Метод виробництва d-галактози для використання у виготовленні d-тагатози з фільтрату сироватки або з сухого фільтрату сироватки

Реферат: Винахід стосується методу одержання D-галактози з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, що включає: видалення сполук, що не належать до вуглеводів з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки; видалення білків з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, з якого вже видалено сполуки, що не належать до вуглеводів; та видалення золи, солей, або солей та золи, з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, з якого вже видалено білки, а також стосується методу виробництва D-тагатози, що включає ізомеризацію D-галактози, одержану методом відповідно до цього винаходу, для одержання D-тагатози. UA 116100 C2 (12) UA 116100 C2 UA 116100 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь застосування Цей винахід стосується методу виробництва D-галактози для використання у виготовленні D-тагатози з фільтрату сироватки або з сухого фільтрату сироватки (тут і далі «СФС»). Зокрема, винахід стосується методу масового виробництва D-галактози з невисокої за ціною сировини шляхом видалення таких домішок як білок, зола (включаючи солі), інші нерозчинні сполуки, що не належать до вуглеводів, та інш. з сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки, що отримують в процесі виготовлення білкових витяжок з сироватки. Винахід також стосується масового виробництва D-тагатози з D-галактози отриманої за цим методом. Рівень техніки Існує підвищений попит на низькокалорійні та функціональні підсолоджувачі, що можуть знизити надмірне вживання калорій, запобігти появі зайвої ваги та руйнуванню зубів, що виникають через вживання цукру. D-тагатоза це низькокалорійний підслолоджувач, що є ідеальною альтернативою цукру та може задовольнити потреби споживача. D-тагатоза має приблизно 90% солодкості цукрози, тобто є практично ідентичною до неї, але має на 30% менше калорій. Окрім цього, відомо що D-тагатоза, яка є стереоізомером D-галактози, повільно засвоюється та абсорбується, і тому може бути використана як низькокалорійний підсолоджувач без побічних ефектів, (див: JECFA 63 засідання, Женева, 8-17 Червня, 2004 - Food Additives). Лише 20 % D-тагатози абсорбується у тонкій кишці, а інші 80% відповідно потрапляють до товстої кишки, де знаходяться шлункові бактерії, що селективно прискорюють ріст лактобактерій, таким чином продукуючи коротко ланцюгові жирні кислоти. Зокрема, D-тагатоза має пробіотичні властивості утворення похідних масляної кислоти, що, як відомо, запобігають появі раку товстої кишки, у великих кількостях (до 50% від загальної кількості коротколанцюгових жирних кислот). Більш того, D-тагатоза це природній вуглевод з низькою калорійністю у 1.5 ккал/г, що отримав статус GRAS (загальновизнаний безпечним) в Управлінні з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів (США), що дозволяє його використання як функціонального підсолоджувана у їжі, напоях, дієтичних продуктах, дієтичних добавках і.т.і. Однак, D-тагатоза не розповсюджена у природі, цей рідкісний вуглевод лише у невеликих кількостях присутній у молочних продуктах та деяких рослинах. Для того щоб використовувати D-тагатозу як низькокалорійний функціональний підсолоджувач необхідно розробити метод промислового виробництва D-тагатози з недорогої сировини. У патентах США № 5.002.612 та 5.078.796 описується метод виробництва D-тагатози шляхом гідролізу лактози або сировини, що містить лактозу, через додавання лактази до суміші D-галактози та D-глюкози з подальшим видаленням зайвої D-глюкози з суміші та хімічною ізомеризацією D-галактози в D-тагатозу. Отже важливим інтермедіатом у ферментному виробництві D-тагатози є D-галактоза. На сьогоднішній день розроблені до цих пір шляхи забезпечення D-галактозою обмежені методом гідролізу лактози. Однак, ціни на лактозу змінюються через непередбачувані чинники, такі як кількість виробленого молока, що залежить від погодних умов, попит на сухе молоко, зміни у споживанні молока у країнах третього світу та інше, призводять до виняткової структури цін що, періодично падають та зростають. Такі коливання ціни на ринку необробленого молока утруднюють стабільну поставку