一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝的製作方法
2023-05-06 18:00:51
一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於：將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品，調節pH3-8，通過色譜分離得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物。所述的色譜分離為採用色譜柱或連續色譜分離系統進行色譜分離。本發明所述的左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，以色譜分離為核心的分離方法，分離的左旋肉鹼純度高，可用於食品生產，而得到的無機鹽副產物也可以回收利用，同時色譜樹脂無需再生，樹脂可多次使用，生產成本低，是真正意思的低碳環保、零汙染、操作簡單、成本低廉的分離方法。
【專利說明】一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及左旋肉鹼的生產工藝，尤其涉及一種使用色譜技術在左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝。
【背景技術】
[0002]左旋肉鹼(L-carnitine)，又稱L-肉鹼或音譯卡尼丁，是一種促使脂肪轉化為能量的類胺基酸，其主要生理功能是促進脂肪轉化成能量，服用左旋肉鹼能夠在減少身體脂肪、降低體重的同時，不減少水分和肌肉，在2003年被國際肥胖健康組織認定為最安全無副作用的減肥營養補充品。醫學上可用於治療功能性腎功能衰竭、心臟病、冠心病和有機酸血症等，還可以作為慢性肝病的輔助藥物，對內毒素血症和肝臟損傷也有一定的保護作用。
[0003]有關左旋肉鹼的製備有許多研究報告和專利，已知的適於大規模製備的主要有消旋體光學拆分法、巴豆甜菜鹼、r-丁基甜菜鹼的微生物轉化法、釕催化劑不對稱合成法等幾種。其中，合成法製備左旋肉鹼純化除鹽都是採用陰離子樹脂交換方法，如專利EP-B295109、W000/29370、CN1727328A。但是離子交換法需要用到大量的陰離子交換樹脂，樹脂需要不斷地進行再生和洗脫，消耗大量的鹽酸與氨水，給汙水和廢氣處理造成極大的壓力，很容易造成環境的汙染，在日益注重環保的今天，迫切需要一種「綠色」的生產工藝。專利CN101274899A提供了一種電滲析法在左旋肉鹼生產中的純化除鹽工藝，其以合成法為基礎，採用電滲析技術進行的清潔製備工藝，與傳統工藝相比，其具有縮小生產周期，降低環境汙染等特點，但是因為電滲析膜的特性，為了保持物料的流動，其無法處理較高濃度的料液，易導致產品濃度較低，增加後續蒸發成本；另外相比於離子交換法電滲析法在輔料消耗上有所降低，但其酸鹼消耗還是存在的，對後期的環保處理依然是不小的壓力。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種操作簡單、成本低廉、分離度高、綠色環保的左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝。
[0005]為達到上述目的，本發明所採取的技術方案為:一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品，調節PH3-8，通過色譜分離得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物。
[0006]進一步，所述的色譜分離採用的樹脂為強酸型陽離子樹脂、銨型陽離子樹脂、弱酸型陽離子樹脂、鈉型陽離子樹脂、銨型陽離子樹脂、鉀型陽離子交換樹脂。
[0007]進一步，所述的無機鹽為氯化銨、硫酸鈉、氯化鈉、硫酸銨等。
[0008]優選的，所述的色譜分離為採用色譜柱進行色譜分離，具體步驟為:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品用去離子水配製成1% -40%質量百分濃度的水溶液，調節該水溶液PH3-8，在0-100°C條件下，進入裝填色譜介質的色譜柱，以水作洗提劑洗提，分別收集洗提液和殘留液，獲得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物，實現肉鹼和無機鹽的高效分離。
[0009]進一步，所述的色譜柱的溫度0_80°C，柱徑高比為1: 1-1: 50，進料量為0.05BV-4.5BV，進料質量濃度為1% -40%，洗提流速為0.lBV/h_6BV/h。
[0010]進一步，所述的色譜柱進行色譜分離的形式包括真實移動床色譜、模擬移動床色譜(SMB)或間歇式色譜的色譜柱。
[0011]進一步，所述的肉鹼粗品中左旋肉鹼和無機鹽兩者的比例為1: 99-99: I。
[0012]優選的，所述的色譜分離為採用連續色譜分離系統進行色譜分離，具體步驟為:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品，在10~80°C條件下，進入裝填強酸陽離子交換樹脂的連續色譜分離系統，以水作洗提劑洗提，分別收集洗提液和殘留液，獲得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物，實現對肉鹼和無機鹽的高效分離。
