本發(fā)明涉及一種水熱法水解栲膠制備化學品的方法,特別是涉及一種水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,屬于化學工程領域。
背景技術:
栲膠是一種重要的鞣劑,主要在制革工業(yè)中鞣皮使用。此外,還用作選礦抑制劑、鍋爐水處理劑、鉆井泥漿稀釋劑、金屬表面防蝕劑和膠粘劑。它是由富含單寧的植物原料經熱水浸提、濃縮和干燥等步驟加工制得的化工產品。栲膠的主要成分是單寧,根據其結構的不同,可將單寧分為水解單寧和縮合單寧,其中水解單寧是指由沒食子酸或沒食子酸衍生的酚羧酸與多元醇(比如葡萄糖)形成的酯,廣泛存在于橡碗、化香果和五倍子中。近年來,為了開辟栲膠應用新途徑以及提高栲膠高值化利用,研究人員對栲膠經過化學改性制備了一些高附加值材料,并公開了其制備技術專利,如利用栲膠制備酚醛泡沫(CN201210575450.4)、膠粘劑(CN95103379.4)和膠粘劑的添加劑(CN01130562.2),這些發(fā)明專利都是基于栲膠多元酚結構改性制備其高分子材料,而利用栲膠制備化學品的專利較少。
水熱法指在密封的壓力容器中,以水為溶劑,在高溫高壓的條件下進行的化學反應。該技術已經被廣泛的應用于水解合成、氧化還原、結晶沉淀等化學過程。按照水熱反應過程條件的不同,可將其分為亞臨界和超臨界反應,其中亞臨界反應溫度在100~240℃之間,適于工業(yè)化生產,而超臨界反應溫度高達上千度,壓力高達0.3Gpa,反應條件苛刻。而行業(yè)內傳統(tǒng)的栲膠水解方法是采用稀硫酸或稀鹽酸處理栲膠,污染環(huán)境,并且對設備腐蝕較大,本發(fā)明就是為了解決上述酸水解造成的環(huán)境污染和設備腐蝕問題。目前,未見應用水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的相關專利及其研究。
本專利采用水熱法水解橡碗、化香果和五倍子栲膠制備葡萄糖和沒食子酸,其原理是水在高溫高壓條件下形成H+,對這類栲膠中水解類單寧中沒食子酸與葡萄糖形成的酯鍵進行水解,進而制備得到葡萄糖和沒食子酸。葡萄糖在醫(yī)藥食品領域有著廣泛且重要的用途,沒食子酸是一種重要的化工原料,也稱為五倍子酸或棓酸,化學名稱為3,4,5-三羥基苯甲酸,在食品醫(yī)藥以及生物化工領域有著廣泛的應用。目前,市場上栲膠價格為10000元/噸,而工業(yè)級葡萄糖價格為72000元/噸,沒食子酸價格為70000元/噸,由此可見,本專利以栲膠為原料,采用水熱法水解栲膠制備高附加值的葡萄糖和沒食子酸,可有效提高栲膠的高值化利用,有著巨大的潛在經濟價值。
技術實現要素:
本發(fā)明的目的是為了克服酸水解栲膠造成的環(huán)境污染和設備腐蝕問題,提供一種水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,該技術屬于化學工程領域。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現:
一種水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)栲膠與水的質量體積比為1:10~1:25,在高溫高壓反應釜中壓力為0.1~2.8MPa,溫度為120~240℃條件下攪拌反應0.5~2.0h,反應液冷卻至室溫,所述質量的單位為kg,所述體積的單位為L;
(2)將步驟(1)所述反應液過濾或離心;
(3)將步驟(2)所述過濾液或離心液用澄清石灰水中和,生成沉淀,過濾或離心,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述溶液蒸發(fā)濃縮至30~40%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液噴霧干燥,得到葡萄糖;
(6)將步驟(3)所述沉淀用稀硫酸溶液酸化,再用CaCO3或澄清石灰水調節(jié)酸化溶液pH為4.0~6.0,過濾或離心;
(7)將步驟(6)所述過濾液或離心液蒸發(fā)濃縮至30~40%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液噴霧干燥,得到沒食子酸。
為進一步實現本發(fā)明目的,步驟(1)所述的栲膠為橡碗、化香果和五倍子栲膠中任何一種。
步驟(2)、步驟(3)和步驟(6)所述離心轉速為1000~5000rpm/min,離心時間為5~20min。
步驟(4)和步驟(7)所述蒸發(fā)濃縮為三效順流蒸發(fā)濃縮,一效壓力為0.05~1.0MPa,溫度100~110℃,濃度為5~8%,二效壓力為0MPa,溫度100~110℃,濃度為20~25%,三效壓力-0.004~-0.005MPa,溫度為100~110℃,濃度為30~40%。
步驟(6)所述稀硫酸溶液濃度為0.1~1.0M。
步驟(5)和步驟(8)所述的噴霧干燥為壓力噴霧干燥、離心噴霧干燥、氣流式噴霧干燥中的任意一種。
有益效果
目前尚未見任何采用水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸技術專利及研究公開,本發(fā)明在高溫高壓條件下以水作為溶劑,環(huán)保、高效,且得到的葡萄糖和沒食子酸具有較高的經濟價值。
附圖說明
附圖1為水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸工藝流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖,對發(fā)明作進一步詳細說明,但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
本實施例水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)稱取橡碗栲膠1kg,加入到10L水中,在溫度120℃、壓力0.1Mpa條件下攪拌反應0.5h,反應液冷卻至室溫;
(2)將步驟(1)所述反應液過濾;
(3)將步驟(2)所述過濾液用澄清石灰水中和,生成沉淀,過濾,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述過濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至30%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液采用離心噴霧干燥即得葡萄糖,得率10%,純度75%;
