专利名称：模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺的制作方法
技术领域：
本发明为利用模拟移动床分离装置分离甘露糖与葡萄糖的工艺。属于有机化合物分离领域。
背景技术：
葡萄糖的分子式为C6H12O6，结构式为 是人体及动植物代谢必不可少的基本物质，也是淀粉的组成单元，在生物体及自然界中广泛存在。
甘露糖的分子式为C6H12O6，结构式为 是葡萄糖的同分异构体，两者的差别仅为第二个碳原子上所结合的羟基手性方位正好相反。甘露糖在自然界中存在较少，可应用于甜味剂及生化、医药制剂等。甘露糖经加氢反应后可全部转化生成甘露醇，因此，甘露糖是医药常用药甘露醇的有效制备途径之一。以葡萄糖为原料，经过差向异构化反应后可部分转化生成甘露糖，即可高收率地加氢生成甘露醇。
但是，葡萄糖差向异构化转化成甘露糖的产率较低，以钼酸盐为催化剂的工艺，单程反应后的甘露糖含量只达到28～33％。要想提高甘露糖的产率，须使甘露糖与葡萄糖分离，葡萄糖可重复循环进行差向异构化反应，而分离所得的含量较高的甘露糖组份可加氢生成较高含量的甘露糖产物，从而可高收率地制备甘露醇。因此，能否有效地分离甘露糖-葡萄糖，成为葡萄糖为原料经济地生产甘露醇的关键。
由于甘露糖与葡萄糖为差向同分异构体，两者性质、结构极为相似，一般的分离方法如结晶、蒸馏、萃取等很难将它们分离，或者分离成本过高。利用吸附分离的方法有可能分离这类性质极相似的同分异构体。吸附分离的原理为选择一种吸附剂，甘露糖与葡萄糖在这种吸附剂上吸附的强度有差异，甘露糖被吸附得更牢固些，用洗脱剂洗脱时，葡萄糖就先出来，甘露糖较后出来，这样两者就得到了部分分离。吸附分离是对付这类难分离的同分异构体物质的有效手段之一，例如果糖-葡萄糖的分离、混合二甲苯的分离就是吸附分离的成功例子。利用模拟移动床的吸附分离现已成为现代工业的有效分离方法之一。
以往的甘露糖-葡萄糖分离方法，均存在缺点。
专利European Patent Application0074713报导了使用加入卤化盐的方法，降温析出葡萄糖-卤化盐共晶体的办法来达到部分分离的目的，该法所得到的富含甘露糖组分中所含的甘露糖与葡萄糖质量比仍达到1∶1。显然该专利所述的分离效率低，且分离不彻底，况且大量的卤化盐会使离交除杂的负担很重，生产成本很高，该法工艺在工业上很难得到有效应用，加氢后所得到的甘露醇含量最高也只达到50％。此法为甘露糖-葡萄糖结晶分离的典型例子。
专利GB1540556，1977报导了使用钙型阳离子交换树脂作为吸附剂，用水作洗脱剂，进行单柱分离甘露糖-葡萄糖，甘露糖较后出，葡萄糖先出，分别收集所出来的馏份，即可得到富含甘露糖和富含葡萄糖的组份；美国专利USP4471114，1984也报导了使用分子筛作吸附剂，用单柱分离法分离甘露糖和葡萄糖。以上两法只使用单柱分离，为间歇操作，耗水量大，所得到的产品浓度很低，例如甘露糖含量达70％以上时，浓度低于8％；葡萄糖含量达90％以上时，浓度低于10％，因此，需耗费大量的蒸汽和能量进行浓缩，也不适宜工业化大量生产应用。但单柱吸附分离试验可为模拟移动床分离甘露糖-葡萄糖筛选可用的吸附剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种以模拟移动床装置分离甘露糖与葡萄糖的工艺，可实现工业化生产。
由于单柱吸附分离甘露糖葡萄糖所得到的出料浓度很低，耗水量大，只能间歇操作，不适宜工业化生产应用；利用模拟移动床分离装置，可克服单柱装置的上述缺点，在工业生产上得到应用，所得到的出料浓度比单柱出料浓度升高，连续进、出料操作，易于实现自动化控制，所得到的出料组份的纯度和质量也有所提高。
模拟移动床已实现工业化生产的例子有混合二甲苯的分离、果糖葡萄糖的分离等，尤其是果糖葡萄糖的分离，世界上已经建成多套大型果葡糖分离装置，使果糖的生产成本大大降低。因此，模拟移动床装置是具有操作自动化程度高，工艺稳定，易于实现计算机控制的分离手段。利用模拟移动床装置可为工业生产分离甘露糖葡萄糖提供可能。
