DE2404101A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF FRUCTOSE - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF FRUCTOSEInfo
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- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K11/00—Fructose
Description
PATENTANWÄLTE DlPL-ING. DIETER JANDER ββ,-JNG. MANFRED BONING PATENTANWÄLTE DlPL-ING. DIETER JANDER ββ, -JNG. MANFRED BONING
I EEiTJN 15 I EEiTJN 15
KURFÜRSTENDAMM 66 TELEFON 883 50 71KURFÜRSTENDAMM 66 TELEPHONE 883 50 71
97/15 139 DE97/15 139 DE
25. Januar 1974-January 25, 1974-
PatentanmeldungPatent application
der Firma
NAARDEN INTERNATIONAL N.V.of the company
NAARDEN INTERNATIONAL NV
Huizerstraatweg 28, Naarden, NiederlandeHuizerstraatweg 28, Naarden, The Netherlands
"Verfahren zur Herstellung von Fructose""Process for the production of fructose"
Die Erfindung betrifft ein enzymatisches Verfahren zur Herstellung von Fructose, insbesondere auf ein enzymatisches Verfahren zur Herstellung von Fructose enthaltenden Kohlenhydratsirupen aus Stärke oder Stärke enthaltenden Stoffen und Rohstoffen.The invention relates to an enzymatic method for Production of fructose, in particular based on an enzymatic process for the production of fructose containing Carbohydrate syrups made from starch or containing starch Fabrics and raw materials.
Invertsirup ist eine Lösung von äquimolekularen MengenInvert syrup is a solution of equimolecular amounts
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Glucose (Dextrose) und Fructose (Laevulose) und Restmengen Saccharose. Er ist ein sehr begehrtes Produkt für die Herstellung von.Nahrungsmitteln und Getränken. Invertsirup besitzt mehr Süße als eine äquimolekulare Menge Saccharose, er zeigt weniger Tendenz zu kristallisieren und besitzt wegen seines höheren osmotischen Druckes stärker konservierende Eigenschaften.Glucose (dextrose) and fructose (laevulose) and residual amounts of sucrose. It's a very popular product for the production of food and beverages. Invert syrup has more sweetness than an equimolecular one Amount of sucrose, it shows less tendency to crystallize and possesses because of its higher osmotic pressure stronger preservative properties.
Die technische Herstellung von Invertsirup beschränkte sich bis jetzt auf die sogenannte Inversion von Saccharose mit Säuren oder mit dem Enzym Invertase. Es sind auch Invertsirupe bekannt, die durch alkalische Isomerisierung von Glucose hergestellt werden. Diese konnten sich jedoch wegen ihrer starken Färbung und ihres schlechten Geruchs, die durch Nebenreaktionen verursacht werden, nicht durchsetzen. The technical production of invert syrup has so far been limited to the so-called inversion of sucrose with acids or with the enzyme invertase. Invert syrups are also known which are produced by alkaline isomerization made from glucose. However, due to their strong color and bad smell, which are caused by side reactions do not prevail.
Das Auffinden von Enzymen, die Glucose in Fructose umwandeln können, eröffnete theoretische Möglichkeiten zur technischen Herstellung von Invertsirup aus Glucosesirupen, die ihrerseits aus Stärke enthaltenden Rohstoffen, wie Mais oder Kartoffeln, hergestellt werden. Solch ein Prozeß würde beträchtliche Vorteile mit sich bringen, wenn er technisch durchführbar wäre.The discovery of enzymes that can convert glucose into fructose opened up theoretical possibilities for technical production of invert syrup from glucose syrups, which in turn consists of raw materials containing starch, such as Corn or potatoes. Such a process would bring considerable benefits if it were would be technically feasible.
Saccharose, besonders die aus Zuckerrüben, kann nur zu einer bestimmten Jahreszeit hergestellt werden, was auf die Verluste durch lange Lagerung der Rüben zurückzuführen ist. Dadurch bleiben die Herstellungskapazitäten während des größeren Teiles eines Jahres ungenutzt. Da Saccharose längere Zeit nur in kristalliner Form aufbewahrt werdenSucrose, especially that from sugar beet, can only be produced at a certain time of the year, which is based on the Losses due to long storage of the beet are due. As a result, the manufacturing capacities remain during the unused for a larger part of a year. Since sucrose can only be stored in crystalline form for a long time
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kann, muß Saccharose für die Herstellung von Invertsirup wieder in Lösung gebracht v/erden, was ein Nachteil ist. Wenn die Inversion während der Saccharoseherstellung durchgeführt wird, so sollte das geschehen, bevor eingedampft wird. Hierzu wird eine große Kapazität für die Lagerung von Flüssigkeit benötigt. Stellt man Invertsirup aus Stärke enthaltenden Stoffen her, besonders aus Getreide, v/ie Weizen, Hais usw., treten viel geringere Lagerungsprobleme auf, da das Rohmaterial leicht in Silos zu niedrigen Kosten aufbewahrt v/erden kann bis zu dem Zeitpunkt der Herstellung des Invertsirups. In Ländern, die sich zur Deckung ihres Bedarfs an Saccharose auf Importe verlassen müssen, könnten Devisen eingespart -werden, wenn Invertsirup aus einheimischen Getreide hergestellt v/erden könnte.can, must sucrose for the production of invert syrup brought back into solution, which is a disadvantage. If the inversion is performed during sucrose production, it should be done before evaporation will. This requires a large capacity for storing liquid. If you put invert syrup off Starch-containing materials, especially from grain, v / ie wheat, shark, etc., have much fewer storage problems, since the raw material can easily be stored in silos Can be stored at low cost until the time the invert syrup is made. In countries that relying on imports to meet their sucrose needs, foreign currency could be saved if Invert syrup made from local grains.
