一種以纖維素為原料制備葡萄糖酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化與利用的方法，特別設(shè)及一種W纖維素為原料制 備葡萄糖酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葡萄糖酸(Gluconic acid)由0-D葡萄糖Cl位上的醒基氧化所得，分子量為196,分 子式Cs出2〇7,在常溫下呈白色結(jié)晶狀，顯弱酸性，易溶于水，微溶于醇，不溶于乙酸及大多數(shù) 的有機(jī)溶劑，作為一種用途極廣的多徑基有機(jī)酸，其被廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、輕工業(yè) 等環(huán)境中。在食品工業(yè)中可用作酸味劑、膨松劑、營(yíng)養(yǎng)添加劑等;在化工工業(yè)中，葡萄糖酸常 用于配制除垢劑、pH調(diào)節(jié)劑，亦可用于石油、化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水處理藥劑和水泥 強(qiáng)化劑等，同時(shí)葡萄糖酸也是制備葡萄糖酸內(nèi)醋、葡萄糖酸鹽等的基礎(chǔ)原料，擴(kuò)大了葡萄糖 酸在各大行業(yè)中的應(yīng)用。
[0003] 目前常用的生產(chǎn)葡萄糖酸的方法主要是W葡萄糖為原料，采用生物發(fā)酵法或多相 催化氧化法制備葡萄糖酸。生物發(fā)酵法是指利用黑曲酶菌等微生物將葡萄糖氧化成葡萄糖 酸，因其需要菌種的篩選與培養(yǎng)，周期較長(zhǎng)，且易混入雜質(zhì)，進(jìn)而影響葡萄糖酸的純度。多相 催化氧化法是指在液相葡萄糖溶液中，加入負(fù)載金屬的固相催化劑，然后通入化作為氧化 劑，從而把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。多相催化氧化法因其產(chǎn)率高，產(chǎn)品易于分離，催化劑可 W循環(huán)使用，環(huán)境友好，發(fā)展較快，但由于其催化劑制備成本較高，且在反應(yīng)中熱穩(wěn)定性差， 易于失活，限制了多相催化氧化制備葡萄糖酸的發(fā)展。目前為止，文獻(xiàn)報(bào)道用于生產(chǎn)葡萄糖 酸的原料主要是可溶性的碳水化合物(葡萄糖酸、纖維二糖），關(guān)于纖維素直接轉(zhuǎn)化為葡萄 糖酸的報(bào)道較少，因此尋求一種高效地由纖維素制備葡萄糖酸的方法具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種W纖維素為原料制備葡萄糖酸的方法，其可替代葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn) 葡萄糖酸，拓寬了生產(chǎn)葡萄糖酸的原料范圍，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程條件溫和，因 FeCb廉價(jià)易得，大大降低了葡萄糖酸的生產(chǎn)成本，且可提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維素 W及 生物質(zhì)原料的資源化利用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] (1)將纖維素與不同濃度FeCh溶液置于密閉反應(yīng)器中，在100~120°C下反應(yīng)1~ 地，分離，得到反應(yīng)液與殘?jiān)?br>[0007] (2)步驟（1)所得的反應(yīng)液經(jīng)制備色譜進(jìn)行分離，可分別得到富含葡萄糖酸、甲酸、 乙酸W及化Ch的溶液；
[000引上述方法中，步驟(1)中所述纖維素為微晶纖維素。
[0009] 上述方法中，步驟(1)中所述FeCb純度為98%。
[0010] 上述方法中，步驟(1)中所述FeCh溶液中化Ch與水的質(zhì)量比為2/3~3/2。
[0011]上述方法中，步驟(1)所述分離為過(guò)濾或離屯、。
[0012] 上述方法中，步驟(2)所述的制備色譜所用分離柱是硅膠柱。
[0013] 上述方法實(shí)現(xiàn)了 W纖維素為原料制備葡萄糖酸。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下：
[0015] 1、本發(fā)明可替代傳統(tǒng)的W葡萄糖為原料生產(chǎn)葡萄糖酸，拓寬了生產(chǎn)葡萄糖酸的原 料范圍。
[0016] 2、本發(fā)明可替代傳統(tǒng)的發(fā)酵法制備葡萄糖酸，縮短生產(chǎn)周期。
[0017] 3、本發(fā)明可替代傳統(tǒng)的多相催化制備葡萄糖酸，降低了生產(chǎn)成本。
[0018] 4、本發(fā)明可得較高的葡萄糖酸得率，在生產(chǎn)葡萄糖酸的同時(shí)還可W產(chǎn)甲酸和乙 酸。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0020] 所用纖維素購(gòu)自Sigma-Aldrich Fluka公司，反應(yīng)液中葡萄糖含量用離子色譜法 分析，葡萄糖酸、甲酸、乙酸含量用高效液相色譜法分析。
[0021 ]纖維素轉(zhuǎn)化率的計(jì)算方法如下：
[0022]
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[0027]實(shí)施例1
