CN113754704A - 一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法，该方法以葡萄糖浆为原料，经脱色过滤，离子树脂脱色除盐、交离液蒸发、向蒸发后的糖浆中加入20‑40倍体积的乙醇，并加热回流至溶液澄清，降温至60℃以下，梯度析晶4‑5h，过滤得葡萄糖固体析出物和母液，将固体析出物烘干、粉碎、过筛得到葡萄糖粉。本发明通过制备特定的阴阳离子树脂对过滤后的糖浆进行除盐脱色处理，得到高纯度的处理液，同时利用乙醇重结晶，显著降低重结晶的时间，提高产品的纯度，适合大规模工业化生产。

Description

一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法

技术领域

本发明涉及葡萄糖粉制备技术领域，具体涉及一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法。

背景技术

葡萄糖是一种多羟基醛，是最普遍的单糖物质和最为人们所熟悉的单糖，又称为右旋糖或血糖，纯净的葡萄糖为无色或白色的晶体，是自然界存在的最多的化合物之一，葡萄糖在生物学上具有极其重要的意义，生物活细胞在代谢过程中均会产生葡萄糖，生物也主要通过对葡萄糖的代谢来获得能量，葡萄糖在生物医学、食品、纺织以及医药领域都具有广泛的运用。

葡萄糖的产生方式多种多样，其中最为被人熟知的是自然界中的植物通过光合作用，将水和二氧化碳转化为生物生长所需要的葡萄糖，此种方式产量虽大，但是大多仅仅为植物自用，很难提取出来单独采用。工业上的葡萄糖主要通过降解淀粉得到，通过采用酸法、酸酶法等制备工艺将淀粉水解为葡萄糖浆，糖浆中含有蛋白质等有机化合物，同时分布大量的固体物，该固体物主要为泥渣，在将糖浆液化、糖化过程中会因为副反应作用产生二糖和三糖等低聚糖，对糖浆澄清的方式主要通过过滤的方式进行，传统葡萄糖主要为液体形式，但是液体葡萄糖的稳定性较小，长久放置会有杂质产生，另外液体葡萄糖粉不容易运输，运输成本高。

传统处理葡萄糖浆的方式主要活性炭脱色、过滤等步骤，但是处理的时间长，在对糖浆进行高温蒸发的程序中容易产生美拉德反应，导致糖浆容易着色、产生色素影响最终产品的品质，同时由于糖浆在高温蒸发过程中会因为高温分解产生甲酸、乙酸以及乙酰丙酸等有害物质，造成糖浆的浪费的同时对使用者的人身安全构成巨大的威胁。此外在高温政法过程中需要消耗大量的能量，产品制备成本显著提升。

传统通过处理葡萄糖浆制备葡萄糖的过程中通常采用结晶法来得到高纯度的葡萄糖，但是结晶方法消耗的时间长，通常要达到50-60h的结晶时间，生产效率低下。

专利CN200610069004.0公开了一种从糖化后的葡萄糖浆中提取高纯度葡萄糖的方法，该方法为利用模拟移动床技术,从糖化后的糖化液中分离制备高纯度葡萄糖和功能性低聚糖。以糖化后的糖化液为原料,通过模拟移动床色谱系统,在60~80℃的操作温度下,以水为洗脱剂,使葡萄糖与低聚糖完全分离,得到富含葡萄糖的组分和富含功能性低聚糖的组分。该方法得到的最终产品是富含葡萄糖和功能性低聚糖的混合组分，需要进一步分离才能得到具有一定纯度的葡萄糖纯品。

专利CN201410820063.1公开了一种高品质葡萄糖粉的节能制备工艺，以淀粉为原料经过调浆，液化，糖化，超滤膜脱色除杂，离子交换除盐，模拟移动床纯化、收集葡萄糖含量≥99 .5％的馏分，然后经膜浓缩，真空带式干燥，冷却，粉碎制得高品质葡萄糖粉成品，该方法在离子除盐以后进一步的纯化采用模拟移动床纯化的方法，经过蒸馏得到含有葡萄糖的馏分，该方法在蒸馏过程需要提供充足的能量，制备成本显著提升，另外模拟移动床纯化方法会产生大量的功能性低聚糖，糖浆的收率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，通过制备特定的阴阳离子树脂对过滤后的糖浆进行除盐脱色处理，得到高纯度的处理液，同时通过合理设置重结晶的条件，显著降低重结晶的时间，提高产品的纯度，减少杂质的产生，具体采用如下技术方案：

