CN114315920B - 一种异构化乳糖的制备方法 - Google Patents
一种异构化乳糖的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114315920B CN114315920B CN202111643251.8A CN202111643251A CN114315920B CN 114315920 B CN114315920 B CN 114315920B CN 202111643251 A CN202111643251 A CN 202111643251A CN 114315920 B CN114315920 B CN 114315920B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lactose
- feed liquid
- resin
- isomerized
- isomerized lactose
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 title claims abstract description 181
- 239000008101 lactose Substances 0.000 title claims abstract description 181
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 132
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 63
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 14
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000013522 chelant Substances 0.000 claims description 6
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 claims description 3
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 claims description 3
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002566 glucosaminyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N [O].[S] Chemical compound [O].[S] XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 21
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- JCQLYHFGKNRPGE-FCVZTGTOSA-N lactulose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 JCQLYHFGKNRPGE-FCVZTGTOSA-N 0.000 description 11
- PFCRQPBOOFTZGQ-UHFFFAOYSA-N lactulose keto form Natural products OCC(=O)C(O)C(C(O)CO)OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O PFCRQPBOOFTZGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 11
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 10
- 229960000511 lactulose Drugs 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 9
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- WHWZLSFABNNENI-UHFFFAOYSA-N epinastine Chemical compound C1C2=CC=CC=C2C2CN=C(N)N2C2=CC=CC=C21 WHWZLSFABNNENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229960003449 epinastine Drugs 0.000 description 6
