CN111253449B - 一种制备果糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备果糖的方法，该方法包括：将葡萄糖在醇存在下与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有果糖的产物；其中，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(50‑600)，反应温度为30℃以上而低于100℃，反应时间为1‑10h，所述催化剂含有钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.1‑6)。本发明的方法具有高葡萄糖转化率和果糖的产率。

Description

一种制备果糖的方法
技术领域
本发明涉及一种制备果糖的方法。
背景技术
果糖中含有6个碳原子，是一种单糖，是葡萄糖的同分异构体，它以游离状态大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中，果糖还能与葡萄糖结合生成蔗糖。纯净的果糖为无色晶体，熔点为103-105℃，它不易结晶，通常为黏稠性液体，易溶于水、乙醇和乙醚。果糖熔点100-110℃，沸点401.1℃在760mmHg，密度1.758g/cm3，闪电196.4℃。果糖是最甜的单糖，但不易导致高血糖，不易产生脂肪堆积而发胖，果糖甜度是蔗糖的1.8倍，同样甜味标准下，果糖的摄入量仅为蔗糖的一半。由于果糖产品具有蔗糖不可比拟的性能优势，果糖产品在食品加工中的很多领域，逐渐完全或部分取代蔗糖。在果酒、药酒、汽酒、药用糖浆、果汁饮料、果酱、水果罐头、蜜饯、硬糖果、硬质烘焙品种，果糖可100％取代蔗糖。
目前工业上大规模生产多采用淀粉水解制葡萄糖，再经固定化葡萄糖异构酶转化为果糖。工艺流程为：葡萄糖富集液回流，经异构化酶柱得到过葡糖浆，精致果葡糖浆经色谱分离得到果糖富集液，经浓缩，加入晶种，冷却，结晶，得到果糖母液，在经回流和浓缩，离心分离得到果糖结晶，洗涤干燥筛分后得到结晶果糖。此工艺过程流程长，最终得到的结晶果糖量百分含量少。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备果糖的方法，本发明的方法具有高葡萄糖转化率和果糖的产率。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备果糖的方法，该方法包括：
将葡萄糖在醇存在下与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有果糖的产物；其中，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(50-600)，反应温度为30℃以上而低于100℃，反应时间为1-10h，所述催化剂含有钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.1-6)。
可选的，所述锡硅分子筛选自MFI型锡硅分子筛、MEL型锡硅分子筛、BEA型锡硅分子筛、MWW型锡硅分子筛、MOR型锡硅分子筛、六方结构锡硅分子筛和FAU型锡硅分子筛中的一种或多种。
可选的，所述钛硅分子筛选自MFI型钛硅分子筛、MEL型钛硅分子筛、BEA型钛硅分子筛、MWW型钛硅分子筛、MOR型钛硅分子筛、TUN型钛硅分子筛和六方结构钛硅分子筛中的一种或多种。
可选的，所述锡硅分子筛选自Sn-MFI分子筛、Sn-MEL分子筛、Sn-Beta分子筛、Sn-MCM-22分子筛、Sn-MOR分子筛、Sn-MCM-41分子筛、Sn-SBA-15分子筛和Sn-USY分子筛中的一种或多种。
可选的，所述钛硅分子筛选自TS-1分子筛、TS-2分子筛、Ti-Beta分子筛、Ti-MCM-22分子筛、Ti-MOR分子筛、Ti-TUN分子筛、Ti-MCM-41分子筛、Ti-SBA-15分子筛和Ti-ZSM-48分子筛中的一种或多种。
可选的，所述催化剂中钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1：(0.1-10)。
可选的，所述钛硅分子筛中二氧化钛与二氧化硅的摩尔比为(0.01-10)：100，优选为(0.05-5):100；
所述锡硅分子筛中二氧化锡与二氧化硅的摩尔比为(0.01-10)：100，优选为(0.05-5):100。
可选的，所述醇为选自一元醇、二元醇和含三个以上羟基的多元醇中的一种或多种；所述一元醇为选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇和戊醇中的一种或多种，所述二元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种，所述多元醇为选自甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇和山梨醇中的一种或多种。
可选的，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(60-500)，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.2-3)，反应温度为40-90℃，反应时间为2-8h，反应压力为0.1-3MPa，反应压力优选为0.1-2MPa。
