RU2090618C1 - Method of producing monosugars from their mixture - Google Patents
Method of producing monosugars from their mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2090618C1 RU2090618C1 RU95118198A RU95118198A RU2090618C1 RU 2090618 C1 RU2090618 C1 RU 2090618C1 RU 95118198 A RU95118198 A RU 95118198A RU 95118198 A RU95118198 A RU 95118198A RU 2090618 C1 RU2090618 C1 RU 2090618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- urea
- ethanol
- hydrolysis
- monosugars
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению моносахаров из растительного углеводосодержащего сырья и может быть использовано в их промышленном производстве для пищевой, фармацевтической, косметической и других отраслей промышленности. The invention relates to the production of monosaccharides from vegetable carbohydrate-containing raw materials and can be used in their industrial production for food, pharmaceutical, cosmetic and other industries.
В последнее время рядом исследований установлено влияние моносахаров на регулирование иммунной системы организма человека, введение их в пищевой рацион снижает возможность таких заболеваний, как ишемия, подагра, диабет и др. Это обусловливает необходимость промышленного производства моносахаров и их смесей. Recently, a number of studies have established the influence of monosaccharides on the regulation of the immune system of the human body, their introduction into the diet reduces the possibility of diseases such as ischemia, gout, diabetes, etc. This necessitates the industrial production of monosaccharides and their mixtures.
Наиболее перспективным является получение этих продуктов из доступного и недорогого растительного сырья. Известно, что в отечественной флоре имеются растения с высоким содержанием полисахаридов, например бобовые плоды, корни солодки, акация гледичия и др. The most promising is the receipt of these products from affordable and inexpensive plant materials. It is known that in the domestic flora there are plants with a high content of polysaccharides, for example legumes, licorice roots, acacia gledichiya, etc.
Известен способ получения галактоманнанов из растительного сырья, содержащего углеводы /В. Д. Шербухин. Галактоманнаны отечественной флоры. Прикладная биохимия и микробиология. Т. 29, 1933, с. 803 813/. A known method of producing galactomannans from plant materials containing carbohydrates / B. D. Sherbukhin. Galactomannans of domestic flora. Applied Biochemistry and Microbiology. T. 29, 1933, p. 803 813 /.
Способ осуществляется экстракцией измельченного сырья кипящим 85%-ным этанолом /40 60 мин/ с последующим осаждением продукта этанолом и отделением осадка центрифугированием. Эта процедура повторяется несколько раз. После этого проводятся очистка осадка реактивом Фелинга, выделение продукта из раствора медного комплекса разбавленной соляной кислотой, обезвоживание этанолом и сушка. The method is carried out by extraction of crushed raw materials with boiling 85% ethanol / 40-60 min /, followed by precipitation of the product with ethanol and separation of the precipitate by centrifugation. This procedure is repeated several times. After this, the precipitate is purified by Feling’s reagent, the product is separated from the copper complex solution with dilute hydrochloric acid, ethanol dehydration and drying.
Этот способ не осуществим в промышленных условиях, не обеспечивает выход моносахаров. This method is not feasible in an industrial environment, does not provide the output of monosaccharides.
Известны способы обработки различного растительного сырья /солома, кора и др. / для кормов животным путем гидролиза измельченного сырья серной кислотой с добавлением катализатора /металлы, мочевина/ с целью повышения в кормах содержания моносахаров /а.с. СССР N 651652, A 23 K 1/12, 1979; а.с. СССР N 1713538, A 23 K 1/12, 23.02.92. Бюл. N 7/. Known methods of processing various plant materials (straw, bark, etc.) for animal feed by hydrolysis of the crushed raw material with sulfuric acid with the addition of a catalyst / metals, urea / in order to increase the content of monosugars in the feed / a.c. USSR N 651652, A 23 K 1/12, 1979; A.S. USSR N 1713538, A 23 K 1/12, 02.23.92. Bull. N 7 /.
Однако эти способы не предусматривают получения моносахаров и их смесей в чистом виде для использования в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. However, these methods do not provide for the production of monosugars and their mixtures in pure form for use in food, pharmaceutical and other industries.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения Д-маннозы из бобов рожкового дерева /Г.В. Лазурьевский и др. Практические работы по химии природных соединений. М. Высшая школа, 1966, с. 58/. Closest to the claimed is a method for producing D-mannose from carob beans / G.V. Lazurievsky et al. Practical work on the chemistry of natural compounds. M. Higher School, 1966, p. 58 /.
