FI114553B

FI114553B - Menetelmä sokereiden ottamiseksi talteen

Info

Publication number: FI114553B
Application number: FI20012605A
Authority: FI
Inventors: Heikki Heikkilae; Juha Nurmi; Vili Ravanko; Anu Ennelin; Juho Jumppanen; Miikka Kaira
Original assignee: Danisco Sweeteners Oy
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2004-11-15
Also published as: CA2472246C; FI20012605A0; CA2472246A1; WO2003056038A1; KR20040096515A; JP5212761B2; EP1468121B1; CN1617939A; JP2005513161A; EP1468121A1; ATE532881T1; FI20012605A; AU2002352310A1; CN100390301C; KR100943835B1; JP2013056946A

Description

114553

Menetelmä sokereiden ottamiseksi talteen Keksinnön tausta

Esillä oleva keksintö koskee kromatografista erotusmenetelmää hiilihydraattien, erityisesti sokereiden, erottamiseksi niitä sisältävästä seoksesta.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisesti käsiteltävä seos on tyypillisesti biomassa-peräinen liuos, joka sisältää hiilihydraatteja/sokereita. Keksintö tarjoaa erityisesti käyttöön kromatografisen erotusmenetelmän hyvin puhtaan mannoosin ottamiseksi talteen biomassaperäisistä liuoksista, kuten sulfiittikeiton jätelie-mistä. Mannoosi voidaan ottaa talteen kiteisessä muodossa tai liuoksen muo-10 dossa. Patenttivaatimusten kohteena oleva menetelmä mannoosin ottamiseksi talteen perustuu Ba2+-muodossa olevan hartsin ja muussa kuin Ba2+-muodossa olevan hartsin yhdistelmän käyttöön erotushartsina, minkä jälkeen mannoosi kiteytetään haluttaessa. Keksinnön mukaisen erotusprosessin yhteydessä voidaan saada myös ksyloosi- ja arabinoosituotteita sivutuotteina läh-15 tömateriaalina olevan biomassaperäisen liuoksen koostumuksen mukaan.

Mannoosi on käyttökelpoista esimerkiksi erilaisissa farmaseuttisissa käyttötarkoituksissa. Sitä voidaan käyttää erilaisten farmaseuttisten tuotteiden lähtö- tai raaka-aineena. Mannoosi on myös terapeuttisesti käyttökelpoista virtsatieinfektioiden ja laskimonsisäisten tulehdustilojen hoidossa. Elintarviketek-20 nologiassa mannoosi on käyttökelpoista esimerkiksi niin kutsuttujen Positech-• sovellusten (elintarviketuotteiden GMO-testauksen) yhteydessä.

: Mannoosi on käyttökelpoista myös raaka-aineena mannitolin valmis tamiseksi, jolla on erilaisia farmaseuttisia käyttötarkoituksia.

I Mannoosia voidaan ottaa talteen puulähteistä, joissa mannoosi on 25 läsnä seoksena muiden hiilihydraattien ja ligniiniainesosien kanssa. Mannoosi esiintyy puussa ja muussa kasvipohjaisessa materiaalissa tyypillisesti poly-meerisessä muodossa, kuten hemiselluloosana, useimmiten heteropolymeeri-nä glukoosin ja/tai galaktoosin kanssa glukomannaaneissa, galaktoglukoman-;;; naaneissa ja galaktomannaaneissa. Havupuumassojen valmistusprosesseista 30 saadut jäteliemet sisältävät erityisen runsaasti mannoosia. Mannoosia on otet-; T: tu talteen myös norsunluupalmun siemenvalkuaisesta ja tietyistä merilevistä.

Hyvin puhtaan mannoosin talteenotto kasvipohjaisesta materiaalista .. *. on ollut ongelma tekniikan tasossa.

Jones, J. K. N ja Wall, R. A. [Canadian Journal of Organic Chemist-*··* 35 ry 38 (1960) 2290- 2294] ovat kuvanneet menetelmän sokereiden erottami seksi synteettisistä sokeriseoksista ja kasviuutteista käyttämällä ioninvaihto- 2 1 1 4553 hartseja. Tämä menetelmä koskee D-mannoosia ja D-mannitolia sisältävien monosakkaridiseosten erottamista käyttämällä sulfonihappotyyppisten ionin-vaihtohartsien neutraali suola -muotoja. Erotushartsina on käytetty Ba2+-muodossa olevaa hartsia Dowex 50W X8.

5 Larsson, L. I. ja Samuelsson, O. [Acta Chemica Scandinavica 19 (1965) 1357 - 1364] kuvaavat automaattisen menettelyn puuhydrolysaateissa läsnä olevien monosakkaridien erottamiseksi käyttämällä ioninvaihtohartseja.

On tutkittu 16 monosakkaridin, D-mannoosi mukaan luettuna, erotusta partitio-kromatografisesti sulfaattimuodossa olevilla vahvasti emäksisillä anioninvaih-10 tohartseilla käyttämällä etanolia eluenttina.

Lisäksi on tutkittu ioninvaihtimien käyttöä monosakkaridien eristämiseen tavoitteena tutkia sokereiden käyttäytymistä vetysulfiitilla kyllästettyä hartsia sisältävillä kolonneilla. Esimerkiksi vetysulfiittimuodossa olevaa anio-ninvaihdinta (Amberlite IRA-400) on käytetty fruktoosin, glukoosin ja mannoo-15 sin erottamiseen. Tämän tutkimuksen käytännön tuloksena ehdotetaan parannettua menetelmää pelkistävien sokereiden määrittämiseksi sulfiittijäteliemestä.

Alumiinioksidin ja D-mannoosia sisältävien vesipitoisten monosak-karidiliuosten välillä esiintyviä vuorovaikutuksia on myös tutkittu. On olemassa viitteitä siitä, että valitsemalla alumiinioksidi asianmukaisesti voidaan helposti 20 ja nopeasti saavuttaa sokereiden erotus preparatiivisessa samoin kuin analyyttisessä mitassa.

• t :.: : Herrick, F. W., Casebier, R. L., Hamilton, J. K. ja Wilson, J. D.

[Mannose chemicals, Applied Polymer Symposium nro. 28 (1975) 93- 108] kuvaavat tutkimuksen, joka koskee taloudellisen menetelmän kehittämistä 25 mannoosin tai sen johdannaisten ottamiseksi talteen puulähteistä, kuten sulfiit-;.*· tijäteliemestä, jossa mannoosi on muita hiilihydraatteja ja ligniinifragmentteja .···. sisältävien seosten yksi pääainesosa. Tämän työn tärkeimpänä saavutuksena on ollut menetelmien kehittäminen natriummannoosivetysulfiitin tai metyyli-tU mannosidin ottamiseksi talteen useista raaka-aineista. On kehitetty menetel- 30 miä mannoosin ottamiseksi talteen raakaseoksista kahta tietä: (1) monomee-risten puusokereiden seosten natriumvetysulfiittiadditiotuotteiden muodostus, v : natriummannoosivetysulfiitin kiteytys ja erotus ja mannoosin regenerointi tästä välituotteesta ja (2) vedetön metanolyysi samanaikaisesti epäpuhtaiden soke-risekapolymeerien tai monomeerien glykosidaation kanssa, metyyli-a-D-35 mannosidin kiteytys ja erotus ja mannoosin regenerointi tästä välituotteesta.