可选的，所述反应器为釜式反应器、固定床反应器、移动床、悬浮床或淤浆床反应器。
本发明方法采用含有锡硅分子筛和钛硅分子筛混合物的催化剂，钛硅分子筛的骨架钛原子和锡硅分子筛的骨架锡原子协同催化葡萄糖异构化为果糖，提高了反应效率。与现有技术相比，短时间内在较温和的反应条件下即可获得较高葡萄糖转化率和果糖收率，产品后续分离能耗较低，工艺更为安全高效，适合大规模工业生产应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明涉及的葡萄糖转化为果糖的反应机理图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明中，干基重量指的是样品经550℃焙烧3h之后测得的重量。
本发明提供一种制备果糖的方法，该方法包括：
将葡萄糖在醇存在下与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有果糖的产物；其中，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(50-600)，反应温度为30℃以上而低于100℃，反应时间为1-10h，所述催化剂含有钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.1-6)。反应机理图如图1所示。
根据本发明，锡硅分子筛是指锡原子取代分子筛晶格骨架中一部分硅原子所得的分子筛，钛硅分子筛是指钛原子取代分子筛晶格骨架中一部分硅原子所得的分子筛，本发明将二种分子筛机械混合所得机械混合物作为催化剂或作为催化剂的组成部分。分子筛中锡原子和钛原子的含量可以采用本领域常规的XRF方法进行测定，而分子筛骨架里的锡原子和钛原子可以采用紫外光谱或红外光谱进行测定，例如使用紫外光谱分析锡硅分子筛样品，在190nm附近处出现骨架锡原子的特征吸收峰；分析钛硅分子筛样品，在210nm附近处出现骨架Ti原子的特征吸收峰。吡啶红外光谱在1450cm-1的峰体现出分子筛的L酸性特性，是由骨架锡原子和骨架钛原子提供的。
根据本发明，锡硅分子筛是锡原子取代各种拓扑结构分子筛的部分骨架硅的产物，分子筛的拓扑结构可以参考国际沸石协会(IZA，International ZeoliteAssociation)的网站，例如所述锡硅分子筛可以选自MFI型锡硅分子筛、MEL型锡硅分子筛、BEA型锡硅分子筛、MWW型锡硅分子筛、MOR型锡硅分子筛、六方结构锡硅分子筛和FAU型锡硅分子筛中的一种或多种。所述MFI型锡硅分子筛例如为Sn-MFI分子筛，MEL型锡硅分子筛例如为Sn-MEL分子筛，BEA型锡硅分子筛例如为Sn-Beta分子筛，MWW型锡硅分子筛例如为Sn-MCM-22分子筛，MOR型锡硅分子筛例如为Sn-MOR分子筛，六方结构锡硅分子筛例如为Sn-MCM-41分子筛、Sn-SBA-15分子筛，FAU型锡硅分子筛例如为Sn-USY分子筛。锡硅分子筛的具体制备方法可以参考中国专利CN104549549A、CN107162014A、CN105271294A、CN103964461A、CN105314649A、CN104557629A、CN104557632A、CN103204806A、CN103204830A、CN103204775A、CN103204792A、CN103204777A、CN103204835A等。进一步优选地，所述锡硅分子筛为MFI型锡硅分子筛。所述MFI型锡硅分子筛可以通过商购得到，也可根据文献(Mal N K,Ramaswamy V,Rajamohanan P R,et al.Sn-MFI molecular sieves:synthesis methods,29Si liquid and solid MAS-NMR,119Sn static and MAS NMRstudies[J].Microporous Materials,1997,12(4-6):331-340.)的方法制备得到。
根据本发明，钛硅分子筛是钛原子取代各种拓扑结构分子筛的部分骨架硅的产物，所述钛硅分子筛可以选自MFI型钛硅分子筛、MEL型钛硅分子筛、BEA型钛硅分子筛、MWW型钛硅分子筛、MOR型钛硅分子筛、TUN型钛硅分子筛和六方结构钛硅分子筛中的一种或多种。所述MFI型钛硅分子筛例如为TS-1分子筛，MEL型钛硅分子筛例如为TS-2分子筛，BEA型钛硅分子筛例如为Ti-Beta分子筛，MWW型钛硅分子筛例如为Ti-MCM-22分子筛，MOR型钛硅分子筛例如为Ti-MOR分子筛，TUN型钛硅分子筛例如为Ti-TUN分子筛，六方结构的钛硅分子筛例如为Ti-MCM-41分子筛、Ti-SBA-15分子筛，其他结构的钛硅分子筛例如为Ti-ZSM-48分子筛。