Способ включает гидролиз измельченного сырья серной кислотой при нагревании на водяной бане в течение 9 ч, охлаждение и отделение гидролизата центрифугированием, нейтрализацию раствора гидроокисью бария, очистку активированным углем при кипячении, фильтрацию в горячем виде и упаривание до получения осадка. Очистка продукта проводится перекристаллизацией ледяной уксусной кислотой и промывкой метанолом и эфиром. Недостатками способа являются сложность и многоступенчатость процесса очистки, трудность осуществления технологии в промышленных условиях, невозможность использования получаемых сахаров в качестве пищевой добавки /из-за использования метанола и эфира/. The method includes hydrolysis of crushed raw materials with sulfuric acid when heated in a water bath for 9 hours, cooling and separating the hydrolyzate by centrifugation, neutralizing the solution with barium hydroxide, cleaning with activated carbon during boiling, filtering in hot form and evaporating to obtain a precipitate. Purification of the product is carried out by recrystallization with glacial acetic acid and washing with methanol and ether. The disadvantages of the method are the complexity and multi-stage cleaning process, the difficulty of implementing the technology in an industrial environment, the inability to use the resulting sugars as a food additive / due to the use of methanol and ether /.
Целью изобретения является обеспечение возможности осуществления промышленного производства моносахаров и их смесей из растительного углеводосодержащего сырья для использования в пищевой и фармацевтической промышленности, уменьшение затрат. The aim of the invention is to provide the possibility of industrial production of monosaccharides and mixtures thereof from vegetable carbohydrate-containing raw materials for use in the food and pharmaceutical industries, reducing costs.
Поставленная цель достигается тем, что проводят гидролиз измельченного углеводосодержащего сырья 0,5 5,0%-ным раствором серной кислоты при 95 - 135oC в течение 1,5 3 ч, затем вводят мочевину в соотношении с весом сырья 1: 8 1:40 по массе, выдерживают при той же температуре 30 60 мин, смесь нейтрализуют, охлаждают, раствор отделяют от осадка, очищают, упаривают, проводят кристаллизацию сахаров этанолом в соотношении 1:1 1:2 с упаренным раствором при 10 20oC в течение 2 8 ч, кристаллы отделяют центрифугированием, промывают их этанолом и высушивают в вакууме при 20 -45oC.This goal is achieved by the fact that hydrolysis of the crushed carbohydrate-containing raw materials is carried out with a 0.5 5.0% solution of sulfuric acid at 95 - 135 o C for 1.5 3 hours, then urea is introduced in the ratio with the weight of the raw material 1: 8 1: 40 by weight, kept at the same temperature for 30-60 minutes, the mixture was neutralized, cooled, the solution was separated from the precipitate, purified, evaporated, sugar was crystallized with ethanol in a ratio of 1: 1 1: 2 with an evaporated solution at 10 20 o C for 2 8 hours, the crystals are separated by centrifugation, washed with ethanol and dried in vacuum at 20 - 45 o C.
По отношению к прототипу изобретение имеет следующие отличительные признаки. In relation to the prototype, the invention has the following distinctive features.
Проведение гидролиза кислотой меньшей концентрации /0,5 5,0%/ при более высокой температуре /95 135oC/ при сокращении времени до 1,5 3 ч обеспечивает уменьшение тепловых затрат и расхода кислоты.The hydrolysis of the acid with a lower concentration / 0.5 5.0% / at a higher temperature / 95 135 o C / while reducing the time to 1.5 3 h provides a reduction in heat consumption and acid consumption.