I I

114553 3 Näissä menettelyissä mannoosin ottamiseksi talteen on haittana, että ne ovat hyvin vaivalloisia toteuttaa käytännössä.

Sinner, M., Simatupang, M. H. ja Dietrichs, H. H. (Automated Quantitative Analysis of Wood Carbohydrates by Borate Complex Ion Exchange 5 Chromatography, Wood Science and Technology 1975, 307 - 322) kuvaavat yksinkertaisen automatisoidun analyysimenetelmän sokereiden erottamiseksi ja määrittämiseksi kvantitatiivisesti puupolysakkaridien happo- ja entsyymihyd-rolysaateista boraattikompleksi-ioninvaihtokromatografialla. Tällä tavalla erotettuihin sokereihin kuuluvat mannoosi, fruktoosi, arabinoosi, galaktoosi, ksyloosi, 10 glukoosi ja disakkaridit, kuten ksylobioosi, sellobioosi ja sakkaroosi.

GB 1 540 556 (ICI Americas, julkaistu 14. helmikuuta 1979) koskee menetelmää mannoosin erottamiseksi vesipitoisissa liuoksissa läsnä olevasta glukoosista. Lähtömateriaalina oleva glukoosin ja mannoosin seos saadaan tyypillisesti epimeroimalla glukoosia vesipitoisessa liuoksessa. Mannoosin ero-15 tus glukoosista toteutetaan tyypillisesti käyttämällä maa-alkalimetallisuola-muodossa, kuten Ca2+-, Sr2*- tai Ba2+-muodossa, olevaa kationinvaihtohartsia. Kationinvaihtohartsi on edullisesti vahvasti hapan kationinvaihtohartsi, tyypillisesti styreenidivinyylibentseenipohjainen hartsi.

Sokereiden erottamista lignosulfonaateista ovat kuvanneet Hassi, R., 20 Tikka, P. ja Sjöström, E. (Recovery of Lignosulphonates and Sugars from

Spent Sulphite Liquors by Ion Exclusion Chromatography, 1982 International : Sulfite Pulping Conference, Sheraton Centre Hotel, Toronto, Ontario, October 20 - 22, s. 165 - 170). Vahvasti happamalla kationinvaihtohartsilla tehtävää io-; : nieksluusiokromatografiaa on sovellettu sulfiittijäteliemessä läsnä olevien lig- 25 nosulfonaattien ja sokereiden, mannoosi mukaan luettuna, fraktiointiin. Kokeis- ; * · j sa käytetty hartsi oli vahvasti hapan geelityyppinen polystyreenikationinvaihto- ··. hartsi (Amberlite IR-120, Ca2+-muoto). Ehdotetaan, että sokerifraktiota voitai- * * # siin käyttää raaka-ainelähteenä mannitolin tuottamiseksi.

>:> Suomalainen patentti 78 734 (Suomen Sokeri Oy, julkaistu 5. huhti- 30 kuuta 1987) koskee monivaiheista menetelmää sokereiden ja lignosulfonaat-*;·’ tien erottamiseksi sulfiittikeiton jäteliemestä. Tämä menetelmä käsittää sulfiitti- : keiton jäteliemen syöttämisen kromatografiakolonniin, joka sisältää metallisuo- lan muodossa olevaa erotushartsia, tyypillisesti Ca2+-muodossa olevaa vah-;Λ( vasti hapanta kationinvaihtohartsia, kolonnin eluoinnin vedellä runsaasti ligno- 35 sulfonaatteja sisältävän fraktion ja runsaasti sokereita sisältävän fraktion otta-miseksi talteen, siten saadun runsaasti sokereita sisältävän fraktion syöttämi- 114553 4 sen toiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää monovalenttisen metallisuo-lan muodossa, tyypillisesti Na+-muodossa, olevaa erotushartsia. Saadaan lig-nosulfonaatteja sisältämätön sokerifraktio.

WO 96/27 029 (Xyrofin Oy, julkaistu 6. syyskuuta 1996) koskee me-5 netelmää orgaanisen yhdisteen, kuten sokereiden, ottamiseksi talteen liuoksista kiteyttämällä yhdiste olennaisesti ytimenmuodostuksella. Ehdotetaan, että mannoosi voidaan ottaa talteen esimerkiksi ytimenmuodostuskiteytysprosessilla.

Suomalainen patentti 97 625 (Xyrofin Oy, julkaistu 5. maaliskuuta 1996) kuvaa menetelmän ksyloosin kiteyttämiseksi. Tässä menetelmässä ksy-10 loosi otetaan talteen kiteyttämällä liuoksista, joiden ksyloosipuhtaus on suhteellisen pieni. Tämä menetelmä koskee erityisesti ksyloosin ottamista talteen biomassaperäisistä liuoksista.

WO 99/10 542 (Cultor Corporation, julkaistu 4. maaliskuuta 1999) kuvaa menetelmän L-arabinoosin ottamiseksi talteen sokerijuurikasleikkeestä 15 kromatografisella erotusmenetelmällä, jossa käytetään monovalenttisen metallin muodossa olevaa kationinvaihdinta erotushartsina. Siten saatu L-arabinoo-siliuos puhdistetaan kationin- ja anioninvaihtimien ja adsorboivien hartsien avulla.

WO 01/21 271 (Sohkar Oy, julkaistu 29. maaliskuuta 2001) tuo esiin 20 menetelmän pektiinin, arabinoosin ja suolojen ottamiseksi talteen kasvimateriaalista käyttämällä kationinvaihtohartsia, joka on edullisesti polyvalenttisen me-! tallin muodossa.

Biomassaperäiset raaka-aineet, joita käytetään mannoosin talteen- : : ottoon, ovat tyypillisesti monimutkaisia useita ainesosia käsittäviä seoksia. Riit- '*,· 25 tävän puhtaan mannoosin erottaminen näistä monimutkaisista seoksista on oi- • · lut ongelma. Yksi edellä kuvattuihin tunnettuihin menetelmiin liittyvistä ongelmista on se, että niillä saadaan mannoosia seoksena muiden sille läheisesti sukua olevien sokereiden kanssa tai että niillä ei saada aikaan puhtausasteel-taan riittävää mannoosia. Mannoosin tuottaminen mannaaneista ja muista *;;; 30 mannoosijohdannaisista on toisaalta hyvin vaivalloista. Lisäksi on ollut ongel- mallista valmistaa lähtömateriaalina toimivia mannoosiliuoksia mannoosin ki-:T: teyttämistä varten kiteisen mannoosituotteen aikaansaamiseksi.

