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具体工艺过程:
①干海带浸泡搓洗。
②用氢氧化钠溶液调pH,使胶状物沉淀,③用硫酸酸化清液,进一步除胶状物。
④清液蒸发,除盐,结晶,离心分离,得甘露醇粗制品。
⑤精制。
⑥在90℃左右烘干,即得药用甘露醇(99.08%)。
1.2以蔗糖为原料的催化氢化法
蔗糖水溶液加酸水解成葡萄糖和果糖,进行催化氢化反应,葡萄糖转化为山梨醇,果糖转化为大致等量的山梨醇和甘露醇。
实际产物中,山梨醇占80%,甘露醇占20%。
一般5.2t白糖可得到1t甘露醇,联产山梨醇4t。
该法以充足价廉的蔗糖为原料,工艺可靠,原料利用率高,与海带提取法相比,成本低,产品质量好,且原料不受地区季节限制。
工艺过程:
①加热搅拌使蔗糖溶于清水,用HCl调pH,温度控制为90~105℃,保持1~2h,冷却备用。
②糖水经阴/阳离子交换树脂提纯,进入氢化釜催化氢化。
③进行真空浓缩、结晶、离心分离,得粗甘露醇,母液即为工业山梨醇。
④粗甘露醇二次结晶、离心分离、烘干、粉碎、过筛,得工业级甘露醇。
1.3其他方法
如:
葡萄糖电化学还原、生物酶一化学催化剂共同作用制甘露醇、利用D-葡萄糖异构化、氢化制备甘露醇、从咖啡渣中提取、从生产右旋糖苷的废液中提取、利用微生物发酵、催化异构山梨醇。
2国内外甘露醇生产概况
目前世界甘露醇生产能力约为4万吨/年,消费量约3.5万吨/年,主要生产国有美国、澳大利亚、瑞士、日本、巴西和中国。
其中美国消费量在8000t左右,日本年需1000t。
由于近年来世界范围内食品行业尤其是口香糖对甘露醇需求量快速增加,使得甘露醇市场容量迅速增长,前景较好。
国外主要采用两种工艺生产,即蔗糖水解转化糖催化还原法和葡萄糖经异构再经酶异构的糖液催化还原法,生产产品品质好,环境污染轻,生产成本低,不受自然资源影响。
国外甘露醇主要生产企业有:
美国ICI公司、荷兰Cheime
combaratic
公司、巴西Getec公司、日本协和发酵及东和化成、澳大利亚ICI公司、瑞士Hefti
Aktiengesellschaft公司、法国Roquettc公司等。
我国甘露醇的生产已有40多年的历史,主要由沿海地区的海洋化工厂从海藻提碘和海藻酸钠后的废水中提取甘露醇,由于受产量限制,从70年代开始,江西发酵工业研究所、湖南轻工业研究所、广西南宁有机化工厂与广西轻工业研究所协作,相继开始了合成法的研究。
1986年南宁化工研究设计院以蔗糖(白砂糖)为原料建起50吨/年的甘露醇生产中试装置,1997年,该院建成1250吨/年(总醇)以蔗糖为原料生产甘露醇山梨醇生产线,目前,南宁化工研究设计院正承建5000吨/年甘露醇、山梨醇生产装置。
我国甘露醇在合成转化率及提取、结晶分离,净化等关键设备与自控水平与世界先进水平还有差距。
我国甘露醇提取法企业主要分布在辽宁、山东、江苏等沿海地区,如日照洁晶集团股份有限公司
1350吨/年、胶南明月海藻工业公司1000吨/年、青岛字龙海藻工业公司600吨/年、辽宁黑山县制碘厂400吨/年、江苏赣榆鸿源海藻工业有限公司、连云港东方红化工厂、烟台幸福海藻工业有限公司、蓬莱高成海藻工业有限公司等。
采用合成法的企业主要有:
石家庄华兴医药化工厂蔗糖水解氢化法500吨/年、
广州昊天化学集团有限公司360吨/年、
济南裕膝制药有限公司500吨/年、广西南宁化工研究设计院、宜兴第二化学试剂厂、上海光华科技公司、南宁化学制药公司等。
3消费情况
甘露醇广泛应用在医药工业、食品工业、化工及生物化学等方面,需求量大。
在医药上可作为脱水剂、利尿剂与脑血管舒通剂等,还可用高档药片的赋形剂及固体、液体的稀释剂,是生产甘露醇"
