通過化學氧化脫色三氯蔗糖生產中的工藝流的製作方法

2023-05-27 18:56:36

專利名稱：通過化學氧化脫色三氯蔗糖生產中的工藝流的製作方法
技術領域：
本發明涉及氯化糖，包括r -6' - 二氯-r -6' - 二脫氧-e -呋喃果糖-4-氯-4-脫
氧-吡喃半乳糖苷，即三氯蔗糖(三氯半乳蔗糖，TGS)及其前體(TGS-6-酯)生產過程中 工藝流的脫色處理。
背景技術：
4，l'，6'-三氯蔗糖是一種高強度甜味劑，在本說明書中縮寫為"TGS"，也可表示
為r -e' -二氯-r -e' -二脫氧-|3-呋喃果糖-4-氯-4-脫氧-吡喃半乳糖苷。4，r，
6'-三氯蔗糖的現有技術生產方法中使用的大多數策略主要涉及用Vilsmeier-Haack試劑 氯化6-0-醯基蔗糖以形成6-醯基-4， 1' ， 6'-三氯蔗糖，可使用各種氯化劑如三氯氧磷、草 醯氯、五氯化磷等，和叔醯胺如二甲基甲醯胺(DMF)。所述氯化反應之後，反應物料用適當的 鈣、鈉等的鹼氫氧化物中和至PH7. 0-7. 5，以對6-乙醯基-4， 1' ，6'-三氯蔗糖脫醯基/脫 乙醯基，形成4，1'，6'-三氯蔗糖(TGS)。 氯化後的氯化物顏色在脫醯作用之前或之後都非常深。這是由於氯化過程中產生
大量的分解產物。這些化合物主要是焦糖、糠醛等的混合物。這些化合物是非常不合需要
的並給產品染上強烈的顏色，難以通過具體的吸附工藝如碳處理等選擇性地除去。 氯化物料中存在的染色化合物混合物的單個組分具有不同性質，並且有些化合物
具有與TGS相近的性質。因此，這些有色化合物隨著純化的TGS遷移一直到結晶階段，並給
結晶產品染上強烈的顏色。這導致產品純度降低，且終產品規格不容易實現。 在TGS經親和層析法純化期間，這些具有與TGS相近性質的有色化合物也隨TGS
一起結合在樹脂上並隨該產品一起洗脫出來。這導致樹脂的吸附能力降低，因此也是不合
需要的。 結晶期間造成幹擾的有色化合物必須通過各種處理方法除去，包括但不限於木炭 處理等。在一些情況下，木炭處理被重複進行以獲得無色產物。

發明內容
本發明體現在從TGS純化周期中的氯化物料或任何其它工藝流經化學氧化過程 從中脫去顏色的工藝。 在具體實施方式
中，所述化學氧化過程包括不經過或經過其它種類吸附方法之 外，用臭氧氣體從該工藝流中除去顏色。將臭氧氣體直接鼓泡進入工藝流並立即開始脫色。 當該流體達到所需要的顏色時，則認為它可用於下一純化階段。
發明詳細描述 將TGS生產期間獲得的有色工藝流通過木炭床是目前顏色脫除的普遍方法。然
而，該方法導致產品在木炭床層中的損失，並且引起使用過的木炭粉處理的問題。 研究發現，將臭氧鼓泡通過TGS的有色工藝流提供了一種非常方便的顏色脫除的
方法，其不但有效而且不產生待處理或除掉的副產品。此外，臭氧化期間沒有TGS的損失。
退色(colour reduction)是根據鉑鈷標度上測得的縮寫為CU的顏色指數單位來
衡量。典型的退色為臭氧氣體鼓泡速率100-120g/小時下4-5小時內6200單位每IOOOL。
在優選的工藝中，以臭氧鼓泡的氣體是溶解於氧氣中有效地含有7% _14%臭氧的氣體。該
