreichen.

Die aeroben Fermentierungsbakterien schließen ein Gluconobacter suboxydans (subsp.suboxydans). Die verwendete Menge an suboxydans steht gewöhnlich in Beziehung zur Menge an D-Mannit, das oxidiert werden soll. Diese Menge reicht von etwa 20 bis 80 g/l Reaktorvolumen/Stunde.

Die Bedingungen, unter denen D-Mannose zu D-Mannit in einem Katalysatorfestbett hydriert werden, sind eine Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 150⁰C und ein Druck im Bereich von etwa 35 bis 140 bar (500 bis 2000 psig) Wasserstoffpartialdruck.

D-Fructose kann als ein Süßungsmittelmaterial für Lebensmittel aller Art verwendet werden. Die D-Fructose ist ein süßendes Mittel, welches kalorisch ist und zweimal so süß wie Saccharose ist. Auf diese Weise wird

25· nur halb so viel D-Fructose gebraucht, um Lebensmittel zu süßen.

Claims

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T.E N.J A.

Or. Ing. E. LJebau L

Patentanwalt (1935-1975)

I E.fe> U_sj&> L0>5;:P A U Birkenstrasse 39 · D-8900 Augsburg 22

Dipl. Ing. G. Liebau Patentanwalt

Patentanwälte Liebau &U»b»u ■ Birtanatrasse 39 · D-8900 Aua»t)Uf9 22

Telefon (0621) 96096 ■ cables: elpatent augsburg

Ihr Zeichen: your/votre ret.

SÄT H 11614/V/ho 2.8.1982

HYDROCARBON RESEARCH, INC. 134 Franklin Corner Road Lawrenceville, New Jersey 08648, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung von D-Fructose

Patentansprüche

lly Verfahren zur Herstellung von D-Fructose aus D-GIucose, gekennzeichnet durch die Stufen

a) Epimerisieren von D-Glucose zu einem Gemisch aus D-GIucose und D-Mannose,

b) Abtrennen der D-Glucose aus dem Gemisch mit der D-Mannose,

c) Hydrieren der D-Mannose zu D-Mannit,

d) Oxidieren des D-Mannits zur Herstellung einer Lösung von D-Fructose und

e) Kristallisieren der D-Fructoselösung zur Gewinnung von D-Fructosekristallen.

Bankverbindung: Ptxtichackimt München. Konto 86510-809, BLZ 70010080 - Deutsche Bank AQ Augsburg, Konto 0834192. BLZ 720700 01
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die D-Glucose in einer 10 bis 70 %-igen wäßrigen Lösung vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Epimerisieren der D-Glucose in einem Katalysatorfestbett von Wolframatokieselsäure auf Silicagel stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die D-Mannose in einem Katalysatorfestbett bei einer Temperatur im Bereich von etwa 100 bis etwa 15O⁰C hydriert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die D-Glucose durch eine Lösung eines rohen Stärkehydrolysate ersetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Oxidation des D-Mannits zu D-Fructose mit einem sauerstoffhaltigen Gas in der Gegenwart von Gluconobacter suboxydans ausgeführt wird.