L-сорбоза шляхом її ацетонірованія.
4 стадія. Отримання гідрату діацетон-2-кето-L-гулонової кислоти шляхом окисленнядіацетон-L-сорбоза.
5 стадія. Отримання L-аскорбінової кислоти з гідратудіацетон-2-кето-L-гулоновоїкислоти (деацетонірованіе -> етерифікація -> В«енолізаціяВ» ->В«ЛактонізаціяВ»).
6 стадія. Отримання медичної аскорбінової кислоти.Перекристалізація технічної аскорбінової кислоти.
Вихід продукту в перерахунку па глюкозускладає в цілому до 54%.
Хімічна схема виробництвааскорбінової кислоти
Технологія виробництва аскорбіновоїкислоти
Стадія 1.Виробництво D-сорбіту з D-глюкози
У виробництві синтетичноїаскорбінової кислоти D-сорбітє першим проміжним продуктом синтезу. D-сорбіт являє собоюбілий кристалічний порошок, легко розчинний у воді. Сировиною для йоговиробництва є D-глюкоза. Це порівняно дорога сировина, вартість йогоскладає 40-44% від собівартості аскорбінової кислоти, тому замінаD-глюкози на нехарчові види сировини є важливою проблемою.
Процес відновлення D-глюкозиможна здійснювати двома методами:
- електролітичним відновленням;
- каталітичним гідруванням.
Електролітичне відновленняD-глюкози в D-сорбіт здійснюється при кімнатній температурі в електролізерахзі свинцевими анодами і катодами із сплаву нікелю. Процес проводять вприсутності NaOH і сульфату натрію або амонію прирН = 10. Перевага процесу полягає в м'яких умовах його проведення, ввідсутності дорогих каталізаторів та автоклавів. Однак у процесіелектролітичного відновлення виходить розчин D-сорбіту, забруднениййого ізомером-D-манітом (до 15%). Поділ цих ізомерів представляє великітруднощі. Недоліком процесу є також висока лужність розчину
іскладність конструкції електролізера. Тому в даний час на вітамінних підприємствахприйнятий каталітичний метод.
Каталітичне гідрування(Відновлення) можна представити наступною схемою:
Вихід складає 98-99% відтеоретично можливого. Особливістю цієї стадії виробництва єпротікання ряду побічних реакцій: окислювання D-глюкози (I) в D-глюконовукислоту (VI) киснем повітря в присутності каталізатора; фенолізаціяD-глюкози в лужному середовищі з подальшою изомеризацией в D-фруктозу (II) і D-манозу(IV). D-фруктоза може далі перетворюватися в D-сорбіт (III) і D-маніт (V). Впобічних процесах гидрогенолизом глюкози, крім D-сорбіту, утворюються такожетиленгліколь, гліцерин, пропіленгліколь і ін побічні продукти. Основніпобічні процеси протікають за схемою:
Основне завдання при здійсненнітехнологічного процесу-звести до мінімуму утворення цих побічнихпродуктів. Це досягається рядом заходів, які будуть розглянуті кількапізніше.
Технологічна схема отриманняD-сорбіту включає наступні операції:
1) Приготування і регенерація скелетного нікелевогокаталізатора.
2) Приготування 50-55%-ного розчину D-глюкози.
3) Одержання D-сорбіту.
4) Очищення водного розчину D-сорбіту від іонів важких металів.
5) Отримання кристалічного D-сорбіту для випуску харчового D-сорбіту.
Процес гідрування глюкозиздійснюють двома способами: або автоклавних періодичним способом, або вбезперервно діючих апаратах.
Періодичний спосіб
Процес приготування та регенераціїнікелевого каталізатора зі сплаву Ni-Al вивчався раніше в інших курсах,тому в запропонованому тексті лекцій не розглядається.
Для гідрування наготовлюють50-55%-ний водний розчин D-глюкози при 70-75 В° С, очищають розчин активованимвугіллям при 75 В° С, фільтрують через нутч-фільтр. У очищений розчин додаютьвапняну воду до рН 8,0-8,1 і розчин направляють на гідрування.
