CN112867726A - 蔗糖-6-酯的生产设备及生产方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了蔗糖‑6‑酯的生产设备及生产方法，其设备包括壳体、刮膜装置和底座，刮膜装置设置在底座上，壳体罩于刮膜装置和底座外侧；壳体设有反应液进料口、冷凝水出口；底座设有羧酸酯进料管、反应产物出料管以及与羧酸酯进料管连接的反应甬道；刮膜装置包括温控装置、旋转管以及设置在旋转管内壁上的若干刮片，刮片的外缘与温控装置的外壁相抵；旋转管可围绕所述温控装置旋转，以使刮片能够将从反应液进料口进入的并沿温控装置的外壁流下的反应液在温控装置的外壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。本申请实现分离装置和反应装置一体化设计，降低了生产设备体积、节省了占地面积，提高了蔗糖‑6‑酯的产率，大幅度节约了生产成本。

Description

蔗糖-6-酯的生产设备及生产方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及蔗糖-6-酯的生产设备及生产方法。

背景技术

三氯蔗糖属于新一代甜味剂，具有甜度高、无热量、稳定性好、安全性高等优点，市场前景非常广阔。三氯蔗糖-6-酯是生产三氯蔗糖的重要中间体。

现有技术中，合成蔗糖-6-酯的方法的工艺流程主要包括：将蔗糖、非质子极性溶剂和有机锡类酯化促进剂混合成第一反应混合物；接着将第一反应混合物在特定温度、压力环境下与能够去除水的气体或溶剂蒸汽接触并保持一定的反应时间，从中除去水分得到第二反应混合物；再向第二反应物中加入羧酸酐，得到第三反应混合物，并将第三反应混合物保持足以制备蔗糖-6-酯的时间。这一方法需要使用能够除去水的气体或溶剂蒸气，这一环节的存在严重影响了合成蔗糖-6-酯生产过程的连续性，增加了生产周期，降底了生产效率，且消耗大量能够去除水的气体或溶剂，极大地增加了生产成本和能耗。

需要说明的是，这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的蔗糖-6-酯的生产设备及生产方法。

依据本申请的一方面，提供了一种蔗糖-6-酯的生产设备，该设备包括：壳体、刮膜装置和底座，刮膜装置设置在底座上，壳体罩于刮膜装置和底座外侧；

壳体设有反应液进料口、冷凝水出口；底座设有羧酸酯进料管、反应产物出料管以及与羧酸酯进料管连接的反应甬道；

刮膜装置包括温控装置、旋转管以及设置在旋转管内壁上的若干刮片，刮片的外缘与温控装置的外壁相抵；

旋转管可围绕温控装置旋转，以使刮片能够将从反应液进料口进入的并沿温控装置的外壁流下的反应液在温控装置的外壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。

可选的，在上述设备中，温控装置为与旋转管同轴设置的扇形闭合加热腔和扇形闭合冷却腔组成的类圆柱体，且加热腔和冷却腔由隔热板分隔。

可选的，在上述设备中，扇形闭合冷却腔的直径大于扇形闭合加热腔的直径；若干刮片为弹性金属片，若干刮片的外缘端部为弧形。

可选的，在上述设备中，旋转管的上端固设有内齿圈，贯穿于壳体设有电机，电机的旋转轴的端部设有齿轮，齿轮与内齿圈咬合。

可选的，在上述设备中，在壳体的内壁相对于加热腔的位置固设有冷却装置。

可选的，在上述设备中，若干刮片为L型刮片，L型刮片的一端作为安装端，安装于旋转管内壁的上端；L型刮片的另一端作为延伸端，延伸端与底座的上表面接触设置；

在旋转管内壁下端相对于各L型刮片的位置分别设有引流口，与引流口对应设置有引流板，引流板与对应的引流口以及旋转管的对应部位形成冷凝水通道。

可选的，在上述设备中，底座包括紧密接触设置的上底座和下底座，从上底座的底面的上表面到下表面设有逐渐倾斜的环状的反应甬道，反应通道倾斜向上的一端设有第一进料口和第二进料口，第一进料口用于接收蒸余液，第二进料口连接所述羧酸酯进料管；反应通道倾斜向下的一端设有出料口，出料口与贯穿下底座的反应产物出料管连接。

可选的，在上述设备中，旋转管的旋转方向与反应甬道的倾斜方向相反。

可选的，在上述设备中，壳体还设有真空管，真空管可连接真空泵。

依据本申请的另一方面，提供了一种蔗糖-6-酯的生成方法，该方法是采用上述任一项的设备进行的，包括：

反应液分离步骤：启动刮膜装置，从反应液进料口输入反应液，以使刮片将反应液刮成液膜，并分离为蒸余液和水蒸气，其中，反应液包括蔗糖、非质子极性溶剂和有机锡酯促进剂；蒸余液流入反应甬道，水蒸气进入在旋转管内壁冷凝成冷凝水从冷凝水出口流出；及

