CN112912153A - 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，其设备包括分离器与反应器；分离器包括紧密且连通设置的容置腔和冷凝腔，容置腔的顶端设有进料口，底端设有蒸余液出口部，蒸余液出口部通过输送管与反应器连接；冷凝腔设有冷凝水出口；在容置腔内设有刮膜装置，刮膜装置包括引导盘以及沿引导盘的中轴径向且与引导盘贯穿相交的若干刮板，刮膜装置可沿引导盘的中轴旋转，以使刮板能够将从引导盘流下的反应液在容置腔的内壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。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，并提高了蔗糖‑6‑酯的产率。

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。

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：分离器与反应器；

分离器包括紧密且连通设置的容置腔和冷凝腔，容置腔的顶端设有进料口，底端设有蒸余液出口部，蒸余液出口部通过输送管与反应器连接；冷凝腔设有冷凝水出口；

在容置腔内设有刮膜装置，刮膜装置包括引导盘以及沿引导盘的中轴径向且与引导盘贯穿相交的若干刮板，刮膜装置可沿引导盘的中轴旋转，以使刮板能够将从引导盘流下的反应液在容置腔的内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，若干刮板的外缘凸出于引导盘的边缘，引导盘与容置腔的侧壁之间的缝隙宽度为1-3mm。

可选的，在上述设备中，引导盘为圆锥体状，在引导盘内设有第一加热装置，引导盘的母线与底面的夹角为1～20°。

可选的，在上述设备中，分离器设有多个，各分离器的进料口和蒸余液出口部通过输送管依次连接；其中，各分离器的引导盘具有不同的加热功率和最大旋转速率。

可选的，在上述设备中，蒸余液出口部还通过输送管连接分离器的进料口，以实现对反应液的多次分离。

可选的，在上述设备中，分离器的底部还设有蒸余液通道，蒸余液通道的入口连接蒸余液出口部，蒸余液通道的出口通过输送管与反应器连接，在蒸余液通道内设有单向阀。

可选的，在上述设备中，输送管的外侧设有冷却装置。

可选的，在上述设备中，反应器为螺旋状反应管，螺旋状反应管的一端设有第一进料口和第二进料口，另一端设有出料口；

输送管的一端连接第一进料口，所述输送管的另一端连接蒸余液出口部。

可选的，在上述设备中，螺旋型反应管的外侧设有温控装置。

依据本申请的另一方面，提供了一种蔗糖-6-酯的生产方法，该方法是采用上述的任一设备进行的，该方法包括：

反应液分离步骤：启动刮膜装置，向容置腔的进料口输入反应液，以使刮板将反应液刮成液膜，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；蒸余液流入蒸余出口部并进入反应器，水蒸气进入冷凝腔被冷凝成冷凝水从冷凝水出口流出；和

酯化反应步骤：进入所述反应器内的反应液与反应器内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，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，旋转的刮板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。

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-酯的生产设备的整体外部结构立体示意图；

图2示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的俯视内外部结构立体示意图；

图3示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的剖面内外部结构立体示意图；

图4示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的外部结构立体示意图；

图5示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的整体外部结构立体示意图；

图6示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的传动装置的结构细节示意图；

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地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-酯的生产设备的整体外部结构立体示意图，图2示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的俯视内外部结构立体示意图，图3示出了根据本申请一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的剖面内外部结构立体示意图。

同时参考图1、图2、图3，该蔗糖-6-酯的生产设备100包括：分离器1A与反应器2。

分离器1A(1B)包括紧密且连通设置的容置腔1-1和冷凝腔1-2，容置腔1-1的顶端设有进料口1-1-1，底端设有蒸余液出口部1-1-2，蒸余液出口部1-1-2通过输送管3与反应器2连接；冷凝腔1-2设有冷凝水出口1-2-1。

在容置腔1-1内设有刮膜装置1-3，刮膜装置1-3包括引导盘1-3-1以及沿引导盘的中轴1-3-1-1径向且与引导盘1-3-1贯穿相交的若干刮板1-3-2，刮膜装置1-3可沿引导盘1-3-1的中轴1-3-1-1旋转，以使刮板1-3-2能够将从引导盘流下的反应液在容置腔1-1的内壁上刮成液膜并分离成蒸余液和水蒸气。在本申请的一些实施例中，中轴1-3-1-1可连接外部电机或具有内置电机，为刮膜装置1-3的旋转提供动力。