[00%]稱(chēng)取50克纖維素置于裝有熱電偶的密閉反應(yīng)器中，加入500ml 40% (w/w)濃度的 FeCb溶液，開(kāi)啟攬拌、加熱系統(tǒng)，使溫度上升至110°C并開(kāi)始計(jì)時(shí)，待反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2小時(shí)， 停止加熱，并立即用冷凝水使反應(yīng)降至室溫，采用過(guò)濾的方法分離反應(yīng)液與反應(yīng)殘?jiān)?，用離 子色譜測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖含量，用高效液相測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反 應(yīng)后纖維素的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率見(jiàn)表1。
[0029] 反應(yīng)液經(jīng)裝有硅膠柱的制備色譜進(jìn)行分離，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 稱(chēng)取50克纖維素置于裝有熱電偶的密閉反應(yīng)器中，加入500ml 60%濃度的FeCls 溶液，開(kāi)啟攬拌、加熱系統(tǒng)，使溫度上升至IlOC并開(kāi)始計(jì)時(shí)，待反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2小時(shí)，停止加 熱，并立即用冷凝水使反應(yīng)降至室溫，采用過(guò)濾的方法分離反應(yīng)液與反應(yīng)殘?jiān)?，用離子色譜 測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖含量，用高效液相測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反應(yīng)后纖 維素的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率見(jiàn)表1。
[0032] 反應(yīng)液經(jīng)裝有硅膠柱的制備色譜進(jìn)行分離，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 稱(chēng)取50克纖維素置于裝有熱電偶的密閉反應(yīng)器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，開(kāi)啟攬拌、加熱系統(tǒng)，使溫度上升至110 °C并開(kāi)始計(jì)時(shí)，待反應(yīng)10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液濃度達(dá)到40%，總體積為500mL，當(dāng)總反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2小時(shí)，停止加熱，并 立即用冷凝水使反應(yīng)降至室溫，采用過(guò)濾的方法分離反應(yīng)液與反應(yīng)殘?jiān)秒x子色譜測(cè)定 反應(yīng)液中葡萄糖含量，用高效液相測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反應(yīng)后纖維素 的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率見(jiàn)表1。
[0035] 反應(yīng)液經(jīng)裝有硅膠柱的制備色譜進(jìn)行分離，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] 稱(chēng)取50克纖維素置于裝有熱電偶的密閉反應(yīng)器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，開(kāi)啟攬拌、加熱系統(tǒng)，使溫度上升至110 °C并開(kāi)始計(jì)時(shí)，待反應(yīng)10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液濃度達(dá)到40 %，總體積為SOOmL，當(dāng)總反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4小時(shí)，停止加熱，并 立即用冷凝水使反應(yīng)降至室溫，采用過(guò)濾的方法分離反應(yīng)液與反應(yīng)殘?jiān)?，用離子色譜測(cè)定 反應(yīng)液中葡萄糖含量，用高效液相測(cè)定反應(yīng)液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反應(yīng)后纖維素 的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率見(jiàn)表1。
[0038] 反應(yīng)液經(jīng)裝有硅膠柱的制備色譜進(jìn)行分離，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸W及 FeCb的溶液。
[0039] 實(shí)施例5
[0040] 稱(chēng)取50克纖維素置于裝有熱電偶的密閉反應(yīng)器中，先加入一定量的60%FeCl3溶 液，開(kāi)啟攬拌、加熱系統(tǒng)，使溫度上升至100 °C并開(kāi)始計(jì)時(shí)，待反應(yīng)10min后，加入一定量的 水，使其化Cl3溶液濃度達(dá)到40%，總體積為500