一種制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及淀粉深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]山梨糖醇，別名山梨醇，分子式是C6H14O6，分子量為182.17。山梨糖醇為白色吸濕性粉末、晶狀粉末、片狀或顆粒。
[0003]山梨糖醇分為VC級、日化級和食品級，是一種用途廣泛的化工原料，在食品、日化、醫(yī)藥等行業(yè)都有極為廣泛的應(yīng)用，可作為甜味劑、保濕劑、賦形劑、防腐劑等使用，同時具有多元醇的營養(yǎng)優(yōu)勢，即低熱值、低糖、防齲齒等功效。
[0004]VC級山梨糖醇和部分食品級山梨糖醇，對山梨糖醇的純度要求較高，一般要求山梨糖醇純度(即山梨糖醇占固形物的質(zhì)量比例)多97%，目前利用淀粉糖化液直接氫化法生產(chǎn)的山梨糖醇很難達到該純度要求，采用高純度結(jié)晶葡萄糖氫化法生產(chǎn)的山梨糖醇，純度可以達到要求，但是生產(chǎn)成本較高，而且在做結(jié)晶葡萄糖的過程中會有大量的葡萄糖母液產(chǎn)生，資源浪費比較嚴重。
[0005]日化級山梨糖醇主要在牙膏中作為賦形劑、保濕劑和防凍劑使用，還有在化妝品中代替甘油作為防干劑使用，對山梨糖醇的純度要求不高，一般山梨糖醇的純度多70%即可。所以無論是采用淀粉糖化液還是結(jié)晶葡萄糖直接做日化級山梨糖醇，山梨糖醇的純度都有過剩，從經(jīng)濟的角度考慮，也不太合算。
[0006]為了克服上述傳統(tǒng)工藝中存在的缺陷，相關(guān)領(lǐng)域工作人員也嘗試了一系列的改進措施，特別是近幾年，關(guān)于利用納濾膜提純葡萄糖的相關(guān)文獻日漸增多，例如，授權(quán)公告號為CN 102586361B的中國專利文獻公開了一種葡萄糖的制造方法，該專利文獻介紹了利用納濾膜將葡萄糖糖化液過濾獲得醫(yī)藥級葡萄糖，而濃縮液用于生產(chǎn)日化醇或者多糖產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。
[0007]又如，授權(quán)公告號為CN 101205561B的中國專利文獻公開了一種葡萄糖結(jié)晶母液回收工藝，該專利文獻介紹了采用了酶法結(jié)合納濾分離技術(shù)，可以高效率地回收葡萄糖結(jié)晶母液中的葡萄糖，同時得到高價值的低聚寡糖產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。
[0008]再如，公開號為CN 104450799A的中國專利文獻公開了一種制備固體山梨醇并聯(lián)產(chǎn)果葡糖漿的生產(chǎn)工藝，該專利文獻介紹了采用連續(xù)納濾分離技術(shù)，將精制糖化液分離成幾種葡萄糖含量不同的組分，然后根據(jù)各組分含量的不同分別制備固體山梨醇和果葡糖漿等產(chǎn)品，并且將低含量的葡萄糖溶液進行重復利用的工藝。
[0009]上述幾個專利文獻中都提到了采用納濾分離提純葡萄糖的技術(shù)，該技術(shù)在淀粉糖的生產(chǎn)中也得到了較多的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)工藝也取得了很大的進步，但是，如果采用納濾分離提純葡萄糖來生產(chǎn)高純度的山梨醇和日化級山梨醇，工藝相對復雜，特別是在氫化工序，高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇需要單獨加氫，而且氫化后的工序也需要單獨運行，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本都比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了一種制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法，利用納濾分離技術(shù)對山梨糖醇溶液進行提純，經(jīng)相應(yīng)的后處理可以得到高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇，生產(chǎn)工藝簡潔且沒有副產(chǎn)物，原料利用率高。
[0011]一種制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法，包括以下步驟:
[0012](I)對糖化液進行催化加氫反應(yīng)，得到山梨糖醇純度多90%的山梨糖醇溶液。該山梨糖醇溶液的電導率彡50 μ s/cm、透光率彡98%。
[0013]本發(fā)明中山梨糖醇純度是指:山梨糖醇溶液中，山梨糖醇占可溶性固形物的質(zhì)量百分比。
[0014]該步驟中糖化液的制備方法如下:
[0015]淀粉乳依次經(jīng)液化、糖化和純化，得到質(zhì)量分數(shù)為15?40%，葡萄糖純度多92%的糖化液。該糖化液的電導率< 50 μ s/cm、透光率彡98%。
[0016]本發(fā)明中葡萄糖純度是指:糖化液中，葡萄糖占可溶性固形物的質(zhì)量百分比。
[0017]淀粉乳的液化、糖化以及純化工藝都采用現(xiàn)有技術(shù)，液化采用耐高溫的α -淀粉酶，糖化采用復配酶制劑，糖化后，得到質(zhì)量分數(shù)為15?40%，葡萄糖純度多92%的糖化液；純化包括依次進行的過濾和離子交換工藝，其中，過濾采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾、板框過濾或者納濾膜，過濾的目的在于將糖化液中的蛋白以及雜質(zhì)過濾去除，離子交換的目的在于除去糖化液中的鹽分。
[0018]糖化液的質(zhì)量分數(shù)控制在15?40%，在該范圍內(nèi)，糖化液經(jīng)催化加氫反應(yīng)后，得到的山梨糖醇溶液能夠直接用于納濾膜過濾，而不需要進一步濃縮或者稀釋。進一步優(yōu)選，糖化液的質(zhì)量分數(shù)為28?36%。最優(yōu)選，糖化液的質(zhì)量分數(shù)為30?35%。
[0019]作為優(yōu)選，催化加氫反應(yīng)條件為:糖化液的pH值為6.0?7.0，溫度110?145°C，氫氣壓力為5.0?10.0MPa0
[0020]進一步優(yōu)選，催化加氫反應(yīng)條件為:糖化液的pH值為6.0?7.0，溫度120?135°C，氫氣壓力為7.0?9.0MPa0
