<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
"Perfectionnements ,pi. proQédé de fâbr1oat1n de sirop contenant du lévulose."
La présente invention concerne l'inversion de dex- trose en lévulose. Elle concerne plus particulièrement la pré- paration d'un sirop contenant du lévulose par inversion du dextrose sous l'influence d'un catalyseur alcalin,
L'invention est applicable à n'importe quelle solu- tion de dextrose ou n'importe quelle solution contenant dudéx- trose ou à un liquide dans lequel on désire invertie une partie du dextrose en lévulose. L'invention peut donc être appliquée par exemple à des solutions aqueuses de dextrose; à des eaux- mères provenant de la fabrication de dextrose cristallisée de ) sirops de céréales et de produits similaires.
Conformément à la présente invention, le procédé amé- lioré pour la production d'un sirop contenant du lévulose' par action d'un catalyseur alcalin sur un liquide contenant du dex- trose, comprend la caractéristique consistant à soumettre le
<Desc/Clms Page number 2>
..liquide inverti à un traitement par une résine d'échange hydrogène-base et ensuite par une résine d'échange d'anion.
Dans une des formes de la présente invention, le procédé amélioré oomprenant la caractéristique consistant à soumettre le liquide inverti à un traitement par une résine d'échange hydrogène-base, et ensuite à soumettre le liquide à un traitement par une résine d'éohange d'anion; la résine d'échange hydrogène-base répond à la formole z (ROwXv)H dans laquelle R est un polymère à poids moléculaire élevé d'un groupement alkyl, aryl, aralkyl ou hétProcycliuqe, sub- stitué ou non, 0 est l'oxygène, X est du soufre ou du phos- phore sous forme de leurs radicaux acides oxygénée, H est de l'hydrogène lonisable, et w, v et z sant des nombres entiers.
La résine d'échange d'anion répond à la formule Rz-N-X, dans laquelle N représente l'azote, X ,deux, un ou zéro atomes d' hydrogène, R un groupement alkyl, aryl, aralkyl ou hétérooy- clique, substitué ou non, et s est un nombre entier comprit entre 0 et 3.
Un objet de la présente invention concerne la production par inversion de dextrose, d'un sirop ayant un goût sucré agréable, une coloration limpide comme de l'eau et ayant le goût et la teinte très oonstants.
Un autre but de la présente invention est de four- nir un procédé de traitement des sirops contenant du dextrose, comme des sirops de céréales, dans lesquels le goût sucré, la saveur et la constance de goût et de teinte sont angmentés. Un autre but est de fournir un procédé de traitement de sirops de céréales contenant une forte teneur en dextrose, par lequel la cristallisation du dextrose dans un tel sirop est empêchés et par lequel des substances Mores, habituellement présentes dans ces sirops sont éliminées. Le sirop de céréales final-...
<Desc/Clms Page number 3>
.. qui est traité ici, est obtenu au moyen de sirops de céré- ales préparés de la façon habituelle par hydrolyse acide ou enzymatique d'amidon; de tels sirops sont constitués par un mélange de dextrine, maltose et dextrose et ont généralement une teneur équivalente en dextrose, d'environ 53%, ou oomprise entre 42 et 62% (:
Pourcentage de sucres réducteurs calculé en dextrose, rapporté à la matière sèche),
L'inversion en lévulose d'une partie du dextrose contenu dans des sirops de céréales suivant la présente inven- tion, augmente le goût sucré sans diminuer la viscosité ou le corps des sirops. L'inversion en lévulose d'une partie du dex- teneur trose contenu dans le sirop de céréales, à haute teneur équi- valente en dextrose; tend à prévenir la cristallisation du dextrose dans le sirop.
La solubilité du lévulose dans l'eau est plus grande que celle du dextrose; il en résulte que, si une partie du.dextrose est remplacée par du lévulose dans de tels sirops, la tendance à la cristallisation sera diminuée ou empêchée. De plus; la présente de lévulose exerce une action inibitrice sur la cristallisation du dextrose.
Lorsque du dextrose est inverti en lévulose sous l'action d'un catalyseur aloalin, comme la chaux, des substan- ces diverses, autres que le lévulose, se forment, la quantité de celles-ci dépendant des conditions dans lesquelles l'hydro- lise se produit. La présence de ces différentes substances dans un sirop contenant du lévulose peut faire l'objet de cri- tiques, parce qu'elles apportent une teinte non désirée et un goût déplaisant au sirop.