сировини для виробництва D-тагатози. Згідно цього винаходу можливо отримати D-галактозу з дешевого фільтрату сироватки або з сухого фільтрату сироватки що утворюється в процесі виготовлення білкової витяжки з сироватки та використовувати D-галактозу для виробництва D-тагатози. Таким чином можна забезпечити стабільну поставку сировини та стабілізацію цін на D-тагатозу створюючи таким чином додаткову вигоду. Опис Наразі виробництво D-галактози, що є сировиною для виробництва D-тагатози ензимним методом, залежить від лактози. Однак, нестабільні поставки лактози та високі ціни на лактозу напряму впливають на вартість виробництва D-тагатози. Відповідно, стабільна поставка недорогої сировини, тобто лактози та D-галактози, є передумовою для промислового виробництва D-тагатози. В результаті досліджень з розробки недорогих матеріалів як сировини для виробництва D-тагатози автори винаходу розробили технологію, що економно використовує фільтрат сироватки або сухий фільтрат сироватки що утворюється в процесі виготовлення білкової витяжки з сироватки, промислова вартість яких відносно невисока. Галузь застосування 1 UA 116100 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оскільки фільтрат сироватки або сухий фільтрат сироватки містить білки, золу (включаючи солі), та інші домішки на додачу до вуглеводів (лактоза), є потреба в розробці економічного та ефективного процесу відділення лактози від інших компонентів з метою використання фільтрату сироватки або сухого фільтрату сироватки як сировини для виробництва D-тагатози. Згідно цього винаходу розведений розчин сухого фільтрату сироватки чи рідкий фільтрат сироватки піддають механічній та попередній хімічній обробці, такій як регулювання pH, термообробка, та інш., з метою видалення нерозчинних домішок, що не належать до вуглеводів методом що включає затвердіння домішок без зміни вмісту вуглеводів чи утворення побічних продуктів. Більш того, для досягнення ефективного та економічного видалення білків з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки чи рідкого фільтрату сироватки з якого видаляються нерозчинні домішки, замість звичайного методу адсорбції чи іонної хроматографії використовують обробку активованим вугіллям, що призводить до відносно високої вартості процесу. Далі, розведений розчин сухого фільтрату сироватки чи рідкий фільтрат сироватки з якого видаляють нерозчинні домішки та білки піддають електродіалізу з метою видалення солей, золи або солей та золи, що містяться у розведеному розчині. Таким чином метод, відповідно до цього винаходу, може знизити забруднення мембрани, що використовується в процесі електродіалізу одночасно поліпшуючи ефект демінералізації завдяки попередній обробці видаленню твердих осадів та білків. Технічний результат Наразі цей винахід забезпечує ефективне подолання залежності від постачання очищеної лактози та/або кристалічної лактози, що використовуються як сировина для D-тагатози та може напряму чи опосередковано зменшити витрати на виробництво D-тагатози пропонуючи метод для ефективного та економічного видалення білків, золи (включаючи солі), та інших твердих домішок за виключенням лактози з фільтрату сироватки або сухого фільтрату сироватки, що утворюється як побічний продукт в процесі виготовлення білкової витяжки з сироватки. Цей винахід також забезпечує технологію що дає змогу економно переробляти фільтрат сироватки або сухий фільтрат сироватки, що утворюється як побічний продукт в процесі виготовлення білкової витяжки з сироватки, промислове використання якого відносно невелике. Опис фігур На фіг. 1 приведена структурна схема загального процесу виробництва D-галактози відповідно до мети цього винаходу. На фіг. 2 представлена суха маса затверділого осаду видаленого шляхом регулювання pH 20% (маса/об'єм) розведеного розчину сухого фільтрату сироватки (СФС) на рівні 6.8, та термообробці при 70 °C протягом 30 хвилин з подальшим центрифугуванням. Фіг. 3 ілюструє видалення білків після обробки порошком активованого вугілля від А до F, відповідно. На фіг. 4а приведений графік що зображує результати видалення білку після обробки активованим вугіллям А з-поміж порошків активованого вугілля що наведені у фіг. 3 в залежності від температури та часу, а на