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 5
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 5
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 5
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 5
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- -1 tertiary amines Chemical class 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 150000002597 lactoses Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 2
- LCTORNIWLGOBPB-GASJEMHNSA-N (3r,4s,5s,6r)-2-amino-6-(hydroxymethyl)oxane-2,3,4,5-tetrol Chemical group NC1(O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O LCTORNIWLGOBPB-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤:(1)异构化:配制乳糖溶液,将乳糖溶液经脱色、离交处理后加入硼酸,使用氢氧化钠调节体系的pH为10‑11,进行异构化反应,得到异构化乳糖料液;(2)进行脱色处理:采用颗粒活性炭对异构化乳糖料液进行脱色处理;(3)进行色谱脱盐提纯处理:将脱色后的异构化乳糖料液采用模拟移动床色谱进行脱盐提纯处理;(4)使用大孔吸附树脂对脱盐后的异构化乳糖料液进行脱硼处理;最后经脱色、离交、真空浓缩制备得高纯度异构化乳糖液体。本发明的方法操作工艺简单,易于工业化生产,所得异构化乳糖产品品质较高,颜色较浅,纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种异构化乳糖的制备方法,属于功能糖产品制备技术领域。
背景技术
异构化乳糖,又名乳果糖,化学名4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-果糖,分子量342.297,与乳糖是同分异构体,其成品为淡黄色透明的粘稠液体,味甜,其结晶体为白色不规则的粉末,相对密度1.5,熔点169℃,易溶于水,溶解度为76.4±1.4%。其甜度相当于乳糖小于蔗糖,约为蔗糖的48%~60%,带有清凉醇和的感觉,粘度低,热值低,安全性高,稳定性好,不发生美拉德反应。
目前乳果糖工业化生产的主要方法是采用NaOH和硼酸作为碱异构化的催化体系来制备乳果糖。在碱性条件下,硼酸能使乳果糖形成Lactulose-H3BO3络合物,使反应的平衡朝着有利于乳果糖生成的方向移动。络合物的形成及反应平衡的移动最大程度地减少了降解产物的生成。Hicks等人用等摩尔的乳糖和硼酸,在胺类如叔胺的存在下进行异构化,发现反应的产率较高,接着又提出用NaOH取代叔胺,以降低反应成本。M.Kozempel和M.Kurantz在NaOH-硼酸体系中,对乳果糖的异构化反应进行了动力学研究,认为在最佳条件下(乳糖与硼酸摩尔比为1:1,溶液pH值为11),乳果糖的平衡转化率可达到75%,进而设计了一套连续生产的小规模实验装置,为工业化生产提供了依据。上述方法虽然具有较高的转化率,但是会残留大量的硼,很难将硼完全除去。也有报道使用碱金属的铝酸盐作碱性催化剂,铝酸钠可以使反应平衡向乳果糖的方向移动,有望获得较高的产率,并减少副产物的产生。但铝离子的除去比较困难。有报道用NaAlO2作催化剂进行异构化反应,反应产率达60%以上,大部分铝以Al(OH)3沉淀形式除掉,少量的Al3+用超滤除去,但Al(OH)3沉淀不可避免地会带走一定量的糖。
然而,上述方法制备得到的乳果糖普遍存在乳果糖收率及纯度低,产品品质较差,颜色较深等缺点。因此,开发一种新的制备高收率高纯度以及高品质乳果糖的方法,具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种异构化乳糖的制备方法。本发明的方法操作工艺简单,易于工业化生产,所得异构化乳糖产品品质较高,颜色较浅,纯度高。
本发明的技术方案如下:
一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)异构化:配制乳糖溶液,将乳糖溶液经脱色、离交处理后加入硼酸,使用氢氧化钠调节体系的pH为10-11,进行异构化反应,得到异构化乳糖料液;
(2)进行脱色处理:采用颗粒活性炭对异构化乳糖料液进行脱色处理;
