Método para la cristalización evaporativa de maltitol.

Procedimiento de preparación de cristales de maltitol por cristalización evaporativa,

caracterizado por consistir en

a) preparar una solución de maltitol de al menos 85% de riqueza en maltitol en base seca, preferentemente comprendida entre 89% y 99% de riqueza en maltitol en base seca, todavía más preferentemente comprendida entre 93% y 95% de riqueza en maltitol en base seca,

b) concentrar en vacío parcial comprendido entre 20 y 30 kPa dicha solución de maltitol, de riqueza comprendida entre 93 y 95%, a una temperatura de cocción comprendida entre 75 y 85%, en el cristalizador evaporativo de manera de obtener un jarabe de maltitol cuyo grado de sobresaturación en maltitol se sitúe en la zona metaestable del maltitol,

c) sembrar la solución sobresaturada en maltitol con cristales de siembra de maltitol en forma dispersa,

d) llevar a cabo la cristalización durante un tiempo total de menos de 2 horas, manteniendo constante el grado de sobresaturación en maltitol en la zona metaestable del mismo mediante el control de la temperatura entre 70 y 85 °C, la agitación fuerte por bombeo de los vahos de evaporación, por pasos sucesivos constituidos por una fase de concentración por evaporación externa, luego una fase de reposo denominada de condensación (evaporación interna), a concentración global constante, y alimentación del jarabe de maltitol a cristalizar,

e) recuperar los cristales así obtenidos.

Método para la cristalización evaporativa de maltitol La invención se refiere a un procedimiento de cristalización del maltitol caracterizado por que la cristalización se lleva a cabo por evaporación al vacío en un tiempo muy corto.

La invención se refiere muy particularmente a un procedimiento que consiste en evaporar una solución de maltitol muy rica en maltitol, inicialmente subsaturada, de manera de llevarla a la sobresaturación en la zona metaestable del maltitol a la temperatura medida en vacío parcial.

La siembra se realiza entonces con cristales de siembra de maltitol cuyo tamaño y dispersión en la solución sobresaturada se controlan.

La invención consiste a continuación en mantener constante el estado de sobresaturación en maltitol durante todo el período de crecimiento de los cristales mediante el control de las condiciones de temperatura, de la agitación por bombeo de los vahos en el transcurso de la evaporación y de la alimentación de jarabe de maltitol a cristalizar.

La invención permite por tanto obtener en menos de 2 horas cristales de maltitol cuya distribución granulométrica está perfectamente controlada.

El maltitol (1, 4-O--D-glucopiranosil-D-glucitol) es un poliol obtenido por hidrogenación de la maltosa.

La ausencia de extremo reductor en la molécula del maltitol le confiere una estabilidad elevada tanto en el plano térmico como en el plano químico.

Menos calórico que la sacarosa, posee propiedades organolépticas semejantes a las de ese azúcar. Al no ser cariogénico se utiliza en un gran número de aplicaciones tanto alimentarias como farmacéuticas.

La única forma cristalina conocida hasta ahora para el maltitol es la forma anhidra, descrita en la patente US

4.408.041.

No fue en efecto hasta 1983, fecha de la publicación de esa patente, que la sociedad HAYASHIBARA describía por primera vez la producción de cristales de maltitol.

Anteriormente, ese poliol había sido considerado siempre como un producto no cristalizable. Ese postulado erróneo encuentra en realidad su origen en el hecho de que la cristalización del maltitol a partir de una solución sobresaturada no es tan fácil de controlar como en el caso de otros polioles como por ejemplo el manitol o el eritritol. Por otra parte, las soluciones de maltitol contenían gran cantidad de impurezas constituidas por polioles de grado y polimerización superior o igual a 3.

Ciertas características propias del maltitol, como en particular su solubilidad, son asimismo el comienzo de las dificultades constatadas.

En el sentido de la invención, se entiende por «solubilidad del maltitol» la concentración de maltitol de una solución saturada que está en equilibrio con el maltitol en estado sólido.