фіг. 46 наведений графік що відображає результат видалення білку після обробки активованим вугіллям В з-поміж порошків активованого вугілля що наведені у фіг. 3 в залежності від температури та часу. На фіг. 5 наведена фотографія, що зображає результат видалення білків та знебарвлення після обробки активованим вугіллям А з-поміж порошків активованого вугілля що наведені у фіг. 3. На фіг. 6 приведений графік що зображає електричну провідність та зміну струму в залежності від часу проведення електродіалізу. Варіанти здійснення винаходу Цей винахід відноситься до методу виробництва D-галактози з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки чи рідкого фільтрату сироватки що включає: видалення твердого осаду з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки чи рідкого фільтрату сироватки; видалення білків з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки чи рідкого фільтрату сироватки з якого видалили твердий осад; та видалення золи, солей чи разом золи та солей з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки з якого було видалено твердий осад та білки. Метод виробництва D-галактози згідно цього винаходу використовує в якості сировини як рідкий фільтрат сироватки так і сухий фільтрат сироватки, що утворився як побічний продукт в процесі виготовлення білкової витяжки з сироватки. При використанні рідкого фільтрату сироватки, процес видалення твердого осаду може бути проведений без додаткової обробки. При використанні сухого фільтрату сироватки як сировини, сухий фільтрат сироватки може бути 2 UA 116100 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розчинений у воді в якості розчинника для приготування розведеного розчину сухого фільтрату сироватки та твердий осад може бути видалений з розведеного розчину. Тут і надалі термін «білкова витяжка з сироватки» означає білки сироватки, що відділені та сконцентровані шляхом проходження необробленої сироватки через мембранні фільтри. Тут і надалі термін «рідкий фільтрат сироватки» означає фільтрат, що утворюється як побічний продукт в процесі виробництва «білкової витяжки з сироватки». Тут і надалі термін «сухий фільтрат сироватки» означає висушений фільтрат сироватки отриманий шляхом концентрації та упарювання рідкого фільтрату сироватки. Процес видалення твердого осаду може бути здійснений через осадження твердого осаду у розведеному розчині сухого фільтрату сироватки в результаті термообробки від 40 до 90 °C, встановлення pH від 3 до 9, або і того і іншого, та відділення твердого осаду стандартним методом центрифугування або подібного до нього. Процедура термообробки від 40 до 90 °C та встановлення pH від 3 до 9 забезпечує ефект видалення твердих компонентів без зміни складу та якості D-галактози, яка і є цільовим продуктом, завдяки осадженню твердих компонентів у розведеному розчині сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки не призводячи до змін у складі вуглеводів у розведеному розчині сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки та утворенню побічних продуктів. Здебільшого термообробка проводиться при температурі від 50 °C до 80 °C, а регулювання pH від 4 до 8. В цьому винаході осадження твердих та нерозчинних компонентів без осадження лактози прискорюється зі збільшенням температури обробки. Більш того, осадження твердих та нерозчинних компонентів без осадження лактози прискорюється зі збільшенням pH. Отже при термообробці та збільшенні pH швидкість осідання твердих та нерозчинних компонентів може бути збільшена, таким чином помітно збільшуючи кількість твердого осаду. В одному прикладі процес видалення твердого осаду виконується при збільшенні температури термообробки та регулюванні рівня pH розведеного розчину від 5 до 8. У методі виробництва D-галактози згідно цього винаходу, можливо видалити білок з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки з якого видалено твердий осад. Метод видалення білку має перевагу в тому, що білок може бути видалений з використанням активованого вугілля без використання попередньої абсорбції чи йонної хроматографії, що потребує великих затрат. В цьому винаході процес видалення білка через обробку активованим вугіллям може включати: обробку розведеного розчину сухого фільтрату сироватки