(3)进行色谱脱盐提纯处理:将脱色后的异构化乳糖料液采用模拟移动床色谱进行脱盐提纯处理;
(4)使用大孔吸附树脂对脱盐后的异构化乳糖料液进行脱硼处理;最后经脱色、离交、真空浓缩得高纯度异构化乳糖液体。
根据本发明优选的,步骤(1)中,配制的乳糖溶液的浓度为30-60wt%。
根据本发明优选的,步骤(1)中所述脱色步骤为:向乳糖溶液中加入活性炭,在50-90℃下搅拌20-40min,之后压滤,得到脱色的乳糖溶液;所述活性炭添加量为乳糖干基质量的0.5-2%。
根据本发明优选的,步骤(1)中所述离交步骤为:将脱色的乳糖溶液以3倍树脂体积/小时的流速,在35-55℃下依次通过阳柱-阴柱-阳柱,进行离交脱盐;所述阳柱均为强酸性阳离子交换树脂,进一步优选的,所述强酸性阳离子交换树脂为D001;所述阴柱为弱碱性阴离子交换树脂,进一步优选的,所述弱碱性阴离子交换树脂为D301P或D354FD。
根据本发明,在乳糖溶液加入硼酸前,经脱色、离交处理,去除乳糖中的蛋白,色素等,原料经过精制,减少蛋白、色素的引入,经过异构化反应,生成高含量的异构化乳糖。
根据本发明优选的,步骤(1)中所述硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为0.5-1:1。
根据本发明优选的,步骤(1)中所述异构化反应的温度为50-100℃;所述异构化反应的时间为1-3h。
根据本发明优选的,步骤(2)中所述颗粒活性炭的粒径为8-100目,进一步优选为10-30目;脱色处理时异构化乳糖料液运行温度为40-80℃,进一步优选为55-70℃;异构化乳糖料液的运行流速为0.1-1BV/h;使用活性炭脱色后的异构化乳糖料液的透光率≥90%。
根据本发明优选的,步骤(3)中所述模拟移动床色谱使用的色谱树脂为钠型色谱分离树脂,所述钠型色谱树脂以苯乙烯-二乙烯苯交联为骨架,以-SO3 2-为功能基团;脱盐处理的条件为:色谱柱选择六柱,以水为流动相,异构化乳糖料液的运行温度为50-70℃,进料量为0.02-0.05kg/L树脂/h,水料比为2-5:1。料液经钠型色谱树脂脱盐后,提取液为异构化乳糖,纯度≥90%,提余液为无机盐、小分子糖。本发明所用模拟移动床色谱有6根色谱柱组成,6根色谱柱首尾串联组成模拟移动床色谱分离装置。
根据本发明优选的,步骤(4)中所述大孔树脂为硼选择性螯合树脂,该树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联的,具有N-甲基葡萄糖胺基的大孔结构螯合树脂;脱硼处理时异构化乳糖料液的进料浓度为35-40wt%,料液温度为30-70℃,料液流速为1-3BV/h;经过大孔树脂树脂吸附,可以有效除去料液中的硼酸盐。
根据本发明优选的,步骤(4)中所述脱色步骤为:向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入活性炭,在50-90℃下搅拌20-40min,之后压滤;所述活性炭添加量为料液干基质量的0.5-2%。
根据本发明优选的,步骤(4)中所述离交步骤具体为:将脱色过滤后的料液以2-3倍树脂体积/小时的流速,在35-55℃通过混床树脂,进行离交脱盐;所述混床树脂是由弱碱性阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂构成,弱碱性阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂的体积比为1-3:1;进一步优选的,所述强酸性阳离子交换树脂为D001,弱碱性阴离子交换树脂为D301P或D354FD。
根据本发明优选的,步骤(4)中所述真空浓缩步骤具体为:在真空度为0.06-0.09MPa,温度为50-85℃条件下浓缩至料液浓度为70-72wt%,即得到高纯度异构化乳糖液体。
根据本发明,采用高效液相色谱法对异构化所得异构化乳糖料液的组分进行检测,发现转化后的组分及含量为:异构化乳糖70-75%,乳糖5-8%,半乳糖9-12%,果糖5-9%,依匹乳糖1-5%,色谱脱盐提纯后各组分含量:异构化乳糖90-94%,乳糖5-7%,依匹乳糖0.5-3%。对异构化乳糖料液的透光率和电导率进行检测,异构化后的乳糖料液进行颗粒活性炭脱色后的异构化乳糖料液的透光率为90-95%,电导率变化不大;经过模拟移动色谱床脱盐后,异构化乳糖料液的透光率为94-96%,电导率为<800μs/cm;经大孔吸附树脂脱硼后硼酸盐含量为≤2mg/kg,再经脱色、混床脱盐后,异构化乳糖料液的透光率≥98%,电导率为<100μs/cm,硼酸盐含量为≤2mg/kg,纯度≥90%,料液颜色为无色或浅黄色。本发明中硼酸盐含量是以硼含量计。
本发明的技术特点及有益效果如下:
1、本发明的异构化乳糖的制备方法极大简化了料液的脱盐工艺,提高了料液品质。