以具有一个分离器的上述设备为例，生产蔗糖-6-酯的过程可简述如下，启动刮膜装置1-3，使引导盘1-3-1带动刮板1-3-2沿引导盘1-3-1的中轴1-3-1-1旋转，向第一分离器1A的进料口输入反应液，反应液分布在引导盘1-3-1的上表面，受到重力引导盘1-3-1旋转带来的离心力的影响，逐渐沿着容置腔1-1的内壁自上而下流下，旋转的刮板1-3-2将反应液刮成液膜，在这个过程中，反应液中的水分会发生蒸发成水蒸气，并进入冷凝腔1-2，在冷凝腔1-2的侧壁1-2-2上冷凝成液体水滴，沿侧壁1-2-2流下至冷凝腔1-2的冷凝水出口1-2-1排出。水分蒸发后的反应液称为蒸余液，蒸余液受旋转的刮板1-3-2的驱动，在输送管3内向上流动沿输送管3进入反应器2，与加入反应器2中的羧酸酐反应，生成蔗糖-6-酯。

在本申请的一些实施例中，分离器1A(1B)的容置腔1-1和冷凝腔1-2由一个整体的箱壳体被隔液板1-4分隔而成，请参考图2和图3，箱壳体被分隔为一个半圆柱状壳体和一个长方体状壳体，该半圆柱状壳体为容置腔1-1，该长方体状壳体为冷凝腔1-2，为了使容置腔1-1和冷凝腔1-2联通，隔液板1-4的高度需低于箱壳体的高。

在本申请的一些实施例中，容置腔1-1的形状为沿直径剖开的半圆柱体连接一个以半圆柱体的直径为一侧边长的长方形，上端可不封闭且内部中空，上端可另加一个带有进料口1-1-1的顶盖。

刮膜装置1-3设置在容置腔1-1内，在本申请的一些实施例中，刮膜装置1-3的引导盘1-3-1为圆锥体状，引导盘1-3-1的直径略小于容置腔1-1的内径，若干刮板1-3-2的外缘凸出于引导盘1-3-1的边缘，引导盘1-3-1与容置腔1-1的内壁之间的缝隙宽度可以为但不限于1-3mm，以使反应液能够从引导盘1-3-1与容置腔1-1的内壁之间的缝隙沿容置腔1-1的内壁流下。

请参考图2和图3，从图2和图3中可以看出，刮板1-3-2是贯穿于引导盘1-3-1的，与引导盘1-3-1的中轴1-3-1-1的径向一致。也就是说，在引导盘1-3-1的上表面由若干的刮板1-3-2分割为若干个子区域，在反应液从进料口进入后，由于引导盘是旋转的，在其为匀速旋转的情况下，反应液就能够均匀地进入每个子区域中，以实现反应液的均匀分布。

冷凝腔1-2为的形状为长方体状上端不封闭且内部中空，其中，远离容置腔1-1的侧壁1-2-2为冷凝水冷凝处，该侧壁1-2-2可与外界冷媒接触换热，以加速水蒸气冷凝。隔液板1-4可设置为与侧壁1-2-2平行，当刮膜装置1-3旋转时，刮板1-3-2正好与隔液板1-4不接触，用来分隔蒸余液和冷凝水。

在本申请的一些实施例中，为了使反应液顺利地流下引导盘，引导盘可以设置为圆锥体状，其顶角也可以被切除，以更好使用，这种情况下，引导盘的上表面被多个刮板分隔为多个扇形圆锥面。理论上讲，引导盘的母线与底面的夹角越大，反应液流下的速度越快，但是在实际应用中，希望反应液以一个比较合适的速度范围流下，如果流下的速度过快，会使得整个刮擦分离过程过快，水分蒸发不充分；如果流下的速度过慢，使得整体反应时间被延长，不利于蔗糖-6-酯的快速生产，在本申请的一些实施例中，引导盘的母线与底面的夹角可设为但不限于1～20°。需要说明的是，反应液流下的速度与很多因素相关，比如反应液温度、反应液粘度、引导盘旋转速度等，这里仅讨论了引导盘的母线与底面的夹角带来的影响。

