模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝的製作方法

2023-06-02 08:37:56 1

專利名稱：模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝的製作方法
技術領域：
本發明為利用模擬移動床分離裝置分離甘露糖與葡萄糖的工藝。屬於有機化合物分離領域。
背景技術：
葡萄糖的分子式為C6H12O6，結構式為 是人體及動植物代謝必不可少的基本物質，也是澱粉的組成單元，在生物體及自然界中廣泛存在。
甘露糖的分子式為C6H12O6，結構式為 是葡萄糖的同分異構體，兩者的差別僅為第二個碳原子上所結合的羥基手性方位正好相反。甘露糖在自然界中存在較少，可應用於甜味劑及生化、醫藥製劑等。甘露糖經加氫反應後可全部轉化生成甘露醇，因此，甘露糖是醫藥常用藥甘露醇的有效製備途徑之一。以葡萄糖為原料，經過差向異構化反應後可部分轉化生成甘露糖，即可高收率地加氫生成甘露醇。
但是，葡萄糖差向異構化轉化成甘露糖的產率較低，以鉬酸鹽為催化劑的工藝，單程反應後的甘露糖含量只達到28～33％。要想提高甘露糖的產率，須使甘露糖與葡萄糖分離，葡萄糖可重複循環進行差向異構化反應，而分離所得的含量較高的甘露糖組份可加氫生成較高含量的甘露糖產物，從而可高收率地製備甘露醇。因此，能否有效地分離甘露糖-葡萄糖，成為葡萄糖為原料經濟地生產甘露醇的關鍵。
由於甘露糖與葡萄糖為差向同分異構體，兩者性質、結構極為相似，一般的分離方法如結晶、蒸餾、萃取等很難將它們分離，或者分離成本過高。利用吸附分離的方法有可能分離這類性質極相似的同分異構體。吸附分離的原理為選擇一種吸附劑，甘露糖與葡萄糖在這種吸附劑上吸附的強度有差異，甘露糖被吸附得更牢固些，用洗脫劑洗脫時，葡萄糖就先出來，甘露糖較後出來，這樣兩者就得到了部分分離。吸附分離是對付這類難分離的同分異構體物質的有效手段之一，例如果糖-葡萄糖的分離、混合二甲苯的分離就是吸附分離的成功例子。利用模擬移動床的吸附分離現已成為現代工業的有效分離方法之一。
以往的甘露糖-葡萄糖分離方法，均存在缺點。
專利European Patent Application0074713報導了使用加入滷化鹽的方法，降溫析出葡萄糖-滷化鹽共晶體的辦法來達到部分分離的目的，該法所得到的富含甘露糖組分中所含的甘露糖與葡萄糖質量比仍達到1∶1。顯然該專利所述的分離效率低，且分離不徹底，況且大量的滷化鹽會使離交除雜的負擔很重，生產成本很高，該法工藝在工業上很難得到有效應用，加氫後所得到的甘露醇含量最高也只達到50％。此法為甘露糖-葡萄糖結晶分離的典型例子。
專利GB1540556，1977報導了使用鈣型陽離子交換樹脂作為吸附劑，用水作洗脫劑，進行單柱分離甘露糖-葡萄糖，甘露糖較後出，葡萄糖先出，分別收集所出來的餾份，即可得到富含甘露糖和富含葡萄糖的組份；美國專利USP4471114，1984也報導了使用分子篩作吸附劑，用單柱分離法分離甘露糖和葡萄糖。以上兩法只使用單柱分離，為間歇操作，耗水量大，所得到的產品濃度很低，例如甘露糖含量達70％以上時，濃度低於8％；葡萄糖含量達90％以上時，濃度低於10％，因此，需耗費大量的蒸汽和能量進行濃縮，也不適宜工業化大量生產應用。但單柱吸附分離試驗可為模擬移動床分離甘露糖-葡萄糖篩選可用的吸附劑。