2、本发明的制备方法制备的异构化乳糖具有以下特性:颜色浅,为无色或浅黄色,透光较高;硼酸含量低,无机盐较少;操作简单,生产工艺可连续。
3、本发明采用脱色、离交等方法对原料乳糖进行精制,去处理料液中的蛋白质色素等,很大程度减少了色度的累积,经过异构化反应,生成高含量的异构化乳糖,从而得到了高纯度、高品质的异构化乳糖。
4、本发明采用色谱分离树脂以特定的方式进行脱盐提纯,能较好地对无机盐和糖组分进行分离,异构化乳糖作为提取液分离,实现脱盐与提纯同时进行。
5、本发明采用LSC-8硼选择性螯合树脂,该树脂是一种苯乙烯和二乙烯苯交联的,具有N-甲基葡萄糖胺基的大孔结构螯合树脂,能有效吸附料液中的硼酸盐,交换容量大,解析简单,用盐酸即可轻松去除树脂上吸附的硼酸盐;并且按照本发明特定的方法进行脱硼处理,才能保证具有较好的脱硼效果。
附图说明
图1为模拟移动床色谱运行中循环步骤的示意图。
图2为模拟移动床色谱运行中分离无机盐步骤的示意图。
图3为模拟移动床色谱运行中分离异构化乳糖和无机盐步骤的示意图。
具体实施方式
下面将通过实施例对本发明做进一步描述,这些实施例的描述并不是对本发明的内容做限定。本领域的技术人员应理解,对本发明内容所作的等同替换,或相应的改进,仍属于本发明的保护范围之内。
实施例中所用硼选择性螯合树脂为LSC-8硼选择性螯合树脂。
实施例中所用阳柱为D001;阴柱为D301P;
模拟移动床色谱所用钠型色谱树脂的型号为S1850。
实施例1
一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)取乳糖加水溶解,得到质量浓度为40wt%的乳糖溶液,然后加入乳糖溶液中乳糖干基质量1%的活性炭,在温度为70℃下搅拌30min,压滤,将脱色过滤后的乳糖料液以3倍树脂体积/小时的流速,在40℃依次通过阳柱-阴柱-阳柱,进行离交脱盐,去除乳糖中的蛋白,色素等;之后按照硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为1:1的比例,向离交所得乳糖料液中加入硼酸,加入氢氧化钠调节体系pH为10-11,之后在80℃条件下进行异构化反应3h,得到异构化乳糖料液。
采用高效液相色谱法对异构化所得的异构化乳糖料液的组分进行检测,转化后的组分及含量为:异构化乳糖73.4%,乳糖6.5%,半乳糖10.6%,果糖7.2%,依匹乳糖2.3%;对透光率和电导率进行检测,异构化后透光率为2.5%,电导率为13.2ms/cm。
(2)选择10-30目的颗粒活性炭,先进行水洗,洗去表面的杂质及粉末碳,装柱,然后使异构化乳糖料液通过活性炭柱进行脱色,调节异构化乳糖料液运行温度为55℃,料液流速为0.5BV/h,进行走料进行脱色处理,出料料液的透光率为92.4%。
(3)采用模拟移动床色谱对脱色后的异构化乳糖料液进行脱盐提纯处理,色谱树脂选择钠型色谱树脂,色谱柱选择六柱,以水为流动相,料液运行温度为60℃,水料比为2.5:1,进料量为0.03kg/L树脂/h,料液经钠型色谱树脂脱盐后,提余液为无机盐、小分子糖等,提取液为异构化乳糖,纯度为90.7%,提取液的电导率为785μs/cm。
图1-3为模拟移动床色谱运行示意图。图1中,1-6号六根色谱柱依次首尾相连,6号色谱柱的出口连接1号色谱柱的进口,料液和水注入后,首先进行循环步骤,在循环步进行分离,之后进入图2的分离无机盐步骤;图2中,1号色谱柱进水,然后从5号色谱柱分离无机盐、色素和小分子糖等,此时6号色谱柱停止运行;再进行分离异构化乳糖,如图3所示,1号色谱柱进口进水,之后从1号色谱柱出口分离出异构化乳糖,同时4号色谱柱进口进料,从5号色谱柱出口出无机盐、色素和小分子糖等,此时,2号、3号和6号色谱柱停止运行,实现脱盐提纯处理。
(4)模拟移动色谱床色谱脱盐之后采用硼选择性螯合树脂进行脱硼处理,异构化乳糖料液的进料浓度为35wt%,料液温度为60℃,运行流量为2BV/h,脱硼处理之后检测料液中的硼酸盐的含量1.05mg/kg。
(5)向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入料液干基质量1%的活性炭,在温度为50℃下搅拌30min,压滤;将脱色过滤后的异构化乳糖料液以2.5倍树脂体积/小时的流速,在40℃下通过混床树脂(阴阳离子交换树脂的体积比为1:1.5)进行离交脱盐,所得料液在真空度0.07MPa,温度70℃条件下浓缩至料液浓度为71%,即得到高纯度样品,为高纯度异构化乳糖液体。
本实施例制备得到的异构化乳糖液体成品颜色为无色,纯度为90.8%,透光率为99.2%,电导率为18μs/cm,硼酸盐含量为0.94mg/kg,符合国标要求。
实施例2
