CN1148377C - 一种帕拉金糖醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种帕拉金糖醇的制备方法，其特点是将帕拉金糖配制成浓度为35-65%、pH为6-8的溶液，在催化剂的存在下，于60-100℃、5-15MPa下进行加氢反应，得到的帕拉金糖醇溶液，再经离子交换、结晶、水洗、干燥即得到所需的产品。本发明的方法由于可在较低的温度下加氢反应，因此不会发生分解产生焦化现象，可省去脱色过程；由于控制进入结晶器的帕拉金糖醇溶液的浓度，因此不会产生过量细晶，保证产品的质量，而且成品收率高。
Description
本发明是一种由帕拉金糖制备帕拉金糖醇的方法。
帕拉金糖醇(英文名为Palatinit)又称异麦芽酮糖醇(英文名为Isomaltitol)，是近年来发展的一种新兴的功能性食用糖醇，它不仅具有与其他食用糖醇如山梨醇、麦芽糖醇等相类似的性质(如纯正的甜味、低热值、防龋齿、糖尿病人可食用等)，而且它本身还具有自己的特性如吸湿性很小，溶解度低，不潮解，作为食品配料耐受性好，不易产生腹胀、腹鸣等不适现象，因此很受食品行业制取无糖甜食品的欢迎。目前，制备帕拉金糖醇是以帕拉金糖为原料，采用催化加氢，还原的方法。例如《功能性发酵制品》一书中提出，以帕拉金糖为原料，配成20％的水溶液，在骨架镍催化剂的存在下，于120-140℃、压力4-8MPa下催化氢化得到帕拉金糖醇(尢新主编，《功能性发酵制品》，中国轻工业出版社，2000年1月，第197页)；USP5,679,781提出以骨架镍为催化剂，反应压力1-3MPa，物料溶液PH4-6，反应温度为80-130℃，上述两种方法中第一种方法浓度太低(20％)，致使效率低，另外温度太高，实践证明，帕拉金糖在100℃下开始分解成单糖或聚合成杂糖，而且很快焦化，因此在120-140℃下很易产生焦化；第二种方法温度也比较高，也容易产生焦化现象，而且PH值(4-6)低，通常PH值≥6时，以帕拉金糖才不会发生分解。另外USP5,644,044；4,684,720；6,020,472专利中催化加氢采用固定床反应器，此类反应器，反应条件难于控制，易产生焦化，成品率低，而且催化剂难于再生或更换。
本发明的目的是克服已有的技术的缺点，提出一种易于操作、不发生分解和产生焦化、成品率高的帕拉金糖醇的制备方法。
实现本发明目的的主要技术方案：将帕拉金糖配制成浓度为35％-65％、PH为6-8溶液，在混合催化剂存在下，于60-100℃、5-15MPa下进行加氢反应，得到帕拉金糖醇溶液，然后再进行离子交换、结晶、水洗、干燥即得到成品。
本发明制备方法包括如下步骤：
1.将帕拉金糖配成浓度为35-65％、PH为6-8溶液，溶液温度为35-75℃；
2.将步骤(1)帕拉金糖水溶液和催化剂加入反应器中，进行加氢反应，其反应条件：温度60-100℃、压力5-15MPa、时间20-60分钟、氢气的量为30-75Nm3/1吨原料，然后进行分离，得到帕拉金糖醇溶液，催化剂可重复使用，所述的催化剂的量为帕拉金糖水溶液重量的1-5％；
3.对步骤(2)制得的帕拉金糖醇溶液，采用通常方法进行离子交换净化，可依次经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行离子交换；
4.经步骤(3)离子交换后的帕拉金糖醇溶液浓缩或调配成浓度为40-75％，送入结晶器，结晶条件：在14-24小时内，将帕拉糖醇溶液由90℃缓慢降温到20℃，得到结晶的帕拉金糖醇和母液；
5.对步骤(4)得到的帕拉金糖醇和母液进行分离，然后对分离出的结晶的帕拉金糖醇用小于20℃去离子水清洗，其水量为结晶的帕拉金糖醇重量的1-2倍，清洗时间为10分钟，分离出的母液进一步浓缩返回步骤(4)结晶器；
6.将步骤(5)清洗后的帕拉金糖醇，在80-90℃下干燥至含水量小于7％(包括5％结晶水)即得到结晶状的帕拉金糖醇。
所述的帕拉金糖原料是由蔗糖通过酶法转化制取，可从市场上购得，也可以采用自己生产未经干燥的帕拉金糖半成品为原料。
所述的催化剂包括骨架镍和碳骨架钌基以重量比为1∶0.1-0.3的混合催化剂或者骨架镍和碳骨架钯基的重量比为1∶0.05-0.15的混合催化剂，还可以用镍钯合金催化剂，所述的碳骨钌基和碳骨钯基催化剂是中国科学院大连化学物理所提供的，钯镍合金催化剂是西北冶金研究院提供。
所述的帕拉金糖醇是指α-D-吡喃葡糖基(1→6)D-山梨醇(GPS)和α-D-吡喃葡糖基(1→1)D-甘露醇(GPM)两种立体异构体混合物，均以结晶状态存在，GPM也可称α-D-吡喃葡糖基(1→6)D-甘露醇，帕金糖醇中的GPS和GPM的重量比为40-60∶60-40。
