甘氨酸的製備方法
2023-06-04 02:39:11
甘氨酸的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種甘氨酸的製備方法，屬於食品添加劑及其製備方法領域。本發明所述的甘氨酸的製備方法，包括以下步驟：（1）採用滷代酸法將氯乙酸、催化劑和多元溶劑加入到反應器中，通入液氨進行循環法合成反應，可得到甘氨酸和氯化銨混合液，催化劑循環回用。（2）混合液進入離子膜分離裝置中，在直流電場作用下，控制等電點PH值，NH4+和Cl-分別被遷移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中遷移分離NH4Cl後，留下大部分甘氨酸。（3）把剩餘混合液通過結晶析出即得產品甘氨酸。本發明所述的甘氨酸的製備方法，具備高效、節能、無三廢，節約原材料，提高產品質量等優勢，符合當前產業中大力提倡的綠色工藝潮流。
【專利說明】甘氨酸的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種甘氨酸的製備方法，屬於食品添加劑及其製備方法領域。
【背景技術】
[0002]甘氨酸是一種重要的胺基酸，是食品工業、醫藥工業、農藥工業、有機合成和生物化學研究等的重要原料，作為食品添加劑、飼料添加劑、日化助劑等被廣泛應用於食品、飼料、日化等行業中。目前國內年產量在6萬噸以上，生產工藝均採用滷代酸合成法，合成反應生成甘氨酸和氯化銨混合物，工業上均採用甲醇醇析法分離甘氨酸和氯化銨，這需要用大量的甲醇使甘氨酸分離析出，母液為甲醇混合物，經過精餾，回收甲醇，精餾殘餘物排放，其工藝過程尚存在一些問題:1、蒸汽消耗大；2、甲醇揮發大，消耗高；3、甲醇造成生產環境嚴重汙染，使用大量甲醇也增加了生產不安全性；4、混合液雜質多，氯化銨腐蝕嚴重，精餾塔防腐要求高，投資大，精餾塔維修費用高。5、副產物氯化銨不能回收。6、催化劑消耗大，不能回收。
[0003]近幾年來，國內外都在大力提倡和研究綠色化學，綠色化學又稱清潔化學，其理想在於不再使用有毒有害物質，不再產生廢物，不再處理廢物，從源頭上阻止汙染。綠色化學要求利用「潔淨技術」或「環境友好技術」，採用「綠色工藝」或「少廢無廢工藝」，既追求經濟可行，也追求潔淨安全，保護環境，充分利用資源。綠色生產工藝包括節約原材料和能源、利用清潔能源，不用有害有毒原材料，在一切排放物和廢物離開工藝之前降低其數量和毒性，現階段的綠色生產主要為:減汙、降耗、綜合利用。
[0004]因此，研究一種綠色方法生產甘氨酸具有明顯的經濟和社會效益。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種高效、節能、無三廢，節約原材料，提高產品質量的甘氨酸的綠色製備方法。
[0006]本發明所述的甘氨酸的製備方法，包括以下步驟:
(I)採用滷代酸法將氯乙酸、催化劑和多元溶劑加入到反應器中，通入液氨進行循環法合成反應，可得到甘氨酸和氯化銨混合液，催化劑循環回用。
[0007](2)混合液進入離子膜分離裝置中，在直流電場作用下，控制等電點PH值和電流密度，NH4+和Cl—分別被遷移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中遷移分離NH4Cl後，留下大部分甘氨酸。
[0008](3)把剩餘混合液通過結晶析出即得產品。
[0009]優選的，本發明所述的步驟(2)中的離子膜分離裝置採用的是反饋循環式離子膜分離裝置。
[0010]進一步優選的，本發明所述的步驟(2)中的離子膜分離過程中的等電點pH為PH5.8-6.0。
[0011]更進一步優選的，本發明所述的步驟(2)中的離子膜分離過程中的電流密度為15-35A/cm2。
[0012]本發明所述的甘氨酸的製備方法，具有以下特點:
(I)避免使用有毒有害物質
離子膜法甘氨酸分離工藝中避免了老工藝醇析法中使用的大量有毒有害物質甲醇，甲醇可經消化道、呼吸道及皮膚滲透等進入人體導致中毒，對視神經損害最為嚴重。甲醇沸點為64.7°C，是易揮發易燃燒液體，其蒸汽和空氣的混合物，爆炸極限為6.0—36.5% (體積)。醇析法中每噸產品需十幾噸甲醇進行醇析結晶，甲醇揮發量大，生產環境汙染嚴重，大量的甲醇母液周轉容易引起生產安全事故。
[0013](2)降低能耗。使用潔淨能源。
