一種甘露糖的製備方法

2023-09-22 12:10:45

專利名稱：一種甘露糖的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種甘露糖的製備方法。
背景技術：
D-甘露糖(D-mannose)為一種六碳糖，與葡萄糖為同分異構體，易溶於水，難溶於乙醇，不溶於乙醚，味甜，略帶苦的後味，在自然界中以游離狀態存在的很少，多以甘露聚糖的形式存在；常被作為食品及飲料的甜味劑，在醫藥領域也用於糖尿病、肥胖病、便秘和高膽固醇等疾病的輔助治療。近年來，甘露糖還具有抑制腫瘤生長，預防細菌、病毒感染，減輕類風溼性關節炎的症狀，抑制傷口癒合時炎症的發生等功效也常常見諸報導。CN101851689A中公開了一種甘露糖的製備方法,其以葡萄糖為原料,經過差向異構得到葡萄糖與甘露糖的混合液，再經過分離材料為凝膠聚苯乙烯Ca型樹脂的模擬移動床分離一遍，得到富含甘露糖組分的分離液；兩遍濃縮後進行水相結晶歷時60-100h，離心 後得到粗晶；用無水乙醇浸泡洗滌以精製粗晶，可得到含量99%的甘露糖晶體。此方法雖能得到高純度的結晶D-甘露糖，但甘露糖在水中的溶解度為250g/g，水相結晶困難，且需進行多個降溫梯度的精確控制，對控溫設備要求高，耗時長久；水相結晶前需要經過兩次濃縮工藝，增加能耗成本；結晶歷時60-100h，效率低；粗品D-甘露糖結晶還需要經過無水乙醇精製，不僅工藝繁瑣，且易造成溶劑殘留。CN102329340A中也公開了一種D-甘露糖製備方法，該方法是將葡萄糖差向異構部分轉化為甘露糖而得到的兩者混合液，經過三次模擬移動床分離，得到的富含甘露糖的組分經過脫鹽、濃縮、結晶、離心、乾燥後得到高純度的D-甘露糖。該方法也要經過多步濃縮步驟，增加能耗成本；採用乙醇結晶的方法得到最終產物歷時4. 5-6h，不僅耗時較長，而且易殘留有機溶劑，同時還要嚴格掌控晶種的加入時間和攪拌速度，增加了操作的繁複程度。

發明內容
針對現有技術中製備甘露糖的方法存在的上述缺陷和不足，本發明的目的即提供一種工藝簡單、生產效率高、操作簡便的D-甘露糖製備方法。本發明的技術方案為—種D-甘露糖的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(I)葡萄糖在常壓或加壓條件下以鑰酸銨為催化劑進行差向異構，得到葡萄糖和甘露糖的混合液；(2)將步驟(I)得到的混合液進行脫色脫鹽精製；(3)將步驟(2)精製後的混合液經過六柱順序式模擬移動床I進行分離提純，得到富含甘露糖的組份A和富含葡萄糖的組份B ；(4)將步驟(3)得到的組份A再進入六柱順序式模擬移動床2進行二次分離，得到富含甘露的糖組份C和富含葡萄糖的組份D ；
(5)將步驟(3)得到的組份B經膜過濾後返回到步驟(I)進行二次差相異構；(6)將步驟⑷得到的組份D經膜過濾返回到步驟(3)的模擬移動床I進行循環分離；(7)將步驟⑷得到的組份C經離心噴霧乾燥得到高純度D-甘露糖成品。本發明還有以下更進一步的改進本發明步驟⑴中，差向異構反應的壓力範圍為0 0. 2MPa，溫度範圍為100 110。。。本發明步驟(3)中，六柱順序式模擬移動床I填充的分離材料為鈣型陽離子樹脂。本發明步驟(4)中，六柱順序式模擬移動床2填充的分離材料為鈣型分子篩。 本發明步驟(7)中離心噴霧乾燥參數為進風溫度100 140°C，出風溫度30 60°C，進料質量百分比濃度為30wt. %。得到的D-甘露糖成品純度達到99%以上。以本發明的技術方案得到的D-甘露糖，總收率為53 60. 4%。