:*‘: Nyt on havaittu, että hyvin puhdasta mannoosia voidaan ottaa te- hokkaasti talteen biomassaperäisistä hiilihydraattipitoisista liuoksista käyttä-35 mällä uutta kromatografista erotusmenetelmää. Keksinnön mukaisella kroma-’··** tografisella menetelmällä voidaan saada aikaan mannoosifraktio, jonka puhta- . 114553

O

us on vähintään 45 - 80 %. Kromatografisesta erotuksesta saatu mannoosi-fraktio voidaan sitten puhdistaa edelleen kiteyttämällä. Kiteytys antaa tulokseksi kiteisen mannoosituotteen, jonka puhtaus on jopa 99 % tai korkeampi. Keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä voidaan ottaa talteen sivutuotteina 5 muita sokereita, kuten ksyloosia ja arabinoosia, lähtömateriaalina toimivan biomassaperäisen raaka-aineen koostumuksen mukaan.

Keksinnön lyhyt selitys

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on siten saada aikaan menetelmä hyvin puhtaan mannoosituotteen ottamiseksi talteen sitä sisältävistä hiili-10 hydraattiseoksista. Sivutuotteina voidaan ottaa talteen erilaisia muita sokereita, kuten ksyloosia ja arabinoosia. Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista itsenäisissä patenttivaatimuksissa esitetty. Keksinnön edulliset suoritusmuodot esitetään epäitsenäisissä vaatimuksissa.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että mannoosia sisältävä hiili-15 hydraattiseos puhdistetaan kromatografisesti käyttämällä vähintään kahta ero-tushartsia, joista yksi on Ba2+-pohjainen hartsi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä pystytään saamaan aikaan hyvin puhdas mannoosituote.

Keksintöön liittyviä määritelmiä i 20 Tässä selityksessä ja kaikkialla esimerkeissä ja patenttivaatimuksis- . * sa on käytetty seuraavia määritelmiä: I » · . SAC tarkoittaa vahvasti hapanta kationinvaihtohartsia.

.·‘DS tarkoittaa Karl Fischer -titrauksella määritettyä kuiva-ainesisältöä * I · ilmoitettuna painoprosentteina.

* · · · · 25 RDS tarkoittaa refraktometrista kuiva-ainesisältöä ilmoitettuna pai- ’··' noprosentteina.

··· Piirustusten lyhyt selitys

I < < I

Seuraavat piirustukset ovat keksinnön suoritusmuotoja valaisevia, eikä niitä ole tarkoitettu patenttivaatimuksissa määriteltyä keksinnön suojapiiriä 30 millään tavoin rajoittaviksi.

’ Kuvio 1 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Na+-muodossa : olevalla SAC-hartsilla tehdyn mannoosi-arabinoosierotuksen (erotus A) pitoi- suusprofiilista.

6 1 1 4553

Kuvio 2 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Ba2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdyn mannoosin erotuksen (erotus C.1) pitoisuusprofii-lista.

Kuvio 3 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Ba2+-muodossa 5 olevalla SAC-hartsilla tehdyn mannoosin toistoerotuksen (erotus C.2) pitoi-suusprofiilista.

Kuvio 4 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdyn mannoosin erotuksen (erotus C.3) pitoisuusprofii-lista.

10 Kuvio 5 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdyn arabinoosin erotuksen (erotus E.1) pitoisuuspro-fiilista.

Kuvio 6 on graafinen esitys esimerkin 1 mukaisen, Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdyn arabinoosin toistoerotuksen (erotus E.2) pitoi-15 suusprofiilista.

Kuvio 7 on prosessikaavio, joka kuvaa keksinnön yhtä suoritusmuotoa mannoosin ja ksyloosin ottamiseksi talteen. Prosessi sisältää myös arabinoosin erotuksen esikäsittelyvaiheena.

Keksinnön yksityiskohtainen selitys 20 Keksintö koskee menetelmää mannoosin ottamiseksi talteen bio- : : : massaperäisestä liuoksesta. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että mainitulle seokselle suoritetaan kromatografinen erotusprosessi, jossa . .·. käytetään vähintään yhtä kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+- : muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja vähintään yhtä kromatografista ero- t'i#j 25 tushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja otetaan talteen vähintään yksi mannoosifraktio.

·’ Keksinnön mukainen kromatografinen erotusmenetelmä käsittää tyypillisesti vähintään kaksi kromatografista erotusvaihetta, jolloin vähintään yksi näistä vaiheista toteutetaan käyttämällä kromatografista erotushartsia, jo-30 ka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja vähintään yksi näistä vai-heistä toteutetaan käyttämällä kromatografista erotushartsia, joka on muussa , · ·.. kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi.

Keksinnön yksi suoritusmuoto toteutetaan tyypillisesti syöttämällä : mannoosia sisältävä liuos ensimmäiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää 35 kromatografista erotushartsia, joka on ainakin osittain Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoimalla mainittu kolonni eluentilla, ottamalla talteen en- 114553 7 simmäinen mannoosifraktio ja syöttämällä sitten mainittu ensimmäinen man-noosifraktio toiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista ero-tushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoimalla mainittu kolonni eluentilla ja ottamalla talteen toinen mannoosifrak-5 tio.

Keksinnön yhdessä toisessa suoritusmuodossa mainittu kromatografinen erotusprosessi käsittää kaksi erotusvaihetta, joissa käytetään kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja yhden erotusvaiheen, jossa käytetään kromatografista erotushartsia, joka on 10 muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi.

Keksinnön tämä suoritusmuoto toteutetaan tyypillisesti syöttämällä mannoosia sisältävä liuos ensimmäiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on ainakin osittain Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoimalla mainittu kolonni eluentilla, ottamalla talteen en-15 simmäinen mannoosifraktio, syöttämällä mainittu ensimmäinen mannoosifraktio toiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on ainakin osittain Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoimalla mainittu kolonni eluentilla, ottamalla talteen toinen mannoosifraktio ja syöttämällä sitten mainittu toinen mannoosifraktio kolmanteen kromatografiakolon-20 niin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoimalla mainittu kolonni eluentilla ja ·,: - ottamalla talteen kolmas mannoosifraktio.

:[[[: Keksinnön edellä mainitussa suoritusmuodossa voidaan toteuttaa : jokin muu erotus ennen Ba2+-erotusta. Jokin toinen erotus voidaan samoin to- 25 teuttaa Ba2+-erotusten välissä. Lisäksi kahden ioninvaihtotoimenpiteen välissä • · toteutetaan tyypillisesti ionien tai ionikoostumuksen tasapainotus, esimerkiksi ..... ioninvaihdolla.

* # λ

Mainittu muussa kuin Ba -muodossa oleva hartsi on tyypillisesti ve-tymuodossa (H+), NH4+-muodossa tai alkalimetallien ja maa-alkalimetallien, ku-;;; 30 ten Na+:n, K+:n, Mg2+:n ja Ca2+:n, joukosta valitussa metallimuodossa. Yksi eri- ‘·..: tyisen edullinen metalli on Ca2+.

