一种制备塔罗糖的方法与流程

1.本发明属于生物糖制作技术领域，具体涉及一种制备塔罗糖的方法。


背景技术：

2.塔罗糖是一种重要的医药中间体，在药、食品领域有广泛的用途。近年来，国外对塔罗糖在医药方面开展了大量的药物应用研究和市场应用，国内对其市场需求量也快速上升。塔罗糖不是一种天然存在的化合物，只有通过合成的方式得到，包括化学合成法和生物转化法；现有合成过程中，存在的缺陷在于：原料不易获得，且需要的转换的步骤多，因此不利于产业化生产；且原料及试剂对环境污染大且成本相对较高，中间体及目标产物中混杂的杂质较多，通过分离的方法纯化的难度较大，得率较低且不稳定，不适合产业化生产；
3.其次在生产过程中需要对中间产物进行萃取，萃取时一般采用有机溶剂对产物进行溶解后与水层分离，现有技术中，需要人为观察分界线进行有机相以及水相的分离，这种方式一方面导致生产效率很低；另一方面，人为观察误差较大，最终会导致产品的纯度不足或是造成产品中间产物的损耗；另外，最终产物塔罗糖制得后，需要对塔罗糖结晶进行干燥，干燥都需要耗费大量的热能以及时间，这使得企业的生产成本大大提高；因此，寻找一种能够采用大众原料以及简易的制备工艺，以及减少中间产物损耗、电能消耗以及节省生产时间的工艺，是目前各大企业需要亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明提出一种制备塔罗糖的方法，以解决现有技术存在的问题。
5.本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种制备塔罗糖的方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.s1：反应釜中加入l-鼠李糖、盐酸、甲醇，在50-70℃温度下反应12-16h；浓缩至糖浆，加乙酸乙酯加热至溶解，冷却得结晶鼠李糖甲苷；
8.s2：取步骤s1产物，加入对甲苯磺酸、2,2-二甲氧基丙烷，常温搅拌反应5h；加二氯甲烷萃取后，通过有机相分离装置分离有机相并浓缩得2,3-二-o-异丙叉鼠李糖甲苷糖浆；
9.s3：取步骤s2产物，加入tempo、碳酸氢钠、二氯甲烷，逐滴加入次氯酸钠，冰浴下搅拌反应6-10h，加水分液，通过有机相分离装置分离有机相，旋蒸浓缩得羰基2，3-二-o-异丙叉鼠李糖甲苷糖浆；
10.s4：取步骤s3产物，加入甲醇，将溶液温度冷却至5℃，分批加入硼氢化钠，反应3-5h，加入10％乙酸结束反应，旋蒸浓缩得2，3-二-o-异丙叉塔罗糖甲苷糖浆；
11.s5：取步骤s4产物，加入0.5mol/l的硫酸中，升温搅拌5-8h，加入碳酸钙调节ph至7，过滤，加活性炭脱色过滤，滤液经离子分离柱纯化，纯化液浓缩结晶得塔罗糖；
12.s6：将晶体输入缓存箱中，并通过定量装置获得设定量的结晶；
13.s7：将步骤s6中获得的定量结晶通过排布装置输送至分段式晶体悬浮干燥装置中，采用分段式晶体悬浮干燥方法对结晶进行干燥，得到成品。
14.优选的，有机相分离装置包括连接在待分离液存储罐下方的缓存检测腔，相对于待分离液存储罐的顶部以及底部上分别设置有水相密度检测装置以及有机相密度检测装置；所述缓存检测腔上设置有分离有机相出口，以及末端残余有机相出口，所述分离有机相出口连接有机相存储罐，所述末端残余有机相出口连接残余有机相存储罐；所述缓存检测腔上靠近顶部上设置监测密度计以及液位计，监测密度计、液位计、水相密度检测装置以及有机相密度检测装置连接控制器，所述分离有机相出口以及末端残余有机相出口上均设置有与控制器连接的控制阀；
15.其中有机相分离装置进行有机相分离的方法：
16.s22：通过水相密度检测装置以及有机相密度检测装置分别检测待分离液中水相以及有机相的密度，记录为标准水相密度m1以及标准有机相密度m2；
