从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法

专利名称：从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法
技术领域：
本发明涉及生物工程领域，特别是涉及从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯生产赤藓糖醇晶体的方法。
背景技术：
赤藓糖醇是一种甜度为蔗糖的60-80%的低热量四元醇，化学名为1，2，3，4一丁四醇，热量仅为蔗糖的十分之一。由于赤藓糖醇具有低能量值、高耐受量、无毒副作用、糖尿病人可食用及非致龋齿性等优越特性，近年来被广泛应用在低糖、保健等功能性食品中，此外在医药、化工领域也用途广泛。目前赤藓糖醇的工业化生产主要是通过微生物发酵实现的。赤藓糖醇多次结晶后的母液是指在赤藓糖醇生产过程中，发酵母液经两次或两次以上结晶提取后产生的棕黑色母液，它的可溶性固形物的质量含量(简称Brix)为10%-65% 左右，透光度为0%-1%，赤藓糖醇的纯度为30%-60%，这种母液和赤藓糖醇发酵母液有本质的区别，不能再进行重结晶直接提取赤藓糖醇。采用传统单一的活性炭脱色办法，处理效果很不明显，而且很难过滤除炭，虽然经离子交换后，颜色仍然很深，结晶难度大，处理成本很高，对赤藓糖醇多次结晶后的母液的处理一直是这个行业的难题。同时赤藓糖醇多次结晶后的母液的COD高达40-60万，而且由于pH值比较低，严重影响污水厌氧处理的细菌活性， 已成为行业发展的沉重负担。目如，有关从赤鲜糖醇多次结晶后的母液中分尚提纯赤鲜糖醇的研究文献和专利技术比较少。中国专利CN101182282A公开了一种利用膜分离技术从赤藓糖醇发酵母液中分离提纯赤藓糖醇的方法，包括发酵液菌体分离、发酵液澄清和初步净化、脱色和净化、发酵液的浓缩结晶、重结晶得到赤藓糖醇产品；中国专利CN102249856A也公开一种使用膜分离技术对赤藓糖醇发酵母液进行分离提纯的方法，包括发酵液预处理、上清液处理、脱盐、 过柱液浓缩结晶、重结晶得到赤藓糖醇产品。但是上述两个专利方法都是针对赤藓糖醇发酵母液的，没有提及对于多次结晶后的赤藓糖醇母液的处理方法。专利CN1932002介绍了一种利用钙型磺酸型离子交换色谱法对多次结晶后的母液进行分离提纯的方法，但这需要对流出组分不断进行检测，操作相当复杂。色谱树脂的价格每吨高达十几万，由于料液成分复杂而且杂质浓度比较高，色谱树脂的寿命很短，提取成本很高，根本没有经济价值。

发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法，该方法具有操作简便、处理成本低、经济环保的特点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过使用纯水稀释赤藓糖醇多次结晶后的母液，然后采用超滤膜和纳滤膜技术对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行除杂提纯， 再结合活性炭脱色、离子交换技术一次性生产出合格的赤藓糖醇晶体产品，其具体步骤如下(1)预处理使用纯水对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行稀释，得到Brix为20%-40%的稀释液；
(2)超滤处理采用截留分子量为10万D-30万D的超滤膜对上述的稀释液进行粗过滤，膜前压力为O. 2-4. 5mpa，膜后压力为O. 15-4. 2mpa，膜通量为120_400ml/min m2，去除稀释液中较大的杂质，得到Brix为15%-25%的透过液；
(3)纳滤处理使用截留分子量为500D-800D的多支串联的纳滤膜处理步骤(2)得到的透过液，工作压力为膜前I. 8mpa-3. 5 mpa，膜后I. 75mpa_3. O mpa，浓缩液体积流量和透析液体积流量设置为30:1-60:1，要求纳滤得到的透析液中赤藓糖醇的含量在67%-88%，Brix 在7%-12%、透光度为75%-90% ；
(4)活性炭脱色向步骤(3)得到的透析液中加入活性炭，活性炭加入量为透析液干物重量的2%，并升温至75°C，搅拌保温30分钟，过滤除炭，得到透光度为90%-99%的脱色液；
(5)离子交换将步骤(4)得到的脱色液用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行脱盐脱色；
