CN109467578B - 一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，包括下列步骤：1）氧化，2）中和，3）萃取，4）醇解脱色，5）过树脂脱甲醇，6）反萃，7）浓缩结晶。其中氧化、中和、萃取这三个步骤就可将绝大部分的“其他不挥发性杂质”去除干净。该方法利用氧化剂将多重母液中影响三氯蔗糖结晶的“其他不挥发性杂质”氧化为有机酸，加入液碱中和形成有机酸盐，从而在萃取时保证这部分物质留在水相当中。本发明多重母液中的三氯蔗糖‑6‑乙酯成分转化为了三氯蔗糖，避免了浪费，增加了提取三氯蔗糖的产量。

Description

一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法

技术领域

本发明属于化合物的提取技术领域，涉及一种提取三氯蔗糖的方法，尤其涉及一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法。

背景技术

三氯蔗糖（CAS号：56038-13-2）是一种新型的甜味剂，具有甜度高（约为蔗糖的600倍），极易溶于水，热量低，人体几乎不吸收等优点，市场前景非常广阔。目前工业上合成三氯蔗糖的方法为：以蔗糖为原料，蔗糖经酯化反应制得蔗糖-6-乙酯，然后对蔗糖-6-乙酯进行氯化得到三氯蔗糖-6-乙酯，最后对三氯蔗糖-6-乙酯进行脱脂得到三氯蔗糖。

三氯蔗糖从水溶液中结晶，杂质主要集中在母液当中，首次结晶后的母液称为一重母液，一重母液经过萃取除杂质，再次结晶，二次重结晶后的母液称为二重母液，依次类推，三重母液以及三重母液以后的母液统称为多重母液，在生产过程中，多重母液单纯依靠萃取除杂的方法就不再结晶了，其颜色为深棕色，黏稠度较高。经过分析，得到其中一个样品的数据如表1所示：

表1一个多重母液样品的分析数据

在一次实验当中，投入该多重母液1001.39g，对其中的挥发性组分及不挥发性组分等物质测算得到表2：

表2多重母液中挥发性组分以及不挥发性组分含量测算数据

导致多重母液中三氯蔗糖难以结晶的根本原因，正是表2中最后一行“其他不挥发性杂质”，其质量分数超过多重母液的10%。

传统的提取方法是用乙酸乙酯或丁酯反复萃取，降低“其他不挥发性杂质”的质量分数，属于物理方法，如专利“201611132197.X一种三氯蔗糖水结晶母液的提纯处理方法”，该方法在实际操作中存在两个缺陷：

第一，乙酸乙酯或乙酸丁酯萃取后，三氯蔗糖与“其他不挥发性杂质”都会以较大的比例进入萃取剂中，得到的乙酸乙酯相或乙酸丁酯相颜色很深，单纯的依靠物理方法来降低“其他不挥发性杂质”含量的效率很低。根本的原因在于，这些杂质和三氯蔗糖一样，在乙酸乙酯和水中都有较大的溶解度。

第二，单纯的依靠传统的反复萃取结晶方法，会丢失其中的三氯蔗糖-6-乙酯，这部分三氯蔗糖-6-乙酯可以转化为三氯蔗糖。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法。该方法利用氧化剂将多重母液中影响三氯蔗糖结晶的“其他不挥发性杂质”氧化为有机酸，加入液碱中和形成有机酸盐，从而在萃取时保证这部分物质留在水相当中。本发明多重母液中的三氯蔗糖-6-乙酯成分转化为了三氯蔗糖，避免了浪费，增加了提取三氯蔗糖的产量。

本发明通过如下技术方案实现的，本发明提供的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，包括下列步骤：

1）氧化：先将氧化剂加入多重母液中，加热搅拌反应，物料颜色由深棕色变为浅黄色且物料的pH值<3时氧化过程结束；当中，深棕色的多重母液必须先经过氧化变为浅黄色，pH值降至3以下。从而将影响三氯蔗糖结晶的不挥发性杂质变为有机酸类物质。这是一个化学转化过程。

2）中和：将上述物料降温后，滴加液碱，至pH值在8～9；pH过低则中和反应不完全，pH过高则物料碱性太强。氧化后的浅黄色的多重母液必须用液碱中和，至pH值至8～9，保证绝大多数的有机酸变成有机酸盐。这样的有机酸盐亲水性更好，在萃取过程中不容易进入乙酸乙酯相。这也是一个化学转化过程。

3）萃取：用乙酸乙酯将上述物料中的三氯蔗糖萃取出来，直到水相中的三氯蔗糖含量降低至1g/L以下为止；水相进入污水处理装置；合并所有的乙酸乙酯相，加入活性炭脱色后减压蒸馏脱除乙酸乙酯和水得到糖浆，用甲醇溶解糖浆；

