一種提取植酸的方法

2023-09-22 12:13:35 3

專利名稱：：一種提取植酸的方法
技術領域：
：本發明涉及化工領域，具體涉及一種l是取植酸的方法。
背景技術：
：植酸是一種用途廣泛的有機酸，化學名稱是肌醇六磷酸，其分子式為C6H18024P6,分子量660.08,為淡黃色或紅褐色透明糖漿狀液體，易溶於水、丙二醇、甘油等，難溶於醚、苯、氯仿，受熱(120°C)易分解。其主要用作有機磷添加劑、螯合劑、抗氧化劑、保鮮劑、水的軟化劑、發酵促進劑、金屬防腐劑等。植酸對絕大多數金屬離子有極強絡合能力，植酸二價以上金屬鹽均可定性沉澱。每個植酸分子可提供六對氫原子使自由基的電子形成穩定結構，被廣泛應用於日用化工、食品、醫藥、冶金、金屬加工、紡織工業、塑料工藝及高分子工業、電鍍、制漆等行業。;tt酸以才直酸4丐4美鉀鹽的形式廣泛存在於^i物種子內，也存在於動物有核紅細月包內。目前植酸生產的方法是將原料一脫脂米糠或麩皮，經鹽酸浸泡萃取，過濾、中和取得植酸鹽，再將植酸鹽加熱反應製得植酸，這種製備植酸的方法主要缺點是無機磷含量高，佔總磷含量的20%-30%,有的甚至高達50%;另外中和反應需消耗大量酸鹼，產生大量工業三廢，嚴重汙染環境，破壞生態系統，對人類的生存與發展造成不利影響
發明內容為了解決現有製備工藝製備的植酸無機磷含量高的缺陷，本發明提供一種提取植酸的方法，該方法利用溶解度差異有效去除植酸中的無機磷酸鹽類雜質，製備的植酸溶液有機磷含量佔總磷含量的90%以上。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種提耳又^i酸的方法，包括以下步驟(1)萃取將植物原料與水混合後，調節PH至3.0-5.0,浸泡48-72小時後，分離固體，得到液體備用；(2)絮凝在步驟(1)所得液體中加入0.1-1%。有機高分子絮凝劑進行絮凝，去除沉澱，得到濾液備用；(3)吸附取上述濾液調PH值至2.5-5.0之間，通過聚丙烯酸系陰離子交換樹脂；(4)除雜用去離子水對上述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂進行洗滌，去除雜質；(5)解吸附用質量濃度為3.0-8.0%的氫氧化鈉在40°C-7(TC對上述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂進行解吸附，收集解吸液；(6)濃縮結晶在50°C-8(TC濃縮上述解吸液，在溶質濃度增至6-10倍時，析出白色固體，將其去除，收集母液；繼續將母液在真空度為0.02-0.2MPa、溫度為40-60°C的條件下濃縮至有少量白色晶體析出時，於0。C-20。C降溫結晶，析出的白色固體即為粗植酸鈉；(7)水解斷鏈將步驟(6)所得粗植酸鈉加水配成溶液，調PH值為3.0-5.0後，加熱至ll(TC-14(TC使植酸鹽斷鏈生成植酸，過濾去除雜質，即得到植酸溶液。步驟(1)所述植物原料包括玉米、麩皮、小麥、米糠，所述植物原料與水的重量比優選為1:2-5。步驟(2)所述合成高分子絮凝劑包括有機高分子絮凝劑包括陽離子有機高分子絮凝劑、非離子型有機高分子絮凝劑、陰離子有機高分子絮凝劑，均可有效除去水中的懸浮物、膠體粒子，降低C0D。在具體實施方式中，優選有機高分子合成絮凝劑為聚丙烯醯胺系有機高分子合成絮凝劑。步驟(3)所述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂包括強鹼性凝膠型陰離子交換樹脂、弱鹼性大孔型陰離子交換樹脂、強鹼性大孔型陰離子交換樹脂、弱鹼性凝膠型陰離子交換樹脂，均可有效吸附植酸鹽。本發明的具體實施方式中優選採用聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂。在此步驟中，優選以一倍柱體積進料速度使樹脂達到最大吸附程度，同時將流出液返回分廠進行綜合利用。優選地，步驟(4)在3(TC-7(TC進行。優選地，步驟(5)所述解吸液的PH值在7.0-12.0之間。優選地，步驟(7)加熱時間為2-5小時。本發明還提供製備高純度植酸的方法，即步驟(7)還包括脫色、離子交換、濃縮處理步驟。優選地，所述脫色是在步驟(7)所得植酸溶液中按體積比加1.0-5.0%。活性炭於6(TC-8(TC攪拌30-60分鐘進行脫色。