在本申请的一些实施例中，为了加速反应液中水分的蒸发，可以在引导盘中设置加热装置，记为第一加热装置，该加热装置中的加热介质可以为但不限于水、油或者电阻丝等，为了使得加热均匀，上述加热介质需要均匀分布在引导盘内。

在一些实施例中，分离器可设有多个，各分离器的进料口和蒸余液出口部通过输送管依次连接，请参考图1，本实施例包括两个分离器，分别记为第一分离器1A，和第二分离器1B，第一分离器1A和第二分离器1B的内部构造是完全一致的，第二分离器1B的蒸余液出口部通过输送管与第一分离器1A的进料口连接。生产蔗糖-6-酯的反应液从第二分离器1B的进料口进入，被第二分离器1B分离后的蒸余液从第一分离器1A的进料口进入，被第一分离器1A再次分离，得到的蒸余液进入反应器2中，以进行酯化反应，这样就实现了对生产蔗糖-6-酯的反应液的多次除水，以达到提高水分离程度的目的。进一步的，各分离器的引导盘可具有不同的加热功率和最大旋转速率，以满足实际应用的需求。

同理，可参考图4，图4示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的分离器的外部结构立体示意图，在本实施例中，第一分离器1A、第二分离器1B和第三分离器1C依次串联，从而实现对生产蔗糖-6-酯的反应液的多次除水，以达到提高水分离程度的目的。

图5示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的整体外部结构立体示意图；图6示出了本申请另一个实施例的蔗糖-6-酯的生产设备的传动装置的结构细节示意图。

在本申请的一些实施例中，上述的生成设备还具有电动机5和传动装置6，具体的设置方式，以图5和图6为例，电动机5固定设置在分离器1B的上端，电动机5的轴与传动装置6相连，传动装置6的结构不唯一，只需使分离器1A的转速大于分离器1B的转速即可，在本实施例中可以通过齿轮、链轮、链条与固定轴之间的配合传动来实现；分离器1的主轴1-3-1-2向上延伸出并与传动装置6相连，传动装置6还具有固定轴6-1，固定轴6-1固定设置在分离器1A的上端用以支撑传动装置6，待蒸发的反应液依次通过分离器1B和分离器1A进行蒸发以去除水分实现提纯，提纯后的反应液将与一起通入反应器2的羧酸酐进行反应制取蔗糖-6-酯。

在本申请的另一些实施例中，还提供了另外一种技术手段，来实现生产蔗糖-6-酯的反应液的多次分离除水，在分离器只有一个的情形下，分离器的蒸余液出口部还可以通过输送管连接分离器的进料口，以实现对反应液的多次分离，为了实现上述目标，需要根据实际情况，可对蒸余液出口部和/或输送管内部增设功能阀门。

请再同时参考图1、图2和图3，在本申请的一些实施例中，为了使蒸余液更加快速聚拢到蒸余液出口部并进入输送管内，在分离器的容置腔的底部可增设有蒸余液通道1-5，蒸余液通道1-5的形状可以设置为长方体状，其入口连接蒸余液出口部1-1-2，蒸余液通道1-5的出口通过输送管3与反应器2连接，在蒸余液通道1-5内设有单向阀(图中未示出)。从图中可以看出，蒸余液通道1-5的入口较大，可以起到很好地收拢蒸余液的作用，其中，单向阀能够防止蒸余液倒流回分离器1A内。

请参考图1，在本申请的一些实施例中，在输送管3的外侧设有冷却装置3-1，该冷却装置3-1可为空气冷却装置或者水冷却装置，该冷却装置可将输送管3包围，本申请不做限制。反应液在分离器中被加热的温度可能高于其与羧酸酐进行酯化反应的温度，此时，可以启动输送管3外侧的冷却装置3-1，以对蒸余液进行快速冷却，使蒸余液快速达到酯化反应的预设反应温度。

