甘氨酸的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种甘氨酸的制备方法，属于食品添加剂及其制备方法领域。本发明所述的甘氨酸的制备方法，包括以下步骤：（1）采用卤代酸法将氯乙酸、催化剂和多元溶剂加入到反应器中，通入液氨进行循环法合成反应，可得到甘氨酸和氯化铵混合液，催化剂循环回用。（2）混合液进入离子膜分离装置中，在直流电场作用下，控制等电点PH值，NH4+和Cl-分别被迁移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中迁移分离NH4Cl后，留下大部分甘氨酸。（3）把剩余混合液通过结晶析出即得产品甘氨酸。本发明所述的甘氨酸的制备方法，具备高效、节能、无三废，节约原材料，提高产品质量等优势，符合当前产业中大力提倡的绿色工艺潮流。
【专利说明】甘氨酸的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种甘氨酸的制备方法，属于食品添加剂及其制备方法领域。
【背景技术】
[0002]甘氨酸是一种重要的氨基酸，是食品工业、医药工业、农药工业、有机合成和生物化学研究等的重要原料，作为食品添加剂、饲料添加剂、日化助剂等被广泛应用于食品、饲料、日化等行业中。目前国内年产量在6万吨以上，生产工艺均采用卤代酸合成法，合成反应生成甘氨酸和氯化铵混合物，工业上均采用甲醇醇析法分离甘氨酸和氯化铵，这需要用大量的甲醇使甘氨酸分离析出，母液为甲醇混合物，经过精馏，回收甲醇，精馏残余物排放，其工艺过程尚存在一些问题:1、蒸汽消耗大；2、甲醇挥发大，消耗高；3、甲醇造成生产环境严重污染，使用大量甲醇也增加了生产不安全性；4、混合液杂质多，氯化铵腐蚀严重，精馏塔防腐要求高，投资大，精馏塔维修费用高。5、副产物氯化铵不能回收。6、催化剂消耗大，不能回收。
[0003]近几年来，国内外都在大力提倡和研究绿色化学，绿色化学又称清洁化学，其理想在于不再使用有毒有害物质，不再产生废物，不再处理废物，从源头上阻止污染。绿色化学要求利用“洁净技术”或“环境友好技术”，采用“绿色工艺”或“少废无废工艺”，既追求经济可行，也追求洁净安全，保护环境，充分利用资源。绿色生产工艺包括节约原材料和能源、利用清洁能源，不用有害有毒原材料，在一切排放物和废物离开工艺之前降低其数量和毒性，现阶段的绿色生产主要为:减污、降耗、综合利用。
[0004]因此，研究一种绿色方法生产甘氨酸具有明显的经济和社会效益。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种高效、节能、无三废，节约原材料，提高产品质量的甘氨酸的绿色制备方法。
[0006]本发明所述的甘氨酸的制备方法，包括以下步骤:
(I)采用卤代酸法将氯乙酸、催化剂和多元溶剂加入到反应器中，通入液氨进行循环法合成反应，可得到甘氨酸和氯化铵混合液，催化剂循环回用。
[0007](2)混合液进入离子膜分离装置中，在直流电场作用下，控制等电点PH值和电流密度，NH4+和Cl—分别被迁移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中迁移分离NH4Cl后，留下大部分甘氨酸。
[0008](3)把剩余混合液通过结晶析出即得产品。
[0009]优选的，本发明所述的步骤(2)中的离子膜分离装置采用的是反馈循环式离子膜分离装置。
[0010]进一步优选的，本发明所述的步骤(2)中的离子膜分离过程中的等电点pH为PH5.8-6.0。
[0011]更进一步优选的，本发明所述的步骤(2)中的离子膜分离过程中的电流密度为15-35A/cm2。
[0012]本发明所述的甘氨酸的制备方法，具有以下特点:
(I)避免使用有毒有害物质
离子膜法甘氨酸分离工艺中避免了老工艺醇析法中使用的大量有毒有害物质甲醇，甲醇可经消化道、呼吸道及皮肤渗透等进入人体导致中毒，对视神经损害最为严重。甲醇沸点为64.7°C，是易挥发易燃烧液体，其蒸汽和空气的混合物，爆炸极限为6.0—36.5% (体积)。醇析法中每吨产品需十几吨甲醇进行醇析结晶，甲醇挥发量大，生产环境污染严重，大量的甲醇母液周转容易引起生产安全事故。
[0013](2)降低能耗。使用洁净能源。
