CN104059110A - 乳果糖浓溶液的生产工艺 - Google Patents

乳果糖浓溶液的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种乳果糖浓溶液的生产工艺，包括乳果糖溶液的制备和乳果糖浓溶液的制备，具体包括如下步骤：（1）反应设备及工作场所的清洁、灭菌与检验；（2）称料及混合；（3）异构化反应；（4）酸化析晶；（5）过滤洗涤；（6）一次浓缩；（7）树脂纯化；（8）二次浓缩；（9）脱色和（10）压滤、包装；其中，所述异构化反应式为：本发明的工艺流程简单，操作方便，以乳糖和硼酸为原料进行异构化反应，通过过滤和洗脱分离，有效地去除硼酸和盐类，具有乳果糖产量高、不产生难以处理的三废和分离纯化简单等优点，适于工业化生产中乳果糖及其浓溶液的制备，应用前景广阔。

Description

乳果糖浓溶液的生产工艺
技术领域
本发明涉及功能糖制备技术领域，特别是涉及一种乳果糖浓溶液的生产工艺。
背景技术
乳果糖浓溶液（Lactulose Concentrate）为4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-呋喃果糖的水溶液，含乳果糖（C12H22O11）应为634～700mg/ml。其为无色或浅黄色至棕黄色的澄清黏稠液体；无臭，味甜；分子结构式为：
乳果糖是一种双歧杆菌促进因子，在医疗临床方面有重要应用，业界大多以乳糖为原料制备乳果糖。目前，乳果糖的制备方法一般包括如下几种：其一，使用强碱性试剂如NaOH、KOH、Mg(OH)2 或有机碱三乙胺进行异构化反应；其二，使用弱碱性试剂如碱性镁盐、碱或碱土金属的磷酸盐或亚硫酸盐进行异构化反应；其三，在碱性条件下加入硼酸盐或铝酸盐进行异构化反应。上述方法存在乳果糖收率低、产生的三废难以处理、分离纯化困难等缺点，不适于工业化生产中乳果糖及其浓溶液的制备。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种乳果糖浓溶液的生产工艺，能够有效解决现有生产技术中存在的上述缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种乳果糖浓溶液的生产工艺，包括乳果糖溶液的制备和乳果糖浓溶液的制备，具体包括如下步骤：
（1）反应设备及工作场所的清洁、灭菌与检验；
（2）称料及混合：称取一定质量比例的乳糖、硼酸、盐酸和氢氧化钠；向第一高位罐中加入称取的氢氧化钠，用纯化水溶解，配制氢氧化钠溶液备用；向第二高位罐中加入称取的盐酸，用纯化水溶解，配制盐酸溶液备用；向带加热搅拌装置的反应釜中加入纯化水，搅拌下再加入称取的乳糖和硼酸，40～45℃下搅拌至完全溶解；
（3）异构化反应：将步骤（2）中配制的氢氧化钠溶液从所述第一高位罐滴加至所述反应釜中，边搅拌边滴加至混合液的pH值为11，加热升温至68～73℃，搅拌下保温反应至乳果糖含量≥120mg/mL；
（4）酸化析晶：将步骤（3）中异构化反应产物冷却至一定温度，保温、搅拌，并向其中滴加所述第二高位罐中的盐酸溶液，调节pH值为2.8，继续搅拌30min，静置结晶；
（5）过滤洗涤：将步骤（4）中的结晶产物过滤，收集滤液；
（6）一次浓缩：将步骤（5）中收集的滤液进行一次浓缩，得到浓缩液体积为原滤液体积的1/4；
（7）树脂纯化：将步骤（6）中减压浓缩后的滤液依次通过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，以纯化水为洗脱液分段洗脱，并用高效液相色谱检测洗脱液中的乳果糖含量；
（8）二次浓缩：将步骤（7）中纯化后的乳果糖溶液进行二次减压浓缩，得到相对密度为1.340～1.360g/mL的乳果糖浓溶液；
（9）脱色：向步骤（8）中二次浓缩后的乳果糖浓溶液中加入适量药用炭，搅拌脱色处理；
（10）压滤、包装：将脱色处理后的乳果糖浓溶液依次经脱碳过滤器和精密过滤器过滤去除药用炭残渣，所得滤液灌装入库。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述乳糖、硼酸、盐酸和氢氧化钠的质量比为61.6: 11.2: 45.0: 18.0；所述氢氧化钠溶液的浓度为25mol/L；所述盐酸溶液的浓度为41mol/L；所述反应釜中纯化水的加入量占所述反应釜体积的72%。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述冷却保温温度为10～13℃，所述静置结晶时间为1h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（6）中，所述一次减压浓缩的条件为：真空度 -0.06MPa，温度65℃；