Введение мочевины увеличивает выход моносахаров и ускоряет процесс гидролиза. При нагревании растительного сырья в растворе серной кислоты происходят разрушение лигнин-целлюлозного комплекса и переход легкогидролизуемых углеводов в кислый раствор. Мочевина катализирует реакцию гидролиза гемицеллюлозы. Раствор мочевины обладает основными свойствами, но его водные растворы имеют нейтральную реакцию. Поэтому проводят нейтрализацию кислого раствора эквимолекулярным раствором щелочи. The introduction of urea increases the yield of monosugars and accelerates the process of hydrolysis. When heating plant materials in a solution of sulfuric acid, the lignin-cellulose complex is destroyed and the easily hydrolyzable carbohydrates pass into an acidic solution. Urea catalyzes the hydrolysis of hemicellulose. The urea solution has the basic properties, but its aqueous solutions have a neutral reaction. Therefore, the acid solution is neutralized with an equimolecular alkali solution.
Комплекс мочевины с кислотами разлагается выше 152oC, поэтому в заявляемых температурных интервалах гидролиза не происходит разложения мочевины до углекислого газа и аммиака.The urea complex with acids decomposes above 152 o C, therefore, in the claimed temperature ranges of hydrolysis does not decompose urea to carbon dioxide and ammonia.
Кристаллизация сахаров в упаренном растворе с этанолом в соотношении с раствором 1:1 1:2 обеспечивает повышение чистоты и выхода готового продукта, пригодного для пищевых добавок. Crystallization of sugars in an evaporated solution with ethanol in a ratio with a solution of 1: 1 1: 2 provides an increase in the purity and yield of the finished product, suitable for food additives.
Отделение кристаллов центрифугированием повышает выход готового продукта, промывка этанолом сохраняет пищевые свойства, высушивание в вакууме - сохраняет чистоту и структурные свойства моносахаров. Separation of crystals by centrifugation increases the yield of the finished product, washing with ethanol preserves nutritional properties, drying in a vacuum preserves the purity and structural properties of monosugars.
Возможность практического осуществления изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения. The possibility of practical implementation of the invention is confirmed by examples of specific performance.
Пример 1. Измельченные плоды бобовых массой 100 кг помещают в реакционную емкость объемом 1 м3, приливают 500 кг раствора 0,5%-ной серной кислоты по массе, нагревают сухим паром до температуры 135oC, тщательно перемешивают и выдерживают в течение 1,5 ч. По истечении 1,5 ч гидролиза в смесь вводят 2,5 кг мочевины, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин при той же температуре, а по истечении 30 мин вводят 40 л насыщенного раствора с 5 кг гидроокиси бария, охлаждают реакционную смесь, тщательно перемешивают в течение 2 ч, проверяют pH среды, которая должна быть в пределах 5,5 6,5.Example 1. The crushed legume fruits weighing 100 kg are placed in a 1 m 3 reaction vessel, 500 kg of a solution of 0.5% sulfuric acid are poured by weight, heated with dry steam to a temperature of 135 o C, thoroughly mixed and kept for 1, 5 hours. After 1.5 hours of hydrolysis, 2.5 kg of urea are introduced into the mixture, mixed thoroughly and held for 30 minutes at the same temperature, and after 30 minutes 40 liters of a saturated solution of 5 kg of barium hydroxide are introduced, the reaction mixture is cooled, mix thoroughly for 2 hours, check the pH of the medium, which should be be in the range of 5.5 6.5.
Нейтрализованный раствор отделяют от осадка на центрифуге, очищают активированным углем, упаривают с помощью вакуумного испарителя на 2/3 объема при температуре 60 70oC и вводят 1:1 к упаренному раствору 96o этиловый спирт для осаждения сахаров в растворе. После выдерживания раствора с кристаллами сахаров при температуре 20oC в течение 8 ч полученные кристаллы отделяют центрифугированием при 3000 13000 об/мин, промывают их 96o этиловым спиртом и осадок высушивают под глубоким вакуумом при температуре 45oC.The neutralized solution is separated from the precipitate in a centrifuge, purified with activated carbon, evaporated using a vacuum evaporator in 2/3 of the volume at a temperature of 60 70 o C and 1: 1 is added to an evaporated solution of 96 o ethanol to precipitate sugars in solution. After keeping the solution with sugar crystals at a temperature of 20 o C for 8 h, the obtained crystals are separated by centrifugation at 3000 13000 rpm, washed with 96 o ethanol and the precipitate is dried under high vacuum at a temperature of 45 o C.
