CN102775334A - L-赖氨酸-s-羧甲基-l-半胱氨酸盐的生产工艺 - Google Patents
L-赖氨酸-s-羧甲基-l-半胱氨酸盐的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产工艺，其目的在于解决现有L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产方法存在的产量低、能耗高、产品晶体结构不稳定，产品容易吸潮结块以及无法产业化生产，只适合实验室操作的不足。本发明主要步骤为：（1）羧甲基半胱氨酸上柱，（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐，（3）浓缩结晶，（4）干燥。本发明生产工艺产量高，能耗低，产品纯度高，产品晶体结构稳定，不易吸潮结块，保质期长，而且本发明的生产工艺特别适合产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸复合盐生产技术领域，特别涉及一种L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产工艺。
背景技术
L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐，又称L-赖氨酸-S-羧甲基半胱氨酸盐。
英文名：L-Lysine-S-carboxymethyl-L-cysteine，
CAS号：49673-81-6，
分子式：C11H23N3O6S，
分子量：325.38。
L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐传统的生产方法为：将L-赖氨酸盐酸盐溶于水，加氢氧化钠调中性，然后再加入羧甲基半胱氨酸高温条件下反应成盐，经浓缩、结晶、干燥后得到产品。其中存在的不足之处是：由于羧甲基半胱氨酸溶解度较低，致使能有效与L-赖氨酸盐酸盐反应的量少，导致产品的产量低，产品纯度也较低，同时，由于反应成盐的产品量少，那么浓缩前的液体中水分含量高，浓缩的能耗就会较高，此外，由于L-赖氨酸盐酸盐溶于水，加氢氧化钠调中性时会产生氯化钠，浓缩液必须进行除氯化钠操作，这样会流失部分产品，该方法在水环境中反应，得到的L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐产品无法通过浓缩后使产品在过饱和状态冷冻后直接结晶出来，要依赖大量的有机溶剂如乙醚、乙醇、石油醚等机型有机相与无机相的共混体系晶析过程，因此得到的产品晶体结构不稳定，产品容易吸潮结块。而且，该方法也无法产业化生产，只适合实验室操作。
发明内容
本发明的目的在于解决现有L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产方法存在的产量低、能耗高、产品晶体结构不稳定，产品容易吸潮结块以及无法产业化生产，只适合实验室操作的不足，提供一种L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产工艺，它产量高，能耗低，产品纯度高，产品晶体结构稳定，不易吸潮结块，保质期长，而且本发明的生产工艺特别适合产业化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产工艺，所述的生产工艺步骤如下：
（1）羧甲基半胱氨酸上柱
将1800±200L氨水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入50-300kg羧甲基半胱氨酸，搅拌均匀得羧甲基半胱氨酸氨水溶液，上离子交换树脂柱，控制上柱流速为200-1000L/小时，当离子交换树脂柱流出液pH在7＜pH＜11.5时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性。
羧甲基半胱氨酸难溶于水，这样不利于水环境下反应获得大量产物。本发明采用氨水溶解羧甲基半胱氨酸，羧甲基半胱氨酸较易溶解在氨水中，且溶解彻底。这样操作后，不仅可以极大的提高单批上柱液的物质浓度，同时可以充分的利用树脂的有效吸附率。将羧甲基半胱氨酸氨水溶液上柱吸附饱和后，采用纯化水将饱和树脂柱中过量的羧甲基半胱氨酸氨水溶液冲洗下柱至中性后，使L-赖氨酸盐酸盐水溶液上柱后在水环境的条件下与羧甲基半胱氨酸发生较充分的成盐反应。
离子交换树脂柱流出液7＜pH＜11.5时，停止上料，这样表明羧甲基半胱氨酸已经在树脂上吸附饱和了，确保下一步的反应效果；停止上料后，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性，再上L-赖氨酸盐酸盐水溶液。
作为优选条件，当离子交换树脂柱流出液pH在7.5-9时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性。出于浓缩成本的考虑，pH在7.5-9时，停止上料，浓缩成本更低。
（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐
将1800±200L纯化水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入步骤（1）所述羧甲基半胱氨酸0.9-1.7倍重量的L-赖氨酸盐酸盐，搅拌均匀得L-赖氨酸盐酸盐水溶液，上步骤（1）处理完成的离子交换树脂柱，控制上柱流速为300-1200L/小时，当流出液显示茚三酮阳性反应时，开始收集流出液，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应，立即终止收集流出液，所得收集液即L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液；L-赖氨酸盐酸盐水溶液上柱后，离子交换树脂柱开始流出液体时，就停止L-赖氨酸盐酸盐水溶液进料。
流出液显示茚三酮阳性反应即显蓝紫色，这表明L-赖氨酸盐酸盐与羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上发生反应复合成的L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐已经开始从离子交换树脂柱上洗脱下来。检测的具体操作为：取流出液约10微升点于滤纸上，喷茚三酮甲醇溶液（1g茚三酮+甲醇定容至50ml而成），吹干，显紫蓝色，即显示茚三酮阳性反应。
开始收集流出液之后，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应即表明L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐已经全部从离子交换树脂柱上洗脱下来，那么无需再收集流出液。氯离子阳性反应可采用传感器对流出液实时监测，当显示阳性反应时，即控制电磁阀关闭出液口终止收集流出液，氯离子阳性反应也可通过人工的方式间隔进行监测：取流出液5ml于比色管中，加入5ml稀硝酸及0.1mg/ml的硝酸银1ml，加纯化水稀释到50ml，同时取5ml氯化钠标准溶液（10μg/ml）同法操作，两管在同一黑色背景下观察，样品液白色浑浊即表明氯离子阳性反应，且样品液不得比标准溶液深（这样表明氯离子浓度≤10ppm，不会对收集的流出液产生影响）。
（3）浓缩结晶
向步骤（2）所得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液中加入占L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液重量1-10%的活性炭，搅拌条件下脱色10-60分钟，过滤除去活性炭，所得滤液真空条件下减压浓缩至体积为原体积的30%-70%，降温至-5℃到20℃之间，保温结晶1-24小时，离心甩干后得湿品；保温结晶时间优选8-24小时。
（4）干燥
将步骤（3）所得湿品在温度40-80℃下真空干燥3-12小时得成品。
羧甲基半胱氨酸上柱后，接着向同一根离子交换树脂柱上再上L-赖氨酸盐酸盐，L-赖氨酸盐酸盐与羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上发生反应复合成盐，获得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐。
L-赖氨酸盐酸盐与羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上发生反应复合成盐，这样反应得到的L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐晶体结构稳定，不易吸潮结块，保质期长。
L-赖氨酸盐酸盐在反应前形成了水溶液，羧甲基半胱氨酸在反应前形成了羧甲基半胱氨酸氨水溶液，羧甲基半胱氨酸氨水溶液通过离子交换树脂柱交换后，羧甲基半胱氨酸吸附在离子交换树脂柱上，树脂柱的液相环境被洗脱至中性，L-赖氨酸盐酸盐水溶液上柱后，通过离子交换，羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上（载体），水环境的条件下与L-赖氨酸盐酸盐发生成盐反应，反应较彻底，产品产量高，浓缩前还经过活性炭脱色并吸附带走部分杂质，浓缩液的产物较多，浓缩的能耗低；而且L-赖氨酸盐酸盐与羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上发生反应复合成盐，这样离子交换树脂能有效去除L-赖氨酸盐酸盐、羧甲基半胱氨酸本身携带的杂质，这样反应获得的L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐纯度高。
本发明的生产工艺特别适合产业化生产。
作为优选，步骤（1）所述的氨水的体积浓度为2-20%。这样条件下羧甲基半胱氨酸溶解性最好。
作为优选，所述离子交换树脂柱使用的树脂为阴离子交换树脂或阳离子交换树脂，阴离子交换树脂型号为D201、D301或717，阳离子交换树脂型号为D001、D113或732。选择上述型号的离子交换树脂，使用效果好。
作为优选，步骤（3）所述的真空条件的真空度在-0.06Mpa ~-0.1Mpa。
作为优选，步骤（4）所述的真空干燥的真空度在-0.06Mpa ~-0.1Mpa。
本发明的有益效果是：产量高，能耗低，产品纯度高，产品晶体结构稳定，不易吸潮结块，保质期长，本发明的生产工艺特别适合产业化生产。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本发明的工艺流程图见图1。