Glucose isomeri.oierende Enzyme sind erst kürzlich in technischen Mengen und in geeigneter Qualität verfügbar geworden (GB-I-S 1 103 394-, Inhaber: Agency of Industrial Science and Technology; niederländische offengelegte Patentanmeldung 72 034-91, Anmelder: Miles Laboratories Inc.).Glucose isomerizing enzymes are only recently in technical quantities and in suitable quality have become available (GB-I-S 1 103 394-, owner: Agency of Industrial Science and Technology; Dutch laid-open patent application 72 034-91, applicant: Miles Laboratories Inc.).
Technische Verfahren zur Herstellung von Fructose enthaltenden Kohlenhydratnirupen, die Fructose enthalten, mit Glucoseisoiuerase sind bereits vorgeschlagen worden (E. R. Kooi, R.J. Smith, Food Technology 1972, 57-59, FR-PS 2 086 752, FR-PS 2 086 926, FR-PS 2 086 927, FR-PS 2 086 928; CH-PS 4-73 221; Prospekte von Enzymherstellern: Miles Kalichemie GmbH, Nienburg, Weser, Productinformation Glucoseisomerase). Alle diese technischen Verfahren, die vorgeschlagen wurden, gehen entweder von reinen Glucoselösungen oder von stark konvertierten (96 DE) Getreide-Technical processes for the production of fructose-containing carbohydrate syrups which contain fructose with glucose isoiuerase have already been proposed (ER Kooi, RJ Smith, Food Technology 1972, 57-59, FR-PS 2 086 752, FR-PS 2 086 926, FR- PS 2 086 927, FR-PS 2 086 928; CH-PS 4-73 221; brochures from enzyme manufacturers: Miles Kalichemie GmbH, Nienburg, Weser, Product Information Glucose Isomerase). All of these technical processes that have been proposed start either from pure glucose solutions or from highly converted (96 DE) cereal
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sirupen oder von "Süßflüssigkeit" aus, die die Mutterlauge bei der Herstellung von kristalliner Glucose oder Dextrose ist.syrups or of "sweet liquid" made up of the mother liquor in the production of crystalline glucose or dextrose.
Solch ein Verfahren schließt nach Kooi und Smith (loc. cit.) folgende Schritte ein: 1. Herstellung des Enzyms; 2. Herstellung eines Dextroserohmaterials; 3. Umwandlung der Dextrose durch Kontakt mit dem Enzym; 4. Abtrennen des Sirups vom Enzym; 5· Raffinieren und Konzentrieren des Sirups.Such a method, according to Kooi and Smith (loc. Cit.) the following steps: 1. Preparation of the enzyme; 2. Production of a dextrose raw material; 3. Conversion of the Dextrose from contact with the enzyme; 4. Separating the syrup from the enzyme; 5 · Refining and concentrating the Syrups.
Die Herstellung eines Dextroserohmaterials entweder aus gereinigter Starke oder aus Stärke enthaltenden Stoffen wie Getreide, besonders Mais, ist technisch möglich und besteht aus folgenden Stufen:The production of a dextrose raw material either from purified starch or from substances containing starch like grain, especially maize, is technically possible and consists of the following stages:
1. Gelatinisierung und Verflüssigung der Stärke oder des Ausgangsgetreides mit Säure oder Enzym (pC-Amylase) oder einer Kombination von beiden (A.J. Wieg, Die Stärke 20, 324, 1968).1. Gelatinization and liquefaction of the starch or des Starting grain with acid or enzyme (pC-amylase) or a combination of both (A.J. Wieg, Die Starke 20, 324, 1968).
2. Verzuckerung des verflüssigten Stärkematerials mittels Glucamylase (Amyloglucosidase) unter spezifischen Bedingungen von Temperatur, pH-Wert und Substratkonzentration. 2. Saccharification of the liquefied starch material using glucamylase (amyloglucosidase) under specific conditions of temperature, pH and substrate concentration.
Das so erhaltene Material kann als solches für die Isomerisierung verwendet werden. Man kann das erhaltene Produkt auch konzentrieren, die kristelline Glucose isolieren und die so gereinigte Glucose zur Umwandlung in Fructose verwenden.The material thus obtained can be used as such for isomerization. One can get the product too concentrate, isolate the crystalline glucose and use the purified glucose to convert it into fructose.