钛硅分子筛的具体制备方法可以参考中国专利CN107879357A、CN107879354A、CN107879356A、CN107879355A、CN107986293A、CN107986294A、CN108002404A、CN107539999A、CN107537559A、CN107539998A、CN103182323A、CN103183355A、CN106964400A、CN106904633A、CN107986292A、CN103182320A、CN103182322A、CN103183356A、CN101439300A、CN106145151A、CN107840347A、CN106145148A、CN106145149A、CN106145147A和CN107840344A等，优选地，所述钛硅分子筛为选自MFI型钛硅分子筛、MEL型钛硅分子筛和BEA型钛硅分子筛中的至少一种。进一步优选地，所述钛硅分子筛为MFI型钛硅分子筛。所述MFI型钛硅分子筛可通过商购得到，也可根据文献(Studieson the synthesis of titanium silicalite,TS-1Zeolites,1992,12(8),943-50)的方法制备得到。
本发明通过钛硅分子筛的骨架钛原子和锡硅分子筛的骨架锡原子协同催化葡萄糖生成果糖，催化剂中钛硅分子筛和锡硅分子筛可以以任意比例混合，优选地，所述催化剂中钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1：(0.001-1000)，进一步优选地，所述催化剂中钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1：(0.01-100)，更进一步优选地，所述催化剂中钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1：(0.1-10)。
根据本发明，钛原子和锡原子可以取代部分分子筛中的硅原子，例如，所述钛硅分子筛中二氧化钛与二氧化硅的摩尔比可以为(0.01-10)：100，优选为(0.05-5):100；所述锡硅分子筛中二氧化锡与二氧化硅的摩尔比可以为(0.01-10)：100，优选为(0.05-5):100。
根据本发明，所述醇是本领域技术人员所熟知的，例如可以为选自一元醇、二元醇和含三个以上羟基的多元醇中的一种或多种；所述一元醇可以为选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇和戊醇中的一种或多种，优选为甲醇，所述二元醇可以为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种，所述多元醇可以为选自甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇和山梨醇中的一种或多种。
根据本发明，所述葡萄糖与醇的摩尔比优选为1：(60-500)，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比优选为1：(0.2-3)，反应温度优选为40-90℃，反应时间优选为2-8h，反应压力(绝对压力)可以为0.1-3MPa，反应压力优选为0.1-2MPa。
根据本发明，本发明所述的反应可以在常规催化反应器中进行，本发明不做特殊的限制，例如，本发明的反应可以在间歇釜式反应器或三口烧瓶中进行，或者在合适的其他反应器例如固定床、移动床、悬浮床等中，优选在釜式反应器、固定床反应器、移动床、悬浮床或淤浆床反应器中进行，上述反应器的具体操作方式是本领域技术人员所熟知的，本发明不再赘述。
根据本发明，本领域技术人员可以理解的是，根据所使用的反应器的不同，本发明所述的锡硅分子筛和/或钛硅分子筛可以是分子筛原粉，也可以是分子筛与载体混合成型后的成型催化剂。含有果糖的产物与催化剂的分离可以通过多种方式实现，例如，以原粉状分子筛为催化剂时，可以通过沉降、过滤、离心、蒸发、膜分离等方式来实现产物的分离及催化剂的回收再利用，或者，也可将催化剂成型后装填于固定床反应器，待反应结束后回收催化剂，各种催化剂的分离和回收方法现有文献中多有涉及，在此不再繁述。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明，但并不因此而限制本发明的内容。
制备实施例、制备对比例、实施例和对比例中所用原料除特别说明以外，均为化学纯试剂。
本发明中，采用液相色谱进行活性评价体系中葡萄糖和果糖的分析，分析结果采用内标法进行定量，内标物为萘。其中，液相色谱的分析条件为：Agilent-1200型色谱仪，Aminex HPX-87H色谱柱，柱温60℃，示差折光检测器，0.005M硫酸作为流动相，流速0.5mL/min。
各实施例和对比例中：
葡萄糖转化率％＝(原料中葡萄糖的摩尔数-产物中葡萄糖的摩尔数)/原料中葡萄糖的摩尔数×100％；
果糖选择性％＝产物中果糖的摩尔数/(原料中葡萄糖的摩尔数-产物中葡萄糖的摩尔数)×100％；
果糖收率％＝产物中果糖的摩尔数/原料中葡萄糖的摩尔数×100％，即果糖收率％＝果糖选择性％×葡萄糖转化率％。
制备实施例和制备对比例用于提供实施例和对比例所使用的催化剂。
制备实施例1
本制备实施例制备Sn-MFI分子筛，具体制备方法为：
将五水合四氯化锡(SnCl4.5H2O)溶于水中，把此水溶液加入正硅酸乙酯(TEOS)搅拌，在搅拌下加入四丙基氢氧化铵(TPAOH，20％水溶液)和水，持续搅拌30分钟得到化学组成为0.03SnO2：SiO2:0.45TPA：35H2O的澄清液体，然后在433K温度下进行晶化2天，之后将得到的固体过滤，用蒸馏水洗涤后，在393K温度下烘干5小时，然后在823K条件下焙烧10h得到分子筛样品。其中，TEOS用量为15.31g，TPAOH的用量为33.67g，SnCl4.5H2O的用量为0.38g，水的用量为39.64g。