实施例1：
（1）羧甲基半胱氨酸上柱
将1600L体积浓度2%的氨水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入50kg羧甲基半胱氨酸（市售），搅拌均匀得羧甲基半胱氨酸氨水溶液，上离子交换树脂柱(D301阴离子交换树脂)，控制上柱流速为200L/小时，当离子交换树脂柱流出液pH在7.5左右时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性；
（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐
将1600L纯化水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入步骤（1）所述羧甲基半胱氨酸0.9倍重量的L-赖氨酸盐酸盐（市售），搅拌均匀得L-赖氨酸盐酸盐水溶液，上步骤（1）处理完成的离子交换树脂柱，控制上柱流速为300L/小时，当流出液显示茚三酮阳性反应时，开始收集流出液，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应，立即终止收集流出液，所得收集液即L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液；
（3）浓缩结晶
向步骤（2）所得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液中加入占L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液重量1%的活性炭，搅拌条件下脱色10分钟，过滤除去活性炭，所得滤液真空度在-0.06Mpa真空条件下减压浓缩至体积为原体积的30%，降温至-5℃，保温结晶1小时，离心甩干后得湿品；
（4）干燥
将步骤（3）所得湿品在温度40℃下，真空度在-0.06Mpa下真空干燥12小时得成品。
实施例2：
（1）羧甲基半胱氨酸上柱
将2000L体积浓度20%的氨水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入300kg羧甲基半胱氨酸，搅拌均匀得羧甲基半胱氨酸氨水溶液，上离子交换树脂柱(D001阳离子交换树脂)，控制上柱流速为1000L/小时，当离子交换树脂柱流出液pH为9左右时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性；
（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐
将2000L纯化水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入步骤（1）所述羧甲基半胱氨酸1.7倍重量的L-赖氨酸盐酸盐，搅拌均匀得L-赖氨酸盐酸盐水溶液，上步骤（1）处理完成的离子交换树脂柱，控制上柱流速为1200L/小时，当流出液显示茚三酮阳性反应时，开始收集流出液，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应，立即终止收集流出液，所得收集液即L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液；
（3）浓缩结晶
向步骤（2）所得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液中加入占L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液重量10%的活性炭，搅拌条件下脱色60分钟，过滤除去活性炭，所得滤液真空度在-0.1Mpa真空条件下减压浓缩至体积为原体积的70%，降温至20℃，保温结晶24小时，离心甩干后得湿品；
（4）干燥
将步骤（3）所得湿品在温度80℃下，真空度在-0.1Mpa下真空干燥3小时得成品。
实施例3：
（1）羧甲基半胱氨酸上柱
将1800L体积浓度10%的氨水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入150kg羧甲基半胱氨酸，搅拌均匀得羧甲基半胱氨酸氨水溶液，上离子交换树脂柱(717阴离子交换树脂)，控制上柱流速为500L/小时，当离子交换树脂柱流出液pH为8左右时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性；
（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐
将1800L纯化水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入步骤（1）所述羧甲基半胱氨酸1.5倍重量的L-赖氨酸盐酸盐，搅拌均匀得L-赖氨酸盐酸盐水溶液，上步骤（1）处理完成的离子交换树脂柱，控制上柱流速为600L/小时，当流出液显示茚三酮阳性反应时，开始收集流出液，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应，立即终止收集流出液，所得收集液即L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液；