發明內容
本發明的目的是提供一種以模擬移動床裝置分離甘露糖與葡萄糖的工藝，可實現工業化生產。
由於單柱吸附分離甘露糖葡萄糖所得到的出料濃度很低，耗水量大，只能間歇操作，不適宜工業化生產應用；利用模擬移動床分離裝置，可克服單柱裝置的上述缺點，在工業生產上得到應用，所得到的出料濃度比單柱出料濃度升高，連續進、出料操作，易於實現自動化控制，所得到的出料組份的純度和質量也有所提高。
模擬移動床已實現工業化生產的例子有混合二甲苯的分離、果糖葡萄糖的分離等，尤其是果糖葡萄糖的分離，世界上已經建成多套大型果葡糖分離裝置，使果糖的生產成本大大降低。因此，模擬移動床裝置是具有操作自動化程度高，工藝穩定，易於實現計算機控制的分離手段。利用模擬移動床裝置可為工業生產分離甘露糖葡萄糖提供可能。
本發明所用的原料為以葡萄糖差向異構化反應後部分轉化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％左右，濃度為40～70％。
本發明的模擬移動床是選用強酸性陽離子交換樹脂作為吸附劑，以水為洗脫劑，分離溫度為40～85℃，連續進行進料、出料操作，可同時得到兩種出料，一種為富含葡萄糖的組份，為前餾份；另一種為富含甘露糖的組份，為後餾份。控制好操作條件後，進料、進水、前餾份出料、後餾份出料可同時進行。
本發明所使用的模擬移動床是以24(或12)個柱首尾相接，每個柱均接有出料口、進料口、循環口、進水口。本發明所用的模擬移動床是用旋轉閥轉動控制的方式來改變進料口、出料口、進水口、循環進出口的位置。按照進出料口及循環口的位置，24個柱子分成4個區域一區(或稱提取區或吸附區)前餾分出口至料液進口，有6個柱；二區(或稱富集區或一精區)料液進口至後餾份出口，有8個柱；三區(或稱解吸區)後餾分出口至洗脫水入口，有6個柱；四區(或稱循環區或二精區)後餾份出口至洗脫水入口，有4個柱。
12柱模擬移動床的分區形式如下一區(或稱提取區或吸附區)前餾分出口至料液進口，有3個柱；二區(或稱富集區或一精區)料液進口至後餾份出口，有4個柱；
三區(或稱解吸區)後餾分出口至洗脫水入口，有3個柱；四區(或稱循環區或二精區)後餾份出口至洗脫水入口，有2個柱。
整個模擬移動床系統用保溫罩密閉，裝上2臺2KW的空氣鼓風加熱器，可維持罩內溫度為40～85℃的要求範圍。進料、進水需經熱水槽預熱後才進入系統。這樣，可保證系統的分離溫度控制為要求範圍。
前餾份出料口裝上壓力自動控制閥，保證前餾份出料口處的壓力為恆定數值，從而有效保持系統內壓力的穩定；後餾份出料由閥門手動控制。根據每小時前、後餾份的出料、進水量、進料量的累計體積數值來使系統的物料達到平衡。
進出料達到平衡後，檢測出料口的物料濃度，調節前餾份的出料濃度為15～30％，後餾份出料濃度為18～36％範圍，可獲得較滿意的分離效果。
正常操作時，模擬移動床系統內最高壓力為0.5～1.5Mpa，循環泵流量示數為25～35升/小時，糖液進料量3.5～4.2L/h，洗脫水進料量5.8～6.4L/h，扳閥時間2～12分鐘，進料48小時後，系統達到穩定操作狀態後，所得到的出料情況如下

本發明的突出優點如下(1)操作條件穩定可靠，易於實現工業化生產及採用自動控制裝置；(2)所得到的前、後餾份的濃度比單柱吸附分離情況大為提高，有助於降低物料濃縮所耗費的大量蒸汽和能量；(3)前、後餾份的產品質量也有所提高，且能夠穩定運轉長時間。總之，利用模擬移動床裝置進行甘露糖-葡萄糖分離，為工業化生產分離甘露糖-葡萄糖創造了很好的條件。
具體實施例方式下面，結合實施例來進一步介紹本發明的工藝。
實施例1進料為以葡萄糖差向異構化反應後部分轉化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％，濃度為50％。模擬移動床的操作條件如下分離溫度58℃，最高壓力0.6Mpa，循環泵流量計示數為28升/小時，糖液進料流量3.75升/小時，洗脫水進水流量6.11升/小時，扳閥步進時間為6分鐘，以12柱形式，以鈣型陽離子交換樹脂作吸附劑，以水為洗脫劑，穩定運行48小時後，所得到的出料情況如下