脫色伴隨著溶液PH的降低，並且在臭氧化過程中需要調節pH。 脫色步驟可應用於TGS純化工藝的一個或多個階段，包括但不限於以下 1、氯化後含有6-乙醯基TGS、有/無DMF的中和物料。 2、氯化後含有TGS、有/無DMF的脫醯化物料。 3、包括乙酸乙酯、甲基乙基酮、乙酸丁酯、二氯甲烷等的一種或多種的有機的水不 混溶的溶劑提取物中的6-乙醯基TGS/TGS。
4、水中的6-乙醯基TGS/TGS。 5、水+包括甲醇、丙酮等一種或多種的水混溶溶劑中的6-乙醯基TGS/TGS。
6、TGS的製備過程中獲得的任意部分純化的工藝流，包含親水性或疏水性雜質。
7、結晶之前的純化的產品流。 8、通過重新溶解於水性或有機溶劑進行脫色的結晶產品，TGS/6-乙醯基TGS可溶 於該溶劑中。 9、可在除不限於木炭處理、樹脂處理等的任意吸附脫色外使用。
10、可在該工藝中使用一次以上。 6-乙醯基TGS中的乙醯基可被任何其它醯基，如苯甲醯基取代。
具體實施例方式
下述實施例用來說明如何實踐該說明書中要求保護的本發明，但不限制使用的實
際技術的範圍或要求保護的反應條件或工藝條件的範圍。該實施方式的幾種其它適應性
變化很容易被本領域技術人員預料到，並且它們也包含在這項工作的範圍之內。該實施方
式的幾種其它適應性變化很容易被本領域技術人員預料到，並且它們也包含在本說明書覆
蓋的主題物質的本優先權範圍之內。在本說明書全文中，只要在上下文適用的情況下，單數
也包括其複數，以及同類的一個或多個個體。因此，生產工藝的權利要求上下文中的"氯化
糖"包括權利要求與之相關的一種和另一種以及多於一種的氯化糖。反應物或反應條件的
同等替代物也包含在該說明書的權利要求範圍內。因此，6_乙醯基蔗糖的提及在其中也涵
蓋6-醯基蔗糖的一種或多種，包括6-苯甲醯基蔗糖、6-乙醯基蔗糖、蔗糖-6-鄰苯二甲酸、
蔗糖_6-丙酸、蔗糖_6-戊二酸等。通常，對本領域技術人員來說顯而易見的任何修改或同
等物均包含在該說明書及其權利要求書的範圍之內。 實施例1 :在TGS脫醯化和結晶化之前6-乙醯基TGS的臭氧化 在一項實驗中，將70kg 6-乙醯基蔗糖用由氯化亞碸生成的Vilsmeier-Haack試
劑氯化。 將386kg匿F放入反應器中，然後在其中加入16kg碳。攪拌該物料，並滴加300kg 氯化亞碸，保持溫度低於40°C 。攪拌該物料60分鐘，然後冷卻至0-5°C 。
將溶於DMF的65kg 6_乙醯基蔗糖加到生成的Vilsmeier試劑中，保持溫度低於 5°C 。添加完畢後，將反應物溫度升至室溫保持60分鐘。 然後將該物料加熱至85t:保持60分鐘，再加熱至IO(TC保持6小時，然後進一步加熱至115。C並保持1.5小時。 然後將含有42% 6-乙醯基TGS的該氯化物料用1 : 1氫氧化鈣漿體淬火至 pH7.0，然後該物料經壓濾機過濾。之後將澄清的濾液用ADS600(Thermax India)樹脂進 行親和層析。過濾的物料通過填裝於300Lra柱中的樹脂床，並且6-乙醯基TGS和其它氯 化衍生物被選擇性地結合在樹脂上，而包含可溶形式的無機鹽的DMF水層作為流通部分流 出。然後用2倍床體積的水洗滌樹脂到pH7. O，然後用35%的甲醇水溶液洗脫並小心單獨 地收集6-乙醯基TGS部分。通過降膜蒸發器將甲醇從純6-乙醯基TGS部分除去。
