Brevet FR2494088A1 — publié le 19820521

La présente invention se rapporte à un procédé de production d'un sirop ayant une forte concentration en fructose, en isomérisant un sirop de glucose ayant une forte concentration en glucose. On sait bien que l'on peut obtenir un sirop de fructose à partir d'uxisirop de glucose ayant une forte concentration en glucose,tcIie aie 95% et une teneur en solides de l'ordre de 45% en faisant passer un sirop de glucose raffiné à travers une colonne contenant des enzymes isomérases immobilisés. Pendant le passage à travers une telle colonne, une partie du glucose est convertie en fructose et on obtient un sirop contenant du fructose. Un tel sirop peut avoir la composition qui suit, basée sur la matière sèche fructose: 42% en poids, glucose 53% en poids, saccharides supérieurs: 5% en poids,à une teneur en matière sèche de l'ordre de 40%/6. Cela correspond à un degré d'inversion de l'ordre de 44%. Le degré d'inversion définit l'étendue sur laquelle le glucose a été converti en fructose. Le sirop de fructose ainsi formé est normalement raffiné par échange d'ions et/ou traitement avec du charbon activé et le sirop raffiné est évaporé pour une teneur en matière sèche de l'ordre de 71%. Le sirop ainsi obtenu est commercialisé sous les noms de sirop de fructose, "isosirop " ou HFCS ( sirop de mais à forte teneur en fructose) Dans la théorie, il est possible de préparer un sirop ayant une concentration en fructose basée sur la matière sèche pouvant atteindre 45%, à partir d'un sirop de Gucose du type ci-dessus mentionné, mais comme l'isomé- risation est un processus réversible, il faut des quantités si importantes de l'enzyme isomérase pour préparer un tel sirop de fructose, que la production d'un tel sirop n'a pas d'interêt commercial. Le sirop de fructose trouve cb nombreuses applica- tions qui sont en compétition directeaveVesicn(saccharose) ou le sirop inverti préparé à partir de saccharose. Le sirop inverti se compose de 50% de fructose et de 50% de glucose. Comme l'effet édulcorant du fructose est supérieur à celui du glucose, le sirop ci-dessus mentionné de fructose conte- nant 42% de fructose a un effet édulcorant qui est légèremnt plus faible que celui du sucre ou du sirop inverti préparé à partir de sucre. Par conséquent, des procédés ont été développés pour préparer, à partir d'un sirop de fructose contenant par exemple 42% de fructose en se basant sur la matière sèche, un sirop de fructose contenant plus de 50% de fructose. L'effet édulcorant de ce dernier produit est égal ou supérieur à celui du sucre ou du sirop inverti préparé à partir de sucre. En principe, ces procédés selon l'art antérieur sont basés sur le fractionnement d'un sirop de fructose soit par chromatographie ou au moyen d'échangeurs de cations ou de matériau spécial d'absorption. Les deux types de procédés donnent en principe trois fractions, c'est-àdire une fraction ayant une forte concentration en saccharides supérieurs, une fraction ayant une forte ocncentration en glucose et une fraction ayant une forte concentration en fructose. Dans les deux types de procédés, on obtient le produit souhaité, c'est- à dire un sirop de fructose ayant une concentration en fructose de l'ordre de 55% ou plus. Cependant, les deux types de procédés nécessitent que des quantités importantes d'eau soient ajoutées et en conséquence, la consommation d'énergie pour l'évaporation de l'eau en connexion avec la production du sirop final est excessive. Ainsi, il faut faire évaporer 75 kg d'eau pour la production de 100 kg de sirop de fructose ayant une concentration en fructose de 42%. S' il faut préparer un sirop de fructose ayant une concentration en fructose de 55% par les procédés ci-dessus mentionnés, il faut retirer 240 kg d'eau pour préparer 100 kg de sirop. La présente invention a pour objet un procédé plus économique et consommant moins d'énergie, du type ci-dessus mentionné, pour préparer un sirop ayant une concentration en fructose basée sur la matière sèche, de % ou plus. Cet objet est atteint par le procédé selon l'invention, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on mélange le sirop de glucose à un produit de cristallisation contenant du fructose et du glucose dissous ainsi que des cristaux de glucose pour former une solution homogène, on isomérise cette solution au moyen d'enzymes isomérases, on évapore le produit isomérisé et on ensemence ce produit au moyen d'un matériau d'ensemencement contenant des cris- taux ou germes de glucose, on refroidit le mélange ensemen- cé pour cristalliser le glucose, on sépare le produit ainsi formé en un produit de