CN102875401A - 一种以废天冬为原料生产dl-天门冬氨酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法：取无离子水加热后，加入液碱和废天冬，使废天冬完全溶解后制成废天冬浓度为20%～30%的溶液，加入氨水调整pH，脱色抽滤后，将滤液转入反应釜中并加入催化量的催化剂，升温至110～125℃，维持3～5小时，然后升温至130～160℃，维持7～12小时；冷却后，放出料液经过脱色、等电点提取得DL-天门冬氨酸粗品；将粗品精制后得成品。目前的废天冬无人接收，日积月累，环保问题日益严重。本发明方法很好的解决了目前生产过程中产生的大量的废天冬，减轻了企业的固体废杂所带来的环保压力。变废为宝，不但可以解决环保问题，还可以为企业带来经济效益。

Description

一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及生产L-天门冬氨酸所产生的废天冬的再利用。具体涉及一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的工艺。
背景技术
现有技术制备和提取L-天门冬氨酸的工艺方案一：富马酸和氨反应生成富马酸铵后通过发酵液转化生成L-天门冬氨酸。转化结束后向转化液中加入活性炭脱色压滤后直接硫酸等电提取L-天门冬氨酸，无离子水洗涤可溶性杂质离子，洗涤液和等电母液合并入沉降池。环保车间从沉降池中抽取混合液清液浓缩至析出部分固体，此固体和沉降池内沉淀的固体皆为废天冬，其中含有大量的富马酸和L-天门冬氨酸、少量的其他各种氨基酸和无机盐以及极少量的机械杂质，需要抽滤机抽滤且需要使用大量的无离子水洗涤。浓缩液合并洗涤液继续浓缩至1/6~1/7离心分离提取硫铵。再次转化配料时将废天冬和新富马酸一并配料进行转化。该方案的缺点：导致生产过程中由于添加废天冬导致生产的物料的透光偏低，甚至导致产品不合格。由于添加的废天冬中含有不明杂质导致在提取过程中天冬的颗粒度偏小，产品流动性差。但是如果将废天冬丢弃，则会日积月累，产生日益严重环保问题。
发明内容
针对背景技术提出的技术问题，提供一种L-天门冬氨酸生产过程中废天冬的处理方法。具体是一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其在于包括以下步骤：
取无离子水加热至70~90℃后，加入液碱和废天冬，使废天冬完全溶解后制成废天冬浓度为20%~30%的溶液（即100ml溶液中含有20~30g废天冬），加入氨水调整pH至7~8，脱色抽滤后，将滤液转入反应釜中并加入催化量的催化剂，升温至110~125℃，维持3~5小时，然后升温至130~160℃，维持7~12小时；冷却后，放出料液经过脱色、等电点提取得DL-天门冬氨酸粗品；粗品用水溶解精制后得到DL-天门冬氨酸成品。
所述液碱的质量百分比为35%~40%。
所述废天冬和液碱的质量体积比g：ml为100：40~60。
所述催化剂与滤液的体积比为0.5~5：1000。所述的催化剂为水杨醛。
等电点提取时，料液的pH值调整到2.7-3.0。
经过分析，该废天冬中含有大量的L-天门冬氨酸和富马酸，以其他少量的各种氨基酸和无机盐、极少量的机械杂质。所以通过控制反应温度和反应时间来实现L-天门冬氨酸的消旋、富马酸加氨合成DL-天门冬氨酸，其他氨基酸以及无机盐在后提取过程中很好的去除。
将该废天冬直接用水以及工业液碱完全溶解后加入适量氨水调整pH，脱色过滤去除机械杂质的同时提高配料液的澄清度。将上述配料液转入反应釜中加入催化剂，L-天门冬氨酸先进行低温消旋制备DL-天门冬氨酸，然后再高温将富马酸合成DL-天门冬氨酸。再经过脱色、等电提取DL-天门冬氨酸粗品。再次精制可以得到合格的DL-天门冬氨酸成品。
粗品通过等电获得，所以其色泽方面偏淡黄色，因此需要对其进行精制以达到预期效果。取粗品于水中溶解，脱色滤去不溶物质，搅拌自然冷却。降至室温后抽滤，烘干。所述的室温为本领域技术人员公知的20~30℃。
本发明的有益效果：
目前的废天冬无人接收，日积月累，环保问题日益严重。本发明方法很好的解决了目前生产过程中产生的大量的废天冬，减轻了企业的固体废杂所带来的环保压力。
变废为宝，不但可以解决环保问题，还可以为企业带来经济效益。利用L-天门冬氨酸生产企业中产生的环保废天冬生产DL-天门冬氨酸，变废为宝。同时也能减轻环保压力；由于环保回收的废天冬中含有大量的富马酸、L-天门冬氨酸、其他各种氨基酸、无机盐及极少量的机械杂质，所以通过控制反应温度和反应时间来实现L-天门冬氨酸的消旋、富马酸加氨合成DL-天门冬氨酸，其他氨基酸、无机盐及机械杂质在后提取过程中很好的去除。
具体实施方式
以下实施例所采用的原料为生产中产生的废料，其中含杂质较多。包含L-天门冬氨酸、富马酸、其他氨基酸、硫铵和机械杂质。
实施例1  对废天冬中L-天门冬氨酸进行低温消旋制备DL-天门冬氨酸过程中最佳消旋温度和时间的确定