17.s22：将待分离液存储罐中的待分离液输送至缓存检测腔中，分离液到达液位计监测的液位点，停止分离液输送；
18.s23：通过监测密度计对缓存检测腔中顶部的液体密度进行检测，记录为监测溶液密度m0；
19.s24：当监测溶液密度m0在标准有机相密度m2的阈值(正负0.05)内时，分离有机相出口连通，将缓存检测腔中的溶液排入有机相存储罐；当监测溶液密度m0在标准水相密度m1的阈值(正负0.05)内时，末端残余有机相出口连通，将缓存检测腔中的溶液排入残余有机相存储罐；
20.s25：当残余有机相存储罐的液位达到设定液位时，通过人工视觉监测分离有机相。
21.优选的，水相密度检测装置以及有机相密度检测装置的结构一致，均包括与待分离液存储罐连接出液管，所述出液管连接出液腔，所述出液腔的底部设置有回液管，所述出液腔的上方设置有升降密度计组件，所述出液管以及回液管上均连接有控制阀，控制阀连接控制器。
22.其中，升降密度计组件为市购产品，具体结构为与待分离液存储罐罐壁连接的固定板，固定板上连接气缸，气缸的活塞杆上固定有密度计。
23.本发明若要检测水相溶液的密度时，只需打开对应的出液管，将水相部位的溶液导入出液腔，继而通过升降密度计组件进行密度检测，检测完成后出液腔中的溶液通过回流管回到待分离液存储罐。
24.优选的，分段式晶体悬浮干燥装置包括干燥筒体，所述干燥筒体内设置分段式悬浮区，分段式悬浮区内由上至下形成若干晶体悬浮区；各晶体悬浮区连接独立的控制装置；通过控制装置控制晶体在该悬浮区内悬浮或沉降，所述干燥筒体的底部设置有加热装置形成加热区；
25.且分段式晶体悬浮干燥方法，包括如下子步骤：
26.s71：开启加热装置，由加热装置对干燥筒体进行加热；
27.s72：通过排布装置将预干燥的晶体定量输入到干燥筒的分段式悬浮区内后，通过悬浮装置将晶体悬浮在分段式悬浮区的最顶段悬浮区内，停留时间为ts；
28.s73：将最顶段悬浮区内的晶体由上至下逐一往下输送至其余各段悬浮区内，晶体在各段悬浮区内停留的时间为ts，直到将晶体输送至加热区；同时，排布装置不断的将待干
燥的晶体输入至分段式悬浮区内，实现持续干燥。
29.本发明待干燥的晶体进入到干燥筒体后，在分段式悬浮区每个晶体之间存在较大的间隙，使得晶体的水分能够被快速烘干，因此晶体在分段式悬浮区已经被彻底干燥，而后进入到加热区，所需的热量已经很小。
30.优选的，分段式悬浮区包括由上至下设置的1段晶体悬浮区、2段晶体悬浮区以及3段晶体悬浮区；
31.步骤s73中实现持续干燥的方法为：
32.s731：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，结晶悬浮于1段晶体悬浮区；
33.s732：间隔时间ts后，打开2段晶体悬浮区对应的控制装置，接着关闭1段晶体悬浮区对应的控制装置，1段晶体悬浮区内的结晶悬浮于2段晶体悬浮区；
34.s733：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得新的待干燥结晶悬浮于1段晶体悬浮区内；
35.s734：继续间隔时间ts后，打开3段晶体悬浮区对应的控制装置，关闭2段晶体悬浮区对应的控制装置，2段晶体悬浮区内的结晶悬浮于3段晶体悬浮区；
36.s735：打开2段晶体悬浮区对应的控制装置，关闭1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得1段晶体悬浮区内的结晶悬浮于2段晶体悬浮区；
37.s736：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得新的待干燥结晶悬浮于1段晶体悬浮区内；
