Procedimiento para la purificación de material de sacarosa de alta pureza.

Un procedimiento para purificar un material de sacarosa de alta pureza,

procedimiento que comprende: desgasificar una corriente que comprende un material de sacarosa de alta pureza que tiene una concentración de sacarosa de al menos un 96 % del total de sólidos disueltos con respecto a los sólidos secos; suministrar dicha corriente a un proceso cromatográfico en un sistema que comprende una o más columnas o lechos cromatográficos; y producir al menos una primera corriente de producto y una segunda corriente de producto a partir de dicho proceso cromatográfico, en el que dicha primera corriente de producto comprende una concentración de dicha sacarosa con respecto a los sólidos secos más alta que dicha corriente que comprende dicho material de sacarosa de alta pureza y una concentración de dicha sacarosa con respecto a los sólidos secos más alta que dicha segunda corriente de producto, y en el que dicha segunda corriente de producto comprende una concentración de uno o más componentes distintos de la sacarosa más alta que dicha primera corriente de producto.

Procedimiento para la purificación de material de sacarosa de alta pureza

Campo técnico

La presente invención se refiere a la eliminación de impurezas de un material de sacarosa de alta pureza que incluye el azúcar en bruto comúnmente producido por la industria del azúcar de caña.

Antecedentes El procedimiento estándar usado para refinar, por ejemplo, el azúcar en bruto hasta niveles aceptables para su comercialización como azúcar blanco y/o su uso en productos alimenticios se realiza a través de procedimientos de cristalización. Procedimientos menos practicados incluyen el intercambio iónico, la precipitación química o la absorción de carbono. El azúcar en bruto normalmente incluye azúcar en forma cristalina producido a partir de la caña de azúcar, y puede estar en forma húmeda o en forma líquida, cuando se obtiene de un proceso de refinado antes de la cristalización, o en forma líquida por disolución del azúcar en bruto en forma cristalina en agua.

Únicamente a modo de ejemplo, una fuente de azúcar es la caña de azúcar. Comúnmente, la caña de azúcar cosechada se envía a una fábrica de azúcar en bruto. La caña de azúcar se procesa en una desmenuzadora para desprender la caña y romper las células de jugo. Con rodillos, se extrae el jugo de azúcar del material fibroso, normalmente, denominado bagazo. El bagazo se puede reciclar como combustible para los hornos de la caldera de la fábrica, o se puede usar como fuente de materias primas para la producción de compuestos químicos tales como el furfurol y el etanol. También se usa en la producción de materiales fibrosos tales como productos de madera y papel, y como piensos para animales.

El jugo de azúcar se purifica antes de su concentración por ebullición en un evaporador. El zumo concentrado o jarabe se vuelve a concentrar y se siembra con pequeños cristales de azúcar en un proceso de cristalización. Se dejan crecer los cristales de azúcar hasta el tamaño deseado mediante la adición de jarabe durante la ebullición. De estos cristales de azúcar en bruto, se separa un jarabe en centrifugadoras, quedando comúnmente una melaza tras la centrifugación final. Este azúcar en bruto procedente de las centrifugadoras, normalmente, se seca y se transfiere para su almacenamiento.

Una práctica actual de ciertos productores de alimentos y/o de bebidas a escala industrial que usan azúcar consiste, por razones económicas, en adquirir de vez en cuando un producto de azúcar de alta pureza del mercado que esté en una forma que aún no sea adecuada para su uso en la producción de alimentos, por contener dicho producto de azúcar, por ejemplo, impurezas tales como color y componentes de las cenizas. Dichos productores, además de reducir costes con la compra de dicho azúcar para la producción de alimentos y/o bebidas, por lo general, también desean un azúcar más blanco para su uso en la producción de alimentos y/o bebidas. El azúcar en bruto, por ejemplo, aunque es sustancialmente puro en sacarosa, normalmente, no se considera apto para usarlo directamente como alimento o ingrediente alimenticio debido a las impurezas que normalmente contiene. Como se ha indicado, el material de sacarosa de alta pureza, tal como el azúcar en bruto, actualmente, se ha purificado mediante procesos no cromatográficos tales como un proceso que usa la afinación, en la que se mezcla el azúcar en bruto con el jarabe concentrado caliente para ablandar cristales de revestimiento exterior, que luego se separan del jarabe mediante centrifugación. Los cristales se descargan de la centrifugadora y se disuelven en agua caliente para formar un licor de azúcar.