Die technische Verzuckerung von verflüssigter Stärke oder Getreideschlamm wird gegenwärtig am häufigsten bei pH 4,0 - 4,5, 60 C, einer Konzentration von 30 - 35$ an Feststoffen und einer Enzymkonzentration von 0,2 - 0,3 AGUThe technical saccharification of liquefied starch or grain sludge is currently most common at pH 4.0-4.5, 60C, a concentration of $ 30-35 Solids and an enzyme concentration of 0.2-0.3 AGU
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pro g Stärke durchgeführt. Bis ein Wert von 96 DE erreicht ist, werden etwa 48 Stunden benötigt.per gram of starch. Until it reaches a value of 96 DE takes about 48 hours.
Die Reaktionsbedingungen für die Isomerisierung des Dextroserohmaterials zu Fructose enthaltendem Sirup, die in einer Reihe von Publikationen erwähnt sind, zeigt Tabelle 1.The reaction conditions for the isomerization of the dextrose raw material into fructose-containing syrup, which are mentioned in a number of publications are shown in Table 1.
I : Broschüre Glucoseisomerase, Miles KalichemieI: Glucose isomerase brochure, Miles Kalichemie
II : niederländische Patentanmeldung 70 04989, Tabelle A,II: Dutch patent application 70 04989, table A,
Probe 3
III: niederländische Patentanmeldung 70 04989, Tabelle A, Probe 4Sample 3
III: Dutch patent application 70 04989, table A, sample 4
IT : niederländische Patentanmeldung 70 04989, Tabelle E V : GB-PS 1 103 394, Tabelle 6IT: Dutch patent application 70 04989, table E. V: GB-PS 1 103 394, Table 6
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß zu einer ausreichenden Umwandlung von Glucose in Fructose eine Reaktionszeit von mindestens 80 Stunden erforderlich ist, vorausgesetzt, daß das Enzym in ausreichender Menge und in geeigneter Qualität zugesetzt wird. Daraus ergibt sich, daß zur Herstellung einer Fructose-Glucose-Mischung aus StärkeFrom this table it can be seen that a sufficient Conversion of glucose into fructose requires a reaction time of at least 80 hours, provided that the enzyme is added in sufficient quantity and of suitable quality. It follows that for Manufacture of a fructose-glucose mixture from starch
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eine Gesamtreaktxonszeit von zwischen 128 und 14-0 Stunden benötigt wird.a total reaction time of between 128 and 14-0 hours is required.
Es wurde nun gefunden, daß die Reaktionszeit beträchtlich verkürzt werden kann, wenn die Verzuckerung der verflüssigten Stärke mittels Glucamylase und die Umwandlung von Glucose in Fructose mittels Glucoseisomerase gleichzeitig durchgeführt wird. Das kann so geschehen, daß man Glucamylase und Glucoseisomerase gleichzeitig zu einem verflüssigten Stärkebrei gibt und dabei Reaktbnsbedingungen einhält, die günstig für die Wirkung der Glucoseisomerase sind, z.B. was den pH-Wert und die Temperatur betrifft. Man kann erwarten, daß unter diesen Bedingungen die Wirkung der Glucamylase beträchtlich vermindert ist. Überraschend wurde gefunden, daß die Verzuckerung und die Isomerisierung zusammen und gleichzeitig durchgeführt werden können, und zwar in derselben Zeit, die für den Verzuckerungsschritt allein unter optimalen Prozessbedingungen für die Glucamylaseaktivitat erforderlich ist, oder in noch kürzerer Zeit.It has now been found that the reaction time can be shortened considerably if the saccharification of the liquefied Starch using glucamylase and the conversion of glucose to fructose using glucose isomerase at the same time is carried out. This can be done by adding glucamylase and glucose isomerase at the same time a liquefied starch paste and there reaction conditions which are favorable for the action of glucose isomerase, e.g. what the pH and the Temperature concerns. One can expect that under these conditions the effect of glucamylase will be considerable is decreased. Surprisingly, it has been found that saccharification and isomerization work together and at the same time can be carried out in the same time that is optimal for the saccharification step alone Process conditions for the glucamylase activity is required, or in even less time.