38.s737：继续间隔时间ts后，关闭3段晶体悬浮区对应的控制装置，使得3段晶体悬浮区内的结晶落入加热区，如此循环，使得待干燥的结晶持续的经过分段式悬浮区后落入加热区，当加热区的晶体积聚到一定量时，打开下盖体输出干燥后的晶体。
39.优选的，步骤s1中对鼠李糖甲苷晶体过滤后，滤液通过乙酸乙酯分少量多次洗涤，分离乙酸乙酯层后得结晶鼠李糖甲苷。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
41.本发明以易得的l-鼠李糖为原料，经过简单高效的3步反应，高产率得到塔罗糖。该工艺路线采用的异构方法工艺路线成熟稳定、反应温和，原料及试剂对环境污染小且成本相对低廉，中间体及目标产物可通过分离的方法纯化，得率较高且稳定，适合产业化生产；此外，采用自动化控制方法分离中间产物有机相，使得产量提高了至少16％，另外，采用分段式悬浮干燥对晶体进行最终干燥，悬浮干燥过程中每个晶体之间存在较大的间隙，使得晶体的水分能够被快速烘干，因此晶体干燥快速，所需热能小。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明的工艺流程图；
44.图2为本发明的有机相分离装置结构示意图；
45.图3为图2a的放大结构示意图；
46.图4为本发明的分段式晶体悬浮干燥装置结构示意图；
47.图5为本发明排布装置结构示意图。
具体实施方式
48.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
49.实施例1
50.如图1-5所示，本实施例采用本发明方法对制备塔罗糖；具体步骤如下：
51.s1：反应釜中加入l-鼠李糖200kg、盐酸10l、甲醇600l，在50-70℃温度下反应12-16h；浓缩至糖浆，加乙酸乙酯170l加热至溶解，冷却至室温，过滤得结晶鼠李糖甲苷；滤液通过10l乙酸乙酯分少量多次洗涤，分离乙酸乙酯层后结晶鼠李糖甲苷；
52.s2：取步骤s1产物100kg，加入对甲苯磺酸5.0g、2,2-二甲氧基丙烷500l，常温搅拌反应5h；加二氯甲烷1000l萃取后，通过有机相分离装置分离有机相并浓缩得2,3-二-o-异丙叉鼠李糖甲苷糖浆；
53.s3：取步骤s2产物100kg，加入tempo14-20kg、碳酸氢钠100-120kg、二氯甲烷500l，逐滴加入次氯酸钠100-200l，冰浴下搅拌反应6-10h，控温20℃以下，加水分液，通过有机相分离装置分离有机相，旋蒸浓缩得羰基2，3-二-o-异丙叉鼠李糖甲苷糖浆；
54.s4：取步骤s3产物100kg，加入甲醇1000l，将溶液温度冷却至5℃，分批加入18kg硼氢化钠(40min-60min加完，控制温度至15℃以下)，反应3-5h，加入10％乙酸结束反应，旋蒸浓缩得2，3-二-o-异丙叉塔罗糖甲苷糖浆；
55.s5：取步骤s4产物42.6kg，加入1000ml0.5mol/l的硫酸中，升温搅拌5-8h，加入碳酸钙调节ph至7，过滤，加活性炭脱色过滤，滤液经离子分离柱纯化，分离后纯度在95％以上，纯化液浓缩结晶得塔罗糖；
56.s6：将晶体输入缓存箱中，并通过定量装置获得设定量的结晶；
57.s7：将步骤s6中获得的定量结晶通过排布装置输送至分段式晶体悬浮干燥装置中，采用分段式晶体悬浮干燥方法对结晶进行干燥，得到成品。
58.本实施例经5次步骤s1-步骤s5反应后，每次得到塔罗糖晶体29.85kg、31.25kg、27.89kg、32.08kg、29.56kg；平均产量为：30.12kg。
59.本实施例取塔罗糖晶体90kg；等分为3份；
