CN102688610A - 一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法 - Google Patents

一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，该方法包括以下步骤：将含有甘氨酸和无机盐的甘氨酸粗品用去离子水配制成1％～80％(w/w)浓度的水溶液，调节该水溶液pH 3.5～8.5，在0～100℃条件下，进入装填专用色谱介质的色谱柱，以水作洗提剂洗提，分别收集洗提液和残留液，获得甘氨酸和无机盐两种产物，实现甘氨酸和无机盐的高效分离。与现有技术相比，本发明具有操作简单、成本低廉、分离度高、绿色环保等优点。

Description

一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法
技术领域
本发明涉及一种脱盐技术，尤其涉及一种使用色谱技术分离甘氨酸和无机盐的方法，属于化工分离领域。
背景技术
甘氨酸也称为氨基乙酸，是一种重要的基本有机原料，广泛地应用于有机化学工业、农药、医药、饲料等行业。它在医药行业中用做氨基酸制剂，金霉素缓冲剂；在农药行业中用作生产新型除草剂草甘膦的原料，在饲料添加剂中可以作诱食剂或引诱剂；在食品工业中用做酿造、肉食加工和清凉饮料的配方和糖精去苦剂，并延长食品的保质期。目前工业上制取甘氨酸普遍采用的方法是氯乙酸与液氨在乌洛托品存在下进行反应制取甘氨酸水溶液，然后通过结晶制取得到工业品甘氨酸。该合成方法的优点是氯乙酸容易得到，甘氨酸收率较高，产品成本较低。但是，由这种方法制取的甘氨酸水溶液中含有大量的氯化铵及其他无机化合物，大大限制了甘氨酸的使用。由这种合成方法制取的工业品甘氨酸产品纯度低，杂质含量高，不符合医药品生产的使用要求，因此不能直接用于医药品的生产中。必须将工业品甘氨酸进行提纯精制，使其纯度，杂质含量达到生产药品用甘氨酸的质量要求。
目前国内大规模的生产甘氨酸大部分采用醇水体系洗涤分离纯甘氨酸的方法。方法步骤为，将甘氨酸粗品先用水溶解后，再流加95-99％甲醇至甲醇溶液为70-80％左右，离心得甘氨酸产品，母液采用精馏回收甲醇及氯化铵。这种方法存在如下缺陷：醇析后的母液会将部分甘氨酸产品带走，影响回收率，造成产品损失；需要大量的化学溶剂，一般生产1吨甘氨酸产品需消耗甲醇500-800吨，在一定程度上造成了环境污染，且甲醇的易燃性和毒性也给生产造成劳保和安全隐患。
另外，还有采用水相体系电渗析法除盐精制甘氨酸，存在以下缺陷：由于高浓度的甘氨酸及氯化铵的水溶液在膜中循环时其逃逸率会大大增加，又因随氯化铵的去除其溶液的pH变化较大，因此甘氨酸在水中的离解会大大增加；采用水体系，其产品浓度在电渗析过程中不可太高，因此，其回收的氯化铵、浓缩产品以及其前期溶解粗品时存在高的蒸汽消耗，一般生产每吨甘氨酸产品虚耗蒸汽10吨以上，工业操作性较差。
CN1470502公开了在醇水体系中采用洗涤与电渗析盐方法分离提纯甘氨酸的方法，此法分离工艺繁琐，需要大量的化学试剂，使得成品应用在食品方面有一定的安全隐患，加之能源消耗加大，未能真正做到低碳环保。
综上所述，现有甘氨酸分离提纯方法存在有机溶剂消耗量大、运行成本高、操作较复杂、对环境污染严重等不足。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、成本低廉、分离度高、绿色环保的甘氨酸和无机盐的色谱分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将含有甘氨酸和无机盐的甘氨酸粗品用去离子水配制成1％～80％(w/w)浓度的水溶液，调节该水溶液pH3.5～8.5，在0～100℃条件下，进入装填专用色谱介质的色谱柱，以水作洗提剂洗提，分别收集洗提液和残留液，获得甘氨酸和无机盐两种产物，实现甘氨酸和无机盐的高效分离。
所述的色谱柱的温度0～100℃，柱径高比为1∶2～1∶40，进料量为0.05BV～5BV，进料质量浓度为1％～80％，调节进料液pH3.5～8.5，洗提流速为0.1BV/h～5BV/h。
所述的色谱柱内装填的专用色谱介质为树脂强酸型阳离子树脂、钙型阳离子树脂、弱酸型阳离子树脂、钠型阳离子树脂、钾型阳离子树脂或铵型阳离子树脂。
所述的色谱柱进行色谱分离的形式包括真实移动床色谱、模拟移动床色谱或间歇式色谱的色谱柱。
所述的无机盐包括氯化铵、硫酸钠、氯化钠、氯化钙或硫酸铵。
调节pH值范围采用HCl溶液或氨水。
作洗提剂的水包括去离子水、脱盐水或蒸馏水。
所述的色谱柱的温度条件在0～100℃范围内，包括恒温色谱方式或变温色谱方式。
所述的甘氨酸粗品中甘氨酸和无机盐两者的比例为99∶1～1∶99。
与现有技术相比，本发明提供使用以色谱分离为核心的分离方法，该法首次基于甘氨酸脱盐领域，具有选择性高，分离度高，工艺简单，甘氨酸纯度高，无机盐可以作为产品收集的特点。
具体实施方式
实施例1
将甘氨酸粗品(55％Gly，43％NH4Cl)配制成浓度1％的进料水溶液，用氨水调pH到6；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶1填充钙型阳离子色谱树脂，控制柱温在0℃，进料量为0.05BV，恒温色谱分离；用去离子水作为洗提剂，控制温度在0℃和流速为1.0BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和氯化铵两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例2
甘氨酸粗品(1％Gly，99％(NH4)2SO4)配制成浓度20％的进料水溶液，用氨水调pH到6；按照径高比为1∶10填充强酸型阳离子色谱树脂，控制柱温稳定在30℃，进样量为0.2BV；用蒸馏水作为洗提剂，控制温度在30℃和流速为1.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和硫酸铵两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例3
将甘氨酸粗品(33％Gly，67％NaCl)配制成浓度40％的上样溶液，用氨水调PH到5.5；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶20填充钠型阳离子色谱树脂，控制柱温在100℃，上样量为2BV；用脱盐水作为洗提剂，控制温度在100℃和流速为5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和氯化钠两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例4、
将甘氨酸粗品(99％Gly，1％Na2SO4)配制成浓度60％的上样溶液，用HCl调pH到3.5；据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶40填充弱酸型阳离子色谱树脂，控制柱温在60-80℃，变温色谱分离，上样量为2.0BV；用去离子水作为洗提剂，控制温度在60-80℃和流速为2.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和硫酸钠两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例5
将甘氨酸粗品(55％Gly，41％NH4Cl)配制成浓度60％的进料水溶液，用氨水调pH到6.5；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶2填充钾型阳离子色谱树脂，控制柱温在65℃，上样量为1.5BV；用蒸馏水作为洗提剂，控制温度在65℃和流速为2.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和氯化铵两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例6
将甘氨酸粗品(55％Gly，41％CaSO4)配制成浓度35％的进料水溶液，用盐酸调pH到4.0；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶2填充铵型阳离子色谱树脂，控制柱温在40℃，上样量为0.5BV；用脱盐水作为洗提剂，控制温度在40℃和流速为1.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和硫酸钙两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例7
将甘氨酸粗品(53％Gly，41％NH4Cl)配制成浓度80％的进料水溶液，用氨水调pH到6.5；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶10填充钙型阳离子色谱树脂，控制柱温在90℃，上样量为1.5BV；用蒸馏水作为洗提剂，控制温度在90℃和流速为2.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和氯化铵两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
实施例8
将甘氨酸粗品(55％Gly，41％NH4Cl)配制成浓度60％的进料水溶液，用氨水调pH到8.5；根据色谱柱的体积规格，按照径高比为1∶5填充树脂型阳离子色谱树脂，控制柱温在65℃，上样量为5BV，色谱方法形式为真实移动床色谱，变温色谱方式；用蒸馏水作为洗提剂，控制温度在65℃和流速为2.5BV/h条件下进行洗提；分别收集洗提液和残留液，分别获得甘氨酸和氯化铵两种产品的水溶液，两物质分离率达98％以上。
本发明提供使用以色谱分离为核心的分离方法，分离的甘氨酸纯度高，可用于食品生产，对于无机盐副产物也可以回收利用，而且色谱树脂无需再生，树脂可多次使用，生产成本低，是真正意思的低碳环保、零污染、操作简单、成本低廉的分离方法。