大输液"
的主要原料,也是生产六硝基甘露醇、烟酸甘露醇酯的原料,据中国化学制药工业协会提供的信息,2002年我国甘露醇市场需求量(含净出口量)预计为8000吨,而甘露醇产量约为6000吨,目前我国95%的甘露醇消费是直接用于生产甘露醇注射液,甘露醇注射液就需要年消耗甘露醇3800吨左右,2002年医药行业的总消耗约为5000吨左右,此外甘露醇还有许多重要的颇具市场前景的下游产品亟待开发,如合成抗肿瘤药物(甘露醇氮齐、甘露醇双甲磷酸等),心血管疾病治疗药物(烟酸甘露醇酯、六硝酸甘露醇酯),抗菌药物(L—3—羟基—4—三甲基氢基丁酸内酯)等。
在食品工业,最主要的两大用途是:
代替食糖用于糖尿病、肥胖症患者的特殊食品;
口香糖和醒酒药的添加剂。
2002年中国食品和食品添加剂领域对甘露醇的需求量约为2000吨,并且今后一段时间,在食糖代用品和口香糖方面的需求量将逐渐增加。
在化学工业中主要用于生产甘露醇聚氨酯、硬脂甘露醇酯,还可用于生产表面活性剂、炸药、甘露醇硬脂聚氨酯泡沫塑料、改性甘露醇、醇酸树脂(用于涂料)、电镀液的抗氧化剂和稳定剂、植物生长调节剂、果蔬贮藏处理剂等。
在生物化学上甘露醇是配制细菌培养基的主要成分。
4生产发展趋势
目前我国主要采用海带提取法生产甘露醇,生产流程长,提取率低,污染严重,加上原料限制,已经无法满足下游需求,因此人工合成甘露醇将占据市场的主角,逐步取代海带提取的传统生产方式。
目前我国甘露醇生产能力较小,生产企业大多是中小企业,生产成本无法与国外先进企业相竞争,必须实现规模化、系列化生产,提高经济效益,同时亟须实现下游产品系列化、装置通用化、上下游一体化。
目前国内化学合成法比较成熟。
南宁化工研究设计院已成功开发出以蔗糖为原料,经水解氢化、分离结晶制备甘露醇的方法和以葡萄糖为原料,异构后加氢,分离结晶制备甘露醇技术,并建有数套工业化装置,其工艺技术简单,环境污染小,产品质量好,收率高,生产成本低,适合大规模工业化生产,南宁化学制药公司已经采用其技术开工建设10000吨/年的装置。
无锡轻工大学以淀粉为原材料,采用化学-酶双异构化法,首先制备高含量的甘露糖和果糖(分别为43.0%和21.5%)将反应液氢化可获得甘露醇含量为53.5%,该工艺投资少,生产易连续化,甘露醇得率高,从而较大程度降低了甘露醇的生产成本,是一个有应用价值的新生产方法。
据有关资料测算,建设一套年产总醇2500吨装置,设备投资800万元,生产成本6550元/吨,经济效益十分显著。
5结语
国内甘露醇正处于提取法和合成法的转换期,且国内技术比较先进,所需原料葡萄糖为淀粉和蔗糖的下游产品,我国北方沿海地区甘露醇生产企业现在仍然采用海带提取法,而该地区淀粉原料丰富,合成法依靠成本优势有取代提取法的趋势,有兴趣的企业应在深入调研的基础上,积极上合成法生产装置,并提高生产工艺水平,以此为契机,进行甘露醇上下游系列产品的开发生产,开辟新的精细化工和生物化工领域。
拓展甘露醇在食品、医药中的应用
甘露醇是一种极好的功能性糖醇,可应用于医药、食品、化工等诸多领域。
我国甘露醇的应用已有几十年历史,但由于过去受到产量与价格的制约,应用范围受到限制,主要应用在医药行业。
如今,随着合成法甘露醇技术的发展,甘露醇产量不断提升,价格也保持在合理水平。
因此,未来开拓甘露醇新的应用领域,特别是开拓其在食品工业中的应用,具有重要意义。
甘露醇(Mannitol)又称D-甘露糖醇,它具有令人愉快的甜味,甜度为蔗糖的0.55-0.65倍。
在功能性糖醇中,甘露醇是唯一一种不易吸潮的六元糖醇,它甜度适宜、热量低、无毒副作用,在人体生理代谢中,与胰岛素无关,不提高血糖值,不致龋齿,因此可用作糖尿病人、肥胖病人的甜味剂。