60.本实施例有机相分离装置包括连接在待分离液存储罐105下方的缓存检测腔106，相对于待分离液存储罐的顶部以及底部上分别设置有水相密度检测装置107以及有机相密度检测装置108；所述缓存检测腔上设置有分离有机相出口109，以及末端残余有机相出口110，所述分离有机相出口连接有机相存储罐111，所述末端残余有机相出口连接残余有机相存储罐112；所述缓存检测腔上靠近顶部上设置监测密度计113以及液位计114，监测密度计、液位计、水相密度检测装置以及有机相密度检测装置连接控制器，所述分离有机相出口以及末端残余有机相出口上均设置有与控制器连接的控制阀；
61.其中有机相分离装置进行有机相分离的方法：
62.s22：通过水相密度检测装置以及有机相密度检测装置分别检测待分离液中水相
以及有机相的密度，记录为标准水相密度m1＝1.01g/cm3以及标准有机相密度m2＝1.345g/cm3；
63.s22：将待分离液存储罐中的待分离液输送至缓存检测腔中，分离液到达液位计监测的液位点，停止分离液输送；
64.s23：通过监测密度计对缓存检测腔中顶部的液体密度进行检测，记录为监测溶液密度m0；
65.s24：在缓存检测腔内的液体监测在第六次时，监测溶液密度m0＝1.02g/cm3在标准水相密度m1的阈值(正负0.05)内时，末端残余有机相出口连通，将缓存检测腔中的溶液排入残余有机相存储罐；完成一次分离；
66.s25：当残余有机相存储罐的液位达到设定液位时，通过人工视觉监测分离有机相。
67.水相密度检测装置以及有机相密度检测装置的结构一致，均包括与待分离液存储罐连接出液管115，所述出液管连接出液腔116，所述出液腔的底部设置有回液管117，所述出液腔的上方设置有升降密度计组件118，所述出液管以及回液管上均连接有控制阀，控制阀连接控制器。
68.其中，升降密度计组件为市购产品，具体结构为与待分离液存储罐罐壁连接的固定板，固定板上连接气缸，气缸的活塞杆上固定有密度计。
69.本发明若要检测水相溶液的密度时，只需打开对应的出液管，将水相部位的溶液导入出液腔，继而通过升降密度计组件进行密度检测，检测完成后出液腔中的溶液通过回流管回到待分离液存储罐。
70.本实施例分段式晶体悬浮干燥装置包括干燥筒体，所述干燥筒体内设置分段式悬浮区100，分段式悬浮区内由上至下形成若干晶体悬浮区101；各晶体悬浮区连接独立的控制装置300；通过控制装置控制晶体在该悬浮区内悬浮或沉降，所述干燥筒体的底部设置有加热装置形成加热区200；
71.且分段式晶体悬浮干燥方法，包括如下子步骤：
72.s71：开启加热装置，由加热装置对干燥筒体进行加热；
73.s72：通过排布装置将预干燥的晶体定量输入到干燥筒的分段式悬浮区内后，通过悬浮装置将晶体悬浮在分段式悬浮区的最顶段悬浮区内，停留时间为ts；
74.s73：将最顶段悬浮区内的晶体由上至下逐一往下输送至其余各段悬浮区内，晶体在各段悬浮区内停留的时间为3s，直到将晶体输送至加热区；同时，排布装置不断的将待干燥的晶体输入至分段式悬浮区内，实现持续干燥。
75.本实施例分段式悬浮区包括由上至下设置的1段晶体悬浮区、2段晶体悬浮区以及3段晶体悬浮区；
76.步骤s73中实现持续干燥的方法为：
77.s731：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，结晶悬浮于1段晶体悬浮区；
78.s732：间隔时间ts后，打开2段晶体悬浮区对应的控制装置，接着关闭1段晶体悬浮区对应的控制装置，1段晶体悬浮区内的结晶悬浮于2段晶体悬浮区；
79.s733：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得新的待干燥结晶悬浮于1段晶体悬浮区内；