Claims (9)

1.一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将含有甘氨酸和无机盐的甘氨酸粗品用去离子水配制成1％～80％(w/w)浓度的水溶液，调节该水溶液pH3.5～8.5，在0～100℃条件下，进入装填专用色谱介质的色谱柱，以水作洗提剂洗提，分别收集洗提液和残留液，获得甘氨酸和无机盐两种产物，实现甘氨酸和无机盐的高效分离。
2.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的色谱柱的温度0～100℃，柱径高比为1∶1～1∶40，进料量为0.05BV～5BV，进料质量浓度为1％～80％，调节进料液pH3.5～8.5，洗提流速为0.1BV/h～5BV/h。
3.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的色谱柱内装填的专用色谱介质为树脂强酸型阳离子树脂、钙型阳离子树脂、弱酸型阳离子树脂、钠型阳离子树脂、钾型阳离子树脂或铵型阳离子树脂。
4.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的色谱柱进行色谱分离的形式包括真实移动床色谱、模拟移动床色谱或间歇式色谱的色谱柱。
5.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的无机盐包括但不限于氯化铵、硫酸钠、氯化钠、氯化钙或硫酸铵。
6.根据权利要求1或2所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，调节pH值范围采用HCl溶液或氨水。
7.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，作洗提剂的水包括去离子水、脱盐水或蒸馏水。
8.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的色谱柱的温度条件在0～100℃范围内，包括恒温色谱方式或变温色谱方式。
9.根据权利要求1所述的一种甘氨酸和无机盐的色谱分离方法，其特征在于，所述的甘氨酸粗品中甘氨酸和无机盐两者的比例为99∶1～1∶99。
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