Unter verflüssigter Stärke ist im Rahmen dieser Erfindung Stärke oder Stärke enthaltendes Material zu verstehen, welches durch Erhitzen geliert, durch Säure umgewandelt oder durch Enzyme verändert worden ist. Als Enzyme kommen solche aus Mikroorganismen - z-.B. Amylase aus Bakterien oder Pilzen - oder aus Malz in Frage. Verflüssigte Stärken dieser Art können DE-Werte (DE = Dextrose-Äquivalent) von praktisch O bis 67 haben. Sie können Glucose in Konzentrationen bis 4-5 # (Tabellen 2 und 3) enthalten, aber selbst diese stark umgewandelten Produkte enthalten wesentliche Mengen an Di- und höheren Sacchariden, die durch Glucoseisomerase nur verändert werden, wenn gleichzeitig Glucamylase einwirkt.In the context of this invention, liquefied starch is to be understood as meaning starch or material containing starch, which has been gelled by heating, converted by acid or modified by enzymes. Come as enzymes those from microorganisms - e.g. Amylase from bacteria or fungi - or from malt in question. Liquefied starches of this type, DE values (DE = dextrose equivalent) of practically 0 to 67 have. They can contain glucose in concentrations up to 4-5 # (Tables 2 and 3), but themselves these highly converted products contain substantial amounts of di- and higher saccharides produced by glucose isomerase can only be changed if glucamylase acts at the same time.
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Zusammensetzung von mit Seure umgewandelten Kornstärkehydrolysaten, bestimmt durch chromatοgraphische Analyse (Kohlenhydrat - Basis)Composition of corn starch hydrolysates converted with acid, determined by chromatographic analysis (Carbohydrate base)
vaEqui
especially
"Die Daten basieren auf kürzlich durchgeführten chromatographischen Analysen von 91 Proben sämtlicher Hersteller in USA. Die Daten sind innerhalb von - Λ % genau . (Quelle: Technical Advisory Committee, Corn Industries Research Foundation, Inc.)"The data is based on recent chromatographic analyzes of 91 samples from all manufacturers in the USA. The data is accurate to within - Λ% . (Source: Technical Advisory Committee, Corn Industries Research Foundation, Inc.)
Einige Daten über BrauereisirupeSome data on brewery syrups
(nuelle: Process Biochemistry 5, 59, 1970)(Source: Process Biochemistry 5, 59, 1970)
A 0 9831/0873 -8-A 0 9831/0873 -8-
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Es ist bekannt, daß die Glucamylase ihre größte Aktivität im pH-Bereich von 3 bis 5,7 aufweist, wobei das Maximum zwischen 4,0 und 4,5 liegt. Bei dem pH-Optimum ist die Aktivität bei 50° C am stärksten. In der Praxis wird aber bei 60 G gearbeitet, um die mikrobielle Verunreinigung auf ein Minimum zu reduzieren. Bei 70° C besitzt die Glucamylase nur noch 7 % ihrer Aktivität bei 50° C. Bei pH 6,2 beträgt die Aktivität nur noch 40 % des maximalen Wertes.It is known that glucamylase has its greatest activity in the pH range from 3 to 5.7, the maximum being between 4.0 and 4.5. At the pH optimum, the activity is strongest at 50 ° C. In practice, however, 60 G is used in order to reduce microbial contamination to a minimum. At 70 ° C, the glucamylase has only 7 % of its activity at 50 ° C. At pH 6.2, the activity is only 40 % of the maximum value.
Glucose isomerisierende Enzyme zeigen unterhalb pH 5,5 wenig Aktivität. Die meisten dieser Enzyme besitzen ein pH-Optimum von 7 oder darüber.Glucose isomerizing enzymes show little activity below pH 5.5. Most of these enzymes possess one pH optimum of 7 or above.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Paste von verflüssigter Stärke, die zwischen 15 und 50 %, vorzugsweise 30 - 40$, Feststoffe enthält auf 40 - 80° C, vorzugsweise 60 - 70° C, erwärmt. Der pH-Wert wird auf 5,0-7,5, vorzugsweise 6,0-6,5, eingestellt. Die Glucamylase und die Glucoseisomerase werden gleichzeitig in Mengen von 50-500 AGU, vorzugsweise 75-150 AGU und 2.000-20.000 GIU, vorzugsweise 3.5OO-12.OOO GIU, pro kg KohlenhydratAccording to the method according to the invention, a paste of liquefied starch which contains between 15 and 50 %, preferably 30-40%, solids is heated to 40-80.degree. C., preferably 60-70.degree. The pH is adjusted to 5.0-7.5, preferably 6.0-6.5. The glucamylase and the glucose isomerase are used simultaneously in amounts of 50-500 AGU, preferably 75-150 AGU and 2,000-20,000 GIU, preferably 3,5OO-12,000 GIU, per kg of carbohydrate
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in der Paste zugegeben..added in the paste ..
1 AGU ist die Menge Glueamyläse, mit der man in einer Stunde bei pH 4,2 und bei 60° 0 1g Dextrose aus löslicher Stärke erhält (Miles Produkt-Information).1 AGU is the amount of glueamylase you can use in one Hour at pH 4.2 and at 60 ° 0 1g of soluble dextrose Maintains Strength (Miles Product Information).
1 GIU ist die Menge Glucoseisomerase, mit der man in einer Stunde bei ?Ο° G und bei pH 7,2 1 mg Fructose aus Glucose erhält (Y. Takasaki, Igr. Biol. Chem.t 30, 1247-1253, 1966).1 GIU is the amount of glucose isomerase with which 1 mg of fructose is obtained from glucose in one hour at? Ο ° G and at pH 7.2 (Y. Takasaki, Igr. Biol. Chem. T 30, 1247-1253, 1966) .
