Производство кристаллической фруктозы, как правило, заключается в получении сначала сиропа фруктозы высокой чистоты, а затем в получении его путем контроля кристаллизации. См. GB/T 26762-2011, где указан национальный стандарт кристаллической фруктозы. Для производства высокочистого фруктозного сиропа сырьем в основном являются инулин, сахароза и крахмал. Есть также сообщения о яблоках в качестве сырья. Среди них трудно производить промышленное использование инулина в качестве сырья из-за сложности фермента и процесса. По сравнению с крахмалом сахароза широко используется в фармацевтической промышленности из-за ее высокой чистоты и отсутствия образования олигосахаридов в процессе приготовления. В последние годы появилось много связанных отчетов и приложений. Однако в настоящее время основной технологией переработки кристаллической фруктозы по-прежнему является использование крахмала в качестве сырья путем разжижения, осахаривания, изомеризации и отделения фруктовой глюкозы для получения фруктозного сиропа с чистотой более 90%, а затем для получения это медленным и точным охлаждением управления.
Для производства кристаллической фруктозы чрезвычайно важны процессы разделения и кристаллизации. Среди них процесс кристаллизации фруктозы является наиболее важной ограничительной операцией. Хорошо известно, что промышленные методы кристаллизации в основном включают выпаривание, охлаждение, вакуумное охлаждение, растворение и реактивную кристаллизацию. Фруктоза чувствительна к теплу и не пригодна для выпаривания; Метод вакуумного охлаждения в меньшей степени используется при производстве кристаллической фруктозы из-за его высокой энергоемкости и сложного управления процессом; Тот факт, что растворимость фруктозы сильно меняется в зависимости от температуры, определяет, что наиболее идеальным методом производства кристаллической фруктозы является метод охлаждения; Из-за малой растворимости фруктозы в органических растворителях также часто применяют комбинированный метод растворения.
Основным недостатком кристаллизации фруктозы является высокая растворимость фруктозы. Когда фруктоза достигает пересыщения, необходимого для кристаллизации, вязкость системы чрезвычайно высока, что не способствует кристаллизации. Также нецелесообразно снижать вязкость при повышенной температуре, поскольку фруктоза является термочувствительным веществом, и повышение температуры легко приведет к ее разложению, что приведет к более глубокому цвету раствора фруктозы. Метод растворения в сочетании с добавлением органического растворителя является приемлемым методом снижения вязкости, но добавление органического растворителя увеличивает стоимость производства, а также легко приводит к самопроизвольному зародышеобразованию, что приводит к плохим характеристикам размера частиц продукта.
Разделение фруктозы во фруктозном сиропе в основном включает отделение ионообменной смолы, хроматографическое разделение, разделение кристаллизацией, разделение боратов, разделение двойной соли, разделение насосом с параметрами и т. Д. Среди них разделение ионообменной смолы и хроматографическое разделение являются эффективными и могут работать непрерывно для достижения производства в промышленных масштабах, что является идеальным методом разделения. Но в то же время есть и недостатки, такие как сложная технология и большие капиталовложения в оборудование.
1). Ионообменная смола для разделения ионообменной смолы представляет собой разновидность макромолекулярного соединения с активной группой, сетчатой структурой и нерастворимостью. Метод разделения с помощью ионообменной смолы представляет собой метод разделения ионов в растворе посредством обратимой химической реакции с использованием смолы ионного типа в качестве твердофазного обменника. Фруктоза может образовывать комплекс с активной группой ионной смолы и оставаться на смоле, в то время как глюкоза в фруктозном сиропе не может связываться со смолой и большая ее часть элюируется. Следовательно, высокочистый сироп с высоким содержанием фруктозы может быть получен пропусканием фруктозного сиропа через колонку через ионообменную смолу посредством процессов обмена, элюирования, сбора, выпаривания и концентрирования. Эффект разделения зависит от типа и степени сшивания ионообменной смолы. Среди нескольких различных типов ионообменных смол, таких как H+, Ca2+, OH- и т. д., смола типа Ca2+ обладает лучшим комплексообразующим эффектом с фруктозой, что улучшает чистоту фруктозного сиропа.
2). Хроматографическое разделение.Технология хроматографического разделения позволяет успешно разделять компоненты фруктозного сиропа, что в настоящее время является наиболее широко используемым методом разделения. Принцип разделения хроматографии заключается в использовании различий в физических и химических свойствах различных компонентов в неподвижной и подвижной фазах, так что каждый компонент движется с разной скоростью в двух фазах для дальнейшего разделения. Во фруктозном сиропе сродство ионообменной смолы или молекулярного сита соли кальция к фруктозному компоненту сильное, но сродство к глюкозе слабое. Следовательно, большая часть глюкозы не будет адсорбирована и первой вытечет из разделительной колонны. Адсорбент в разделительной колонне будет сильно поглощать фруктозу и, наконец, вытекать, достигая цели разделения фруктозы и глюкозы.
Благодаря процессу перехода от неподвижного слоя к моделирующему движущемуся слою хроматографическое разделение реализовало непрерывное и промышленное разделение сиропа фруктозы. Непрерывное кольцеобразное ионообменное хроматографическое разделение является еще одним методом хроматографического разделения, который может обеспечить непрерывное разделение. Фруктоза и глюкоза мигрируют в кольцеобразном хроматографическом слое, образуя спиральные полосы, и вытекают из разных углов выхода, разделяясь.
3). В методе кристаллизационного разделения сироп фруктозы первого поколения концентрируется до 78°Bé путем выпаривания, а затем охлаждается до 5℃. Затравки кристаллов глюкозы добавляют для образования кристаллов глюкозы при перемешивании, а затем кристаллы глюкозы удаляют для получения чистого сиропа фруктозы второго поколения. Наконец, продукт отделяют центрифугированием, а оставшуюся сахарную пасту можно использовать в качестве затравки для следующей кристаллизации для достижения непрерывного производства.
4). В методе разделения двойной соли фруктозный сироп сначала превращается в смесь фруктозы с хлоридом кальция под действием хлорида кальция. В некоторых исследованиях также используется хлорид натрия для образования смеси хлорида натрия с глюкозой. К этим смесям добавляют органические растворители, такие как этанол, или используют методы охлаждения для осаждения, удаления осадков и концентрирования жидкости для получения раствора фруктозы с высоким содержанием, чтобы достичь цели разделения, но этот метод неэффективен.
Метод кристаллизации фруктозы можно разделить на периодическую (периодическую) операцию и непрерывную операцию в зависимости от непрерывности производственного процесса. Преимущество периодической кристаллизации заключается в гибкости, позволяющей получать кристаллы с различным распределением частиц по размерам. Недостатком является низкий выход, трудно гарантировать однородность продуктов между партиями, для выращивания кристаллов требуются большие резервуары для хранения, а для каждого резервуара для хранения требуются отдельные системы охлаждения. Преимущества и недостатки непрерывной кристаллизации противоположны периодической.
В настоящее время развитые страны со зрелой технологией производства кристаллической фруктозы в основном применяют технологию непрерывной кристаллизации для получения высокого выхода и больших масштабов производства.
Процесс кристаллизации можно разделить на три категории: метод сухого сиропа фруктозы, кристаллизация из воды и кристаллизация из водного раствора органического растворителя. Среди них в патенте США № 4517021 описан способ сушки.