磺化醋糟、及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工、制藥生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種醋糟的磺化方法及其利用該方法制得的產(chǎn)品，以及該產(chǎn)品的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]食醋是利用淀粉質(zhì)原料在微生物曲霉、酵母和醋桿菌的發(fā)酵下，分別經(jīng)淀粉糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵3道工序制得的。2005年以來，我國年產(chǎn)食醋達(dá)200-250萬噸(以3.5 %HAc計(jì)算)，且以7 %的速度逐年增長。醋糟是以糧食為主要原料在固態(tài)發(fā)酵釀造食醋過程中殘留的固體廢渣，每生產(chǎn)I噸標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)發(fā)酵的二級(jí)食醋，就有600-700 kg醋糟產(chǎn)生，即醋糟的年產(chǎn)量能達(dá)到120-175萬噸(以2005年食醋產(chǎn)量計(jì)算)。
[0003]目前，醋糟的利用率在75-85%之間，主要集中在以下方面:一種用途是直接利用，即將新鮮醋糟脫水處理后代替部分糠和麩皮，循環(huán)用于全固態(tài)發(fā)酵制醋過程中，能夠達(dá)到降低成本和減少污染的目的，或者將醋糟晾曬、烘干、粉碎后以一定比例添加到飼料中直接飼喂動(dòng)物，亦可利用醋糟栽培食用菌或作為植物無土栽培的基質(zhì)等；另一種用途是經(jīng)微生物繼續(xù)發(fā)酵后實(shí)現(xiàn)醋糟的再利用，即通過發(fā)酵減少醋糟的蛋白含量和提高粗纖維含量，用于飼喂反芻動(dòng)物和草食動(dòng)物較為合適，或者通過發(fā)酵降解醋糟的粗纖維，并改變其物理結(jié)構(gòu)以促進(jìn)消化，同時(shí)利用微生物將部分非蛋白氮轉(zhuǎn)化為真蛋白以提高醋糟的真蛋白含量，從而擴(kuò)大其使用量和飼養(yǎng)動(dòng)物的效果，亦可通過中溫厭氧發(fā)酵醋糟，具有較好的產(chǎn)沼氣能力。盡管如此，每年仍有大量的醋糟廢渣無法得到合理應(yīng)用，長期堆放嚴(yán)重浪費(fèi)土地資源且對(duì)環(huán)境壓力大。
[0004]醋糟的營養(yǎng)成分包含粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、碳水化合物、礦物元素、維生素等。在中國，醋糟的產(chǎn)量大，地域分布集中，方便取用，若能得到合理科學(xué)的應(yīng)用，不僅資源可以回收利用，也有利于環(huán)境保護(hù)。
[0005]乙內(nèi)酰脲類化合物是一類包含多種取代基團(tuán)的雜環(huán)類化合物，種類繁多，有較大的反應(yīng)活性，在制藥工業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)前景巨大。乙內(nèi)酰脲類化合物及其衍生物具有抗病原微生物、抗腫瘤藥理學(xué)作用，是生產(chǎn)多種藥物的重要中間體。5-對(duì)羥基苯基乙內(nèi)酰脲(別名:d，1-對(duì)羥基苯海因)是生產(chǎn)d-對(duì)羥基苯甘氨酸的中間體，用于生產(chǎn)頭孢菌素、羥氨芐青霉素等的重要醫(yī)藥中間體，同時(shí)是合成內(nèi)酰胺類半合成抗生素的側(cè)鏈，用于生產(chǎn)廣譜抗菌類阿莫西林等抗生素藥物。5，5-二苯基乙內(nèi)酰脲(苯妥英)是一種抗癲癇藥，英文名Phenytoin，中文別名大倫丁、地倫丁或奇非寧，適用于治療全身性強(qiáng)直陣攣性發(fā)作、復(fù)雜部分性發(fā)作(精神運(yùn)動(dòng)性發(fā)作、顳葉癲癇)、單純部分性發(fā)作(局限性發(fā)作)和癲癇持續(xù)狀態(tài)，也可用于治療三叉神經(jīng)痛。二羥甲基二甲基乙內(nèi)酰脲(1，3-二羥甲基-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲)具有廣譜抗菌活性，能夠有效抑制革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌及霉菌的生長。