與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點(I)本發明採用二次模擬移動床結合噴霧乾燥的方法來製備高純度的D-甘露糖，徹底避開了通過結晶方法得到產品的通常做法，克服了結晶操作步驟繁瑣、操作條件嚴格、過程歷時久、有機溶劑使用量大、溶劑易殘留、甘露糖水結晶粉末黏度大且易吸溼的缺點，可以得到均一粒度的無定形D-甘露糖。(2)本發明徹底省去了糖液濃縮的步驟，不僅節約能耗，且簡化了生產工藝。(3)由於模擬移動床和噴霧乾燥都是連續進料、連續出料，所以本發明整個工藝流程中沒有間歇的步驟，完全可以實現連續化操作，進而大幅提高生產效率。(4)本發明引入的順序式模擬移動床(SSMB)具有分離柱用量少、設備整體佔地面積更小、更節約填充的分離材料、自動化控制程度高、易操作，分離效果更好等特點，可進一步提高回收率和產品純度，同時能夠實現三元組分分離。(5)本發明的差向異構反應是在加壓或常壓條件下進行，與常見的真空反應條件相比，可以提聞反應溫度(因沸點的提聞)，進而提聞轉化率。(6)本發明還在噴霧乾燥的乾燥塔內壁和旋風分離器前端引入除溼的冷空氣，減少了甘露糖粉末的粘壁和結塊現象，有助於甘露糖的噴霧乾燥順利實現。噴霧乾燥器中冷空氣的引入方式詳見附圖5。


圖I為實施例5中差相異構反應得到的葡萄糖與甘露糖混合液的高效液相色譜圖。圖2為實施例5中富含甘露糖的組分A的高效液相色譜圖。圖3為實施例5中富含甘露糖的組分C的高效液相色譜圖。圖4為實施例5中經噴霧乾燥後得到的D-甘露糖成品的高效液相色譜圖。圖5為噴霧乾燥器結構示意圖。圖5中的附圖標記如下1.噴霧頭；2.乾燥塔；3.旋風分尚器；4.乾燥塔。
具體實施方式
下面結合以下具體實施方式
對本發明作更為詳細地說明。實施例I將5kg結晶葡萄糖用純化水稀釋到固形物質量百分比濃度為50wt. %，加入催化劑鑰酸銨15g，在0. 2MPa，110°C的條件下進行差向異構2h，得到的異構混合液中甘露糖的質量百分比濃度為15. 2wt. %。將上述異構混合液進行脫色脫鹽精製後，進入六柱順序式模擬移動床I (填料為鈣型陽離子樹脂)進行分離提純，得到富含甘露糖組份A和富含葡萄糖的組份B，組份A中甘露糖的純度為88. 3 %。然後，組份A進入六柱順序式模擬移動床2 (填料為鈣型分子篩)進行二次分離，得到富含甘露糖組份C和富含葡萄糖組份D，組份C中甘露糖的純度為99. 5%。組份B經膜過濾後返回到反應釜進行二次差相異構，組份D經膜過濾返回到模擬移動床I進行循環分離，組份C經離心噴霧乾燥(參數為進風溫度140°C，出 風溫度30°C，進料質量百分比濃度30wt. % )得到純度為99. 5%的D-甘露糖粉末I. 20kg,組份B和D循環分離得到純度為99. 5%的D-甘露糖粉末I. 58kg，產品總收率為55. 6%。實施例2將5kg結晶葡萄糖用純化水稀釋到固形物質量百分比濃度為50wt. %，加入催化劑鑰酸銨15g，在0. 15MPa，105°C的條件下進行差向異構2h，得到的異構混合液中甘露糖質量百分比濃度為14. 5wt. %。將所得異構混合液進行脫色脫鹽精製後，進入六柱順序式模擬移動床I (填料為鈣型陽離子樹脂)進行分離提純，得到富含甘露糖組份A和富含葡萄糖的組份B，組份A中甘露糖的純度為87. 2 %。然後，組份A進入六柱順序式模擬移動床2 (填料為鈣型分子篩)進行二次分離，得到富含甘露糖組份C和富含葡萄糖組份D，組份C中甘露糖的純度為99. 2%。組份B經膜過濾後返回到反應釜進行二次差相異構，組份D經膜過濾返回到模擬移動床I進行循環分離，組份C經離心噴霧乾燥(參數為進風溫度120°C，出風溫度40°C，進料質量百分比濃度30wt. % )得到純度為99. 2%的D-甘露糖粉末I. 17kg，組份B和D循環分離得到純度為99. 2%的D-甘露糖粉末I. 