Esillä olevan keksinnön mukainen kromatografinen erotus mannoo-.· ·. sin saamiseksi toteutetaan tyypillisesti käyttämällä vahvasti hapanta kationin- 114553 8 vaihtohartsia. Yksi edullinen hartsi on silloitettuun styreenidivinyylibentseeniin perustuva hartsi. Hartsin sopiva silloitusaste on 1 - 20 painoprosenttia, edullisesti 3-8 painoprosenttia. Hartsin keskimääräinen hiukkaskoko on normaalisti 10- 2 000 pm, edullisesti 100 - 400 pm. Zeoliittipohjaisia molekyyliseuloja voi-5 daan myös käyttää.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa kromatografisessa erotuksessa käytetty eluentti on joko vesi, liuotin, esimerkiksi alkoholi, tai niiden seos. Yksi edullinen eluentti on vesi.

Eluointi toteutetaan edullisesti lämpötilassa 10- 95 °C, edullisem-10 min 30 - 95 °C, edullisimmin 55 - 85 °C.

Keksinnön mukainen kromatografinen erotusmenetelmä antaa tulokseksi mannoosifraktion, jossa mannoosi on liuosmuodossa. Kromatografisesta erotuksesta saadun mannoosituotteen puhtaus on tyypillisesti 45 - 80 % mannoosia RDS:stä.

15 Kromatografisen erotuksen saannon parantamiseksi voidaan käyt tää myös kromatografisen erotuksen kierrätysfraktioita.

Keksinnön mukainen kromatografinen erotusmenetelmä voi lisäksi käsittää yhden tai useamman, kalvosuodatuksen, ioninvaihdon, haihdutuksen ja suodatuksen joukosta valitun puhdistusvaiheen. Nämä puhdistusvaiheet 20 voidaan toteuttaa ennen mainittuja yhtä tai useampaa kromatografista erotus-vaihetta, niiden jälkeen tai niiden välissä.

: Kromatografisesta erotuksesta saatu mannoosiliuos voidaan puh- distaa edelleen kiteyttämällä, jolloin saadaan kiteinen mannoosituote. Kiteytys : toteutetaan tyypillisesti käyttämällä veden, alkoholin ja veden ja alkoholin 25 seoksen joukosta valittua liuotinta. Keksinnön yhdessä edullisessa suoritus- » · .muodossa kiteytys toteutetaan käyttämällä etanolin ja veden seosta.

,*··. Kiteytys toteutetaan haihduttamalla kromatografisesta erotuksesta saatu mannoosiliuos tai mannoosisiirappi asianmukaiseen kuiva-ainesisältöön . (esimerkiksi RDS.ään noin 85 %). Kiehuvaan siirappiin voidaan lisätä siemen- ;;; 30 kiteiksi mannoosisiemenkiteitä. Jos käytetään siemenkiteitä, ne suspendoi- ·;·* daan kiteytysliuottimeen, joka voi olla joko vesi, liuotin, esimerkiksi alkoholi, tai ;T: niiden seos. Tyypillinen kiteytysliuotin on etanoli. Kun kiteytysmassa on jääh- dytetty huoneenlämpötilaan, lisätään kiteytysliuotin. Kiteytysmassan annetaan sitten seistä jokin aika, edullisesti 3-6 vuorokautta, tyypillisesti huoneenläm-35 pötilassa, minkä jälkeen kiteet erotetaan suodattamalla. Suodatuskakkupes-‘ · · · ’ tään kiteytysliuottimella. Saadaan hyvin puhtaita mannoosikiteitä.

114553 9

Kiteytys antaa tulokseksi kiteistä mannoosia, jonka puhtaus on yli 90 %, edullisesti yli 95 % ja edullisimmin yli 99 % RDS:stä.

Keksinnön mukainen menetelmä voi käsittää myös muiden sokerei-den, kuten ksyloosin, ramnoosin ja arabinoosin erotuksen lähtömateriaalina 5 oleva mannoosipitoisen liuoksen koostumuksen mukaan. Muiden sokereiden erotus toteutetaan tyypillisesti ennen mannoosin erotusta.

Keksinnön mukainen menetelmä voi siten käsittää esikäsittelyvai-heena ksyloosin erotuksen. Ksyloosin talteenotto voidaan toteuttaa erilaisin menetelmin, esimerkiksi saostuskiteytyksellä.

10 Ksyloosin saostuskiteytys toteutetaan edullisesti välittömästi ennen mannoosin kromatografista erotusta.

Ksyloosin saostuskiteytyksessä mannoosia ja jonkin verran ksyloo-sia sisältävälle liuokselle toteutetaan kiteytysvaihe. Ksyloosin saostuskiteytys toteutetaan tyypillisesti haihduttamalla liuos haluttuun kuiva-ainesisältöön, li-15 säämällä liuokseen siemenkiteiksi ksyloosisiemenkiteitä ja jäähdyttämällä ki-teytysmassa sitten halutun jäähdytysohjelman mukaisesti. Kiteytysmassa suodatetaan, jolloin saadaan ksyloosikakku ja mannoosia sisältävä kiteytysryönä. Ksyloosi otetaan talteen kiteytyskakusta ja mannoosia sisältävälle suodokselle tehdään edellä kuvattu kromatografinen puhdistus hyvin puhtaan mannoosin 20 aikaansaamiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Keksinnön mukainen menetelmä voi käsittää myös arabinoosin ero- : , · tuksen, edullisesti esikäsittelyvaiheena. Arabinoosin erotus voidaan toteuttaa ennen ksyloosin saostuskiteytystä. Arabinoosin talteenottoon käytetään tyypil- : lisesti kromatografista erotusta. Arabinoosin kromatografinen erotus toteute- * »« ,··.; 25 taan edullisesti käyttämällä monovalenttisen kationin muodossa olevaa kroma- tografista erotushartsia, jossa kationi on valittu vety-, ammonium- ja alkalime- .···. tallikationien joukosta. Mainittu monovalenttinen kationi valitaan tyypillisesti H+:n, Na+:n, K+:n ja NH4+:n joukosta. Otetaan talteen arabinoosifraktio. Kromatografinen erotushartsi on edullisesti vahvasti hapan kationin vaihtohartsi.

> »· ·;;; 30 Arabinoosifraktiolle voidaan tehdä kromatografinen jatkopuhdistus.

·;·' Arabinoosifraktion kromatografinen puhdistus käsittää tyypillisesti vähintään yhden vaiheen, jossa käytetään maa-alkalimetallimuodossa, edullisesti Ca2+-muodossa, olevaa kromatografista erotushartsia. Siten saatu arabinoosifraktio »*» ,. \ voidaan myös kiteyttää.

10 1 1 4553

Keksinnön mukainen menetelmä voi käsittää esikäsittelyvaiheena myös ramnoosin erotuksen. Ramnoosin erotus tehdään tyypillisesti ennen ara-binoosin erotusta.

Runsaasti ksyloosia sisältävien raaka-aineiden ollessa kyseessä 5 keksinnön mukainen menetelmä voi käsittää esikäsittelyvaiheena myös ksy-loosin erotuksen. Ksyloosin erotus tehdään tyypillisesti ennen arabinoosin erotusta.