чи рідкого фільтрату сироватки з якого видалено твердий осад активованим вугіллям за температури від 20 °C до 90 °C від 10 хвилин до 9 годин. Активоване вугілля переважно у формі порошку, наприклад активоване вугілля від А до F, але не обмежуючись цим. В цьому винаході активоване вугілля А це DARCOKB-B, вироблене Norit Inc., активоване вугілля В це NORITCGSP вироблене Norit Inc., активоване вугілля С це NORITCASP вироблене Norit Inc., активоване вугілля D це NORITCA1 вироблене Norit Inc., активоване вугілля Е це А51 вироблене Norit Inc., та активоване вугілля F це Norit SX plus вироблене Norit Inc. Здебільшого, активоване вугілля А або В є корисним з точки зору ефективності видалення білка. Обробка активованим вугіллям переважно проводиться за температури від 50 °C до 80 °C від 3 до 8 годин, здебільшого від 55 °C до 75 °C від 4 до 7 годин. Ефективність видалення білку може бути збільшена зі зростанням часу обробки та температури. Метод видалення білку з використанням активованого вугілля призводить до подальшого знебарвлення. Метод виробництва D-галактози відповідно до цього винаходу може включати видалення золи, солей або золи та солей разом з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки з якого видалено білки. Видалення золи, солей або золи та солей разом може бути виконано шляхом електродіалізу. Так як у цьому винаході твердий осад та білки видалені перед електродіалізом, забруднення мембрани в процесі електродіалізу значно зменшується, таким чином збільшуючи термін служби мембрани що використовується у електродіалізі одночасно покращуючи ефективність демінералізації. Згідно цього винаходу метод може також включати додавання лактази до розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату виворотки до або після будь-якої зі стадій видалення твердого осаду, білків та золи та/або солей. Переважно процес додавання лактази проводиться після видалення твердого осаду та перед видаленням білка. Як і лактаза будь-які інші ензими можуть бути використанні без обмежень. Приклади лактази включають в себе Maxilact LX 5000, Maxilact LG 5000 вироблених DSM Inc. 3 UA 116100 C2 5 10 15 20 Концентрація ензиму, що додається може бути від 0.01 масса/об'єм % до 5 масса/об'єм %. При використанні ензимів гідроліз може бути проведений у біореакторі за температури від 35 °C до 39 °C. Згідно цього винаходу метод може також включати процедури демінералізації, упарювання та хроматографічного розділення після видалення солей та/або золи. Зокрема, з метою розділення та очищення зразка D-галактози може бути використана SMB (Simulated Moving Bed) хроматографія, демінералізація та упарювання. Перед 8MB хроматографією розділенням та очищенням, зазвичай використовують катіон-аніонну хроматографію для демінералізації або упарювання. Ще один приклад цього винаходу стосується методу отримання D-тагатози що включає ізомеризацію D-галактози, виробленої вищезазначеним методом з метою отримання D-тагатози. Тут і далі винахід буде описано детальніше з огляду на наведені приклади. Приклади наведені винятково з ілюстративною метою і не можуть розглядатися як обмежуючі для винаходу. Опис стандартних операцій тут та надалі буде пропущений. Приклади Приклад 1: Аналіз компонентів сухого фільтрату сироватки (СФС) Склад та різновиди домішок у сировині було визначено компонентним аналізом сухого фільтрату сироватки, отриманого в процесі виготовлення білкових витяжок з сироватки. Результати аналізу компонентів сухого фільтрату сироватки наведені у Табл.1. Сухий фільтрат сироватки містить більш як 80% лактози а також білки, жири, різноманітні неорганічні солі та важкі метали на додачу до вуглеводної складової. З метою видалення залишкових компонентів окрім вуглеводів сухий фільтрат сироватки був попередньо механічно та хімічно оброблений. Таблиця 1 Склад Вуглеводи, разом Білок, разом Жирні кислоти, разом Волога Зола Солі Іони кальцію Іони магнію Іони натрію Іони калію Залізо Фосфор Цинк Мідь Марганець Селен Вуглеводи Лактоза D-галактоза 86.9% 3.6% 0.2% 9.5% 742.99 мг/100г 135.54 мг/100г 562.99 мг/100г 2231.12 мг/100г 0.22 мг/100г 113.1 мг/100г 0.05 мг/100г 0.03 мг/100г 0.01 мг/100г 36.23 мг/100г 85.1% 1.6% [Від загальної маси %] 25 30 35 Приклад 2: Попередня обробка для