酯化反应步骤：进入反应甬道内的反应液与从羧酸酐进料口进入的羧酸酯在预设条件下进行酯化反应，生成含蔗糖-6-酯的溶液。

综上所述，本申请的有益效果在于：设计了具有刮膜装置的生产设备，刮膜装置的刮片可以围绕温控装置旋转，将处于温控装置外壁上的反应液刮成液膜，进一步地分离成水蒸气和蒸余液，达到去除制备蔗糖-6-酯反应液中水分的目的；且在刮膜装置连续旋转的过程中，除去水分的蒸余液不断进入反应甬道进行酯化反应，反应原料可以持续不断地被加入至生产设备中，实现了蔗糖-6-酯的连续生产，极大程度上缩短了生产周期，提高了蔗糖-6-酯的生产效率；且本申请的设备实现分离装置和反应装置一体化设计，降低了生产设备的体积、节省了设备的占地面积，无需将分离后的反应液压入另一个反应器，节省能源的同时，克服了现有技术中第二反应混合物需要注入另一空间内与羧酸酐混合需要耗时长的缺陷；且无需去除水的气体或溶剂蒸汽就能够有效去除反应液中的水分，保障了蔗糖-6-酯的产率的前提下，大幅度节约了生产成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖开一半壳体的立体结构示意图；

图2示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖开一半壳体的立体结构示意图；

图3示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的旋转装置的俯视内部结构示意图；

图4示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的刮片23的侧视结构示意图；

图5示出了根据本申请的一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖面结构示意图；

图6示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的立体结构示意图；

图7示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的俯视结构示意图；

图8示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的物料流动方向的示意图；

图9示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本申请的构思在于，现有技术中，对生产蔗糖-6-酯的反应液需要首先在一个反应釜中采用蒸汽或溶剂去除水分，然后压入另一个反应釜中，再与羧酸酐反应，生成蔗糖-6-酯。在这个过程中，采用蒸汽或溶剂去除水分的步骤消耗大量的能源，且设备大，占地面积大，去除水分程度也不够彻底；在去除水分后，还需将反应液压入另一个反应釜中，以进行酯化反应，这个过程需要额外的能源和时间，降低了蔗糖-6-酯的生产效率；且现有技术的这种生产方式是不连续的，每次加料反应结束后，才能进行另一次反应，也严重影响了蔗糖-6-酯的生产效率。

图1示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖开一半壳体的立体结构示意图；图2示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖开一半壳体的立体结构示意图；图3示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的旋转装置的俯视内部结构示意图；图4示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的刮片23的侧视结构示意图；图5示出了根据本申请的一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖面结构示意图；图6示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的立体结构示意图；图7示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的俯视结构示意图；图8示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的物料流动方向的示意图；

同时参考图1～图8，该蔗糖-6-酯的生产设备100包括：壳体1、刮膜装置2和底座3，刮膜装置2设置在底座3上，壳体1罩于刮膜装置2和底座3外侧。

壳体1设有反应液进料口13、冷凝水出口11；底座3设有羧酸酯进料管314、反应产物出料管321以及与羧酸酯进料管314连接的反应甬道313。

刮膜装置2包括温控装置21、旋转管22以及设置在旋转管22内壁上的若干刮片23，刮片23的外缘231与温控装置21的外壁相抵。

旋转管22可围绕温控装置21旋转，以使刮片23能够将从反应液进料口13进入的并沿温控装置21的外壁流下的反应液在温控装置21的外壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。

需要说明的是，为了使底座3的上表面上不会有反应液存留，在刮膜装置2设置在底座3上时，温控装置21的下端可正好紧密贴合底座3的上表面。

采用上述的设备，生产蔗糖-6-酯的过程可简述如下，启动旋转管22，旋转管22带动其内壁上的若干刮片23围绕温控装置21的外壁旋转，从反应液进料口13加入反应液，反应液为生产蔗糖-6-酯的原料混合溶液，可至少包括蔗糖、非质子极性溶剂和有机锡类酯化促进剂，由于重力和刮片的刮擦力的综合作用，反应液在温控装置21的外壁上形成很薄的液膜，在这个过程中，水分被蒸发成水蒸气，并在旋转管22的内壁处冷凝成液态水，顺着旋转管22的内壁流下，从冷凝水出口11排出，去除水分的反应液称为蒸余液，蒸余液继续被刮擦直至并逐渐沿旋转管22的内壁向下运动直到反应甬道313的第一进料口处，然后进入反应甬道313内，与羧酸酯进料管314进入的羧酸酯在反应甬道313上发生酯化反应，生成主要产物为蔗糖-6-酯的混合溶液。