Keksinnön mukainen menetelmä voi sisältää myös muita puhdistus-vaiheita, kuten kalvosuodatuksen, esimerkiksi ultrasuodatuksen ja nanosuoda-10 tuksen, ioninvaihdon, haihdutuksen ja suodatuksen, esimerkiksi lignosulfonaat-tien, happojen (orgaanisten happojen ja epäorgaanisten happojen) ja suolojen poistamiseksi.

Mannoosia sisältävä lähtöaineliuos on tyypillisesti hiilihydraatteja, kuten sokereita, sisältävä seos. Liuos voi sisältää mannoosin lisäksi esimerkik-15 si ksyloosia, galaktoosia, glukoosia, ramnoosia, arabinoosia ja fruktoosia. Seos voi sisältää myös disakkarideja ja ylempiä sakkarideja.

Hiilihydraattien seosta sisältävä materiaali on tyypillisesti peräisin biomassasta, tyypillisesti mannoosipitoisesta kasvimateriaalista, kuten havu-tai lehtipuusta, oljesta, maissinkuorista, maissintähkistä, maissikuiduista ja so-20 kerijuurikkaasta. Lähtömateriaalia käytetään yleensä esimerkiksi esihydrolyy-sillä, kokonaishydrolyysillä, vesihöyryhydrolyysillä, entsymaattisella hydrolyysil-: lä tai happohydrolyysillä saadun hydrolysaatin muodossa.

: : Mannoosin talteenottoon esillä olevan keksinnön mukaisesti käytetty : biomassahydrolysaatti on tyypillisesti massanvalmistusprosessista saatu jäte- : ,· 25 liemi. Jäteliemi on erityisesti sulfiittikeiton jäteliemi, joka voi olla happamalla, emäksisellä tai neutraalilla sulfiittikeitolla saatu. Jos biomassahydrolysaatti, .*·. esimerkiksi jäteliemi, sisältää polymeerisessä muodossa olevaa mannoosia, polymeerinen mannoosi voidaan hydrolysoida hapoilla tai entsyymeillä ennen . kromatografisia erotusvaiheita.

·;;; 30 Yksi esillä olevassa keksinnössä käyttökelpoinen jäteliemi on man- *·;·' noosia sisältävä jäteliemi, joka on edullisesti saatu happamasta sulfiittikeitosta.

Jäteliemi voidaan saada suoraan sulfiittikeitosta. Se voi olla myös konsentroitu sulfiittikeittoliemi tai sulfiittikeiton sivujuoksute. Se voi olla myös sulfiittikeitto-,. \ liemestä kromatografisesti saatu mannoosipitoinen fraktio.

35 Käsiteltävä liemi voi esillä olevan keksinnön yhteydessä olla myös ’ mikä tahansa muu biomassan pilkonnasta tai hydrolysoinnista saatu liemi, tyy- 114553 11 pillisesti lignoselluloosapitoisen materiaalin happohydrolyysistä saatu hydro-lysaatti. Mainitunlaista hydrolysaattia voidaan saada lignoselluloosapitoisesta materiaalista esimerkiksi käsittelemällä epäorgaanisella hapolla, kuten vetyklo-ridihapolla, rikkihapolla tai rikkidioksidilla, tai käsittelemällä orgaanisella hapol-5 la, kuten muurahaishapolla tai etikkahapolla. Liuotinpohjaisesta massanvalmistuksesta, kuten fenolipohjaisesta massanvalmistuksesta tai etanolipohjaisesta massanvalmistuksesta, saatua jätelientä voidaan myös käyttää.

Mannoosia sisältävä lähtöaineliuos voi olla esimerkiksi sulfiittikeiton jäteliemi, joka on otettu talteen ramnoosin erotuksen jälkeen. Lähtöaineliuos 10 voi olla myös sulfiittikeiton jäteliemi, joka on otettu talteen ksyloosin erotuksen jälkeen.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti saatu mannoosituote käsittää tyypillisesti D-mannoosia.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä. Esimerkkejä ei tule ym-15 märtää patenttivaatimuksia millään tavoin rajoittaviksi.

Seuraavissa esimerkeissä käytetään seuraavia määritelmiä: DS tarkoittaa Karl Fischer -titrauksella määritettyä kuiva-ainesisältöä ilmoitettuna painoprosentteina, ellei toisin ilmoiteta.

Kromatografisista ja muista erotuksista saatujen fraktioiden eri ai-20 nesosien osuudet (ilmoitettu prosentteina DS:stä) on mitattu HPLC-menetelmällä.

*-·[ Esimerkki 1 * · . *. Prosessikaavio, joka kuvaa esimerkin 1 mukaista monivaiheista ero- * » , | ; tusprosessia, esitetään kuviossa 7.

* · · ‘ ! 25 Prosessin ensimmäisessä vaiheessa käytetty lähtöaineliemi oli mannoosia sisältävä sivuvirta, joka oli erotettu Ca2+-pohjaisesta sulfiittijäte- t · ‘ ’ liemestä ksyloosin ja ramnoosin erotuksen jälkeen Sulfiittikeiton raaka-aineena on käytetty koivua.

..T Ramnoosin erotuksen jälkeen talteen otetulle mannoosia sisältävät- » I » 30 le sivuviralle tehtiin kromatografinen erotus, jolloin saatiin mannoosifraktio ja . arabinoosifraktio (kromatografinen erotus A). Mannoosifraktiolle tehtiin erotus ,**, B (ksyloosin saostuskiteytys), jolloin saatiin ksyloosikakku ja mannoosia sisäl- ’ tävä kiteytysryönä. Ksyloosin kiteytyksestä peräisin olevalle mannoosia sisäl- : tävälle suodokselle tehtiin kolme peräkkäistä kromatografista erotusta (C.1), 35 (C.2) ja (C.3). Viimeisestä kromatografisesta erotuksesta saadulle mannoosi fraktiolle tehtiin mannoosin kiteytys.

1 1 4553 12

Erotuksesta (A) saadulle arabinoosifraktiolle tehtiin kaksi peräkkäistä kromatografista erotusta (E.1) ja (E.2) puhdistetun arabinoosin ottamiseksi talteen.

Ramnoosin erotuksen jälkeen saadun mannoosia sisältävän lähtö-5 aineliemen koostumus oli seuraava: _Ainesosa__Osuus (% DS:stä)_

Ksyloosi__36_

Mannoosi__15_

Galaktoosi__13_

Glukoosi__4^8_

Ramnoosi__0J5_

Arabinoosi__4γ9_

Fruktoosi__1^4_

Muut 24,6 (A) Arabinoosin erotus käyttämällä Na+-muodossa olevaa SAC-hartsia Käytettiin Na+-muodossa olevaa vahvasti hapanta kationinvaihto-10 hartsia suolojen poistamiseen syötöstä ja arabinoosin ottamiseen talteen eluu-tioprofiilin lopusta. Erotus tehtiin käyttämällä seuraavia erotusolosuhteita:

Kolonnin läpimitta_0,6 m_

Kerroksen korkeus_5,3 m_ : Syötön koko__108,5 I_ • ·· Syötön RSD__35 g/100 g_ Lämpötila_65 °C_

Virtausnopeus__170 l/h_

Hartsi Finex CS 11 GC, 5,5% DVB:tä, _keskimääräinen hiukkaskoko 0,35 mm ; Erotuksesta (A) talteen otettujen mannoosi- ja arabinoosifraktioiden ,··. 15 koostumus esitetään taulukossa 1.

