阅读说明：本技术 一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法 (Method for preparing gluconic acid and method for preparing zinc gluconate by using gluconic acid ) 是由 郑菊凤 周来杰 李佳霓 周跃星 周春杰 周来勇 王加佳 张风强 孙储葛 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法,其主要包括以下步骤：S1：氧化,将水和葡萄糖混合,然后加入氧化酶并且通入空气,氧化过程中滴加碱,保持氧化过程中溶液的pH值保持在3.8-5.8之间；S2：过滤,对氧化完成的溶液进行过滤,去除固定杂质,保留溶液；S3：双极膜分离,将过滤后的溶液利用双极膜电渗析法分离；S4：树脂吸附,经过双极膜分离得到的溶液经过阳离子交换树脂吸附钠离子得到葡萄糖酸。本申请具有减低原料成本的效果。(The application relates to a method for preparing gluconic acid and a method for preparing zinc gluconate by using the gluconic acid, which mainly comprises the following steps: s1: oxidizing, namely mixing water and glucose, then adding oxidase and introducing air, dropwise adding alkali in the oxidation process, and keeping the pH value of the solution between 3.8 and 5.8 in the oxidation process; s2: filtering, namely filtering the oxidized solution to remove fixed impurities and reserving the solution; s3: bipolar membrane separation, namely separating the filtered solution by using a bipolar membrane electrodialysis method; s4: resin adsorption, and adsorbing sodium ions in the solution obtained by bipolar membrane separation by cation exchange resin to obtain gluconic acid. This application has the effect that reduces the raw materials cost.)

一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的 方法

技术领域

本申请涉及葡萄糖酸盐的领域，尤其是涉及一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法。

背景技术

葡萄糖酸锌为白色结晶性或颗粒性粉末；无臭，味微涩。在沸水中极易溶解，在水中溶解，在无水乙醇、三氯甲烷或***中不溶。临床上适用于小儿厌食症、各种皮肤痤疮、复发性阿弗口腔溃疡等缺锌性疾病。

目前常见的方法为葡萄糖酸钙、浓硫酸、氧化锌为主要原料制备葡萄糖酸锌的间接合成法。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在原料成本高的缺陷。

发明内容

为了降低原料成本，本申请提供一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法。

第一方面，本申请提供的一种制备葡萄糖酸方法采用如下的技术方案：

一种制备葡萄糖酸方法，主要包括以下步骤：

S1：氧化，将水和葡萄糖混合，然后加入氧化酶并且通入空气，氧化过程中滴加碱，保持氧化过程中溶液的pH值保持在3.8-5.8之间；

S2：过滤，对氧化完成的溶液进行过滤，去除固定杂质，保留溶液；

S3：双极膜分离，将过滤后的溶液利用双极膜电渗析法分离；

S4：树脂吸附，经过双极膜分离得到的溶液经过阳离子交换树脂吸附钠离子得到葡萄糖酸。

通过采用上述技术方案，采用葡萄糖作为原料，通过氧化酶反应制得葡萄糖酸，相对于葡萄糖酸钙，葡萄糖价格相对便宜很多，达到降低成本的目的。利用氢氧化钠中和得到的葡萄糖酸，以维持pH值的恒定，避免因氢离子浓度过高而影响催化反应速度。氢氧化钠可以通过之后双极膜分离过程进行分离，实现氢氧化钠的回收，进一步降低成本。

优选的，于S1的氧化在氧化罐内进行，氧化罐内的压力维持在0.1~0.25MPa，空气流量为200毫升~500毫升。

通过采用上述技术方案，增加氧化速度和效率，使葡萄糖充分氧化。

优选的，于S1中，葡萄糖为3753.5份，水为7430份，氧化酶为11.2份。

通过采用上述技术方案，通过实验所得上述比例氧化效果最佳。

优选的，所述双极膜电渗析法采用双极膜与阳离子交换膜的膜组合，单个所述膜组合包括两个双极膜以及位于两个双极膜之间的阳离子交换膜，两个所述双极膜的阳离子交换层朝向阴极，其阴离子交换层朝向阳极，所述双极膜的阳离子交换层与阳离子交换膜之间为盐室，需要分离的溶液注入盐室，将盐室内流出的溶液进行树脂吸附，所述双极膜的阴离子交换层与阳离子交换膜之间为碱室，向碱室内通入水。