cristallisation dont au moins une partie est recyclée et mélangée au sirop de glucose,et en un sirop ayant une forte concentration en fructose. La présente invention est basée sur la découverte que la concentration en fructose dans un sirop de glucose 23 isomérisé peut être considérablement accrue en cristallisant le glucose et qu'en recyclant les cristaux séparés et en mélangeant ces cristaux au sirop de glucose, il est possible d'augmenterla teneur en matière sèche ainsi que la concentration en glucose du sirop à isomériser. En conséquence, on peut obtenir un rendement satisfaisant en fructose, sans augmenter la consommation des enzymes isomérases. En fait, un sirop ayant une concentration en fructose pouvant atteindre 7006, peut être préparé par le procédé selon l'invention. Le terme " sirop de glucose ayant une forte concentration en glucose " doit être compris comme concernant du sirop de glucose contenant au moins 93%- et de préférence entre 95 et 98% de glucose et fructose Le sirop de glucose utilisé est de préférence du sirop de glucose raffiné. Le raffinage du sirop de glucose est de préférence effectué par une filtration suivie d'un traitement d'échanges d'ions et éventuellement d'un traitement avec du charbon activé. Comme on l'a mentionné ci-dessus, le sirop de glucose est mélangé à un produit de cristallisation formé pendant une étape subséquente, et le mélange ainsi obtenu est soumis à une isomérisation au moyen des enzymes isomérases, de préférence des enzymes isomérases immobilisés, comme des enzymes du type commercialisé sous les dénomina- tions commerciales " SWEET-ZYME", "TAKA-SWEET" et MAXAZYME GI-Immob ". L'isomérisation au moyen des enzymes immobilisés est effectuée d'une façon ordinaire en faisant passer le mélange à travers une colonne contenant les enzymes immobilisés. Après passage à travers la colonne, le produit isomérisé a typiquement la composition qui suit basée sur la matière sèche: fructose: 42%, glucose: 54% et saccha- rides supérieurs: 4%, ce qui correspond à un degré d'in- version de 43,8% en comparaison à un degré d'inversion de 44,2% qui devait être obtenu afin de produire un sirop ayant la môme concentration en fructose à partir d'une matière première contenant 95% de glucose. De préférence, le produit isomérisé est alors raffiné par traitement d'échange d'ions et éventuellement par un traitement avec du charbon activé. Le sirop raffiné est subséquemment évaporé pour obtenir une teneur en matière sèche de 75-80%. Le produit évaporé est alors ensemencé au moyen d'un matériau d'ensemencement contenant des cristaux ou germes de glucose et de préférence avec un produit recyclé de cristallisation. Le prosuit ensemencé est alors refroidi, par exemple à une température de 350C et ensuite encore refroidi, par exemple à une température de 150C. Pendant la cristallisation qui prend normalement 60-100 heures, on agite le mâange de sirop et de cristaux. La cristallisation doit être contrôlée, par exemple en prélevant des échantillons, en séparant les cristaux par filtration et en déterminant la concentration en fructose dans la liqueur mère. Quand la concentration en fructose a atteint une valeur souhaitée, comme 55% de glucose en se basant sur la matière sèche, les cristaux sont séparés, par exemple par filtra-don sur une presse de filtrage ou par centrifugation afin de former le sirop souhaité contenant du fructose.Le sirop ainsi obtenu a typiquement une teneur en matière sèche de 70-75% et la composition qui suit, basée sur la matière sèche: fructose: 55%, glucose: 38% et saccha'ddo supérieurs: 7%. Cependant, cela ne s'applique qu'aux cas o il n'y a pas de recyclage de la masse des cristaux séparés. En recyclant la masse des cristaux vers l'étape de mélange avant l'isomérisation, on peut éventuellement obtenir un sirop contenant du fructose et ayant la composition qui suit, basée sur la matière sèche:fructose: 55%, glucose 40% et saccharides supérieurs 5%. Comme on l'a mentionné ci-dessus,une partie des cristaux séparés, par exemple environ 10%, peut être utilisée comme matériau d'ensemencement pour l'ensemencement du produ t isonérisé et évaporé ci-dessus mentionné. Le taux de cristallisation des sirops ayant une concentration en fructose pouvant atteindre 50-55% ( en se basant sur la matière sèche) dans la phase liquide, et fonction linéaire du temps. Cependant, du fait de la présence des cristaux, la viscosité apparente de la masse des cristaux est accrue et cela a pour résultat un taux réduit de cristallisation. En séparant une partie des cristaux de glucose formés et en recyclant la phase liquide riche en fructose vers la