制备实施例2
本制备实施例参考文献“Nemeth L,Moscoso J,Erdman N,et al.Synthesis andcharacterization of Sn-Beta as a selective oxidation catalyst[J].Studies inSurface Science&Catalysis,2004,154(04):2626-2631”的方法制备Sn-Beta分子筛，所采用的Sn-Beta分子筛的制备方法为：
将五水合四氯化锡(SnCl4.5H2O)溶于水中，把此水溶液加入正硅酸乙酯(TEOS)搅拌，在搅拌下加入四乙基氢氧化铵(TEAOH)，搅拌至TEOS蒸发得到醇，将氟化氢(HF)加入澄清液中，形成膏状薄层。最后加入脱铝纳米Beta晶种(20nm)和水的悬浮液，得到化学组成为0.03SnO2：SiO2：6TEA：15H2O：10HF的澄清液体，然后在413K温度下进行晶化10天，之后将得到的固体过滤，用蒸馏水洗涤后，在393K温度下烘干5小时，然后在823K条件下焙烧10h得到分子筛样品。其中，TEOS用量为20.81g，TEAOH的用量为88.42g，SnCl4.5H2O的用量为1.05g，水的用量为27.01g，HF用量为20g。
制备实施例3
本制备实施例参考文献“Yang X,Wu L,Wang Z,et al.Conversion ofdihydroxyacetone to methyl lactate catalyzed by highly active hierarchicalSn-USY at room temperature[J].Catalysis Science&Technology,2016,6(6):1757-1763”的方法制备Sn-USY分子筛，所采用的Sn-USY分子筛的制备方法为：
H-USY分子筛与硝酸混合，85℃处理8h，将样品过滤并用去离子水洗涤，在120℃干燥12h，得到固体样品。将此固体样品与五水合四氯化锡(SnCl4.5H2O)混合1h，得到化学组成为0.03SnO2：100SiO2的混合液体，在100℃干燥12h，最后在550℃焙烧3小时得到分子筛样品。其中，H-USY用量为2.0g，硝酸的用量为50mL，SnCl4.5H2O的用量为0.6g。
制备实施例4
本制备实施例制备TS-1分子筛，具体制备方法为：
将约3/4量的四丙基氢氧化铵(TPAOH，20％)溶液加至正硅酸乙酯(TEOS)溶液中，得到pH约为13的液体混合物，然后在剧烈搅拌的条件下向得到的液体混合物中滴加所需量的钛酸正丁酯[Ti(OBu)4]的无水异丙醇溶液，搅拌15分钟后得到澄清的液体，最后，将剩余的TPAOH慢慢加入到澄清液体中，在348-353K下搅拌约3小时，得到化学组成为0.03TiO2：SiO2:0.36TPA：35H2O的溶胶，然后在443K温度下进行晶化3天，之后将得到的固体过滤，用蒸馏水洗涤后，在373K温度下烘干5小时，然后在823K条件下焙烧10h得到分子筛样品。其中，TEOS用量为42g，TPAOH的用量为73g，Ti(OBu)4的用量为2g，无水异丙醇的用量为10g，水的用量为68g。
制备实施例5
本制备实施例制备TS-2分子筛，具体制备方法为：
一定量的四丁基氢氧化铵溶液(TBAOH，20％)与正硅酸乙酯(TEOS)混合，然后在剧烈搅拌的条件下向得到的透明液体混合物中滴加所需量的钛酸正丁酯[Ti(OBu)4]的无水异丙醇溶液，搅拌30分钟水解完成后得到澄清的液体。最后，加入2倍所需量的蒸馏水，所得溶胶在348-353K下搅拌2h除醇。所得的溶胶化学组成为0.03TiO2：SiO2:0.2TBA：20H2O。将溶胶置于443K晶化3天，所得的晶化产物经过过滤、水洗，并在373K条件下干燥6h，然后在823K条件下焙烧16h得到分子筛样品。其中，TEOS的用量为42g，TBAOH的用量为52g，Ti(OBu)4的用量为2g，无水异丙醇的用量为10g，水的用量为30g。
制备实施例6
本制备实施例制备Ti-Beta分子筛，具体制备方法为：
一定量的正硅酸乙酯(TEOS)加入到在计量的四乙基氢氧化铵溶液(TEAOH，20％)和双氧水的溶液中，在搅拌的状态下水解2h。然后将称量的钛酸四丁酯[Ti(OBu)4]的无水异丙醇溶液加入到正硅酸乙酯的水解液中，继续搅拌3h以除醇，最后可以得到化学组成为TiO2：60SiO2:33TEA：400H2O:20H2O2的溶胶。最后加入脱铝后的P型分子筛晶种并剧烈搅拌(晶种加入量为溶胶以二氧化硅计，100g二氧化硅加入4g晶种)。所得混合物在413K条件下晶化14天后，所得的浆液经过过滤、水洗，并在373K条件下干燥6h，然后在823K条件下焙烧12h得到分子筛样品。其中，TEOS的用量为42g，TEAOH的用量为81g，Ti(OBu)4的用量为1.16g，无水异丙醇的用量为10g，双氧水的用量为7.5g。
制备对比例1
本制备对比例所制备的空心钛硅分子筛HTS为按中国专利CN1301599A说明书实施例1所述的方法制备得到，具体制备方法如下：