(6)浓缩与结晶在真空度为O.Impa下，将上述离子交换后的料液进行蒸发浓缩，浓缩温度为65-75°C，浓缩至Brix为50%_65%，然后在70_80°C保温60-120分钟，然后每30分钟降4-10°C，直到降温至30°C，使赤藓糖醇晶体析出，将结晶好的醇膏离心，真空干燥，得到赤藓糖醇含量在99. 5%以上的晶体。上述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇晶体的方法中，步骤
(2)所述的超滤膜为卷式超滤膜或真空纤维超滤膜。上述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇晶体的方法中，步骤
(5)所述的阴离子交换树脂为南开大学的D301型大孔阴离子交换树脂；步骤(5)所述的阳离子交换树脂为001X7型阳离子交换树脂。本发明方法的有益效果是
使用纯水稀释对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行预处理，有效地降低了赤藓糖醇多次结晶后的母液中的胶体杂质的浓度，降低了膜污染负荷，提高了膜过滤的浓缩倍数。采用膜分离技术结合活性炭脱色、离子交换技术一次性生产出合格的赤藓糖醇晶体广品，不需要对赤鲜糖醇晶体进行重结晶便能得到优质的赤鲜糖醇晶体，提闻了赤鲜糖醇晶体产品的收率。本发明方法工艺条件温和，操作简单，有效的从废弃的赤藓糖醇多次结晶后的母液中提取到了高质量的赤藓糖醇，有效降低了生产成本，同时减轻了环保压力。
具体实施例方式本发明的优选实施方案是使用纯水稀释赤藓糖醇多次结晶后的母液，然后采用超滤膜和纳滤膜技术结合活性炭脱色、离子交换技术对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行除杂提纯，具体方法步骤如下
实施例I
1、预处理取赤藓糖醇多次结晶后的母液，用纯水稀释，得到BriX为20%的稀释液；
2、超滤处理对上面得到的稀释液进行超滤处理。膜前压力为0.2mpa，膜后压力为
O.18mpa,膜通量为300-400ml/min m2。得到的透过液fcix为19%，透光度为9. 7%。
3、纳滤处理将上述的透过液加入到500D-800D截留分子量的多支串联纳滤膜进料桶中。工作压力为膜前I. 8mpa，膜后I. 75mpa，透析液流量为150 ml/min m2，浓缩液流量为4. 7L/min m2。得到的透析液Brix为9. 1%，透光度为84%，经HPLC检测，赤藓糖醇含量为76. 8%ο4、活性炭脱色取步骤3得到的透析液，按其干物重量的2%加入活性炭，于75°C 保温30分钟，过滤除炭，得脱色液，透光度为93%，Brix为9%。5、离子交换使用南开大学的D301型大孔阴离子交换树脂和001X7型阳离子交换树脂。将步骤4得到的脱色液连续进行阴阳离子交换，所得净化液透光度为100%，电导率为 266 μ s/cm。6、浓缩结晶将净化液用真空旋转蒸发器浓缩，温度为75°C，浓缩至Brix为60%， 将醇膏移至结晶器中，在结晶器中70°C保温60分钟，然后每30分钟降温6°C，降温至30°C 时，完成结晶，结晶醇膏离心，真空干燥。按照赤藓糖醇国标的检测方法进行检测，各项指标如下
项目指标检测值赤+藓糖_ (以千基计)》W0 >攸5--柳.5千燥减量，W0O^0.20.16灼烧残渣，W0-O霉CUCM)8还原糖(以葡萄糖计)，S50-3CUI核糖醇.和丙三醇(以干基计)，W^0《(Uom错(Pb) .. (iiig.kg)0.Π1
实施例2
I、预处理取赤藓糖醇多次结晶后的母液，用纯水稀释，得到Brix为31%的稀释液；
2、超滤处理对上面得到的稀释液进行超滤处理。采用截留量为30万D的超滤膜，控制膜前压力为O. 25mpa，膜后压力为O. 23mpa，膜通量为250-300ml/min m2。得到的透过液Brix为24%，透光度为7. 7%。3、纳滤处理将上述的透过液加入到500D-800D截留分子量的多支串联纳滤膜进料桶中。工作压力为膜前2. 3mpa,膜后I. 5mpa,透析液流量为120ml/min m2，浓缩液流量为4. 6L/min m2。得到的透析液Brix为10. 2%，透光度为79%，经HPLC检测，赤藓糖醇含量为75. 2%
