[发明专利]一种可逆深共晶溶剂双水相生产分离5-HMF的方法

说明书

本发明公开了一种可逆深共晶溶剂双水相生产分离5‑HMF的方法，属于食品分离技术领域。配制一定质量浓度的枸橼酸溶液，然后再称取一定质量的深共晶溶剂、果糖、枸橼酸溶液，将其混合构成单相(酸性系统)，在100℃下反应120min；再配制一定质量浓度的苛性钾溶液、枸橼酸钾溶液，反应完成后，加入苛性钾水溶液以终止反应，并通过增加pH值，将体系转为双相(碱性系统)进行萃取分离。本发明构建的体系，能够在pH驱动下进行单相和双相之间相互转变，可逆转变的能力在分离过程中具有极其重要的意义。将体系应用于果糖生产和分离5‑羟甲基糠醛，构成生产分离的集成平台，具有经济效益、综合性和可持续性。

技术领域

本发明属于食品分离技术领域，涉及一种可逆深共晶溶剂双水相生产分离5-HMF的方法。

背景技术

糖基化合物(果糖、葡萄糖、蔗糖、纤维素等)脱水生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)，在过去几年引起极大的关注，5-HMF被认为是糖基化合物衍生物的关键与非石油基化学品及燃料的中间体。5-HMF应用极为广泛，能够用于合成生物燃料二甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸衍生物等，以及多种化合物和新型高分子材料。最近已经有报导有机溶剂、离子液、深共晶溶剂用于糖基化合物生产5-HMF，虽然具有良好的得率，但是开发具有经济效益，综合生产和萃取分离于一体的集成平台的构建仍是至关重要的需求。

深共晶溶剂是盐和氢键供体的低共熔混合物，其熔点足够低，可用作溶剂。除了与离子液类似的良性特征(例如，广泛的液态范围，不燃性和低挥发性)之外，深共晶溶剂由于其可再生、易生物降解、易制备、低成本而具有的独特优点，对于生产萃取分离5-HMF具有广泛的应用前景。

发明内容

针对传统生产和萃取分离的分别进行导致的成本高、操作复杂的缺点，以及使用有毒有害试剂的问题，本发明旨在解决上述问题之一；本发明目的是提供一种可逆深共晶溶剂双水相生产分离5-HMF的方法。该技术方法集生产和分离于一体，受pH值驱动能够进行单双相之间转换，且绿色高效简单易行。

为了实现上述目的，按照下述步骤进行：

(1)深共晶溶剂合成：称量摩尔比为1：2的四级铵盐和1-丙醇(或乙醇)，将其混合并在50℃下搅拌0.5h，得到均一透明的深共晶溶剂；

(2)5-HMF的生产：配制一定质量浓度的枸橼酸溶液，再称取一定质量步骤(1)的深共晶溶剂、果糖、枸橼酸溶液，将其混合构成单相(酸性系统)，在100℃下反应120min；

(3)5-HMF的萃取分离：配制一定质量浓度的苛性钾溶液、枸橼酸钾溶液，待步骤(2)反应完成后，加入苛性钾水溶液以终止反应，并通过增加pH值，将体系转为双相(碱性系统)进行萃取分离；

(4)体系组分均加入完成以后，放在涡旋震荡器上震荡5min，保证整个体系均匀，震荡结束后置于25～35℃，萃取20min；

(5)萃取分离完成后，分别取富集深共晶溶剂相和富集无机盐相溶液进行5-羟甲基糠醛和果糖含量的测定，5-羟甲基糠醛被萃取到富集深共晶溶剂相，果糖被萃取到富集无机盐相。

优选的，步骤(2)所述枸橼酸溶液质量浓度为50wt％，深共晶溶剂：果糖：枸橼酸溶液的质量比为30：3～15：22.5，构成单相(酸性系统)进行催化反应。

优选的，步骤(3)所述苛性钾溶液质量浓度为50wt％，枸橼酸溶液：苛性钾溶液的质量比为22.5:19.3，苛性钾溶液加入体系中终止反应，枸橼酸钾溶液质量浓度为60wt％，并加入枸橼酸钾溶液于终止反应的体系中，直至无机盐相pH值增加至8.50(基于1-丙醇)/8.45(基于乙醇)，将体系转为双相(碱性系统)进行萃取分离。

本发明的有益效果：