видалення нерозчинних компонентів з сухого фільтрату сироватки (СФС). Для приготування розведеного розчину сухого фільтрату сироватки 4 г сухого фільтрату сироватки (СФС) виробленого Hilmar Inc. було суспендовано та розчинено у 20 мл води (-20%, масса/об'єм). Приготовлений розведений розчин СФС був попередньо механічно та хімічно оброблений з метою осадження нерозчинних твердих компонентів без зміни вуглеводного складу СФС та утворення побічних продуктів, таким чином видаляючи тільки домішки. З метою оцінки швидкості видалення нерозчинного осаду з розведеного розчину СФС в залежності від умов термообробки та pH, приготовлений розведений розчин сухого фільтрату сироватки був підданий термообробці від 50 до 80 °C протягом години. Для зразків приготованих регулюванням рівня pH, суспензії було відтитровано НСl або NaOH до pH 4.0-8.0, з подальшою 4 UA 116100 C2 5 термообробкою (~25 °C) протягом години. Центрифугат, отриманий після центрифугування було проаналізовано стосовно зміни рівня pH (використовуючи рН-метр), електропровідності (використовуючи вимірювач електропровідності), показника Брікса (використовуючи ареометр Брікса), вмісту лактози (використовуючи ВЕРХ) та вмісту білків (використовуючи метод Бредфорда) (Табл. 2). Таблиця 2 Аналіз рн Електропровідність (s/cm) Брікс (%) Лактоза (г/л) Білки (г/л) Температура (°С) а - реакція протягом 60 хвилин 50 5.745 ь (5.778) 11980 (12040) 16.82 (16.82) 159.3 (153.1) 0.230 (0.227) 60 5.712 (5.763) 11670 (12130) 16.75 (16.49) 153.7 (156.0) 0.233 (0.227) pH (рівень pH відрегульований з використанням HCI/NaOH) - реакція за кімнатної температури протягом 60 хвилин 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 70 80 5.6 5.449 3.9 5.0 6.1 7.0 7.7 (5.796) (5.781) 11630 11850 14030 12500 11720 12390 12910 (12220) (12200) 16.65 16.76 16.2 16.7 16.5 16.4 16.6 (16.61) (16.76) 154.8 155.9 145.8 157.5 155.4 153.1 151.5 (153.3) (155.5) 0.229 0.228 0.217 0.232 0.238 0.237 0.239 (0.227) (0.228) а : pH 20% (маса/об'єм) СФС розведеного розчину складає 5.7. : Показники у дужках відповідають результатам аналізу до термообробки. b 10 15 20 25 30 Як показано у табл. 2, зі зміною температури термообробки ( від 50 °C до 80 °C), зміни у складі лактози, білку, показнику Брікса, рівня pH або електропровідності не відбувається. Зі зміною pH від 4 до 8, вагомих змін у складі лактози, білку, показнику Брікса, рівня pH або електропровідності не відбулося. Ці результати показують що при зміні температури термообробки та рівня pH у розведеному розчині СФС вміст вуглеводів не змінюється та не відбувається денатурації білку або утворення побічних продуктів. При цьому можна побачити, що при підвищенні температури термообробки, ступінь осадження нерозчинних твердих компонентів також зростає, без випадіння в осад білків та вуглеводів (лактози). Зокрема було зафіксовано що зі зростанням рівня pH 20% (маса/об'єм) розведеного розчину СФС, швидкість осадження твердих компонентів зростала, а після центрифугування значно зменшувалась. Враховуючи умови ензимного гідролізу 20% (маса/об'єм) розведеного розчину СФС, рівень pH розведеного розчину СФС був відрегульований до 6.8, а термообробку проведено за температури 70 °C протягом 30 хвилин, після чого розчин був відцентрифугований. В результаті біля 4.5 мас% (вага сухого осаду/вага сухого фільтрату сироватки) нерозчинних компонентів може бути видалено без зміни вуглеводного складу або утворення побічних продуктів, (див Фіг. 2). Приклад 3: Процес ензимного гідролізу Для проведення ензимного гідролізу лактози у розведеному розчині СФС була використана лакатаза Maxilact LG 5000 (DSM Inc.). Взаємодія Maxilact LG 5000 з концентрацією 1% (маса/об'єм) та зразків отриманих у Прикладі 2 була проведена у реакторі при 38 °C при перемішуванні зі швидкістю 100 обертів на хвилину. Для вимірювання швидкості гідролізу лактози було відібрано проби на 0, 10, 24, 31, 48 та 58 годині після початку ензимного гідролізу. Вміст D-глюкози та D-галактози у кожній пробі був кількісно проаналізований з використанням ВЕРХ (колонка Aminex НРХ-87С, RI детектор, швидкість потоку 0.2 мл/хв з використанням Н2О як рухомої фази) (Таблиця 3). 