一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)取乳糖加水溶解,得到质量浓度为40wt%的乳糖溶液,然后加入乳糖溶液中乳糖干基质量1%的活性炭,在温度为70℃下搅拌30min,压滤,将脱色过滤后的乳糖料液以3倍树脂体积/小时的流速,在40℃依次通过阳柱-阴柱-阳柱,进行离交脱盐,去除乳糖中的蛋白,色素等;之后按照硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为0.5:1的比例,向离交所得乳糖料液中加入硼酸,加入氢氧化钠调节体系pH为10-11,之后在80℃条件下进行异构化反应3h,得到异构化乳糖料液。
采用高效液相色谱法对异构后的异构化乳糖料液的组分进行检测,转化后的组分及含量为:异构化乳糖72.8%,乳糖8.5%,半乳糖9.4%,果糖6.9%,依匹乳糖2.4%;对透光率和电导率进行检测,异构化后透光率为2.5%,电导率为13.2ms/cm。
(2)选择10-30目的颗粒活性炭,先进行水洗,洗去表面的杂质及粉末碳,装柱,然后使异构化乳糖料液通过活性炭柱进行脱色,调节异构化乳糖料液运行温度为70℃,料液流速为1BV/h,进行走料进行脱色处理,出料料液的透光率为90.2%。
(3)采用模拟移动床色谱对脱色后的异构化乳糖料液进行脱盐提纯处理,色谱树脂选择钠型色谱树脂,色谱柱选择六柱,以水为流动相,料液运行温度为60℃,水料比为4:1,进料量为0.025kg/L树脂/h,料液经钠型色谱树脂脱盐后,提余液为无机盐、小分子糖等,提取液为异构化乳糖,纯度为91.8%,提取液的电导率为780μs/cm。
(4)模拟移动色谱床色谱脱盐之后采用硼选择性螯合树脂进行脱硼处理,异构化乳糖料液的进料浓度为35wt%,料液温度为70℃,运行流量为1.5BV/h,脱硼处理之后检测硼酸盐的含量1.46mg/kg。
(5)向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入料液干基质量1%的活性炭,在温度为50℃下搅拌30min,压滤;将脱色过滤后的异构化乳糖料液以2.5倍树脂体积/小时的流速,在40℃下通过混床树脂(阴阳离子交换树脂的体积比为1:1.5)进行离交脱盐,所得料液在真空度0.07MPa,温度70℃条件下浓缩至料液浓度为71%,即得到高纯度样品,为高纯度异构化乳糖液体。
本实施例制备得到的异构化乳糖液体成品颜色为浅黄色,纯度为92.1%,透光率为98.8%,电导为6.8μs/cm,硼酸盐含量为1.08mg/kg,符合国标要求。
对比例1
一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)取乳糖加水溶解,得到质量浓度为40wt%的乳糖溶液,然后按照硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为1:1的比例加入硼酸,加入氢氧化钠调节体系pH为10-11,之后在80℃条件下进行异构化反应3h,得到异构化乳糖料液。
采用高效液相色谱法对异构后的异构化乳糖料液的组分进行检测,转化后的组分及含量为:异构化乳糖69.2%,乳糖13.3%,半乳糖8.6%,果糖6.5%,依匹乳糖2.4%;对透光率和电导率进行检测,异构化后透光率为0.8%,电导率为15.9ms/cm。
(2)选择10-30目的颗粒活性炭,先进行水洗,洗去表面的杂质及粉末碳,装柱,然后使异构化乳糖料液通过活性炭柱进行脱色,调节异构化乳糖料液运行温度为55℃,料液流速为0.5BV/h,进行走料进行脱色处理,出料料液的透光率为89.1%。
(3)采用模拟床移动色谱对脱色后的异构化乳糖料液进行脱盐提纯处理,色谱树脂选择钠型色谱树脂,色谱柱选择六柱,以水为流动相,料液运行温度为60℃,水料比为2.5:1,进料量为0.03kg/L树脂/h,料液经钠型色谱树脂脱盐后,提余液为无机盐、小分子糖,提取液为异构化乳糖,纯度为80.5%,提取液的电导率为1540μs/cm。
(4)模拟移动色谱床色谱脱盐之后采用硼选择性螯合树脂进行脱硼处理,异构化乳糖料液的进料浓度为35wt%,料液温度为60℃,运行流量为2BV/h,脱硼处理之后检测料液中的硼酸盐的含量4.05mg/kg。
(5)向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入料液干基质量1%的活性炭,在温度为50℃下搅拌30min,压滤;将脱色过滤后的异构化乳糖料液以2.5倍树脂体积/小时的流速,在40℃下通过混床树脂(阴阳离子交换树脂的体积比为1:1.5)进行离交脱盐,所得料液在真空度0.07MPa,温度70℃条件下浓缩至料液浓度为71%,即得到异构化乳糖液体。
本对比例制备得到的异构化乳糖液体成品颜色为黄色,纯度为80.5%,透光率为95.4%,电导率为157μs/cm,硼酸盐含量为2.86mg/kg,产品较差。
对比例2
