CN103923136B - 一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法，包括如下步骤：步骤1：抗坏血酸葡糖苷反应液通过纳滤分离，脱除反应液中残留的VC，得纳滤浓缩液；步骤2：将纳滤浓缩液通过连续流体分离装置分离，脱除VC葡萄糖苷反应液中的葡萄糖；步骤3：从连续流体分离装置中出来的VC葡萄糖苷溶液先经过阳树脂调节pH后，再经过纳滤膜浓缩，脱除反应液中的无机盐，得VC葡萄糖苷浓缩液；步骤4：将VC葡萄糖苷浓缩液进行减压蒸馏浓缩，进一步提高VC葡萄糖苷的浓度，再进行结晶，即可得到VC葡萄糖苷。本发明所述的抗坏血酸葡糖苷的生产方法，具有绿色环保、减少污染、降低成本、增加收率、提高质量及简化操作的优点。

Description

一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法

技术领域

本发明涉及抗坏血酸葡糖苷生产领域，特别涉及一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法。

背景技术

维生素C（简称VC）是人体必需的营养元素之一，在临床上主要用来治疗坏血酸病，故化学名称为抗坏血酸（Vitamin C，AA）。此外，VC特有的化学结构和生理活性使其可以作为酸味剂、还原剂、抗氧化剂、漂白剂和稳定剂广泛应用与化妆品、食品和医药等领域。然而VC也存在着一系列固有弊端：其在水溶液中极不稳定；易被空气中的氧和其他氧化剂氧化；暴露于中性pH、热、光和重金属下会快速降解等，从而限制了它在某些领域中的应用。因此，开发高附加值的VC衍生物成为近年来国内外学者研究的热点。

VC葡萄糖苷，学名O-a-D-吡喃型葡萄糖基-L-抗坏血酸(2-O-a-D-glucopyranosyl-L-ascorbic acid，缩写为AA-2G)，是VC的一种衍生物，相对分子质量为338.27，熔点为158.5～159.5℃。由于VC具有稳定性差，容易被氧化等缺点，故衍生了VC的替代产物—VC葡萄糖苷，其能代替VC作为酸味剂、还原剂、抗氧化剂、漂白剂和稳定剂，广泛应用于化妆品、食品和医药等领域。

目前工业上制VC葡萄糖苷的方法主要是通过生物转化法合成出VC葡萄糖苷后，再经过后续的提取纯化工艺得到产品，其主要方法流程附图1所示；由于该工艺在进行固定床纯化过程中会产生无机盐，收率低，并且固定床的水耗、再生药剂消耗量高，导致处理成本较大。

发明内容

本发明的目的在于针对目前VC葡萄糖苷生产方法产生无机盐，收率低，并且成本大等缺点，基于连续流体分离装置先进分离方法，提供一种改良的VC葡萄糖苷生产方法，以达到降低生产成本，简化生产方法、缩短生产周期、提高总收率的目的。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案是：一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：抗坏血酸葡糖苷反应液通过纳滤分离，脱除反应液中残留的VC，得纳滤浓缩液；

步骤2：将纳滤浓缩液通过连续流体分离装置分离，脱除VC葡萄糖苷反应液中的葡萄糖；

步骤3：从连续流体分离装置中出来的VC葡萄糖苷溶液先经过阳树脂调节pH后，再经过纳滤膜浓缩，脱除反应液中的无机盐，得VC葡萄糖苷浓缩液；

步骤4：将VC葡萄糖苷浓缩液进行减压蒸馏浓缩，进一步提高VC葡萄糖苷的浓度，再进行结晶，即可得到VC葡萄糖苷。

优选的，步骤2所述的连续流体分离装置内置30个分离单元，每个分离单元内填充弱碱型阴离子交换树脂，并将30个分离单元设计如下：：

吸附区：包含8个分离单元，该区域中8个分离单元第1个和第2个分离单元串联连接，VC葡萄糖苷反应液首先进入吸附区第1个分离单元，原料液经过分离单元，VC葡萄糖苷被部分交换到树脂上，从第2个分离单元流出液与吸附水洗区的水洗液一并混合再进入以三并三串的方式连接的第3个到第8个分离单元，其中第7个、第8个分离单元流出液为吸附余液；