Parmi les diverses substances susceptibles de cri- tiques, présentes dans un sirop préparé de cette manière, on peut citer : du mannose, un groupe de sucres non fermentisci- bles, connu sous le nom de " glutose"; des acides sacchariques, des substances colloïdales, divers sels métalliques, de l'hy- drosxyméthylglyoxal et du méthylglyoxal. La présence d'hydroxy-
<Desc/Clms Page number 4>
méthylglyoxal et de méthylglyoxal dans un liquide on un sirop contenant du lévulose est particulièrement sujette à critique, parce qu'ils augmentent le développement d'une teinte et d'un goût hautement indésirables dans le sirop ou le liquide dans lequel ils sont contenus, en particulier lors d'une élévation de température ou d'un stockage.
C'est un but de la présente invention de fournir un procédé de fabrication, par inversion de dextrose, d'un si- rop contenant du lévulose, dans lequel on a éliminé les diver- ses substances susceptibles de critiques, et dans lequel on a éliminé, plus. particulièrement, l'hydroxyméthylglyoxal et le méthylglyoxal.
L'hydroxyméthylglyoxal est un composé partiouliè- rement instable, étant donné qu'il est facilement oxydé à l'air en acides formique et oxalique. Ces acides apportent un goût aigre, semblable à du caramel, aux liquides sucrés dais les- quels ils sont présents. De plus, ces acides entrent en réao- tion avec certains des divers sucres présents dans des liquides oontenant du dextrose et traités par la chaux. De plus, l'hydro- xyméthylglyoxal réagit lui-même avec certains sucres et aussi avec certaine produite d'hydrolyse de protéines, formée au cours de l'hydrolyse d'amidon contenant des protéines, comme c'est le cas dans la fabrication industrielle de sirops de céréales.
Pratiquement, tous les produits de réaction ainsi formés sont très oolorés, et spécialement ceux formés au cours de réactions impliquant les produits de dégradation des protéines. Ces pro- duits possèdent de plus un goût critiquable.
La présenoe d'hydroxyéthylglyoxal et de produite de décomposition en dérivant, dans un sirop préparé par inver- sion alcaline de dextrose en lévulose, augmente à l'extrême l'instabilité du sirop' en ce qui concerne la couleur et le goût, même à la température ordinaire. Le sirop prend une tein- te foncée et un goût aigre semblable au caramel. Cette....
<Desc/Clms Page number 5>
...instabilité devient plus prononcée par élévation de tempéra- ture; par exemple lorsque le sirop entre dans la formule de sirop de céréales cuit, pour la préparation de confitures et d'autres produits analogues.
Dès lors, il est hautement désirable d'éliminer
EMI5.1
llbydroxyméthylglyoxal du sirop. Il est particulièrement dési- rable de l'éliminer, parce que, comme il est indiqué plus haut; il possède une facilité à âtre oxydé en acides qui réagissent avec les sucres réducteurs présents. L'élimination précoce d'hy-
EMI5.2
droxyméthylgiyoxal prévient également la formation de produits qui se condensent avec des substances: azotées et d'autres com- posés présents, pour former des corps très colorés et également d'autres produits qui contribuent à donner un goût critiquable au sirop. Ces produits de décomposition et de condensation sont beaucoup plus difficiles à éliminer du sirop que ne l'est l'hy-
EMI5.3
droxyméthylgiyoxal lui-même.
Le méthylslvoxal, quoique moins actif que l'hydrosy- métïylglya7.; donne essentiellement les mêmes réactions et a un effet uéfaste,8!'mblable', sur le goat et la¯teinte, du sirop. Il est par conséquent également hautement désirable d'éliminer le
EMI5.4
métbylglyoxal du sirop.
La présente invention est basée sur la découverte que l'hydroxyméthylgiyoxal et le méthylgiyoxal et les: diverses autres substances mentionnées plus haut, et les objets de critiques, peuvent être éliminés d'un sirop préparé par Inversion alcaline de dextrose',' par traitement du sirop par des échangeurs hydrogène.-base et des résines absorbant l'acide. Cette décou-
EMI5.5
verte fut tout-a-fait surprenante, d'autant plus que l'1J.ydroxy- méthylglyoxal et le méthylglyoxal n'étaient pas les substances que l'on comptait enlever avec ces résines. Il est non seule- ment surprenant que ces résines éliminent en réalité l'hydroxy-
EMI5.6
méthylglyoxal et le mt1J.ylglyoxal; mais il apparaît également que ces résines ont une affinité préf4renoîelle pour ces deux...
<Desc/Clms Page number 6>
...substances, affinité qui permet de les éliminer effeotive- ment des sirops traités et beaucoup plus effectivement que les substances que l'on espérait normalement éliminer en employant oes résines.
En général, la présente invention consiste à in- vertir du dextrose en solution, en lévulose, par l'aotion d'un catalyseur alcalin, dans des conditions convenablement contrô- lées, et ensuite, après ou sans élimination du catalyseur al- calin, à traiter le liquide résultant de cette opération par des éohangeurs hydrogène-base et des résines absorbant l'acide, pour éliminer ainsi les diverses substances sujettes à critique', et notamment le méthylglyoxal et l'hydroxyméthylglyoxal.
