CN105837643B - 一种d-葡萄糖异构化制备d-果糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种D‑葡萄糖异构化制备D‑果糖的方法，包括如下工艺步骤：（1）将D‑葡萄糖、溶剂、催化剂加入高压反应釜中，形成反应体系，所述D‑葡萄糖的质量浓度为0.1‑99%，催化剂与D‑葡萄糖质量比为0.01‑10；（2）在温度20‑400℃，惰性气体保护下，进行反应0.01‑100小时，反应结束后再经过分离纯化，即可制得D‑果糖。本发明的优点：本发明使用的催化剂，廉价易得，无毒性、绿色环保，产物收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种由多相催化剂异构化D-葡萄糖制备D-果糖的方法，属于D-葡萄糖异构化反应的技术领域。
背景技术
果糖是一种常见的己酮糖，是甜度最高的糖，可替代葡萄糖为甜味剂，且果糖在体内代谢时不会因摄入过量导致糖尿病，有望成为人类用糖的新趋势。果糖也是合成5-羟甲基糠醛和甘露醇的重要原料，因此其在化工产业和人类生活中日益受到重视。
目前，生成D-果糖的工业化方法为：以淀粉或者D-葡萄糖为原料，以D-木糖异构酶等生物酶催化转化为D-果糖。酶法生产D-果糖具有选择性高等优点，但是由于D-木糖异构酶需要在低温、特定pH等条件下应用，此外，这些酶容易被金属离子中毒。因此酶法生产对反应体系要求比较高，并且D-葡萄糖异构化反应受到热力学平衡限制，收率不高。
人们对用化学催化的方法从D-葡萄糖异构化成D-果糖进行了研究。在这些方法中，如使用液体碱催化剂，存在产物、催化剂和原料难于分离、具有腐蚀性等缺点。发明专利201410424287.0报道了用水滑石为催化剂，催化转化D-葡萄糖制备果糖，其最高收率为29.7%左右。最有效的Sn-beta型分子筛其收率大约在32%，并且反应温度高。此外，Sn/Beta中Sn具有毒性，这对D-果糖的工业生产十分不利。
发明内容
本发明是一种D-葡萄糖异构化制备D-果糖的方法，其目的是针对现有技术中存在的生物酶法对反应条件要求苛刻，而化学方法催化剂一般难于分离、金属流失等问题，提供了一种D-葡萄糖异构化原料制备D-果糖的方法，反应条件温和，催化剂容易回收利用。
本发明的技术解决方案：一种D-葡萄糖异构化制备D-果糖的方法，其特征包括如下步骤：
（1）将D-葡萄糖、溶剂、催化剂加入高压反应釜中，形成反应体系，所述D-葡萄糖的质量浓度为0.1-99%，催化剂与D-葡萄糖质量比为0.01-10；
（2）在温度20-400℃，惰性气体保护下，进行反应0.01-100小时，反应结束后再经过分离纯化，即可制得D-果糖。
所述的溶剂为水或醇类溶剂，醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、2-丁醇中的一种。
所述的催化剂为含Fe的多孔催化剂，具体为Fe/Y、Fe/beta、Fe/丝光沸石、Fe/MCM-41、Fe/SBA-15中的一种，优选的催化剂为Fe/Y或Fe/beta。
所述的含Fe的多孔催化剂为铁元素的质量百分含量为0.01-10%，优选为1%；Si/Al比等于0.1-500，优选的Si/Al比为33。
本发明的优点：本发明使用的催化剂，廉价易得，无毒性、绿色环保，产物收率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明内容不局限于此。
实施例1
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.05）、50 mL去离子水加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度130 ℃下反应90 min，用高效液相色谱测得D-葡萄糖和D-果糖的含量，D-葡萄糖的转化率为33%、D-果糖收率为17%。
实施例2
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.05）、50 mL去离子水加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度150 ℃下反应90 min，用高效液相色谱测得D-葡萄糖和D-果糖的含量，D-葡萄糖的转化率为55%、D-果糖收率为22%。
实施例3
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.05）、50 mL去离子水加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度110 ℃下反应90 min，用高效液相色谱测得D-葡萄糖和D-果糖的含量，D-葡萄糖的转化率为18%、D-果糖收率为7%。
实施例4
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.05）、50 mL去离子水加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度130 ℃下反应120 min，用高效液相色谱测得D-葡萄糖和D-果糖的含量，D-葡萄糖的转化率为30%、D-果糖收率为12%。
实施例5
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.01）、50 mL去离子水加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度130 ℃下反应90 min，用高效液相色谱测得D-葡萄糖和D-果糖的含量，D-葡萄糖的转化率为25%、D-果糖收率为9%。
实施例6
将1 g D-葡萄糖、0.1 gFe/beta分子筛（Si/Al=33, Fe/Al=0.01）、50 mL甲醇加入高压反应釜中，在转速500 r/min下，在温度130 ℃下反应90 min。反应完后，加水水解， D-葡萄糖的转化率为50%、D-果糖收率为45%。
Claims (1)
1.一种D-葡萄糖异构化制备D-果糖的方法，其特征包括如下步骤：
（1）将D-葡萄糖、溶剂、催化剂加入高压反应釜中，形成反应体系，所述D-葡萄糖的质量浓度为0.1-99%，催化剂与D-葡萄糖质量比为0.01-10；
（2）在温度20-400 ℃，惰性气体保护下，进行反应0.01-100小时，反应结束后再经过分离纯化，即可制得D-果糖；
所述的溶剂为水或醇类溶剂，醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、2-丁醇中的一种；
所述的催化剂为含Fe的多孔催化剂，具体为Fe/beta分子筛，其中Si/Al=33，Fe/Al=0.05。
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