СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРУКТОЗЫ

Способ получения фруктозы, предусматривающий кислотный гидролиз сахарозы, образование в полученном растворе инвертного сахара соли фруктозата кальция, отделения осадка от раствора, осаждение ионов кальция и кристаллизацию фруктозы, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, увеличения выхода продукта и повышения его чистоты, фруктозат кальция образуют путем введения в раствор соли кальция и гидроокиси натрия до рН 11-12, а кристаллизацию фруктозы из раствора осуществляют при введении ледяной уксусной кислоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №3533839, кл. 127-42, 1966.

2. D-фруктоза. "Chemistry Age India", 1973, 24, №11, с. 769-770 (прототип).

Изобретение относится к области химии и технологии производства углеводов и может быть использовано при получении фруктозы - ценного физиологически активного и пищевого продукта.

В настоящее время фруктоза находит широкое применение в медицине при лечении сахарного диабета, печени, сердечно-сосудистых заболеваний, для уменьшения уровня алкоголя в крови, кроме того, она является ценным легко усвояемым питательным продуктом.

Известен способ получения фруктозы из смеси глюкозы и фруктозы путем образования соли фруктозы с хлористым кальцием в абсолютном спирте в течение 12-16 ч, осаждения кальция в виде СаСО₃ или CaSO₄ и выделения фруктозы в виде кристаллов [1].

Недостатками этого способа являются длительность и сложность процесса, а также применение дорогостоящих реагентов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения фруктозы, предусматривающий кислотный гидролиз сахарозы, образование в полученном растворе инвертного сахара соли фруктозы кальция, отделения осадка от раствора, осаждение ионов кальция и кристаллизацию фруктозы путем добавления абсолютного этилового спирта через 14-16 ч [2].

Недостатками известного способа являются малая растворимость Са(OH)₂ в воде, требующая применения больших количеств растворителя, большого времени растворения; длительность процесса и щелочная среда способствуют образованию окрашенных побочных продуктов и сравнительно небольшой выход фруктозы (40-50%); длительная кристаллизация из абсолютного этилового спирта.

Известные способы получения фруктозы из инулина и сахарозы не позволяют получать фруктозу по дешевой себестоимости и в нужном количестве.

Цель изобретения - ускорение процесса, увеличение выхода продукта и повышение его чистоты.

Поставленная цель достигается тем, что фруктозат кальция образуют путем введения в раствор соли кальция и гидроокиси натрия до рН 11-12. Кристаллизацию фруктозы из раствора осуществляют при введении ледяной уксусной кислоты.

Способ осуществляют следующим образом.

Осуществляют кислотный гидролиз сахарозы в растворе при нагревании. В раствор, содержащий глюкозу и фруктозу, вводят водорастворимые соли CaCl₂ или Са(CH₃COO)₂ в соотношении 1:1 с последующим добавлением раствора NaOH до рН 11-12, при комнатной температуре с выпадением труднорастворимой в воде двойной соли Са(OH)₂ с фруктозой. Реакция идет по схеме

где А - Cl^-, CH₃COO^-.

Реакция заканчивается сразу после прибавления раствора NaOH в течение 2-3 мин. Быстрота реакции, присутствие образующегося в результате реакции в растворе NaCl, значительно уменьшает вероятность протекания побочных окрашенных продуктов, а следовательно, увеличивает чистоту и выход целевого продукта.

Отделяют осадок от раствора, образуют суспензию осадка, осаждают ионы кальция в виде CaSO₄. Кристаллизацию фруктозы осуществляют в присутствии ледяной уксусной кислоты.

Применение ледяной уксусной кислоты при кристаллизации фруктозы значительно уменьшает время кристаллизации, увеличивает чистоту и выход фруктозы до 80%.

Преимуществом предлагаемого способа является высокий выход фруктозы (80%), быстрота проведения реакции, практически полное устранение образования побочных продуктов.

Пример 1. Свекловичный сахар 7,2 г растворяют в 19,7 мл воды, прибавляют концентрированной HCl 0,3 мл и нагревают при 70°С в течение 1-1,5 ч. Удельный угол вращения раствора должен быть [α]²⁵=-19,6°. В охлажденный до комнатной температуры раствор добавляют 2,22 г CaCl₂ до растворения. К полученному раствору при интенсивном размешивании по каплям приливают раствор 2,6 г NaOH в 5 мл воды при рН 11-12. Выпавший белый аморфный осадок C₆H₁₂O₆·Са(OH)₂·2H₂O отфильтровывают, промывают 5 мл ледяной воды и дважды 30 мл ацетона и сушат при комнатной температуре до постоянного веса. Выход - 4,8 г (83%).

Элементный анализ продукта.

Вычислено, %: С - 24, 8, Н - 6,21, Са - 13,8, H₂O - 12,4.

Найдено %: С - 24,5, Н - 6,18, Са - 13,3, Н₂О - 12,8.

Для осаждения Са в суспензию С₆Н₁₂О₆·Са(OH)₂·2H₂O в 20 мл воды добавляют по каплям эквивалентное количество H₂SO₄ до рН 7. Затем прибавляют 20 мл метанола и фильтруют осадок CaSO₄. Фильтрат концентрируют до 90 вес. % под вакуумом, добавляют 30 мл уксусной кислоты. Выпавшие кристаллы фруктозы отфильтровывают. Выход - 2,86 г (80%) исходных веществ, при Т_пл - 102-105°С.

Пример 2. В раствор инвертного сахара, полученного аналогично примеру 1, добавляют 3,52 г Са(CH₃COO)₂ до растворения. К полученному раствору при интенсивном размешивании приливают по каплям раствор 2,6 г NaOH в 5 мл воды до рН 11-12. Выпавший белый аморфный осадок С₆Н₁₂О₆·Ca(OH)₂·2H₂O отфильтровывают, тщательно отжимают осадок, промывают 5 мл ледяной водой и дважды 30 мл ацетона и сушат при комнатной температуре до постоянного веса. Выход - 4,75 г (82%). Далее Са осаждают в виде CaSO₄ и выделяют кристаллы фруктозы из ледяной уксусной кислоты аналогично примеру 1. Выход фруктозы - 2,9 г (81%).