1 » I

Taulukko 1 114553 13

Mannoosi- ja arabinoosifraktioiden koostumus, % DS:stä _Ainesosa__Mannoosifraktio__Arabinoosifraktio

Ksyloosi____ 43__34_

Mannoosi_______19__13_

Galaktoosi__16__10_

Glukoosi____6,3___(L2_

Ramnoosi____1/1__0/J_

Arabinoosi________1^8__17_

Fruktoosi____1^2__2/2_

Muut 8,9 23,5

Mannoosisaanto oli 38 % mannoosipuhtauden ollessa 19 % DS:stä 5 ja ksyloosipuhtauden ollessa 43 % DS:stä.

Erotuksen (A) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 1.

(B) Ksyloosin saostuskiteytys

Erotuksesta (A) saadulle mannoosifraktiolle, jossa ksyloosin osuus oli noin 43 % DS:stä, tehtiin saostuskiteytys ksyloosin erottamiseksi.

10 Ksyloosin saostuskiteytys toteutettiin koetehdasmitassa yhdellä noin 200 litran kiteyttimellä. Syöttöliemi haihdutettiin lopulliseen DS:ään 87,5%.

.··*. Erään lisättiin siemen kiteiksi keittokattilassa ksyloosisiemenkiteitä. Massa . jäähdytettiin lämpötilasta 60 °C lämpötilaan 31 °C 48 tunnissa ja massaa pidet- tiin sitten lämpötilassa 31 °C 24 tuntia. Laimennuksia ei tehty. Massa pudotet- • I · ' ; 15 tiin sekoittimeen ja suodatettiin sitten.

» s * I ·

Ksyloosin saostuskiteytyksen tulokset esitetään taulukossa 2. Tau- • · **·' lukossa esitetään eri ainesosien osuudet kiteytyssyötössä, kakussa ja prosent teina DS:stä.

I i · * * * f • · tl· t · · > · I · I · 114553

Taulukko 2 14

Ksyloosin saostuskiteytyksen analyysitulokset

Ainesosa__Syöttö__Kakku__Ryönä_

Glukoosi _ 5J3__2$__7\0_

Ksyloosi_______42,7__73,8__29,8_

Arabinoosi__3J5__1^0__2^9_

Mannoosi__19,5__7^2__23,7_

Kiteytysryönän mannoosipuhtaus kasvoi noin 24 %:iin DS:stä ja 5 ksyloosipuhtaus laski noin 30 %:iin.

Mannoosin erotukset (C.1) Mannoosin erotus Ba2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla

Ksyloosin saostuskiteytyksestä saadulle ryönäfraktiolle tehtiin kromatografinen erotus käyttämällä Ba2+-muodossa olevaa SAC-hartsia. Erotus 10 tehtiin käyttämällä seuraavia erotusolosuhteita:

Kolonnin läpimitta_0,225 m_

Kerroksen korkeus_5,3 m_ ; Syötön koko__11,9 I_ ; Syötön RSD_32 g/100 g_ : Lämpötila_65 °C_ ‘ Virtausnopeus_25 l/h_ ! Hartsi Finex CS 08 GC, 4 % DVB:tä, __keskimääräinen hiukkaskoko 0,38 mm

Otettiin talteen mannoosifraktio mannoosisaannolla 70 % ja saatiin aikaan kokonaispuhtaus 49 % DS:stä. Mannoosi- ja ksyloosifraktioiden koos-15 tumus esitetään taulukossa 3.

114553

Taulukko 3 15

Ensimmäisestä Ba2*-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdystä erotuksesta saatujen mannoosi-ja ksyloosifraktioiden koostumus, % DS:stä _Ainesosa__Ksyloosifraktio__Mannoosifraktio

Ksyloosi__47____912_

Mannoosi__9J3_ 49__

Galaktoosi__23_ 13_

Glukoosi__12__0^2_

Ramnoosi__1^8__0i8___

Fruktoosi__0/[__4T)_

Muut 6,5 24,2 5 Erotuksen (C.1) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 2.

(C.2) Erotus Ba2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla

Toista erotusta Ba2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla käytettiin edellisestä vaiheesta (erotus C.1) saadun mannoosifraktion puhdistukseen. Käytettiin samoja erotusolosuhteita kuin edellä erotuksessa (C.1).

10 Erotuksesta saadun mannoosifraktion puhtaus oli 63 % DS:stä ja mannoosisaanto 68 %. Mannoosi- ja ksyloosifraktioiden koostumus esitetään taulukossa 4.

Taulukko 4

Toisesta Ba2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdystä erotuksesta saa-15 tujen mannoosi- ja ksyloosifraktioiden koostumus '** _Ainesosa__Ksyloosifraktio__Mannoosifraktio

Ksyloosi_ 19__1J_ ···: Mannoosi 41 63 » » » ' --------1

Galaktoosi_ 24__3J5_

Glukoosi_ 0J5__-_ .···. Ramnoosi________1J4__0,2_

Fruktoosi___0J__7,8_ |Muut_ 13,9 24,3 t » 114553 16

Ksyloosifraktio sisälsi vielä 40 % mannoosia.

Erotuksen (C.2) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 3.

(C.3) Erotus Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla

Erotuksesta (C.2) saadulle mannoosifraktiolle tehtiin kromatografi-5 nen lisäerotus käyttämällä Ca2+-muodossa olevaa SAC-hartsia. Erotus tehtiin käyttämällä seuraavia erotusolosuhteita:

Kolonnin läpimitta_0,225 m_

Kerroksen korkeus_4,8 m_

Syötön koko__11J_

Syötön RSD _ 30,7 g/100 g_ Lämpötila _ 65 °C_

Virtausnopeus_30 l/h_

Hartsi Finex CS 11 GC, 5,5 % DVB:tä, _____keskimääräinen hiukkaskoko 0,35 mm

Mannoosifraktion koostumus prosentteina DS:stä esitetään taulu- 10 kossa 5.

Taulukko 5

Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla tehdystä erotuksesta saadun mannoosifraktion koostumus : ; ; ___Ainesosa____Mannoosifraktio_

Ksyloosi______________V8_

Mannoosi__80_ ,··. Galaktoosi 5,1 • * — ” — ~~

Glukoosi___ :_ . Ramnoosi 0,2 * | | ......... ...—------—— -— -- I—

Fruktoosi__ IA_ ' ‘; ‘ ’ Muut 10,3 ! I I I · » 15 Saatiin aikaan mannoosifraktion puhtaus 80% DS:stä ja man- ; v, noosisaanto 70 %. Erotuksen (C.3) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 4.

