專利名稱：：L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于賴氨酸鹽酸鹽
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法，即用飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽做為原材料進一步提純?yōu)榭捎糜卺t(yī)藥、保健品行業(yè)的高純度L-賴氨酸鹽酸鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
：賴氨酸在食品行業(yè)，主要作為營養(yǎng)強化劑與食品除臭劑使用；在醫(yī)藥行業(yè)，L-賴氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，是合成人體激素、酶及抗體的原料，參與人體新陳代謝和各種生理活動，賴氨酸是人體必需的氨基酸，在各種氨基酸輸液配方上基本上都有丄-賴氨酸還可以作為各種利尿藥的輔助治療劑?？膳c酸作用生成鹽，以減輕不良反應(yīng)，與蛋氨酸合用能抑制重高血壓病，同時賴氨酸也是良好的血栓預防劑。近年來研究發(fā)現(xiàn)，賴氨酸對營養(yǎng)不良、乙型肝炎、支氣管炎病有一定療效，與亞鐵化合物一起治療貧血，效果顯著。L-賴氨酸的生產(chǎn)方法一般有直接發(fā)酵法和有機合成與酶法結(jié)合法，然后通過離子交換、鹽酸酸化和降溫重結(jié)晶提純得到純度小于80X的飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽。利用離子交換法分離提純L-賴氨酸鹽酸鹽粗品的純度較高，但離子交換樹脂與化學試劑的消耗量大，廢水排放量大，操作比較復雜；而利用降溫結(jié)晶法提純得到的產(chǎn)品中其它氨基酸的含量偏高，質(zhì)量較差，產(chǎn)品中L-賴氨酸鹽酸鹽的純度只能在95%以下的食品級水平，根本無法達到純度在99.5%以上的醫(yī)藥級水平要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種可用于醫(yī)藥、保健品行業(yè)的純度在99.5%以上的高純度L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法包括下列步驟取定量重量份的L-賴氨酸鹽酸鹽粗品及3-3.8倍L-賴氨酸鹽酸鹽粗品重量份的去離子水和4-6.5%L-賴氨酸鹽酸鹽粗品重量份的活性炭加入到搪瓷反應(yīng)釜中，加熱將溫度控制在70-78t:之間，并加入氯化銨-氨的緩沖液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜中溶液的pH值控制在5-6.5之間，保溫18min27min進行脫色反應(yīng)；然后過濾，除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)；過濾完成后的濾液置入第二搪瓷反應(yīng)釜中并降溫至2027.5t:溫度時，向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑進行溶析，至母液中純水與溶析劑的重量比例為5:1-3時用離心機將母液離心分離，得高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入干燥器內(nèi)進行干燥，篩分，即得到成品。另外——在所述的用板框過濾機過濾除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)的工序中，利用在70-78t:溫度和pH值在5-6.5之間酸堿度的水洗滌濾渣，以減少吸附在濾渣和殘留在濕潤活性炭的溶液中的L-賴氨酸鹽酸鹽，提高產(chǎn)品質(zhì)量收率，同時對活性炭進行脫附回收；——向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑的速率為6-10升/分鐘；——向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑進行溶析用離心機將母液離心分離時，將分離出的液體通過蒸餾工序?qū)⑷芪鰟┓蛛x回收；—所述的活性炭為顆粒狀，其顆粒粒度的范圍在50-120目間。本發(fā)明所提供的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點采用溶析結(jié)晶法比降溫結(jié)晶法和離子交換法具有無污染物排放、即環(huán)境友好和操作簡單得優(yōu)點；在提純方法的溶析結(jié)晶工藝的脫色工段中，采用的是活性炭脫色技術(shù)，活性炭可以回收，循環(huán)重復利用；在結(jié)晶工段采用的是溶析結(jié)晶工藝，作為溶析劑的95%乙醇、甲醇、異丙醇也可以回收再利用。