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（7）中，所述乳果糖含量≥75mg/mL。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（8）中，所述二次减压浓缩的条件为：真空度 -0.06MPa，温度65℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（10）中，所述精密过滤器的滤芯为0.22μm孔径的尼龙滤芯。
本发明的有益效果是：本发明乳果糖浓溶液的生产工艺，工艺流程简单，操作方便，本发明以乳糖和硼酸为原料进行异构化反应，通过过滤和洗脱分离，有效地去除硼酸和盐类，具有乳果糖产量高、不产生难以处理的三废和分离纯化简单等优点，适于工业化生产中乳果糖及其浓溶液的制备，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明乳果糖浓溶液的生产工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
乳果糖溶液的制备：
（1）反应设备及工作场所的清洁、灭菌与检验；
生产开始前检查设备和工作场所没有上批遗留的产品、文件或与本批产品生产无关的物料，设备处于已清洁及待用状态。操作人员检查确认成盐反应罐完好；确认输料各管路、阀门完好；检查确认计量器具、监控仪表、辅助器具完好；操作人员按操作规程（SOP-EC-034）对反应罐进行清洗；
（2）称料及混合：称取质量比为61.6: 11.2: 45.0: 18.0的乳糖、硼酸、盐酸和氢氧化钠，并用纯化水配制质量浓度为25mol/L的氢氧化钠溶液和质量浓度为41mol/L的盐酸溶液；
操作人员核准批生产指令单及物料存放区上批剩余物料，并按批生产指令单核准本批物料的名称、批号、物料编码、数量；清洁去除物料的外包装，移至物料存放区；
按批生产指令双人复核准确称取61.6㎏乳糖，11.2㎏硼酸，45.0㎏盐酸，18.0kg氢氧化钠，剩余的物料暂存物料存放区；
称取18.0kg的氢氧化钠溶于18.0kg纯化水中溶解完全，抽入第一高位罐备用；第二高位罐中抽入45.0kg盐酸，再抽入30kg纯化水，混匀后备用；500升的反应罐中抽入360kg纯化水，搅拌下投入乳糖61.6kg和11.2kg硼酸，加温至40～45℃溶解完全；
（3）异构化反应：开启反应罐搅拌，将步骤（2）中配制的氢氧化钠溶液从所述第一高位罐滴加至所述反应釜中，边搅拌边滴加至混合液的pH值为11，加热升温至68～73℃，搅拌保温反应1小时，取样检测乳果糖含量≥120mg/ml（HPLC）为反应终点；
所述异构化反应式为：
（4）酸化析晶：将步骤（3）中异构化反应产物冷却降温至13℃，保温、搅拌，并向其中滴加所述第二高位罐中的盐酸溶液，调节pH值为2.8，继续搅拌30min，静置结晶1小时，温度维持在10～13℃；
（5）过滤洗涤：将步骤（4）中反应好的结晶液过滤，用5kg纯化水洗涤晶体，分别收集晶体和滤液（析出的硼酸烘干后回收再利用）；
（6）一次浓缩：将步骤（5）中收集的滤液478kg（约461L）进行一次浓缩，得到浓缩液体积为原滤液体积的1/4，所述浓缩条件为：真空度-0.06MPa,温度65℃，蒸出水量≥340kg，浓缩液体积115L；
（7）树脂纯化：以纯化水为洗脱液，将步骤（6）中减压浓缩后的滤液依次通过一根D152型阳离子交换树脂柱和一根D311型阴离子交换树脂柱，分段收集洗脱液，并用高效液相色谱检测洗脱液中的乳果糖含量≥75mg/mL，收集的乳果糖溶液435.0kg（约420L）；
D152型阳离子树脂柱的再生：用树脂体积3倍量的质量浓度为3%的盐酸溶液逆流洗D152型阳离子交换树脂1小时，流速为4～8m/h，然后放掉酸液，用纯化水冲洗树脂至出水呈中性为止，并用硝酸银试液检验盐酸溶液是否已冲洗干净；
D311型阴离子交换树脂柱的再生：用树脂体积4倍量的质量浓度为3%的氢氧化钠溶液逆流洗阴离子树脂30分钟，流速为4～6m/h，然后放掉碱液，用纯化水冲洗树脂至出水呈中性为止；
乳果糖浓溶液的制备：
（8）二次浓缩：将步骤（7）中纯化后的乳果糖溶液进行二次减压浓缩，得到相对密度为1.340～1.360g/mL的乳果糖浓溶液；
