Способ получения ксилитно – сорбитного сиропа

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Холькин Ю.И. Современная технология ксилита ОНТИТВИ Микробиопром, -М.,- 1988, 56 с.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСИЛИТНОСОРБИТНОГО СИРОПА(57) Изобретение относится к гидролизному производству и может быть использовано для получения ксилитно-сорбитного сиропа из отходов ксилитного производства.Цель изобретения удаление токсичных и окрашенных веществ.Способ получения ксилитно-сорбитного си ропа включает гидролиз растительного сырья серной кислотой, нейтрализацию, очистку полученного раствора сахаров коллактивитом и на ионообменных смолах, гидрирование с получением раствора полиолов, его упаривание, кристаллизацию ксилита, отделение кристаллов ксилита от межкристальной жидкости. Упаренный раствор полиолов после гидрирования подвергают доочистке на макропористом высокоосновном анионите, АВ-17-2 П, при температуре 60-90 С и концентрации сухих веществ 30-85 , рН 4,5-7,5,и нагрузке 0,5-2 т сухих веществ ксилитносорбитного сиропа на 1 т абсолютно сухого ионита в час.Предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки полиольных сиропов от окрашенных примесей до 95 .Изобретение относится к органической химии, гидролизному производству, и может быть использовано для получения ксилитносорбитного сиропа (КСС) из отходов ксилитного производства.Основным отходом производства пищевого кристаллического ксилита являются полиольные оттеки, образующиеся в процессе отделения кристаллической фазы от межкристальной жидкости. Основными полиолами в составе оттека являются ксилит и сорбит, а также арабит, маннит, дульцит,пентаэритрит и глицерин. Наиболее ценными для производства зубной пасты являются ксилит и сорбит.Количество образующихся оттеков примерно соответствуют объему выпуска ксилита. Обычно часть образующихся оттеков используют для выработки ксилитана, потребность в котором в промышленности ежегодно сокращается. Оставщееся количество оттеков добавляется в субстрат при производстве кормовых дрожжей и,практически не ассимилируясь дрожжами, поступает с отработанной культуральной жидкостью в сточные воды предприятия.Ввиду токсичности, интенсивной окраски и горького вкуса полиольные оттеки не могут быть использованы в фармацевтической, парфюмерной и микробиологической промышленности. Использование оттеков для выработки химической продукции (лаков, эпоксидных смол и др.) и как кормовой добавки либо экономически невыгодно,либо экологически неприемлемо.В состав межкристальной жидкости (полиольных оттеков), образующейся после отделения кристаллов ксилита от кристаллизатмассы наряду с основным веществом ксилитом, другими полиолами, минеральными примесями входят окрашенные вещества, образующиеся при гидрировании технических растворов ксилозы и упаривании гидрюра. Оптическая плотность оттека, замеренная на спектрофотометре в кювете длиной 1 см при 540 нм, достигает 1,2-1,4.Целью изобретения является удаление токсичных и окращенных веществ.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения ксилитно-сорбитного сиропа,включающем гидролиз растительного сырья серной кислотой, нейтрализацию, очистку полученного раствора сахаров коллактивитом и на ионообменных смолах, гидрирование с получением раствора полиолов следующего состава ксилит 30-50 , сорбит 10-30 , арабит 10-30 , глицерин 1-5 , маннит 1-5 , дульцит 1-5 , пентаэритрит 2-8 , дополнительную очистку раствора полиолов, его упаривание, кристаллизацию ксилита, отделение кристаллов ксилита от межкристальной жидкости (полиольного оттека), согласно изобретению, раствор полиолов после гидрирования, преимущественно межкристальную жидкость, подвергают доочистке на макропористом высокоосновном анионите при температуре 60-90 С, концентрации сухих веществ 30-85 , 2878рН 4,5-7,5 и нагрузке 0,5-2 т сухих веществ ксилитно-сорбитного сиропа на 1 т абсолютно сухого ионита в час.