糖类的结晶制造技术

本发明专利技术涉及通过纳米过滤、水解和／或色谱法从含有一种或多种还原糖的溶液中去除结晶抑制剂。这些还原糖通常选自果糖和木糖。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及糖类的结晶，尤其涉及为了将糖溶液提纯以去除结晶抑制剂而对结晶用糖溶液进行的处理。在本专利技术中，糖类尤其是指还原糖。在制糖工业中，结晶糖产品是尤为理想的最终产品。但是，在许多情况下，由于存在所谓的结晶抑制剂，糖类的结晶是困难的。结晶抑制剂包括在结晶前的糖加工步骤中，例如在原材料水解过程中、在糖转化阶段以及在与所需糖类的回收有关的浓缩和/或蒸发阶段，在糖溶液中形成的各种副产品。在糖结晶领域内公知的是，结晶抑制剂通过覆盖一部分糖晶体表面而在晶体生长阶段粘附到生长中的糖晶体上，由此干扰糖类结晶。结晶抑制剂的存在减缓了结晶进程并导致晶形变形。木糖、果糖和麦芽糖是还原糖的例子，在它们的结晶阶段应该避免结晶抑制剂的存在。果糖是糖果、香料和调味剂工业中有价值的原材料。果糖通常是使用淀粉或蔗糖作原料制备的。果糖的典型制备过程包括使淀粉/蔗糖原料水解/异构化以获得葡萄糖/果糖糖浆、通过例如色谱法从葡萄糖/果糖糖浆中分离出果糖、浓缩由此制得的果糖级分、调节pH值和结晶。在这些工序中，尤其是在浓缩步骤中，形成了一些二聚和低聚果糖，还有一些二糖残留在要进行结晶的果糖溶液中。二聚和低聚果糖形式干扰了果糖的结晶。已知果糖在结晶过程中进行不可逆的脱水以产生数种形态的二果糖双酐杂质(《工业结晶手册》(Handbook of Industrial Crystallization)，第三章The Influence of Impurities and Solvents on Crystallization，p.83，ed.Allan S.Myerson，Butterworth-Heinemann，Boston1993)。由于二果糖双酐分子由两个果糖片段构成，因而显现出基质果糖分子的一些化学和结构特征。二果糖双酐杂质似乎结合到晶体中(以＜1重量％的量)，由此抑制了随后的果糖分子的吸附和生长。得到的果糖晶体生长速率如此低以至于果糖生产的结晶时间通常数以天计。木糖也是糖果、香料和调味剂工业中有价值的原料，尤其可以作为木糖醇生产的原材料。木糖是在含木聚糖的半纤维素水解时形成的，例如在亚硫酸盐制浆过程中形成。富含木聚糖的植物原料包括来自各种树木(特别是桦木、白杨和山毛榉之类的硬木)的木质材料、谷物的各个部分(例如禾杆和谷壳，特别是玉米壳、大麦壳、玉米芯和玉米纤维)、甘蔗渣、椰子壳、棉籽皮等。由来源和纯度各异的含木糖的溶液(例如由亚硫酸盐制浆液)进行木糖结晶。除了木糖，亚硫酸盐制浆废液还含有磺化木质素、亚硫酸盐蒸煮化学制剂、木质酸、低聚糖、二聚糖和单糖(非所需的木糖)和羧酸(例如乙酸)和糖醛酸作为典型组分。在结晶之前，通常必须通过各种方法，例如过滤去除机械杂质、超滤作用、离子交换、脱色、离子排斥或色谱法或结合使用这些方法，将纤维素材料水解制得的含木糖的溶液提纯至所需的纯度。在纸浆工业中，例如在硬木原材料的亚硫酸盐蒸煮中大量生成木糖。例如，在美国专利4,631,129(Suomen Sokeri Oy)中描述了从这些蒸煮液中分离出木糖。在该方法中，对亚硫酸盐废液进行两步色谱分离以生成基本纯化的糖类级分(例如木糖)和磺化木质素。使用二价金属盐形式，通常为钙盐形式的树脂进行第一色谱分级，并使用一价金属盐形式，例如钠盐形式的树脂进行第二色谱分级。美国专利5,637,225(Xyrofin Oy)公开了一种通过包括至少两个色谱分级式填料床的色谱法模拟移动床系统分级亚硫酸盐蒸煮液的方法，在该方法中获得至少一种富含单糖的级分和一种富含磺化木质素的级分。组装填料床中的材料通常是Ca2+形式的强酸阳离子交换树脂。美国专利5,730,877(Xyrofin Oy)公开了一种通过色谱分离法将亚硫酸盐蒸煮液之类的溶液分级的方法。该色谱分离法使用包括至少两个处于不同离子形式的色谱分级式填料床的系统。