一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)取乳糖加水溶解,得到质量浓度为40wt%的乳糖溶液,然后加入乳糖溶液中乳糖干基质量1%的活性炭,在温度为70℃下搅拌30min,压滤,将脱色过滤后的乳糖料液以3倍树脂体积/小时的流速,在40℃依次通过阳柱-阴柱-阳柱,进行离交脱盐,去除乳糖中的蛋白,色素等;之后按照硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为1:1的比例,向离交所得乳糖料液中加入硼酸,加入氢氧化钠调节体系pH为10-11,之后在80℃条件下进行异构化反应3h,得到异构化乳糖料液。
采用高效液相色谱法对异构后的异构化乳糖料液的组分进行检测,转化后的组分及含量为:异构化乳糖73.4%,乳糖6.5%,半乳糖10.6%,果糖7.2%,依匹乳糖2.3%;对透光率和电导率进行检测,异构化后透光率为2.5%,电导率为13.2ms/cm。
(2)选择10-30目的颗粒活性炭,先进行水洗,洗去表面的杂质及粉末碳,装柱,然后使异构化乳糖料液通过活性炭柱进行脱色,调节异构化乳糖料液运行温度为55℃,料液流速为0.5BV/h,进行走料进行脱色处理,出料料液的透光率为92.4%。
(3)采用模拟移动床色谱对脱色后的异构化乳糖料液进行脱盐提纯处理,色谱树脂选择钠型色谱树脂,色谱柱选择四柱,以水为流动相,料液运行温度为60℃,水料比为2.5:1,进料量为0.03kg/L树脂/h,料液经钠型色谱树脂脱盐后,提取液为异构化乳糖,纯度为82.5%,提取液的电导率为1567μs/cm。
(4)模拟移动色谱床色谱脱盐之后采用硼选择性螯合树脂进行脱硼处理,异构化乳糖料液的进料浓度为35wt%,料液温度为60℃,运行流量为2BV/h,脱硼处理之后检测料液中的硼酸盐的含量1.05mg/kg。
(5)向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入料液干基质量1%的活性炭,在温度为50℃下搅拌30min,压滤;将脱色过滤后的异构化乳糖料液以2.5倍树脂体积/小时的流速,在40℃下通过混床树脂(阴阳离子交换树脂的体积比为1:1.5)进行离交脱盐,所得料液在真空度0.07MPa,温度70℃条件下浓缩至料液浓度为71%,即得到异构化乳糖液体。
本对比例制备得到的异构化乳糖液体成品颜色为无色,纯度为83.4%,透光率为99.2%,电导率为267μs/cm,硼酸盐含量为1.05mg/kg,纯度较低。
经过本发明制备的异构化乳糖,原料经过精制,减少蛋白色素的引入,经过异构化反应,生成高含量的异构化乳糖,经颗粒活性炭去除异构化反应中产生的色素,并且采用钠型色谱树脂脱盐分离,实现异构化乳糖与无机盐的分离,异构化乳糖含量进一步提高,色谱后选择硼选择性螯合树脂去除料液中参与的硼酸盐,再采用混床技术去除料液中参与的无机盐、色素等杂质,起到净化物料的作用,做后采用浓缩制备品质较好、纯度较高的异构化乳糖料液。
本发明制备的异构化乳糖具有以下优势:产品品质较高,颜色较浅,纯度高,操作工艺简单,易于工业化生产。
Claims (7)
1.一种异构化乳糖的制备方法,包括步骤如下:
(1)异构化:配制浓度为30-60wt%乳糖溶液,将乳糖溶液经脱色、离交处理后加入硼酸,使用氢氧化钠调节体系的pH为10-11,进行异构化反应,得到异构化乳糖料液;
所述脱色步骤为:向乳糖溶液中加入活性炭,在50-90℃下搅拌20-40min,之后压滤,得到脱色的乳糖溶液;所述活性炭添加量为乳糖干基质量的0.5-2%;
所述离交步骤为:将脱色的乳糖溶液以3倍树脂体积/小时的流速,在35-55℃下依次通过阳柱-阴柱-阳柱,进行离交脱盐;所述阳柱均为强酸性阳离子交换树脂;所述阴柱为弱碱性阴离子交换树脂;
(2)进行脱色处理:采用颗粒活性炭对异构化乳糖料液进行脱色处理;脱色处理时异构化乳糖料液运行温度40-80℃;异构化乳糖料液的流速为0.1-1BV/h;
(3)进行色谱脱盐提纯处理:将脱色后的异构化乳糖料液采用模拟移动床色谱进行脱盐提纯处理;所述模拟移动床色谱使用的色谱树脂为钠型色谱分离树脂,所述钠型色谱树脂以苯乙烯-二乙烯苯交联为骨架,以-SO3 2-为功能基团;脱盐处理的条件为:色谱柱选择六柱,以水为流动相,异构化乳糖料液的运行温度为50-70℃,进料量为0.02-0.05kg/L树脂/h,水料比为2-5:1;
(4)使用大孔吸附树脂对脱盐后的异构化乳糖料液进行脱硼处理;最后经脱色、离交、真空浓缩制备得高纯度异构化乳糖液体;所述大孔树脂为硼选择性螯合树脂,该树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联的,具有N-甲基葡萄糖胺基的大孔结构螯合树脂;脱硼处理时异构化乳糖料液的进料浓度35-40wt%,料液温度为30-70℃,料液流速1-3BV/h。
2.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述强酸性阳离子交换树脂为D001;所述弱碱性阴离子交换树脂为D301P或D354FD。