優選地，所述離子交換是將植酸溶液分別通過陽離子交換柱與陰離子交換柱去除其中的陽離子和陰離子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe3+、CL—、SO,。優選地，所述濃縮在5G。C-S(TC進行，將植酸濃縮至濃度為55-75%。本發明利用不同鹽溶液因為溶解度差異，在不同的溫度裡面溶解度也不一樣的原理，分離了溶解度相差較大的物質，有效去除植酸溶液混雜的無機磷鹽，相對於現有技術與傳統的工藝方法，其優點在於1.產品純度高。利用溶解度的差異很好的去除其中的無機磷酸鹽類雜質，大大提高了產品中有機磷的含量，本發明所述方法製備的植酸有機磷含量佔總磷含量在90%以上，最高可達98%,參照HG2683-1995進行檯r測，其硫酸鹽以S02計《0.02°/。、氯化物以Cl計《0.02%、4丐鹽以Ca計《0.02°/。，符合中華人民共和國化工行業標準。2.原料消耗少，成本低。本發明中省去傳統方法中的中和步驟，無需消耗大量的酸鹼，因而大大降低成本。3、廢水量少，減少環境汙染。因本發明主要是通過陰離子交換樹脂吸附溶液中的植酸，流出廢液可返回車間繼續利用。本發明所述提取植酸的方法工藝操作簡單、工序少、勞動強度小，有利於實現自動化，具有廣泛的工業應用前景。具體實施例方式下面結合實施例，進一步闡述本發明實施例1(1)將玉米除雜後，與水按l:3的重量比混合後通入S02氣體調節PH3.0，在溫度50。C下浸泡48小時後，分離固體後所得的液體即為萃耳又原液玉米浸泡水。(2)在200L玉米浸泡水中加入1%。陽離子聚丙烯醯胺進行絮凝，過濾沉澱後得到濾液備用，濾渣可用於飼料加工。(3)加鹽S吏調濾液的PH至2.5，將濾液以30L/h速度通過體積為100L裝有50Kg聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂(江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產)吸附其中的植酸，流出液返回分廠再利用，經檢測，對玉米浸泡水中有機磷的吸附率可達90%。(4)用200L去離子水在30。C以相同速度對上述聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行淋洗，經檢測，本步驟有機磷損失率只有Q.5%。(5)配製濃度3.0%的氫氧化鈉100L在卩0。C對步驟(4)處理過的聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行解吸，得到溶液即為解吸液，其PH值為7.0取少量進行總磷、無機磷、有機磷含量檢測。(6)將步驟(5)得到的解吸液在50。C進行濃縮至6倍左右析出白色固體，經磷鉬藍比色法和喹鉬啉酮重量法檢測，為磷酸鈉及其無機鹽類，分離出磷酸鈉及其無機鹽類，用作肥料；收集母液，再將母液在真空度為0.O，Pa、溫度為40。C的條件下濃縮至少量白色晶體析出時，在(TC降溫結晶析出白色固體，經分析為粗植酸鈉，離心分離粗植酸鈉，並加洗水洗滌固相，收集母液後返回濃縮工序。(7)水解斷鏈將粗植酸鈉加水配成10°/的溶液，加鹽酸調PH值為3.0,加入高壓反應爸中加熱至ll(TC反應5小時，使植酸鹽斷鏈生成植酸，並趁熱過濾除取雜質，即得到植酸溶液。(8)脫色在上述植酸溶液中按體積比加5%。粉末活性炭於60。C攪拌脫色，保溫60min後過濾，得才直酸濾液。(9)離子交換將上述濾液分別通過活化再生好的001*7型陽離子交換柱(江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產)與SQD815型陰離子交換柱(江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產)，以去除其中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe3+、CL—、SO,等離子。(10)濃縮在蒸發濃縮器於5(TC將步驟(9)得到的溶液濃縮3小時，經檢測，植酸濃度達到70%。分別取樣檢測萃取原液、解吸液、粗植酸鈉、母液和植酸溶液中的總磷、無機磷、有機磷含量，結果如表l所示。實施例2(l)將麩皮除雜後，與水按l:2的重量比混合後加鹽酸調節PH5.0，在溫度45。C下浸泡72小時後，分離固體後所得的液體即為萃取原液備用，濾渣可用於祠^牛加工。