17 1 1 4553 D. Mannoosin kiteytys (D.1) Mannoosin kiteytys käyttämällä vesi-etanoliliuotinta (erä 1) 2 924 g mannoosisiirappia, jonka DS oli 51 % ja jossa mannoosin osuus oli 78 % puhtaan mannoosin osuutena refraktometrisestä kuiva-5 aineesta, haihdutettiin RDS:ään 86,2 % ja siirrettiin lämpötilassa 30 °C olevaan 2 litran reaktioastiaan. Siemenkiteiden lisäys (30 °C, RDS 86,2 %) tehtiin kiehuvaan siirappiin käyttämällä 0,03 % siemenkiteitä DS:stä. Siemenkiteet sus-pendoitiin 10 ml:aan etanolia.

Massa jäähdytettiin lämpötilasta 30 °C lämpötilaan 25 °C. Massaan 10 lisättiin hitaasti 800 g etanolia.

Kiteet suodatettiin painesuodattimella 5 vuorokauden kuluttua siemenkiteiden lisäyksestä. Suodatus antoi tulokseksi kakun puhtauden 93,0 % (mukaan luettuna etanoliliuotin epäpuhtautena) ja emäliuoksen puhtauden 52,5 % (mukaan luettuna etanoliliuotin epäpuhtautena). Tämä vastaa man-15 noosisaantoa 41 %. Kidekoko oli alueella 10-20 pm.

Suodatuskakku pestiin kahdesti etanolilla. Kiteet sentrifugoitiin ja niitä kuivattiin 24 tuntia lämpötilassa 40 °C. Kiteiden kidevesipitoisuus oli 0,3 % ja mannoosipitoisuus 99,9 %.

(D.2) Mannoosin kiteytys käyttämällä vesi-etanoliliuotinta (erä 2) 20 1 230 g mannoosisiirappia, jonka DS oli 50 % ja jossa mannoosin • . osuus oli 93 % puhtaan mannoosin osuutena refraktometrisestä kuiva- aineesta, haihdutettiin RDS:ään 84,1 % ja siirrettiin lämpötilassa 30 °C olevaan 2 litran reaktioastiaan. Siemenkiteiden lisäys (30 °C, RDS 84,1 %) tehtiin kie-’* huvaan siirappiin käyttämällä 0,03% siemenkiteitä DS:stä. Siemenkiteet sus- 25 pendoitiin 10 ml:aan etanolia.

Massa jäähdytettiin lämpötilasta 30 °C lämpötilaan 20 °C. Massaan lisättiin hitaasti 300 g etanolia.

Kiteet sentrifugoitiin 3 vuorokauden kuluttua siemenkiteiden lisäyk-sestä. Sentrifugointi antoi tulokseksi kakun puhtauden 96,0 % (mukaan luettu-30 na etanoliliuotin epäpuhtautena). Sentrifugointitulos vastaa mannoosisaantoa :., 50 %. Kidekoko oli alueella 30 - 50 pm.

; ’ Sentrifugointikakku pestiin kahdesti etanolilla. Kiteet sentrifugoitiin ja • V niitä kuivattiin 24 tuntia lämpötilassa 40 °C. Kiteiden kidevesipitoisuus oli ana- ; ‘ ’ ‘; lyysin mukaan 0,3 % ja kiteiden mannoosipitoisuus 99,7 %.

114553 18 (D.3) Mannoosin kiteytys käyttämällä vettä liuottimena 1 552 g mannoosisiirappia, jonka DS oli 50 % ja jossa mannoosin osuus oli 80 % puhtaan mannoosin osuutena refraktometrisestä kuiva-aineesta, haihdutettiin RDS:ään 86,7 % ja siirrettiin lämpötilassa 60 °C olevaan 5 1 litran reaktioastiaan. Siemenkiteiden lisäys (60 °C, RDS 86,7 %) tehtiin kie huvaan siirapiin käyttämällä 0,07 % siemenkiteitä DS:stä.

Massa jäähdytettiin lämpötilasta 60 °C lämpötilaan 25 °C. 6 vuorokauden kuluttua siemenkiteiden lisäyksestä saatiin sentrifugointikakun puhtaudeksi 99,5 %. Sentrifugointitulos vastaa mannoosisaantoa 30 %. Kidekoko oli 10 alueella 30 - 50 pm.

(E) Arabinoosifraktion puhdistus

Erotuksesta (A) saadun arabinoosifraktion puhtaus oli 10 % DS:stä. Tämä fraktio puhdistettiin edelleen Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla.

(E.1) Arabinoosifraktion puhdistus Ca2*-muodossa olevalla SAC-hartsilla 15 Erotus tehtiin seuraavissa erotusolosuhteissa:

Kolonnin läpimitta_ 0,225 m______

Kerroksen korkeus_4,9 m_

Syötön koko__18,8 I_ ; Syötön RSD_30,2 g/100 g _ Lämpötila_65 °C_ : Virtausnopeus_30 l/h_ ,:;': Hartsi Finex CS 11 GC, 5,5 % DVB:tä, _keskimääräinen hiukkaskoko 0,40 mm t a * a »

Syötön ja ksyloosi- ja arabinoosifraktioiden koostumus prosentteina DS:stä esitetään taulukossa 6.

20 » # ·

Taulukko 6 114553 19

Syötön ja ensimmäisestä Ca2+-hartsilla tehdystä erotuksesta saatujen ksyloosi-ja arabinoosifraktioiden koostumus

Ainesosa _Syöttö__Ksyloosifraktio Arabinoosifraktio

Ksyloosi__39_ 50 21

Mannoosi__16__16__14_

Galaktoosi__13__15__9i2_

Glukoosi__1_J__1^5__013_

Ramnoosi__07__0,3__07_

Arabinoosi__97____3,5__19_

Fruktoosi__0J__07__17_

Muut 20,8 13 35,4 5 Erotuksen (E.1) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 5.

(E.1) Arabinoosifraktion toistopuhdistus Ca2+-muodossa olevalla SAC-hartsilla

Erotuksesta (E.1) saadulle arabinoosifraktiolle tehtiin toinen puhdistus Ca2+-muodossa olevalla hartsilla. Erotus tehtiin seuraavissa erotusolosuh-10 teissä: : Kolonnin läpimitta_ 0,225 m_ ’ Kerroksen korkeus 4,9 m • ·

Syötön koko__20J_ / Syötön RSD_ 30,6 g/100 g_ Lämpötila_65 °C_

Virtausnopeus_30 l/h_ *·· Hartsi Finex CS 11 GC, 5,5 % DVB:tä, _keskimääräinen hiukkaskoko 0,40 mm : Syötön ja ksyloosi-ja arabinoosifraktioiden koostumus prosentteina DS:stä esitetään taulukossa 7.

I » » 114553 20

Taulukko 7

Syötön ja toisesta Ca2+-hartsilla tehdystä erotuksesta saatujen ksyloosi-ja arabinoosifraktioiden koostumus

Ainesosa__Syöttö__Ksyloosifraktio Arabinoosifraktio

Ksyloosi__27__43__14_

Mannoosi__16_ 10__13_

Galaktoosi__11__15__7_

Glukoosi__0I2__0J5__CU)_

Ramnoosi___0^4__0,4__013_

Arabinoosi__18__6^__26_

Fruktoosi__3,8__1^5__5^3_

Muut 23,6 13,6 34,7 5 Arabinoosia otettiin talteen saannolla 85 %.