[0021]催化加氫反應(yīng)后，得到的山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)控制在能夠直接應(yīng)用于納濾分離的范圍內(nèi)，作為優(yōu)選，對糖化液進行催化加氫反應(yīng)，得到的山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為15?40%，進一步優(yōu)選，對糖化液進行催化加氫反應(yīng)，得到的山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為15?36%。再優(yōu)選，對糖化液進行催化加氫反應(yīng)，得到的山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為20?35% ?最優(yōu)選，對糖化液進行催化加氫反應(yīng)，得到的山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為25?35%。
[0022]本發(fā)明中選擇低濃度氫化，主要是考慮后續(xù)的納濾分離工藝，淀粉糖化液的濃度范圍恰好符合納濾分離的要求，不需要進行濃縮，可以直接進行氫化，不但節(jié)省成本，也能夠減小設(shè)備的投資。
[0023]山梨糖醇溶液由糖化液在高溫、高壓和鎳催化劑的條件下氫化而成，高溫會使反應(yīng)后的山梨糖醇溶液色澤加深，在反應(yīng)過程也會有少量離子態(tài)的鎳溶解到山梨糖醇液中，因此，糖化液經(jīng)催化氫化后，還需要進一步經(jīng)過脫色、過濾、離子交換等現(xiàn)有的處理工藝，去除山梨糖醇中的色素和鎳離子，才能得到山梨糖醇溶液。
[0024](2)采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純，得到山梨糖醇純度彡97.0%的山梨糖醇提純液，以及山梨糖醇純度多70.0%的山梨糖醇截留液。
[0025]優(yōu)選地，采用納濾膜進行提純之前，山梨糖醇溶液中山梨糖醇純度為93?95.
[0026]基于分子間親和力的不同，采用納濾膜進行山梨糖醇溶液的提純相比采用納濾膜進行葡萄糖溶液的提純，更為困難，為了獲得良好的分離效果，作為優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:
[0027]山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為15?40%，進料壓力為10?40bar ;進料溫度為10?50 0C ;進料pH值為2?11 ;納濾膜的截留分子量為150?500。
[0028]進一步優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為15?36%，進料壓力為12?35bar ;進料溫度為30?40°C;進料pH值為4?9 ;納濾膜的截留分子量為180?360。
[0029]進一步優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為15?24%，進料壓力為12?25bar ;進料溫度為30?45°C;進料pH值為4?9 ;納濾膜的截留分子量為180?360。
[0030]進一步優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為25?30%，進料壓力為20?30bar ;進料溫度為30?45°C;進料pH值為4?9 ;納濾膜的截留分子量為180?360。
[0031]進一步優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為31?36%，進料壓力為25?35bar ;進料溫度為30?45°C;進料pH值為4?9 ;納濾膜的截留分子量為180?280。
[0032]最優(yōu)選，所述的采用納濾膜對山梨糖醇溶液進行提純的條件如下:山梨糖醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為25?35%，進料壓力為25?30bar ;進料溫度為35?40°C ;進料pH值為5?8 ;納濾膜的截留分子量為180?280。
[0033]納濾膜能夠選擇性地讓山梨糖醇透過，而將其他雜醇截留，將山梨糖醇溶液分離為山梨糖醇提純液和山梨糖醇截留液。
[0034](3)對山梨糖醇提純液進行后處理，得到高純度山梨糖醇；對山梨糖醇截留液進行后處理，得到日化級山梨糖醇。
[0035]對山梨糖醇提純液進行后處理，采用現(xiàn)有技術(shù)，可以直接將提純液濃縮，制備得到VC級山梨糖醇，也可以將提純液濃縮至無水狀態(tài)，然后依次經(jīng)全結(jié)晶、干燥、破碎、篩分制得高純度的固體山梨糖醇。
[0036]對山梨糖醇截留液進行后處理，采用現(xiàn)有技術(shù)，對山梨糖醇截留液進行精濾，然后濃縮至山梨糖醇純度為70 %左右的日化級山梨糖醇。
[0037]本發(fā)明制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法，采用納濾分離技術(shù)對山梨糖醇溶液進行提純，生產(chǎn)工藝簡單，設(shè)備投資低，沒有副產(chǎn)物的產(chǎn)生，資源得到充分高效利用。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明制備高純度山梨糖醇和日化級山梨糖醇的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0039]實施例1
[0040](I)將淀粉配制成20波美度(° Be)的淀粉乳，用質(zhì)量百分比濃度為10%的Na2CO3溶液調(diào)節(jié)淀粉乳pH值為5.8，按淀粉乳干物質(zhì)計算，加入AQOg/1耐高溫α -淀粉酶(購自諾維信，利可來耐高溫α -淀粉酶，Liquozyme Supra)，在108°C下進行液化，獲得液化液。
[0041](2)液化液用質(zhì)量分數(shù)為30%的鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4.2，按淀粉乳干物質(zhì)計算，加入450g/t復配酶制劑(購自諾維信，商品名為:DextrozymeDX)，在60°C下糖化48h，獲得葡萄糖純度為95.5%的糖化液。
[0042](3)先采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾器對糖化液進行過濾以除去蛋白，按淀粉乳干物質(zhì)計算，加入0.2%的活性炭，在80°0下脫色30!^11 ;再依次過陽離子交換柱(D001大孔強酸陽樹脂)、陰離子交換柱(D301F大孔弱堿陰樹脂)進行離子交