La «sobresaturación en maltitol» de una solución de maltitol, a una determinada temperatura, se define en el sentido de la invención como el cociente entre la masa de maltitol y la masa de agua de la solución, llevado al cociente entre la masa de maltitol y la masa de agua de la solución saturada en estado puro.

La curva de solubilidad del maltitol así como la curva de límite del grado de sobresaturación (indicada como ) en función de la temperatura traducen clásicamente el comportamiento del maltitol en solución y dividen el dominio de las concentraciones en función de la temperatura en tres zonas:

1) por debajo de la saturación ( < 1) donde la concentración no es posible, 2) entre = 1 y = 1, 08, zona metaestable donde se pueden producir la nucleación y el crecimiento, y 3) por encima de = 1, 08, zona lábil donde la nucleación espontánea, el crecimiento y la amorfización pueden tener lugar de manera no controlada.

La zona metaestable de un determinado compuesto se caracteriza clásicamente por el nacimiento espontáneo de gérmenes cristalinos que pueden crecer o desaparecer, donde los gérmenes que allí se forman son no uniformes y de geometrías irregulares.

Para el maltitol, el límite de sobresaturación de la zona metaestable es = 1, 08 (SCHOUTEN et al. 1999, Carbohydrate Research, 322, 298-302) . Este valor es relativamente débil con relación al de los otros azúcares, y

torna el control de la cristalización particularmente delicado.

La solubilidad acuosa del maltitol es de importancia fundamental para determinar la sobresaturación que representa la fuerza motriz que rige el crecimiento del cristal.

Entre todos los factores susceptibles de influir en la solubilidad acuosa del maltitol, la temperatura se considera el factor que presenta el efecto más notable (OHNO et HIRAO, 1982, Carbohydrate Research, 108, 163-171) .

En efecto, la solubilidad del maltitol crece significativamente con la temperatura. A título indicativo, su solubilidad pasa de 132, 5 g por 100 ml de agua a 8, 5 °C, à 567, 3 g por 100 ml de agua a 90 °C (artículo de A. GHARSALLAOUI et al. en prensa en Food Biophysics) .

La puesta en práctica de esas reglas básicas en los procedimientos de cristalización del maltitol descritos en el estado anterior de la técnica no ha dado lugar hasta el presente más que a éxitos moderados.

En efecto, la cristalización es una operación unitaria compleja que hace intervenir numerosos factores no siempre conocidos y controlados.

Igualmente hay que señalar que la forma final de un cristal depende en gran medida de las condiciones de cristalización. Las impurezas pueden asimismo modificar la forma (o hábito) del cristal, como las formas prismáticas y bipiramidales del cristal de maltitol en presencia de diferentes concentraciones de maltotriitol, descritas por la sociedad solicitante en su patente EP 905.138.

Las impurezas tienen también muchas otras incidencias sobre la cristalización, incluso impedirla completamente.

Por otra parte, si la cristalización no es controlada, se puede incluso obtener un producto amorfo cuya estructura puede evolucionar hacia un estado más estable. Esta «transición vítrea» depende de la estructura y de las condiciones ambientales de temperatura y humedad.

En general, la cristalización se considera como un proceso físico que pone en práctica sistemáticamente dos mecanismos básicos: la nucleación y el crecimiento de los cristales.

Los dos fenómenos se producen en la solución sobresaturada, y con respecto al modo de obtención de la solución sobresaturada, se distinguen diferentes modos de cristalización: los procedimientos térmicos en los cuales se realiza la sobresaturación por enfriamiento, evaporación o combinación de ambos, y los procedimientos con agregado de un cosolvente o de un aditivo que modifique las propiedades del sistema.

Cuando la solubilidad del compuesto a cristalizar aumenta rápidamente con la temperatura, el enfriamiento puede constituir el procedimiento adecuado para la cristalización, y es a menudo en efecto el procedimiento más utilizado.