Pour catalyser l'inversion de dextrose en lévulose, on peut employer des substances basiques, organiques ou inorga- niques, qui ne détruisent ni ne dégradent pas le dextrose. Par exemple, on peut employer les oxydes ou hydroxydes des métaux aloalinoterreux comme: le calcium, le baryum et le strontium, ou les hydroxydes de métaux alcalins comme: le sodium et le potassium. Le phosphate bisodique peut également être employé comme catalyseur. Pour des raisons d'économie et de facilité, il est préférable d'employer l'hydroxyde ou l'oxyde de calcium.
Dans le contrôle de l'inversion de dextrose en lévulose, suivant la présente invention, et pour atteindre oelle-oi, la densité de la solution contenant du dextrose, la quantité de catalyseur, la température et la durée de l'opé- ration d'inversion sont des facteurs importante. Ces facteurs peuvent être compensés dans une certaine mesure à la fin, par changement apporté à un autre facteur. Le but du procédé, en contr8lant la mesure de la réaction est de limiter et de rédui- re au minimum la production de sucres autres que le lévulose, et de substances sucrées,comme le mannose, qui tendent à al- térer le goût ou le pouvoir sucrant du sirop et à diminuer le rendement en lévulose.
<Desc/Clms Page number 7>
La densité du liquide contenant le dextrose, que l'on désire traiter par un catalyseur alcalin, doit être d'en- virai 10 à 50 Brix. Si on emploie du sirop de céréales, la densité est de préférence de 30 à 40 Brix et la teneur équi- valente en dextrose d'environ 35% à 63%. Si on emploie une solution pure de dextrose, les limites de la densité sont, de préférence, oomprises entre 13.,5 et 20 Brix. Il est possi- ble d'obtenir des résultats satisfaisante par inversion de liquides contenant du dextrose, dont les densités sont supé- rieures à 50.
Brix, mais dans ce cas, il est préférable d'arrê- ter l'inversion pour un taux relativement bas en lévulose; si l'inversion est continuée au-delà d'un point pour lequel la teneur en lévulose liquide est d'environ de 10 à 14%, l'aug- mentatim. de lévulose sera plutôt faible par la suite, tandis que l'accroissement de produits d'inversion autres que le lé- vulose sera disproportionnellement grand.
L'inversion d'une solution de dextrose, ou d'un li- quide, peut 8tre poursuivie jusqu'à n'importe quel degré dési- rable dépendant du but pour lequel l'inversion est employée, mais il est préférable d'invertir jusqu'à ce que le taux en lé- vulose du liquide soit de 4 % à 24 %, calculé sur la base de la substance sèche. Si le taux en lévulose du liquide est inférieur à 4 % le liquide ne sera pas suffisamment sucré pour que l'opé- ration d'inversion soit justifiée. D'autre part, il n'est pas pratique de continuer l'inversion au-delà d'une teneur en lévu- lose de 23 , 24% environ, sans que le taux en mannose et sucres autres que le lévulose, n'augmente considérablement dans le li- qui.de par la suite.
Si on désire obtenir un sirop ayant une te- neur en lévulose plus élevée que celle mentionnée plus haut; on peut l'obtenir en soumettant le liquide d'inversion contenant environ 23 à 24 % de lévulose à des opérations de cristallisa- tion, de la manière qui sera décrite plus loin', pour éliminer une partie de dextrose et augmenter ainsi la proportion.......
<Desc/Clms Page number 8>
relative du lévulose présent. Des liquides contenant moins de lévulose peuvent être traités de la même manière, si on le désire.
Le catalyseur alcalin sera employé en quantités correspondant en alcalinité, à 0.1%-1.5% d'oxyde de calcium calculé sur la matière sèche. Si on emploie une plus grande quantité de catalyseur alcalin, on risque de décomposer le dex- trose, Si on en emploie de plus petites quantités, l'opération sera lente et donc, peu économique.
La température d'inversion doit 'être relativement basse, o'est-à-dire, inférieure à la température à laquelle les sucres en solution, en présence de catalyseur alcalin, sont détruits. Une température convenable d'inversion est d'environ 50 C ( 125 F) et des limites pratiques de température sont 40 C à 60 C ( 194 F à 140 F). On peut évaporer à plus basse tempé- rature, vu qu'elle peut être compensée par le chargement d'un ou de plusieurs des différents facteurs mentionnés plus haut, par exemple, en prolongeant d'une manière correspondante le temps d'inversion.