Erotuksen (E.2) pitoisuusprofiili esitetään kuviossa 6.

Ammattimiehelle on ilmeistä, että teknologian edistyessä keksinnön ajatus voidaan toteuttaa erilaisin tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin eismerkkeihin vaan voivat vaihdella patenttivaatimus-10 ten suojapiirin puitteissa.

t » ! » * * · » i · t

Claims

1. Menetelmä mannoosin ottamiseksi talteen biomassaperäisestä liuoksesta, tunnettu siitä, että mainitulle liuokselle suoritetaan kromato- 5 grafinen erotusprosessi, jossa käytetään vähintään yhtä kromatografista ero-tushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja vähintään yhtä kromatografista erotushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja otetaan talteen vähintään yksi mannoosifraktio.

1 1 4553 Patentti vaati m u kset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että kromatografinen erotusprosessi käsittää vähintään kaksi kromatografista erotusvaihetta, jolloin vähintään yksi näistä vaiheista toteutetaan käyttämällä kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja vähintään yksi näistä vaiheista toteutetaan käyttämällä kromatografista erotushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihto-15 hartsi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että biomassaperäinen liuos syötetään ensimmäiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoidaan mainittu kolonni eluentilla, otetaan talteen ensim- 20 mäinen mannoosifraktio ja syötetään sitten mainittu ensimmäinen mannoosifraktio toiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotus-’ hartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoi- ‘: daan mainittu kolonni eluentilla ja otetaan talteen toinen mannoosifraktio.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · # *· 25 että mainittu kromatografinen erotusprosessi käsittää kaksi erotusvaihetta, :joissa käytetään kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, ja yhden erotusvaiheen, jossa käytetään kromatografista erotushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi.

·· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, * I II 30 että biomassaperäinen liuos syötetään ensimmäiseen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on Ba2+-muodossa oleva ka-* tioninvaihtohartsi, eluoidaan mainittu kolonni eluentilla, otetaan talteen ensim- '···* mäinen mannoosifraktio, syötetään mainittu ensimmäinen mannoosifraktio toi- seen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka 35 on Ba2+-muodossa oleva kationinvaihtohartsi, eluoidaan mainittu kolonni eluentilla, otetaan talteen toinen mannoosifraktio ja syötetään sitten mainittu 114553 toinen mannoosifraktio kolmanteen kromatografiakolonniin, joka sisältää kromatografista erotushartsia, joka on muussa kuin Ba2+-muodossa oleva ka-tioninvaihtohartsi, eluoidaan mainittu kolonni eluentilla ja otetaan talteen kolmas mannoosifraktio.

6. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että mainittu muussa kuin Ba2+-muodossa oleva ka-tioninvaihtohartsi on vedyn, NH4+:n tai alkalimetallikationien ja maa-alkalimetallikationien joukosta valitussa kationimuodossa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että mainittu kationi on valittu NhVin, Na+:n, K+:n, Mg2+:n ja Ca2+:n, joukosta.

8. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kromatografinen erotusprosessi toteutetaan käyttämällä vahvasti hapanta kationinvaihtohartsia.

9. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen mene-15 telmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi yhden tai useamman, kalvosuodatuksen, ioninvaihdon, haihdutuksen ja suodatuksen joukosta valitun puhdistusvaiheen, jotka toteutetaan ennen mainittuja yhtä tai useampaa kromatografista erotusvaihetta, niiden jälkeen tai niiden välissä.

10. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen me-20 netelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi mannoosin kiteytyksen kiteisen mannoosituotteen saamiseksi.

• 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu sii- : tä, että mainittu kiteytys toteutetaan käyttämällä veden, alkoholin ja alkoholin ja :'; veden seoksen joukosta valittua liuotinta.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu sii- • · , ,.: tä, että mainittu kiteytys toteutetaan käyttämällä etanolin ja veden seosta.

, ··, 13. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen me- netelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi muiden sokerei-den erotuksen. ;; 30

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu sii- · * tä, että menetelmä käsittää esikäsittelyvaiheena ksyloosin erotuksen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu sii- : 1' ·; tä, että ksyloosin erotus toteutetaan saostuskiteytyksellä.

16. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 13-15 mukainen mene- I > | : * 35 telmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi esikäsittelyvaiheena ‘ · · ‘ arabinoosin erotuksen. 114553

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arabinoosin erotus toteutetaan ennen ksyloosin saostuskiteytystä.

18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu arabinoosin erotus toteutetaan kromatografi- 5 sella erotusprosessilla arabinoosifraktion ottamiseksi talteen.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kromatografinen erotus toteutetaan käyttämällä monovalentti-sen kationin muodossa olevaa kromatografista erotushartsia.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siilo tä, että mainittu monovalenttinen kationi on valittu vety-, ammonium-ja alkali- metallikationien joukosta.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kationi on valittu H+:n, NH4+:n, Na+:n ja K+:n joukosta.

22. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-21 mukainen mene-15 telmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi mainitun arabinoosifraktion kromatografisen puhdistuksen.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun arabinoosifraktion kromatografinen puhdistus käsittää vähintään yhden vaiheen, jossa käytetään maa-alkalimetallikationimuodossa olevaa 20 kromatografista erotushartsia.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnettu sii- i tä, että mainittu maa-alkalimetalli on Ca2+.

: 25. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-24 mukainen mene- : telmä, tunnettu siitä, että mainittu hartsi on vahvasti hapan kationinvaih- 2. tohartsi.

26. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 13-25 mukainen mene-• t telmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi esikäsittelyvaiheena ramnoosin erotuksen.

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu sii-;;; 30 tä, että ramnoosin erotus toteutetaan ennen arabinoosin erotusta.

·;*' 28. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen me- ;T: netelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi yhden tai useam- man, kalvosuodatuksen, ioninvaihdon, haihdutuksen ja suodatuksen joukosta valitun puhdistusvaiheen. » * » » » 114553

29. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu biomassaperäinen liuos on hiilihydraatteja sisältävä seos.

30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen menetelmä, tunnettu sii-5 tä, että mainitut hiilihydraatit käsittävät sokereita.

31. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu biomassaperäinen liuos on biomassahydro-lysaatti.

32. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että mainittu biomassaperäinen liuos on sulfiittikeiton jäte- liemi.

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sulfiittikeiton jäteliemi on ramnoosin erotuksen jälkeen talteen otettu sulfiittikeiton jäteliemi.

34. Patenttivaatimuksen 32 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että mainittu sulfiittikeiton jäteliemi on ksyloosin erotuksen jälkeen talteen otettu sulfiittikeiton jäteliemi.

35. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-34 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu mannoosi on D-mannoosi. « • I • * · • · · t · » a * » ♦ i · i · f · 114553