Brevet FR2671101A1 — publié le 19920703

PREPARATION D'UN SIROP DE LACTULOSE DEGALACTOSE OU DE TRES HAUTE PURETE La présente invention est relative à un procédé d'obtention d'une solution aqueuse de lactulose de haute pureté à partir d'un sirop de lactulose contenant d'autres sucres tels que le lactose et le galactose. La cristallisation du lactulose en milieu aqueux est réalisable à partir d'une solution de lactulose contenant entre 50 et 80% en poids de lactulose, moins de 5% de lactose par rapport au poids de lactulose et moins de 4% en poids d'autres sucres par rapport au lactulose (Eur.Pat. n0 0 318 630). Actuellement la société Sirac propose un procédé (Eur.Pat. n0 0 322 499) qui permet d'obtenir une telle solution en effectuant sur un sirop dilué contenant du lactose et des monosaccharides, soit un traitement au brome en présence de soude puis addition de sulfite de sodium pour éliminer l'excès de brome, soit un traitement par passage du sirop dilué sur de nouvelles résines bifonctionnelles au bore suivi d'une élution par HC1 et d'une neutralisation sur résine anionique faible. Dans les deux cas on procède ensuite à une déminéralisation sur résines anionique et cationique. Des procédés plus anciens de séparation des 3 sucres par chromatographie existent: - séparation sur colonne de silice mais en utilisant comme solvant polaire un mélange eau-propanol (Luxembourg Pat. n0 882 763), - séparation par absorption sélective sur résine anionique type sulfite ou bisulfite (French Pat. n0 2 117 558) mais avec des vitesses d'élution très faibles et donc des temps de séparation élevés. Ce sont des procédés qui ne semble pas avoir connu actuellement de développement commercial en raison de leur coût de fonctionnement trop élevé. li est également connu que les résines cationiques fortement acides permettent d'effectuer la séparation des mono et di-saccharides. Comme exemple nous pouvons citer K.B.Hicks( Carbohydrate Research, 168(1987)33-45) qui isole du lactulose pure à partir d'une solution à 260 gll de sucre contenant du lactulose, du lactose, du galactose et de tagatose sur une colonne Aminex sous forme Ca2+ à haute température (850C). Tout récemment, le brevet Européen (Eur.Pat n0 0 357 068) a proposé la séparation du lactose et du galactose d'un sirop de lactulose à température ambiante en utilisant deux colonnes chromatographiques séparées, remplies de résine cationique Amberlite CG-60 fortement acide et ayant un taux de pontage de 0,6 % . L'une est sous forme Na+ et l'autre est sous forme Ca2+. Le brevet japonais (J.P.nO 02 124 895) paru un mois plus tard a utilisé pour effectuer cette séparation deux colonnes contenant la même résine que précédemment. I1 propose une séparation des sucres en travaillant à température comprise entre 40 et 900 C. n justifie l'utilisation de l'augmentation de température par une amélioration de la séparation lactulose-galactose grâce à une diminution de la viscosité de la solution. DETAIL DE L'INVENTION La présente invention est un procédé qui permet la séparation des différents sucres contenu dans un sirop de lactulose (lactulose, lactose et monosaccharides) en utilisant la chromatographie préparative basse pression, et qui permet d'obtenir soit un sirop de lactulose ne contenant plus de monosaccharide, soit une solution aqueuse de lactulose de haute pureté. La présente invention permet une séparation d'excellente qualité du lactose-galactose-lactulose sur résine cationique fortement acide, par l'utilisation d'un seul cation pour lequel nous avons relevé une courbe d'évolution des coefficients d'adsorption des différents sucres en fonction de l'évolution de la température dans la colonne. Conformément à la Figure la, on voit: -que la séparation s'opère de façon continue entre 5 et 950C; -que la séparation entre le lactulose et le lactose est améliorée si on travaille avec une colonne fonctionnant à basse température, -que la séparation entre le lactulose et le galactose est amélioré si on travaille avec une colonne foncti-)nnant à haute température. La séparation entre le lactulose et le lactose est également obtenue de façon satisfaisante en travaillant à basse température avec une colonne contenant une résine sous forme Ca2+ pour laquelle nous avons également relevé une courbe d'évolution des coefficients d'adsorption des différents sucres en fonction de la température dans la colonne (Figure lb). Ces différences de comportement des sucres en fonction de la température sont dues à des effets combinés entre le phénomène d'exclusion de taille et le phénomène du rupture des liaisons hydrogènes . Dans le procédé selon l'invention, le taux de pontage utilisé est totalement différent de celui utilisé dans les deux autres brevets(Eur.P. n0 0 357 068 et J.P. n0 02 124 895 : qui utilisent un taux de p-ntage de 0,6%. Le nôtre peut être compris entre 4 et 12 % et plus précisément entre 7 et 9 %.Ces résines sont des résines courantes plus faciles à utiliser que celles ayant des taux de pontage inférieurs à 1 car elles présentent