La durée d'inversion peut varier largement, d'après le degré d'inversion désiré et d'après les différents facteurs influençant le taux de l'inversion, comme il est indiqué plus haut. En général, toutefois, on peut dire que la durée d'in- version varie de 2 à 12 heures. En traitant aux températures préconlsées indiquées plus haut, un sirop de céréales ayant une densité de 35 Brix, par 0.25% d'oxyde de calcium servant de catalyseur, la durée préférable d'inversion est d'environ 4 à 5 heures, bien qu'elle puisse varier de 2 à 8 heures. Pour des solutions de dextrose ayant une densité de 35 Brix et des con- centrations en oxyde de calcium de 0.6 à 1,0%, la durée peut être prolongée jusqu'à 10 à 12 heures.
Il est préférable de na intenir en agitation cons- tante pendant l'opération d'inversion, le liquide traité....
<Desc/Clms Page number 9>
.. contenant du dextrose. Après que l'inversion aura été pous- sée jusqu'au degré désiré, le liquide peut être soumis direc- tement au traitement par des résines d'échange d'ion, d'une manière qui sera décrite plus loin. Il est cependant préfé- rable de traiter d'abord le liquide de la façon suivante : En premier lieu, le pH du liquide est abaissé pour arrêter l'inversion. Cela peut être réalisé par addition d'un acide quelconque, mais il est préférable d'employer un acide qui donne un sel insoluble par réaction aveo le catalyseur. Ce pH sera abaissé jusqu'au point où le sel formé au cours de la neutralisation est le plus insoluble. Lorsqu'on a employé la chaux comme catalyseur, il est préférable d'utiliser l'acide phosphorique pour la neutralisation, et de l'ajouter jusqu'à ce que l'on atteigne un pH de 7,0.
L'acide sulfurique donne également des résultats satisfaisants. Le phosphate de calcium et tout autre sel insoluble,' formé par la neutralisât ion,est ensuite séparé du liquide, par exemple; par filtration.
Après neutralisation et séparation du sel inso- luble en résultant- ou immédiatement après l'inversion si le catalyseur ne doit pas être éliminé- le liquide est soumis au traitement par un éohangeur hydrogène-base, suivait du trai- tement par,une résine absorbant l'acide.
La résine d'échange hydrogène-base peut être d'un type quelconque qui contient un atome d'hydrogène réactionnel, et qui élimine les métaux de la solution aqueuse de leurs sels, en substituant son hydrogène au métal des sels-et en formant ainsi un acide avec l'anion du sel; cet acide ne réduit pas les sucres présents dans le liquide traité.
Ges résines peu- vent être considérées comme des éohangeurs hydrogène-base', ou comme des résines d'échange de cations et sont parfois ap- pelées : zéolithes ou organolithes synthétiques. parmi les résines d'échange hydrogène-base qui donnent des résultats satisfaisants, on peut citer le zéolithe
<Desc/Clms Page number 10>
..oarbonaté, vendu commercialement sous le nom de "zéo-Karb-H", par la Permutit Company. Une autre substance recommandable', qui peut être employée, est celle connue sous le nom de "catex" vendue par Infiloo, Incorporated. Ce produit est un polymère organique insoluble dans l'eau, ne réduisant pas les suerez et possédant dans sa molécule un groupement acide-sulfonique.
La formule générique de ce type de lésine peut être considérée comme étant R-SOZOH. Au lieu d'employer un polymère organique possédant dans sa formule un groupement acide-sulfonique, com- me c'est indiqué plus haut, on peut employer un produit conte- nant des radicaux hydrogène, sulfate et R, dans lequel R peut être un groupement alkyle, aryle, aralkyle ou hétérocyclique, o'est-à-dire une substance répondant à la formule générique
R-O-SO2-CH. On peut employer des substances similaires phos- phorées au lieu des composés sulf onatés ou contenant de l'aci- de sulfonique, mentionnés plus haut.
Une formule générale pour toutes les résines d'échange hydrogène-base, vues plus haut et pouvant être employées dans la présente invention, sera : z(R OW Xv) H, formule dans laquelle R est un polymère à poids moléculaire élevé, d'un groupement alkyle, aryle ou aralkyle ou hétérooyolique, substitué ou non; 0 est de l'oxygène; X représente du soufre ou du phosphore sous forme de l'un de leurs radicaux acides oxygénés; H est de l'hydrogène réaotion- nel et w,v et z sont des naabres entiers.
D'autres types de résines d'échange hydrogène-base conviennent également pour la présente invention. Un type est; par exemple, celui qui est formé par la condensation de formal- déhyde ou de corps méthyléniques équivalents avec des corps phénolyques polyhydriques. Les produits de condensation de corps méthyléniques et des corps phénoliques avec des corps sulfonés et également des résines sulfatées du type phénol- formaldéhyde sont satisfaisants.