4）醇解脱色：向上述物料中加入适量甲醇钠，调节pH值至8.5～9，反应2～3小时，至三氯蔗糖-6-乙酯含量小于0.5g/L为止；反应合格后，加入适量活性炭脱色；

5）过树脂脱甲醇：脱色完成的料液依次经过阳树脂、阴树脂，脱除钠离子、醋酸根离子杂质；然后减压蒸馏脱除甲醇，得到糖浆，然后加入纯化水；

6）反萃：用乙酸丁酯萃取上述料液，乙酸丁酯相合并弃用，检测水相中四氯蔗糖的含量，直至四氯蔗糖含量小于1%时结束萃取过程；

7）浓缩结晶：将上述料液减压蒸馏脱水浓缩。

作为优选，在步骤1）中，所述氧化剂选择金属过氧化物或者次氯酸盐。

作为优选，在步骤1）中，所述氧化剂选择双氧水、过氧化钠，过氧化钾，过氧化钙、次氯酸、次氯酸钠，次氯酸钙中的一种。

作为优选，在步骤1）中，所述氧化剂与多重母液的质量比例是1:10～3:10。比例过小则氧化不彻底，比例过大则容易破坏三氯蔗糖。

作为优选，在步骤1）中，氧化剂与多重母液的氧化温度是30℃～60℃。温度过低则氧化速度过慢，温度过高则容易破坏三氯蔗糖。

作为优选，在步骤2）中，将物料降温至30℃以下再调PH。滴加液碱的过程是放热的过程，应当有水浴降温，物料温度始终在30℃以下。

作为优选，在步骤2）中，所述液碱选择氢氧化钠水溶液。

作为优选，在步骤3）中，用甲醇溶解糖浆时，控制甲醇用量使得料液糖度在20%～30%。糖度太低则消耗更多的甲醇，糖度太高则物料较为黏稠，后期过树脂时困难。

作为优选，在步骤5）中，加入纯化水后控制料液糖度在20%～30%。糖度太低则消耗更多的纯化水，糖度太高则物料较为黏稠，后期反萃时损失更多三氯蔗糖。

作为优选，在步骤7）中，料液减压蒸馏脱水浓缩至控制料液糖度在65%～75%。糖度太低则结晶过程缓慢，糖度太高则结晶太快，母液量少而结晶品质偏低。

本发明为了克服反复萃取结晶带来的问题，创造性的提出了氧化、中和、萃取、醇解脱色、过树脂脱甲醇、反萃、浓缩结晶的从多重母液里提取三氯蔗糖的方法。其中氧化、中和、萃取这三个步骤就可将绝大部分的“其他不挥发性杂质”去除干净。从根本上解决了多重母液难结晶的问题。

在实验过程中，发现多重母液中的“其他不挥发性杂质”虽然与三氯蔗糖有类似的极性，在乙酸乙酯或乙酸丁酯中的溶解度都较大，但是可以被双氧水等氧化剂氧化为有机酸类物质，然后通过液碱中和形成有机酸盐，这些有机酸盐在乙酸乙酯或乙酸丁酯中的溶解度很低，而氧化的过程对三氯蔗糖的影响程度很低，因此通过氧化、中和以后，三氯蔗糖可以被乙酸乙酯或乙酸丁酯萃取出来，而原先的“其他不挥发性杂质”变为有机酸盐，留在水相当中，达到彻底分离的目的。

萃取后的乙酸乙酯或者乙酸丁酯含有较多的三氯蔗糖，很少的杂质，被浓缩以后，脱除水分、溶剂，加入甲醇溶解，加入甲醇钠反应将其中的三氯蔗糖-6-乙酯转化为三氯蔗糖，加入活性炭脱色以后，过阳树脂、阴树脂来脱除钠离子和其他微量的醋酸等阴离子，脱除甲醇，加入水溶解，此时再用乙酸丁酯反萃，降低四氯蔗糖的含量，然后浓缩脱水，将料液的糖度提高至65%至75%之间，自然搅拌结晶。

本发明的有益效果为：

1）本发明经过氧化中和处理的多重母液，所含的影响三氯蔗糖结晶的“其他不挥发性杂质”变成有机酸盐而不易被乙酸乙酯等萃取出来，极大的提高了萃取过程的效率和萃取后物料的品质。

2）本发明多重母液中的三氯蔗糖-6-乙酯成分转化为了三氯蔗糖，避免了浪费，增加了提取三氯蔗糖的产量。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1，实施例1：本发明提到的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，包括以下步骤：