由图1的设备可以看出，本申请设计了具有刮膜装置的生产设备，刮膜装置的刮片可以围绕温控装置旋转，将处于温控装置外壁上的反应液刮成液膜，进一步地分离成水蒸气和蒸余液，达到去除制备蔗糖-6-酯反应液中水分的目的；且在刮膜装置连续旋转的过程中，除去水分的蒸余液不断进入反应甬道进行酯化反应，反应原料可以持续不断地被加入至生产设备中，实现了蔗糖-6-酯的连续生产，极大程度上缩短了生产周期，提高了蔗糖-6-酯的生产效率；且本申请的设备实现分离装置和反应装置一体化设计，降低了生产设备的体积、节省了设备的占地面积，无需将分离后的反应液压入另一个反应器，节省能源的同时，克服了现有技术中第二反应混合物需要注入另一空间内与羧酸酐混合需要耗时长的缺陷；且无需去除水的气体或溶剂蒸汽就能够有效去除反应液中的水分，保障了蔗糖-6-酯的产率的前提下，大幅度节约了生产成本。

在本申请的一下实施例中，刮片可选用具有弹性的金属片，其长度不小于旋转管22的内壁到温控装置21的外壁的距离，刮片在刮擦反应液的过程中，可存在弯曲的状态，在刮片弯曲的过程中，刮片会存在弹性储能，在刮擦过程中，弹性储能能够转化成刮擦反应液的作用力，弹性储能越大，该作用力越大，该作用力的大小直接决定了液膜的厚，液膜越厚，水分蒸发越慢，水分去除程度越不彻底，液膜越薄，水分蒸发越快，水分去除程度越彻底，因此，选取弹性比较大的材质制作刮片是比较好的，具体可以为锰钢等；刮片中的弹性储能不仅与刮片的材质有关，还取决于刮片大小、刮片厚度等因素，刮片大小、刮片厚度可根据整体设备的大小确定，在本申请的一些实施例中，刮片长度可以为但不限于旋转管半径值的1/3～2/3；刮片厚度可为但不限于刮片长度1/500～1/100。需要说明的是，刮片长度和刮片厚度与很多因素相关，上述参数仅作为优选方案以供参考，可根据设备大小、设备的功率、预计生产规模等多个因素确定，本申请不做限制。

为了延长刮片和温控设备的使用寿命，在本申请的一些实施例中，刮片的外缘端部可设计成弧形，以减少摩擦；另刮片可设置为多个，并均匀地设置在旋转管的内壁上，刮片的数量可以为但不限于4～20个。

图3示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的旋转装置的俯视内部结构示意图，从图3可以看出，在本申请的一些实施例中，温控装置21为与旋转管22同轴设置的扇形闭合加热腔211和扇形闭合冷却腔212组成的类圆柱体，且加热腔211和冷却腔212由隔热板213分隔。

由于反应液蒸发水分的温度与酯化反应的温度可能是不一致的，为了尽快且彻底的去除水分，通常要将反应液的温度加热至50℃以上，而酯化反应通常要求较低的温度，如在一些实施例中酯化反应温度可以为0～50℃，在另一些实施例中，可以为5～20℃。为了使得反应液在进入反应甬道时，已经达到了适宜酯化反应的温度，在本实施例中，将类圆柱体的温控装置21分隔为两部分，一部分为扇形闭合加热腔211，另一部分为扇形闭合冷却腔212，二者的中间采用隔热板213进行隔离。

由于需要加热的部位是加热腔211的外壁，为了防止加热腔211穿透隔热板213，并进一步节约能源，加热腔211相对于隔热板213的位置可以不填充加热介质。加热腔211的解热介质可以为水、油或电阻丝，以水为例，含有水的导管可以沿着加热腔211的竖直径向排列在加热腔211的内壁，下端的开口进水，上端的开口出水，这里不一一列举，凡可实现上述目的的现有技术均可。