在本申请的一些实施例中，对反应器的类型不做限制，凡是能够完成酯化反应的反应器均可，在另一些实施例中，反应器2为螺旋状反应管，螺旋状反应管的一端设有第一进料口2-1和第二进料口2-1，另一端设有出料口2-3；输送管3的一端连接第一进料口2-1，输送管3的另一端连接蒸余液出口部1-1-2。

第一进料口2-1用于连接分离器的蒸余液1-1-2出口部，蒸余液经由第一进料口2-1进入螺旋状反应管，可将羧酸酐经由第二进料口2-1加入至螺旋状反应管内，与蒸余液混合，并在预设条件下发生酯化反应，生成主要产物为蔗糖-6-酯的混合溶液，并经由出料口2-3排出，进入三氯蔗糖生成的下一个工艺环节。

进一步的，螺旋型反应管设有温控装置，包括但不限于水、油、电阻丝等加热介质形成的加热装置，可围绕在螺旋型反应管外侧。

图7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S710至步骤S720：

反应液分离步骤S710：启动刮膜装置，向容置腔的进料口输入反应液，以使刮板将反应液刮成液膜，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；蒸余液流入蒸余出口部并进入反应器，水蒸气进入冷凝腔被冷凝成冷凝水从冷凝水出口流出。

酯化反应步骤S720：进入反应器内的反应液与反应器内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，对有机锡酯促进剂的种类不做限制，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，烷氧基可选为甲氧基、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。

本申请对非质子极性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。

本申请对非质子极性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，对反应液的蒸发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，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、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0.8～1.0。

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，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。

下面以分离器为两个为例，对上述的蔗糖-6-酯的生产方法进行简单地说明：

首先，启动第二分离器1B的刮膜装置使之开始加热和旋转，向第二分离器1B的进料口输入反应液，反应液在第二分离器1B的引导盘上被加热且被引导从其容置腔的内壁自上而下流下，旋转的刮板将反应液刮成液膜加快蒸发，蒸余液流下在第二分离器1B内，蒸余液被旋转的刮板驱动流入蒸余液通道，蒸发的水蒸气从冷凝腔的侧壁上冷凝成水从冷凝水出口14流出。

然后，启动第一分离器1A的刮膜装置，第二分离器1B产出的蒸余液经过输送管流入至第一分离器1A进行第二次蒸发分离，可将第一分离器1A内的刮膜装置设定与第二分离器1B的刮膜装置不同的加热功率和旋转速度，以实现对第二分离器1B内产出的蒸余液进行二次蒸发，以除去第一次蒸发中未被除尽的水分。

最后，当经过第二次蒸发后的蒸余液通过输送管3内经过冷却装置3-1冷却后即将流入反应器1-5时，对反应器1-5连续通入羧酸酐，羧酸酐在反应器1-5内与蒸余液混合，在流出反应器1-5的过程内发生酯化反应，在反应器1-5的出料口处可连续得到反应产物。

本申请中涉及的测试手段

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。

实施例1

以上述设备具有一个分离器为例，生成蔗糖-6-酯。

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。

启动刮膜装置，并打开分离器的所有加热和冷凝装置，使刮膜装置以40rpm(大约为10rad/min)的转速旋转，使引导盘带动刮板沿引导盘的中轴旋转，向第一分离器1A的进料口以4m³/h的速率输入反应液。同时将引导盘的加热温度设置为80℃，使反应液逐渐从引导盘流下，并被刮成液膜。

将反应器的温控装置设置在小于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的比例向反应器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器之前可取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于450ppm。

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85.50％(归一化)；

b.二乙酸酯3.68％(归一化)；

c.蔗糖1.77％(归一化)。

实施例2

以上述设备具有两个分离器为例，生成蔗糖-6-酯。

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。

启动第一分离器的刮膜装置，并打开第一分离器的所有加热和冷凝装置，使刮膜装置以40rpm(大约为10rad/min)的转速旋转，使引导盘带动刮板沿引导盘的中轴旋转，向第一分离器1A的进料口以4m³/h的速率输入反应液。同时将第一分离器的引导盘的加热温度设置为80℃，使反应液逐渐从引导盘流下，并被刮成液膜。

启动第二分离器的刮膜装置，并打开第一分离器的所有加热和冷凝装置，将第二分离器的引导盘的加热温度设置为60℃，从第一分离器流程的蒸余液进入第二分离器，并经过蒸发后，进入反应器。

