CN107488201B

CN107488201B - 一种烷基糖苷的生产方法

Info

Publication number: CN107488201B
Application number: CN201710783558.5A
Authority: CN
Inventors: 吐松; 解菁; 叶李艺; 陈学云; 尹应武
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: CN107488201A

Abstract

本发明公开了一种烷基糖苷的生产方法，包括如下步骤：(1)将一水合葡萄糖、脂肪醇和十二烷基苯磺酸钠送入砂磨搅拌器中搅拌约1～5h，形成稳定、分散均匀的固‑液混合物；(2)将上述固‑液混合物连续输送到液膜反应器内部进行反应得到反应产物，并收集于粗产品罐中；(3)对反应产物进行后处理，得到烷基糖苷。本发明的生产方法将经过预处理的原料送入液膜反应器进行反应，具有可连续化生产，反应时间短，脱醇工艺简单且高效，产品颜色浅、无需漂白、质量优良等优点。

Description

一种烷基糖苷的生产方法

技术领域

本发明属于烷基糖苷生产技术领域，具体涉及一种烷基糖苷的生产方法。

背景技术

烷基糖苷是由可再生资源天然脂肪醇和糖类化合物(多为葡萄糖，也可为其他单糖或可水解为单糖的化合物)在酸性催化剂下脱水缩合形成，是一种性能较全面的非离子表面活性剂，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，应用广泛，是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。

工业上早期生产烷基糖苷使用的方法是“两步法”，也称为转糖苷化法，是由短碳链脂肪醇如乙二醇或正丁醇与葡萄糖等糖类化合物先发生苷化反应生成短碳链烷基糖苷，再与长碳链脂肪醇发生醇交换，得到长碳链的烷基糖苷。但因其存在工艺流程长，生产成本高，且产品质量不佳等诸多缺陷，因而逐渐被淘汰。而目前生产烷基糖苷的主流方法则是“一步法”，或称为直接糖苷化法，是由葡萄糖或其他单糖直接和长碳链脂肪醇直接进行缩醛化反应(也称为苷化反应)生成烷基糖苷粗品，然后经中和、脱醇、漂白后得到烷基糖苷。

现有技术中烷基糖苷的生产方法主要包括如下：

CN1634949A公开了一种烷基糖苷的制备工艺，是将葡萄糖与脂肪醇加入反应釜进行外循环，在惰性气体保护、酸催化剂存在、反应温度为130～180℃和真空度小于2mm Hg的真空条件下反应3～4h，得到烷基糖苷粗产物，再向其中加入碱液进行中和。通过蒸馏除去产物中的游离脂肪醇后，向得到的烷基糖苷碱性水溶液中加入双氧水进行脱色，最后送入精细过滤器得到浅色透明的烷基糖苷产品。该方法制备过程中反应物在高温下反应时间较久，产物又经过高温蒸馏脱醇，导致产品颜色深、质量差，增大了后处理难度，不利于工业化生产。

CN104418920A采用一步法连续生产烷基糖苷的方法和系统，使用了CN203530190U所公开的预处理设备、CN104418922A所公开的苷化反应器和CN104418923A所公开的漂白方法及设备。其中CN203530190U主要描述对反应物进行预处理：第一步先将脂肪醇与无水葡萄糖或果糖按一定比例混合搅拌均匀；第二步送入胶体磨进行拟溶胶化研磨处理；第三步将得到的混合物送入粒级分离器，通过液体自旋产生离心力场实现粒级分离，得到颗粒平均粒径小于1微米的轻相；第四步取轻相作为苷化原料，送入苷化合成反应器进行发应。该预处理方法步骤耗时较长，轻相参与反应的糖含量低，导致原料利用率低，能耗高，不利于工业生产。CN104418922A主要描述了一种多级连续苷化反应器，该反应器包括依次连接的N级独立反应单元，N级独立反应单元中设有螺旋带式搅拌桨。反应过程为：将高碳醇、葡萄糖按一定比例混合均匀，制成混合物料后一定速率加入苷化反应器，通过催化剂加入口加入适量催化剂，并通过溢流通道依次进入各段独立的反应空间进行反应制备烷基糖苷。此合成系统采用的脱醇工艺为高温蒸馏脱醇。该方法使用多级方式进行反应，反应物料的停留时间过长，易发生副反应，产品质量差，制备过程的能耗高；经过多级反应后，产物颜色较深，脱醇工艺能耗高，高温易使产品颜色加深，后处理时需要进一步漂白，进一步增大了工艺成本，不利于工业化生产。