冷却腔212中的冷却介质可以采用水或者空气，其可以填充在闭合的扇形冷却腔212的内部的导管中，导管可以竖直排列也可以横向排列，不再赘述。

请参考图3，在本申请的一些实施例中，扇形闭合冷却腔212的直径大于扇形闭合加热腔211的直径。

在温控装置21分隔为加热腔211和冷却腔212的状态下，反应液在加热腔211和冷却腔212外壁运动时，其所要达到的目的是不同的，在加热腔211外壁运动时，刮片将其刮成液膜，进行分水和蒸余液的分离；而在冷却腔212的外壁上运动时，其目的是将蒸余液冷却至酯化反应合适的温度，理想的状态是，将全部蒸余液刮擦至反应甬道313的进口处，具体为第一进料口316(请参考图6)为了达到这个目的，将扇形闭合冷却腔212的直径设置大于扇形闭合加热腔211的直径，刮片23的长度不小于旋转管22的内壁到加热腔211的外壁的距离，这时，刮片23处于加热腔211的外壁对应的位置时，弯曲程度小于刮片23处于冷却腔212的外壁对应的位置的弯曲程度，因此在刮片23处于冷却腔212的外壁对应的位置具有的弹性储能大于刮片23处于加热腔211的外壁对应的位置的弹性储能，刮片23刮擦反应液的作用力在其处于冷却腔212的外壁对应的位置时要大于处于加热腔211的外壁对应的位置时的作用力。反应液在加热腔211的外壁时被刮擦为液膜，而在冷却腔212的外壁几乎被完全刮擦着随着刮膜装置的旋转方向移动，反应液在多个刮片23之间翻滚，直到反应甬道的入口处。

请同时参考图1和图2，旋转管22的上端固设有内齿圈24，贯穿于壳体1设有电机14，电机14的旋转轴的端部设有齿轮141，齿轮141与内齿圈24咬合。随着电机14的旋转轴的旋转，带动齿轮141旋转，齿轮141咬合内齿圈24，带动内齿圈24在其所在的水平面内转动，内齿圈24固设在旋转管22的上端，内齿圈24带动旋转管22转动，进一步的，旋转管22带动设置在其内部上的若干刮片23围绕温控装置21转动。

请同时参考图1和图2，在壳体1的内壁相对于加热腔211的位置固设有冷却装置15。蒸余液在加热腔211外壁被分离成水蒸气和蒸余液，其中，水蒸气移动至旋转管22的内壁处冷凝，为了使水蒸气更快更完全地冷凝成液态水，因此，可在壳体1的内壁上对应加热腔211的位置固设冷却装置15，冷凝介质可以为水或空气。如加热腔211为180°扇形，则冷却装置15也可以设为180°的圆弧状。

图4示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的刮片23的侧视结构示意图，从图4中可以看出，刮片23为L型刮片，L型刮片的一端作为安装端232，安装于旋转管内壁的上端，其中，以图4的方向为基准，安装端232竖直长度可根据刮板的横向长度、总体重量、旋转管高度等因素决定，需保证刮片23能够牢固的安装在旋转管22内壁上，在一些实施例中，安装端232竖直长度可以为旋转管22高度的1/3～1/2。

L型刮片23的另一端作为延伸端233，延伸端233与底座3的上表面可接触设置，这样滴落在底座3的上表面上的反应液也能够被刮擦至反应甬道313的第一进料口中。

为了使冷凝水更加顺利地排出设备，在旋转管22内壁下端相对于各L型刮片23的位置分别设有引流口25，与引流口25对应设置有引流板26，引流板26与旋转管22非接触设置，引流板26与对应的引流口25以及旋转管22的对应部位形成冷凝水通道。因为刮片23具有引流作用，水蒸气更加容易在刮片23处发生冷凝并顺流而下，因此在刮片23下设置冷凝水通道能够使冷凝水更加顺利地流出设备。

请参考图1和图2，在本申请的一些实施例中，壳体1还设有真空管16，真空管16可连接真空泵。为了使水蒸气更好地排出设备外，还可以对设备进行减压处理，具体的，可以通过真空管16连接真空泵来实现上述目的。

图5示出了根据本申请的一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的剖面结构示意图，从图5可以看出，温控装置21贴合底座3的上表面设置，温控装置21由隔热板213分隔为加热腔211和冷却腔212，刮片23安装在旋转管22的内壁上，其外缘抵在温控装置21的外壁上，在各个刮片23的下端设置有引流板26，以及对应的引流口25；在壳体1内壁上相对于加热腔211的位置设有冷却装置15，在冷却腔212一侧对应的底座3设有反应甬道。图5中的箭头表示物料的运动方向，具体的，反应液从壳体1的反应液进料口13进入，反应液在加热腔211的外壁一边被加热一边被刮成液膜，反应液中的水分被蒸发出来，沿着刮片23到达旋转管22的内壁的刮片23的安装端232处，冷凝成液态水，沿着刮片23流下，流进冷凝水通道内，通过引流口25流出旋转管22，进一步的，从壳体1的冷凝水出口11流出设备。蒸余液随着旋转管22的旋转和刮擦，到达冷却腔212的外壁，受重力的影响，逐渐流下进入反应甬道313。

图6示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的立体结构示意图，图7示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的俯视结构示意图。

请同时参考图5、图6和图7，底座3包括紧密接触设置的上底座31和下底座32，上底座为一个上不封顶的圆柱体，包括侧壁311和底面312，底面312的上表面设有第一进料口316，第一进料口316可设置在靠近与加热腔211与冷却腔212的交接处对应的位置处，同理，壳体1的反应液进料口13也可以设置在与第一进料口316方向一致，且靠近与加热腔211与冷却腔212的交接处对应的位置上，以使反应液能够经历最大路程的分离和冷却。