将22.5克正硅酸四乙酯与7.0克四丙基氢氧化铵混合，并加入59.8克蒸馏水，混合均匀后于常压及60℃下水解1.0小时，得到正硅酸四乙酯的水解溶液，在剧烈搅拌下缓慢地加入由1.1克钛酸四丁酯与5.0克无水异丙醇所组成的溶液，将所得混合物在75℃下搅拌3小时，得到澄清透明胶体。将此胶体放入不锈钢密封反应釜，在170℃的温度和自生压力下恒温放置6天，得到晶化产物的混合物；将此混合物过滤、用水洗涤至pH为6-8，并于110℃干燥60分钟，得到未焙烧的TS-1原粉。将此TS-1原粉于550℃下空气气氛焙烧4小时，得TS-1分子筛。
取所得的TS-1分子筛按照分子筛(克)∶硫酸(摩尔)∶水(摩尔)＝100∶0.15∶150的比例混合均匀，于90℃下反应5.0小时，然后按常规方法过滤、洗涤和干燥，得到酸处理的TS-1分子筛。
将上述酸处理的TS-1分子筛按照分子筛(克)∶三乙醇胺(摩尔)∶四丙基氢氧化铵(摩尔)∶水(摩尔)＝100∶0.20∶0.15∶180的比例混合均匀，放入不锈钢密封反应釜，在190℃的温度和自生压力下恒温放置0.5天时间，冷却卸压后，按常规方法过滤、洗涤、干燥，并在550℃下空气气氛焙烧3小时，得到HTS分子筛。
该HTS分子筛具有径向长度为5-100纳米的空心结构，采用静态吸附法在25℃、P/P0＝0.10、吸附时间1小时的条件下测得的苯吸附量为85毫克/克分子筛；按照ASTMD4222-98标准方法测定的低温氮气吸附的吸附等温线和脱附等温线可见低温氮气吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。
制备对比例2
本制备对比例中所采用的负载锡的钛硅分子筛Sn/TS-1制备方法如下：
将五水合四氯化锡(SnCl4.5H2O)与TS-1分子筛(制备对比例1方法制得)直接机械混合后在550℃焙烧5小时得到化学组成为0.03TiO2:SiO2:0.03SnO2的分子筛。其中，TS-1的用量为2g，SnCl4.5H2O的用量为0.76g。
实施例和对比例用于说明采用不同催化剂催化葡萄糖制备果糖的方法。
实施例1
称取0.15g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI和0.15g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
对比例1
称取0.3g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
对比例2
称取0.3g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
对比例3
称取0.3g制备对比例1制备的空心钛硅分子筛HTS催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
对比例4
称取0.3g制备对比例2制备的负载锡的钛硅分子筛Sn/TS-1催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
对比例5
与实施例1基本相同，不同之处在于：反应温度为10℃，反应时间为0.5小时。具体反应结果见表1。
对比例6
与实施例1基本相同，不同之处在于：反应温度为110℃，反应时间为12小时，反应原料和催化剂装入聚四氟乙烯内衬中，然后再置于不锈钢反应釜中密封，在均相反应器中反应。具体反应结果见表1。
实施例2
称取0.15g制备实施例2制备的锡硅分子筛Sn-Beta和0.15g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g乙醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
实施例3
称取0.15g制备实施例3制备的锡硅分子筛Sn-USY和0.15g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g正丁醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
实施例4
称取0.15g制备实施例1制备的硅分子筛Sn-MFI和0.15g制备实施例5制备的钛硅分子筛TS-2作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g丁二醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
实施例5
称取0.15g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI和0.15g制备实施例6制备的钛硅分子筛Ti-Beta作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g戊醇、0.1g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在60℃左右，反应7小时。具体反应结果见表1。
实施例6