吸附水洗区：包括3个分离单元，经过吸附后，各分离单元进行水洗，该区域中的3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流进纯水方式，分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区第2个分离单元的流出液混合一同进入吸附区的第3个、4个分离单元；

解析区：包含7个分离单元，分为两段，前段包含3个分离单元，后段包含4个分离单元，采用0.2mol/L氯化钠正向串联进入前段3个分离单元后，其流出液与解析后水洗区中的流出液混合再正向串联进入后段的4个分离单元，收集最后一个分离单元出液，得到VC葡萄糖苷；

解析后水洗区：包含4个分离单元，采用串联连接逆流进纯水方式，经过氯化钠解析后，树脂通过纯水的冲洗，将分离单元中残留的氯化钠全部洗出，解析后水洗区中的流出液与解析区中的前3个分离单元流出液混合；

再生区：包括4个单元，分为碱再生区和稀碱再生区，碱与稀碱前设中间罐，采用逆流逐级再生原理，再生液为4%左右的碱液；

再生水洗区：包括3个单元，洗涤残留在树脂罐内的碱，并直接回到再生区的后段稀碱再生区中间罐中；

反顶脱水区：包含1个分离单元，用解析区的产品VC葡萄糖苷作为该区的进料，并采用逆向进料，以顶替夹带在树脂间的水。

优选的，步骤3中所述的纳滤所采用的纳滤膜的特征为聚砜、聚醚砜、复合反渗透膜，其工作条件为温度在20～35℃，工作压力2.0～4.0Mpa。

优选的，步骤4中所述的蒸发结晶工艺中，通过减压蒸馏，使得VC葡萄糖苷的含量达到50%以上，然后降温后加入甲醇，即可析出VC葡萄糖苷晶体。

上述是方法原理的阐述，涉及到系统具体的规模：比如分离单元大小、单元的高/径比、每个分离单元内的流速等则与实际要求设计的原始参数相关联。

采用上述技术方案，本发明所述的抗坏血酸葡糖苷的生产方法，与传统的VC葡萄糖苷生产方法相比，本发明方法具有绿色环保、减少污染、降低成本、增加收率、提高质量及简化操作的优点；具体具有下述优点的：