然後將洗脫部分進行降膜蒸發以完全除去甲醇。然後通過使臭氧氣體鼓泡通過溶 液，將濃縮物進行臭氧化。溶液的體積為1400L，包含26.6kg 6-乙醯基TGS。該物料的初 始顏色指數在鉑鈷標度上為12500CU，且溶液的pH為5. 38。在優選的工藝中，用於鼓泡進 入該物料的臭氧氣體是通過使用Megazone系列M212型號(M/s. Aurozon P. 0. Box 43，彭地 治利，印度)的設備，生成為含有高濃度臭氧的氣體。釋放含有臭氧濃度足以引起脫色的氣 體的其它臭氧設備也能用於本發明。鼓泡率固定為150g/小時的臭氧氣體，其具有在氧氣 中正常7%而最高達14% w/w的濃度等級，但也可使用鼓泡的其它速率。
在臭氧化期間，將溶液的pH用10%的氫氧化鈉溶液調節在5-6之間。臭氧化在 14小時後完成，結果發現臭氧化後溶液的顏色指數在鉑鈷標度上為65CU。 6-乙醯基TGS在 臭氧化前後保持不變，沒有任何損失。 然後將該溶液通過加入35X的氫氧化鈉溶液以升高pH至9. 5進行脫醯作用，並在 攪拌下由TLC監測。脫醯作用後，該溶液用乙酸乙酯提取並濃縮。 然後TGS在甲醇和乙酸乙酯的混合物中結晶並乾燥。結果發現分離出的TGS的純 度為99.6%，總收率為34.5%。 實施例2 :氯化後含有TGS和DMF的和進一步純化期間的脫醯物料的臭氧化
將595kg DMF放入反應器，並緩慢加入316kg五氯化磷，保持溫度低於4(TC，使 vilsmeier試劑生成，並攪拌該物料60分鐘，然後冷卻至0_5°C 。 將溶於DMF的100kg 6_乙醯基蔗糖加到生成的Vilsmeier試劑中，保持溫度低於 5°C 。添加完畢，將反應物料溫度升至室溫保持60分鐘。 然後將該物料加熱至85t:保持60分鐘，再加熱至IO(TC保持6小時，然後進一步 加熱至115。C並保持1.5小時。 然後將含有6-乙醯基TGS的該氯化物料用1 : 1氫氧化鈣漿體淬火至pH9. 5，並 且該物料在22t:下保持攪拌3小時以便脫醯作用完成。脫醯作用通過TLC分析確證，然後 用稀HCl調節pH至7.0。含有TGS的該物料經壓濾機過濾。結果發現濾液中的DMF含量為 22%， TGS為43. 5kg。 然後通過使臭氧鼓泡通過溶液，將22kg上述溶液的同等物進行臭氧化。該物料的 初始顏色指數在鉑鈷標度上非常高，且溶液的pH被調節至5. 5。在優選的工藝中，用於鼓泡 進入該物料的臭氧氣體是通過使用Megazone系列M212型號(M/s. Aurozon P.O.Box 43，彭 地治利，印度)的設備，生成為含有高濃度臭氧的氣體。鼓泡率固定為150g/小時的臭氧氣 體，其具有在氧氣中正常7%而最高達14% w/w的濃度等級，但也可使用鼓泡的其它速率。
在臭氧化期間，將溶液的pH用10%的氫氧化鈉溶液調節在5-6之間。臭氧化在 25小時後完成，結果發現臭氧化後溶液的顏色指數在鉑鈷標度上為2500CU。
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然後將溶液通過親和層析ADS600(Thermax India)樹脂進行純化。過濾的物料通 過填裝於300Lra柱中的樹脂床，並且其它氯化衍生物被選擇性地結合在樹脂上，而包含可 溶形式的無機鹽的DMF水層作為流通部分流出。然後用2倍床體積的水洗滌樹脂到pH7. 0， 然後用30X的甲醇水溶液洗脫並小心單獨地收集TGS部分。