一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法，所述制备方法为葡萄糖浆脱色过滤，离子树脂脱色除盐、交离液蒸发、梯度析晶得葡萄糖固体，葡萄糖固体粉碎烘干后经过筛得到葡萄糖粉，其特征在于，梯度析晶步骤为：向蒸发后的糖浆中加入20-40倍体积的乙醇，并加热回流至溶液澄清，降温至60℃以下，析晶4-5h，过滤得葡萄糖固体析出物和母液。

进一步优选的，所述脱色过滤步骤为：向葡萄糖浆中加入1%-5%重量份的活性炭脱色15min，经板框过滤得滤液，将过滤后的滤液中再次加入1%-5%的活性炭脱色，脱色15min后的滤液加入板框二次过滤的滤液。

进一步优选的，所述所述离子树脂脱色除盐的步骤为：将板框二次过滤的滤液通过离子交换树脂进行离子交换，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂与阳离子交换树脂的混合物。

进一步优选的，所述葡萄糖固体粉碎烘干的烘干步骤采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-50~-70KPa，加热温度为一段加热100-140℃，二段加热温度90-120℃，三段加热温度为50-80℃，冷却温度为10-30℃。

进一步优选的，所述阴离子交换树脂为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂的混合物，所述阳离子交换树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物。

进一步优选的，所述降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至30-38℃，第二段析晶时间为2-3h，降温速率为5℃，降温至15-25℃。

进一步优选的，所述阴离子交换树脂中D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂的重量份比例为2:1:1。

进一步优选的，所述阳离子交换树脂中漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的重量份比例为1:1。

通过采用以上技术方案，本发明取得如下技术优势：

1）通过采用特定的阴阳离子树脂保证过滤后的葡萄糖浆中的盐以及其他杂质被充分吸附，保证蒸发析晶液的清澈度和产品纯度，显著提升最终产品的纯度。

2）改进葡萄糖析晶工艺，将原有的蒸发析晶改进为有机溶剂析晶，显著提升析晶产品的纯度，降低析晶的时间，降低产品的生产周期。

3）构建内循环蒸发体系，实现各个环节产品的循环利用，显著提升整体收率。

4）采用多阶梯降温体系，保证析晶的平稳性，提升晶体析出的纯度，避免晶体在析出过程中的杂质包合。

附图说明

附图1为本发明实施例1葡萄糖粉制备工艺简图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明葡萄糖浆购自山东星光糖业集团有限公司，阴阳离子树脂购自苏州华膜环保科技有限公司，其中D296离子交换树脂购自天津南开大学树脂有限公司，氯化钠购自国药集团化学试剂有限公司，活性炭购自安徽兴恒环保科技有限公司，所有产品来源不一一列举，均为常规市售取得。

一、离子树脂预处理

阳离子树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物，两种树脂的重量份比例为1:1；

阴离子为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂，三种树脂按照2:1:1的重量份比例混合得到混合阴离子树脂；

将上述阴阳离子树脂用3倍体积的10%氯化钠溶液浸泡15h以上，去除食盐水，用清水清洗至不呈黄色为止，然后用2倍体积的5%HCl浸泡2h，放掉酸液用清水清洗至排出液为中性或接近中性，然后用2倍体积的3%NaOH溶液浸泡2h，放掉碱液，清水清洗至排除液接近中性。

二、装柱

将处理后的树脂与水混匀导入离子交换柱，离子树脂按照阳-阴-阳-阴的顺序串联，加至柱子体积的5/6，去离子水排出柱内的气泡。

实施例1

向温度为50℃的葡萄糖浆中加入2%重量份的活性炭搅拌脱色，脱色20min后经板框过滤得滤液，向过滤后的滤液再次加入3%的活性炭脱色，脱色20min后的滤液加入板框中二次过滤得滤液；所得二次过滤的滤液通过上述离子交换柱进行离子交换，离交后测溶液中葡萄糖的纯度为98.7%，将离交后的溶液真空高温蒸发，蒸发温度为90-95 ℃，真空度＜-0.095MPa，同时配合液化闪蒸进行加热浓缩，蒸发后糖液干物浓度为75-82%，向蒸发后的溶液中加入30倍体积的乙醇，回流搅拌至溶液澄清，澄清液降温析晶，析晶前将溶液降温至55-65℃，降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至35℃，第二段析晶时间为3h，降温速率为5℃，降温至20℃。离心机对析晶后产品进行离心，得母液和葡萄糖固体，母液与新的二次板框过滤液合并二次离交后析晶，所得葡萄糖固体采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-70KPa，加热温度为一段加热120℃，二段加热温度100℃，三段加热温度为55℃，冷却温度为20℃，烘干后的固体粉碎机粉碎、过筛、包装得葡萄糖粉，所得葡萄糖粉为白色，葡萄糖粉综合收率为93.5%，葡萄糖粉纯度为99.8%，具体生产工艺简图见图1。