一、本发明方法在采用纳滤膜进行除VC和无机盐，其优点在于：

(1)采用纳滤膜过滤，能够有效截留VC葡萄糖苷，并去除大部分VC和无机盐，提高了VC葡萄糖苷的收率和纯度；

(2)纳滤膜在处理过程中，运行成本低，且对VC葡萄糖苷进行了一定的浓缩，其属于常温浓缩，不破坏有效成分。

二、本发明方法在采用连续流体分离技术将VC葡萄糖苷和葡萄糖进行了有效分离，其优点在于：

(1)由于连续运行，产品成分和浓度保持稳定，便于下游工段的配套；

(2)因连续生产，中转罐及配套很小，设备紧凑，易于安装在任何位置，易与旧的生产过程和设备匹配，占地仅为相同规模的10%左右；

(3)相对固定床系统，树脂用量可减少约85%；由于采用逆流再生方式和接近当量比的再生剂，使再生剂的用量大幅度减少，洗涤水的用量最高可节约50-60%；

(4)同时可去除或者分离具有不同特性的物质，因此可将复杂的方法简单化；

(5)根据生产过程的需要随流入流体的质量和流量的变化可自动调节旋转速度；因此能保证经济上最佳状态下运行；

(6)根据生产过程要求，流体的流向可联接成逆流或者并流方式；

(7)由于采用多个分离单元，可灵活变更生产方法流程。

附图说明

图1为现有技术所述的VC葡萄糖苷生产工艺流程图；

图2为本发明所述的VC葡萄糖苷生产方法流程图；

图3为本发明所述的连续流体分离装置分离方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图2所示,先将含VC葡萄糖苷的反应液经过纳滤膜过滤，除去反应液中大量VC，纳滤浓缩液再经过连续流体分离装置进行连续离子交换去除葡萄糖，得到的VC葡萄糖苷溶液经过阳树脂调pH后再经纳滤膜脱除无机盐，纳滤浓缩液进行减压蒸馏浓缩，浓缩液进行结晶（见图1）。具体操作过程如下：

步骤1：纳滤除VC

所用料液为VC葡萄糖苷反应液，温度30℃，压力2.6Mpa，共进行了3批次实验，具体结果如表1：

表1纳滤过滤实验数据

从实验数据可以看出采用纳滤膜进行脱除VC，浓缩液中产品纯度可以达到93%以上，纳滤脱除VC工艺具有效率高，污染小等优点。

步骤2：连续流体吸附解吸

本实例所采用的树脂为弱碱型阴树脂，根据VC葡萄糖苷本身的特性，每根树脂的填充量为450ml。分为以下几个分段区（见附图2）：

吸附区：包含8个分离单元，该区域中8个分离单元第1个和第2个分离单元串联连接，VC葡萄糖苷反应液首先进入吸附区第1个分离单元，原料液经过分离单元，VC葡萄糖苷被部分交换到树脂上，从第2个分离单元流出液与吸附水洗区的水洗液一并混合再进入以三并三串的方式连接的第3个到第8个分离单元，其中第7个、第8个分离单元流出液为吸附余液；

吸附水洗区：包括3个分离单元，经过吸附后，各分离单元进行水洗，该区域中的3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流进纯水方式，柱子旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区第2个分离单元的流出液混合一同进入吸附区的第3个、第4个分离单元；

解析区：包含7个分离单元，分为两段，前段包含3个分离单元，后段包含4个分离单元，采用0.2mol/L氯化钠正向串联进入前段3个分离单元后，其流出液与解析后水洗区中的流出液混合再正向串联进入后段的4个分离单元，收集最后一个分离单元出液，得到VC葡萄糖苷；

解析后水洗区：包含4个分离单元，采用串联连接逆流进纯水方式，经过氯化钠解析后，树脂通过纯水的冲洗，将分离单元中残留的氯化钠全部洗出，解析后水洗区中的流出液与解析区中的前3个分离单元流出液混合；

再生区：包括4个单元，分为碱再生区和稀碱再生区，碱与稀碱前设中间罐，采用逆流逐级再生原理，再生液为4%左右的碱液；

再生水洗区：包括3个单元，洗涤残留在树脂罐内的碱，并直接回到再生区的后段稀碱再生区中间罐中；

反顶脱水区：包含一个分离单元，用解析区的产品VC葡萄糖苷作为该区的进料，并采用逆向进料，以顶替夹带在树脂间的水。

实施例：原料液为经纳滤脱除VC后的料液，料液呈黄色，其中VC葡萄糖苷的含量在5%左右，葡萄糖含量20%左右。设备转动周期为2100s即35min。树脂的流量=450/35=12.8mL/min，而反应液进料量为138mL左右。树脂用量可以用树脂体积与进料体积比来表征，即12.8：138=1：10.8，在2100S/转情况下，单位树脂可处理的料液量为：10.8ml料液/ml树脂；采用上述方法进行VC葡萄糖苷生产的结果如下：

表2连续流体吸附解吸实验数据

需要说明的是，本实施例仅仅以采用30个分离单元的连续离子交换系统为实施例，进行说明本发明采用连续离子交换系统生产硫酸粘杆菌素所能达到的技术效果，对于本领域的技术人员来说，根据需要设置不同数据的分离单元来实现本发明，均为本发明的保护范围。

