一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法

1.本发明涉及环境化工领域，具体涉及一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法。


背景技术：

2.生物质是可替代传统化石资源同时生产燃料和化学品的可再生资源。纤维素是自然界中丰富的可再生植物生物质资源，其结构单元为葡萄糖。葡萄糖和果糖作为同分异构体均可以转化丙二醇等一系列高附加值化学品。与葡萄糖相比，果糖转化合成丙二醇转化效率高，因此葡萄糖异构化成果糖被认为是转化生物质为燃料和化学品的关键化学步骤。
3.葡萄糖异构化成果糖的反应可使用生物酶、均相酸或碱和分子筛催化剂作为催化剂实现。生物酶催化过程选择性高，但是它处理成本大，需要使用缓冲溶液来保持ph值；操作温度要求高；对反应物纯净度要求严格；并且酶具有不可逆失活的特点，因此需要定期更换酶等。均相酸碱具有选择性低、分离困难和可重复性低的局限。因此，分子筛催化剂在催化葡萄糖异构化为果糖方面具有明显优势，固体碱能够提供较高催化性能，且不容易失活，可以回收利用，因此成为新型的葡萄糖异构的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种实现了葡萄糖异构化的高选择性和高产率的葡萄糖催化异构化制备果糖的方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，该方法为：将主催化剂-助催化剂复合催化剂、葡萄糖、水放进反应容器中形成混合体系，在搅拌氛围中进行水热反应，使葡萄糖异构化为果糖。反应结束并冷却至室温后，将固体、液体离心分离。液体进行液相色谱和气相色谱分析；固体去离子水清洗三次后进行回用或表征。
7.进一步地，所述的复合催化剂为pt/sio2@mg(oh)2。
8.进一步地，所述的复合催化剂与葡萄糖的质量比为(50-300):225。
9.进一步地，所述的复合催化剂与葡萄糖的质量比为200:225。
10.进一步地，所述水热反应的温度为110-180℃。
11.进一步地，所述水热反应的温度为130℃。
12.进一步地，所述水热反应的时间为0.5-6h。
13.进一步地，所述水热反应的时间为4h。
14.进一步地，所述的反应器为油浴锅反应器。
15.进一步地，所述搅拌的转速为400-600r/min。
16.与现有技术相比，本发明制备简单、产物收率高等特点，是一种经济性高、环境友好型的葡萄糖异构化果糖的方法，具有潜在的应用前景。葡萄糖转化率达86.2％，果糖产率达33％。葡萄糖异构化果糖的催化效率高，稳定性好。为葡萄糖异构化制备高附加值的果糖的产业化提供了可靠的技术支持。
附图说明
17.图1为实施例1中催化剂投加量对葡萄糖异构化效果的影响；
18.图2为实施例2中反应时间对葡萄糖异构化效果的影响；
19.图3为实施例3中反应温度对葡萄糖异构化效果的影响。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
21.一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，该方法为：将主催化剂-助催化剂复合催化剂、葡萄糖、水放进反应容器中形成混合体系，在搅拌氛围中进行水热反应，使葡萄糖异构化为果糖。反应结束后将反应管置于冰水中猝灭至室温后，将样品离心分离，获得液体，将液体用纯净水稀释8倍后，进行液相色谱测试，得到果糖的产率。
22.复合催化剂与葡萄糖的质量比为(50-300):225，优选为200:225。水热反应的温度为110-180℃，优选为130℃。水热反应的时间为0.5-6h，优选为4h。反应器为油浴锅反应器。搅拌的转速为400-600r/min，优选500r/min。
23.复合催化剂为pt/sio2@mg(oh)2，制备方法为：对1g干燥处理的sio2进行饱和吸水率测定，测得吸水量为aml。将bmg氯铂酸溶解于cml去离子水中，将dmg sio2加入上述水溶液中进行浸渍、老化、干燥、煅烧、研磨获得氧化态pt/sio2；将10ml去离子水、emg mgo前驱体与fmg氧化态pt/sio2在反应器中形成混合体系，在5mpa氢气氛围、200℃条件下水热4h，将所得溶液离心、干燥、煅烧、研磨，得到pt/sio2@mg(oh)2。上述a、b、c、d、e、f均应满足c/d＝a，0.37b/d＝1-5％，0.6e/f＝2.5-100％。
24.实施例1
25.取225mg葡萄糖、10ml去离子水于35ml反应管中，向溶液内加入50-300mg pt/sio2@mg(oh)2，在磁力加热搅拌器作用下，在130℃下保持500r/min均匀搅拌加热，反应时间为4h。反应结束后将反应管置于冰水中猝灭至室温后，将样品离心分离，获得液体，将液体用纯净水稀释8倍后，进行液相色谱测试，得到果糖的产率。结果如图1所示。
26.实施例2
27.取225mg葡萄糖、10ml去离子水于35ml反应管中，向溶液内加入200mg pt/sio2@mg(oh)2，在磁力加热搅拌器作用下，在130℃下保持500r/min均匀搅拌加热，反应时间为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h。反应结束后将反应管置于冰水中猝灭至室温后，将样品离心分离，获得液体，将液体用纯净水稀释8倍后，进行液相色谱测试，得到果糖的产率。结果如图2所示。
28.实施例3
29.取225mg葡萄糖、10ml去离子水于35ml反应管中，向溶液内加入200mg pt/sio2@mg(oh)2，在磁力加热搅拌器作用下，在110-180℃下保持500r/min均匀搅拌加热，反应时间为4h。反应结束后将反应管置于冰水中猝灭至室温后，将样品离心分离，获得液体，将液体用纯净水稀释8倍后，进行液相色谱测试，得到果糖的产率。结果如图3所示。
30.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任
何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。


技术特征：
1.一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，该方法为：将主催化剂-助催化剂复合催化剂、葡萄糖、水放进反应容器中形成混合体系，在搅拌氛围中进行水热反应，使葡萄糖异构化为果糖。2.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述的复合催化剂为pt/sio2@mg(oh)2。3.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述的复合催化剂与葡萄糖的质量比为(50-300):225。4.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述的复合催化剂与葡萄糖的质量比为200:225。5.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为110-180℃。6.根据权利要求5所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为130℃。7.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述水热反应的时间为0.5-6h。8.根据权利要求7所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述水热反应的时间为4h。9.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述的反应器为油浴锅反应器。10.根据权利要求1所述的一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为400-600r/min。

技术总结
本发明涉及一种葡萄糖催化异构化制备果糖的方法，该方法为：将主催化剂-助催化剂复合催化剂、葡萄糖、水放进反应容器中形成混合体系，在搅拌氛围中进行水热反应，使葡萄糖异构化为果糖。所述的复合催化剂为Pt/SiO2@Mg(OH)2。复合催化剂与葡萄糖的质量比为(50-300):225。水热反应的温度为110-180℃。水热反应的时间为0.5-6h。与现有技术相比，本发明葡萄糖转化率达86.2％，果糖产率达33％。葡萄糖异构化果糖的催化效率高，稳定性好。为葡萄糖异构化制备高附加值的果糖的产业化提供了可靠的技术支持。靠的技术支持。靠的技术支持。


技术研发人员：陈铭 毕东苏 沈峥 顾敏燕 王思奇 姜欣彤
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2022/12/30