(2)在200L步驟(1)所得萃取原液中加入0.1%。非離子型有機高分子絮凝劑進行絮凝，過濾沉澱後得到濾液備用。(3)加鹽酸調濾液的PH至5.0，將濾液以40L/h速度通過體積為100L裝有50Kg聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂(江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產)吸附其中的植酸，流出液返回分廠再利用，經檢測，此步驟對有機磷的吸附率可達75%。優選以一倍柱體積進料速度使樹脂達到最大吸附程度，同時將流出液返回分廠進行綜合利用。(4)用200L去離子水在70。C以相同速度對上述聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行淋洗，本步驟有機磷損失率只有1.0%。(5)配製濃度8.0%的氫氧化鈉IOOL在70。C對聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行解吸，得到溶液為解吸液，其PH值為10.0,取少量進行總磷、無機磷、有機磷含量檢測。(6)將步驟5得到的解吸液在8(TC進行濃縮至8倍左右析出白色固體，經磷鉬藍比色法和p奎鉬啉酮重量法檢測為磷酸鈉及其無機鹽類，分離出磷酸鈉及其無機鹽類，用作肥料；收集母液，再將母液在真空度為0.2MPa、溫度為6(TC的條件下濃縮至少量白色晶體析出時，在5。C降溫結晶析出白色固體，經分析為粗植酸鈉，離心分離粗植酸鈉，並加洗水洗滌固相，收集母液後返回濃縮工序。分別檢測粗植酸鈉和母液中的總磷、無機磷、有機磷含量，結果見表l。(7)精製水解將粗植酸鈉加水配成10°/。的溶液，加鹽酸調PH值為5.0後，加入高壓反應釜中加熱至14(TC反應2小時，^吏植酸鹽斷鏈生成植酸，趁熱過濾去除雜質，即得到植酸溶液。分別取樣檢測萃取原液、解吸液、粗植酸鈉、母液和植酸溶液中的總磷、無機磷、有機磷含量，結果見表l。實施例3(1)將米糠除雜後，與水按1:5的重量比混合後通入S02氣體調節PH4.5,在溫度30。C下浸泡70小時後，分離固體得到萃取原液備用，濾渣可用於飼料力口工。(2)在200L步驟(1)所得萃取原液中加入0.5%。陰離子聚丙烯醯胺進行絮凝，過濾沉澱後得到濾液備用。(3)加鹽酸調濾液的PH至2.8,將濾液以35L/h速度通過體積為100L裝有50Kg江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產的聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂吸附其中的植酸，流出液返回分廠再利用，經檢測，此步驟對有機磷的吸附率可達80%。(4)用200L去離子水在50。C以相同速度對上述聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行淋洗，本步驟有機磷損失率只有G.8°/。。(5)配製濃度7.0%的氫氧化鈉100L對聚丙烯酸D318陰離子交換樹脂進行解吸，得到溶液為解吸液，其PH值為8.0。取少量進行總磷、無機磷、有機磷含量4企測。(7)將步驟5得到的溶液在7(TC進行濃縮至7倍左右析出白色固體，經磷鉬藍比色法和喹鉬啉酮重量法檢測，為磷酸鈉及其無機鹽類，分離出磷酸鈉及其無機鹽類，用作肥料；收集母液，再將母液在真空度為Q.lMPa、溫度為50。C的條件下濃縮至少量白色晶體析出時，降溫結晶(3。C)析出白色固體，經分析為粗植酸鈉，離心分離粗植酸鈉，並加洗水洗滌固相，收集母液後返回濃縮工序，分別檢測粗植酸鈉和母液中的總磷、無機磷、有機磷含量，結果見表l。(8)精製水解將粗植酸鈉加水配成10%的溶液，加鹽酸調PH值為4.0-5，0後，加入高壓反應釜中加熱至120。C反應3小時，使才直酸鹽斷鏈生成植酸，並趁熱過濾去除雜質。(9)脫色在粗植酸溶液中按體積比加1%。粉末活性炭於8(TC攪拌脫色，保溫60min後過濾，得植酸濾液。(10)離子交換將上述濾液分別通過活化再生好的江蘇蘇青水處理工程集團有限^^司生產的001*7型陽離子交換柱與江蘇蘇青水處理工程集團有限公司生產的SQD815型陰離子交換柱，以去除其中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe3+、CL—、SO廣等離子。