从上底座31的底面312的上表面到下表面设有逐渐倾斜的环状的反应甬道313，反应甬道313倾斜向上的一端设有第一进料口316和第二进料口315，第一进料口316用于接收蒸余液，第二进料口315连接羧酸酯进料管314；反应通道倾斜向下的一端设有出料口317，出料口317与贯穿下底座32的反应产物出料管321连接。

图8示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的底座3的物料流动方向的示意图，在本申请的一些实施例中，旋转管22的旋转方向与反应甬道313的倾斜方向相反，从图8中可以看出，在本实施例中，旋转管22的旋转方向是逆时针的，反应甬道313的倾斜方向是顺时针的，这样，蒸余液与羧酸酐在反应甬道起始处混合，能够更加完全地混合，然后蒸余液与羧酸酐形成的混合物在反应甬道313上受重力作用缓缓流下，在预设条件，如温度为0～20℃的条件下，可发生酯化反应，生成蔗糖-6-酯。酯化反应的反应温度通常是不太高的，在室温左右即可反应，因此，反应甬道313可以不用设置加热装置；为了加快反应，也可以在反应甬道313下面加装加热层(图中未示出)，本申请不做限制，可根据需要设置。

图9示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产方法的流程示意图，该方法是采用上述任一的设备进行的，该方法至少包括以下所述的步骤S910至步骤S920：

反应液分离步骤S910：启动刮膜装置，从反应液进料口输入反应液，以使刮片23将反应液刮成液膜，并分离为蒸余液和水蒸气，其中，反应液包括蔗糖、非质子极性溶剂和有机锡酯促进剂；蒸余液流入反应甬道，水蒸气进入旋转管内壁冷凝成冷凝水从冷凝水出口流出。

酯化反应步骤S920：进入反应甬道内的反应液与从羧酸酐进料口进入的羧酸酯在预设条件下进行酯化反应，生成含蔗糖-6-酯的溶液。

在上述方法中，对刮膜装置的旋转速度本申请不做限制，在本申请的一些实施例中，可设置为40rpm至100rpm。若刮膜装置的旋转速度小于40rpm，则反应液流下的速度过快，会使得整个刮擦分离过程过快，水分蒸发不充分；若刮膜装置的旋转速度大于100rpm，则反应液流下的速度过慢，使得整体反应时间被延长，不利于蔗糖-6-酯的快速生产。

在上述方法中的对酯化反应的反应原料和预设条件不做限制，可参考现有技术，也可采用下述推荐的技术方案。

在本申请中，对有机锡化合物的种类不做限制，可采用单锡有机化合物，也可采用双锡有机化合物，在一些实施例中可选为1,3-二烃氧基-1,1,3,3-四-(烃基)二锡氧烷、氧化二(烃基)锡、1,3-二酰氧基-1,1,3,3-四-(烃基)二锡氧烷和1-二酰氧基-1,1,3,3-四-(烃基)二锡氧烷中的任一种或多种，在另一些实施例中为1,3-二酰氧基-1,1,3,3-四-(烃基)二锡氧烷，在又一些实施例中为1,3-二乙酰氧基-1,1,3,3-四丁基二锡氧烷；其中，烃氧基可选为烷氧基或苯氧基，在一些实施例中，烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基或正己氧基，在另一些实施例中，为甲氧基；在一些实施例中，烃基可选为烷基、环烷基、芳基或芳烷基，在另一些实施例中，为烷基，在又一些实施例中为正丁基。

本申请对极性非质子溶剂的种类不做限制，在一些实施例中，选自乙腈、1,4-二氧六环、甲乙酮、甲基异丁基酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环己酮、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或多种，在另一些实施例中为乙腈。

本申请对极性非质子溶剂的用量不做限制，在一些实施例中，以蔗糖的质量为基准，溶剂的质量用量与蔗糖的质量用量比为2～20，在另一些实施例中为3～10，在又一些实施例中为4～8。

在本申请中，对加热腔的加热温度不做限制，在一些实施例中，可以为65～150℃，在另一些实施例中，可以为85～120℃。

在本申请中，在真空管连接真空泵的情况下，对生成设备内的负压大小不做限制，在一些实施例中，生成设备内的负压保持在0.01kPa～50kPa，在另一些实施例中，生成设备内的负压可以保持在0.5kPa～20kPa。