<Desc/Clms Page number 11>
Conviennent également les produits obtenus par l'action d'une boue acide de pétrole sur des extraits de bois. D'autres ré- aines qui peuvent être employées avec des résultats satisfai- @ sants sont celles connues sous le nom de:" Duolite C-3".vendue par la Chemical Process Company, l'"Amberlite IR-I" et I'"Amber- lite IR-100", vendues par la Sté Résinous Products and Chemical Company et l'"ionc C-264", vendue par la Sté. Amerioan Cyanamid , and Chemical Corporation.
Les échangeurs hydrogène-base peuvent être employés sous n'importe quelle forme, de préférence, sous la forme granu- laire usuelle. Les résines peuvent être employées sous cette forme dans des percolateurs ou bien elles peuvent être ajoutées directement à la solution à traiter et enlevées de celle-ci par filtration. Elles peuvent également être employées sous la forme de revêtements superficiels sur des véhicules inertes granu- laires.
Le liquide à traiter est mis en contact intime avec la résine, par exemple; par passage à travers un lit ou une colonne de celle-ci ou par agitation en contact avec celle- ci. Si on emploie des percolateurs, la vitesse à laquelle le liquide passe à travers le lit de résine dépend de l'étendue de la surface de la résine et de sa capacité, ainsi que du poids spécifique et de la température du liquide. Le temps de contact est suffisamment long pour abaisser le pH du liquide à environ 2,0 à 4,0. Le pH final du liquide traité dépendra en partie de la résine particulière employée.
Certaines résines sont, par leur nature, capables de donner efficacement des liquides d'un pH plus faible que d'autres. L'emploi de résines d'une manière autre que par percolation est réglé par des cconsidérations ana- logues et, en tous cas,' le but doit être de permettre un contact suffisant entre les liquides à traiter et la résine pour que le traitement du liquide se fasse au degré désiré.
<Desc/Clms Page number 12>
A mesure que le traitement par la résine progresse, la capacité de la résine à fonctionner de la manière désirée diminue. Lorsqu'elle devient inactive ou usée, la résine peut être régénérée avec un acide d'une manière appropriée quelcon- que pour la résine particulière employée.
Après que le liquide a été soumis au traitement par la résine d'échange hydro gène-base, il est soumis au traitement d'une manière analogue avec une résine absorbant l'acide,- appelée aussi résine d'échange d'anion ou échangeur d'acide-, jusqu'à ce que le liquide soit amené à un pH qui est sensible- ment neutre. Le pH du liquide après traitement sera d'environ 5,0 à 8,0,suivant les caractéristiques de la résine particulière employée.
On peut employer, en général, pour la mise en prati- que de la présente invention, n'importe quelle résine absorbante d'acide ou d'éohange d'anion; qui est inerte pour les sucres réducteurs présents dans le liquide en traitement. Conviennent particulièrement les résines d'échange d'anion qui sont les produits de condensation d'aminés à poids moléculaire élevé, ayant la formule générique R3-N-X, dans laquelle N est de l'a- zote, X est :deux, un ou zéro atomes d'hydrogène et R est un ou plusieurs groupements alkyle, aryle, aralkyle ou hétérooy- olique, substitués ou non substitués, ou une combinaison quel- conque de ces groupements et z est un nombre entier de 0 à 3.
Parmi ces résines absorbant l'acide, qui donnent satisfaction, on peut citer " Anex" un produit de condensation d'aminé inso- luble à l'eau, vendu par Infilco,Incorporated. Le produit de condensation résineux de m-phénylène diamine et de formaldéhyde oonvient également pour l'application de l'invention. Des rési- nes aromatiques d'amine et d'aldéhyde, qui ont été modifiées pour augmenter leur basicité, sont également satisfaisantes.
D'autres résines qui peuvent être employées avec des résultats satisfaisants sont oelles connues sous le nom de...
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
o.nDe-401&iteu;faite par la Permutit Company, la "Duolite A-3", faite par la Chemioal.proceo,3 Company, l'itnberlite -4", vendue par la Resinotzs FroduQts and Chemiaal Company, et 1 'Ionaa A9a vendue par la Amérleau Cyansmid and Chemioal Corporation,
Lorsque le traitement par la résine progresse, la capacité de la résine à fonctionner de la manière voulue dimi- nue. Lorsqu'elle devient Inactive, l'échangeur d'acide peut être régénéré par une base, d'une manière quelconque convenant pour la résine particulière employée.
Le liquide peut être traité par les résines d'é- change hydrogène-base et d'échange d'anion, en un seul cycle, ou en des cycles multiples suivant le degré de traitement dé-
EMI13.2
siré. Dans le traitement en un seul ayale le liquide est d'a- bord mis en contact avec une résine d'échange hydrogène-base et ensuite avec une résine d'échange d'anion. Dans une opéra- tion en cycles multiples, cette succession de traitements est répétée une ou plusieurs fois. On préfère habituellement deux ou plusieurs cycles.