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Растительное пентозансодержащее сырье, например, хлопковая щелуха или стержни кукурузных початков гидролизуют разбавленной серной кислотой при температуре 130150 С. Гидролизат с содержанием сухих веществ 8-10 нейтрализуют до рН 3,0 гадратом окиси кальция (известковым молоком), очищают активированным углем - коллактивитом и упаривают до содержания сухих вещаств 40 . Полученный сироп очищают от неорганических и окращенных веществ на катионите КУ-1 и низкоосновном изопористом анионите АН-1, при этом раствор разбавляется до концентрации 10 . Очищенный раствор моносахаридов, из которых 75-85 составляет Д-ксилоза на Мй-Тй-А катализаторе. Раствор полиолов очищают на ионитах КУ-1 и АН-1,упаривают под вакуумом до содержания сухих веществ 92-95 , кристаллизуют при охлаждении от 90 до 40 С, отделяют кристаллы ксилита от полученной кристаллизатмассы. Выход кристаллического ксилита составляет 45 от кристаллизатмассы. Оставщийся полиольный оттек с содержанием сухих веществ 70-85 и имеющий следующий состав полиолов ксилит - 30-50 сорбит - 10-30 арабит -10-30 глицерин 1-5 маннит 1-5 дульцит 1-5 пентаэритрит 28 - разогревают до температуры 60-90 С и пропускают через колонну, заполненную анионитом АВ-17-2 П, обеспечивая контакт очищаемого раствора с ионитом 1-3,5 ч. Нагрузка на ионит составляет 1-2 т сухих веществ полиольного оттека на 1 т абсолютно сухого ионита в час. Раствор полиолов, содержащий повыщенное количество летучих примесей, до очистки на ионите разбавляют водой до концентрации 30-40 и после очистки упаривают до концентрации сухих веществ не ниже 70 .Перед проведением очистки ионит обрабатывают солещелочным раствором (10 МаС 1 и 0,2 МаОН) при температуре 70 С и промывают 150-ю объемами воды также при температуре 70 С. Регенерацию ионита после окончания цикла очистки ведут тем же раствором.Проведенные исследования химического состава и свойств примесей показали, что окращенные вещества полиольных оттеков представляют собой вещества больщой молекулярной массы. Максимум на кривой молекулярно-массового распределения на гель-хроматограмме приходится на значение 1000 а.е.м. При изоэлектрическом фокусировании окращенные вещества полиольных оттеков мигрируют в область рН от 3 до 5,т.е. представляют собой макроанионы. Поэтому применение макропористого высокоосновного ионита приводит к более высокой степени очистки полиольных растворов от окращенных веществ, чем при использовании низкоосновных или изопористых анионитов, описанном в анало гах.Установлено, что в отличие от иоиитов, используемых в ксилитном производстве, предложенный ионит АВ-17-2 П приводит к значительному снижению токсичности полиольных оттеков, что открывает новые области их применения.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.Пример 1. (Контрольный по прототипу) Опыты проведены с производственным полиольным оттеком Чимкентского гидролизного завода. Оттек получен по описанной выше технологии,включающей гидролиз хлопковой щелухи, нейтрализацию, очистку коллактивитом, упаривание,очистку на ионообменных смолах КУ-1, АН-1,ЭДЭ-10 П, гидрирование, упаривание, кристаллизацию и отделение кристаллического ксилита от межкристальной жидкости (полиольного оттека). Характеристика исходного оттека содержание сухих веществ (СВ) - 86,9 , из них ксилита - 49,9- 0,8 , рН 6,5. Оптическая плотность оттека (Д) 1,08. Приведенная оптическая плотность (Д Дх 100/СВ) - 1,24. Испытания на токсичность исходного оттека проводились на белых лабораторных мыщах по методике Сахар кормовой торфяной по ТУ 64-11-107-87, являющейся вариантом метода контроля качества лекарственных средств на токсичность. Методика щироко используется для определения токсичности кормовых продуктов и лекарственных средств. В данном и последующих примерах методика служит для сравнительной оценки острой токсичности исследуемых образцов. Исходный оттек токсичен для организма теплокровных животных. Суммарная гибель животных - 6-100 . Имеются значительные паталогоанатомические изменения внутренних органов.0,5 кг оттека, имеющего температуру 35 С,очищают последовательно на колонках с катионитом КУ-1 и с анионитом АК-1 с нагрузкой 0,75 т сухих веществ оттека на 1 м 3 набухщего ионита(1 т сухих веществ оттека на 1 т а.с. ионита или 1 г СВ на 1 г а.с. ионита). Д очищенного раствора составляет 0,67. Степень очистки от окращенных веществ - 45,9 . Очищенный на ионите АН-1 оттек токсичен для организма теплокровных животных. Сутх/лмарная гибель животных - 20-80 . Имеются значительные паталогоанатомические изменения внутренних органов.Пример 2. (По изобретению) Опыты проводят с тем же оттеком, 0,5 кг оттека, разбавленного до содержания сухих веществ 35 , очищают при температуре 80 С при рН 6,5 на колонке с АВ-172 П с нагрузкой 1 г сухих веществ оттека на 1 г а.