一种从乙醇中制备阿洛酮糖的方法

本发明属于结晶纯化领域，具体来说涉及一种从无水乙醇中制备d-阿洛酮糖晶体的方法。

背景技术：

1、d-阿洛酮糖作为一种稀有酮糖，是果糖的c-3差向异构体，其甜度相当于蔗糖的70％，但是能量仅为蔗糖的0.3％，可作为食品中蔗糖最理想的替代品。多项研究证明阿洛酮糖能够显著抑制由蔗糖和麦芽糖引起的血糖升高以及肠道中蔗糖酶和麦芽糖酶的活性，达到抑制血糖升高的效果。此外，d-阿洛酮糖还可以提高脂肪氧化酶表达水平，通过抑制脂肪合成速率和提高脂肪分解速率而有效控制体重，治疗肥胖。

2、结晶是d-阿洛酮糖生产的最后一步，关系着最终产品的质量优劣和经济效益。但是，d-阿洛酮糖在水中溶解度较大，结晶比较困难，受热易发生玻璃态变化或者褐变，品相不佳，因此，开发适用的结晶工艺对d-阿洛酮糖产业的发展十分重要。

3、目前d-阿洛酮糖的结晶工艺主要分为两种。其中一种工艺方法是在水系中进行结晶，水系结晶技术主要是通过蒸发浓缩和降温结晶的工艺来实现晶体的制备，但该种方法需要较高能耗，且产品在高温下容易发生美拉德反应，影响产品色泽。另外，d-阿洛酮糖在水中溶解较大，糖液的高粘度会导致微观尺度上分子运动速度降低，也会降低d-阿洛酮糖的结晶速率。另一种工艺方法是在有机系中进行结晶，该技术主要使用的有机溶剂为乙醇，该工艺方法存在产品收率低，容易引入外来杂质，结晶困难等问题。专利cn109748940a中公开了一种方法，先向阿洛酮糖浓缩液中加入无水乙醇，使乙醇带走溶液中的水分，然后加入无水乙醇进行降温结晶，再进行固液分离、减压浓缩得到晶体，但浓缩液加热后易发生褐变，影响晶体品质从。专利cn115974941a中公开了一种方法，在超声波的间歇存在下，使d-阿洛酮糖的浓缩液与晶种的混合料进行预结晶和降温结晶，得到浆液，再进行固液分离得到浆液和晶体，但间歇的超声操作较为繁琐。

技术实现思路

1、本发明的目的为针对现有技术的不足，提供一种在乙醇中制备d-阿洛酮糖的方法。该方法引入了磁场，通过外加场促进晶体成核；另向乙醇中加入糖液，通过反溶析结晶，来实现阿洛酮糖的高效制备。本发明提高了d-阿洛酮糖的结晶收率，一次结晶率高，并且操作条件温和。

2、本发明的技术方案为：

3、一种从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤(1)：将装有无水乙醇的反应器置于磁场中，搅拌下向无水乙醇中加入d-阿洛酮糖浓缩液，继续搅拌1-3分钟，溶液中有晶体析出，得到混合液；

5、其中，d-阿洛酮糖浓缩液的料液浓度为1.1-1.5g/ml；无水乙醇体积为d-阿洛酮糖浓缩液的5-12倍；磁场方向与搅拌方向平行；

6、步骤(2)：向所述步骤(1)得到的混合液中加入d-阿洛酮糖晶种，养晶1-3h，得到浆液；

7、其中，d-阿洛酮糖晶种的加入量为步骤(1)中所加d-阿洛酮糖浓缩液质量的2％-5％；

8、步骤(3)：向所述步骤(2)得到的浆液中继续加入d-阿洛酮糖浓缩液，此次添加的浓缩液体积为乙醇体积的10％-40％；

9、步骤(4)：对所述步骤(3)得到的浆液进行降温至5-20℃并保持2-5h；

10、步骤(5)：将所述步骤(4)得到的所得浆液进行固液分离，得到d-阿洛酮糖晶体和母液。

11、具体来说，所述d-阿洛酮糖浓缩液来源于化学合成或生物合成阿洛酮糖流程中后期产品的浓缩液

12、所述料液浓度是指在室温下每单位体积的d-阿洛酮糖浓缩液中d-阿洛酮糖的质量；

13、所述步骤(1)中无水乙醇体积为d-阿洛酮糖浓缩液的8-10倍。

14、所述步骤(1)中无水乙醇的温度保持在30℃；

15、所述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中搅拌速率为100-160rpm；优选为120-150rpm；