通过采用上述技术方案，利用双极膜电渗析的原理，将葡萄酸钠溶液分离为氢氧化钠溶液和葡萄糖酸溶液，实现了对氢氧化钠溶液的回收，并且得到了葡萄糖酸溶液。

第二方面，本申请提供的一种利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法采用如下的技术方案：

一种利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法，主要包括以下步骤：

S1:制备葡萄糖酸，利用上述公开一种制备葡萄糖酸方法制备葡萄糖酸；

S2：配置葡萄糖酸锌溶液，将氧化锌加入葡萄糖酸溶液中，反应制得葡萄糖酸锌溶液；

S3：过滤，对葡萄糖酸锌溶液进行过滤，去除固定杂质，保留溶液；

S4：结晶，冷却葡萄糖酸锌溶液，将葡萄糖酸锌晶体析出；

S5：分离，将葡萄糖酸锌晶体和母液进行过滤分离；

S6：干燥，烘干葡萄糖酸锌晶体，得到葡萄糖酸锌晶体成品。

通过采用上述技术方案，采用葡萄糖作为原料，制得葡萄糖酸锌，相对于葡萄糖酸钙或者葡萄糖内酯，葡萄糖价格相对便宜很多，达到降低成本的目的。利用氢氧化钠中和得到的葡萄糖酸，以维持pH值的恒定，避免因氢离子浓度过高而影响催化反应速度。氢氧化钠可以通过之后双极膜分离过程进行分离，实现氢氧化钠的回收，进一步降低成本。

优选的，于S2中，将葡萄糖酸溶液打入反应罐内，升温至75℃~90℃，然后再加入氧化锌。

通过采用上述技术方案，通过升温增加了葡萄糖酸和氧化锌的反应速度，并且增加了葡萄糖酸锌的溶解性能，反应罐中可以制得浓度更高的葡萄酸锌，进而提高产量。

优选的，于S2中，一边搅拌葡萄糖酸溶液一边加入氧化锌，反应时间大于2小时。

通过采用上述技术方案，氧化锌和葡萄糖酸充分接触充分反应，提高影响速度，提高生产效率。

优选的，于S5中分离产生的母液回收并且加入S2中的反应罐中。

通过采用上述技术方案，母液中为常温下饱和的葡萄糖酸锌溶液，其含有较多的葡萄糖酸锌溶质，通过对母液的回收利用，降低成本。

优选的，于S2中，葡萄糖酸溶液为1060.7份，其中含水772.2份，氧化锌67.2份。

通过采用上述技术方案，通过实验所得上述比例氧化效果最佳。

优选的，于S2中，反应罐内设置有双极膜反应加速器，所述双极膜反应加速器包括双极膜、阴离子交换膜、阳极和阴极，所述双极膜和阴离子交换膜均为同轴设置的螺旋卷绕状，所述阳极和阴极两者中一个位于双极膜的螺旋中心，另一个位于双极膜的位于双极膜边缘，所述双极膜的阳离子交换层朝向阴极，其阴离子交换层朝向阳极，所述阴离子交换膜位于双极膜朝向阴极一侧，所述氧化锌和葡萄糖酸在双极膜的阳离子交换层和阴离子交换膜之间反应。

通过采用上述技术方案，双极膜电离产生氢离子进入双极膜的阳离子交换层和阴离子交换膜之间，提升了该区域内的氢离子浓度，从而提升氧化锌和氢离子的反应速度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用葡萄糖作为原料，通过氧化酶反应制得葡萄糖酸，相对于葡萄糖酸钙，葡萄糖价格相对便宜很多，达到降低成本的目的；

2.利用氢氧化钠中和得到的葡萄糖酸，以维持pH值的恒定，避免因氢离子浓度过高而影响催化反应速度，氢氧化钠可以通过之后双极膜分离过程进行分离，实现氢氧化钠的回收，进一步降低成本。

具体实施方式

本申请实施例公开一种制备葡萄糖酸方法。该方法主要包括：

S1：氧化，先氧化罐内加入水、葡萄糖和氧化酶。其中葡萄糖为3753.5份，水为7430份，氧化酶为11.2份。然后向氧化罐内通入空气，氧化罐内的压力维持在1.5~2.5公斤，空气流量为200毫升~500毫升，为氧化反应提供充足的氧气。

氧化过程中监控氧化罐中的pH值，并且将pH值维持在3.8~5.8之间。随着更多葡萄糖被氧化成葡萄糖酸，氧化罐内的pH值会降低，当pH值降低至3.8时，向氧化罐内滴加氢氧化钠，以控制pH值。