с. ионита в час. Колонка имеет те же геометрические размеры, что и в примере 1. Д очищенного раствора составляет 0,06. Степень очистки от окращенных веществ - 95,0 . Очищенный на ионите АВ-17-2 П оттек (ксилитно-сорбитный сироп)не токсичен для организма теплокровных животных. Гибель животных не отмечена. Изменения внутренних органов незначительны. Для определения пригодности очищенного по предлагаемому способу продукта в производстве зубных паст были проведены специальные исследования(фармакологическое исследование зубной пасты Р-1 с добавкой КСС от 02.02.1990). Зубная паста с использованием КСС имеет хорощую локальную переносимость, не раздражает кожу, глаза и слизистую оболочку полости рта животных, а также не обладает аллергенным действием. Следовательно, ксилитно-сорбитный сироп может быть использован в производстве антикариесных зубных паст.Пример 3. (По изобретению). Опыты проводят с тем же оттеком без его разбавления при содержании СВ 86,9 . Очистку ведут на колонке с ионитом АВ-17-2 П в том же режиме, как и в примере 2. Д 1 очиненного раствора составляет 0,11. Степень очистки от окращенных веществ 91,5 . Очищенный оттек (ксилитно-сорбитный сироп) не токсичен.Пример 4. (По изобретению). Опыт проводят с оттеком и по методике, описанной в примере 2,но при температуре 60 С. Д 1 очищенного раствора составляет 0,13. Степень очистки оттека от окращенных веществ - 89,6 .Пример 5. (Контрольный) Опыт проводит с оттеком и по методике описанной в примере 2, но при температуре 40 С. Д 1 очищенного раствора составляет 0,26. Степень очистки оттека от окраинных веществ 79, 1 . При снижении температуры процесса очистки с 80 до 40 С степень очистки снизилась с 95,0 до 79,1 , но оставалась выще, чем по прототипу.Результаты, полученные в приведенных опытах (табл. ), показывают что, полиольные оттеки могут быть очищены от токсичных и окращенных примесей макропористым полимеризационным анионитом, например, АВ-17-2 П. Степень очистки зависит, в основном, от температуры процесса, повыщаясь с ее ростом. Оптимальной температурой является 60-80 С. Дальнейщее повыщение температуры процесса, свыще 90 С,несмотря на некоторое повыщение степени очистки раствора, нежелательно, т. к. сопровождается разложением ионита. Оптимальным значением рН является 4,5-7,5. Эти пределы рН обусловлены тем, что вещества, контактирующие со слизистыми оболочками, должны быть нейтральными или слабокислыми. Проведенный газохроматографический анализ полиолов в виде их ацетатов показал, что потери полиолов в процессе очистки на макропористом анноните АВ-17-2 П не превыщает потерь, происходящих при очистке на смолах КУ 1 и АН-1, описанных в прототипеТаким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным решением (прототипом позволяет значительно повысить степень очистки полиольных сиропов от окрашенных примесей с 45,9 до 95,0 , а также, в отличие от ионитов, 2878описанных в известном решении, предложенный ионит приводит к значительному снижению токсичности полиольных оттеков, что открывает новые области их применения.Таблица 5011 Темпе- Приведенная оп- Степень Токсичность очищенноСпособ очи- ух ратура тическая плот- очистки от го оттека токсичен стки Марка ионита ВеЩ-в процес- ность очищенного окращен нетоксичен ( гибели оттека у са, С оттека вещ-в, мыщеи) 0 От д - 86,9 20 1,24 0 (60-100 ) ОЧИСТКИ По прототипу КУ-1 и АН-1 86,9 35 0,67 45,9 (20-80 ) П юбретд АВ-17-2 П 35,0 80 0,06 95,0 - (0 ) НИК) П юбретд АВ-17-2 П 86,9 80 0,11 91,5 - (0 ) НИК) П ижете АВ-17-2 П 35,0 60 0,13 89,6 - (0 ) Конгрольный АВ-17-2 П 35,0 40 0,26 79,1Способ получения ксилитно-сорбитного сиропа, включающий гидролиз растительного сырья серной кислотой, нейгрализацию, очистку полученного раствора сахаров коллактивитом и на ионообменных смолах, гидрирование с получением раствора полиолов следующего состава ксилит 30-50 , сорбит 10-30 , арабит 10-30 ,глицерин 1-5 , маннит 1-5 , дульцит 1-5 ,пентаэритрит 2-8 , дополнительную очистку раствора полиолов, его упаривание, кристаллиза цию ксилита, отделение кристаллов ксилита от межкристальной жидкости (полиольного оттека) отличающийся тем, что с целью удаления токсичных и окрашенных веществ упаренный раствор полиолов после гидрирования, преимущественно межкристальную жидкость, подвергают доочистке на макропористом высокоосновном анионите, при температуре 60-90 С, концентрации сухих веществ 30-85 , рН 4,5-7,5 и нагрузке 0,5-2 т сухих веществ ксилитно-сорбитного сиропа на 1 т абсолютно сухого ионита в час.Верстка Казпатент, исполнитель Любимов И.Ю. Корректор Рогачевич Т.И. Ответственный за выпуск Фаизова Э.3.