16、所述步骤(1)中，磁场强度为8-60mt；

17、所述步骤(2)中溶液的温度保持在30℃；

18、所述步骤(4)中降温结晶的条件包括：以0.8-2℃/h的降温速率进行降温；降温并维持温度为5-10℃；

19、所述步骤(5)中固液分离选自离心分离和过滤分离中的至少一种；

20、采用过滤方式进行固液分离时，过滤目数为625-800目；

21、采用离心方式进行过固液分离是，离心转速为2000-5000rpm；

22、所述步骤(5)中的干燥方式为真空加热干燥，干燥温度为35-65℃，优选为40-55℃，真空度为0.08-0.1mpa。

23、本发明的实质性特点为：

24、现有使用乙醇制备阿洛酮糖晶体的技术中，通常采用溶析结晶，向糖液中加入乙醇，利用乙醇在溶剂中占比逐渐增大而阿洛酮糖的溶解度逐步下降的原理来实现晶体缓慢析出：

25、本发明中，向乙醇中加入糖液，采用反溶析结晶，利用乙醇占比较大，导致阿洛酮糖的溶解度迅速减小的机理来实现晶体析出速度的增快和晶体析出量的增大。

26、并且全程施加磁场，通过外加场促进晶体成核。

27、本发明的有益效果为：

28、综上所述，本发明提供一种从无水乙醇中制备d-阿洛酮糖晶体的方法，通过在磁场作用下的乙醇中进行降温结晶，一次结晶率高，可达到64％-87％；所得晶体易于固液分离，后期干燥简单易行；制备过程中不使用任何有毒有害试剂，安全可靠，且分离所得d-阿洛酮糖溶液可重复利用。现有的d-阿洛酮糖结晶工艺中，降温结晶与养晶时间通常较长，可达到30-100h，而本发明养晶与降温结晶则仅需8-24h；引入磁场后，磁场作用促进晶体成核效率，缩短结晶时间，降低能耗。在相同时间内进行冷却-反溶析耦合结晶，加入磁场可提高10％-30％的结晶率。

技术特征：

1.一种从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(1)中无水乙醇体积为d-阿洛酮糖浓缩液的8-10倍。

3.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(1)中无水乙醇的温度保持在30℃。

4.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中搅拌速率为100-160rpm；优选为120-150rpm。

5.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(2)中溶液的温度保持在30℃。

6.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(4)中降温结晶的条件包括：以0.8-2℃/h的降温速率进行降温。

7.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(5)中固液分离选自离心分离或过滤分离；

8.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为所述步骤(5)中的干燥方式为真空加热干燥，干燥温度为35-65℃，优选为40-55℃，真空度为0.08-0.1mpa。

9.如权利要求1所述的从乙醇中制备阿洛酮糖的方法，其特征为步骤(1)中的磁场方向与搅拌方向平行。

技术总结
本发明为一种从乙醇中制备阿洛酮糖的方法。该方法包括如下步骤：(1)：将装有无水乙醇的反应器置于磁场中，搅拌下向无水乙醇中加入D‑阿洛酮糖浓缩液，当溶液中有晶体析出时停止加入，得到混合液；(2)：向混合液中加入D‑阿洛酮糖晶种，养晶1‑3h，得到浆液；(3)：向浆液中继续加入D‑阿洛酮糖浓缩液；(4)：降温、固液分离，得到D‑阿洛酮糖。本发明提高了D‑阿洛酮糖的结晶收率，一次结晶率高，并且操作条件温和。

技术研发人员：苏伟怡,姜艳军,王洪海,王梦瑶
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17