在本申请中，对有羧酸酐的种类不做限制，可选自乙酸酐、丁酸酐、苯甲酸酐、硬脂酸酐、月桂酸酐中的任意一种，优选乙酸酐，根据上述有机酸酐的种类，得到的对应的蔗糖-6-羧酸酯分别为蔗糖-6-乙酸酯、蔗糖-6-丁酸酯、蔗糖-6-苯甲酸酯、蔗糖-6-脂肪酸酯、或蔗糖-6-月桂酸酯。蔗糖-6-乙酸酯和蔗糖-6-苯甲酸酯可以用作合成其他种类蔗糖-6-羧酸酯的原料和合成甜味剂三氯蔗糖的中间体，而其他的各类蔗糖-6-羧酸酯可以用作食品添加剂、化工产品以及其他反应的合成中间体。

在本申请中，对有羧酸酐的用量不做限制，在一些实施例中，以蔗糖的质量为基准，羧酸酐的质量用量与蔗糖的质量用量比为0.6～3.0，在另一些实施例中，为0.8～1。

在本申请中，对酯化反应的反应条件不做限制，在一些实施例中，酯化反应的反应温度可以为0～50℃，在另一些实施例中，可以为1～20℃；在一些实施例中，酯化反应的反应时间为10min到24h，在另一些实施例中，为30min到4h。

需要说明的是，上述未尽述的反应条件可参考现有技术。

本申请中涉及的测试手段以及药品来源

高效液相色谱(用于测试反应产物中蔗糖、蔗糖-6-酯等物质的含量)

日本岛津高效液相色谱仪，配RID-10A示差折光检测，LC-10ADVP高压泵，CTO-10ASVP恒温箱；色谱柱：Agilent XDB C18柱(250mm×4.6mm，5μm)；流动相：甲醇-0.125％磷酸氢二钾水溶液(4:6)；柱温：30℃；流量：1.0mL/min。其中，需要甲醇(色谱纯)、磷酸氢二钾(分析纯)、超纯水、三氯蔗糖标准(纯度99.9％)，外标法测量含量。

水分的测试方法

水含量的测定使用卡尔费休法，请参考现有技术，在各个实施例中不再赘述。

药品来源

本申请中涉及的化学试剂以及制备蔗糖-6-酯的原来均可采用市售产品，本申请不做限制。

实施例1

按照蔗糖、有机锡酯促进剂(1,1,3-二乙酰氧基-1,1,3,3-四丁基二锡氧烷)、非质子极性溶剂(DMF)的质量比例为1:2:10配置成300公斤反应液。

采用的本申请的蔗糖-6-酯的生产设备生成蔗糖-6-酯，其中，生产设备的直径为3米，温控装置的半径约为1.5米，冷却腔的半径比加热腔的半径的比为10:9，刮片采用锰钢制成，刮片数量为12个，生成设备外接真空泵。

启动刮膜装置，时刮膜装置以40rpm(大约为10rad/min)的转速旋转，将上述制备的反应液在以4m³/h的速率连续进料至上述的生产设备中，反应设备保持负压在0.5kPa，同时，打开壳体的冷却装置15、以及温控装置21的加热腔211和冷却腔212的控制开关，将加热腔211的温度设置为80℃，冷却装置15和冷却腔212的冷却介质为水。

在小于10℃的温度条件下按照蔗糖的投放质量与乙酸酐的质量比1：1.1的比例向反应甬道内吹送乙酸酐进行酰化反应，从二者混合的开始计，最终从反应产物出料口流出大概有1h，收集从反应产物出料口流出的含有蔗糖-6-酯的产物。

在蒸余液未流入反应甬道之前取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于500ppm。

用与反应体系总体积的体积比为0.25：1的水进行淬灭反应，并用与反应体系总体积的体积比为1：1的己烷萃取有机锡酯促进剂，得到的蔗糖-6-乙酯溶液，并通过高效液相色谱法分析各物质含量，下述的以及以下各实施例中的归一化，是指在采用高效液相色谱法的混合物质进行分离测定时，人为规定所有物质的量为100％，按照谱峰面积确定各物质占所有物质的百分比，产物分布如下:

a.蔗糖-6-乙酸酯90.01％(归一化)；

b.二乙酸酯8.45％(归一化)；

c.蔗糖0.30％(归一化)。

实施例2

按照蔗糖、有机锡酯促进剂(1,1,3-二乙酰氧基-1,1,3,3-四丁基二锡氧烷)、非质子极性溶剂(DMF)的质量比例为1:2:10配置成500公斤反应液。

采用的本申请的蔗糖-6-酯的生产设备生成蔗糖-6-酯，其中，生产设备的直径为5米，温控装置的半径约为2.5米，冷却腔的半径比加热腔的半径的比为15:13，刮片采用锰钢制成，刮片数量为20个，生成设备外接真空泵。

启动刮膜装置，时刮膜装置以50rpm(大约为8rad/min)的转速旋转，将上述制备的反应液在以4m³/h的速率连续进料至上述的生产设备中，反应设备保持负压在0.5kPa，同时，打开壳体的冷却装置15、以及温控装置21的加热腔211和冷却腔212的控制开关，将加热腔211的温度设置为80℃，冷却装置15和冷却腔212的冷却介质为水。