实施例2

离子交换树脂的预处理工艺以及装柱工艺同实施例1，其中阳离子树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物，两种树脂的重量份比例为2:1；

阴离子树脂为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂，三种树脂按照1:1:1的重量份比例混合得到混合阴离子树脂；

向温度为50℃的葡萄糖浆中加入3%重量份的活性炭搅拌脱色，脱色30min后经板框过滤得滤液，向过滤后的滤液再次加入3%的活性炭脱色，脱色30min后的滤液加入板框中二次过滤得滤液；所得二次过滤的滤液通过上述离子交换柱进行离子交换，离交后测溶液中葡萄糖的纯度为98.5 %，将离交后的溶液真空高温蒸发，蒸发温度为90-95 ℃，真空度＜-0.095MPa，同时配合液化闪蒸进行加热浓缩，蒸发后糖液干物浓度为75-82%，向蒸发后的溶液中加入35倍体积的乙醇，回流搅拌至溶液澄清，澄清液降温析晶，析晶前将溶液降温至55-65℃，降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至35℃，第二段析晶时间为3h，降温速率为5℃，降温至20℃。离心机对析晶后产品进行离心，得母液和葡萄糖固体，母液与新的二次板框过滤液合并二次离交后析晶，所得葡萄糖固体采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-70KPa，加热温度为一段加热120℃，二段加热温度100℃，三段加热温度为55℃，冷却温度为20℃，烘干后的固体粉碎机粉碎、过筛、包装得葡萄糖粉，所得葡萄糖粉为白色，葡萄糖粉综合收率为91.8%，葡萄糖粉纯度为99.6%。

实施例3

离子交换树脂的预处理工艺以及装柱工艺同实施例1，其中阳离子树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物，两种树脂的重量份比例为3:1；

阴离子树脂为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂，三种树脂按照1:2:1的重量份比例混合得到混合阴离子树脂；

向温度为50℃的葡萄糖浆中加入3%重量份的活性炭搅拌脱色，脱色30min后经板框过滤得滤液，向过滤后的滤液再次加入3%的活性炭脱色，脱色30min后的滤液加入板框中二次过滤得滤液；所得二次过滤的滤液通过上述离子交换柱进行离子交换，离交后测溶液中葡萄糖的纯度为98.2 %，将离交后的溶液真空高温蒸发，蒸发温度为92 ℃，真空度＜-0.095MPa，同时配合液化闪蒸进行加热浓缩，蒸发后糖液干物浓度为75-82%，向蒸发后的溶液中加入28倍体积的乙醇，回流搅拌至溶液澄清，澄清液降温析晶，析晶前将溶液降温至55-65℃，降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至40℃，第二段析晶时间为2.5-3h，降温速率为5-6℃，降温至25℃。离心机对析晶后产品进行离心，得母液和葡萄糖固体，母液与新的二次板框过滤液合并二次离交后析晶，所得葡萄糖固体采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-70KPa，加热温度为一段加热120℃，二段加热温度100℃，三段加热温度为55℃，冷却温度为20℃，烘干后的固体粉碎机粉碎、过筛、包装得葡萄糖粉，所得葡萄糖粉为白色，葡萄糖粉综合收率为90.7%，葡萄糖粉纯度为99.6%。

对比实施例1

离子交换树脂的预处理工艺以及装柱工艺同实施例1，其中阳离子树脂为D101大孔吸附树脂，732阳离子交换树脂两种树脂的重量份比例为1:1；

阴离子树脂为D301大孔离子交换树脂、201X7强碱性阴离子交换树脂以及D201阴离子交换树脂，三种树脂按照11:1的重量份比例混合得到混合阴离子树脂；

向温度为50℃的葡萄糖浆中加入2%重量份的活性炭搅拌脱色，脱色20min后经板框过滤得滤液，向过滤后的滤液再次加入3%的活性炭脱色，脱色20min后的滤液加入板框中二次过滤得滤液；所得二次过滤的滤液通过上述离子交换柱进行离子交换，离交后测溶液中葡萄糖的纯度为94.2%，将离交后的溶液真空高温蒸发，蒸发温度为90-95 ℃，真空度＜-0.095MPa，同时配合液化闪蒸进行加热浓缩，蒸发后糖液干物浓度为75-82%，向蒸发后的溶液中加入30倍体积的乙醇，回流搅拌至溶液澄清，澄清液降温析晶，析晶前将溶液降温至55-65℃，降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至35℃，第二段析晶时间为3h，降温速率为5℃，降温至20℃。离心机对析晶后产品进行离心，得母液和葡萄糖固体，母液与新的二次板框过滤液合并二次离交后析晶，所得葡萄糖固体采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-70KPa，加热温度为一段加热120℃，二段加热温度100℃，三段加热温度为55℃，冷却温度为20℃，烘干后的固体粉碎机粉碎、过筛、包装得葡萄糖粉，所得葡萄糖粉为白色，葡萄糖粉综合收率为82.5%，葡萄糖粉纯度为97.8%。