La solución se enfría hasta un cierto nivel de sobresaturación. La creación de interfases (o gérmenes cristalinos) se puede obtener por un enfriamiento brusco o lento, o en la mayoría de los casos, por una siembra.

La elección depende de hecho de la naturaleza del soluto y de los cristales deseados.

El agrandamiento de los cristales se produce generalmente por disminución gradual de la temperatura. En este tipo de procedimiento, el perfil de temperatura es por tanto el factor primordial de control. La diferencia de temperatura entre la masa en vías de cristalización y el líquido de enfriamiento no debe ser muy elevada, a riesgo de ver formarse sobre la superficie metálica del intercambiador térmico que sirve para el enfriamiento un depósito sólido denominado «costra» o «blindaje», que crea una resistencia complementaria a la transferencia.

A nivel industrial, la cristalización por enfriamiento del maltitol no está por otra parte limitada por la velocidad de crecimiento de los cristales, sino por la capacidad de enfriamiento de la solución puesta a cristalizar.

En el caso del maltitol, la fase de cristalización por enfriamiento es a menudo precedida por una concentración por evaporación, que permite la obtención y luego el mantenimiento de la sobresaturación Parece así que un rendimiento aceptable no puede ser obtenido en una sola etapa so pena de obtener un producto de pureza reducida.

En el caso del maltitol, se opera generalmente en varias etapas, el agua madre proveniente de la primera cristalización, después de la separación de los cristales, sirve para alimentar una nueva cristalización.

Una alternativa a esta etapa de cristalización por agotamiento puede ser el tratamiento del agua madre por cromatografía,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de cristales de maltitol por cristalización evaporativa, caracterizado por consistir en a) preparar una solución de maltitol de al menos 85% de riqueza en maltitol en base seca, preferentemente comprendida entre 89% y 99% de riqueza en maltitol en base seca, todavía más preferentemente comprendida entre 93% y 95% de riqueza en maltitol en base seca, b) concentrar en vacío parcial comprendido entre 20 y 30 kPa dicha solución de maltitol, de riqueza comprendida entre 93 y 95%, a una temperatura de cocción comprendida entre 75 y 85%, en el cristalizador evaporativo de manera de obtener un jarabe de maltitol cuyo grado de sobresaturación en maltitol se sitúe en la zona metaestable del maltitol, c) sembrar la solución sobresaturada en maltitol con cristales de siembra de maltitol en forma dispersa, d) llevar a cabo la cristalización durante un tiempo total de menos de 2 horas, manteniendo constante el grado de sobresaturación en maltitol en la zona metaestable del mismo mediante el control de la temperatura entre 70 y 85 °C, la agitación fuerte por bombeo de los vahos de evaporación, por pasos sucesivos constituidos por una fase de concentración por evaporación externa, luego una fase de reposo denominada de condensación (evaporación interna) , a concentración global constante, y alimentación del jarabe de maltitol a cristalizar, e) recuperar los cristales así obtenidos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la siembra se realiza con cristales de tamaño comprendido entre 10 y 50 µm, de preferencia comprendido entre 20 y 30 µm, más preferentemente del orden de 25 µm.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que los cristales de siembra de maltitol se dispersan en un solvente alimentario de viscosidad relativamente elevada elegido del grupo constituido por jarabe de maltitol saturado y polietilenglicol, principalmente PEG 300, de manera de impedir la formación de agregados o maclas.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la cristalización evaporativa se lleva a cabo por pasos de evaporación/condensación y de condensación durante un tiempo comprendido entre 30 y 90 minutos, de preferencia comprendido entre 40 y 70 minutos.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los cristales de maltitol obtenidos presentan una granulometría comprendida entre 50 y 550 µm, de preferencia comprendida entre 150 y 400 µm, más preferentemente comprendida entre 150 y 350 µm.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la distribución granulométrica de los cristales de maltitol obtenidos es del tipo Gaussiana, con un coeficiente de variación que no supera el 60%, de preferencia que no supera un valor comprendido entre 45 y 55%.