Les résines sont employées, de préférence', quoique pas nécessairement, de la manière usuelle en contre- courant, c'est-à-dire que les résines les plus fraîches ou oel- les ayant la plus grande capacité sont employées dans le second cycle et ensuite dans le premier cycle.
La température du liquide en traitement avec les résines d'échange d'ion ne doit dépasser ni la température de décomposition de la résine, ni celle des sucres contenus dans le liquide. La densité du liquide ne doit pas être plus élevée qu'environ 50 Brix.
A la suite du traitement du liquide par les ré- sines d'échange, le liquide peut être raffiné , si on le désire*, par un traitement au carbone, par exemple par un traitement au mayen de carbone végétal, et ensuite concentré jusqu'à une den- sité déterminée.
<Desc/Clms Page number 14>
L'application de l'invention en pratique va être montrée dans des exemples particuliers, représentés ci-dessous.
Ces exemples doivent être considères comme typiques et illus- tratifs. L'intention des inventeurs est de couvrir tous les équivalents et toutes les variantes dans le cadre des revendi- cations annexées.
A moins d'autres spécifications, les proportions des différentes substances sont données en poids sur la base de la substance sèche, Les limites données sont des limites pratiques et non critiques, à moins d'indications spéciales.
Exemple 1.
Une suspension d'amidon dans l'eau,d'environ 18 Bé (17 Bé à 22.5 Bé) de densité, est acidifiée avec de l'acide sulfurique jusqu'à une valeur normale de 0,03. On peut employer n'importe quel acide minéral fort utilisé habituellement pour catalyser l'hydrolyse d'amidon, mais en quantité provoquant au moins approximativement ce degré d'acidité. La suspension est soumise à conversion à environ 290 F ou 43 livres de pres- sion de vapeur pendant 18 à 20 minutes, où jusqu'à ce que la teneur équivalente en dextrose du liquide converti ait atteint environ 58% à 63%.
Le liquide est alors neutralisé avec une boue aqueuse de chaux jusqu'à un pH d'environ 4,5 à 5,0 et en- suite filtré dans un filtre-presse et refroidi à environ 125 F- I30 F. On ajoute alors au liquide 0.25% d'oxyde de calcium. Si on le désire, on peut ajouter avec la chaux environ 0.5% de carbone végétal. La température de 125 F à 130 F est maintenue pendant une période de 4h=30 à 5 heures et à la fin de cette période, l'inversion est arrêtée par réglage du pH à 7,0, au moyen d'acide phosphorique.
Le liquide est alors filtré pour enlever le phos- phate de calcium, et est refroidi à 100 F ou moins et traité par les résines d'échange hydrogène-base et d'échange d'anion.
<Desc/Clms Page number 15>
Le traitement par la résine d'échange hydrogène-base consiste à faire passer le liquide dans une colonne de la résine, connue sous le nom de "Catex N 12", à la vitesse de 108 gallons de liquide par heure, par pied cube de résione. Les résines oonnues sous le nom de " Duolite G-3" ou "Zeo-Karb-H" peuvent être employées essentiellement de la même manière.
Par le contact avec la résine d'échange hydrogène- base, des ions de calcium et autres ions métalliques sont en- levés du liquide et remplaoés par des ions hydrogènes, de sorte que le pH du liquide sortant est abaissé. Lorsque la capacité de la résine diminue avec l'usage, le pH du liquide sortant augmente. Le pH maximum que l'on doit permettre au liquide sor- tant d'atteindre dans le cas de résine " Cate" est 3,0; ce pH varie quelque peu avec le type de résine employé, le pH maximum représentant en tout cas le point .ou la résine particulière en%' ployée est épuisée ou sensiblement épuisée. Lorsque la résine est devenue épuisée, elle doit être enlevée du système et le liquide doit 8tre traité par de la résine fraïche.
La résine épuisée peut être régénérée en vue du réemploi pendant que la résine fraîche est utilisée.
Après que le liquide a été traité par la résine d' échange hydrogène-base, on le fait passer dais une colonne de la résine d'échange d'anion, oomnue sous le nom de "Anex N 7293", à la vitesse de 108 gallons par heure, par pied cube de la ré- sine, d'une manière semblable à celle employée dans le traite- ment par la résine d'échange hydrogène-base. Chacune des ré si- nes connues sous les noms de " Duolite A-3", " De-Acidite" et "Amberlite IR-4" peut s'employer sensiblement de la même manière.
Lorsque la liqueur passe à travers la colonne de résine " Anex", les acides formés antérieurement par l'action de la résine " Catex" sur les sels présents dans le liquide sont enlevés, ce qui augmente le pH du liquide sortant....