El licor de azúcar fundido se purifica bien con un procedimiento de carbonatación o de fosfatación que atrapa las impurezas suspendidas en partículas de mayor tamaño que son más fáciles de separar del licor de azúcar. La carbonatación añade dióxido de carbono y cal al azúcar fundido, formando un precipitado de carbonato de calcio. El precipitado de la carbonatación se retira, por ejemplo, mediante la filtración a presión del licor de azúcar a través de la tela de un filtro de hoja a presión, dejando un líquido transparente cristalino de color paja. La fosfatación añade ácido fosfórico al azúcar fundido y elimina el precipitado en forma de una capa procedente de un clarificador de flotación. El licor fosfatado generalmente se filtra a través de la arena de un filtro de lecho profundo para eliminar el precipitado residual que queda tras la clarificación. Este líquido pasa a través de columnas decolorantes que adsorben las moléculas del colorante. Se concentra un líquido transparente por ebullición en una bandeja de vacío, y después se siembra con cristales de azúcar finos y se dejan crecer hasta un tamaño deseado mediante la adición de licor. Cuando los cristales han alcanzado el tamaño deseado, se descargan los cristales y el jarabe de la bandeja. Se procesa la mezcla de los cristales y del jarabe en centrifugadoras en las que los cristales se separan del jarabe. Se vuelve a hervir el jarabe separado y se extraen más cristales de azúcar del mismo, y se repite el proceso. Se secan los cristales de azúcar refinado haciéndolos girar a través de una corriente de aire, luego se clasifican y se envasan. Otros procedimientos de purificación incluyen procedimientos de sulfitación y procedimientos conocidos como Talofoc y Talodura, que usan la fosfatación y tensioactivos catiónicos o poliacrilamidas para eliminar el color.

Comúnmente, las aplicaciones industriales de las separaciones cromatográficas se emplean en materias primas en las que se desean separar los constituyentes presentes en cantidades significativas. Por ejemplo, una aplicación de cromatografía realizada comúnmente en la industria azucarera es la recuperación del azúcar de las melazas. El azúcar de la melaza, que constituye aproximadamente el 60 % de los sólidos disueltos, se separa de los constituyentes que no son azúcar que componen el 40 % restante de los sólidos disueltos.

Las patentes estadounidenses n.º 4.412.866 y 6.187.204, y las publicaciones internacionales n.º WO 96/010650 y WO 98/032514 describen ejemplos de la ejecución del procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado (o, a veces denominado "SMB") para separar los componentes de una materia prima. El lecho de resina se divide en una serie de recipientes diferenciados, cada uno de los cuales funciona como una zona de dentro de un bucle de circulación. Un sistema colector conecta los recipientes y dirige, en el orden apropiado hacia (o desde) cada recipiente, cada uno de los cuatro medios recogidos en el proceso. Esos medios se conocen en general como materia prima, eluyente, extracto y refinado, respectivamente. En el caso de una fábrica de azúcar, la materia prima común es una solución de sacarosa de una pureza inferior, el eluyente es agua, el extracto es una solución acuosa de sacarosa y el refinado es una solución acuosa que no contiene sacarosa, tal como sales y compuestos de alto peso molecular. El lecho móvil simulado descrito en la patente n.º 4.412.866 es del tipo a veces denominado "SMB continuo".

En la descripción de la patente estadounidense n.º 4.359.430, se describe un ejemplo de procedimiento cromatográfico por lotes, que usa materias primas de sacarosa obtenidas de la remolacha azucarera a purezas de la sacarosa del aproximadamente 7 % al 60 %. Véase también, por ejemplo, la patente estadounidense n.º 5.466.294, que usa un "jarabe suave en bruto" como materia prima de un procedimiento cromatográfico, que no está en una forma de alta pureza, a una pureza de la sacarosa inferior al 89 % en base a los sólidos secos, es decir, que tiene aproximadamente el 11 % de impurezas que no son de sacarosa.

Descripción de la invención Según la presente invención, se proporciona un procedimiento para purificar un material de sacarosa de alta pureza según las reivindicaciones anexas.