溶析結(jié)晶法生產(chǎn)出的L-賴氨酸鹽酸鹽透光度高，其它氨基酸含量低，卜賴氨酸鹽酸鹽在產(chǎn)品中的含量可以達到99.5%以上，具有純度高、產(chǎn)品的附加值高和經(jīng)濟效益、社會效益好的優(yōu)點。圖1為L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法的工藝流程圖；圖2為溫度與透光度的關(guān)系曲線；圖3為時間與透光度的關(guān)系曲線；圖4為活性炭添加量與透光度關(guān)系的曲線；圖5為酸度與透光度關(guān)系的曲線；圖6為乙醇+水混合溶劑下L-賴氨酸鹽酸鹽的溶解度關(guān)系的曲線；圖7為95%乙醇滴加量對純度的影響關(guān)系的曲線；圖8溫度對純度的影響關(guān)系的曲線。具體實施例下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所提出的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法作進一步的詳細說明如圖l所示，取L-賴氨酸鹽酸鹽粗品及去離子水和活性炭加入到第一搪瓷反應(yīng)釜1中，加熱并加入氯化銨_氨的緩沖液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜中溶液的pH值控制在5-6.5之間，保溫18min27min進行脫色反應(yīng)；然后由泵2泵入到板框式壓濾機3過濾，除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)，將活性炭回收；過濾完后的濾液經(jīng)泵4泵入到第二搪瓷反應(yīng)釜5中并降溫至20-27.5t:溫度時，向該反應(yīng)釜中以一定速率加入溶析劑進行溶析，至母液中純水與溶析劑的比例達到為5:l-3時，經(jīng)液泵6至離心機7將母液離心分離，即得高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入至真空干燥器9內(nèi)進行干燥、篩分10后即得到純度在99.5%以上的即得到L-賴氨酸鹽酸鹽成品。在用板框過濾機過濾除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)的工序中，利用pH值在5-6.5之間酸堿度的水洗滌吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)，將濾液置入第二搪瓷反應(yīng)釜5中，以減少吸附在濾渣和殘留在濕潤活性炭的溶液中的L-賴氨酸鹽酸鹽，提高產(chǎn)品質(zhì)量收率，同時對活性炭進行脫附回收。向第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑進行溶析并用離心機將母液離心分離時，將分離出的液體通過蒸餾塔8將溶析劑和液體分離回收。1、在第一搪瓷反應(yīng)釜中脫色反應(yīng)工序中——活性炭及溶液的酸堿度與板框過濾后濾液透光度的關(guān)系表1所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由于L-賴氨酸鹽酸鹽溶液在未脫色前為深棕色，透光度較低，脫色后透光度升高，透光度的升高程度越大表明脫色效果越好，并為L-賴氨酸鹽酸鹽的提純創(chuàng)造條件。從表1可以看出，粉末活性炭、GH-15活性炭和GH-11活性炭均可以采用，但GH-11活性炭在酸性條件下透光度最高，其脫色效果最好。——加熱溫度的選擇，溫度對脫色的效果影響顯著，活性炭脫色過程就是活性炭顆粒表面對色素分子的吸附過程。活性炭在脫色過程中對色素分子吸附數(shù)量越多，脫色的程度就越高，L-賴氨酸鹽酸鹽的透光度就越高?；钚蕴款w粒表面吸附色素分子是通過活性炭顆粒和色素分子的相對運動的碰撞實現(xiàn)的，提高脫色溫度可以加快活性炭顆粒和色素分子的碰撞速率，提高吸附速度；但當被脫色液溫度升高到一定數(shù)值后就達到了碰撞最大值，并實現(xiàn)了平衡，如果再升溫，脫色效果反而降低。其中脫色溫度對透光度的影響如圖2所示。由圖2可知，溫度較低時透光度隨著溶液脫色溫度的升高而升高，當升高到75°C時達到透光度的最大值98.2%，而后又呈現(xiàn)出下降的趨勢。因此將脫色反應(yīng)的溫度選擇在70-78t:之間，使其透光度達到對應(yīng)的大于97.5%即可?！