山梨醇的生產工藝可按生產設備、生產技術及生產原料的不同加以分類。按生產設備不同可分為釜式間歇式生產工藝、外循環半連續加氫工藝、連續化管式加氫生產工藝;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酵法。
該工藝的優點是:采用先進的自動化控制系統,同時備有多種連鎖和報警系統,自動化程度及安全可靠性較高;比較適合于大規模生產;具有完備的粗醇精制系統,生產的山梨醇質量高;采用了多級(3~4)氫化管式反應器,氫化反應相對較溫和;由于是連續化生產,因此各項消耗低,收率高。缺點是:該工藝對催化劑的強度和活性要求較高;開停車較為復雜;由于是成套引進,因此存在備品備件的國產化問題。
(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、催化劑分離、離子交換、溶液蒸發和結晶干燥等。該法適合生產對純度要求高的山梨醇如:維生素C生產用醇、醫藥產品和結晶山梨醇等。
(5) 淀粉糖化直接加氫法 主要工藝過程
淀粉→ 浸水凈化→ 調漿→ 加鹽酸→ 水解→ 加碳酸鈉中和→ 活性炭脫色→ 濾液蒸發→ 陰、陽離子樹脂交換→ 氫氧化鈉調節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。該法的優點:①可免去葡萄糖結晶過程,收率可由50%提高到85%,降低了生產成本。②原料價格低廉、易得,可用玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉和糖結晶母液等。③生產的山梨醇純度較低,凝固點低,不存在山梨醇的結晶和防凍問題,很適合于牙膏、食品和化妝品等輕工行業。但該法生產的山梨醇不能用于維生素C、醫藥等對山梨醇純度要求高的行業,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,催化劑的發展趨勢是:由Raney鎳向多元改性Raney鎳發展,由多元改性Raney鎳催化劑向負載性貴金屬催化劑發展,由晶態催化劑向非晶態催化劑發展。該法是目前工業上的主要生產方法。
(7)電解氧化還原法 電解氧化還原法是用電化學方法通過成對電解氧化還原反應,在陽極室和陰極室同時分別制得葡萄糖酸和山梨醇2種產品,該法可提高產品質量,降低生產成本,是一種正在開發的新的生產方法。有人改換了陰、陽兩極室的中間隔膜,選用美國杜邦(Du Pont)公司生產的全氟磺酸陽離子交換膜,發現可以提高電流效率和葡萄糖轉化率。目前該法還沒有成功實現工業化。
(8)生物發酵法 Viikari等1984年報道運動發酵單胞菌(Zymonmonas mibilis)制山梨醇的發酵法,所用原料為果糖和葡萄糖的混合液。Kim等人1992年報道菊粉酶和運動發酵單胞菌細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制備山梨醇和葡萄糖酸。2001年有報道采用高產菊粉酶的克魯維酵母Y-85菌株與產山梨醇的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae ATCC 36859),通過屬間原生質融合方法,成功構建直接利用菊粉產山梨醇的酵母融合菌株。葡萄糖生物發酵法研究也有新的進展,德國、日本正在開發固載酶催化劑中孔纖維膜反應器連續生產山梨醇技術。