称取0.5g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI和0.5g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.2g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在30℃左右，反应10小时。具体反应结果见表1。
实施例7
称取0.01g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI和0.03g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.2g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在70℃左右，反应8小时。
实施例8
称取0.1g制备实施例1制备的锡硅分子筛Sn-MFI和0.1g制备实施例4制备的钛硅分子筛TS-1作为催化剂装于15mL玻璃反应管中，再依次加入磁力搅拌子、8g甲醇、0.7g葡萄糖，拧上玻璃反应管盖子。将玻璃反应管放于油浴中置于温控磁力搅拌器上，启动磁力搅拌器和加热装置，开始反应。反应温度控制在50℃左右，反应4小时。具体反应结果见表1。
实施例9
与实施例1基本相同，不同之处在于：葡萄糖与醇的摩尔比为1：50，反应温度为30℃，反应时间为1小时，葡萄糖与钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1:0.1，钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1:0.1。具体反应结果见表1。
实施例10
与实施例1基本相同，不同之处在于：葡萄糖与醇的摩尔比为1：600，反应温度为95℃，反应时间为10小时，葡萄糖与钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1:6，钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1:10，反应原料和催化剂装入聚四氟乙烯内衬中，然后再置于不锈钢反应釜中密封，在均相反应器中反应。具体反应结果见表1。
由上述实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的方法制备果糖，操作过程简单，反应条件温和，原料转化率和果糖选择性较高；尤其在以催化剂为锡硅分子筛和钛硅分子筛机械混合物时，优选葡萄糖与醇的摩尔配比在1：(50-600)，反应温度为30℃以上且低于100℃，反应时间为1-10h，反应压力为0.1-3.0MPa，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.1-6)时，进一步优选葡萄糖与醇的摩尔配比在1：(60-500)，反应温度为40-90℃，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.2-3)，反应时间为2-8h，反应压力为0.1-2.0MPa，更有利于提高葡萄糖的转化率和果糖的产率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所发明的内容。表1
编号 葡萄糖转化率/％ 果糖选择性/％
实施例1 70 89
实施例2 71 85
实施例3 73 87
实施例4 70 86
实施例5 71 82
实施例6 72 84
实施例7 75 86
实施例8 75 85
实施例9 75 80
实施例10 73 80
对比例1 56 58
对比例2 43 51
对比例3 42 42
对比例4 30 37
对比例5 22 36
对比例6 85 39

Claims (8)

1.一种制备果糖的方法，该方法包括：
将葡萄糖在醇存在下与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有果糖的产物；其中，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(50-600)，反应温度为30℃以上而低于100℃，反应时间为1-10h，所述催化剂含有钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.1-6)；所述催化剂中钛硅分子筛与锡硅分子筛的混合重量比为1：(0.1-10)；
所述锡硅分子筛选自MFI型锡硅分子筛、BEA型锡硅分子筛和FAU型锡硅分子筛中的一种或多种，所述钛硅分子筛选自MFI型钛硅分子筛、MEL型钛硅分子筛和BEA型钛硅分子筛中的一种或多种；
所述钛硅分子筛中二氧化钛与二氧化硅的摩尔比为(0.01-10)：100；所述锡硅分子筛中二氧化锡与二氧化硅的摩尔比为(0.01-10)：100。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锡硅分子筛选自Sn-MFI分子筛、Sn-Beta分子筛和Sn-USY分子筛中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钛硅分子筛选自TS-1分子筛、TS-2分子筛和Ti-Beta分子筛中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钛硅分子筛中二氧化钛与二氧化硅的摩尔比为(0.05-5):100；