(6)將步驟(3)所述沉淀用0.1M稀硫酸溶液酸化,再用CaCO3調節(jié)酸化溶液pH為4.0,過濾;
(7)將步驟(6)所述過濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至30%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液采用壓力噴霧干燥,得到沒食子酸,得率18%,純度85%。
實施例2
本實施例水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)稱取化香果栲膠1kg,加入到25L水中,在溫度240℃、壓力2.8Mpa條件下攪拌反應2.0h,反應液冷卻至室溫;
(2)將步驟(1)所述反應液在轉速1000rpm/min下離心20min;
(3)將步驟(2)所述過離心液用澄清石灰水中和,生成沉淀,在轉速1000rpm/min下離心20min,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述離心液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至40%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液采用壓力噴霧干燥即得葡萄糖,得率8%,純度70%;
(6)將步驟(3)所述沉淀用1.0M稀硫酸溶液酸化,再用澄清石灰水調節(jié)酸化溶液pH為6.0,在轉速1000rpm/min下離心20min;
(7)將步驟(6)所述濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至40%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液采用氣流式噴霧干燥,得到沒食子酸,得率20%,純度90%。
實施例3
本實施例水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)稱取五倍子栲膠1kg,加入到20L水中,在溫度140℃、壓力0.5Mpa條件下攪拌反應1.0h,反應液冷卻至室溫;
(2)將步驟(1)所述反應液在轉速5000rpm/min下離心5min;
(3)將步驟(2)所述過離心液用澄清石灰水中和,生成沉淀,在轉速5000rpm/min下離心5min,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述離心液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至32%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液采用氣流式噴霧干燥即得葡萄糖,得率12%,純度80%;
(6)將步驟(3)所述沉淀用0.5M稀硫酸溶液酸化,再用CaCO3調節(jié)酸化溶液pH為5.0,在轉速5000rpm/min下離心5min;
(7)將步驟(6)所述離心液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至33%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液采用離心噴霧干燥,得到沒食子酸,得率22%,純度92%。
實施例4
本實施例水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)稱取橡碗栲膠1kg,加入到15L水中,在溫度160℃、壓力1.0Mpa條件下攪拌反應1.5h,反應液冷卻至室溫;
(2)將步驟(1)所述反應液過濾;
(3)將步驟(2)所述過濾液用澄清石灰水中和,生成沉淀,在轉速3000rpm/min下離心10min,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述離心液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至36%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液采用離心噴霧干燥即得葡萄糖,得率15%,純度85%;
(6)將步驟(3)所述沉淀用0.3M稀硫酸溶液酸化,再用澄清石灰水調節(jié)酸化溶液 pH為5.5,過濾;
(7)將步驟(6)所述濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至34%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液采用離心噴霧干燥,得到沒食子酸,得率24%,純度93%。
實施例5
本實施例水熱法水解栲膠制備葡萄糖和沒食子酸的方法,包括以下步驟:
(1)稱取五倍子栲膠1kg,加入到18L水中,在溫度200℃、壓力1.5Mpa條件下攪拌反應1.2h,反應液冷卻至室溫;
(2)將步驟(1)所述反應液在轉速2500rpm/min下離心15min;
(3)將步驟(2)所述離心液用澄清石灰水中和,生成沉淀,過濾,得到溶液和沉淀;
(4)將步驟(3)所述過濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至38%;
(5)將步驟(4)所述濃縮液采用氣流式噴霧干燥即得葡萄糖,得率14%,純度87%;
(6)將步驟(3)所述沉淀用0.8M稀硫酸溶液酸化,再用CaCO3調節(jié)酸化溶液pH為4.5,轉速1500rpm/min下離心12min;
(7)將步驟(6)所述濾液采用三效順流蒸發(fā)濃縮至37%;
(8)將步驟(7)所述濃縮液采用壓力噴霧干燥,得到沒食子酸,得率25%,純度94%。
最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,對于本領域的技術人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。