<Desc/Clms Page number 16>
Lorsque la capacité de la résine " Anex" diminue, le pH du liquide sortant diminue également. Le pH minimum désiré dans le liquide sortant est de 5,0, et lorsque le pH du liquide sortant tombe ou est sur le point de tomber en-dessous de ce point, le liquide sera traité par de la résine fraiche et la résinexéul sés sera mise hors de service et régénérée. Comme dans le cas de la résine d'échange hydrogène-base, le pH de limitation varie avec la résine d'échange d'anion particulière employée, mais est déterminé dans chaque oas comme indiquant l'épuisement de la résine particulière. Le pH du liquide sor- tant est un indicateur) approprié de l'état d'épuisement des résines d'échange hydrogène-base et d'échange d'anion, bien que d'autres moyens de déterminer l'état des résines puissent être employés.
Le liquide est alors envoyé à travers une secon- de colonne de " Catex N 12" et, ensuite, à travers une seconde colonne d'"Anex N 7293", comme dans le premier cycle de trai- tement avec ces résines.
Après le traitement par des résines d'échange hydrogène-base et d'échange d'anion, le liquide est soumis à un traitement de raffinage par le carbone. Pour la réalisation de ce traitement, environ 0.5 à 1% ou plus,si on le désire, de carbone est ajouté au liquide àtal suspension est agitée à une température d'environ 125 F, ne dépassant pas 130 F, pendant environ 10 minutes. Le liquide est alors filtré',évaporé à une température ne dépassant pas 130 F jusqu'à 32 Bé. Le si- rop est alors de nouveau traité par environ 0.5 à 1%, ou par une quantité plus gtande désirée, de carbone végétal', d'une manière semblable à celle qui vient d'être décrite.
Les deux phases de traitement par le carbone s'exécutent de préférence, quoique pas nécessairement, en contre-courant, c'est-à-dire que du carbone frais est employé dans la seconde phase du trai- tement et que ce carbone est alors employé dans la première...
<Desc/Clms Page number 17>
...phase.
Après ce traitement au carbone, le liquide est fil- tré et finalement évaporé jusqu'à 42 Bé.
Le pH final du sirop raffiné doit être d'environ 4,5-
5,0, pour qu'il conserve mieux ses qualités. Ce réglage, s'il est nécessaire'; peut se faire par addition d'un acide quel- conque, bien qu'il soit préférable d'employer l'acide chlor- hydrique ou acétique.
Ce procédé produit un sirop qui est limpide comme de l'eau, qui a un goût doux, agréable, et qui est très stable quant à, la formation de coloration, lors de la conservation et/ou du chauffage.
Exemple 2.
,
Une solution de dextrose, ayant une densité de 13,8
Brix, est mélangée à 1,1% d'hydroxyde de calcium et soumise à l'inversion à une température d'environ 110 F, pendant une période de 7 heures. Un demi pour oent de carbone végétal peut être ajouté avant l'inversion. A la fin de la période d'inversion. le liquide est neutralisé jusqu'à un pH de 7,0, au moyen d'acide phosphorique et est filtré pour enlever le phosphate de calcium précipité et le carbone végétal éventuel- le ment présent. Le pH estalors réglé à 4,0 au moyen d'acide sulfurique et avee ce pH abaissé, pour lequel le raffinage au carbone est plus efficace, le liquide reçoit un nouveau trai- tement', par environ 0,5% de carbone végétal.
Le carbone végétal est alors enlevé par filtration et le liquide est concentré
EMI17.1
juuqulk 5$,8Bé. Le liquide ocnoentr4 4 I45 I est alors ense- mencé avec environ 25% de cristaux de dextrose. Le liquide est maintenu à cette température pendant 48 heures, après quoi la température est autorisée à s'abaisser à la vitesse de 15 F par 24 heures, jusqu'à ce qu'elle atteigne 80 F. Le dextrose qui se cristallise alors hors du liquide est enlevé par une centrifuge. Le liquide restant comprend un mélange de dextrose..
<Desc/Clms Page number 18>
..et de lévulose et d'autres sucres réducteurs. Ce liquide est soumis à un traitement par du " Catex N 12", jusqu'à ce que le pH du liquide sortant soit réduit à 2,0; le liquide est alors traité par " Anex N 7293", jusqu'à ce que le pH s'élève à 5,0, les deux opérations de la manière décrite à l'exemple 1. Le li- quide est alors soumis à un second cycle de traitement par les résines, de la même manière.
Le sirop de cet exemple contient un pourcentage plus élevé de lévulose que le sirop préparé suivant l'exemple 1. Si on désire enlever plus de dextrose, de façon à obtenir un pour- oentage encore plus élevé de lévulose dans le sirop fini'; la liqueur-mère peut être soumise à des cristallisations aupplé- mentaires de dextrose.