所述的氢化反应器包括带搅拌器的间歇反应器、带气液接触器和循环泵的间歇反应器或管式流动床连续反应器，上述反应器均是已知的设备。
本发明的优点：
本发明由于采用混合催化剂以及合适的浓度和PH值的帕拉金糖水溶液，在较低温度下进行催化加氢反应，因此本发明的方法不产生分解和焦化现象，可省去脱色过程；本发明由于送入结晶器的物料浓度为40-75％，不会产生过量细晶，一般书上提出结晶浓度大于75％，实践表明，在此浓度下将产生过量细晶，而浓度为80％以上反而不易结晶；本发明所选用的氢化反应器，反应条件容易控制，不会产生焦糖和过多的单糖醇，因此成品收率高，质量好，催化剂可重复使用。
实例1
将纯度＞95％的帕拉金糖(佛山蓓蕾生物技术公司生产)500Kg，配制成浓度为45％、PH为7的溶液，然后将其与40Kg催化剂(骨架镍和碳骨架钌基重量比为1∶0.2)送入经氮气置换后的带搅拌器的反应器中，在搅拌下于95℃、6MPa下与氢反应60分钟，氢气用量60Nm3；反应完成后分离出帕拉糖醇溶液，再依次经过牌号为001×7和732的阳离子和阴离交换树脂进行离子交换；交换后的浓度为46％的帕拉金糖醇溶液送入结晶器，将其在18小时内由90℃缓慢降至20℃，得到结晶的帕拉金糖醇和母液；经过滤得到的结晶态的帕拉金糖醇用20℃去离子水700Kg清洗10分钟，最后在80℃下干燥40分钟，即得到400Kg的帕拉金糖醇产品。产品质量如下：还原糖为0.10、GPS+GPM＝98％(含结晶水)，重金属(以铅计)＜2mg/Kg，铅＜1mg/Kg，砷＜0.5mg/Kg，水份＜7％(含结晶水)，颜色白色。
实例2
本实例所用的帕拉金糖原料、离子交树脂和制备过程同实例1。所不同的是：催化剂为骨架镍和碳骨架钯基的混合比为1∶0.1，催化剂量是帕拉金糖溶液的2％，反应器为带气液接触器和循环泵的间歇反应器，加氢反应条件：温度98℃、压力5.5MPa，时间40min，氢气量60Nm3；结晶条件：在24小时内由90℃降至20℃，被结晶的帕拉金糖溶液浓缩至浓度60％；干燥温度90℃，直至产品水分＜7％。产品经分析，还原糖为0.08％，其他指标同实例1。
实例3
本实例所用的帕拉金糖原料、离子交换树脂和制备过程同实例1。不同的是：原料量10吨，催化剂为镍-钯合金催化剂，催化剂量为帕拉金糖溶液重量的3％，反应器为管式流动床连续式反应器，反应条件：温度92℃、压力14MPa，时间20min，氢气量600Nm3；结晶条件：先将帕拉金糖溶液至浓缩浓度为70％，在20小时内由90℃降至20℃；干燥温度90℃，直至产品水分＜7％。产品经分析，除还原糖为0.15％外，其它指标同实例1。
实例4
本实例是实例1的对比例。
用骨架镍催化剂代替实例1中的混合催化剂，其它条件和过程同实例1。其结果表明，开始反应很缓慢，后来干脆不反应，当温度升高至105℃时，反应加快，氢气耗量增加，反应中大量吸收热量，迫使反应终止，出料检测结果表明，出现严重焦化，糖分解成单糖或聚合成聚合物。
Claims (2)
1.一种帕拉金糖醇的制备方法，其特征在于制备过程包括以下步骤：
(1)将帕拉金糖配制成浓度为35-65％、PH为6-8的溶液，其温度为35-75℃；
(2)将步骤(1)帕拉金糖溶液和催化剂送入经氮气置换后的反应器中，进行加氢反应，其反应条件：温度60-100℃、压力5-15MPa、时间20-60分钟，氢气的量为30-75Nm3/1吨原料，反应完成后进行分离，得到帕拉金糖醇水溶液，所述的催化剂的量为帕拉金糖溶液重量的1-5％；所述的催化剂为骨架镍和碳骨架钌基的重量比为1∶0.1-0.3的混合催化剂、骨架镍和碳骨架钯基的重量比为1∶0.05-0.15的混合催化剂或是镍-钯合金催化剂；
(3)对步骤(2)制得的帕拉金糖醇溶液，采用通常的方法进行离子交换；
(4)经步骤(3)离子交换后的帕拉金糖醇溶液浓缩或调配成浓度为40-75％后送入结晶器，结晶条件：在14-24小时内将帕拉金糖醇溶液由90℃缓慢降温到20℃，得到结晶的帕拉金糖醇和母液；
(5)对步骤(4)得到结晶的帕拉金糖醇和母液进行分离，然后对分离出的结晶的帕拉金糖醇用小于20℃的去离子水清洗10分钟，其水量为帕拉金糖醇重量的1-2倍；
(6)将步骤(5)清洗后的帕拉金糖醇，在80-90℃下干燥至含水量小于7％，即得到结晶状的帕拉金糖醇，所述的帕拉金糖醇是α-D-吡喃葡糖基(1→6)D-山梨醇和α-D-吡喃葡糖基(1→1)D-甘露醇两种立体异构体混合物，其重量比为40-60∶60-40。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应器选自带搅拌器的间歇反应器、带气液接触器和循环泵的间歇反应器或管式流动床连续反应器。
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