Выход моносахаров составляет 20%
Пример 2. Получение моносахаров проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что гидролизу подвергают измельченную шелуху от гречневой крупы, гидролиз проводят 5%-ной серной кислотой при 100oC в течение 2 ч, добавляют 12,5 кг мочевины и выдерживают 40 мин, кристаллизацию ведут при соотношении упаренного раствора и этилового спирта 1:2 при 15oC в течение 6 ч и сушат при 25oC. Выход моносахаров составил 15%
Пример 3. Получение моносахаров проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что гидролизу подвергают измельченные корни солодки, гидролиз проводят 2%-ной серной кислотой при 95oC в течение 3 ч, добавляют 10 кг мочевины и выдерживают 60 мин, кристаллизацию ведут при соотношении упаренного раствора и этилового спирта 1:1,5 при 20oC в течение 2 ч и сушат при 45oC. Выход моносахаров составил 5%
Пример 4. Получение моносахаров проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что гидролизу подвергают измельченные плоды гледичии трехколючковой /акация гледичия/, гидролиз проводят 1%-ной серной кислотой при 120oC в течение 2,5 ч, добавляют 10 кг мочевины и выдерживают 45 мин, кристаллизацию ведут при соотношении упаренного раствора и этилового спирта 1:2 при 15oC в течение 6 ч и сушат при 20oC. Выход моносахаров составил 15%
Как показали экспериментальные данные, при снижении концентрации серной кислоты, температуры и времени гидролиза ниже заявленных пределов не происходит разрушения лигнин-целлюлозного комплекса, превышение же заявляемых пределов нецелесообразно и приведет к увеличению тепловых затрат и расхода кислоты.Monosugar yield is 20%
Example 2. The preparation of monosaccharides is carried out analogously to example 1, except that the crushed husk from buckwheat is subjected to hydrolysis, hydrolysis is carried out with 5% sulfuric acid at 100 ° C for 2 hours, 12.5 kg of urea are added and incubated for 40 minutes crystallization is carried out at a ratio of one stripped off solution and ethyl alcohol of 1: 2 at 15 o C for 6 hours and dried at 25 o C. The yield of monosugars was 15%
Example 3. The preparation of monosaccharides is carried out analogously to example 1, except that the crushed licorice roots are hydrolyzed, hydrolysis is carried out with 2% sulfuric acid at 95 ° C for 3 hours, 10 kg of urea are added and kept for 60 minutes, crystallization is carried out at the ratio of one stripped off solution and ethyl alcohol 1: 1.5 at 20 o C for 2 h and dried at 45 o C. The yield of monosugars was 5%
Example 4. The preparation of monosaccharides is carried out analogously to example 1, except that the hydrolysis is subjected to crushed fruits of gledicia tricuspid / acacia gledicia /, hydrolysis is carried out with 1% sulfuric acid at 120 o C for 2.5 h, add 10 kg of urea and stand for 45 minutes, crystallization is carried out at a ratio of one stripped off solution and ethyl alcohol of 1: 2 at 15 o C for 6 h and dried at 20 o C. The yield of monosugars was 15%
As shown by experimental data, with a decrease in sulfuric acid concentration, temperature, and hydrolysis time below the stated limits, the lignin-cellulose complex is not destroyed, exceeding the declared limits is impractical and will lead to an increase in heat costs and acid consumption.
Внесение мочевины ранее чем за 1,5 ч в реакционную среду не приводит к каталитическому эффекту, так как еще недостаточно разрушен лигнин-целлюлозный комплекс кислотой. The introduction of urea earlier than 1.5 hours into the reaction medium does not lead to a catalytic effect, since the lignin-cellulose complex with acid is still not sufficiently destroyed.
Внесение мочевины после 3 ч в реакционную смесь приводит к излишнему расходу энергии и разложению арабинозы, маннозы и некоторых других лабильных сахаров. The introduction of urea after 3 hours into the reaction mixture leads to excessive energy consumption and decomposition of arabinose, mannose and some other labile sugars.
Выдерживание реакционной смеси с мочевиной менее 30 мин приводит к меньшему накоплению простых сахаров, что подтверждает недостаточную каталитическую активность мочевины. Holding the reaction mixture with urea for less than 30 minutes leads to less accumulation of simple sugars, which confirms the insufficient catalytic activity of urea.