5 UA 116100 C2 Таблиця 3 Умови реакції 15 20 25 30 35 40 0 227.5 10 24 31 48 58 10 Вміст лактози (г/л) 20л СФС розведеного розчину (200г СФС/л води) 5 Час (г) 28.4 13.1 10.5 7.4 6.9 D-глюкоза D-галактоза (г/л) (г/л) Загальний вміст вуглеводів (г/л) Швидкість гідролізу (%) 227.5 97.4 104.6 106.3 108.1 109.6 78.7 97.8 102.3 107.5 109.8 204.5 215.5 219.1 223.1 226.3 77.4 89.0 91.7 94.8 96.5 Приклад 4: Видалення білків з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки (СФС) та процес знебарвлення. У цьому прикладі, білки та барвники були видалені з розведеного розчину СФС шляхом обробки активованим вугіллям. З метою оцінки можливості видалення білків після обробки різним активованим вугіллям від А до F, СФС було суспендовано та розчинено у воді з концентрацією 20% (маса/об'єм), отриманий розчин був відтитрований NaOH до pH 6.8. Після термообробки при 70 °C протягом 30 хвилин, центрифугат отриманий після центрифугування був оброблений шістьома типами активованого вугілля (2 г активованого вугілля/л 20% розведеного розчину СФС). Реакцію проводили при 50 °C протягом певного проміжку часу, після чого отриману суспензію відцентрифугували для отримання центрифугату. Отриманий центрифугат був кількісно проаналізований з метою визначення змін у вмісті білків. Результати наведені на фіг. 3. Як показано на фіг. 3, шість типів активованого вугілля від А до F проявляють властивість видалення білків. З-поміж усіх DARCO КВ-В позначений як А та NORIT CGSP позначений як В, обидва вироблені Norit Inc. показали кращі результати ніж інші з точки зору ефективності видалення білків. Більш того, найкращі зразки активованого вугілля показали тенденцію збільшення ступеню видалення білків зі збільшенням часу проведення реакції при 50 °C. З метою оптимізації часу та температури проведення реакції після обробки активованим вугіллям в процесі видалення білків та знебарвлення, СФС було суспендовано та розчинено у воді з концентрацією 20% (маса/об'єм), отриманий розчин був відтитрований NaOH до pH 6.8. Після термообробки при 70 °C протягом 30 хвилин, центрифугат отриманий післяцентрифугування був оброблений двома різновидами СФС) при температурі від 40 °C до 70 °C від 0 до 6 годин. Реакційну суміш було відцентрифуговано для отримання центрифугату, що був кількісно та якісно проаналізований на зміну вмісту білків та хроматичність відповідно, (фіг. 4 та 5). Як показано на фіг. 4, після взаємодії центрифугату з активованим вугіллям А (2 г активованого вугілля/л 20% розведеного розчину СФС) при температурі від 60 °C до 70 °C протягом 6 годин, ступінь видалення білків складав від 43% до 44%. Після взаємодії центрифугату з активованим вугіллям В (2 г активованого вугілля/л 20% розведеного розчину СФС) при температурі від 60 °C до 70 °C протягом 6 годин, ступінь видалення білків складав 40%. Подальша обробка активованим вугіллям А призвела до знебарвлення, як показано на фіг. 5. Приклад 5: Демінералізація електродіалізом Гідролізований розчин лактози приготований через видалення білків відповідно до Прикладу 4 був очищений шляхом демінералізації за допомогою приладу електродіалізу. З метою оцінки економічної доцільності процесу демінералізації електродіалізом були досліджено такі показники як швидкість демінералізації, швидкість розкладання органічних компонентів (вуглеводів), кількість споживання електроенергії, забруднення та інше. У цьому прикладі був використаний 3-камерний прилад електродіалізу. Детальний опис приладу електродіалізу та умови проведення процесу приведені у Таблиці 4. 6 UA 116100 C2 Таблиця 4 Параметри Обладнання Загальна ефективна площа мембрани Картридж Деталі Micro Acilyzer S3 2 0.55 дм /ланку АС-220-550 Ti/Pt (Анод) SUS316L(Катод) 9V-12V 23 °C - 32 °C 500 мл 5% Na2SO4 Електрод Робоча напруга Робоча температура Зразок рідини Рідина електроду 5 Іонообмінна мембрана що була використана у цьому прикладі доступна у вільному продажу (СМХ, АМХ, Astom Corporation, Japan). Характеристики іонообмінної мембрани використаної у цьому прикладі наведені у Табл. 5. Таблиця 5 Параметри Тип Характеристика Електричний οπΐρ(Ω) Міцність на розрив Товщина (мм) 10 Катіонообмінна мембрана (СМХ) Сильнокисла катіоно-проникна Висока механічна міцність (Na) 1.83.8 0.40 0.140.20 Аніонообмінна мембрана (АМХ) Лужна аніоно-проникна Висока механічна