在小于15℃的温度条件下按照蔗糖的投放质量与乙酸酐的质量比1：1.1的比例向反应甬道内吹送乙酸酐进行酰化反应，从二者混合的开始计，最终从反应产物出料口流出大概有2h，收集从反应产物出料口流出的含有蔗糖-6-酯的产物。

在蒸余液未流入反应甬道之前取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于600ppm。

用与反应体系总体积的体积比为0.25：1的水进行淬灭反应，并用与反应体系总体积的体积比为1：1的己烷萃取有机锡酯促进剂，得到的蔗糖-6-乙酯溶液，并通过高效液相色谱法分析各物质含量，下述的以及以下各实施例中的归一化，是指在采用高效液相色谱法的混合物质进行分离测定时，人为规定所有物质的量为100％，按照谱峰面积确定各物质占所有物质的百分比，产物分布如下:

a.蔗糖-6-乙酸酯87.65％(归一化)；

b.二乙酸酯5.98％(归一化)；

c.蔗糖0.28％(归一化)。

实施例3

按照蔗糖、有机锡酯促进剂(1,1,3-二乙酰氧基-1,1,3,3-四丁基二锡氧烷)、非质子极性溶剂(DMF)的质量比例为1:2:10配置成500公斤反应液。

采用的本申请的蔗糖-6-酯的生产设备生成蔗糖-6-酯，其中，生产设备的直径为5米，温控装置的半径约为2.5米，冷却腔的半径比加热腔的半径的比为15:13，刮片采用锰钢制成，刮片数量为20个，生成设备外接真空泵。

启动刮膜装置，时刮膜装置以100rpm(大约为16rad/min)的转速旋转，将上述制备的反应液在以8m³/h的速率连续进料至上述的生产设备中，反应设备保持负压在1kPa，同时，打开壳体的冷却装置15、以及温控装置21的加热腔211和冷却腔212的控制开关，将加热腔211的温度设置为80℃，冷却装置15和冷却腔212的冷却介质为水。

在小于20℃的温度条件下按照蔗糖的投放质量与乙酸酐的质量比1：1.1的比例向反应甬道内吹送乙酸酐进行酰化反应，从二者混合的开始计，最终从反应产物出料口流出大概有2h，收集从反应产物出料口流出的含有蔗糖-6-酯的产物。

在蒸余液未流入反应甬道之前取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于650ppm。

用与反应体系总体积的体积比为0.25：1的水进行淬灭反应，并用与反应体系总体积的体积比为1：1的己烷萃取有机锡酯促进剂，得到的蔗糖-6-乙酯溶液，并通过高效液相色谱法分析各物质含量，下述的以及以下各实施例中的归一化，是指在采用高效液相色谱法的混合物质进行分离测定时，人为规定所有物质的量为100％，按照谱峰面积确定各物质占所有物质的百分比，产物分布如下:

a.蔗糖-6-乙酸酯88.96％(归一化)；

b.二乙酸酯7.86(归一化)；

c.蔗糖0.24％(归一化)。

对比例1

按照蔗糖、有机锡酯促进剂(1,1,3-二乙酰氧基-1,1,3,3-四丁基二锡氧烷)、非质子极性溶剂(DMF)的质量比例为1:2:10配置成300公斤反应液，加热90℃溶解成反应混合溶液。

采用填料塔降液的方式进行脱水，填料塔直径40毫米，3×8玻璃弹簧填料，填料高度1米，相当于10级塔板。

将上述制备的反应混合溶液在填料塔的顶部的入口，保持负压在0.5kPa，同时，将环己烷蒸气(100℃，4atm)进料至填料塔底部烧瓶气体入口。反应混合溶液与环己烷蒸气逆流接触反应，填料塔的顶部馏出物含有环己烷、水和DMF的蒸气经冷凝并且收集，经过干燥无水处理后方可循环使用。

填料塔底部烧瓶收集液体样品，所得产物为透明、浅琥珀色。反应液在气液交换反应器内停留时间约1min。

得到的溶液经计算含有10％的蔗糖，将得到的溶液压到另一个反应釜，在低于10℃的温度条件下按照蔗糖与乙酸酐的质量比为1：1.1的比例滴加乙酸酐进行酰化反应，在低于10℃的温度下继续反应2小时之后，用0.25：1的水进行淬灭反应。用1：1的环己烷萃取有机锡化合物，得到的蔗糖-6-乙酯溶液通过高效液相色谱法分析，产物如下:

a.蔗糖-6-乙酸酯72.05％(归一化)；

b.二乙酸酯4.36％(归一化)；

c.蔗糖22.76％(归一化)。

从实施例1～3和对比例1中可以看出，采用本申请提供的生产设备与对比例1采用填料降液生产设备相比，本申请制备的蔗糖-6-羧酸酯的产量高、副反应发生概率低、蔗糖反应完全。以蔗糖-6-乙酸酯产量可以看出，本申请中一些实施例可达到90.01％(归一化)，而对比例1中蔗糖-6-乙酸酯中的产量仅为72.05％(归一化)，也就是说本申请蔗糖-6-羧酸酯的产量显著高于现有技术；同理，由反应产物中的二乙酸酯、蔗糖含量可以看出，本申请中副反应发生概率显著降低，蔗糖转化得更加彻底。

