食品级甘氨酸的制备

背景及概述^[1]

甘氨酸是一种重要的化工产品，主要应用于农药、食品和医药等行业。在农药行业主要用于生产除草剂草甘膦；在食品行业，单独使用或与谷氨酸钠等配合用作调味剂，也用于合成酒、酿造制品，还可以用作奶油、人造奶油和干酪的添加剂，以延长其保质期；在医药行业，食品级甘氨酸可用作氨基酸制剂、金霉素的缓冲剂和作为帕金森氏病药物L-多巴的合成原料。除此之外，甘氨酸还可以在有机合成和生物化学中用作生化试剂和溶剂。

制备^[1]

在拥有进料和搅拌装置的1000ml耐压内衬锆材的反应器中加入纯度为99.0％的碳酸铵290.91克，去离子水750克，升温至65℃，得到碳酸铵水溶液。从反应器的进料口用加压泵打入事先预热的40wt％羟基乙腈水溶液142.5克(50℃，pH＝3.0)，羟基乙腈、碳酸铵与水的摩尔比为1:3:46.4，在加入羟基乙腈水溶液的过程中，反应器升温至100℃进行反应，并且搅拌速度为120r/min，添加羟基乙腈水溶液的速度为8.0g/min，反应物料的液位为96％。羟基乙腈水溶液加料完毕后，密闭反应器，立即升温至150℃，反应器中的压力为4.2MPa，搅拌保温3小时以继续反应。

反应结束后，降温至100℃左右，然后泄压至常压，将得到的反应料液倒入烧杯中，冷却至室温，得到含甘氨酸和碳铵水溶液1152克，该反应料液为棕黄色，离子色谱分析该反应料液中甘氨酸的含量为6.484wt％，未检测出甘氨酸二肽、海因、二酮哌嗪、甘氨酸三肽、甘氨酰胺、亚氨基二乙酸(亚氨基二乙腈)、氨三乙酸(氨三乙腈)、海因酸、海因酸酰胺等杂质，甘氨酸的收率为99.6％(以羟基乙腈计)。

将上述得到的反应料液放在电炉上加热至100℃，并且加入占反应料液总质量约305ppm的金属锆粉，然后进入汽提塔通过汽提进行浓缩并脱除氨和二氧化碳，直至未检测出游离氨，然后补加去离子水，得到甘氨酸水溶液，离子色谱分析甘氨酸水溶液中甘氨酸的含量为15.5wt％，未检测出甘氨酸二肽、海因、二酮哌嗪、甘氨酸三肽、甘氨酰胺、亚氨基二乙酸(亚氨基二乙腈)、氨三乙酸(氨三乙腈)、海因酸、海因酸酰胺等杂质。将上述甘氨酸水溶液进行膜脱色处理，得到淡黄色的脱色后溶液，然后在内衬锆材的减压浓缩釜中减压浓缩至甘氨酸的含量为40wt％，进入内衬锆材的粗品结晶釜中冷却至室温以进行结晶，抽滤得到粗品结晶母液和固体产物，并将得到的固体产物烘干，得到甘氨酸的主含量为97.5％的淡黄色晶体(甘氨酸粗品)共计57.58克，该甘氨酸粗品的取晶率为75％。

抽滤得到的粗品结晶母液共计124.75克，其中甘氨酸的含量为15wt％，硫酸铵的含量为5.2wt％，保持温度在25℃条件下转入异相膜电渗析处理系统进行深度除盐，异相膜电渗析具有三室，分别是极液室、料液室(淡室)和接受室(浓室)，在脱盐过程中，硫酸铵迁移至浓室。当料液室中的硫酸铵含量降至低于0.5wt％时，甘氨酸为15.72wt％，料液室中液体的总质量为118.89克，经过电渗析除盐后，甘氨酸的截留率达到99.5％，除盐率达到90.4％。将经过脱盐处理的甘氨酸溶液循环至上述的减压浓缩步骤，以获取甘氨酸粗品。

将上述得到的甘氨酸粗品加水溶解，然后加入1wt％的活性炭进行脱色处理，抽滤以分离活性炭，所得到的滤液进入内衬锆材的产品精制结晶釜中降温至10℃以进行冷却重结晶，抽滤晶体、烘干，得到重结晶的甘氨酸产品，其甘氨酸的主含量≥99.9％，产品质量达到食品级甘氨酸国家标准(GB25542-2010)。抽滤得到的甘氨酸重结晶母液循环至下批次甘氨酸粗品重结晶步骤。经过母液循环套用后，甘氨酸总收率为99.5％(以羟基乙腈计)。

参考文献

[1] [中国发明] CN202110302348.6 一种饲料和食品级甘氨酸的生产方法及用于实施其的装置