В даний час розроблений спосіббезперервної очищення 50%-них розчинів глюкози на гранульованому вугіллі АГ-3.Витрата його значно менше, ніж порошкоподібного, він легше регенерується.Поряд з цим проводяться дослідження з очищення 50%-них водних розчинівглюкози з використанням полімерних мембран і іонообмінних смол.
Автоклавний процес гідруванняздійснюють при температурі 135-140 В° С, і рН = 7,5-7,8 під тиском 70 - 100 атм.при безперервної подачі водню, отриманого електролітичним шляхом, вавтоклав. Закінчення процесу визначають по припиненню падіння тискуводню в автоклаві протягом 20 хв. Розчин сорбіту охолоджують до 75 - 80 В° С,знижують тиск в автоклаві до 5-7 атм. і направляють розчин сорбіту спільноз каталізатором на фільтрацію. Каталізатор відокремлюють на друк-фільтрі і ретельновідмивають гарячою водою. Потім каталізатор направляють на регенерацію. Як ужевказувалося, процес гідрування супроводжується рядом побічних реакцій. Длятого, щоб звести їх до мінімуму, необхідно в періодичному процесі:
- не допускати зберігання лужного розчину D-глюкози зкаталізатором;
- проводити реакцію гідрування при рН, близькому донейтрального (7,3-7,5), т. к. в лужному середовищі D-глюкоза буде піддаватисярозпаду при t == 135-140 В° С.
Однак при змішанні каталізатора зрозчином D-глюкози в автоклаві спостерігається деяке зниження величини рН,тому рН розчину на початку процесу слід доводити до 8,0, а розчинглюкози готувати на дистильованій воді (він повинен бути прозорим і немістити сторонніх солей). Слід використовувати особливо чистий, електролітичнийводень. Каталізатор необхідно ретельно підготувати і промити. Величина зеренкаталізатора-1-2 мм. Залишковий вміст глюкози по закінченні гідрування НЕповинен перевищувати 0,1% за масою.
Безперервний спосіб
Па підприємствах Угорщини, Німеччини,деяких американських фірм, у Росії (м. Йошкар-Ола) процес гідруванняглюкози в сорбіт ведуть безперервним способом.
При безперервному способі більшефективним є застосування суспендованих каталізатора, оскільки при цьомудосягається підвищення контактної поверхні каталізатоpa і найкраще використання об'єму автоклава. На основіугорської ліцензійної технології процес гідрування в Йошкар-Олі (рис. 1)здійснюють в каскаді з колонних автоклавів при температурі 140-165 В° С ітиску 150 атм.
Рис. 1. Схема вузла гідруванняD-глюкози безперервним способом:
1 - масловіддільник; 2 - змішувач; 3 - насос високоготиску; 4, 6. 8 - пароподогревателі високого тиску; 5, 7, 9 - реакторивисокого тиску: 10 - холодильник високого тиску; 11-сепаратор високоготиску; 12 - бризугоуловітель високого тиску; 13 - циркуляційнийкомпресор; 14 - сепаратор з бризгоуловітель; 15 - циркуляційний насос
Попередньо готують 50%-нийрозчин глюкози при t = 80 В° С, охолоджуютьйого до 30-40 В° С і подають на гідрування через спеціальний змішувач зкаталізатором.
В системі змішувачів готують 10%-нуюсуспензію нікелевого каталізатора у вапняній або аміачної воді, змішуютьїї з 50%-ним розчином глюкози і насосами-дозаторами направляють в трипослідовно з'єднані колони. Водень подається в той же змішувач. Зазакінчення процесу гідрування розчин сорбіту спільно з каталізаторомнадходить для сепарації водню в збірник, а потім на фільтрацію (система сепаратор-фільтр).Відпрацьований каталізатор промивають гарячою водою і передають на регенерацію, арозчин D-сорбіту - на очистку.
В даний час проведені випробуваннябільш технологічного і простого процесу гідру...
