專利名稱：一種葡萄糖酸內酯的制備方法
技術領域：
本發明屬于食品添加劑生產領域，特別涉及一種采用紫外-過氧化氫法直接從葡萄糖溶液制備葡萄糖酸內酯的方法。
背景技術：
葡萄糖酸內酯為白色晶體或結晶性粉末，極易溶于水，微溶于乙醇，幾乎不溶于乙醚。在水溶液中緩慢水解生成葡萄糖酸。葡萄糖酸內酯廣泛應用于食品生產和食品加工的過程中，主要用作牛奶蛋白和大豆蛋白的凝固劑，魚、禽畜的肉中的保鮮劑，午餐肉和香腸等肉制品的色素穩定劑，也可作為糕點面包的疏松劑，此外它還可以是螯合劑、酸味劑、PH 降低劑。目前葡萄糖酸內酯的生產方法主要有三種一種是以葡萄糖為起始原料，采用酶法與電化學法直接制取葡萄糖酸內酯。但是這種方法轉化率低、反應控制較為困難。另一種是采用葡萄糖酸鈣為起始原料，經過酸化、壓濾、離子交換、濃縮、結晶、分離、干燥制備葡萄糖酸內酯。該法的周期較長，并且將產生大量的工業廢液。還一種是是以葡萄糖酸鈉為起始原料，通過離子交換、減壓濃縮、靜止結晶、離心分離、恒溫干燥得到葡萄糖酸內酯的產品。該法生產周期長、耗能高、生產成本高。紫外/過氧化氫法是一種新型的高級氧化技術，這是利用強氧化劑與光照的途徑產生強氧化能力的· OH自由基。由于其特有的、優良的氧化性能，近年來得到了廣泛的重視。主要應用于含氮染料廢水的處理、深度凈水處理以及脫硫脫硝的研究。在這些領域取得了良好的效果。本發明的關鍵在于利用這項技術解決工業上生產葡萄糖酸內酯所遇到的諸多問題。
發明內容
為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種葡萄糖酸內酯的制備方法；該方法采用紫外燈/過氧化氫對葡萄糖進行催化氧化。本發明的目的通過下述技術方案來實現—種葡萄糖酸內酯的制備方法，包括以下操作步驟以葡萄糖溶液為原料，采用紫外燈對葡萄糖溶液進行照射，在反應過程中流加過氧化氫，在通加空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應，過濾，濃縮，結晶得葡萄糖酸內酯。所述葡萄糖溶液是將葡萄糖溶于去離子水中形成質量體積分數為0. 3 0. 6g/ml 的溶液。所述紫外燈直接插入到葡萄糖溶液中，每升葡萄糖溶液采用功率為20W 200W的紫外燈進行照射。所述過氧化氫的流加總量為葡萄糖摩爾數的1 2倍，流加時間為催化氧化反應時間的10% 30%。所述催化氧化反應的溫度為20°C 60°C，反應的時間為1 4h。
所述濃縮是在70 80°C下進行減壓濃縮，濃縮至固形物含量為70% 90%。所述結晶過程中加入的葡萄糖酸內酯晶種(即葡萄糖酸內酯純品)為葡萄糖酸內酯理論產量(以質量計)的0. 1 % 0. 5 %。所述結晶過程中溫度控制在40°C 55°C，結晶時間為15 30h。所述通空氣的目的是為了加快傳質過程。本發明反應過程的反應方程式為
^C6H12O6 + AH2O2 紫外催化 > 2C6H1207 + 4H20 + O2 t
C6HuO1H2O本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果本發明針對于傳統工業上生產葡萄糖酸內酯的方法存在的諸多問題，以葡萄糖為原料，采用紫外線輻射法合成葡萄糖酸內酯，不但縮短了生產周期，不會造成工業污染，并且能耗低，降低了生產成本，產率高，經濟效益可觀，適合工業化生產。
圖1是采用本發明方法所獲得的葡萄糖酸的HPLC圖譜；圖2是采用本發明方法所獲得的葡萄糖酸內酯的HPLC圖譜。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例1 在IL的量筒中加入IOOg葡萄糖，加入去離子水定容到200ml，得到葡萄糖溶液； 將通氣泵與功率為40W的紫外燈插入量筒的葡萄糖溶液中；將量筒放入反應裝置中，溫度設定40°C，在通入空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應；反應過程中流加103ml質量分數為30%的過氧化氫0. 6小時，催化氧化反應2小時后，過濾，得到^Oml葡萄糖酸溶液。 此時測得葡萄糖的轉化率達到99. 1 %，如圖1所示，在1. SOlmin時出峰的是目標產物葡萄糖酸，通過積分換算可知生成的葡萄糖酸選擇性較好，達到90%。將上述所得葡萄糖酸溶液在70°C下進行減壓濃縮至固形物含量為70%，再加入葡萄糖酸內酯理論質量含量0. 25%的葡萄糖酸內酯晶種，在攪拌結晶機中結晶15h，溫度控制45°C，轉速10轉/min，得到葡萄糖酸內酯產品79g，收率87. 9%.對所得產品進行HPLC 測定，如圖2所示，在1.82%iin出峰的即為目標產品葡萄糖酸內酯，純度較高。實施例2 在30L的反應鍋中加入5kg葡萄糖，加入去離子水定容到16L，得到葡萄糖溶液；將通氣泵與8個功率為40W的紫外燈均勻插入到葡萄糖溶液中；將反應鍋溫度設定在 50°C，在通入空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應；反應過程中流加2. 58L質量分數為 30%的過氧化氫0.6小時，催化氧化反應3小時后，過濾，得到18. 6L葡萄糖酸溶液。此時測得葡萄糖的轉化率達到98. 3%，生成的葡萄糖酸選擇性達到88. 6%。