Le sirop produit suivant cette façon de procéder est limpide comme de l'eau, mais avec un goût doux, agréable ; il a une densité d'environ 77 Brix et contient environ 29% à 30% de lévulose.
Exemple 3.
L'exemple suivant démontre l'effet des résines d'échange d'ion sur la couleur, la solidité à la chaleur et la teneur en cendres d'un liquide qui a été converti par un acide d'une manière usuelle et ensuite soumis à l'inversion, confor- mément à la présente invention.
Un liquide oonverti d'amidon,ayant un poids spéoi- fique de 20Bé à 100 F, et une teneur équivalente en dextrose de 58,1% a été inverti sous l'influence de 0,15% d'oxyde de calcium, pendant une période de 5 heures, à une température de 55 C (131 F). Il a alors été refroidi à 35 C ( 95 F) et divisé en deux parties.
La première partie du liquide a été réglée à un pH de 4,9, au moyen d'acide chlorhydrique et a alors été traitée par 1% du carbone végétal " Daroo" à 130 F, pendant environ 10 minutes. Après filtration pour enlever le carbone, le liquide.,.
<Desc/Clms Page number 19>
..a été évaporé jusque une densité de 30 Bé à 60 F, et a subi ensuite un second traitement semblable, au carbone. Après la séparation du carbone, le liquide a été concentré jusqu'à une densité de 42 Bé à 100 F. Ce sirop a été utilisé comme contrôle pour des essais comparatifs concernant la couleur, la stabili- té à la chaleur et la centre. La seconde partie du liquide a été soumise, sans-traitement au carbone ni réglage du pH; à un traitement au moyen de résine "Catex N 12", suivi d'un traitement par la résine d'éohange d'anion "Amberlite IR-4".
Trois cycles supplémentaires de ces traitements par les ré- sines ont alors été imposés au liquide, le dernier traitement au moyen de l'"Amberlite IR-4ft réglant le pH de la liqueur à
5,0. Le liquide est alors évaporé jusqu'à une densité de
30 Bé à 60 F.
Le sirop de contrôle avait un pH de 4,95 et une teneur en cendres de 0,455%, une valeur de coloration de I9'2 à 10 Bé et 60 F. Il a été impossible de déterminer l'indice de chaleur du sirop, vu que le sirop était trop foncé pour permettre la lecture de la valeur après chauffage à la tempé- rature employée dans l'essai de chaleur accepté pour essayer les sirops. Cet essai de chaleur consiste à déterminer la couleur, par exemple, sur l'échelle Lovibond, d'un sirop,avant et après le chauffage pendant 1 heure, dans un bain d'eau bouillante. L'indice de chaleur est la différence entre les deux valeurs de coloration.
Le sirop fait de la seconde partie du liquide avait un pH de 5,0, une teneur en cendres de 0,038%, une va- leur de coloration de 0,2 à 10 Bé et 60 F, et un indice de chaleur de 5,9.
Les deux sirops de cet exemple ont été soumis à des essais de goût après l'essai de chaleur. Le sirop de eon- trôle avait une saveur sure, analogue à du caramel et désa- gréable Le sirop traité par les résines d'échange d'ion...
<Desc/Clms Page number 20>
..avait un goût doux agréable.
L'emploi de la présente invention procure des si- rops qui sont doux et agréables au goût, étant exempts de matières à goût amer contenues dans de nombreux sirops dits doux, disponibles actuellement; les sirops de la présente in- vention sont clairs et limpides comme de l'eau et présentent une stabilité extraordinaire par rapport au goût et à la cou- leur, qui ne diminue pas dans une mesure appréciable moyen- nant emmagasinement pendant des périodes importantes et/ou le chauffage à des températures élevées. Les sirops de la présente invention peuvent être employés avec avantage par- tout où l'on désire un sirop doux, agréable au goût.
Ils peu- vent 8tre employés comme sirops de table et en particulier, dans des applications impliquant l'emploi de températures é- levées, comme dans la préparation de différents produits ali- mentaires, dans laquelle on emploie habituellement du sirop de céréales, du sirop interverti, eto.. Les sirops de la pré- sente invention peuvent s'employer mélangés ou non à d'autres sirops; par exemple, le sirop de céréales ordinaire du oom- merce. Le mélange à ces sirops de céréales n'améliore pas seu- lement le goût et la saveur de ces derniers, mais augmente aussi considérablement leur caractère doux,et réduit toute tendance à la cristallisation.
REVENDICATIONS.
I. Un procédé de production d'un sirop contenant du lévulose,par l'action d'un catalyseur alcalin sur un li- quide contenant du dextrose, qui comprend la caractéristique consistant à soumettre le liquide inverti à un traitement par une résine d'échange hydrogène-base et ensuite, par une résine d'échange d'anion.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.