撋珪r間的選擇脫色時間也是影響脫色效果的重要因素，脫色時間的長短對脫色效果，出料時間，操作成本和運行成本有一定影響。從圖3可以看出，脫色時間選擇在18min27min之間，其透光度均能夠滿足大于97.5%的要求；其中當脫色時間在24min時，溶液的透光度達到98.2%的最高值，說明此時的脫色效果最好。脫色時間長，被吸附的色素分子與活性炭表面的接觸機會多，有利于吸附作用，尤其是吸附一些大分子量的色素分子時，由于分子較大，擴散速度慢，需要較長時間的吸附，當吸附達到最大值時，再延長時間不但不會利于脫色，反而容易使被脫色液產(chǎn)生解吸，使脫色效果變差?！钚蕴坑昧康倪x擇活性炭的用量直接影響了產(chǎn)品的最終脫色效果和運行成本，因此選擇其用量具有重要的意義。在第一反應(yīng)釜中投入GH-11活性炭的量，與透光度的關(guān)系如圖4所示。在脫色反應(yīng)中，活性炭的脫色主要是活性炭表面與色素分子的接觸吸附，活性炭與色素分子的碰撞接觸的機會越多，吸附的色素分子就越多，脫色效果就會越好，產(chǎn)品的透光度就越高。但是當活性炭的添加量到達一定量時，活性炭的吸附達到飽和，此時即使再增加活性炭的添加量，脫色效果也不會變好，透光度反而會降低，是由于增加了產(chǎn)品中出現(xiàn)黑點的機率，同時增加產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。從圖4中可以看出，活性炭的添加量為L-賴氨酸鹽酸鹽重量份的4-6.5%時，其透光度能夠大于97.5%，當活性炭的添加量為5%時其透光度最大，表明脫色效果最好。——酸度pH值的選擇在向第一反應(yīng)釜中L-賴氨酸鹽酸鹽粗品、去離子水和活性炭的混合液體中加入氯化銨_氨的緩沖液條件調(diào)節(jié)其PH值與所得濾液透光度的關(guān)系如圖5所示。由于脫色作用進行的最徹底的酸堿度是在酸性或偏酸性的介質(zhì)中。當脫色環(huán)境的酸堿度達到中性甚至超過中性以后，脫色效果就會明顯降低；當脫色環(huán)境的酸堿度達到偏堿性以后，就幾乎失去了脫色作用；當脫色環(huán)境的酸堿度完全成為堿性以后，不僅完全喪失了脫色作用，而且還會出現(xiàn)色素分子解吸的現(xiàn)象，即將脫色過程中已經(jīng)吸附的色素分子再釋放到脫色介質(zhì)中?；钚蕴课缴貢r介質(zhì)酸堿度的要求在生產(chǎn)實踐中很有意義。通過調(diào)節(jié)脫色環(huán)境的酸堿度，使活性炭對色素分子的吸附作用和解吸作用交替進行，可以反復多次使用活性炭，提高其使用效率。活性炭在脫色過程中對脫色環(huán)境的酸堿性選擇說明活性炭對色素分子吸附需要有H+參與才能使吸附過程進行的最好，一旦吸附介質(zhì)中的H+濃度減少到需要的程度甚至完全喪失時，活性炭對色素分子的吸附作用就會降低甚至完全喪失。當然，H+在吸附介質(zhì)中的濃度并非越大吸附作用就進行的越好。實驗證明吸附介質(zhì)的H+濃度超過一定的范圍時，也不利于吸附作用進行。由圖5可以看出，pH值選擇在5-6.5之間時其所得濾液的透光度較好。2、在L-賴氨酸鹽酸鹽結(jié)晶反應(yīng)中溶劑和溶析劑的選擇結(jié)晶熱力學性質(zhì)的研究是了解一個結(jié)晶過程的重要方面。從分子運動角度看，結(jié)晶熱力學是體系內(nèi)固液各相中分子間相互作用與分子熱運動的綜合表現(xiàn)。一般包括固液相平衡數(shù)據(jù)、介穩(wěn)區(qū)數(shù)據(jù)和基本物性數(shù)據(jù)。溶液結(jié)晶是固體以晶體形態(tài)從溶液中析出的過程，結(jié)晶物系的固液相平衡決定著過程的最大收率?！軇┻x擇為去離子水不會造成環(huán)境污染，成本低廉，是最好的溶劑?！芪鰟┑倪x擇，溶析劑應(yīng)該滿足的要求a)必須和原溶劑能互溶；b)不溶解或者微溶解溶質(zhì)；c)溶析劑和溶劑比較容易分離。表3溶析劑的極性溶析劑甲醇丙酮乙酸乙酯異丙醇乙醇環(huán)己烷正己垸極性6.605.404.304.304.300.100.06通過實驗測得丙酮，乙酸乙酯，正己烷，環(huán)己烷沒有溶析效果，而醇類具有溶析的效果，這是由于醇類的羥基可以和水形成氫鍵，破壞了部分L-賴氨酸鹽酸鹽和水之間的氫鍵，降低了L-賴氨酸鹽酸鹽在水中的溶解度，使其以結(jié)晶析出。因此選用99%的甲醇溶液、99%的異丙醇溶液和95%乙醇溶液作為溶析劑。但由于甲醇具有毒性不宜用于制備醫(yī)藥級L-賴氨酸鹽酸鹽中，但可以用于對甲醇沒有限制的L-賴氨酸鹽酸鹽的制備；異丙醇具有較高的粘度且不利于回收重復利用，因6而成本較高。而95%乙醇的容易回收且成本較低，故95%乙醇是作為溶析劑的最佳選擇?！