4、活性炭脱色取步骤3得到的透析液，按其干物重量的2%加入活性炭，于75°C保温 30分钟，过滤除炭，得脱色液，透光度89%，BrixlO. 1%。5、离子交换使用南开大学的D301型大孔阴离子交换树脂和001X7型阳离子交换树脂。将步骤4得到的脱色液连续进行阴阳离子交换，所得净化液透光度为100%，电导率为 271 μ s/cm。6、浓缩结晶将净化液用真空旋转蒸发器浓缩，温度为75°C，浓缩至Brix为60%， 将醇膏移至结晶器中，在结晶器中75°C保温60分钟，然后每30分钟降温10°C，降温至30°C 时，完成结晶，结晶醇膏离心，真空干燥。按照赤藓糖醇国标的检测方法进行检测，各项指标如下
权利要求
1.一种从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法，其特征是使用纯水稀释赤藓糖醇多次结晶后的母液，然后采用超滤膜和纳滤膜技术对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行除杂提纯，再结合活性炭脱色、离子交换技术一次性生产出合格的赤藓糖醇晶体产品，具体步骤如下(1)预处理使用纯水对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行稀释，得到BriX为20%-40%的稀释液；(2)超滤处理采用截留分子量为10万D-30万D的超滤膜对上述的稀释液进行粗过滤，膜前压力为O. 2-4. 5mpa，膜后压力为O. 15-4. 2mpa，膜通量为120-400ml/min m2，去除稀释液中较大的杂质，得到Brix为15%-25%的透过液；(3)纳滤处理使用截留分子量为500D-800D的多支串联的纳滤膜处理步骤(2)得到的透过液，工作压力为膜前I. 8mpa-3. 5 mpa，膜后I. 75mpa_3. O mpa，浓缩液体积流量和透析液体积流量设置为30:1-60:1，要求纳滤得到的透析液中赤藓糖醇的含量在67%-88%，Brix 在7%-12%、透光度为75%-90% ；(4)活性炭脱色向步骤(3)得到的透析液中加入活性炭，并升温至75°C，搅拌保温30 分钟，过滤除炭，得到透光度为90%-99%的脱色液；(5)离子交换将步骤(4)得到的脱色液用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行脱盐脱色；(6)浓缩与结晶在真空度为O.Impa下，将上述离子交换后的料液进行蒸发浓缩，浓缩温度为65-75°C，浓缩至Brix为50%_65%，然后在70_80°C保温60-120分钟，然后每30分钟降4-10°C，直到降温至30°C，使赤藓糖醇晶体析出，将结晶好的醇膏离心，真空干燥，得到赤鲜糖醇晶体。
2.根据权利要求I所述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法， 其特征是步骤(2)所述的超滤膜为卷式超滤膜或真空纤维超滤膜。
3.根据权利要求I所述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法， 其特征是步骤(4)中活性炭加入量为透析液干物重量的2%。
4.根据权利要求I所述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法， 其特征是步骤(5)所述的阴离子交换树脂为南开大学的D301型大孔阴离子交换树脂。
5.根据权利要求I所述的从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法， 其特征是步骤(5)所述的阳离子交换树脂为001X7型阳离子交换树脂。
全文摘要
一种从赤藓糖醇多次结晶后的母液中分离提纯赤藓糖醇的方法，涉及生物工程领域，该发明方法使用纯水稀释赤藓糖醇多次结晶后的母液，然后采用超滤膜和纳滤膜技术对赤藓糖醇多次结晶后的母液进行除杂提纯，再结合活性炭脱色、离子交换技术一次性生产出合格的赤藓糖醇晶体产品，其具体步骤包括(1)预处理、(2)超滤处理、(3)纳滤处理、(4)活性炭脱色、(5)离子交换、(6)浓缩与结晶。该发明方法工艺条件温和，操作简单，从废弃的赤藓糖醇多次结晶后的母液中提取到了高质量的赤藓糖醇，有效降低了生产成本，同时减轻了环保压力。
文档编号C07C31/24GK102603478SQ20121004226
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者于军伟, 孙鲁, 庞颂, 李林, 李 雨, 邱学良 申请人:山东福田药业有限公司