综上所述，本申请的有益效果在于：设计了具有刮膜装置的生产设备，利用刮膜装置旋转时的动力，一方面将反应液刮成液膜，使得水分快速蒸发冷凝，达到去除反应液中水分的目的，克服了现有技术中，第一反应混合物在去除水的过程中需要采用大量能够去除水的气体或溶剂蒸气的缺陷；另一方面，无需额外动力，就能够将反应液分离得到的蒸余液推至反应器中，使得蒸余液与反应器中的羧酸酐反应，节省电能的同时，降低了生产设备的体积、节约生产设备占地面积，且克服了现有技术中第二反应混合物需要注入另一空间内与羧酸酐混合需要耗时长的缺陷；且在本申请中，反应原料可以持续不断地被加入至生产设备中，反应液分离步骤和酯化反应步骤不间断进行，使得蔗糖-6-酯实现连续生产，极大程度上缩短了生产周期，提高了蔗糖-6-酯的生产效率；且由于水分去除程度彻底，显著提高蔗糖-6-酯的产率。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，在本申请的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本申请的目的，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种蔗糖-6-酯的生产设备，其特征在于，包括壳体、刮膜装置和底座，所述刮膜装置设置在底座上，所述壳体罩于所述刮膜装置和所述底座外侧；

所述壳体设有反应液进料口、冷凝水出口；所述底座设有羧酸酯进料管、反应产物出料管以及与所述羧酸酯进料管连接的反应甬道；

所述刮膜装置包括温控装置、旋转管以及设置在旋转管内壁上的若干刮片，所述刮片的外缘与所述温控装置的外壁相抵；

所述旋转管可围绕所述温控装置旋转，以使所述刮片能够将从反应液进料口进入的并沿温控装置的外壁流下的反应液在所述温控装置的外壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述温控装置为与所述旋转管同轴设置的扇形闭合加热腔和扇形闭合冷却腔组成的类圆柱体，且所述加热腔和冷却腔由隔热板分隔。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述扇形闭合冷却腔的直径大于所述扇形闭合加热腔的直径；所述若干刮片为弹性金属片，所述若干刮片的外缘端部为弧形。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述旋转管的上端固设有内齿圈，贯穿于所述壳体设有电机，所述电机的旋转轴的端部设有齿轮，所述齿轮与所述内齿圈咬合。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述壳体的内壁相对于加热腔的位置固设有冷却装置。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述若干刮片为L型刮片，所述L型刮片的一端作为安装端，安装于所述旋转管内壁的上端；所述L型刮片的另一端作为延伸端，所述延伸端与所述底座的上表面接触设置；

在旋转管内壁下端相对于各所述L型刮片的位置分别设有引流口，与所述引流口对应设置有引流板，所述引流板、与对应的引流口以及所述旋转管的对应部位形成冷凝水通道。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述底座包括紧密接触设置的上底座和下底座，从所述上底座的底面的上表面到下表面设有逐渐倾斜的环状的反应甬道，反应通道倾斜向上的一端设有第一进料口和第二进料口，所述第一进料口用于接收蒸余液，所述第二进料口连接所述羧酸酯进料管；所述反应通道倾斜向下的一端设有出料口，所述出料口与贯穿所述下底座的反应产物出料管连接。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述旋转管的旋转方向与所述反应甬道的倾斜方向相反。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的设备，其特征在于，所述壳体还设有真空管，所述真空管可连接真空泵。

10.一种蔗糖-6-酯的生产方法，其特征在于，所述方法是采用权利要求1～9中任一项所述的设备进行的，包括：

反应液分离步骤：启动所述刮膜装置，从反应液进料口输入反应液，以使所述刮片将所述反应液刮成液膜，并分离为蒸余液和水蒸气，其中，反应液包括蔗糖、非质子极性溶剂和有机锡酯促进剂；所述蒸余液流入所述反应甬道，所述水蒸气进入在旋转管内壁冷凝成冷凝水从所述冷凝水出口流出；及

酯化反应步骤：进入所述反应甬道内的反应液与从羧酸酐进料口进入的羧酸酯在预设条件下进行酯化反应，生成含所述蔗糖-6-酯的溶液。

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