一种以纤维素为原料制备葡萄糖酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种生物质高效转化与利用的方法，特别设及一种W纤维素为原料制 备葡萄糖酸的方法。
【背景技术】
[0002] 葡萄糖酸(Gluconic acid)由0-D葡萄糖Cl位上的醒基氧化所得，分子量为196,分 子式Cs出2〇7,在常溫下呈白色结晶状，显弱酸性，易溶于水，微溶于醇，不溶于乙酸及大多数 的有机溶剂，作为一种用途极广的多径基有机酸，其被广泛应用于食品、化工、医药、轻工业 等环境中。在食品工业中可用作酸味剂、膨松剂、营养添加剂等;在化工工业中，葡萄糖酸常 用于配制除垢剂、pH调节剂，亦可用于石油、化工企业循环冷却水系统的水处理药剂和水泥 强化剂等，同时葡萄糖酸也是制备葡萄糖酸内醋、葡萄糖酸盐等的基础原料，扩大了葡萄糖 酸在各大行业中的应用。
[0003] 目前常用的生产葡萄糖酸的方法主要是W葡萄糖为原料，采用生物发酵法或多相 催化氧化法制备葡萄糖酸。生物发酵法是指利用黑曲酶菌等微生物将葡萄糖氧化成葡萄糖 酸，因其需要菌种的筛选与培养，周期较长，且易混入杂质，进而影响葡萄糖酸的纯度。多相 催化氧化法是指在液相葡萄糖溶液中，加入负载金属的固相催化剂，然后通入化作为氧化 剂，从而把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。多相催化氧化法因其产率高，产品易于分离，催化剂可 W循环使用，环境友好，发展较快，但由于其催化剂制备成本较高，且在反应中热稳定性差， 易于失活，限制了多相催化氧化制备葡萄糖酸的发展。目前为止，文献报道用于生产葡萄糖 酸的原料主要是可溶性的碳水化合物(葡萄糖酸、纤维二糖），关于纤维素直接转化为葡萄 糖酸的报道较少，因此寻求一种高效地由纤维素制备葡萄糖酸的方法具有重大意义。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种W纤维素为原料制备葡萄糖酸的方法，其可替代葡萄糖发酵生产 葡萄糖酸，拓宽了生产葡萄糖酸的原料范围，简化了生产工艺，整个反应过程条件溫和，因 FeCb廉价易得，大大降低了葡萄糖酸的生产成本，且可提高生产效率，实现对纤维素 W及 生物质原料的资源化利用。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] (1)将纤维素与不同浓度FeCh溶液置于密闭反应器中，在100~120°C下反应1~ 地，分离，得到反应液与残渣；
[0007] (2)步骤（1)所得的反应液经制备色谱进行分离，可分别得到富含葡萄糖酸、甲酸、 乙酸W及化Ch的溶液；
[000引上述方法中，步骤(1)中所述纤维素为微晶纤维素。
[0009] 上述方法中，步骤(1)中所述FeCb纯度为98%。
[0010] 上述方法中，步骤(1)中所述FeCh溶液中化Ch与水的质量比为2/3~3/2。
[0011]上述方法中，步骤(1)所述分离为过滤或离屯、。
[0012] 上述方法中，步骤(2)所述的制备色谱所用分离柱是硅胶柱。
[0013] 上述方法实现了 W纤维素为原料制备葡萄糖酸。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
[0015] 1、本发明可替代传统的W葡萄糖为原料生产葡萄糖酸，拓宽了生产葡萄糖酸的原 料范围。
[0016] 2、本发明可替代传统的发酵法制备葡萄糖酸，缩短生产周期。
[0017] 3、本发明可替代传统的多相催化制备葡萄糖酸，降低了生产成本。
[0018] 4、本发明可得较高的葡萄糖酸得率，在生产葡萄糖酸的同时还可W产甲酸和乙 酸。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0020] 所用纤维素购自Sigma-Aldrich Fluka公司，反应液中葡萄糖含量用离子色谱法 分析，葡萄糖酸、甲酸、乙酸含量用高效液相色谱法分析。
[0021 ]纤维素转化率的计算方法如下：
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[0027]实施例1
[00%]称取50克纤维素置于装有热电偶的密闭反应器中，加入500ml 40% (w/w)浓度的 FeCb溶液，开启揽拌、加热系统，使溫度上升至110°C并开始计时，待反应时间达到2小时， 停止加热，并立即用冷凝水使反应降至室溫，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离 子色谱测定反应液中葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反 应后纤维素的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0029] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0030] 实施例2
[0031] 称取50克纤维素置于装有热电偶的密闭反应器中，加入500ml 60%浓度的FeCls 溶液，开启揽拌、加热系统，使溫度上升至IlOC并开始计时，待反应时间达到2小时，停止加 热，并立即用冷凝水使反应降至室溫，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱 测定反应液中葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反应后纤 维素的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0032] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0033] 实施例3
[0034] 称取50克纤维素置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，开启揽拌、加热系统，使溫度上升至110 °C并开始计时，待反应10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液浓度达到40%，总体积为500mL，当总反应时间达到2小时，停止加热，并 立即用冷凝水使反应降至室溫，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱测定 反应液中葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反应后纤维素 的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0035] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0036] 实施例4
[0037] 称取50克纤维素置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，开启揽拌、加热系统，使溫度上升至110 °C并开始计时，待反应10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液浓度达到40 %，总体积为SOOmL，当总反应时间达到4小时，停止加热，并 立即用冷凝水使反应降至室溫，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱测定 反应液中葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反应后纤维素 的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0038] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0039] 实施例5
[0040] 称取50克纤维素置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，开启揽拌、加热系统，使溫度上升至100 °C并开始计时，待反应10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液浓度达到40%，总体积为500