Sin embargo, se desconoce que el uso de la cromatografía para purificar material de sacarosa que ya es de una alta pureza haya sido tenido en cuenta por los expertos en la técnica, porque las impurezas del azúcar en bruto, por ejemplo, están presentes en cantidades y/o porcentajes de un nivel muy bajo con respecto a los sólidos secos. Los inventores han descubierto inesperadamente que se puede usar un proceso o procesos de cromatografía de manera rentable para separar cantidades relativamente pequeñas de impurezas no de sacarosa, tales como componentes de las cenizas y el color presentes en un material de sacarosa de alta pureza tal como el azúcar en bruto. Comúnmente, se elimina un importante aspecto económicamente prohibitivo del uso de la cromatografía para la aplicación, la etapa habitual de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para purificar un material de sacarosa de alta pureza, procedimiento que comprende:

desgasificar una corriente que comprende un material de sacarosa de alta pureza que tiene una concentración de sacarosa de al menos un 96 % del total de sólidos disueltos con respecto a los sólidos secos; suministrar dicha corriente a un proceso cromatográfico en un sistema que comprende una o más columnas o lechos cromatográficos; y producir al menos una primera corriente de producto y una segunda corriente de producto a partir de dicho proceso cromatográfico, en el que dicha primera corriente de producto comprende una concentración de dicha sacarosa con respecto a los sólidos secos más alta que dicha corriente que comprende dicho material de sacarosa de alta pureza y una concentración de dicha sacarosa con respecto a los sólidos secos más alta que dicha segunda corriente de producto, y en el que dicha segunda corriente de producto comprende una concentración de uno o más componentes distintos de la sacarosa más alta que dicha primera corriente de producto.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho proceso de cromatografía se selecciona del grupo que consiste en cromatografía en lotes, lecho móvil simulado o SMB, lecho móvil simulado continuo, lecho móvil simulado semicontinuo, lecho móvil simulado variable en el tiempo, lecho móvil simulado secuencial y combinaciones de los mismos.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además disolver dicho material de sacarosa de alta pureza en un eluyente antes de suministrar dicha corriente que comprende el material de sacarosa de alta pureza a dicho proceso cromatográfico.

4. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además:

disolver dicho material de sacarosa de alta pureza en un eluyente; fundir dicho material de sacarosa de alta pureza; y filtrar dicho material de sacarosa de alta pureza antes de suministrar dicha corriente a dicho proceso cromatográfico.

5. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho proceso cromatográfico usa una solución acuosa como eluyente.

6. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además someter dicho material de sacarosa de alta pureza a un proceso para reducir el contenido de materia de dicha corriente suministrada a dicho proceso cromatográfico, en el que dicha materia puede producir el taponamiento de una resina usada en dicho proceso cromatográfico.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho proceso para reducir el contenido de dicha materia se selecciona del grupo que consiste en: filtración a presión, filtración de tambor rotatorio, filtración de membrana, centrifugación y combinaciones de cualquiera de las mismas.

8. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además someter dicha corriente suministrada a dicho proceso cromatográfico a un intercambio iónico antes de suministrar dicha corriente a dicho proceso cromatográfico.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que al menos una de dichas corrientes de producto se somete a una etapa de pulido posterior seleccionada del grupo que consiste en: intercambio iónico, absorción, tratamiento químico, tratamiento con carbono, tratamiento con membrana y sus combinaciones.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el tratamiento químico comprende añadir peróxido de hidrógeno.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que el tratamiento con membrana se selecciona del grupo que consiste en: microfiltración, nanofiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa y sus combinaciones.

12. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho material de sacarosa de alta pureza es azúcar en bruto producida mediante el procesamiento de azúcar de caña.

13. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho material de sacarosa de alta pureza se selecciona del grupo que consiste en: azúcar turbinado, azúcar demerara, azúcar muscovada, azúcar moreno y sus combinaciones.

14. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además refinar parcialmente dicho material de sacarosa de alta pureza mediante procedimientos no cromatográficos antes de suministrar dicha corriente a dicho proceso cromatográfico.

15. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además someter al menos una de dichas corrientes

de producto a otro procesamiento en un sistema separado mediante uno o más procedimientos seleccionados del grupo que consiste en: cromatografía, filtración, tratamiento con membrana, evaporación, destilación, secado, absorción gaseosa, extracción en disolvente, extracción en prensa, absorción, cristalización, centrifugación y combinaciones de cualquiera de los mismos.

16. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que al menos una de dichas corrientes de producto tiene una valoración del color de menos de 200 en la escala estadounidense ICUMSA.

17. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que un porcentaje de sacarosa de dicho material de sacarosa de alta pureza comprende al menos del 98 % al 99 % de los sólidos disueltos totales.

18. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que el eluyente está aproximadamente a 60 ºC.

19. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además mezclar la primera corriente de producto con un producto alimenticio.