Für die Umwandlung der Stärkemoleküle durch die Enzyme ist es erforderlich, daß die Stärkekörner gelatiniert sind. Gelatinierung erfolgt unter dem Einfluß von Wasser und Wärme, in manchen technisch verwendeten Vorrichtungen werden gleichzeitig Scherkräfte angewendet. Um die Viskosität der gelatinisierten Stärkepaste herabzusetzen, können vor, während oder unmittelbar nach der Gelatinierung Enzyme mit o<-Amylase-Aktivität hinzugegeben werden. Viele oC-Amylasen entfalten ihre Aktivität unter den Bedingungen, die oben für das Zusammenwirken von Glucamylase und Glucoseisomerase angegeben sind.For the conversion of the starch molecules by the enzymes it is necessary that the starch granules are gelatinized. Gelatinization takes place under the influence of water and heat, in some technically used devices shear forces are applied at the same time. To reduce the viscosity of the gelatinized starch paste, you can before, during or immediately after gelatinization, enzymes with o <-amylase activity are added. Many oC-amylases develop their activity under the conditions given above for the interaction of glucamylase and glucose isomerase.
Deshalb kann man die Viskositätsreduzierende Wirkung von «X-Amylase auf gelatinisierte Stärke mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbinden. Hierzu ist eine o<-Amylase-Aktivität von 400.000-800.000 MWU (modifizierte Wohlgemuth-Einheiten) pro kg Stärke erforderlich.Therefore you can use the viscosity-reducing effect of «X-amylase on gelatinized starch with the invention Connect procedures. For this purpose, an o <-amylase activity of 400,000-800,000 MWU (modified Wohlgemuth units) required per kg of starch.
Kommerziell erhältliche Enzyme sind-bezüglich ihrer Aktivität standardisiert durch Mischen der Enzyme mit geeigneten Lösungsmitteln oder inerten Füllstoffen. Es liegt auf der Hand, daß die Verwendung getrennter Enzyme, wie sie fürCommercially available enzymes are - in terms of their activity standardized by mixing the enzymes with suitable solvents or inert fillers. It's on the Hand that using separate enzymes as they are for
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das erfindungsgemäße Verfahren benutzt werden, mühevoll sein kann. Gegenstand der Erfindung sind deshalb weiter Enzymmischungen für die Herstellung von Fructose aus Stärke oder Stärke enthaltenden Rohstoffen, welche Mischungen eine kombinierte Glucamylase-Glucoseisomerase-Aktivität oder eine kombinierte oC-Amylase-Glucamylase-Glucoseisomerase-Aktivität aufweisen. Diese Mischungen sind hinsichtlich ihrer einzelnen Aktivitäten standardisiert. the method of the present invention can be cumbersome. The invention therefore continues Enzyme mixtures for the production of fructose from starch or raw materials containing starch, which Mixtures of a combined glucamylase-glucose isomerase activity or a combined oC-amylase-glucamylase-glucose isomerase activity exhibit. These mixtures are standardized with regard to their individual activities.
Kombinierte Enzympräparate, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, sollten so zusammengesetzt sein, daß die Aktivitäten der einzelnen Enzyme darin in den Bereichen liegen, die oben für die Enzyme angegeben worden sind.Combined enzyme preparations which are used for the method according to the invention should be so composed be that the activities of the individual enzymes therein lie in the ranges given above for the enzymes are.
Die erhaltenen Kohlenhydratloaungen, die Fructose enthalten, können so gereinigt werden, wie es für andere bekannte Kohlenhydratlosungen beschrieben ist, z.B. durch Behandlung mit Aktivkohle, Ionenaustauschern oder aktive Tone, durch Elektrodialyse usw. Schwefeldioxid, welches in einigen Stärke-Umwandlungsverfahren verwendet wird (A.J. Wieg, Die Stärke 20, 324,1968), hat keinen negativen Einfluß auf die Glucamylase- oder Glucoseisomerase-Aktivität.The resulting carbohydrate solutions containing fructose can be purified as is known to others Carbohydrate solutions is described, e.g. by treatment with activated carbon, ion exchangers or active clays Electrodialysis etc. sulfur dioxide, which is used in some starch conversion processes (A.J. Wieg, The strength 20, 324, 1968), has no negative influence on the glucamylase or glucose isomerase activity.
Beispiel 1 Herstellung eines 96 DE-Glucoserohmaterials aus Kartoffelstärke in an sich bekannter V/eise. Example 1 Production of a 96 DE glucose raw material from potato starch in a manner known per se.
1000 g Kartoffelstärke (Feuchtigkeitsgehalt: 18 #) wurde mit 1600 g V/asser und 1,07 g Tenase (R) (Miles Amylase aus Bakterien) (0,13 % bezogen auf trockene Stärke) gemischt.1000 g potato starch (moisture content: 18 #) was mixed with 1600 g v / water and 1.07 g Tenase (R) (Miles Amylase from bacteria) (0.13 % based on dry starch).