des qualités de maintien très supérieures.Cela est très important lors d'une réalisation industrielle si l'on désire travailler avec des hauteurs de lit pouvant atteindre 10 m et des largeurs atteignant le mètre. PRINCIPE: (Figure 2) Le sirop de départ (sirop commercial type Duphalac ou Biphar) contenant 50% en poids de lactulose, 4-6% de lactose, 6-8% de monosaccharides est donc élué dans deux colonnes remplies de résines cationiques fortement acides sous forme K+(taux de pontage: 4-12%) travaillant l'une à haute température (entre 40-90 C) pour l'élimination des monosaccharides et l'autre à plus basse température (5-400C ) pour l'élimination du lactose.Dans ce dernier cas le cation K+ peut être remplacé par le cation Ca2+ Après passage sur la première colonne (400C - une fraction I contenant le lactose et du lactulose, - une fraction II contenant du lactulose et du galactose qui est soit éliminée ou soit recyclée après concentration, juste avant l'introduction du sirop de départ dans la colonne, - une fraction m contenant du lactulose et du galactose qui est éliminée. La fraction I est ensuite reconcentrée.On obtient ainsi un sirop débarrassé de monosaccharides. Après concentration, la fraction I peut être à nouveau retraitée pour l'élimination du lactose. On élue alors cette fraction à basse température (entre 5 et 400C) dans une deuxième colonne contenant une résine cationique sous forme K+(ou Ca2+) . On obtient alors: - une fraction IV contenant du lactulose et la totalité du lactose. Cette fraction est recyclée après concentration soit au niveau de la cristallisation du lactose lors de la fabrication du sirop de de départ, soit directement à l'entrée de la seconde colonne après élimination de la majeure partie du lactose par cristallisation; - une fraction V contenant du lactulose qui est reconcentrée pour obtenir un sirop de haute pureté. Exemple 1: (Figure 3) Préparation d'un sirop dégalactosé Du sirop commercial de lactulose ayant la composition suivante: - 50% en poids de lactulose - 4-6% en poids de lactose - 6-8 % en poids de monosaccharides est élué dans une colonne de 2,5 cm de diamètre et 50 cm de longueur, remplie de résine cationique Dowex AG 50W-X8 sous forme K+. Conditions opératoires : - débit d'élution: 1,07 ml/mn - injection :1,15 ml de sirop concentré - température de la colonne: 72 OC - solvant: eau distillée. Après élution, on obtient 3 fractions (Figure 3): - la fraction I contient 90% du lactulose de départ et la totalité du lactose de départ, - la fraction II contient 20% du galactose de départ et 8% du lactulose de départ, - la fraction ffi contient 80% du galactose de départ et 2% du lactulose de départ. Exemple 2: (Figure 4) Obtention de lactulose pur Du sirop commercial de lactulose ayant la composition suivante: - 50% en poids de lactulose - 4-6% en poids de lactose - 6-8 % en poids de monosaccharides est élué dans une colonne de 2,5 cm de diamètre et 50 cm de longueur suivant les conditions opératoires de l'exemple 1. La fraction I contenant 90% du lactulose de départ est reconcentrée jusqu'à obtention d'un sirop à 50% en poids de lactulose, puis éluée de nouveau sur une colonne de 2,5 cm de diamètre, 50 cm de longueur et remplie de résine cationique AG 50W-X8 sous forme K+. Conditions opét:atoires : - débit d'élution: 1,43 ml/mn - injection :1,15 mi de fraction I concentrée - température de la colonne: 18 OC - solvant: eau distillée. En sortie de colonne, on obtient 2 fractions: (Figure 4) - la fraction IV qui contient 30% en poids du lactulose de la fraction I et la totalité du lactose, -la fraction V qui contient le lactulose, soit 70% en poids du lactulose de la fraction I. REVENDICATIONS 1- Procédé permettant la séparation des différents sucres contenus dans un sirop de lactulose par chromatographie préparative basse pression sur une résine fortement acide et échangeuse de cations ,caractérisé en ce que la séparation s'opère de façon continue de 5 à 95 C, ce qui conduit à une séparation effective du lactose à basse température et conduit à une séparation effective du galactose à température élevèe . 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cation utilisé est le cation unique K+. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation du lactose à basse température est aussi obtenue avec le cation Ca2+, et, que la séparation du galactose se fait à haute température avec le cation K+. 4- Procédé de séparation selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que le taux de pontage de la résine est compris entre 4 et 12%. 5- Procédé de séparation selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que le taux de pontage de la résine est compris entre 7 et 9 %. 6- Procédé de séparation selon la revendication 4 caractérisé en ce que la séparation est réalisée sur deux colonnes différentes: -les monosaccharides sont séparés sur une colonne fonctionnant à une température comprise entre 40 et 95 OC. -le lactose est séparé sur une colonne fonctionnant à une température comprise entre 5 et 400C.