芪鼋Y(jié)晶工藝參數(shù)的確定(a)、溶析劑(乙醇)滴加量的選擇分別測定了不同溫度和不同比例的乙醇+水混合溶劑下L-賴氨酸鹽酸鹽的溶解度，并通過計算得到了溶解度，如圖6所示。將一定量的脫色原料溶于蒸餾水中，制成飽和溶液，在溫度不變的條件下，考察95%乙醇在不同滴加量對其它氨基酸含量的影響，如圖7所示。圖7結(jié)果表明，隨著95%乙醇滴加量的增加，純度變化不大，但是當95%乙醇與水的比例大于5/4，其它氨基酸的含量高，達不到醫(yī)藥級含量要求。這是由于95%乙醇的加入量較少時，產(chǎn)生的晶體純度很高，但隨著95%乙醇量的增多，溶質(zhì)在溶劑_95%乙醇體系中的溶解度越小，雜質(zhì)的溶解度也減小，隨著L-賴氨酸鹽酸鹽一起析出，影響純度，因此只要當母液中的水與乙醇(溶析劑)的比例達到5:1-3時，既可滿足體純度達到99.5%的要求。但二者的最佳比例為=5:3時既能夠滿足純度的要求，也能夠達到最大收率。(b)、溫度的選擇將一定量的脫色原料溶于蒸餾水中，制成飽和溶液，在滴加量的條件下，考察在不同溫度下溶析結(jié)晶對其它氨基酸含量的影響，如圖8所示。從圖8中看出，隨著溫度的升高純度增加，當溫度大于25t:時，純度隨著溫度升高而降低，溫度過低，成核和生長速率慢，部分溶質(zhì)未能析出，存留在結(jié)晶母液中。因此溫度選擇在20-27.5t:，其他氨基酸的含量則在0.5%以下，即所取得的L-賴氨酸鹽酸鹽的純度均能夠達到99.5%的要求；當溫度選擇在25t:時，溫度較低，有利于提純，并且常溫不需補充熱量和冷量，成本低，操作簡便。實施例1如圖所示，將100kg的飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽、350L去離子水中以及5kg型號為GH-11活性炭(也即粒度在80-100目之間)加入到第一反應(yīng)搪瓷釜中，加熱至75度，用氯化銨_氨的緩沖液調(diào)節(jié)混合液的pH值至5.5，保溫25分鐘進行脫色反應(yīng)；將反應(yīng)后的母液用板框過濾機過濾并將過濾后的液體泵入到第二反應(yīng)搪瓷釜中降溫，待溫度降至25度時，用95%乙醇按照8升/分鐘的速率加入至液體中進行溶析，當?shù)渭拥囊掖紳M足液體中純水與乙醇的比例達到5:3時，用離心機將液體離心分離，得到高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入干燥器內(nèi)進行干燥，篩分，得到純度為99.50%的62.5公斤的目數(shù)在20——60目的L-賴氨酸鹽酸鹽成品。該實施例為本發(fā)明L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法的最佳實施例。實施例2如圖所示，將100kg的飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽、300L去離子水中以及6.5kg型號為GH-15活性炭(也即粒度在50-80目之間)加入到第一反應(yīng)搪瓷釜中，加熱至78度，用氯化銨_氨的緩沖液調(diào)節(jié)混合液的PH值至5，保溫27分鐘進行脫色反應(yīng)；將反應(yīng)后的母液用板框過濾機過濾并將過濾后的液體泵入到第二反應(yīng)搪瓷釜中降溫，待溫度降至27度時，用99%甲醇按照6升/分鐘的速率加入至液體中進行溶析，當?shù)渭拥募状紳M足液體中純水與甲醇的比例達到5:l時，用離心機將液體離心分離，得到高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入干燥器內(nèi)進行干燥，篩分，得到純度為99.80%的25公斤的目數(shù)在60-80目的L-賴氨酸鹽酸鹽成品。在該實施例中，由于溶析劑采用99%甲醇溶液，且滴加的速率較低因此所制得的L-賴氨酸鹽酸鹽的目數(shù)較高；另外，溶析劑滴加量較小，故可以取得純度較高的L-賴氨酸鹽酸鹽，但收率相對較低。實施例3如圖所示，將100kg的飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽、380L去離子水中以及4kg粉末狀活性炭(也即粒度在100-120目之間)加入到第一反應(yīng)搪瓷釜中，加熱至70度，用氯化銨_氨的緩沖液調(diào)節(jié)混合液的pH值至6.5，保溫18分鐘進行脫色反應(yīng)；將反應(yīng)后的母液用板框過濾機過濾并將過濾后的液體泵入到第二反應(yīng)搪瓷釜中降溫，待溫度降至20度時，用99%乙丙醇按照10升/分鐘的速率加入至液體中進行溶析，當?shù)渭拥漠惐紳M足液體中純水與甲醇的比例達到5:2時，用離心機將液體離心分離，得到高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入干燥器內(nèi)進行干燥，篩分，得到純度為99.60%的45公斤的目數(shù)在80-100目的L-賴氨酸鹽酸鹽成品。