通過降膜蒸發器將甲醇從純 TGS部分除去。 然後將洗脫部分進行降膜蒸發以完全除去甲醇。然後通過使臭氧氣體鼓泡通入溶 液，將濃縮物進行臭氧化。溶液的體積為1700L，包含20.2kg 6-乙醯基TGS。該物料的初 始顏色指數在鉑鈷標度上為8500CU，且溶液的pH為5. 68。在優選的工藝中，用於鼓泡進入 該物料的臭氧氣體是通過使用Megazone系列M212型號(M/s. Aurozon P.O.Box 43，彭地治 利，印度)的設備，生成為含有高濃度臭氧的氣體。鼓泡率固定為150g/小時的臭氧氣體， 其具有在氧氣中正常7%而最高達14% w/w的濃度等級，但也可使用鼓泡的其它速率。
在臭氧化期間，將溶液的pH用10%的氫氧化鈉溶液調節在5-6之間。臭氧化在 12小時後完成，結果發現臭氧化後溶液的顏色指數在鉑鈷標度上為45CU。 TGS在臭氧化前 後保持不變，沒有任何損失。 該溶液用乙酸乙酯提取並濃縮。然後TGS在甲醇乙酸乙酯的混合物中結晶並幹 燥。結果發現分離出的TGS的純度為98. 69%，總收率為33. 5%。
實施例3 :脫醯作用後含有TGS的中和物質的乙酸乙酯提取物的臭氧化
將實施例2脫醯作用後的21kg TGS等同物溶液進行乙酸乙酯提取，加入1 : 3. 5 倍v/v的脫醯物料和乙酸乙酯，並充分攪拌，然後使其分層。將分開的各層合併。可選擇地 將乙酸乙酯提取物在45t:下真空濃縮至其初始體積的50%，並通過臭氧化進行顏色脫除。
該物料的初始顏色指數在鉑鈷標度上為IOOOCU。在優選的工藝中，用於鼓泡進入 該物料的臭氧氣體是通過使用Megazone系列M212型號(M/s. Aurozon P. 0. Box 43，彭地治 利，印度)的設備，生成為含有高濃度臭氧的氣體。鼓泡率固定為150g/小時的臭氧氣體， 其具有在氧氣中正常7%而最高達14% w/w的濃度等級，但也可使用鼓泡的其它速率。
在臭氧化期間，將碳酸氫鈉晶體直接加入溶液中並攪拌以維持溶液的pH在5-6之 間。臭氧化在20小時後完成，結果發現臭氧化後溶液的顏色指數在鉑鈷標度上為150CU。
然後將臭氧化後的乙酸乙酯提取物用1 : 0. lv/v的飽和氯化鈉溶液洗滌10次以 從該提取物中除去DMF。 DMF除去後，將乙酸乙酯提取物進一步濃縮至最高，然後將獲得的 糖漿裝載在填裝於SS柱的矽烷化矽膠上。用pH10. 5的醋酸鈉緩衝液作為流動相，並收集 純的TGS部分。將該TGS部分通過反滲透工藝濃縮，並將獲得的濃縮物提取至乙酸乙酯中。 然後TGS經木炭處理進一步退色，結果發現其中初始顏色指數在鉑鈷標度上為150CU。取 2Xw/v的木炭並加入該乙酸乙酯提取物中，攪拌並加熱至45t:，保持30分鐘。然後將該溶 液冷卻並過濾，結果發現顏色指數在鉑鈷標度上為32CU。在甲醇和乙酸乙酯的混合物中進 行結晶並乾燥。分離出的TGS的純度為99. 23%，獲得的TGS的總收率為約35%。
權利要求
一種氯化糖的生產工藝，包括需要除去糖的有顏色分解產物的至少一種或它的有色分解衍生物的至少一種，其中所述顏色是通過對該氯化糖無不良影響的化學氧化過程來脫除。
2. 如權利要求1所述的工藝，其中所述氯化糖是三氯蔗糖。
3. 如權利要求2所述的工藝，其中所述化學氧化過程包括使用臭氧。