通过氧化罐内的糖度监控氧化反应的进程情况，当氧化罐内的糖度减低至0.2°Bx时，氧化反应结束。

S2：过滤，对氧化完成的溶液输送至过滤器中进行过滤，去除固定杂质，保留溶液。葡萄糖原料和氧化酶原料中还有少量不可反应的固体杂质，将固体杂质去除。

S3：双极膜分离，将过滤后的溶液利用双极膜电渗析法分离。

双极膜电渗析法采用双极膜与阳离子交换膜的膜组合。单个膜组合包括两个双极膜以及位于两个双极膜之间的阳离子交换膜，两个双极膜的阳离子交换层朝向阴极，其阴离子交换层朝向阳极，双极膜的阳离子交换层与阳离子交换膜之间为盐室，需要分离的溶液注入盐室，从盐室流出的的溶液就是分离完成的葡萄糖酸溶液。双极膜的阴离子交换层与阳离子交换膜之间为碱室，向碱室内通入水，碱室中流出的为分离得到氢氧化钠溶液。

S4：树脂吸附，经过双极膜分离得到的葡萄糖酸溶液还含有部分葡萄糖酸钠，所以需要将钠离子取出。利用阳离子交换树脂吸附钠离子得到葡萄糖酸。

本申请实施例一种制备葡萄糖酸方法的实施原理为：采用葡萄糖作为原料，制得葡萄糖酸锌，相对于葡萄糖酸钙或者葡萄糖内酯，葡萄糖价格相对便宜很多，达到降低成本的目的。利用氢氧化钠中和得到的葡萄糖酸，以维持pH值的恒定，避免因氢离子浓度过高而影响催化反应速度。氢氧化钠可以通过之后双极膜分离过程进行分离，实现氢氧化钠的回收，进一步降低成本。

本申请实施例还公开一种利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法。

实施例1：

一种利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法主要包括：

S1：制备葡萄糖酸，利用上述公开的一种制备葡萄糖酸方法制备葡萄糖酸。

S2：配置葡萄糖酸锌溶液，先将葡萄糖酸溶液打入反应罐内，升温至75℃~90℃，本申请实施例为85 ℃。然后一边对葡萄糖酸溶液搅拌一边加入氧化锌。使用的份数为：葡萄糖酸溶液为1060.7份，其中含水772.2份，氧化锌67.2份，反应时间为2 小时左右。

S3：过滤，对S2中反应完成的溶液输送至过滤器中进行过滤，去除固定杂质，保留溶液。氧化锌原料中还有少量不可反应的固体杂质，将固体杂质去除。

S4：结晶，将过滤后的葡萄糖酸锌输入至结晶罐内冷却结晶，将葡萄糖酸锌晶体析出。

S5：分离，将结晶后，将葡萄糖酸锌结晶和母液一通输入离心分离器中，将母液和结晶进行分离，将分离后的母液进行回收并且输送S2中进行配置葡萄糖酸锌溶液。

S6：干燥，将分离后的结晶放置于沸腾干燥床内烘干，得到葡萄糖酸锌晶体成品，冷却之后进行装袋。

实施例1的实施原理为：采用葡萄糖作为原料，制得葡萄糖酸锌，相对于葡萄糖酸钙或者葡萄糖内酯，葡萄糖价格相对便宜很多，达到降低成本的目的。

实施例2：

一种利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法，其与实施例1不同之处在于：

反应罐内安装有双极膜反应加速器。双极膜反应加速器包括双极膜、阴离子交换膜、阳极和阴极。双极膜和阴离子交换膜均为同轴设置的螺旋卷绕状，阳极和阴极两者中一个位于双极膜的螺旋中心，另一个位于双极膜的位于双极膜边缘。本申请实例中阳极位于双极膜的螺旋中心，阴极有多个并且周向固定连接于反应罐内壁。双极膜的阳离子交换层朝向阴极，其阴离子交换层朝向阳极，阴离子交换膜位于双极膜朝向阴极一侧，氧化锌和葡萄糖酸在双极膜的阳离子交换层和阴离子交换膜之间反应。双极膜电离产生氢离子进入双极膜的阳离子交换层和阴离子交换膜之间，提升了该区域内的氢离子浓度，从而提升氧化锌和氢离子的反应速度。

实施例2的实施原理为：通过双极膜反应加速器增加了氧化锌和氢离子反应区内氢离子的浓度，从而提升氧化锌和氢离子的反应速度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。