[0013]進一步，所述的連續色譜分離系統為內置20個分離單元的連續色譜分離系統，每個分離單元內填充強酸陽離子交換樹脂；所述的連續色譜分離系統分成五個區域，每個區域組成如下:
[0014]吸附區:包含I個分離單元，採用正向串聯進料方式，含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品依次經過該分離單元後的中間料液進入中間料罐；
[0015]水洗區:包含3個分離單元，經吸附區吸附的分離單元，採用正向串聯進純水方式進行水洗，收集水洗液進入中間料罐；
[0016]第一分離區:包含7個分離單元，經過水洗區水洗的分離單元，採用正向串聯進純水分離肉鹼與無機鹽，收集第一分離區的第三個分離單元的出口的料液，得左旋肉鹼；
[0017]反頂脫水區:包含2個分離單元，經過第一分離區的分離單元，採用反向串聯進第二分離區得到的無機鹽溶液，將樹脂間隙的純水擠出，該部分純水可進行回用；
[0018]第二分離區:包含8個分離單元，反頂脫水區處理完後，採用正向串聯進中間料罐中的中間料液，在第二分離區第8個分離單元出口處收集得無機鹽溶液，第二分離區的分離單元處理完後進入吸附區循環處理。
[0019]優選的，所述的連續色譜分離系統分離單元轉動的時間為540-1200S。
[0020]優選的，所述的吸附區分離單元中的原料液流速為0.2-4/小時；所述的第一分離單元區的純水流速為0.4-16L/小時；所述的水洗區分離單元中的純水流速為0.5-38L/小時。
[0021]優選的，所述的反頂脫水區分離單元中的無機鹽料液流速為0.5-30L/小時；所述的第二分離區中的中間料液流速為0.8-60L/小時。
[0022]採用上述技術方案，本發明所述的左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，以色譜分離為核心的分離方法，分離的左旋肉鹼純度高，可用於食品生產，而得到的無機鹽副產物也可以回收利用，同時色譜樹脂無需再生，樹脂可多次使用，生產成本低，是真正意思的低碳環保、零汙染、操作簡單、成本低廉的分離方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明所述的採用連續色譜分離系統的示意圖；
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明做進一步說明。
[0025]實施例1[0026]將左旋肉鹼粗品(固形物含量14%，其中含肉鹼56%，44%氯化鈉)配製成濃度5%的上樣溶液，用HCl調pH到3.5 ;據色譜柱的體積規格，按照徑高比為1: 40填充鈉型陽離子色譜樹脂，控制柱溫在10-80°C，變溫色譜分離，上樣量為4.0BV ;用去離子水作為洗提劑，控制溫度在10-80°C和流速為0.5BV/h條件下進行洗提；分別收集洗提液和殘留液，分別獲得肉鹼和氯化鈉，兩種產品的水溶液，兩物質分離率達98%以上。
[0027]實施例2
[0028]將肉鹼粗品(固形物含量40%，其中含肉鹼25%，氯化銨75% )配製成濃度35%的進料水溶液，用氨水調PH到7.8;根據色譜柱的體積規格，按照徑高比為1: 20填充銨型陽離子色譜樹脂，控制柱溫在30°C，上樣量為1.5BV ;用蒸餾水作為洗提劑，控制溫度在30°C和流速為4BV/h條件下進行洗提；分別收集洗提液和殘留液，分別獲得肉鹼和氯化銨兩種產品的水溶液，兩物質分離率達98 %以上。
[0029]實施例3
[0030]將肉鹼粗品(固形物含量40%，其中含肉鹼25%，硫酸鈉75% )配製成濃度35%的進料水溶液，用鹽酸調PH到4.0;根據色譜柱的體積規格，按照徑高比為1: 40填充鈉型陽離子色譜樹脂，控制柱溫在40°C，上樣量為0.5BV ;用脫鹽水作為洗提劑，控制溫度在40°C和流速為1.5BV/h條件下進行洗提；分別收集洗提液和殘留液，分別獲得肉鹼和硫酸鈉兩種產品的水溶液，兩物質分離率達98%以上。
[0031]實施例4
[0032]將肉鹼粗品(固形物含量40%，其中含肉鹼64%，硫酸鈉36%)配製成濃度40%的進料水溶液，用氨水調PH到6.5;根據色譜柱的體積規格，按照徑高比為1: 45填充鉀型陽離子色譜樹脂，控制柱溫在40°C，上樣量為1.5BV;用蒸餾水作為洗提劑，控制溫度在40°C和流速為2.5BV/h條件下進行洗提；分別收集洗提液和殘留液，分別獲得肉鹼和硫酸鈉兩種產品的水溶液，兩物質分離率達98%以上。
[0033]實施例5
[0034]將肉鹼粗品(固形物含量40%，其中含肉鹼60%，氯化鉀40%)配製成濃度25%的進料水溶液，用氨水調PH到8.5;根據色譜柱的體積規格，按照徑高比為1: 5填充樹脂鉀型陽離子色譜樹脂，控制柱溫在65°C，上樣量為5BV，色譜方法形式為真實移動床色譜，變溫色譜方式；用蒸餾水作為洗提劑，控制溫度在65°C和流速為2.5BV/h條件下進行洗提；分別收集洗提液和殘留液，分別獲得肉鹼和氯化鉀兩種產品的水溶液，兩物質分離率達98%以上。
[0035]如圖1所示，色譜分離採用連續色譜分離系統，且連續色譜分離系統內置20個分離單元，每個分離單元內填充強酸陽離子交換色譜樹脂；所述的連續色譜分離系統分成五個區域，每個區域組成如下:
[0036]吸附區(11#分離單元):包含I個分離單元，採用正向進料方式，原料液依次經過該分離單元後的12#分離單元流出的中間料液進入中間料罐；
[0037]第一分離洗區(4#_10#分離單元):包含7個分離單元，經吸附區吸附的分離單元，採用正向串聯進純水方式用水洗區(1-3#)的出料作為第一分離區的進料，收集11#分離單元流出的水洗液進入中間料罐；