在上述的實施例中，溶析劑的滴加的速率越小，所制得的L-賴氨酸鹽酸鹽的目數(shù)越高；另外，溶析劑滴加量越小，取得的L-賴氨酸鹽酸鹽的純度就越高，但收率越低。上述的實施例中，用板框過濾機過濾除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)的工序中，利用在70-78t:溫度和pH值在5-6.5之間酸堿度的水洗滌濾渣，以減少吸附在濾渣和殘留在濕潤活性炭的溶液中的L-賴氨酸鹽酸鹽，提高產(chǎn)品質(zhì)量收率，同時對活性炭進行脫附回收。在上述的實施例中，活性炭、溶析劑均可以通過如圖1所示的設(shè)備回收。8權(quán)利要求L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法包括取定量重量份的L-賴氨酸鹽酸鹽粗品及3-3.8倍L-賴氨酸鹽酸鹽粗品重量份的去離子水和4-6.5％L-賴氨酸鹽酸鹽粗品重量份的活性炭加入到搪瓷反應(yīng)釜中，加熱將溫度控制在70-78℃之間，并加入氯化銨-氨的緩沖液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜中溶液的pH值控制在5-6.5之間，保溫18min～27min進行脫色反應(yīng)；然后過濾，除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)；過濾完成后的濾液置入第二搪瓷反應(yīng)釜中并降溫至20-27.5℃溫度時，向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑進行溶析，至母液中純水與溶析劑的重量比例為5∶1-3時用離心機將母液離心分離，得高純度L-賴氨酸鹽酸鹽濕品，然后將濕品移入干燥器內(nèi)進行干燥，篩分，即得到成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法，其特征在于在所述的用板框過濾機過濾除去吸附了色素的活性炭和固體雜質(zhì)的工序中，利用在70-7『C溫度和pH值在5-6.5之間酸堿度的水洗滌濾渣，以減少吸附在濾渣和殘留在濕潤活性炭的溶液中的L-賴氨酸鹽酸鹽，提高產(chǎn)品質(zhì)量收率，同時對活性炭進行脫附回收。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法，其特征在于向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑的速率為6-10升/分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法，其特征在于向所述的第二搪瓷反應(yīng)釜中加入溶析劑進行溶析用離心機將母液離心分離時，將分離出的液體通過蒸餾工序?qū)⑷芪鰟┓蛛x回收。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法，其特征在于所述的活性炭為顆粒狀，其顆粒粒度的范圍在50-120目間。全文摘要本發(fā)明屬于賴氨酸鹽酸鹽
技術(shù)領(lǐng)域：
，公開了一種能夠使用于制備藥物添加劑使用的高純度的L-賴氨酸鹽酸鹽的提純方法。其技術(shù)方案為首先將飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽粗品溶于去離子水中加熱溶解，加入活性炭，調(diào)節(jié)pH，進行脫色處理；然后再將過濾完畢的母液降溫至一定溫度時，用溶析劑按一定速率添加，析出高純度L-賴氨酸鹽酸鹽；將溶析出的L-賴氨酸鹽酸鹽經(jīng)離心、干燥、包裝，得到純度在99.5％以上的成品。利用該方法制備高純度的L-賴氨酸鹽酸鹽具有無污染物排放、即環(huán)境友好和操作簡單的優(yōu)點；另外，在提純工藝中，活性炭和作為溶析劑的乙醇可以回收并重復利用，可以大大降低生產(chǎn)成本。文檔編號C07C227/40GK101712624SQ20091014855公開日2010年5月26日申請日期2009年6月29日優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日發(fā)明者劉慶雙,李倩,李洪勝,段二紅,潘永君,范宗柱,賈京潭,趙地順申請人:冀州市華陽化工有限責任公司