将反应器的温控装置设置在小于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的比例向反应器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器之前可取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于350ppm。

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89.70％(归一化)；

b.二乙酸酯2.85％(归一化)；

c.蔗糖0.86％(归一化)。

实施例3

以上述设备具有三个分离器为例，生成蔗糖-6-酯。

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。

启动第一分离器的刮膜装置，并打开第一分离器的所有加热和冷凝装置，使刮膜装置以40rpm(大约为10rad/min)的转速旋转，使引导盘带动刮板沿引导盘的中轴旋转，向第一分离器1A的进料口以4m³/h的速率输入反应液。同时将第一分离器的引导盘的加热温度设置为80℃，使反应液逐渐从引导盘流下，并被刮成液膜，从第一分离器排出的蒸余液称为第一蒸余液。

启动第二分离器的刮膜装置，并打开第二分离器的所有加热和冷凝装置，使刮膜装置以60rpm的转速旋转，将第二分离器的引导盘的加热温度设置为60℃，从第一分离器流程的第一蒸余液进入第二分离器，从第二分离器排出的蒸余液称为第二蒸余液。

启动第三分离器的刮膜装置，并打开第三分离器的所有加热和冷凝装置，使刮膜装置以80rpm的转速旋转，将第三分离器的引导盘的加热温度设置为50℃，从第二分离器流程的第二蒸余液进入第三分离器，并经过蒸发后，进入反应器。

将反应器的温控装置设置在小于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的比例向反应器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器之前可取样测试其中水含量，本实施例中水含量小于250ppm。

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90.35％(归一化)；

b.二乙酸酯2.12％(归一化)；

c.蔗糖0.22％(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-乙酯产量可以看出，本申请中一些实施例可达到90.35％(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。且以对比例1的方法制取蔗糖-6-酯时，对蔗糖进行除水时使用了极性非质子溶剂等化学试剂，而此方式除水后蔗糖中会混有除水用的化学试剂，导致反应物不纯，且使用化学试剂对蔗糖除水使得蔗糖-6-酯的生产成本较高。

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，旋转的刮板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：分离器与反应器；

所述分离器包括紧密且连通设置的容置腔和冷凝腔，所述容置腔的顶端设有进料口，底端设有蒸余液出口部，所述蒸余液出口部通过输送管与所述反应器连接；所述冷凝腔设有冷凝水出口；

在所述容置腔内设有刮膜装置，所述刮膜装置包括引导盘以及沿所述引导盘的中轴径向且与所述引导盘贯穿相交的若干刮板，所述刮膜装置可沿所述引导盘的中轴旋转，以使所述刮板能够将从所述引导盘流下的反应液在所述容置腔的内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，所述若干刮板的外缘凸出于所述引导盘的边缘，所述引导盘与所述容置腔的侧壁之间的缝隙宽度为1-3mm。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述引导盘为圆锥体状，在所述引导盘内设有第一加热装置，所述引导盘的母线与底面的夹角为1～20°。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分离器设有多个，各所述分离器的进料口和蒸余液出口部通过输送管依次连接；

其中，各所述分离器的引导盘具有不同的加热功率和最大旋转速率。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸余液出口部还通过输送管连接所述分离器的进料口，以实现对所述反应液的多次分离。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分离器的底部还设有蒸余液通道，所述蒸余液通道的入口连接所述蒸余液出口部，所述蒸余液通道的出口通过输送管与所述反应器连接，在所述蒸余液通道内设有单向阀。

7.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述输送管的外侧设有冷却装置。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反应器为螺旋状反应管，所述螺旋状反应管的一端设有第一进料口和第二进料口，另一端设有出料口；

所述输送管的一端连接所述第一进料口，所述输送管的另一端连接所述蒸余液出口部。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述螺旋型反应管的外侧设有温控装置。

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，向容置腔的进料口输入反应液，以使所述刮板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；所述蒸余液流入蒸余出口部并进入所述反应器，所述水蒸气进入冷凝腔被冷凝成冷凝水从所述冷凝水出口流出；和

酯化反应步骤：进入所述反应器内的反应液与反应器内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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