1）氧化

向2000mL四口烧瓶中加入1001.39g多重母液，100.89g双氧水（即30%过氧化氢水溶液），料液呈现深棕色。开启搅拌，水浴加热，温度保持在45℃。反应3小时候，颜色变为浅黄色，pH值为2。

2）中和

将四口瓶内料液降至30℃以下，滴加20%的氢氧化钠水溶液221.02g，pH值为8。同时物料颜色略微加深。取样分析三氯蔗糖含量265.42g/L，三氯蔗糖-6-乙酯含量17.67g/L。

3）萃取

将四口瓶内中和结束的物料转移至2000mL玻璃分液漏斗中，加入500mL乙酸乙酯，摇晃2分钟后静置分层，下层为酒红色的水相，上层是透明的乙酸乙酯相。分出水相，乙酸乙酯相进入专门收集瓶中，完成一次萃取。重复上述操作，共计进行15此萃取，分析水相中三氯蔗糖含量2.14g/L，未检测出三氯蔗糖-6-乙酯。该水相颜色为红色，质量708.18g，密度1.149g/mL，锤度24.30%。将所有乙酸乙酯合并，加入20.03g活性炭，室温搅拌3小时，抽滤得到微黄色乙酸乙酯相。减压蒸馏脱除水和乙酸乙酯，得到浅黄色糖浆，加入800mL甲醇溶解糖浆，得到浅黄色溶液。

4）醇解脱色

开启搅拌，向上述浅黄色糖浆中加入15.36g甲醇钠，pH值为9，水浴温度30℃，反应2.5小时取样分析，加入15.03g活性炭脱色，料液变为微黄或无色。

5）过树脂脱甲醇

脱色完成的料液依次经过阳树脂、阴树脂，脱除钠离子、醋酸根离子等杂质。然后减压蒸馏脱除甲醇，得到糖浆，然后加入纯化水，控制料液糖度在20%到30%之间。

6）反萃

每次用乙酸丁酯80g萃取上述料液，共计三次，乙酸丁酯相合并弃用，检测水相中四氯蔗糖的含量为0.21%。

7)浓缩结晶

将上述料液减压蒸馏脱水，糖度71%，搅拌析晶，常温常压，抽滤烘干得到三氯蔗糖产品70.21g。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：包括下列步骤：

1）氧化：先将氧化剂加入多重母液中，加热搅拌反应，物料颜色由深棕色变为浅黄色且物料的pH值<3时氧化过程结束；

2）中和：将上述物料降温后，滴加液碱，至pH值在8～9；

3）萃取：用乙酸乙酯将上述物料中的三氯蔗糖萃取出来，直到水相中的三氯蔗糖含量降低至1g/L以下为止；水相进入污水处理装置；合并所有的乙酸乙酯相，加入活性炭脱色后减压蒸馏脱除乙酸乙酯和水得到糖浆，用甲醇溶解糖浆；

4）醇解脱色：向上述物料中加入适量甲醇钠，调节pH值至8.5～9，反应2～3小时，至三氯蔗糖-6-乙酯含量小于0.5g/L为止；反应合格后，加入适量活性炭脱色；

5）过树脂脱甲醇：脱色完成的料液依次经过阳树脂、阴树脂，脱除钠离子、醋酸根离子杂质；然后减压蒸馏脱除甲醇，得到糖浆，然后加入纯化水；

6）反萃：用乙酸丁酯萃取上述料液，乙酸丁酯相合并弃用，检测水相中四氯蔗糖的含量，直至四氯蔗糖含量小于1%时结束萃取过程；

7）浓缩结晶：将上述料液减压蒸馏脱水浓缩。

2.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤1）中，所述氧化剂选择金属过氧化物或者次氯酸盐。

3.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤1）中，所述氧化剂选择双氧水、过氧化钠，过氧化钾，过氧化钙、次氯酸、次氯酸钠，次氯酸钙中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤1）中，所述氧化剂与多重母液的质量比例是1:10～3:10。

5.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤1）中，氧化剂与多重母液的氧化温度是30℃～60℃。

6.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤2）中，将物料降温至30℃以下再调PH。

7.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤2）中，所述液碱选择氢氧化钠水溶液。

8.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤3）中，用甲醇溶解糖浆时，控制甲醇用量使得料液糖度在20%～30%。

9.据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤5）中，加入纯化水后控制料液糖度在20%～30%。

10.根据权利要求1所述的一种从多重母液里提取三氯蔗糖的方法，其特征在于：在步骤7）中，料液减压蒸馏脱水浓缩至控制料液糖度在65%～75%。