山梨醇的生產(chǎn)工藝可按生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)原料的不同加以分類。按生產(chǎn)設(shè)備不同可分為釜式間歇式生產(chǎn)工藝、外循環(huán)半連續(xù)加氫工藝、連續(xù)化管式加氫生產(chǎn)工藝;按原料不同可分為葡萄糖催化加氫法、淀粉糖化直接加氫法;按技術(shù)類型不同主要可分為催化加氫法、電解氧化還原法和生物發(fā)酵法。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng),同時(shí)備有多種連鎖和報(bào)警系統(tǒng),自動(dòng)化程度及安全可靠性較高;比較適合于大規(guī)模生產(chǎn);具有完備的粗醇精制系統(tǒng),生產(chǎn)的山梨醇質(zhì)量高;采用了多級(jí)(3~4)氫化管式反應(yīng)器,氫化反應(yīng)相對(duì)較溫和;由于是連續(xù)化生產(chǎn),因此各項(xiàng)消耗低,收率高。缺點(diǎn)是:該工藝對(duì)催化劑的強(qiáng)度和活性要求較高;開停車較為復(fù)雜;由于是成套引進(jìn),因此存在備品備件的國(guó)產(chǎn)化問題。
(4)葡萄糖催化加氫法 主要工藝過程:葡萄糖溶液的制備、加氫反應(yīng)、催化劑分離、離子交換、溶液蒸發(fā)和結(jié)晶干燥等。該法適合生產(chǎn)對(duì)純度要求高的山梨醇如:維生素C生產(chǎn)用醇、醫(yī)藥產(chǎn)品和結(jié)晶山梨醇等。
(5) 淀粉糖化直接加氫法 主要工藝過程
淀粉→ 浸水凈化→ 調(diào)漿→ 加鹽酸→ 水解→ 加碳酸鈉中和→ 活性炭脫色→ 濾液蒸發(fā)→ 陰、陽離子樹脂交換→ 氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH→ 催化加氫→ 沉降陰、陽離子樹脂交換→ 濃縮→ 成品。
淀粉液化糖化的方法有酸法、酸酶法和雙酶法3種。該法的優(yōu)點(diǎn):①可免去葡萄糖結(jié)晶過程,收率可由50%提高到85%,降低了生產(chǎn)成本。②原料價(jià)格低廉、易得,可用玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉和糖結(jié)晶母液等。③生產(chǎn)的山梨醇純度較低,凝固點(diǎn)低,不存在山梨醇的結(jié)晶和防凍問題,很適合于牙膏、食品和化妝品等輕工行業(yè)。但該法生產(chǎn)的山梨醇不能用于維生素C、醫(yī)藥等對(duì)山梨醇純度要求高的行業(yè),該法的催化劑消耗較高。
(6)催化加氫法 催化加氫法制備山梨醇是在高壓反應(yīng)器中,一定濃度的葡萄糖溶液在催化劑作用下被催化還原成山梨醇。所用的催化劑主要是RaneyNi、改性RaneyNi和Ru/C催化劑,催化劑的發(fā)展趨勢(shì)是:由Raney鎳向多元改性Raney鎳發(fā)展,由多元改性Raney鎳催化劑向負(fù)載性貴金屬催化劑發(fā)展,由晶態(tài)催化劑向非晶態(tài)催化劑發(fā)展。該法是目前工業(yè)上的主要生產(chǎn)方法。
(7)電解氧化還原法 電解氧化還原法是用電化學(xué)方法通過成對(duì)電解氧化還原反應(yīng),在陽極室和陰極室同時(shí)分別制得葡萄糖酸和山梨醇2種產(chǎn)品,該法可提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,是一種正在開發(fā)的新的生產(chǎn)方法。有人改換了陰、陽兩極室的中間隔膜,選用美國(guó)杜邦(Du Pont)公司生產(chǎn)的全氟磺酸陽離子交換膜,發(fā)現(xiàn)可以提高電流效率和葡萄糖轉(zhuǎn)化率。目前該法還沒有成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
(8)生物發(fā)酵法 Viikari等1984年報(bào)道運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌(Zymonmonas mibilis)制山梨醇的發(fā)酵法,所用原料為果糖和葡萄糖的混合液。Kim等人1992年報(bào)道菊粉酶和運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌細(xì)胞共同固定在海藻酸鈉顆粒中,利用菊粉抽提液及添加葡萄糖液連續(xù)制備山梨醇和葡萄糖酸。2001年有報(bào)道采用高產(chǎn)菊粉酶的克魯維酵母Y-85菌株與產(chǎn)山梨醇的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae ATCC 36859),通過屬間原生質(zhì)融合方法,成功構(gòu)建直接利用菊粉產(chǎn)山梨醇的酵母融合菌株。葡萄糖生物發(fā)酵法研究也有新的進(jìn)展,德國(guó)、日本正在開發(fā)固載酶催化劑中孔纖維膜反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)山梨醇技術(shù)。