(11)濃縮在蒸發濃縮器於5(TC將植酸溶液進行濃縮，濃度可達65%。分別取樣檢測萃取原液、解吸液、粗植酸鈉、母液和植酸溶液中的總磷、無機磷、有機磷含量，結果見表l。實施例4:才直酸的4企測參照中華人民共和國化工行業標準HG2683-1995,對植酸進朽"險測。方法主要有兩種磷鉬藍比色法和喹鉬啉酮重量法，具體選擇那種方法應根據有機磷含量大小決定。1.喹鉬啉酮重量法此方法適合測定磷含量較高的樣品稱取鉬酸鈉70g加水150ml溶解，為溶液I;稱取檸檬酸60g加水150ml和硝酸85ml溶解，在攪拌下將溶液I倒入其中，為溶液II;量取水100ml，加硝酸35ml和喹啉5ml，將混合液緩糹爰倒入溶液II中，；故置24h，過濾於11容量瓶中，加丙酮280ml，用水稀釋至刻度，混勻後儲存於塑料瓶中，有效期半年。通過消化，在硝酸介質中，磷酸與壹鉬檸酮試劑反應生成磷鉬酸壹啉黃色沉澱，通過過濾、洗滌、乾燥後稱重，即可計算出試樣中磷的含量。測定稱取樣品約G.3g(精確至0.0002g),置於300ml錐形瓶中，加硝酸10ml，高氯酸5ml，在通風櫥內置於電爐上加熱，逐漸升溫使白煙逸出至溶液透明近幹，冷卻。用少量水沖洗瓶壁，將其定容轉移至100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，為溶液A。量取溶液A20.00ml於300ml錐形瓶中，加水80ml,硝酸溶液10ml,奮目檸酮試劑50ml，於沸水浴中加熱陳化至溶液澄清，冷卻至室溫。在抽濾裝置上過濾，將沉澱定量轉移至恆重的砂芯玻璃漏鬥中，用少量水多次洗滌沉澱和瓶壁。將沉澱物置於120士2。C烘箱內乾燥lh，於乾燥器內冷卻至室溫，稱重。分析結果計算植酸(C6H18024P6)的有機磷含量(X)可按下式計算出X-iihx0.01400x3.552x100/mx20/100=24.86xm/m式中m卜—表示沉澱物的質量(g);m—i式泮牛的質量g);0.01400—磷鉬壹啉與磷的換算係數'.(30.974/2242.74)3.552—磷與植酸的換算係數(660.04/30.974x6)2、磷鉬藍比色法配製磷標準溶液稱取在105±2。C烘至lh的無水正磷酸二氫鉀4.3930g,精確至O.5mg,並溶於水中，再定量地移入1000ml容量瓶中，加水至刻度，並混合均勻，該標準溶液含量為1000ppm;在使用時將此溶液二次稀釋50倍，該標準溶液含量為20ppm。配製鉬酸銨溶液稱取10.6g鉬酸銨四水化合物溶於燒杯中，並加277ml的濃硫酸，將其定容至11的容量瓶中，冷卻至室溫。配製抗壞血酸溶液稱取5g抗壞血酸溶於100ml的容量瓶中，該溶液只保存在冰箱內，保存時間最多為48h。總磷的消化稱取lg左右磨碎的樣品於消化管中，各加入10ml的濃硝酸和10ml的濃硫酸(先加硝酸後加碌^酸)，搖勻，將消化管放置消化管中消化至液體變為無色為止。磷含量在小於50ppm時無需稀釋；含量在50—500ppra時稀釋10倍；含量在500—5000卯m時稀釋100倍；含量在5000—25000卯m時稀釋500倍；含量在大於25000ppm時稀釋1000倍。樣品的準備消化後的樣品應加少於水，搖勻，用氬氧化鈉溶液將pH值調到7左右，按上稀釋倍數定容到適當的容量瓶中。標準曲線的製作分別取O.5、1、1.5、2、2.5ml的20ppm石粦標準溶液於5支50ml的比色管中，其對應於IO、20、30、40、50ppm的磷，分別用水定容至25ml混勻，再分別用移液管向比色管中先加入4ml的鉬酸4耍溶液，再加入2ml的抗壞血酸，搖勻。將比色管放置沸水中煮沸10min，將其放置涼水中至室溫，將其定容到50ml刻度，搖勻。用分光光度計在波長825nm時測定吸光值，並以磷的含量作為吸光值的函數，畫出標準曲線，記下標準曲線方程。樣品的測定如同做標準曲線方法相似，取稀釋好的樣品V!於50ml的比色管中，用水定容至25ml混勻，分別加入4ml的鉬酸銨和2ml的抗壞血酸，搖勻。煮沸10min,;故置涼水中至室溫，定容到50ml刻度，搖勻，在波長為825nm下測定吸光值，算出標準曲線上確定的磷含量為mlt>計算方法樣品中磷的含量X(ppm):X=iihxRtih—標準曲線上確定樣品液的^舞含量，ppm;R—樣品稀釋的倍數。