[0006]乙內(nèi)酰脲類化合物結(jié)構(gòu)各異，主要是依靠化學(xué)合成的方法，Burcherer-Burgs是應(yīng)用最廣泛的合成方法，反應(yīng)是在50 %乙醇介質(zhì)中于60-70 °(:下，醛或酮與氰化鉀、碳酸銨直接生成乙內(nèi)酰脲，這種方法操作簡單，原料易得，然而由于使用了氰化物劇毒，廢液的處理困難，環(huán)保壓力較大。而尿囊素法是尿囊素在強(qiáng)酸條件下發(fā)生質(zhì)子解離，生成乙內(nèi)酰脲正離子，再與苯酚等發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成乙內(nèi)酰脲類衍生物。強(qiáng)酸性催化劑出504、順03和HCl的應(yīng)用對(duì)乙內(nèi)酰脲類藥物的制備設(shè)備易造成嚴(yán)重的腐蝕效應(yīng)，且在后期的藥物濃縮和結(jié)晶工藝中產(chǎn)生大量的廢水，催化劑回收利用困難。由此可見，催化劑選擇是乙內(nèi)酰脲類化合物高效合成和降低生產(chǎn)成本的重要工藝條件。同時(shí)，催化劑類型也是制約藥物合成速率和反應(yīng)周期的關(guān)鍵因素。因此，開發(fā)具有催化效能高、表面性能穩(wěn)定、強(qiáng)度大、對(duì)原料親和力高、低毒且無設(shè)備腐蝕性、易分離和重復(fù)利用的新型工業(yè)催化劑一直是大規(guī)模制備乙內(nèi)酰脲類化合物亟待解決的技術(shù)熱點(diǎn)。
[0007]綜上所述，為了解決醋糟廢渣無法得到合理應(yīng)用，長期堆放造成環(huán)境污染的問題，本發(fā)明研發(fā)了一種對(duì)醋糟進(jìn)行磺化改性的方法，以擴(kuò)大其利用渠道，提高利用率，并利用該方法制得的產(chǎn)品用于催化乙內(nèi)酰脲的合成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種磺化醋糟、及其制備方法與應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種磺化醋糟，是由醋糟與磺化劑混合，經(jīng)濕法烘焙制得，粒度約為170-190目，每克醋糟中磺酸基的量為41.382-53.298 mg，比表面積為2.3864-2.5417 1112/^，孔徑為0.3 ±0.04 Um0
[0010]上述磺化醋糟的制備方法，步驟為:
(1)將醋糟粉碎后過160-180目篩，然后用水沖洗，經(jīng)干燥后得到醋糟粉；
(2)將醋糟粉、磺化劑、和促進(jìn)劑混合，噴淋灑水，攪拌均勻后裝入揮發(fā)瓷坩禍，密封后用紅泥包裹坩禍，在150-200°C烘焙5-9h，然后停止加熱，進(jìn)行冷卻，用蒸餾水洗滌至中性，即得。
[0011]進(jìn)一步地，所述的醋糟為經(jīng)微生物曲霉菌、酵母菌和醋桿菌發(fā)酵固態(tài)釀醋后殘留的新鮮醋糟。
[0012]所述的磺化劑為硫酸、亞硫酸鈉、氨基磺酸鈉、苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基胺對(duì)甲苯磺酸鈉、或十六烷基磺基苯氧基苯磺酸鈉。
[0013]所述的醋糟的酸量:磺化劑量的計(jì)量比為I:1.05o