Die Mischung wurde bei pH 6,5 gerührt, während die TemperaturThe mixture was stirred at pH 6.5 while the temperature
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in 20 Minuten von 50 auf 70° C erhöht wurde. Die Temperatur wurde 10 Minuten bei 70° C gehalten, anschließend innerhalb von 10 Minuten auf 80° C erhöht und dieselbe Zeit bei 80° G gehalten, danach wurde sie im Verlauf von 5 Minuten auf 85° C eingestellt und 20 Minuten bei 85° C gehalten. Nach dieser Zeit lag der DE-Wert bei 18.was increased from 50 to 70 ° C in 20 minutes. The temperature was held at 70 ° C for 10 minutes, then increased to 80 ° C over 10 minutes and the same time held at 80 ° G, after which it was over the course of 5 Set at 85 ° C for minutes and at 85 ° C for 20 minutes held. After this time, the DE value was 18.
Es wurde auf 60° C abgekühlt und der pH-Wert mit verdünnter Salzsäure auf 4,2 eingestellt.It was cooled to 60 ° C and the pH with dilute Hydrochloric acid adjusted to 4.2.
Es wurden 1,83 nil Glucamylase (Miles Amyloglucosidase L 100) mit einer Aktivität von 100 AGU/ml zugegeben, und es wurde anschließend 48 Stunden bei der Temperatur vPn 60 C kontinuierlich gerührte Nach dieser Zeit war der DE-Wert auf 96,7 angestiegen.1.83 nil glucamylase (Miles amyloglucosidase L 100) with an activity of 100 AGU / ml was added, and the mixture was then stirred continuously for 48 hours at the temperature v P n 60 C. After this time, the DE value was 96, 7 increased.
Beispiel 2 Herstellung eines 96 DE-Glucose-Rohmaterials aus Kornstärke in an sich bekannter Weise Example 2 Production of a 96 DE glucose raw material from corn starch in a manner known per se
1000 g Kornstärke (14 % Feuchtigkeit) wurden mit 1720 g Wasser und 1,12 g Tenase (E) (bakterielle Amylase der Miles Laboratories Inc. Elkhart, Ind. USA) (0,13 % bezogen auf trockene Stärke) gemischt. Das Verfahren wurde wie in Beispiel 1 angegeben durchgeführt, jedoch mit· dem Unterschied, daß die Endtemperatur 35 Minuten lang bei 85° C gehalten wurde. Der DE-Wert betrug danach 12.1000 g corn starch (14 % moisture) was mixed with 1720 g water and 1.12 g Tenase (E) (bacterial amylase from Miles Laboratories Inc. Elkhart, Ind. USA) (0.13 % based on dry starch). The process was carried out as indicated in Example 1, with the difference that the final temperature was kept at 85 ° C. for 35 minutes. The DE value was then 12.
Die Verzuckerung wurde wie in Beispiel 1 angegeben mit 1,91 ml Amyloglucosidase L 100 durchgeführt. Der DE-Wert lag zum Schluß bei 96,1.The saccharification was carried out as indicated in Example 1 with 1.91 ml of amyloglucosidase L 100. The final DE value was 96.1.
Beispiel 5 Umwandlung der Reaktionsprodukte aus den Beispielen 1 und 2 in Fructose-Glucose-Sirup in an sich bekannter Weise Example 5 Conversion of the reaction products from Examples 1 and 2 into fructose-glucose syrup in a manner known per se
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Das 96 DE-Glucose-Rohmaterial der Beispiele 1 und 2 wurde mit Glucoseisomerase umgewandelt. Die Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind aus der Tabelle 4 zu entnehmen.The 96 DE-glucose raw material of Examples 1 and 2 was used converted with glucose isomerase. The reaction conditions and results are shown in Table 4.
Ausgangs-DE-WertInitial DE value
% Glucose bezogen auf trockene Feststoffe % Glucose based on dry solids
Zugesetzte Stabilisatoren, Gewichtsprozent der Gesamtlösung: Added stabilizers, percent by weight of the total solution:
CoGl2 · 6H2O
Temperatur 0CCoGl 2 • 6H 2 O
Temperature 0 C
pH (laufend mit 0,1n NaOH eingepH (continuously adjusted with 0.1N NaOH
stellt)represents)
Glucoseisomerase-Konzentration, GIU/g Glucose (Hollo U) Reaktionsdauer (Std.)Glucose isomerase concentration, GIU / g glucose (Hollo U) Reaction time (hours)
% Umwandlung der eingesetzten Glucose % Conversion of the glucose used
!Fructose, % bezogen auf das Gewicht der trockenen Feststoffe! Fructose, % based on weight of dry solids
Glucose, % bezogen auf das Gewicht der trockenen FeststoffeGlucose, % based on weight of dry solids
96 DE-Glucose-Rohmaterial aus Beispiel 1 Beispiel 2 96,7 96,196 DE-glucose raw material from Example 1 Example 2 96.7 96.1
91,2 91,091.2 91.0
6,26.2
6,26.2
Aus den Beispielen 1-3 ergibt sich, daß für die Herstellung eines rohen Fructose-Glucose-Sirups, der noch gereinigt v/erden muß, 138 Stunden benötigt v/erden, wenn man gemäß dem Stand der Technik von verflüssigter Stärke •ausgeht.From Examples 1-3 it can be seen that for the production of a crude fructose-glucose syrup, which is still must be cleaned, it takes 138 hours to ground when using liquefied starch according to the prior art • goes out.