3.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述硼酸与乳糖溶液中乳糖的摩尔比为0.5-1:1;所述异构化反应的温度为50-100℃;所述异构化反应的时间为1-3h。
4.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述颗粒活性炭的粒径为8-100目;脱色处理时异构化乳糖料液运行温度为55-70℃。
5.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述脱色步骤为:向脱硼处理后的异构化乳糖料液中加入活性炭,在50-90℃下搅拌20-40min,之后压滤;所述活性炭添加量为料液干基质量的0.5-2%。
6.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述离交步骤具体为:脱色过滤后的料液以2-3倍树脂体积/小时的流速,在35-55℃通过混床树脂,进行离交脱盐;所述混床树脂是由弱碱性阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂构成,弱碱性阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂的体积比为1-3:1;所述强酸性阳离子交换树脂为D001,弱碱性阴离子交换树脂为D301P或D354FD。
7.根据权利要求1所述异构化乳糖的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述真空浓缩步骤具体为:在真空度0.06-0.09MPa,温度为50-85℃条件下浓缩至料液浓度为70-72wt%,即得到高纯度异构化乳糖液体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111643251.8A CN114315920B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种异构化乳糖的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111643251.8A CN114315920B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种异构化乳糖的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114315920A CN114315920A (zh) | 2022-04-12 |
CN114315920B true CN114315920B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=81017800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111643251.8A Active CN114315920B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种异构化乳糖的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114315920B (zh) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102020680B (zh) * | 2011-01-07 | 2012-05-02 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种高纯度乳果糖的制备方法 |
CN102180913A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-09-14 | 江南大学 | 一种高纯度乳果糖的制备方法 |
CN102516321A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | 上海天伟生物制药有限公司 | 一种药用乳糖及其制备方法和用途 |
CN103864858A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-18 | 江南大学 | 一种乳果糖的制备方法 |
CN103980329B (zh) * | 2014-05-29 | 2016-03-23 | 山东绿健生物技术有限公司 | 一种制备结晶乳糖醇的方法 |
CN104561188A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 山东富欣生物科技股份有限公司 | 一种棉籽粕制备塔格糖的工艺 |