[0038]水洗區(1#_3#):包含3個分離單元，經過水洗區水洗的分離單元，採用正向串聯進純水分離左旋肉鹼，收集3#分離單元料液，得較純淨的左旋肉鹼溶液；
[0039]反頂脫水區(19#_20#):包含2個分離單元，經過第一分離區的分離單元，採用反向串聯進第二分離區得到的無機鹽溶液，將樹脂間隙的純水擠出；
[0040]第二分離區(12#_18#):包含8個分離單元，反頂脫水區處理完後，採用正向串聯進中間料罐中的中間料液，收集18#分離單元出口處的流出液得無機鹽溶液，第二分離區的分離單元處理完後進入吸附區循環處理。
[0041]將上述方法用於肉鹼純化脫鹽的結果見表一、表二。
[0042]表一:中試實驗結果
[0043]
【權利要求】
1.一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品，調節PH3-8，通過色譜分離得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物。
2.根據權利要求1所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的色譜分離採用的樹脂為強酸型陽離子樹脂、銨型陽離子樹脂、弱酸型陽離子樹脂、鈉型陽離子樹脂、銨型陽離子樹脂或鉀型陽離子交換樹脂。
3.根據權利要求1所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的無機鹽為氯化銨、硫酸鈉、氯化鈉或硫酸銨。
4.根據權利要求1所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的色譜分離為採用色譜柱進行色譜分離，具體步驟為:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品用去離子水配製成I %-40%質量百分濃度的水溶液，調節該水溶液pH3-8，在0-100°C條件下，進入裝填色譜介質的色譜柱，以水作洗提劑洗提，分別收集洗提液和殘留液，獲得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物，實現肉鹼和無機鹽的高效分離。
5.根據權利要求4所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的色譜柱的溫度0-80°C，柱徑高比為1: 1-1: 50，進料量為0.05BV-4.5BV，進料質量濃度為1% -40%，洗提流速為0.lBV/h -6BV/h。
6.根據權利要求4所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的色譜柱進行色譜分離的形式包括真實移動床色譜、模擬移動床色譜或間歇式色譜的色譜柱。
7.根據權利要求1所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的色譜分離為採用連續色譜分離系統進行色譜分離，具體步驟為:將含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品，在10~80°C條件下，進入裝填強酸陽離子交換樹脂的連續色譜分離系統，以水作洗提劑洗提，分別收集洗提液和殘留液，獲得左旋肉鹼和無機鹽兩種產物，實現對肉鹼和無機鹽的高效分離。
8.根據權利要求7所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的連續色譜分離系統為內置20個分離單元的連續色譜分離系統，每個分離單元內填充強酸陽離子交換樹脂；所述的連續色譜分離系統分成五個區域，每個區域組成如下: 吸附區:包含I個分離單元，採用正向串聯進料方式，含有肉鹼和無機鹽的肉鹼粗品依次經過該分離單元後的中間料液進入中間料罐； 水洗區:包含3個分離單元，經吸附區吸附的分離單元，採用正向串聯進純水方式進行水洗，收集水洗液進入中間料罐； 第一分離區:包含7個分離單元，經過水洗區水洗的分離單元，採用正向串聯進純水分離肉鹼與無機鹽，收集第一分離區的第三個分離單元的出口的料液，得左旋肉鹼； 反頂脫水區:包含2個分離單元，經過第一分離區的分離單元，採用反向串聯進第二分離區得到的無機鹽溶液，將樹脂間隙的純水擠出，該部分純水可進行回用； 第二分離區:包含8個分離單元，反頂脫水區處理完後，採用正向串聯進中間料罐中的中間料液，在第二分離區第8個分離單元出口處收集得無機鹽溶液，第二分離區的分離單元處理完後進入吸附區循環處理。
9.根據權利要求8所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的連續色譜分離系統分離單元轉動的時間為540-1200S。
10.根據權利要求8所述的一種左旋肉鹼生產過程中的左旋肉鹼和無機鹽分離工藝，其特徵在於:所述的吸附區分離單元中的原料液流速為0.2-4/小時；所述的第一分離單元區的純水流速為0.4-16L/小時；所述的水洗區分離單元中的純水流速為0.5-38L/小時；所述的反頂脫水區分離單元中的無機鹽料液流速為0.5-30L/小時；所述的第二分離區中的中間料液流速為 0.8-60L/小時。
【文檔編號】C07C229/22GK103936610SQ201410162525
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】李振峰, 彭廣生, 陳洪景, 虞美輝, 陳世鬱, 孫洪貴, 張松北 申請人:廈門世達膜科技有限公司