Beispiel 4 Herstellung eines Fructose-Glucose-Sirups durch gleichzeitige Einwirkung von Glucamylase und Glucoseisomerase Example 4 Preparation of a fructose-glucose syrup by the simultaneous action of glucamylase and glucose isomerase
4 0 9 8 3 1 /08734 0 9 8 3 1/0873
- Λ ή - - Λ ή -
Verflüssigte Kartoffel- und Kornstärken gemäß Beispielen 1 und 2 wurden mit einer kombinierten Enzympräparation behandelt, die sowohl Glucamylase- als auch Glucoseisomerase-Aktivität aufwies. Der Enzymkomplex war so standardisiert, daß er 50 AGU und 1.000 GIU pro g enthielt.Liquefied potato and corn starches according to Examples 1 and 2 were made with a combined enzyme preparation treats both glucamylase and glucose isomerase activity exhibited. The enzyme complex was standardized to contain 50 AGU and 1,000 GIU per g.
7,0 g der Enzympräparation wurden dazu benutzt, um 1000 g verflüssigte Stärke umzuwandeln. Die übrigen Bedingungen waren die folgenden:7.0 g of the enzyme preparation were used to make 1000 g to convert liquefied starch. The remaining conditions were as follows:
verflüssigte Stärkeliquefied starch
Ausgangs-DE-WertInitial DE value
Zugesetzte Stabilisatoren,
Gewichtsprozent der Gesamtlösung: Added stabilizers,
Weight percent of the total solution:
MgSOz CoCl.MgSO z CoCl.
7H2O7H 2 O
Temperatur CTemperature C
pH (kontinuierlich mit 0,1n NaOH
eingestellt)pH (continuously with 0.1N NaOH
set)
Reaktionszeit, Std.Response time, hours
Fructose, % bezogen auf das Gewicht der trockenen FeststoffeFructose, % based on weight of dry solids
Glucose, % bezogen auf das Gewicht
der trockenen FeststoffeGlucose, % based on weight
of dry solids
Die gesamte Reaktionszeit für die Herstellung von Fructose-Glucose-Sirup aus verflüssigter Stärke betrug bei Verwendung der kombinierten Enzympräparation lediglich 72 Stunden.The total reaction time for the production of fructose-glucose syrup from liquefied starch was only 72 hours using the combined enzyme preparation.
530 g Weizenstärke (14 % Feuchtigkeit) wurde mit I5OO g530 g of wheat starch (14 % moisture) was mixed with 1500 g
409831/08 7 3 ■409831/08 7 3 ■
Wasser und 0,6 g Tenase (R^ gemischt und analog Beispiel 1 urngesetzt. Nach, der Verflüssigung lag der DE-Wert bei 18. Wie in Beispiel 1 wurde auf 65° C abgekühlt, der pH-Wert korrigiert und die Menge an Aktivatoren verwendet. 3,5 g eines Enzymgemisches (50 AGU/g Glucamylase und 1000 GIU/g Glucoseisomerase) wurden zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 60 Stunden bei 65 C und pH = 6,2 gehalten. Wach Ablauf dieser Zeit betrug der Gehalt an Fructose 47,9 #, an Glucose 46,1 % und an Di- und Oligosacchariden 6 % bezogen auf Trockensubstanz.Water and 0.6 g Tenase ( R ^ mixed and reacted analogously to Example 1. After liquefaction, the DE value was 18. As in Example 1, the mixture was cooled to 65 ° C., the pH value was corrected and the amount of activators 3.5 g of an enzyme mixture (50 AGU / g glucamylase and 1000 GIU / g glucose isomerase) were added. The reaction mixture was kept at 65 ° C. and pH 6.2 for 60 hours. After this time, the fructose content was 47 , 9 #, glucose 46.1 % and di- and oligosaccharides 6 % based on dry matter.
