Brevet FR2512059A1 — publié le 19830304

Ta présente invention concerne un procédé pour la production industrielle de D-fructose Le D-fructose est utile comme édulcorant des aliments. On sait que des sucres, par exemple les sucres de la série D, tels que le D-glucose, le D-fructose et le D-saccharose et d'autres ont été utiles comme édulcorants Selon les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 753 279 et n 2 845 369, on oxyde le produit intermédiaire, le D-mannitol, pour obtenir le D-fruc- tose Cependant ce procédé a été abandonné, car son coût est excessif et qu'il convient mal à la production industrielle de l'édulcorant qu'est le D-fructose. La production d'édulcorants synthétiques, tels que les sucres de la série D, a été effectuée à l'échelle industrielle Le procédé de l'invention pour produire des sucres de la série D permet comme on le désire de produire des sucres tels que le D-fruc- tose à l'échelle industrielle, de façon économique et pratique. La présente invention concerne un procédé pour produire du D-fructose à partir du D-glucose Le procédé comprend les stades d'épimérisation du Dglucose en un mélange de D-glucose et de D-mannose, séparation du Dglucose du mélange, hydrogénation du D-mannose dans un lit catalytique fixe pour obtenir du D-mannitol, oxydation du D-mannitol pour obtenir une solution de D-fructose et cristallisation de particules à partir de la solution pour obtenir des cristaux de D-fructose. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en se référant à la figure unique annexée qui est un diagramme de fonctionnement illustrant le procédé de production du D-fructose à partir du D-glucose selon l'invention, le D-fructose étant un édulcorant pour la plupart des aliments. La figure illustre le procédé par degré pour produire du D-fructose à partir du D-glucose Selon ce procédé, on épimérise tout d'abord une solution aqueuse de D-glucose en un mélange de D-glucose et de D-mannose de préférence dans un lit catalytique fixe On fait ensuite passer ce mélange dans un cristalliseur fractionné o le D-glucose est séparé du mélange, c'est-à-dire'du D-mannose, et recyclé dans la zone d'épimérisation pour être à nouveau épimérisé Après la séparation du Dglucose, le D-mannose est hydrogéné pour fournir une solution de D-mannitol. Le D-mannitol, en solution, est ensuite traité avec de l'oxygène ou de l'air en présence de microbes oxydants c'est-à- dire Gluconobacter suboxydans qui est également appelé Acetobacter suboxydans Le mannitol après hydrogénation fournit une solution de D-fructose que l'on traite, c'est-à-dire que l'on cristallise en cristaux. Du D-mannitol non oxydé peut passer avec la solution de D-fructose dans le cristalliseur Ce D-mannitol non oxydé, c'est- à-dire résiduel, est ensuite recyclé dans la zone d'oxydation pour être oxydé avec celui provenant de la zone d'hydrogénation. Le catalyseur du lit fixe dans lequel on épimérise le D-glucose est de préférence de l'acide silicotungstique sur du gel de silice Il existe d'autres catalyseurs que l'on peut utiliser dans ce processus d'épimérisation qui comprennent d'acide molybdique sur du gel de silice, l'acide phosphomolybdique sur du gel du silice et des dérivés semblables du molybdène et du tungs- tène sur un gel de silice qui est de préférence lavé à l'acide On utilise ce même lit catalytique fixe dans l'hydrogénation du D-man- nose en D-mannitol. Le processus d'épimérisation qui produit le D-mannose utilise une solution aqueuse à 10 à 70 % de D-glucose et mieux une solution aqueuse à 50 à 70 % 7 de D-glucose à 100-125 C et un p H de 3 à 5 avec une durée de réaction de 30 à 120 minutes Egalement, au lieu de D-glucose pur, on peut utiliser des solutions d'hydro- lysat d'amidon brut pour produire le D-mannitol et finalement le Dfructose. Dans l'hydrogénation du D-mannose avec le lit cata- lyque fixe, le débit d'hydrogène est lié au débit d'alimentation en liquide et à la quantité de catalyseur utilisée, car le courant d'hydrogène gazeux entraîne les gouttelettes de liquide d'alimen- tation à travers les lits catalytiques fixes pour réaliser un con- tact intime avec les particules de catalyseur Le débit de l'ali- mentation liquide dans la présente hydrogénation est compris entre environ 0,3 et environ 10,0 g/h g de catalyseur et de préférence d'environ 0,4 à environ 8,0 g/h g de catalyseur Par conséquent, le rapport du débit de l'hydrogène gazeux au débit de l'alimentation liquide dans les conditions standards est compris entre environ 500 et environ 5 000 pour que l'on obtienne une conversion satis- faisante du D-mannose en D-mannitol. Les bactéries de fermentation aérobie sont constituées de Gluconobacter suboxydans (subsp suboxydans) La quantité de suboxydans utilisée est généralement liée à la quantité de D-mannitol à oxyder Cette quantité est comprise entre environ 20 g et environ g/1 de volume de réacteur h. Les conditions dans lesquelles on hydrogène le D-man- nose en D-mannitol dans le lit catalytique fixe sont une température comprise entre environ 100 et environ 150 C et une pression partielle d'hydrogène comprise entre environ 34,5-et environ 138 bars manomé- triques. Le D-fructose peut être utilisé comme matière édul- corante pour les aliments de tous types Le D-fructose est un agent édulcorant qui est calorigène et deux fois plus sucré que le saccha- rose Donc une quantité moitié moindre de D-fructose suffit pour édulcorer les aliments. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 12059 REVENDICATIONS 1 Procédé pour produire du D-fructose à partir de D-glu- cose qui comprend les stades de: a) épimérisation du D-glucose en un mélange de D-glucose et de D-mannose; b) séparation dudit-D-glucose du mélange avec le D-mannose; c) hydrogénation dudit D-mannose pour produire du D-mannitol; d) oxydation dudit D-mannitol pour produire une solution de D-fruc- tose; et e) cristallisation de ladite solution de D-fructose pour produire des cristaux de D-fructose. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit D-glucose est sous forme d'une solution aqueuse à 10 à %. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épimérisation dudit D-glucose s'effectue dans un lit catalytique fixe d'acide silicotungstique sur du gel de silice. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit D-mannose est hydrogéné dans un lit catalytique fixe à une température comprise entre environ 100 et environ 150 C. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit D-glucose est remplacé par une solution d'hydrolysat d'amidon brut. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'oxydation du D-mannitol et du D-fructose avec un gaz contenant de l'oxygène en présence de Gluconobacter suboxydans.