该方法第一环路的分级式填料床的材料主要是二价阳离子形式，例如Ca2+形式。最后环路中的材料主要是一价阳离子形式，例如Na+形式。WO 96/27028(Xyrofin Oy)公开了通过结晶和/或沉淀从木糖纯度比较低(通常为30至60重量％溶解的干燥固体形式的木糖)的溶液中回收木糖的方法。将要进行处理的木糖溶液可以是，例如，由亚硫酸制浆液通过色谱法制得的提浓物。使用超滤之类的膜技术对亚硫酸盐制浆废液进行提纯的方法也是已知的(例如《造纸科技》第三册《木材化学》(Papermaking Science andTechnology，Book3Forest Products Chemistry)，p.86，ed.JohanGullichsen，Hannu Paulapuro and Per Stenius，Helsinki University ofTechnology，与the Finnish Paper Engineer’s Association and TAPPI合作出版，Gummerus，Jyvskyl，Finland，2000)。由此可以通过超滤法从木糖之类的低摩尔质量组分中分离出高摩尔质量的磺化木质素。由此已知的是使用超滤法从木糖之类的具有小摩尔质量的化合物中分离出具有大摩尔质量的化合物，例如亚硫酸盐废液中存在的磺化木质素，由此将具有大摩尔质量的化合物(磺化木质素)分离到渗余物中，而具有小摩尔质量的化合物(木糖)则富集在渗透物中。例如通过使用离子排斥的色谱法可以去除例如盐类而使木糖进一步富集。作为木糖回收的最后一步，从上述木糖分离过程中获得的富含木糖的级分中结晶出木糖。纳米过滤是一种相对较新的压力驱动的膜过滤法，介于反渗透法和超滤法之间。纳米过滤通常保留摩尔质量高于300克/摩尔的有机分子。最重要的纳米过滤膜是通过界面聚合制成的复合膜。例如，聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、芳族聚酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜是广泛使用的纳米过滤膜。无机和陶瓷膜也可用于纳米过滤。使用纳米过滤法将葡萄糖之类的单糖与二糖和更高糖类分离是已知的。含单糖、二糖和更高糖类的混合物原料可以是例如淀粉水解产物。美国专利5,869,297(Archer Daniels Midland Co.)公开了一种制造右旋糖的纳米过滤法。该方法包括将含有二糖和三糖之类的更高糖类杂质的右旋糖组合物进行纳米过滤。获得右旋糖固体含量为至少99％的右旋糖组合物。使用交联芳族聚酰胺膜作纳米过滤膜。WO 99/28490(Novo Nordisk AS)公开了一种用于进行糖类酶促反应和用于将酶促处理过的含单糖、二糖、三糖和更高糖类的糖类溶液纳米过滤的方法。在渗透物中获得单糖，而在渗余物中获得含二糖和更高糖类的低聚糖糖浆。回收含二糖和更高糖类的渗余物。例如，使用分离粒度低于100克/摩尔的薄膜复合物聚砜膜作纳米过滤膜。美国专利4,511,654(UOP Inc.)涉及一种制造高葡萄糖或麦芽糖糖浆的方法，它用选自淀粉葡糖苷酶和β-淀粉酶的酶处理含葡萄糖/麦芽糖的原料以形成部分水解的反应产物，使制成的部分水解的反应产物通过超滤膜以生成渗余物和渗透物，使渗余物再循环到酶处理阶段并回收含有高葡萄糖或麦芽糖糖浆的渗透物。美国专利6,126,754(Roquette Freres)涉及一种制造右旋糖含量高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
从含有一种或多种还原糖和／或其相应糖醇的溶液中去除结晶抑制剂的方法，其特征在于对所述溶液进行一种或多种选自纳米过滤、水解和色谱法的提纯步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H科伊维科，M卡尔托，H海基莱，M林德罗斯，J努尔米，
申请(专利权)人：达尼斯科甜味剂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]