CN204996426U公开了一种用于连续糖苷化反应的微反应器，包括顺次相连的混合器、反应器本体以及产物收集器。微反应器本体中通道的尺寸为65～145μm，固载的催化剂均匀分布在反应通道内，且反应通道呈蛇形结构设置。此微反应器可以提高传热、传质，强化反应过程，但由于设备加工复杂，且处理量太小，不能用于工业生产。

CN105418699A公开了连续生产烷基糖苷的方法及生产装置，通过无水葡萄糖或一水葡萄糖与脂肪醇连续反应，然后进行一级刮板薄膜蒸发，二级短程蒸发和三级短程蒸发的连续三级真空蒸馏脱醇处理，脱除脂肪醇，再进行以臭氧为脱色剂的连续三级逆流脱色处理，得到无色透明的烷基糖苷产品。其中，无色葡萄糖或一水合葡萄糖与脂肪醇发生的苷化反应时长约2～3h。该方法使用复杂的脱醇、脱色工艺，能耗高且高温反应时间长，影响最终产品质量，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种烷基糖苷的生产方法。

本发明的技术方案如下：

一种烷基糖苷的生产方法，包括如下步骤：

(1)将一水合葡萄糖、脂肪醇和十二烷基苯磺酸钠送入砂磨搅拌器中搅拌约1～5h，形成稳定、分散均匀的固-液混合物；上述脂肪醇与一水合葡萄糖摩尔比为1～10∶1，十二烷基苯磺酸与一水合葡萄糖糖质量比为1～4∶100；

(2)将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至120～180℃，利用液膜反应器配备的真空系统产生的压差将上述固-液混合物连续输送到该液膜反应器内部，上述固-液混合物在液膜反应器内的加热板上分散形成一层液体薄膜进行糖苷化反应，生成的副产物水在真空作用下从液膜反应器中脱除，反应产物在液膜反应器末端出口连续产出，并收集于粗产品罐中；

(3)将步骤(2)所得的反应产物输送到中和釜中，以碱液对上述反应进行中和以调节pH至7～8，得中和产物；

(4)将步骤(3)所得的中和产物在中和釜中静置分相，上层有机相回收套用，下层水相输送至萃取釜中，然后向萃取釜中加入萃取剂对该水相中残留的脂肪醇进行萃取，含有残留脂肪醇的萃取相回收套用，收集萃余相得到无色至浅黄色的烷基糖苷水溶液。

在本发明的一个优选实施方案中，所述脂肪醇为C12～C14脂肪醇。

在本发明的一个优选实施方案中，所述固-液混合物在液膜反应器内的停留时间为1～10min。

在本发明的一个优选实施方案中，所述真空系统所产生的真空度为为0.008～0.1MPa。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至130～140℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述碱液为NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KOH、KHCO₃或K₂CO₃的水溶液。

在本发明的一个优选实施方案中，所述萃取剂为乙酸乙酯。

本发明的有益效果：

1、本发明的生产方法将经过预处理的原料送入液膜反应器进行反应，具有可连续化生产，反应时间短，脱醇工艺简单且高效，产品颜色浅、无需漂白、质量优良等优点。

2、本发明所生产的产品可用LC、GC进行定量分析，葡萄糖转化率可达80％～99％。

3、本发明的生产方法使用液膜反应器进行苷化反应，物料在反应器中形成一层液膜进行反应，增大了反应面积，使副产物更易从反应体系中分离出来，提高了反应效率，减少了产物在高温下接触时间，提供了产品质量，并且可以实现过程的连续化、规模化。

4、本发明的生产方法优化了传统的后处理过程，采用分相萃取法无需减压蒸馏脱醇，可大幅度降低能耗，且保证了产品色度低，可省去漂白步骤，进一步节约了生产成本。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

