CN101709069A - 一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的新方法，先将经蔗糖-6-酯氯代得到的三氯蔗糖-6-乙酯粗品制成水溶液，利用若干台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，以乙酸乙酯或乙酸丁酯作为萃取溶剂进行分离萃取，所得萃取液浓缩至干，然后经结晶和重结晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体。本发明应用环隙式离心萃取器进行连续萃取，大大降低了萃取所用有机溶剂的用量，减少了有机溶剂的损失和对环境的污染，产品的萃取率从90％提高到98％，显著减少了分离过程中产品的损失，同时该工艺能显著减轻操作工人的劳动强度和改善工人劳动环境。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种分离纯化食品甜味剂三氯蔗糖的关键中间体三氯蔗糖-6-乙酯的新方法。
(二)背景技术
三氯蔗糖，化学名：4，1′，6′-三氯-4，1′，6′-三脱氧半乳型蔗糖；英文名：4，1′，6′-trichloro-4，1′，6′-trideoxygalactosucrose；CAS登录号：56038-13-2，分子式：C12H19Cl3O8，分子量396.01。
分子结构式：
三氯蔗糖是一种白色粉末状产品，极易溶于水(溶解度28.2g，20℃)，甜度为蔗糖的600倍，且甜味纯正，甜味特性曲线几乎与蔗糖重叠。三氯蔗糖属非营养型强力甜味剂，在人体内几乎不被吸收，热量值为零。三氯蔗糖性质稳定，其结晶产品在20℃的干燥条件下储藏4年也很稳定。在水溶液中，在软饮料的pH范围内(pH3-5)和通常温度下，三氯蔗糖是所有强力甜味剂中性质最为稳定的一种，可以储藏一年以上而不发生任何变化。三氯蔗糖是纯天然产物蔗糖的衍生物，安全性极高。FAO/WHO经过140多次安全和环境的研究来确定三氯蔗糖的安全性，于1990年确定其ADL值为15mg/kg。目前三氯蔗糖替代蔗糖广泛应用于饮料、口香糖、巧克力等诸多品种中，是欧美市场上最理想的强力甜味剂之一。
三氯蔗糖的关键中间体是三氯蔗糖-6-乙酯，目前已经有多项专利报道了三氯蔗糖-6-乙酯的制备方法，但在三氯蔗糖-6-乙酯分离上，传统工艺往往采用箱式设备(如混合澄清槽、搅拌釜等)萃取分离，往往采用乙酸乙酯为萃取剂来进行提取。需多次萃取，有机溶剂用量大，而且由于有机相乙酸乙酯或乙酸丁酯与水密度相近，有机相与水相均为深棕色，分层不明显，容易导致提取不完全或部分物料损失，萃取率不高，萃取率一般在90％左右；而且整个生产过程中因夹带损失的乙酸乙酯比较多，相应地提高了生产成本，同时也污染了环境，对操作人员危害也比较严重，同时设备占地体积较大，操作只能间歇运行，工人的劳动强度高和劳动环境不友好等缺点。
环隙式离心萃取器是一种高效的液-液萃取设备，在离心力场中实现两相混合液的分相，具有分相性能好，处理能力大，达到传质平衡速度快，传质效率高；设备紧凑，占用厂房面积小等优点。目前尚无利用环隙式离心萃取器分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的报道。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的新方法，该方法萃取溶剂用量少、萃取率高，而且能显著减轻操作工人的劳动强度和改善劳动环境。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，先将蔗糖-6-乙酯经氯代得到的三氯蔗糖-6-乙酯粗品制成水溶液，利用若干台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，即以环隙式离心萃取器可以多台串联起来运行，台数不受限制，可以很方便地实现多级逆流萃取过程，以乙酸乙酯或乙酸丁酯作为萃取溶剂进行分离萃取，所得萃取液(即有机相)浓缩至干，然后经结晶溶剂结晶和重结晶溶剂重结晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体。
所述的串联逆流萃取流程，环隙式离心萃取器的连接方式和物料走向如图1所示，本发明推荐所述的萃取溶剂与水溶液的体积比为0.8～1.5∶1。在串联逆流萃取过程中，其他工艺参数比如环隙式离心萃取器的转速、水溶液的流量等本领域技术人员可以根据实际需要进行确定，一般推荐环隙式离心萃取器的转速为1800～2400r/min。
本发明优选利用3或4台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程。
本发明在萃取结束后，将所得萃取液浓缩至干，然后采用常规操作进行结晶和重结晶。本发明优选使用含1～2％v/v乙醚的水溶液进行结晶，得到结晶粗品。本发明还优选使用乙酸乙酯和水的混合溶剂进行重结晶，进一步优选使用体积比为1∶0.4～0.6的乙酸乙酯和水的混合溶剂进行重结晶，以得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体。
本发明具体推荐所述的分离纯化方法按照如下步骤进行：将经蔗糖-6-乙酯氯代得到的三氯蔗糖-6-乙酯粗品制成水溶液，利用3或4台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，以乙酸乙酯或乙酸丁酯作为萃取溶剂进行分离萃取，所得萃取液浓缩至干，然后使用含1～2％v/v乙醚的水溶液进行结晶，所得结晶粗品再用体积比为1∶.0.4～0.6的乙酸乙酯和水的混合溶剂进行重结晶，最终得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体；所述萃取溶剂与水溶液的体积比为0.8～1.5∶1。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：应用环隙式离心萃取器，研究连续萃取技术，解决了三氯蔗糖关键中间体三氯蔗糖-6-酯生产中有机溶剂用量大、能耗较高及分离时间长等问题，大大降低了萃取所用有机溶剂的用量，减少了有机溶剂的损失和对环境的污染，产品的萃取率大为提高，显著减少了分离过程中产品的损失，同时该工艺能显著减轻操作工人的劳动强度和改善工人劳动环境。
(四)附图说明
图1是用3台环隙式离心萃取器组成的串联逆流萃取流程。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
本发明实施例使用的三氯蔗糖-6-乙酯粗品是采用US20080103298例1的方法通过30g蔗糖-6-乙酯氯代得到。
对照实验：
按照us20080103298例1的方法制备三氯蔗糖-6-乙酯(30g蔗糖-6-乙酯氯代得到)，将反应所得产物用适量水溶解得到含三氯蔗糖-6-乙酯及副产物的混合溶液100mL，分别用3×200mL乙酸乙酯提取后，用2×100mL饱和食盐水洗涤，加活性碳脱色后浓缩得到40g含量为50％的糖浆状物质(含20g三氯蔗糖6-乙酯)，用30mL1％乙醚(体积比)的水结晶得三氯蔗糖-6-乙酯粗品，所得粗品用35mL乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.5)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯15.0g(分离纯化收率为42％)。