將上述所得葡萄糖酸溶液在75°C下進行減壓濃縮至固形物含量為80%，再加入葡萄糖酸內酯理論質量含量0.3%的葡萄糖酸內酯晶種，在攪拌結晶機中結晶25h，溫度控制50°C，轉速10轉/min，得到葡萄糖酸內酯產品3. 74kg，收率83. 1%。實施例3 在200L的反應鍋中加入40kg葡萄糖，加入去離子水定容至66L，得到葡萄糖溶液； 將通氣泵與10個功率為200W的紫外燈插入到葡萄糖溶液中；將反應鍋溫度設定在60°C， 在通入空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應；反應過程中流加42L質量分數為30%的過氧化氫0. 3小時，催化氧化反應1小時后，過濾，得到103L葡萄糖酸溶液。此時測得葡萄糖的轉化率達到97. 5%，生成的葡萄糖酸選擇性達到88. 2%。將上述所得葡萄糖酸溶液在80°C下進行減壓濃縮至固形物含量為85%，再加入葡萄糖酸內酯理論質量含量0. 的葡萄糖酸內酯晶種，在攪拌結晶機中結晶30h，溫度控制40°C，轉速10轉/min，得到葡萄糖酸內酯產品29. 77kg，收率為82. 8%。實施例4 在500L的反應鍋中加入IOOkg葡萄糖，加入去離子水定容至250L，得到葡萄糖溶液；將通氣泵與33個功率為200W的紫外燈插入到葡萄糖溶液中；將反應鍋溫度設定在 20°C，在通入空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應；反應過程中流加103L質量分數為 30%的過氧化氫0. 4小時，催化氧化反應4小時后，過濾，得到340L葡萄糖酸溶液。此時測得葡萄糖的轉化率達到97. 8%，生成的葡萄糖酸選擇性達到87. 5%。將上述所得葡萄糖酸溶液在80°C下進行減壓濃縮至固形物含量為90%，再加入葡萄糖酸內酯理論質量含量0.5%的葡萄糖酸內酯晶種，在攪拌結晶機中結晶15h，溫度控制55°C，轉速10轉/min，得到葡萄糖酸內酯產品72. Wkg，收率為80. 3%.上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟以葡萄糖溶液為原料，采用紫外燈對葡萄糖溶液進行照射，在反應過程中流加過氧化氫，在通入空氣并且攪拌條件下進行催化氧化反應，過濾，濃縮，結晶得葡萄糖酸內酯。
2.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述葡萄糖溶液是將葡萄糖溶于去離子水中形成質量體積分數為0. 3 0. 6g/ml的溶液。
3.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述紫外燈直接插入到葡萄糖溶液中，每升葡萄糖溶液采用功率為20W 200W的紫外燈進行照射。
4.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述過氧化氫的流加總量為葡萄糖摩爾數的1 2倍，流加時間為反應時間的10% 30%。
5.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述催化氧化反應的溫度為20°C 60°C，反應的時間為1 4h。
6.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述濃縮是在 70 80°C下進行減壓濃縮，濃縮至固形物含量為70% 90%。
7.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述結晶過程中加入的葡萄糖酸內酯晶種為葡萄糖酸內酯理論產量的0. 0. 5%。
8.根據權利要求1所述的一種葡萄糖酸內酯的制備方法，其特征在于所述結晶過程中溫度控制在40°C 55°C，結晶時間為15 30h。
全文摘要
本發明公開了一種制備葡萄糖酸內酯的方法。該方法包括以下步驟將葡萄糖溶解在去離子水中得到葡萄糖溶液作為原料，采用紫外燈對葡萄糖溶液進行照射，反應裝置加入通氣泵加快傳質過程，在反應過程中流加過氧化氫，攪拌條件下進行催化氧化反應，反應溫度為20～60℃，時間為1～4小時，過濾得到葡萄糖酸溶液；再將葡萄糖酸溶液在70℃～80℃進行減壓濃縮，濃縮至結晶液含量為70％～90％；將濃縮液中加入晶種，置于結晶攪拌機中進行結晶，得到葡萄糖酸內酯產品。本發明不但縮短了生產周期，不會造成工業污染，并且降低了生產成本，能耗低，產率高，適合工業化生產。
文檔編號C07D309/30GK102367244SQ20111033840
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者周華, 歐仕益, 汪炯, 趙健 申請人:暨南大學