(1)将一水合葡萄糖、十二醇和十二烷基苯磺酸钠送入砂磨搅拌器中搅拌约1～5h，形成稳定、分散均匀的固-液混合物；上述十二醇与一水合葡萄糖摩尔比为4∶1，十二烷基苯磺酸与一水合葡萄糖糖质量比为1～4∶100；

(2)将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至140℃，利用液膜反应器配备的真空系统产生的压差(真空度0.008MPa)将上述固-液混合物以1kg/L的流量连续输送到该液膜反应器内部，上述固-液混合物在液膜反应器内的加热板上分散形成一层液体薄膜进行糖苷化反应，生成的副产物水在真空作用下从液膜反应器中脱除，色泽清淡的反应产物在液膜反应器末端出口连续产出，并收集于粗产品罐中，反应物在液膜反应器中的停留时间约为1～10min；

(3)将步骤(2)所得的反应产物输送到中和釜中，以碱液(NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KOH、KHCO₃或K₂CO₃的水溶液)对上述反应进行中和以调节pH至7～8，得中和产物；

(4)将步骤(3)所得的中和产物在中和釜中静置分相，上层有机相回收套用，下层水相输送至萃取釜中，然后向萃取釜中加入乙酸乙酯对该水相中残留的脂肪醇进行萃取，含有残留脂肪醇的萃取相回收套用，收集萃余相得到无色至浅黄色的烷基糖苷水溶液。

对上述所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在0.93％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为95.32％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

实施例2

步骤(1)、(3)和(4)与实施例1相同，步骤(2)中将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至130℃。

对所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在0.21％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为94.78％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

实施例3

步骤(2)、(3)和(4)与实施例2相同，步骤(1)中十二醇与一水合葡萄糖摩尔比为3∶1。

对所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在1.00％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为93.67％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

实施例4

步骤(2)、(3)和(4)与实施例1相同，步骤(1)中十二醇与一水合葡萄糖摩尔比为6∶1。

对所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在0.50％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为96.79％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

实施例5

步骤(2)、(3)和(4)与实施例1相同，步骤(1)中十二醇与一水合葡萄糖摩尔比为5∶1。

对所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在0.43％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为97.62％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

实施例6

步骤(3)和(4)与实施例1相同，步骤(1)中十二醇与一水合葡萄糖摩尔比为3∶1，步骤(2)中的流量调整为0.5kg/h。

对所得的烷基糖苷水溶液进行检测，结果如下：经过液相检测测得残糖含量在0.67％，游离脂肪醇含量≤1％；计算可得葡萄糖转化率为97.37％，烷基糖苷色度为15～50Hazen。

本领域普通技术人员可知，本发明的技术方案在下述范围内变化时，仍然能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍然属于本发明的保护范围：

一种烷基糖苷的生产方法，包括如下步骤：

(1)将一水合葡萄糖、脂肪醇(优选C12～C14脂肪醇)和十二烷基苯磺酸钠送入砂磨搅拌器中搅拌约1N5h，形成稳定、分散均匀的固-液混合物；上述脂肪醇与一水合葡萄糖摩尔比为1～10∶1，十二烷基苯磺酸与一水合葡萄糖糖质量比为1～4∶100；

(2)将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至120～180℃(优选130～140℃)，利用液膜反应器配备的真空系统产生的压差将上述固-液混合物连续输送到该液膜反应器内部，停留时间为1～10min，上述固-液混合物在液膜反应器内的加热板上分散形成一层液体薄膜进行糖苷化反应，生成的副产物水在真空作用下从液膜反应器中脱除，反应产物在液膜反应器末端出口连续产出，并收集于粗产品罐中；

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims

1.一种烷基糖苷的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述脂肪醇为C12～C14脂肪醇。

3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述固-液混合物在液膜反应器内的停留时间为1～10min。

4.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述真空系统所产生的真空度为为0.008～0.1MPa。

5.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中将具有加热板、冷凝器和真空系统的液膜反应器升温至130～140℃。

6.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述碱液为NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KOH、KHCO₃或K₂CO₃的水溶液。

7.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述萃取剂为乙酸乙酯。