[0014]離子膜法甘氨酸分離工藝中避免了蒸汽的大量使用。醇析法中消耗蒸汽達12t/t產品，以精餾回收大量周轉甲醇。離子膜法中使用了潔淨能源——電力，不汙染環境。
[0015]離子交換膜法工藝過程在常溫、無相變的條件下實現物質分離，精餾過程是一種相變過程。無相變過程比相變過程耗能要低，在離子交換膜法分離過程中，所耗電能主要用於遷移溶液中的電解質離子。在反饋式離子交換膜分離裝置分離甘氨酸過程中，電流效率要顯著高於普通的離子交換膜分離裝置，電流效率可達75%以上。電流效率越高，消耗電能越低。離子膜法分離甘氨酸工藝中能源消耗成本只是醇析法工藝的50%以下。
[0016](3)降低設備投資，避免使用易腐蝕設備
離子膜法甘氨酸分離工藝避免了使用易受氯化銨腐蝕的大精餾塔。在醇析法中為減少氯化銨的強腐蝕，往往在精餾塔提餾段，再沸加熱器等設備中採用昂貴的鈦材，設備維修費用高，而離子交換膜分離系統中，除部分外部部件用金屬外，離子交換膜用高分子材料製成，隔板、輸液系統、循環槽及其它部件多採用塑料或橡膠製成，這些材料絕緣性和抗腐蝕性能都很好，離子膜分離裝置使用壽命長，操作維修方便，易實現自動化控制。離子膜法甘氨酸分離工藝設備投資要比醇析法顯著減少。
[0017](4)產品質量顯著提高，副產物有效利用，催化劑循環利用
離子膜法分離工藝可以直接得到晶體甘氨酸，產品堆密度可達到0.8g/ml，而醇析法為
0.55g/ml左右。而且新工藝不經過重結晶精製工藝，便可得到質量檔次更高的甘氨酸產品，廣品附加值提聞。
[0018]新工藝中催化劑可多次連續回用，催化劑消耗減少至90kg/t以下。
[0019]副產物氯化銨母液，外觀澄清，經過濃縮結晶可得到白色結晶狀氯化銨，也可直接將母液作為原料，生產其它產品。醇析法中氯化銨母液為黃色油狀物，成份複雜，經濃縮後可提取部分氯化銨混合物，但外觀為深黃色，氯化銨含量不高。
[0020]離子膜法分離工藝不但有效分離了主副生成物，且使主副產品質量顯著提高，副產品全部回收，減少了三廢排放。
[0021]本發明所述的甘氨酸的製備方法，具備高效、節能、無三廢，節約原材料，提高產品質量等優勢，符合當前產業中大力提倡的綠色工藝潮流。
【具體實施方式】
[0022]實施例一:
採用新滷代酸法將氯乙酸、催化劑和多元溶劑加入到反應器中，通液氨進行循環法合成反應，可得到甘氨酸和氯化銨混合液，催化劑循環回用，混合液進入反饋式離子膜分離裝置中，在直流電場作用下，控制離子膜分離過程中的等電點pH為PH5.8-6.0和電流密度15-35A/cm2,NH4+和Cl_分別被遷移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中遷移分離NH4Cl後，留下大部分甘氨酸，把剩餘混合液通過結晶析出即得產品甘氨酸。在離子膜分離過程中的在非等電點時，甘氨酸也有部分電離而遷移，在反饋式離子膜分離裝置中，部分電離後而遷移出去的甘氨酸，可經過反饋循環系統進行回收，從而不需要通常電滲析膜分離中的等電聚焦控制。該工藝產品得率高，產品堆密度可達到0.8g/ml，高於醇析法為0.55g/ml左右。
【權利要求】
1.甘氨酸的製備方法，包括以下步驟: (1)採用滷代酸法將氯乙酸、催化劑和多元溶劑加入到反應器中，通入液氨進行循環法合成反應，可得到甘氨酸和氯化銨混合液，催化劑循環回用； (2)混合液進入離子膜分離裝置中，在直流電場作用下，控制等電點PH值和電流密度，NH4+和Cl—分別被遷移出去，形成NH4C1溶液，混合液中遷移分離NH4C1後，留下大部分甘氨酸； (3 )把剩餘混合液通過結晶析出即得產品甘氨酸。
2.如權利要求1所述的甘氨酸的製備方法，其特徵在於所述的步驟(2)中的離子膜分離裝置採用的是反饋循環式離子膜分離裝置。
3.如權利要求1或2所述的甘氨酸的製備方法，其特徵在於所述的步驟(2)中的離子膜分離過程中的等電點pH為PH5.8-6.0。
4.如權利要求1或2所述的甘氨酸的製備方法，其特徵在於所述的步驟(2)中的離子膜分離過程中的電流密度為15-35A/cm2。
【文檔編號】C07C229/08GK104262183SQ201410423273
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】王耀斌 申請人:陝西盛邁石油有限公司