取无离子水加热至80℃，取适量质量百分比为40%的工业液碱逐步加入，同时加入废天冬完全溶解后制成浓度为25%的溶液（100ml溶液中含25g废天冬），所述废天冬和工业液碱的质量体积比g：ml为100：50。加入适量氨水，将溶液pH值调整至7.5，调整pH值过程中需不断搅拌。加适量活性炭脱色抽滤，将滤液转入高温高压反应釜中并加入水杨醛（水杨醛和滤液的体积比为1ml：1000ml）。初次加热，升温后保温，对废天冬中的L-天门冬氨酸进行低温消旋制备DL-天门冬氨酸。加热前测定溶液的旋光度，在一定温度条件下加热一定时间后测定反应液最终旋光度。按照上述操作过程，在不同的条件下，重复试验多次以确定最佳消旋温度和时间。其中每次试验的初始旋光度、加热温度、保温时间和最终旋光度见表1。
表1  实施例1中反应条件和消旋结果
编号 初始旋光 温度（℃） 时长（h） 最终旋光
1 +1.096 115 4.5 0
2 +1.096 120 4.0 0
3 +1.096 125 4.0 0
4 +1.215 115 4.5 0
5 +1.205 120 4.0 0
6 +1.215 125 4.0 0
由上表可知，初次加热温度控制在120℃时，可以减少物料的消旋时长。
实施例2将废天冬中的残留富马酸合成DL-天门冬氨酸的最佳反应温度和时间的确定
取无离子水加热至80℃，取适量质量百分比为40%的工业液碱逐步加入，同时加入废天冬完全溶解后制成浓度为25%的溶液（100ml溶液中含25g废天冬），所述废天冬和工业液碱的质量体积比g：ml为100：50。加入适量氨水，将溶液pH值调整至7.5，调整pH值过程中需不断搅拌。加适量活性炭脱色抽滤，将滤液转入高温高压反应釜中并加入水杨醛（水杨醛和滤液的体积比为1ml：1000ml）。初次加热，提升体系温度至120℃，维持4小时，对废天冬中L-天门冬氨酸进行低温消旋制备DL-天门冬氨酸；后再提升温度后保温，通过高温将废天冬中的富马酸合成DL-天门冬氨酸。
冷却后，放出料液脱色，将脱色后的料液pH值调整至2.7-3.0等电提取得到DL-天门冬氨酸粗品。粗品用水溶解精制得到合格的DL-天门冬氨酸成品。
按照上述操作过程，在不同的条件下，重复试验多次以确定最佳反应温度和时间，通过高温将废天冬中的残留富马酸合成DL-天门冬氨酸时的反应温度、保温时间及成品纯度见表2
表2 实施例2的反应条件和成品纯度
编号 高温（℃） 时长（h） 成品纯度（%）
1 130 11 98.9
2 140 10 99.0
3 150 8 99.5
4 130 11 99.1
5 140 10 99.0
6 150 8 99.4
由上可见温度在150℃时，可减少反应所需时间，同样对成品的纯度，也有较大的好处。
实施例3
取无离子水加热至85℃后，取适量质量百分比为35%的工业液碱逐步加入，同时加入废天冬完全溶解后制成浓度为30%的溶液（100ml溶液中含30g废天冬），所述废天冬和工业液碱的质量体积比g：ml为100：60。加入适量氨水，将溶液pH值调整至7.5，调整pH值过程中需不断搅拌。加适量活性炭脱色抽滤，将滤液转入高温高压反应釜中并加入水杨醛（水杨醛和滤液的体积比为2ml：1000ml）。升温至120℃，维持4小时，然后升温至150℃，维持8小时；冷却后，放出料液经过脱色，将脱色后的料液pH值调整至2.7-3.0等电提取得到DL-天门冬氨酸粗品。粗品用水溶解精制得到合格的DL-天门冬氨酸成品，成品的纯度为99.5%。
本实验过程需使用高温高压，因此对反应釜的要求较高，其他操作均为正常操作，操作中需注意把握好加热温度分割点及加热时间段，确保温度在可接受范围内。

Claims (6)

1.一种以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
取无离子水加热至70~90℃后，加入液碱和废天冬，使废天冬完全溶解后制成废天冬浓度为20%~30%的溶液，加入氨水调整pH至7~8，脱色抽滤后，将滤液转入反应釜中并加入催化量的催化剂，升温至110~125℃，维持3~5小时，然后升温至130~160℃，维持7~12小时；冷却后，放出料液经过脱色、等电点提取得DL-天门冬氨酸粗品；粗品用水溶解精制后得到DL-天门冬氨酸成品。
2.根据权利要求1所述的以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于所述液碱的质量百分比为35%~40%。
3.根据权利要求1所述的以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于所述废天冬和液碱的质量体积比g：ml为100：40~60。
4.根据权利要求1所述的以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于所述催化剂与滤液的体积比为0.5~5：1000。
5.根据权利要求1或4所述的以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于所述的催化剂为水杨醛。
6.根据权利要求1所述的以废天冬为原料生产DL-天门冬氨酸的方法，其特征在于等电点提取时，料液的pH值调整到2.7-3.0。
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