80.s734：继续间隔时间3s后，打开3段晶体悬浮区对应的控制装置，关闭2段晶体悬浮区对应的控制装置，2段晶体悬浮区内的结晶悬浮于3段晶体悬浮区；
81.s735：打开2段晶体悬浮区对应的控制装置，关闭1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得1段晶体悬浮区内的结晶悬浮于2段晶体悬浮区；
82.s736：打开1段晶体悬浮区对应的控制装置，使得新的待干燥结晶悬浮于1段晶体悬浮区内；
83.s737：继续间隔时间3s后，关闭3段晶体悬浮区对应的控制装置，使得,3段晶体悬浮区内的结晶落入加热区，如此循环，使得待干燥的结晶持续的经过分段式悬浮区后落入加热区，当加热区的晶体积聚到一定量时，打开下盖体输出干燥后的下盖体。
84.本实施例干燥筒体包括内筒400以及外筒401，内筒的相对两侧面上分别设置有若干超声波发射器单元，两侧面上的超声波发射器单元两两相互对应，且两两相互对应的所述超声波发射器单元之间形成若干由两波长、振幅相同，传播方向相反的声波叠加形成的驻波场，所述驻波场内形成所述晶体悬浮区，各所述超声波发射器单元分别连接控制装置，通过所述控制装置控制超声波发射器单元的开关。其中，两两相互对应的所述超声波发射器单元之间的距离为发射波的半个波长的整数倍，使得晶体能够悬浮在驻波场中，且超声波发射器单元包括一固定板，所述固定板上固定连接有若干超声波发射器；
85.干燥筒体的顶部设置有上盖体500，所述干燥筒体的底部设置有下盖体501，所述上盖体上设置有所述排布装置，所述下盖体上设置有加热装置。排布装置包括设置于上盖体上的滤网502，滤网上形成有对应于驻波场驻点的虑孔503，滤网的中部设置有一刮板504，刮板连接驱动机构505，驱动机构可以是伺服电机，通过刮板旋转将落入滤网上的晶体刮入干燥筒体中；而加热装置为设置在下盖体内的电加热盘管(未视出)，本发明下盖体形成内凹的球面结构，可以提高晶体的受热均匀性。
86.本实施例干燥30kg结晶塔罗糖，整个生产过程所需的时间为36min，消耗电能为9.4kwh,得到的晶体含湿量为0.105％。
87.对比例1
88.基本步骤s1-步骤s5同实施例1，与实施例1不同的是：本实施例不设置分段式悬浮区；采用蒸发旋干干燥30kg结晶塔罗糖，整个生产过程所需的时间为65min，消耗电能为25.8kwh,得到的晶体含湿量为0.182％。
89.对比例2
90.基本步骤s1-步骤s4同实施例1，与实施例1不同的是：本实施例设置4段悬浮区；干燥30kg结晶塔罗糖，整个生产过程所需的时间为38min，消耗电能为10.3kwh,得到的晶体含湿量为0.101％。
91.对比例3
92.本实施例与实施例1的区别在于：步骤s2和步骤s3中才有人眼视觉分离有机相；经5次反应后，每次得到塔罗糖晶体24.85kg、26.25kg、25.89kg、27.08kg、22.56kg；即平均产量为25.32kg；产量降低了16.6％。
93.实验结论：
94.实施例1与对比例1对比，实施例的生产时间以及消耗的电能明显占优势，说明本发明设置分段式悬浮区，除了能提高产品的干燥度外，还能有效提高干燥的速度；这是因为
在分段式悬浮区单个晶体受热面大大提高，因此能够快速被干燥，且晶体受热更均匀；实施例1与对比例2对比，两者的干燥度相差甚少，反而耗电量增加，说明本发明悬浮区并不是越多，越有利，4段式悬浮区并不比3段式悬浮区有明显的优势，原因在于，晶体在3段式悬浮区内足以被干燥；实施例1与对比例3对比，采用本发明有机相分离办法结晶产品的产量提高了16.6％，原因在于本发明方法中大大减少了人眼视觉识别有机相过程中造成的有机相的损失。
95.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。