4. 如權利要求3所述的工藝，其中所述化學氧化過程包括將臭氧鼓泡通過工藝流，優 選地維持pH在約5至6之間。
5. 如權利要求4所述的工藝，其中所述TGS的生產工藝包括步驟a. 通過在有或無二甲基甲醯胺時與醯基氯反應，將6-醯基蔗糖氯化，b. 將氯化後包含TGS，有/無二甲基甲醯胺的物料脫去乙醯基。
6. 如權利要求4所述的工藝，其中進行脫色的工藝流或組合物是以下的至少一種a、 有機的水不混溶溶劑中的6-醯基TGS/TGS，b、 水中的6-醯基TGS/TGS，c、 帶有水混溶性溶劑的水中的6-醯基TGS/TGS，d、 TGS製備過程中獲得的部分純化的工藝流，包含親水性或疏水性雜質，e、 結晶之前的純化產品流，f、 通過重新溶解於水性或有機溶劑中進行脫色的結晶產物，其中TGS/6-乙醯基TGS可 溶於該溶劑。
7. 如權利要求5或6所述的工藝，其中所述工藝以任意順序使用a、 除吸附脫色的至少一個步驟外，或/和b、 在該工藝中多於一次。
8. 如權利要求7所述的工藝，其中所述吸附脫色是通過木炭處理或樹脂處理。
9. 如權利要求8所述的工藝，其中6-醯基TGS包括6-乙醯基TGS或6- 丁基TGS。
10. —種三氯蔗糖的生產工藝，包括以下步驟a、 通過vilsmeier試劑伴隨加熱來氯化6_乙醯基TGS，b、 淬火該氯化反應混合物並調節pH至約7，c、 選擇性地將反應混合物中的6-乙醯基TGS和其它乙醯基氯化糖結合在親和層析樹 脂上，d、 從樹脂上洗脫吸附的6-乙醯基TGS，e、 將洗脫出的部分，優選地在濃縮後進行臭氧鼓泡，維持pH在5至6之間一段時間，至 足以退色至可接受的低水平，優選地在鉑鈷標度上讀數約70CU單位，f、 脫醯基作用，g、 TGS在乙酸乙酯中的提取，禾口h、 固體TGS的分離。
11. 一種三氯蔗糖的生產工藝，包括以下步驟a、 通過vilsmeier試劑伴隨加熱來氯化6_乙醯基TGS，b、 淬火該氯化反應混合物並調節pH至約7，c、 脫醯基作用，d、 將脫醯基的反應混合物經臭氧鼓泡，伴隨維持pH在約5至6之間，e、 選擇性地將反應混合物中的TGS和其它氯化糖結合在親和層析樹脂上，f、 通過降膜蒸發過程來濃縮並除去揮發性溶劑，g、 在水中將濃縮的TGS溶液進行臭氧鼓泡，同時通過加NaOH將pH維持在約5至6之h、 在乙酸乙酯中提取TGS，i、 分離固體TGS。
12. —種三氯蔗糖的生產工藝，包括以下步驟a、 通過vilsmeier試劑伴隨加熱來氯化6_乙醯基TGS，b、 淬火該氯化反應混合物並調節pH至約7，c、 脫醯基作用，d、 在乙酸乙酯中提取，e、 可選地在減壓條件下將乙酸乙酯提取物濃縮至約50 %體積，f 、將臭氧氣體鼓泡通過乙酸乙酯提取物，維持PH在約5至6之間， g、分離固體TGS。
全文摘要
本發明描述了一種工藝，其中通過鼓泡臭氧實現含有三氯蔗糖或6-乙醯基三氯蔗糖的溶液或反應混合物的脫色。該方法可在生產工藝中的不同階段，並與用於脫色的其它吸附劑相結合或不相結合使用。
文檔編號C13B20/08GK101784677SQ200880001879
公開日2010年7月21日 申請日期2008年1月2日 優先權日2007年1月8日
發明者巴楚·強德拉塞卡, 拉克什·拉南, 森迪普·奧蘿拉, 阿丹南古達·沙拉納帕古達·帕蒂爾 申請人:V.B.醫療保險私人有限公司