所述锡硅分子筛中二氧化锡与二氧化硅的摩尔比为(0.05-5):100。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述醇为选自一元醇、二元醇和含三个以上羟基的多元醇中的一种或多种；所述一元醇为选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇和戊醇中的一种或多种，所述二元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种，所述多元醇为选自甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇和山梨醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述葡萄糖与醇的摩尔比为1：(60-500)，葡萄糖与以干基重量计的钛硅分子筛和锡硅分子筛的混合物的重量比为1：(0.2-3)，反应温度为40-90℃，反应时间为2-8h，反应压力为0.1-3MPa。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，反应压力为0.1-2MPa。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器为釜式反应器、固定床反应器、移动床、悬浮床或淤浆床反应器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112028949B (zh) * 2020-08-31 2021-09-28 安徽师范大学 由葡萄糖催化制取果糖的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101190792A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 中国石油化工股份有限公司 一种合成钛硅分子筛的方法
CN103288887A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京大学 一种由醛糖制备酮糖的方法
CN104667904A (zh) * 2015-02-09 2015-06-03 安徽师范大学 催化剂及其制备方法和果糖的制备方法
CN106563495A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 华南理工大学 一种葡萄糖异构化分子筛催化剂及其制备方法
CN106861747A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种锡基催化剂的制备方法及锡基催化剂和应用
CN107840348A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 中国石油化工股份有限公司 一种介孔分子筛的制备方法以及介孔分子筛和催化剂

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2892907B1 (en) * 2012-09-03 2016-06-01 Danmarks Tekniske Universitet Isomerisation of c4-c6 aldoses with zeolites

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101190792A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 中国石油化工股份有限公司 一种合成钛硅分子筛的方法
CN103288887A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京大学 一种由醛糖制备酮糖的方法
CN104667904A (zh) * 2015-02-09 2015-06-03 安徽师范大学 催化剂及其制备方法和果糖的制备方法
CN106861747A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种锡基催化剂的制备方法及锡基催化剂和应用
CN107840348A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 中国石油化工股份有限公司 一种介孔分子筛的制备方法以及介孔分子筛和催化剂
CN106563495A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 华南理工大学 一种葡萄糖异构化分子筛催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OMS-2负载MnSn(OH)6催化葡萄糖异构化及制备5-羟甲基糠醛的研究;李鹏;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20180415;12-13 *

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