[0014]所述的促進(jìn)劑為氯化鋁、氯化鐵或氯化鋅，添加量為醋槽和磺化劑總質(zhì)量的1%。
[0015]本發(fā)明還公開了上述磺化醋糟在乙內(nèi)酰脲類化合物合成中的應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明還公開了上述磺化醋糟在乙內(nèi)酰脲類化合物合成中的應(yīng)用方法，步驟為:
(1)在合成原料中加入磺化醋糟，置于封閉控溫裝置中，在50-55° C條件下反應(yīng)；
(2)反應(yīng)結(jié)束后抽濾，回收剩余的液態(tài)原料，將固態(tài)物料過篩分級(jí)，收集乙內(nèi)酰脲產(chǎn)物，依次酸化溶解產(chǎn)品，活性炭脫色，濃縮后采用等電點(diǎn)低溫析出，即得乙內(nèi)酰脲類化合物；
(3)液態(tài)原料經(jīng)補(bǔ)料和磺化醋糟催化劑重復(fù)利用，用于合成乙內(nèi)酰脲類化合物。
[0017]更進(jìn)一步地，所述的合成原料由計(jì)量比為1:3的固態(tài)原料:液態(tài)原料組成，所述的磺化醋糟中的有效磺酸基團(tuán)質(zhì)量占合成原料總質(zhì)量的0.3-0.35 %。
[0018]所述的乙內(nèi)酰脲類化合物為乙內(nèi)酰脲、5-對(duì)羥基苯基乙內(nèi)酰脲、5，5-二苯基乙內(nèi)酰脲、或者1，3-二羥甲基-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲;其中乙內(nèi)酰脲由Ct-乙醇酸和尿素合成，5-對(duì)羥基苯基乙內(nèi)酰脲由苯酚、乙醛酸和尿素合成，5，5-二苯基乙內(nèi)酰脲由二苯基乙醇酸和尿素合成，1，3-二羥甲基-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲由N，N-二羥甲基尿素和二甲基乙醇酸反應(yīng)合成。
[0019]本發(fā)明選用經(jīng)微生物曲霉、酵母和醋桿菌充分發(fā)酵途徑由固態(tài)釀制食醋后殘留的天然醋糟，自然晾曬、風(fēng)干后用石磨碾壓至160-180目粒度范圍，過篩收集顆粒分級(jí)組分，用水充分沖洗除去游離醋酸，經(jīng)干燥、保持物料質(zhì)量至恒重，終止干燥、冷卻即得醋糟粉，將制得的醋糟粉取樣分析。
[0020]取樣分析的方法為:準(zhǔn)確取樣10g醋糟粉，懸浮于100ml NaOH稀溶液(過量)，攪拌8-15 min，抽濾15-25 min，收集抽濾液，用已知濃度HCl稀溶液返滴定剩余NaOH，計(jì)算固體醋糟的準(zhǔn)確酸值。另外，采用材料學(xué)手段測(cè)定醋糟比表面和孔徑，醋糟粉顆粒比表面積為2.3864-2.5417 m2/g，且屬于大孔材料、孔徑在0.3 ±0.04 μπι左右，原料組分的分子骨架分布大量活性基團(tuán)(-COOH，-OH，-H)，醋糟的固體酸值為0.082 mmoΙ/g左右。
[0021 ]然后準(zhǔn)確稱取已知酸值的分級(jí)醋糟，按醋糟的酸量:磺化劑量=1: 1.05(計(jì)量比)混勾醋糟與磺化劑物料，然后添加I %促進(jìn)劑(w/w)，噴灑淋水(含水量40 %,w/w),充分拌勻，將混勻物料裝入揮發(fā)瓷坩禍、封閉蓋子、紅泥包裹坩禍，置于量程為200 °(:烘箱烘焙5-9h，停止加熱、冷卻，用蒸餾水洗滌樣品至洗滌液呈中性pH，抽濾、干燥，S卩得磺化醋糟產(chǎn)品。
[0022]當(dāng)磺化劑采用硫酸時(shí)，用NaOH稀溶液滴定濾液中剩余硫酸，利用差減法計(jì)算磺化率。當(dāng)磺化劑為亞硫酸鈉、苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸鈉、氨基磺酸或十六烷基三甲基胺對(duì)甲苯磺酸鈉時(shí)，醋糟磺化率的檢測(cè)按照以下步驟實(shí)施:準(zhǔn)確取樣10 g磺化醋糟產(chǎn)品，懸浮