檢測結果如表l所示tableseeoriginaldocumentpage14注名稱欄的數字l、2、3分別表示實施例1、2、3。以上結果表明，本發明所述方法製備的植酸有機磷含量佔總磷含量在90%以上，最高可達98%，參照HG2683-1995進行檢測，其硫酸鹽以S02計《0.02%、氯化物以Cl計《0.02%、4丐鹽以Ca計《0.02°/。，符合中華人民共和國化工行業標準。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。權利要求1、一種提取植酸的方法，包括以下步驟(1)萃取將植物原料與水混合後，調節PH至3.0-5.0，浸泡48-72小時後，分離固體，得到液體備用；(2)絮凝在步驟(1)所得液體中加入0.1-1‰有機高分子絮凝劑進行絮凝，去除沉澱，得到濾液備用；(3)吸附取上述濾液調PH值至2.5-5.0之間，通過聚丙烯酸系陰離子交換樹脂；(4)除雜用去離子水對上述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂進行洗滌，去除雜質；(5)解吸附用質量濃度為3.0-8.0％的氫氧化鈉在40℃-70℃對上述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂進行解吸附，收集解吸液；(6)濃縮結晶在50℃-80℃濃縮上述解吸液，在溶質濃度增至6-10倍時，析出白色固體，將其去除，收集母液；繼續將母液在真空度為0.02-0.2MPa、溫度為40-60℃的條件下濃縮至有少量白色晶體析出時，於0℃-20℃降溫結晶，析出的白色固體即為粗植酸鈉；(7)水解斷鏈將步驟(6)所得粗植酸鈉加水配成溶液，調PH值為3.0-5.0後，加熱至110℃-140℃使植酸鹽斷鏈生成植酸，過濾去除雜質，即得到植酸溶液。2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(1)所述植物原料包括玉米、麩皮、小麥、米糠。3、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(2)所述有機高分子絮凝劑包括陽離子有機高分子絮凝劑、非離子型有機高分子絮凝劑、陰離子有機高分子絮凝劑。4、根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，步驟(3)所述聚丙烯酸系陰離子交換樹脂包括強鹼性凝膠型陰離子交換樹脂、弱鹼性大孔型陰離子交換樹脂、強鹼性大孔型陰離子交換樹脂、弱鹼性凝膠型陰離子交換樹脂。5、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(4)在30°C-7(TC進行。6、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(5)所述解析液的PH值在7.0-12.0之間。7、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(7)加熱時間為2-5小時。8、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(7)後還包括脫色、離子交換、濃縮處理步驟。9、根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述脫色是在植酸溶液中按體積比加1.0-5.0%。活性炭於60°C-80。C攪拌30-60分鐘進4亍脫色。10、根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述離子交換是將植酸溶液分別通過陽離子交換柱與陰離子交換柱以去除其中的陽離子和陰離子。全文摘要本發明公開了一種提取植酸的方法，即通過萃取、絮凝、吸附、除雜、解吸附、濃縮結晶、水解斷鏈7個步驟製備植酸。本發明所述方法利用溶解度差異有效去除植酸中的無機磷酸鹽類雜質，其製備的植酸溶液有機磷含量可達總磷含量的90％以上，且工藝簡單，原料消耗少，減少了環境汙染，具有廣泛的工業應用前景。文檔編號C07F9/117GK101602777SQ20091015873公開日2009年12月16日申請日期2009年7月3日優先權日2009年7月3日發明者勇周,周永生,熊結青,王建國,胡富貴申請人:安徽豐原生物化學股份有限公司