我国甘露醇的来源主要是海带或海藻制碘工业的联产物,以提碘后的废液为原料,经中和、浓缩、降盐、结晶提纯而得。
但是,受原料来源有限以及提取收率、气候条件、能源消耗等因素限制,上世纪我国的甘露醇年产量始终未超过8000吨。
近几年,合成甘露醇在国内迅速发展,现在几乎完全取代了天然提取甘露醇。
合成甘露醇以蔗糖和葡萄糖为原料,通过水解、差向异构与酶异构,然后加氢而得。
合成法生产甘露醇具有不受原料限制、能耗低、质量好、适合大规模生产等优点。
甘露醇在医药领域的应用
甘露醇作为一种六元糖醇,除具有性质稳定、生理代谢不需要胰岛素等特点外,还具有某些独特的生理性能,因而被应用于医药工业。
甘露醇是最好的渗透性利尿剂与脱水剂,能预防和治疗急性肾损伤,防治水肿与脑内压、眼内压升高,对防治脑水肿、青光眼有重要作用。
因此在临床上有较大量的使用。
甘露醇对肾小管的主要作用在于抑制水份的重吸收,使原有的渗透压不能有效维持,从而使尿量增加,起到排毒与保护肾脏的作用。
人们公认甘露醇有以下疗效:
1.利尿脱水。
甘露醇可以减轻脑水肿,使血粘度下降和脑血管舒张,从而改善脑血流,保持了脑的自动调节作用。
还可增加冠脉的血流,最大程度地降低缺血心肌的损害程度和范围。
正因为甘露醇在医疗上有以上重要作用,所以在所有的医院里,甘露醇是利尿排水的首选药物,甘露醇注射液都属必备药物之一。
2.扩张血管。
在医药方面,甘露醇广泛用于脑血管舒张剂,用于治疗脑血管梗塞。
由于它的扩张血管作用,可以间接起到降低血压、舒筋活血的作用,
3.润肠通便。
由于甘露醇在人的肠胃中不易吸收,所以它还是一种温和的轻泻剂,对于长期性的便泌有良好的治疗作用。
4.促进钙吸收。
研究表明,甘露醇对胳蛋白磷酸肽延缓磷酸钙的沉淀性能有增强作用。
胳蛋白磷酸肽是目前研究最多,也是最有效的促进钙吸收因子。
它可以与钙离子形成可溶性复合物,防止了钙在小肠中性或微碱性环境中形成沉淀,同时可以在没有维生素D参与的条件下帮助的吸收。
5.用作医药片剂的赋形剂和填充剂。
用甘露醇制作的药片,口味良好,片剂强度高,易崩解,保存时间长,不会发霉;
而且,甘露醇具有的清凉甜味可以掩饰药物的不良口味,使得药物易为病人接受,常被用于抗癌药、抗菌药、抗组胺药、维生素、醒酒药、口中清凉剂等片剂的制造。
6.醒酒。
目前在市场上可以见到的醒酒药片,其80%以上的成分是甘露醇,同时再加入一些葛根提取液或葛根粉制成。
甘露醇在食品工业中的应用
多年以来,人们对甘露醇的医疗作用作过许多研究。
但由于甘露醇来源比较紧缺,而且市场供应量波动性较大,所以人们对其在食品中应用的研究进行得较少。
有关研究表明,甘露醇被食用后最终约有50%为人体利用,其能量仅为8.36kJ/g,而且进入人体后,不需要通过胰岛素代谢。
作为功能性食品配料,甘露醇在食品领域有着广泛的应用前景。
随着合成法甘露醇生产工艺的发展,甘露醇的生产规模呈迅速扩张趋势,生产成本与价格也趋于稳定,因此开拓甘露醇在食品领域的应用已势在必行。
1.开发糖尿病人用食品。
甘露醇在人体中的一次代谢途径与胰岛素无关,摄入后不会引起血液葡萄糖与胰岛素水平大幅度的波动,可供糖尿病人食用。
2.用于防龋齿甜食。
甘露醇不会被口腔微生物利用,还可抑制突变链球菌的生长繁殖,因此可以用于生产防龋齿甜味食品。
美国食品与医药管理局同意在使用甘露醇等多元醇的无糖食品上标注“不形成龋齿”的宣传。
3.开发甘露醇口香糖。
甘露醇具有清凉的甜味,其甜度相当于
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