步骤:3：纳滤膜除无机盐

所用料液为连续流体装置出来的VC葡萄糖苷溶液，先使用阳树脂调节pH后，温度控制在20-30℃，压力2Mpa，共进行了3批次实验，具体结果如表1：

表3纳滤膜除无机盐实验数据

从实验数据可以看出采用纳滤膜进行脱除无机盐，可以使得产品中无机盐含量得到降低，为后续结晶工艺减轻了许多负担，纳滤过程中的收率可以达到98%以上。

步骤4：将VC葡萄糖苷浓缩液进行减压蒸馏浓缩，进一步提高VC葡萄糖苷的浓度，再进行结晶，即可得到VC葡萄糖苷。该步骤为现有技术，再次不做详细描述。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (3)

1.一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：抗坏血酸葡糖苷反应液通过纳滤分离，脱除反应液中残留的VC，得纳滤浓缩液；

步骤2：将纳滤浓缩液通过连续流体分离装置分离，脱除VC葡萄糖苷反应液中的葡萄糖；

步骤3：从连续流体分离装置中出来的VC葡萄糖苷溶液先经过阳离子交换树脂调节pH后，再经过纳滤膜浓缩，脱除反应液中的无机盐，得VC葡萄糖苷浓缩液；

步骤4：将VC葡萄糖苷浓缩液进行减压蒸馏浓缩，进一步提高VC葡萄糖苷的浓度，再进行结晶，即可得到VC葡萄糖苷；

步骤2所述的连续流体分离装置内置30个分离单元，每个分离单元内填充弱碱型阴离子交换树脂，并将30个分离单元设计如下：

吸附区：包含8个分离单元，该区域中8个分离单元第1个和第2个分离单元串联连接，VC葡萄糖苷反应液首先进入吸附区第1个分离单元，原料液经过分离单元，VC葡萄糖苷被部分交换到树脂上，从第2个分离单元流出液与吸附水洗区的水洗液一并混合再进入以三并三串的方式连接的第3个到第8个分离单元，其中第7个、第8个分离单元流出液为吸附余液；

吸附水洗区：包括3个分离单元，经过吸附后，各分离单元进行水洗，该区域中的3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流进纯水方式，分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区第2个分离单元的流出液混合一同进入吸附区的第3个、4个分离单元；

解析区：包含7个分离单元，分为两段，前段包含3个分离单元，后段包含4个分离单元，采用0.2mol/L氯化钠正向串联进入前段3个分离单元后，其流出液与解析后水洗区中的流出液混合再正向串联进入后段的4个分离单元，收集最后一个分离单元出液，得到VC葡萄糖苷；

解析后水洗区：包含4个分离单元，采用串联连接逆流进纯水方式，经过氯化钠解析后，树脂通过纯水的冲洗，将分离单元中残留的氯化钠全部洗出，解析后水洗区中的流出液与解析区中的前3个分离单元流出液混合；

再生区：包括4个单元，分为碱再生区和稀碱再生区，碱与稀碱前设中间罐，采用逆流逐级再生原理，再生液为4%的碱液；

再生水洗区：包括3个单元，洗涤残留在树脂罐内的碱，并直接回到再生区的后段稀碱再生区中间罐中；

反顶脱水区：包含1个分离单元，用解析区的产品VC葡萄糖苷作为该区的进料，并采用逆向进料，以顶替夹带在树脂间的水。

2.根据权利要求1所述的一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法，其特征在于，步骤3中所述的纳滤所采用的纳滤膜的特征为聚砜、聚醚砜、复合反渗透膜，其工作条件为温度在20～35℃，工作压力2.0～4.0Mpa。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗坏血酸葡糖苷的生产方法，其特征在于，步骤4中所述的蒸发结晶工艺中，通过减压蒸馏，使得VC葡萄糖苷的含量达到50%以上，然后降温后加入甲醇，即可析出VC葡萄糖苷晶体。