Выдерживание реакционной смеси с мочевиной более 60 мин приводит к декструкции сахаров, в результате чего накапливаются пентозы, а не гексозы и продукты взаимодействия сахаров с мочевиной гликозилмочевина, галактозилмочевина и др. Sustaining the reaction mixture with urea for more than 60 minutes leads to sugar deconstruction, resulting in the accumulation of pentoses, not hexoses, and the products of the interaction of sugars with urea, glycosylurea, galactosylurea, etc.
В заявляемых пределах соотношения мочевины и сухих веществ наблюдается наибольшая каталитическая активность мочевины, при запредельных значениях выход сахаров снижается. In the claimed limits of the ratio of urea and solids, the highest catalytic activity of urea is observed, with exorbitant values, the sugar yield decreases.
При снижении количества этилового спирта, времени выдержки ниже заявляемых пределов кристаллизации сахаров не происходит, превышение же заявляемых параметров нецелесообразно. When reducing the amount of ethyl alcohol, the exposure time below the declared limits of sugar crystallization does not occur, exceeding the claimed parameters is impractical.
Таким образом, изобретение практически осуществимо, его использование позволит организовать промышленное производство моносахаров для пищевых и фармацевтических добавок из недорогого и доступного сырья. Thus, the invention is practicable, its use will allow to organize the industrial production of monosaccharides for food and pharmaceutical additives from inexpensive and affordable raw materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118198A RU2090618C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of producing monosugars from their mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118198A RU2090618C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of producing monosugars from their mixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2090618C1 true RU2090618C1 (en) | 1997-09-20 |
| RU95118198A RU95118198A (en) | 1997-10-10 |
Family
ID=20173176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95118198A RU2090618C1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method of producing monosugars from their mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2090618C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2371002C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-10-27 | Сергей Моисеевич Бухдрукер | Method of processing plant raw material for fodder |
-
1995
- 1995-10-26 RU RU95118198A patent/RU2090618C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Лазурьевский Г.В. и др. Практические работы по химии природных соединений. - М.: Высшая школа, 1966. р.38. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2371002C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-10-27 | Сергей Моисеевич Бухдрукер | Method of processing plant raw material for fodder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5125977A (en) | Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass | |
| SU640636A3 (en) | Method of treating green leaf plants | |
| US4181796A (en) | Process for obtaining xylan and fibrin from vegetable raw material containing xylan | |
| CN111004827B (en) | Preparation method of xylo-oligosaccharide | |
| CN103923039A (en) | Method for preparing dianhydrogalactitol | |
| US4350766A (en) | Pentose syrup production from hemicellulose | |
| Wang et al. | Dietary fiber extraction from defatted corn hull by hot-compressed water | |
| RU2090618C1 (en) | Method of producing monosugars from their mixture | |
| CN100469760C (en) | Process for preparing betaine | |
| Neville | Linseed mucilage | |
| Patil et al. | Extraction of pectin from citrus peels—a review | |
| KR100549399B1 (en) | Method for preparing water-soluble pearl powder using room temperature acid hydrolysis | |
| RU2016904C1 (en) | Method of fructose-containing product preparing | |
| Ardiansyah et al. | Hydrolysis of Solid Waste From Bioethanol Plants into Glucose Using Hydrochloric Acid Catalyst | |
| Hirase et al. | Constituents of the mucilage of Gloiopeltis furcata | |
| SU1482646A1 (en) | Method of processing straw into fodder | |
| RU2182907C1 (en) | Method of production of quercetin | |
| RU2767351C2 (en) | Method for obtaining feed additive for farm animals and birds based on plant extracts | |
| RU2182906C1 (en) | Method of production of quercetin | |
| CN116746667B (en) | A method for preparing selenium-enriched egg powder | |
| SU751384A1 (en) | Carhydrate fodder addition and method of producing it | |
| RU2035168C1 (en) | Method for preparation of mayonnaise | |
| CN109970821B (en) | Method for extracting arabinose from taxus chinensis | |
| SU1564196A1 (en) | Method of two=stage hydrolysis of vegetable raw material | |
| CN111116390B (en) | Preparation method of calcium glutamate |