实施例1：
取上述方法制备好的含有三氯蔗糖-6-乙酯及其它副产物的水溶液100mL，采用3台Φ20环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程(物料走向详见附图1)，萃取溶剂为80mL新鲜乙酸乙酯，水溶液的流量控制为2L/h，操作流比(有机相/水相)控制为0.8∶1，转速为1800r/min，乙酸乙酯萃取液浓缩至干得到42.5g含量为52％的糖浆状物质(含22.1g三氯蔗糖-6-乙酯)，用30mL1％乙醚(体积比)的水结晶得三氯蔗糖6-乙酯粗品，所得粗品用35mL乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.5)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯(分离纯化收率为46.2％)。
实施例2：
取上述方法制备好的含有三氯蔗糖-6-乙酯及其它副产物的水溶液100mL，采用4台Φ20环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，萃取溶剂为150mL新鲜乙酸乙酯，水溶液的流量控制为3L/h，操作流比(有机相/水相)控制为1.5∶1，转速为1800r/min，乙酸乙酯萃取液浓缩至干得到43.1g含量为52.5％的糖浆状物质(含22.6g三氯蔗糖-6-乙酯)，用30mL 2％乙醚(体积比)的水结晶得三氯蔗糖-6-乙酯粗品，所得粗品用35mL乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.5)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯(分离纯化收率为49.2％)。
实施例3：
取上述方法制备好的含有三氯蔗糖-6-乙酯及其它副产物的水溶液100mL，采用3台Φ20环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，萃取溶剂为100mL新鲜乙酸乙酯，水溶液的流量控制为4L/h，操作流比(有机相/水相)控制为1∶1，转速为1800r/min，乙酸乙酯萃取液浓缩至干得到42.8g含量为52.5％的糖浆状物质(含22.5g三氯蔗糖-6-乙酯)，用含1％乙醚的水35mL结晶得粗品，所得粗品用30mL乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.6)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯(分离纯化收率为48.2％)。
实施例4：
取上述方法制备好的含有三氯蔗糖-6-乙酯及其它副产物的水溶液100mL，采用3台Φ20环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，萃取溶剂为100mL新鲜乙酸丁酯，水溶液的流量控制为2.5L/h操作流比(有机相/水相)控制为1∶1，转速为1800r/min，乙酸丁酯萃取液浓缩至干得到42.7g含量为52.5％的糖浆状物质(含22.4g三氯蔗糖-6-乙酯)，用含2％乙醚(体积比)的水35mL结晶得粗品，所得粗品用25mL乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.4)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯(分离纯化收率为47.2％)。
实施例5：
将按上述办法规模化生产含有三氯蔗糖-6-乙酯及其它副产物的水溶液1000L，采用3台Φ230环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，萃取溶剂为1000L新鲜乙酸乙酯，水溶液的流量控制为2.5m3/h操作流比(有机相/水相)控制为1∶1，转速为2400r/min，乙酸乙酯萃取液浓缩至干得到糖浆状物质，用2％乙醚(体积比)的350L水结晶得粗品，所得粗品用280L乙酸乙酯和水的混合溶剂重结晶(乙酸乙酯∶水＝1∶0.4)含量98％以上三氯蔗糖-6-乙酯(分离纯化收率为47.5％)。
Claims (7)
1.一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，该方法为：将蔗糖-6-乙酯经氯代得到的三氯蔗糖-6-乙酯粗品制成水溶液，利用若干台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，以乙酸乙酯或乙酸丁酯作为萃取溶剂进行分离萃取，所得萃取液浓缩至干，然后经结晶溶剂结晶和重结晶溶剂重结晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体。
2.如权利要求1所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于所述的萃取溶剂与水溶液的体积比为0.8～1.5∶1。
3.如权利要求1或2所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于利用3或4台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程。
4.如权利要求1或2所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于所述的结晶溶剂为含1～2％v/v乙醚的水溶液。
5.如权利要求1或2所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于所述的重结晶溶剂为乙酸乙酯和水的混合溶剂。
6.如权利要求5所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于所述的重结晶溶剂中乙酸乙酯和水体积比为1∶0.4～0.6。
7.如权利要求1所述的分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的方法，其特征在于所述的方法具体如下：将经蔗糖-6-乙酯氯代得到的三氯蔗糖-6-乙酯粗品制成水溶液，利用3或4台环隙式离心萃取器组成串联逆流萃取流程，以乙酸乙酯或乙酸丁酯作为萃取溶剂进行分离萃取，所得萃取液浓缩至干，然后使用含1～2％v/v乙醚的水溶液进行结晶，所得晶体粗品再用体积比为1∶0.4～0.6的乙酸乙酯和水的混合溶剂进行重结晶，最终得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体。
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