CN106366137A (zh) * | 2016-08-27 | 2017-02-01 | 山东绿健生物技术有限公司 | 一种异构化乳糖液的脱盐脱色方法 |
CN109355330A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-19 | 山东百龙创园生物科技股份有限公司 | 一种高纯度异麦芽糖的制备方法 |
CN112646847A (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-13 | 内蒙古伊利实业集团股份有限公司 | 一种半乳糖葡萄糖混合物的制备方法 |
CN113150042B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-11-08 | 大连美罗中药厂有限公司 | 一种乳果糖的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-29 CN CN202111643251.8A patent/CN114315920B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114315920A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109503676B (zh) | 一种从木糖母液中制备木糖醇和混合糖浆的方法 | |
KR102072695B1 (ko) | 재순환을 이용한 사이코스의 제조방법 및 장치 | |
CN101548023B (zh) | 糖清汁的处理 | |
JP6852182B2 (ja) | プシコースの効率的な製造方法 | |
CN103980329B (zh) | 一种制备结晶乳糖醇的方法 | |
CN102153598B (zh) | 一种结晶乳果糖的生产工艺 | |
CN103864858A (zh) | 一种乳果糖的制备方法 | |
JP2020500556A (ja) | プシコースの製造方法 | |
CN111732507B (zh) | 一种生产l-苹果酸联产丁二酸的方法 | |
JP2024507212A (ja) | キシロース母液を用いたキシリトール・カラメル色素併産システム、及び方法 | |
CN114315920B (zh) | 一种异构化乳糖的制备方法 | |
CN115141865B (zh) | 一种制备乳果糖联产低聚半乳糖的方法 | |
KR20180076028A (ko) | 알룰로스의 정제 방법 | |
CN100339357C (zh) | 苯丙酮酸酶法生产l-苯丙氨酸的后提取工艺 | |
CN100534996C (zh) | 一种晶体卫茅醇的制备方法 | |
CN113527377B (zh) | 由棉子低聚糖制备棉子糖的方法以及棉子糖 | |
JP2979442B2 (ja) | マンニット及びマンノースの製造方法 | |
CN115231990A (zh) | 一种高纯度双季戊四醇的制备方法 | |
CN113135965A (zh) | 一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统及方法 | |
CN106589006A (zh) | 一种乳果糖制备中硼酸的回收及再利用方法 | |
US20150307424A1 (en) | Process for the production and separation of mannitol and sorbitol from a mixture which was obtained by hydrogenation of a precursor | |
CN110903165A (zh) | 一种赤藓糖醇的高收率制备方法 | |
CN112079886A (zh) | 一种经色谱分离提高木糖和阿拉伯糖纯度的方法 | |
CN111732506A (zh) | 一种分离提取高纯度苹果酸的方法 | |
CN114702381B (zh) | 一种从重相乳酸中提取乳酸的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method for preparing isomerized lactose Granted publication date: 20231020 Pledgee: China Construction Bank Corporation Yucheng Sub branch Pledgor: SHANDONG BAILONG CHUANGYUAN BIO-TECH Co.,Ltd. Registration number: Y2024980001009 |