Development of continuous process of attainment of frutose from sacarose.

Resumo: O mercado de consumo da frutose tem aumentado significativamente nos últimos anos, visto que este açúcar está sendo cada vez mais utilizado em substituição à sacarose devido aos benefícios fisiológicos apontados em recentes pesquisas. Dentre muitos métodos para obtenção de frutose de alto grau de pureza a partir da sacarose, a utilização de enzimas imobilizadas em biorreatores apresenta vantagens como a utilização de condições operacionais amenas e baixa formação de subprodutos. A mistura de glicose e frutose resultante pode ser separada por técnicas cromatográficas de baixo custo, como a utilização de zeólitas como adsorvente. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo para obtenção de frutose partindo-se da sacarose. Foi estudada a hidrólise em leito contendo a enzima inulinase imobilizada e a seguir, a separação da glicose e frutose feita em colunas de adsorção contendo zeólitas Y. Inicialmente realizou-se a caracterização da inulinase de Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus imobilizada em alginato de cálcio com adição carvão ativado e foi observado que a meia-vida da enzima é aumentada, sendo que a 50oC é de 11,1 dias, o que representa boas perspectivas de utilização industrial. Obteve-se ainda a temperatura ideal de processo para o biorreator, que é de 43oC. Com o pH fixado em 4,8, a conversão da sacarose foi estudada em um leito com 105 mL de inulinase imobilizada e tempo de residência de 6,2 horas. Nestas condições, obteve-se uma conversão de 98% e a meia-vida do leito obtido experimentalmente foi de 74 dias. O estudo da separação da frutose e glicose em leito contendo zeólitas Y na forma bárica mostrou que a condição em que se obteve a melhor eficiência de separação, de 1,62, foi utilizando-se 3 colunas em série com volume total de 117,9 cm3 e etanol 15% como eluente. Nestas condições, recuperou-se 63,5% da frutose injetada praticamente pura na saída da última coluna. Para o processo global, de hidrólise da sacarose e separação de frutose e glicose, foram dimensionadas 3 colunas para a separação, visto que o processo de hidrólise é a etapa limitante. As colunas devem ter 75 cm de altura, diâmetro de 5,66 cm e vazão de eluição de 3,27 mL/min. O eluente é o etanol 15%.Abstract: The consumption of fructose has increased in the last few years, as this sugar is being more and more used as a substitute to sucrose, due to the fisiological benefits pointed out by recent research. Between many methods to obtain high-purity fructose starting from sucrose, the utilization of immobilized enzymes in biorrectors presents advantages, as the utilization of mild operational condition and low sub-product formation. The resulting mixture of glucose-fructose can be separated by low-cost chromatographic techniches, as the utilization of zeolyt as adsorbent. The objective of this study was to develop a process to the attainment of fructose starting from sucrose. The hidrolysys of sucrose was studied in a fixed bed containing the inulinase enzyme immobilized and also, after that, the separation of glucose and fructose in an adsorption column containing Y zeolite. At first, it was carried out the characterization of the inulinase of Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus immobilized in calcium alginate with the addition of actived carbon and it was observed that the half-life of the enzyme is increased, and at 50oC it is 11,1 days, which shows good perspectives of industrial utilization. The ideal process temperature for the biorreactor is 43oC. With the pH fixed in 4,8, the sucrose convertion was studied in a fixed bed containing 105 mL of immobilized inulinase and a residence time of 6,2 hours. In these conditions, it was obtained 98% of convertion, and the half-life of the reactor experimentally obtained was 74 days. The study of separation of glucose and fructose in a bed containing Y zeolite in baric form showed that the best condition for this separation was 3 series columns with a total volume of 117,9 cm3 and ethanol 15% as desorbent, resulting in 1,62 of separation efficiency. In these conditions, it was recovered 63,5% of the total fructose injected. For the global process, comprising the sucrose hidrolysys and fructose and glucose separation, it was designed 3 columns for the separation, as the hidrolysys is the limiting stage. The columns must have 75 cm height, 5,66 cm of diameter and a flow rate of 3,27 mL/min. The desorbent used was ethanol 15%