本发明所用的原料为以葡萄糖差向异构化反应后部分转化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％左右，浓度为40～70％。
本发明的模拟移动床是选用强酸性阳离子交换树脂作为吸附剂，以水为洗脱剂，分离温度为40～85℃，连续进行进料、出料操作，可同时得到两种出料，一种为富含葡萄糖的组份，为前馏份；另一种为富含甘露糖的组份，为后馏份。控制好操作条件后，进料、进水、前馏份出料、后馏份出料可同时进行。
本发明所使用的模拟移动床是以24(或12)个柱首尾相接，每个柱均接有出料口、进料口、循环口、进水口。本发明所用的模拟移动床是用旋转阀转动控制的方式来改变进料口、出料口、进水口、循环进出口的位置。按照进出料口及循环口的位置，24个柱子分成4个区域一区(或称提取区或吸附区)前馏分出口至料液进口，有6个柱；二区(或称富集区或一精区)料液进口至后馏份出口，有8个柱；三区(或称解吸区)后馏分出口至洗脱水入口，有6个柱；四区(或称循环区或二精区)后馏份出口至洗脱水入口，有4个柱。
12柱模拟移动床的分区形式如下一区(或称提取区或吸附区)前馏分出口至料液进口，有3个柱；二区(或称富集区或一精区)料液进口至后馏份出口，有4个柱；
三区(或称解吸区)后馏分出口至洗脱水入口，有3个柱；四区(或称循环区或二精区)后馏份出口至洗脱水入口，有2个柱。
整个模拟移动床系统用保温罩密闭，装上2台2KW的空气鼓风加热器，可维持罩内温度为40～85℃的要求范围。进料、进水需经热水槽预热后才进入系统。这样，可保证系统的分离温度控制为要求范围。
前馏份出料口装上压力自动控制阀，保证前馏份出料口处的压力为恒定数值，从而有效保持系统内压力的稳定；后馏份出料由阀门手动控制。根据每小时前、后馏份的出料、进水量、进料量的累计体积数值来使系统的物料达到平衡。
进出料达到平衡后，检测出料口的物料浓度，调节前馏份的出料浓度为15～30％，后馏份出料浓度为18～36％范围，可获得较满意的分离效果。
正常操作时，模拟移动床系统内最高压力为0.5～1.5Mpa，循环泵流量示数为25～35升/小时，糖液进料量3.5～4.2L/h，洗脱水进料量5.8～6.4L/h，扳阀时间2～12分钟，进料48小时后，系统达到稳定操作状态后，所得到的出料情况如下
本发明的突出优点如下(1)操作条件稳定可靠，易于实现工业化生产及采用自动控制装置；(2)所得到的前、后馏份的浓度比单柱吸附分离情况大为提高，有助于降低物料浓缩所耗费的大量蒸汽和能量；(3)前、后馏份的产品质量也有所提高，且能够稳定运转长时间。总之，利用模拟移动床装置进行甘露糖-葡萄糖分离，为工业化生产分离甘露糖-葡萄糖创造了很好的条件。
具体实施例方式下面，结合实施例来进一步介绍本发明的工艺。
实施例1进料为以葡萄糖差向异构化反应后部分转化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％，浓度为50％。模拟移动床的操作条件如下分离温度58℃，最高压力0.6Mpa，循环泵流量计示数为28升/小时，糖液进料流量3.75升/小时，洗脱水进水流量6.11升/小时，扳阀步进时间为6分钟，以12柱形式，以钙型阳离子交换树脂作吸附剂，以水为洗脱剂，稳定运行48小时后，所得到的出料情况如下
实施例2进料为以葡萄糖差向异构化反应后部分转化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％，浓度为55％。模拟移动床的操作条件如下分离温度50℃，最高压力0.75Mpa，循环泵流量计示数为32升/小时，糖液进料流量3.7升/小时，洗脱水进水流量6.3升/小时，扳阀步进时间为5分30秒，以24柱形式，以钙型阳离子交换树脂作吸附剂，以水为洗脱剂，经稳定运行60小时后，所得到的出料情况如下
权利要求
1.一种模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是葡萄糖差向异构化反应后的混合糖液经模拟移动床分离处理后，得到两种出料前馏份为富含葡萄糖组份，浓度15～30％，含甘露糖低于8％；后馏份为富含甘露糖组份，浓度18～36％，含甘露糖高于75％。