міцність (СІ) 2.03.5 0.30 0.120.15 Електродіаліз проводився безперервно без будь-яких хімічних очисток в умовах автономної роботи, за яких значення електропровідності вимірювалося у режимі реального часу та за умови досягнення значення електропровідності необробленої води нижче заданої величини енергопостачання приладу електродіалізу вимикалося [див Таблицю 6 (якісні показники необробленої та обробленої води), фіг. 6]. Таблиця 6 Параметри pH Брікс (%) Електропровідність (s/cm) Вміст білків (%) Жирова сировина (%) Необроблена вода 6.8 15.8 15600 0.23 0.20 Оброблена вода 6.2 12.6 300 0.18 0.15 Ступінь видалення (%) 20.0 98.10 21.74 25.00 Таблиця 7 Поточна Ступінь Робоча Час Ступінь Ступінь операція накопичена Споживання напруга демінералізації демінералізації демінералізації [номер вуглеводів енергії [Вг] [V] [хв] [%] [LMH] серії] [%] 1 56 77 98.1 9.9 6.9 912 2 50 80 97.6 11.3 4.6 912 3 50 79 98.0 11.2 4.3 912 4 50 82 97.8 11.3 4.8 912 5 50 81 98.1 11.2 4.9 912 15 Таблиця 7 демонструє безперервний процес електродіалізу без гідролізованого розчину лактози, з якого було видалено білки. 7 хімічної очистки UA 116100 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Ступінь демінералізації = 100-{(значення електропровідності необробленої води/значення електропровідності обробленої води)* 100} В результаті ступінь демінералізації в середньому склав 98%, а ступінь накопичення вуглеводів склав 80%. Приклади наведені винятково з ілюстративною метою, можливе внесення модифікацій, варіацій та змін без відступу від суті та обсягу даного винаходу. Таким чином обсяг цього винаходу може бути обмежений лише супроводжуючою формулою винаходу або її еквівалентом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Метод виробництва D-галактози з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, що включає: видалення твердих осадів нерозчинних домішок з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, де останній підлягає попередній фізичній та хімічній обробці для утворення твердих осадів нерозчинних домішок; за допомогою активованого вугілля видалення залишкових білків з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, з якого вже видалено тверді осади нерозчинних домішок; та видалення шляхом електродіалізу золи, солей або солей та золи, з розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або з рідкого фільтрату сироватки, з якого вже видалено залишкові білки та де для отримання D-галактози здійснюють додаткове додавання лактази після видалення нерозчинного осаду та до видалення білка. 2. Метод за п. 1, який відрізняється тим, що видалення твердих осадів нерозчинних домішок включає утворення нерозчинного твердого осаду у розведеному розчині сухого фільтрату сироватки або у рідкому фільтраті сироватки шляхом термообробки від 40 до 90 С та/або регулювання рівню рН від 3 до 9 та видалення твердого осаду. 3. Метод за п. 1, який відрізняється тим, що видалення твердого осаду нерозчинних домішок проводять без зміни вуглеводневого складу розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки та утворення побічних продуктів. 4. Метод за п. 1, який відрізняється тим, що видалення білків включає обробку розведеного розчину активованим вугіллям у вигляді порошку при температурі від 20 до 90 С від 10 хвилин до 8 годин. 5. Метод за п. 4, який відрізняється тим, що видалення білків також включає подальше знебарвлення. 6. Метод за будь-яким з пп. 1-5, що включає: додавання лактази до розведеного розчину сухого фільтрату сироватки або рідкого фільтрату сироватки з утворенням D-галактози. 7. Метод за п. 6, який відрізняється тим, що утворення D-галактози проводять при температурі від 35 до 39 С від 50 до 60 годин. 8. Метод виробництва D-тагатози, що включає: ізомеризацію D-галактози, вироблену методом відповідно до п. 6, з утворенням D-тагатози. 9. Метод за будь-яким з пп. 1-5, що включає: проведення демінералізації, упарювання та хроматографічного аналізу після видалення золи, солей або і того й іншого. 10. Метод виробництва D-тагатози, що включає: ізомеризацію D-галактози, вироблену методом відповідно до будь-якого з пп. 1-5, для отримання D-тагатози. 8 UA 116100 C2 9 UA 116100 C2 10 UA 116100 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11