按批生产指令双人复核准确称取上述435.0㎏乳果糖溶液，并分次抽入反应釜中，在真空度为-0.06MPa，温度为65℃的条件下减压浓缩至溶液的相对密度1.340～1.360g/mL，得乳果糖浓溶液；
（9）脱色：向步骤（8）中二次浓缩后的乳果糖浓溶液中加入2.0kg药用炭，搅拌脱色处理30分钟；
（10）压滤、包装：将脱色处理后的乳果糖浓溶液依次经脱碳过滤器和精密过滤器过滤去除药用炭残渣，所得滤液灌装入库；
调节好反应罐、过滤器和高位罐的阀门，把反应罐内的脱色液经输送泵、脱炭过滤器、精密过滤器泵入高位罐，反应罐泵空后，用0.1～0.15MPa的空气压把输料系统内的料液压空，收集药用炭废渣（集中放置、处理），其中，所述精密过滤器的滤芯为0.22μm孔径的尼龙滤芯；
备好已经清洁过的药用高密度聚乙烯桶、不锈钢杯、不锈钢桶、不锈钢漏斗等，打开高位罐底阀，打开放料阀，按50kg/桶(或25kg/桶)灌装乳果糖浓溶液，盖好桶盖，贴上已打印好“批号、数量、生产日期、有效期至”的乳果糖浓溶液标签；剩余的尾料装于固定的容器中，在称量数量后密封贴好物料标签，存放于贮料间，待下批生产时重新投入使用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种乳果糖浓溶液的生产工艺，其特征在于，包括乳果糖溶液的制备和乳果糖浓溶液的制备，具体包括如下步骤：
（1）反应设备及工作场所的清洁、灭菌与检验；
（2）称料及混合：称取一定质量比例的乳糖、硼酸、盐酸和氢氧化钠；向第一高位罐中加入称取的氢氧化钠，用纯化水溶解，配制氢氧化钠溶液备用；向第二高位罐中加入称取的盐酸，用纯化水溶解，配制盐酸溶液备用；向带加热搅拌装置的反应釜中加入纯化水，搅拌下再加入称取的乳糖和硼酸，40～45℃下搅拌至完全溶解；
（3）异构化反应：将步骤（2）中配制的氢氧化钠溶液从所述第一高位罐滴加至所述反应釜中，边搅拌边滴加至混合液的pH值为11，加热升温至68～73℃，搅拌下保温反应至乳果糖含量≥120mg/mL；
（4）酸化析晶：将步骤（3）中异构化反应产物冷却至一定温度，保温、搅拌，并向其中滴加所述第二高位罐中的盐酸溶液，调节pH值为2.8，继续搅拌30min，静置结晶；
（5）过滤洗涤：将步骤（4）中的结晶产物过滤，收集滤液；
（6）一次浓缩：将步骤（5）中收集的滤液进行一次浓缩，得到浓缩液体积为原滤液体积的1/4；
（7）树脂纯化：将步骤（6）中减压浓缩后的滤液依次通过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，以纯化水为洗脱液分段洗脱，并用高效液相色谱检测洗脱液中的乳果糖含量；
（8）二次浓缩：将步骤（7）中纯化后的乳果糖溶液进行二次减压浓缩，得到相对密度为1.340～1.360g/mL的乳果糖浓溶液；
（9）脱色：向步骤（8）中二次浓缩后的乳果糖浓溶液中加入适量药用炭，搅拌脱色处理；
（10）压滤、包装：将脱色处理后的乳果糖浓溶液依次经脱碳过滤器和精密过滤器过滤去除药用炭残渣，所得滤液灌装入库。
2.根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述乳糖、硼酸、盐酸和氢氧化钠的质量比为61.6: 11.2: 45.0: 18.0；所述氢氧化钠溶液的浓度为25mol/L；所述盐酸溶液的浓度为41mol/L；所述反应釜中纯化水的加入量占所述反应釜体积的72%。
3.根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述冷却保温温度为10～13℃，所述静置结晶时间为1h。
4.根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述一次减压浓缩的条件为：真空度 -0.06MPa，温度65℃；
根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中，所述乳果糖含量≥75mg/mL。
5.根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（8）中，所述二次减压浓缩的条件为：真空度 -0.06MPa，温度65℃。
6.根据权利要求1所述的乳果糖浓溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（10）中，所述精密过滤器的滤芯为0.22μm孔径的尼龙滤芯。
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