对比实施例2

阳离子树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物，两种树脂的重量份比例为1:1；

阴离子为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂，三种树脂按照2:1:1的重量份比例混合得到混合阴离子树脂；

向温度为50℃的葡萄糖浆中加入2%重量份的活性炭搅拌脱色，脱色20min后经板框过滤得滤液，向过滤后的滤液再次加入3%的活性炭脱色，脱色20min后的滤液加入板框中二次过滤得滤液；所得二次过滤的滤液通过上述离子交换柱进行离子交换，离交后测溶液中葡萄糖的纯度为98.5%，将离交后的溶液打入模拟移动床的色谱分离装置中，以水为洗脱剂，控制分离温度为70°C，分离压力为0.3Mpa，将葡萄糖液分离成葡萄糖馏分和杂糖馏分两部分，收集葡萄糖馏分并通过膜过滤，膜过滤后采用传统的蒸发浓缩，浓缩后的溶液采用采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-70KPa，加热温度为一段加热120℃，二段加热温度100℃，三段加热温度为55℃，冷却温度为20℃，烘干后的固体用粉碎机粉碎、过筛、包装得葡萄糖粉，所得葡萄糖粉为白色，葡萄糖粉综合收率为78.2%，葡萄糖粉的纯度为98.1%。

三．产品形状对比

将本发明制备的葡萄糖与采用传统生产工艺制备的葡萄糖进行比较，结果见表1。

表1 葡萄糖粉产品性能比较

实施例	水分(％)	葡萄糖纯度(％)	5-羟甲基糠醛含量(％)
				实施例1	7.2	99.8	0.008
实施例2	8.1	99.6	0.012
				实施例3	8.3	99.6	0.013
对比实施例1	11.3	97.8	0.035
				对比实施例2	12.5	98.1	0.039

根据表1可以看出，采用本发明技术方案所得的葡萄糖粉无论在水分含量、葡萄糖纯度以及杂质5-羟甲基糠醛含量方面均优于对比实施例。

本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在本发明内容和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。

Claims (8)

1.一种利用离子树脂高效制备葡萄糖粉的制备方法，所述制备方法以葡萄糖浆为原料，经脱色过滤，离子树脂脱色除盐、交离液蒸发、梯度析晶得葡萄糖固体，葡萄糖固体粉碎烘干后经过筛得到葡萄糖粉，其特征在于，梯度析晶步骤为：向蒸发后的糖浆中加入20-40倍体积的乙醇，并加热回流至溶液澄清，降温至60℃以下，析晶4-5h，过滤得葡萄糖固体析出物和母液。

2.如权利要求1所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述脱色过滤步骤为：向葡萄糖浆中加入1%-5%重量份的活性炭脱色15-45min，经板框过滤得滤液，将过滤后的滤液中再次加入1%-5%的活性炭脱色，脱色15-45min后的滤液加入板框二次过滤的滤液。

3.如权利要求2所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述离子树脂脱色除盐的步骤为：将板框二次过滤的滤液通过离子交换树脂进行离子交换，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂与阳离子交换树脂的混合物。

4.如权利要求1所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖固体粉碎烘干的烘干步骤采用真空带式烘干，具体烘干参数为真空度-50~-70KPa，加热温度为一段加热100-140℃，二段加热温度90-120℃，三段加热温度为50-80℃，冷却温度为10-30℃。

5.如权利要求2所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述阴离子交换树脂为D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂的混合物，所述阳离子交换树脂为漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的混合物。

6.如权利要求1所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述降温析晶分为二段，第一段析晶时间为2-3h，降温速率为8℃/h，降温至30-38℃，第二段析晶时间为2-3h，降温速率为5℃，降温至15-25℃。

7.如权利要求5所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述阴离子交换树脂中D296离子交换树脂、D301大孔离子交换树脂和717强碱性离子交换树脂的重量份比例为2:1:1。

8.如权利要求5所述的葡萄糖粉的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂中漂莱特树脂C100E与D61型离子交换树脂的重量份比例为1:1。

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