（3）浓缩结晶
向步骤（2）所得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液中加入占L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液重量5%的活性炭，搅拌条件下脱色30分钟，过滤除去活性炭，所得滤液真空度在-0.08Mpa真空条件下减压浓缩至体积为原体积的50%，降温至0℃，保温结晶12小时，离心甩干后得湿品；
（4）干燥
将步骤（3）所得湿品在温度50℃下，真空度在-0.08Mpa下真空干燥8小时得成品。
步骤（2）检测时，流出液显示茚三酮阳性反应即显蓝紫色，这表明L-赖氨酸盐酸盐与羧甲基半胱氨酸在离子交换树脂柱上发生反应复合成的L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐已经开始从离子交换树脂柱上洗脱下来。检测的具体操作为：取流出液约10微升点于滤纸上，喷茚三酮甲醇溶液（1g茚三酮+甲醇定容至50ml而成），吹干，显紫蓝色，即显示茚三酮阳性反应。
开始收集流出液之后，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应即表明L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐已经全部从离子交换树脂柱上洗脱下来，那么无需再收集流出液。氯离子阳性反应可采用传感器对流出液实时监测，当显示阳性反应时，即控制电磁阀关闭出液口终止收集流出液，氯离子阳性反应也可通过人工的方式间隔进行监测：取流出液5ml于比色管中，加入5ml稀硝酸及0.1mg/ml的硝酸银1ml，加纯化水稀释到50ml，同时取5ml氯化钠标准溶液（10μg/ml）同法操作，两管在同一黑色背景下观察，样品液白色浑浊即表明氯离子阳性反应，且样品液不得比标准溶液深。
对本发明的产品检测结果如下：
| 比旋度 | -12°～-17° |
| 透光率 | ≥95.0% |
| 重金属 | ≤10ppm |
| pH | 5.5～8.0 |
| 残渣 | ≤0.1% |
| 干燥失重 | ≤1.0% |
| 纯度 | ≥98.0% |
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1. 一种L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐的生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺步骤如下：
（1）羧甲基半胱氨酸上柱
将1800±200L氨水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入50-300kg羧甲基半胱氨酸，搅拌均匀得羧甲基半胱氨酸氨水溶液，上离子交换树脂柱，控制上柱流速为200-1000L/小时，当离子交换树脂柱流出液pH在7＜pH＜11.5时，停止上料，将离子交换树脂柱用纯化水冲洗至中性；
（2）L-赖氨酸盐酸盐上柱复合成盐
将1800±200L纯化水加入配料罐中，开启搅拌，接着向配料罐中投入步骤（1）所述羧甲基半胱氨酸0.9-1.7倍重量的L-赖氨酸盐酸盐，搅拌均匀得L-赖氨酸盐酸盐水溶液，上步骤（1）处理完成的离子交换树脂柱，控制上柱流速为300-1200L/小时，当流出液显示茚三酮阳性反应时，开始收集流出液，对流出液进行氯离子检测，当流出液显示氯离子阳性反应，立即终止收集流出液，所得收集液即L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液；
（3）浓缩结晶
向步骤（2）所得L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液中加入占L-赖氨酸-S-羧甲基-L-半胱氨酸盐水溶液重量1-10%的活性炭，搅拌条件下脱色10-60分钟，过滤除去活性炭，所得滤液真空条件下减压浓缩至体积为原体积的30%-70%，降温至-5℃到20℃之间，保温结晶1-24小时，离心甩干后得湿品；
（4）干燥
将步骤（3）所得湿品在温度40-80℃下真空干燥3-12小时得成品。
2. 根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述离子交换树脂柱使用的树脂为阴离子交换树脂或阳离子交换树脂，阴离子交换树脂型号为D201、D301或717，阳离子交换树脂型号为D001、D113或732。
3. 根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤（1）所述的氨水的体积浓度为2-20%。
4. 根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤（3）所述的真空条件的真空度在-0.06Mpa ~-0.1Mpa。
5. 根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：步骤（4）所述的真空干燥的真空度在-0.06Mpa ~-0.1Mpa。
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