cristallisation, il est possible de continuer celle-ci au même taux de cristallisation et en conséquence de réduire le temps de cristallisation et/ou d'obtenir un produit ayant une concentration accrue en fructose, comme %, en se basant sur la matière sèche. La présente invention sera maintenant décrite en se référant à l'exemple qui suit qui illustre un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention. EXEMPLE On a mélangé 1000 kg d'un sirop de glucose rasvié ayant une concentration en glucose de 95% et la composition qui suit: fructose: 0%, glucose: 95%, saccharides supé- rieurs: 5%, à 667 kg d'une masse de cristaux ayant la composition qui suit, basée sur la matière sèche: fructose: 21%, glucose: 77% dont 14% étaient dissous,le restant étant sous forme de cristaux ( cristaux de glucose monohy- draté), et saccharides supérieurs:1, %. Pendant l'opération de mélange les cristaux de glucose monohydraté ont été dissous afin de former un mélange ayant une teneur en matière sèche de 40o et la composition quisoi' basée sur la matière sèche: fructose: 8%, glucose:88% et saccharides supérieurs: 4%. Le mélange a été isomérisé et évaporé afin de donner un produit ayant une teneur en matière sèche de 75% et la composition qui suit, basée sur la matière sèche: fructose: 41,9%, glucose 54,3% et saccharides supérieurs: 3,8%. Une masse de cristaux contenant 83,4 kg de matière sèche et ayant la composition qui suit basée sur la matière sèche: fructose: 21%, glucose: 77,1% dont 62% étaient des cristaux, et saccharides supérieurs: 1,9%, a été ajoutée au mélange évaporé contenant 1667,0kg de matière sèche afin de forcer un riélnnge contenant 1750 kg de matière sèche et ayant la composition qui suit: fructose: 41,0%, glucose: ,3%, dont 3% avaient la forme de cristaux et saccharides supérieurs: 3,7%. Le mélange a alors été refroidi et quand la cristallisation fut terminée, la quantité de glucose sous forme de cristaux avait augmenté à 26,8%. La quantité restante de glucose était toujours présente à l'état dissous. Les cristaux ont alors été séparés afin de former une masse de cristaux en une quantité de 750 kg en se basant sur laxmtière sèche et une liqueur mère en une quantité de 1000 kg en se basant sur la matière sèche. La liqueur mère avait la composition qui suit basée sur la matière sèche: fructose:56%, glucose: 39% et saccharides supérieurs: 5,0e/o. La masse de cristaux a été subdivisée en deux parties dont une partie, 83,4 kg basée sur la matière sèche, a été recyclée en tant que matériau d'ensemencement comme on l'a décrit ci-dessus et la seconde partie, 667 kg en se basant sur la matière sèche, a été recyclée et mélangée au sirop ayant une concentration en glucose de 95%. REV-ENDICATIONS 1. Procédé de production d'un sirop ayant une forte concentration en fructose en isomérisant un sirop de glucose ayant une forte concentration englucose, caractérisé en ce qu'on mélange le sirop de glucose à un produit de cristallisation contenant du fructose et du glucose dissous ainsi que des cristaux de glucose pour former une solution homogène, on isomérise ladite solution au moyen d'enzymes isomérases, on évapore Je produit isomérisé et on ensemence ledit produitau moyen d'un matériau d'ensemencement contenant des cristaux ou germes de glucose, on refroidit le mélange ensemencé pour cris- talliser le glucose, on sépare le produit ainsi formé en un produit de cristallisation dont au moins une partie est recyclée et mélangée au sirop de glucose et en sirop ayant une forte concentration en fructose. 2. Procédé sdon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du produit de cristallisation précité est recyclée et utilisée comme matériau d'ensemencement. 3. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'on utilise du sirop de glucose ayant une concen- tration en glucose comprise entre 95 et 98%. 4. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que le produit isomérisé précité est raffiné avantles étapes d'évaporation et d'ensemen ement précitées. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit isomérisé précité est évaporé jusqu'à une teneur en matière sèche de 75-80%. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange ensemencé précité est refroidi à une température comprise entre 15 et 30 C. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise environ 10% du produit de cristallisation comme matériau d'ensemencement. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on effectue de façon continue oudiscontinue, une séparation des cristaux par filtration pendant la cristallisation et en ce qu'on recycle le filtrat pour une plus ample cristallisation.