[0014]离子膜法甘氨酸分离工艺中避免了蒸汽的大量使用。醇析法中消耗蒸汽达12t/t产品，以精馏回收大量周转甲醇。离子膜法中使用了洁净能源——电力，不污染环境。
[0015]离子交换膜法工艺过程在常温、无相变的条件下实现物质分离，精馏过程是一种相变过程。无相变过程比相变过程耗能要低，在离子交换膜法分离过程中，所耗电能主要用于迁移溶液中的电解质离子。在反馈式离子交换膜分离装置分离甘氨酸过程中，电流效率要显著高于普通的离子交换膜分离装置，电流效率可达75%以上。电流效率越高，消耗电能越低。离子膜法分离甘氨酸工艺中能源消耗成本只是醇析法工艺的50%以下。
[0016](3)降低设备投资，避免使用易腐蚀设备
离子膜法甘氨酸分离工艺避免了使用易受氯化铵腐蚀的大精馏塔。在醇析法中为减少氯化铵的强腐蚀，往往在精馏塔提馏段，再沸加热器等设备中采用昂贵的钛材，设备维修费用高，而离子交换膜分离系统中，除部分外部部件用金属外，离子交换膜用高分子材料制成，隔板、输液系统、循环槽及其它部件多采用塑料或橡胶制成，这些材料绝缘性和抗腐蚀性能都很好，离子膜分离装置使用寿命长，操作维修方便，易实现自动化控制。离子膜法甘氨酸分离工艺设备投资要比醇析法显著减少。
[0017](4)产品质量显著提高，副产物有效利用，催化剂循环利用
离子膜法分离工艺可以直接得到晶体甘氨酸，产品堆密度可达到0.8g/ml，而醇析法为
0.55g/ml左右。而且新工艺不经过重结晶精制工艺，便可得到质量档次更高的甘氨酸产品，广品附加值提闻。
[0018]新工艺中催化剂可多次连续回用，催化剂消耗减少至90kg/t以下。
[0019]副产物氯化铵母液，外观澄清，经过浓缩结晶可得到白色结晶状氯化铵，也可直接将母液作为原料，生产其它产品。醇析法中氯化铵母液为黄色油状物，成份复杂，经浓缩后可提取部分氯化铵混合物，但外观为深黄色，氯化铵含量不高。
[0020]离子膜法分离工艺不但有效分离了主副生成物，且使主副产品质量显著提高，副产品全部回收，减少了三废排放。
[0021]本发明所述的甘氨酸的制备方法，具备高效、节能、无三废，节约原材料，提高产品质量等优势，符合当前产业中大力提倡的绿色工艺潮流。
【具体实施方式】
[0022]实施例一:
采用新卤代酸法将氯乙酸、催化剂和多元溶剂加入到反应器中，通液氨进行循环法合成反应，可得到甘氨酸和氯化铵混合液，催化剂循环回用，混合液进入反馈式离子膜分离装置中，在直流电场作用下，控制离子膜分离过程中的等电点pH为PH5.8-6.0和电流密度15-35A/cm2,NH4+和Cl_分别被迁移出去，形成NH4Cl溶液，混合液中迁移分离NH4Cl后，留下大部分甘氨酸，把剩余混合液通过结晶析出即得产品甘氨酸。在离子膜分离过程中的在非等电点时，甘氨酸也有部分电离而迁移，在反馈式离子膜分离装置中，部分电离后而迁移出去的甘氨酸，可经过反馈循环系统进行回收，从而不需要通常电渗析膜分离中的等电聚焦控制。该工艺产品得率高，产品堆密度可达到0.8g/ml，高于醇析法为0.55g/ml左右。
【权利要求】
1.甘氨酸的制备方法，包括以下步骤: (1)采用卤代酸法将氯乙酸、催化剂和多元溶剂加入到反应器中，通入液氨进行循环法合成反应，可得到甘氨酸和氯化铵混合液，催化剂循环回用； (2)混合液进入离子膜分离装置中，在直流电场作用下，控制等电点PH值和电流密度，NH4+和Cl—分别被迁移出去，形成NH4C1溶液，混合液中迁移分离NH4C1后，留下大部分甘氨酸； (3 )把剩余混合液通过结晶析出即得产品甘氨酸。
2.如权利要求1所述的甘氨酸的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中的离子膜分离装置采用的是反馈循环式离子膜分离装置。
3.如权利要求1或2所述的甘氨酸的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中的离子膜分离过程中的等电点pH为PH5.8-6.0。
4.如权利要求1或2所述的甘氨酸的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中的离子膜分离过程中的电流密度为15-35A/cm2。
【文档编号】C07C229/08GK104262183SQ201410423273
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】王耀斌 申请人:陕西盛迈石油有限公司