52kg，產品總收率為53. 8%。實施例3將5kg結晶葡萄糖用純化水稀釋到固形物質量百分比濃度為50wt. %，加入催化劑鑰酸銨15g，在常壓、100°C的條件下進行差向異構2h，得到的異構混合液中甘露糖質量百分比濃度為13. 6wt. %。將所得異構混合液進行脫色脫鹽精製後，進入六柱順序式模擬移動床I (填料為鈣型陽離子樹脂)進行分離提純，得到富含甘露糖組份A和富含葡萄糖的組份B，組份A中甘露糖的純度為86. 2 %。然後，組份A進入六柱順序式模擬移動床2 (填料為鈣型分子篩)進行二次分離，得到富含甘露糖組份C和富含葡萄糖組份D，組份C中甘露糖的純度為99. 1%。組份B經膜過濾後返回到反應釜進行二次差相異構，組份D經膜過濾返回到模擬移動床I進行循環分離，組份C經離心噴霧乾燥(參數為進風溫度100°C，出風溫度60°C，進料質量百分比濃度30wt. % )得到純度為99. I %的D-甘露糖粉末I. 12kg，組份B和D循環分離得到純度為99. I %的D-甘露糖粉末I. 56kg，產品總收率為53. 6%。實施例4將150kg結晶葡萄糖用純化水稀釋到固形物質量百分比濃度為50wt. %，加入催化劑鑰酸銨450g，在0. IMPa, 110°C的條件下進行差向異構2h，得到的異構混合液中甘露糖質量百分比濃度為15. Owt. %。將所得異構混合液進行脫色脫鹽精製後，進入六柱順序式模擬移動床I (填料為鈣型陽離子樹脂)進行分離提純，得到富含甘露糖組份A和富含葡萄糖的組份B，組份A中甘露糖的純度為88. 1%。然後，組份A進入六柱順序式模擬移動床2 (填料為鈣型分子篩)進行二次分離，得到富含甘露糖組份C和富含葡萄糖組份D，組份C中甘露糖的純度為99. 2%。組份B經膜過濾後返回到反應釜進行二次差相異構，組份D經膜過濾返回到模擬移動床I進行循環分離，組份C經離心噴霧乾燥(參數為進風溫度140°C，出風溫度30°C，進料質量百分比濃度30wt. % )得到純度為99. 2%的D-甘露糖粉末42. 9kg，組份B和D循環分離得到純度為99. 2%的D-甘露糖粉末47. 7kg，收率60. 4%。實施例5將150kg結晶葡萄糖用純化水稀釋到固形物質量百分比濃度為50wt. %，加入催化劑鑰酸銨450g，在0. 2MPa，110°C的條件下進行差向異構2h，得到的異構混合液中甘露糖質量百分比濃度為15. 2wt. %。將所得異構混合液進行脫色脫鹽精製後，進入六柱順序式模擬移動床I (填料為鈣型陽離子樹脂)進行分離提純，得到富含甘露糖組份A和富含葡萄糖的組份B，組份A中甘露糖的純度為89. 6 %。然後，組份A進入六柱順序式模擬移動床2 (填料為鈣型分子篩)進行二次分離，得到富含甘露糖組份C和富含葡萄糖組份D，組份C中甘露糖的純度為99. 93%。組份B經膜過濾後返回到反應釜進行二次差相異構，組份D經膜過 濾返回到模擬移動床I進行循環分離，組份C經離心噴霧乾燥(參數為進風溫度140°C，出風溫度30°C，進料質量百分比濃度30wt. %)得到純度為99. 89%的D-甘露糖粉末41. 8kg，組份B和D循環分離得到純度為99. 89%的D-甘露糖粉末46. 9kg，收率59. I %。對該實施例過程中得到的差相異構混合液、富含甘露糖的組份A、富含甘露糖的組份C和經噴霧乾燥後得到的D-甘露糖成品，分別進行高效液相色譜的檢測，得到表1-4所示的結果(譜圖詳見附圖1-4)。檢測儀器高效液相色譜一蒸發光散射檢測器；色譜柱為Phenomenex, RezexRCM-Monosacharide Ca+2, 300 X 7. 8mm ;流動相為水(流速 0. 5ml/min);柱溫 80°C;蒸發光散射檢測器溫度85°C,空氣2. 5bar,撞擊器關。表I差相異構後得到的混合液的高效液相色譜圖數據