Beispiel 6 Herstellung eines Fructose-Glucore-Sirups aus Maisschrot durch gleichzeitige Einwirkung von oc-Amylase, Glucamylase und Glucoseisorrterase Example 6 Production of a fructose-glucore syrup from corn meal by the simultaneous action of α-amylase, glucamylase and glucose isorrterase
1000 kg entkeimtes Mc.isschrot und 3000 kg Wrsser wurden in einem Henze-Kochkessel bei 6 atm. abs. 1 Stunde erhitzt. Es dauerte ebenfalls 1 Stunde bis diese Bedingungen erreicht waren. Der Inhalt wurde unter Expansion in einen Maischbottich überführt und sofort auf 65° C abgekühlt. Der pH-Wert ivurde auf 6,2 eingestellt und ebenso wie die Temperatur während des weiteren Verfahrens konstant gehalten. -1000 kg of sterilized Mc.is meal and 3000 kg of worms were in a Henze kettle at 6 atm. Section. Heated for 1 hour. It also took 1 hour to reach these conditions. The contents were under expansion into a mash tun transferred and immediately cooled to 65 ° C. The pH was adjusted to 6.2 and so was the temperature kept constant during the further procedure. -
Stabilisatoren wurden in denselben Konzentrationen wie in den Beispielen 3 und 4 zugegeben.Stabilizers were added in the same concentrations as in Examples 3 and 4.
6,5 kg einer Enzympräparation wurde hinzugegeben, die eine Aktivität an oi-Amylase von 100.000 MWU/g, an Amyloglucosidese von 50 AGÜ/g und Glucoseisomerase von 1000 GIU/g besaß. Die Verflüssigung, Verzuckerung und Isomerisierung liefen gleichzeitig 50 Stunden lang. Danach wurde die Lösung durch eine Filterpresse mit Hyflo Supersil filtriert. Die so erhaltene klare Lösung hatte einen Gehalt von 755 kg Feststoffen bei einem Gesamtgewicht von 3551 kg. Der Gehalt an Fructose betrug 316 kg, an Glucose 344 kg und an Di- und Oligosacchariden 75 kg. Die Lösung wurde mit Aktivkohle und6.5 kg of an enzyme preparation was added which had an activity in α-amylase of 100,000 MWU / g, in amyloglucosidesis of 50 AGÜ / g and glucose isomerase of 1000 GIU / g. the Liquefaction, saccharification and isomerization ran simultaneously for 50 hours. After that the solution was through filtered through a filter press with Hyflo Supersil. The thus obtained clear solution had a solids content of 755 kg with a total weight of 3551 kg. The fructose content was 316 kg, glucose 344 kg and di- and oligosaccharides 75 kg. The solution was made with activated charcoal and
409831/0873409831/0873
240A101240A101
Ionenaustauscherharzen behandelt, um - wie bei der Herstellung von Kornsirupen üblich - Farbstoffe, Asche und stickstoffhaltiges Material zu entfernen. Schließlich wurde in einem Dünnschichtverdampfer (Typ Sambay'R') auf einen Feststoffgehalt von 75 % eingeengt. Der erhaltene Sirup war kristallklar und enthielt J8 Gewichtsprozent Fructose, 35 Gewichtsprozent Glucose, 7?7 Gewichtsprozent Di- und Oligosaccharide und keine D-Psicose.Treated ion exchange resins to remove color, ash and nitrogenous material, as is common in the manufacture of grain syrups. Finally, it was concentrated to a solids content of 75% in a thin-film evaporator (type Sambay ' R '). The syrup obtained was crystal clear and contained 18 percent by weight fructose, 35 percent by weight glucose, 7-7 percent by weight di- and oligosaccharides and no D-psicose.
Ein Körnstärke-Schlamm mit einem Feststoffgehalt von 44 Gewichtsprozent wurde in einem Kroyer(-^)-Konverter mit Salzsäure bis zu dem DB-Wert 17»5 verflüssigt. 10 kg des so erhaltenen Produktes wurden zur Umwandlung in Fructose verwendet. Der pH-Wert wurde mit verdünnter Natronlauge auf 6,2 eingestellt und auf diesem Wert gehalten. Wie in Beispiel 4 wurden Stabilisatoren zugefügt und die Temperatur wurde bei 65° C gehalten. Glucamylase (0,25 AGU pro g Feststoffe) und Glucoseisomerase (8 GIU pro g Feststoffe) wurden zugefügt. Nach 40 Stunden wurden die folgenden Konzentrationen festgestellt: 21,2 Gewichtsprozent Fructose, 20,6 Gewichtsprozent Glucose, keine D-Psicose und der Rest Di- und Oligosaccharide.A granular starch sludge with a solids content of 44 percent by weight was in a Kroyer (- ^) converter with Hydrochloric acid liquefied up to the DB value 17 »5. 10 kg des products thus obtained were used for conversion into fructose. The pH was adjusted with dilute sodium hydroxide solution set at 6.2 and held at that value. As in Example 4, stabilizers were added and the temperature was kept at 65 ° C. Glucamylase (0.25 AGU per g solids) and glucose isomerase (8 GIU per g solids) were added. After 40 hours, the following concentrations were found: 21.2 percent by weight fructose, 20.6 percent by weight glucose, no D-psicose and the remainder di- and oligosaccharides.
409831/0873 - 16 -409831/0873 - 16 -
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