實施例2進料為以葡萄糖差向異構化反應後部分轉化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％，濃度為55％。模擬移動床的操作條件如下分離溫度50℃，最高壓力0.75Mpa，循環泵流量計示數為32升/小時，糖液進料流量3.7升/小時，洗脫水進水流量6.3升/小時，扳閥步進時間為5分30秒，以24柱形式，以鈣型陽離子交換樹脂作吸附劑，以水為洗脫劑，經穩定運行60小時後，所得到的出料情況如下

權利要求
1.一種模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是葡萄糖差向異構化反應後的混合糖液經模擬移動床分離處理後，得到兩種出料前餾份為富含葡萄糖組份，濃度15～30％，含甘露糖低於8％；後餾份為富含甘露糖組份，濃度18～36％，含甘露糖高於75％。
2.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是所述的模擬移動床裝置是以強酸性陽離子交換樹脂作吸附劑，以水為洗脫劑。
3.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是所述的模擬移動床裝置有12柱以及24柱形式，用旋轉閥轉動的方式來改變進料口、出料口、進水口及循環進出口的位置。
4.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是模擬移動床的操作條件如下分離溫度40～85℃，最高壓力0.5～1.5Mpa，循環泵流量示數25～35升/小時，糖液進料流量3.5～4.2升/小時，洗脫水進水流量5.8～6.4升/小時，扳閥步進時間為2～12分鐘，
5.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是模擬移動床的進料為葡萄糖差向異構化反應後部分轉化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％左右，濃度為40～70％。
6.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是模擬移動床系統進出料達到平衡後，檢測出料口的物料濃度，調節前餾份的出料濃度為15～30％，後餾份出料濃度為18～36％範圍，可獲得較滿意的分離效果。
7.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是前餾份出料口裝上壓力自動控制閥，可保證前餾份出料口處的壓力為恆定數值，從而有效保持系統內壓力的穩定；後餾份出料由閥門手動控制；根據每小時前、後餾份的出料、進水量、進料量的累計體積數值來使系統的物料達到平衡。
8.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是模擬移動床系統按照進出料口及循環口的位置，24個柱子分成4個區域一區或稱提取區或吸附區前餾分出口至料液進口，有6個柱；二區或稱富集區或一精區料液進口至後餾份出口，有8個柱；三區或稱解吸區後餾分出口至洗脫水入口，有6個柱；四區或稱循環區或二精區後餾份出口至洗脫水入口，有4個柱。
9.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是模擬移動床系統按照進出料口及循環口的位置，12個柱子分成4個區域一區或稱提取區或吸附區前餾分出口至料液進口，有3個柱；二區或稱富集區或一精區料液進口至後餾份出口，有4個柱；三區或稱解吸區後餾分出口至洗脫水入口，有3個柱；四區或稱循環區或二精區後餾份出口至洗脫水入口，有2個柱。
10.根據權利要求1所述的模擬移動床分離甘露糖與葡萄糖的工藝，其特徵是整個模擬移動床系統用保溫罩密閉，裝上空氣鼓風加熱器，可維持罩內溫度為40～85℃的要求範圍，進料、進水需經熱水槽預熱後才進入系統，來保證系統的分離溫度控制為要求範圍。
全文摘要
本發明為一種利用模擬移動床裝置分離甘露糖與葡萄糖的工藝。以葡萄糖差向異構化反應後所得到的混合糖液為原料，以12柱或24柱模擬移動床，以強酸性陽離子交換樹脂為吸附劑，以水為洗脫劑，在40～85℃溫度下，經分離得到富含甘露糖的後餾份，濃度為18～36％，甘露糖含量75％以上；得到富含葡萄糖的前餾份，濃度為15～30％，甘露糖含量低於8％。本發明的工藝為工業上分離甘露糖與葡萄糖提供了可能。
文檔編號C07H3/00GK1528769SQ0313495
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月28日 優先權日2003年9月28日
發明者章朝暉, 王建平, 馮巧嫦, 韋振雷, 劉勇波, 曾志文, 黃靜, 楊煜 申請人:南寧市化工研究設計院