2.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是所述的模拟移动床装置是以强酸性阳离子交换树脂作吸附剂，以水为洗脱剂。
3.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是所述的模拟移动床装置有12柱以及24柱形式，用旋转阀转动的方式来改变进料口、出料口、进水口及循环进出口的位置。
4.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是模拟移动床的操作条件如下分离温度40～85℃，最高压力0.5～1.5Mpa，循环泵流量示数25～35升/小时，糖液进料流量3.5～4.2升/小时，洗脱水进水流量5.8～6.4升/小时，扳阀步进时间为2～12分钟，
5.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是模拟移动床的进料为葡萄糖差向异构化反应后部分转化生成的甘露糖-葡萄糖混合糖液，其中含甘露糖30％，葡萄糖70％左右，浓度为40～70％。
6.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是模拟移动床系统进出料达到平衡后，检测出料口的物料浓度，调节前馏份的出料浓度为15～30％，后馏份出料浓度为18～36％范围，可获得较满意的分离效果。
7.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是前馏份出料口装上压力自动控制阀，可保证前馏份出料口处的压力为恒定数值，从而有效保持系统内压力的稳定；后馏份出料由阀门手动控制；根据每小时前、后馏份的出料、进水量、进料量的累计体积数值来使系统的物料达到平衡。
8.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是模拟移动床系统按照进出料口及循环口的位置，24个柱子分成4个区域一区或称提取区或吸附区前馏分出口至料液进口，有6个柱；二区或称富集区或一精区料液进口至后馏份出口，有8个柱；三区或称解吸区后馏分出口至洗脱水入口，有6个柱；四区或称循环区或二精区后馏份出口至洗脱水入口，有4个柱。
9.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是模拟移动床系统按照进出料口及循环口的位置，12个柱子分成4个区域一区或称提取区或吸附区前馏分出口至料液进口，有3个柱；二区或称富集区或一精区料液进口至后馏份出口，有4个柱；三区或称解吸区后馏分出口至洗脱水入口，有3个柱；四区或称循环区或二精区后馏份出口至洗脱水入口，有2个柱。
10.根据权利要求1所述的模拟移动床分离甘露糖与葡萄糖的工艺，其特征是整个模拟移动床系统用保温罩密闭，装上空气鼓风加热器，可维持罩内温度为40～85℃的要求范围，进料、进水需经热水槽预热后才进入系统，来保证系统的分离温度控制为要求范围。
全文摘要
本发明为一种利用模拟移动床装置分离甘露糖与葡萄糖的工艺。以葡萄糖差向异构化反应后所得到的混合糖液为原料，以12柱或24柱模拟移动床，以强酸性阳离子交换树脂为吸附剂，以水为洗脱剂，在40～85℃温度下，经分离得到富含甘露糖的后馏份，浓度为18～36％，甘露糖含量75％以上；得到富含葡萄糖的前馏份，浓度为15～30％，甘露糖含量低于8％。本发明的工艺为工业上分离甘露糖与葡萄糖提供了可能。
文档编号C07H3/00GK1528769SQ0313495
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月28日 优先权日2003年9月28日
发明者章朝晖, 王建平, 冯巧嫦, 韦振雷, 刘勇波, 曾志文, 黄静, 杨煜 申请人:南宁市化工研究设计院