序號保留時間名稱峰面積％ 峰面積
r nI13.546 葡萄糖 69.61 5787083
_2_15.642 甘露糖 30.39 2526497
總計_1008313580表2第一次模擬移動床分離後得到的富含甘露糖組份A的高效液相色譜圖數據
序號保留時間名稱峰面積％峰面積
I 13.568 葡萄糖 10.352709090
_2_15.594 甘露糖 89.6523465694
總計_10026174784表3第二次模擬移動床分離後得到的富含甘露糖組份C的高效液相色譜圖數據
權利要求
1.一種D-甘露糖的製備方法，其特徵在於包含以下步驟 (1)葡萄糖在常壓或加壓條件下以鑰酸銨為催化劑進行差向異構，得到葡萄糖和甘露糖的混合液； (2)將步驟(I)得到的混合液進行脫色脫鹽精製； (3)將步驟(2)精製後的混合液經過六柱順序式模擬移動床I進行分離提純，得到富含甘露糖的組份A和富含葡萄糖的組份B ； (4)將步驟(3)得到的組份A再進入六柱順序式模擬移動床2進行二次分離，得到富含甘露的糖組份C和富含葡萄糖的組份D ； (5)將步驟(3)得到的組份B經膜過濾後返回到步驟(I)進行二次差相異構； (6)將步驟(4)得到的組份D經膜過濾返回到步驟(3)的模擬移動床I進行循環分離； (7)將步驟(4)得到的組份C經離心噴霧乾燥得到D-甘露糖成品。
2.根據權利要求I所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中差向異構反應的壓力範圍為O 0. 2MPa，溫度範圍為100 110°C。
3.根據權利要求I或2所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中六柱順序式模擬移動床I填充的分離材料為鈣型陽離子樹脂。
4.根據權利要求I或2所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中六柱順序式模擬移動床2填充的分離材料為鈣型分子篩。
5.根據權利要求I或2所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於所述步驟(7)中離心噴霧乾燥參數為進風溫度100 140°C，出風溫度30 60°C，進料質量百分比濃度為30wt. % o
6.根據權利要求I或2所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於所述步驟(7)中得到的D-甘露糖成品純度為99%以上。
7.根據權利要求I或2所述的D-甘露糖的製備方法，其特徵在於D-甘露糖成品總收率為53 60. 4%。
全文摘要
本發明公開了一種D-甘露糖的製備方法，該方法包含以下步驟葡萄糖在常壓或加壓條件下以鉬酸銨為催化劑進行差向異構，得到葡萄糖和甘露糖的混合液；上述混合液進行脫色脫鹽精製後，進入模擬移動床1進行分離提純，得到富含甘露糖的組份A和富含葡萄糖的組份B；組份A再進入模擬移動床2進行分離，得到富含甘露的糖組份C和富含葡萄糖的組份D；組份B經膜過濾後進入差相異構步驟；組份D經膜過濾進入到模擬移動床1進行循環分離；組份C經離心噴霧乾燥得到D-甘露糖成品。本方法步驟簡單，易於操作。通過本方法製備得到的D-甘露糖成品純度達到99％以上，總收率達53～60.4％。
文檔編號C07H1/06GK102807593SQ201210206390
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者廖小雪, 趙永強, 孫立, 賈洪濤 申請人:白心亮