CN104230700A

CN104230700A - 一步合成法制备乳酸钙生产工艺

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Publication number: CN104230700A
Application number: CN201410512647.2A
Authority: CN
Inventors: 杨俊�; 张俊丽; 孙方杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及一步化学反应制备乳酸钙的生产工艺。本工艺以便宜易得的乳酸和碳酸钙为原料，以水为溶剂，在一定摩尔当量配比、一定反应温度条件下，复分解反应得到乳酸钙溶液；乳酸钙溶液加入一定量乙醇，冷却静置结晶；乙醇洗涤结晶，甩干，干燥，得精制乳酸钙成品。该工艺操作简单，生产周期短，反应完全，不污染环境；在适当反应条件下，所得乳酸钙收率达到87.2%，纯度达到99。9%，而且色泽洁白，重金属残留低，杂质少，可作为补钙药品和食品的原料。

Description

一步合成法制备乳酸钙生产工艺

技术领域

本发明涉及一种药用和食用乳酸钙的生产工艺，特别是碳酸钙和乳酸通过一步化学反应制备高纯度乳酸钙。

背景技术

乳酸钙（Calcium Lactate），化学名为α-羟基丙酸钙五水合物，分子式为CH₃CHOHCOO₂Ca·5H₂O，分子量为308.3，为白色颗粒或粉末，无异味，微有风化性，易溶于热水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿。乳酸钙水溶液的pH值为6.0~7.0。在空气中易风化，加热至120℃失去结晶水。乳酸钙具有溶解度高、溶解速度快、生物利用率高、毒性低、口感好的特性，雄小白鼠口服半数致死量（Lethal dose 50，LD50）为502.15g/kg，每日允许摄入量（Acceptable daily intake，ADI）不限（FAO/WHO，1994）。乳酸钙是一种很好的食品钙强化剂，吸收效果比无机钙好。

乳酸钙可用作食品添加剂、儿童营养食品的强化剂，医疗上用于补充钙质，广泛应用于乳制品、饮料、食品保健品、药品等领域，主要用于预防和治疗骨骼疏松症、骨骼脆化等疾病的发生，以及促进生长发育。作为药物使用，可防治缺钙症，如佝偻病、手足搐搦症，以及妇女妊娠、哺乳期所需钙的补充；作为食品食用，不仅用于婴幼儿食品（使用量为23～46g/kg），谷类制品（12~24g/kg），饮液和乳饮料（3~6g/kg），还作面包发酵粉的膨松剂和缓冲剂；同时还用作营养强化剂的钙剂，作为缓冲剂、膨松剂，用于面包、糕点、面食品、市制奶粉、豆腐、豆酱、腌制品等。

中华人民共和国国家标准 GB 14880-2012规定：作为营养强化剂“钙”的化合物来源添加到调制乳、冰激凌、饮料等21个食品类别中，不同类别中有不同的强化量要求；特殊膳食食品中也可以作为“钙”的化合物来源添加。

中华人民共和国国家标准GB 2760-2011（g/kg；L-乳酸钙及DL-乳酸钙限量相同）规定：加工水果，按照生产需要适量食用；蔬菜罐头（限酸黄瓜产品）1.5g/kg；糖果，按生产需要适量食用；复合调味料（薯片调味料）10.0 g/kg；固体饮料21.6 g/kg；膨化食品1.0 g/kg；果冻6.0 g/kg。

美国食品药品监督管理局（FDA）§184.1207（2000）规定：不作限制规定。

美国农业部USDA标准§318.7规定：产品配方为0.6%。

日本规定的强化剂“钙”最高用量为7.7%（以钙计≤1%）。

联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO，1984）规定：果酱和果冻，橘皮果冻，使pH值保持在2.8~3.5，200mg/kg（以Ca计）；番茄罐头，800mg/kg（丁状或片状），450mg/kg（整装）（以Ca计）；葡萄柚、青豆、草莓、水果色拉等罐头350mg/kg（以Ca计）；酸黄瓜250mg/kg；冷饮、食用酪蛋白酸盐，按GMP规定；作为钙的强化剂，可用于面包、糖食制品、小麦粉、调制奶粉、豆腐、发酵豆酱、腌菜等，其吸收率是钙剂中最佳者；用作面包、糕饼（0.25%用量）的缓冲剂、膨松剂。

传统的乳酸钙多采用微生物发酵后，通过与无机钙反应，再纯化精制制备。目前常用的乳酸钙制备方法包括发酵法、中和法和磷酸钙（或碳酸钙）与乳酸反应法；再利用氯化镁和氢氧化钙作用生成的氢氧化镁，它有凝聚作用的性质，使发酵液中的部分杂质和蛋白质凝聚后除去，然后经真空浓缩，结晶，精制而得乳酸钙。

发酵法：以碳酸钙为中和剂进行乳酸发酵【发酵原料可用大米糊化糖化液或米粉(玉米粉)双酶水解液】，用石灰水中和发酵液后经二次结晶【2CH₃CHCOOH + CaCO₃→ (CH₃CHCOO)₂Ca + CO₂ + H₂O】，直接生产乳酸钙。

中和法：在50%的成品乳酸溶液中加入氢氧化钙或氧化钙进行中和反应【2CH₃CHCOOH + Ca(OH)₂→ (CH₃CHCOO)₂Ca + 2H₂O】，然后过滤除去不溶性杂质，再经冷却结晶、分离、干燥得成品。此法工艺简单，但成本较高。

磷酸钙（或碳酸钙）与乳酸反应法：大米经高压糊化，用水稀释冷至50~53℃，接入黑曲霉菌和德氏乳酸杆菌，发酵得到代谢产物乳酸，然后加入磷酸钙中和【6CH₃CHCOOH + Ca₃(PO₄)₂→ 3(CH₃CHCOO)₂Ca + 2 H₃PO₄】，得到粗乳酸钙，最后再进行精制，或者用碳酸钙中和稀乳酸液【2CH₃CHCOOH + CaCO₃→ (CH₃CHCOO)₂Ca + CO₂ + H₂O】，再将溶液蒸发而制得。

上述方法都需要将乳酸钙溶液在高温下（70~110^oC）下浓缩，固含量控制在20-35%；再蒸发冷却72-120小时，得到颗粒状的五水乳酸钙；随后除去母液，得五水乳酸钙晶体。

传统的乳酸钙的生产工艺存在着不足：乳酸钙溶液温度过高，结晶过程缓慢，生产周期较长；结晶过程容易结块，须用人工或机器粉碎结块，费时费工，不能保证后乳酸钙颗粒的均匀性；采用蒸发结晶，整个过程都暴露在细菌环境中，难以得到药用乳酸钙。

虽然传统的乳酸钙生产方法产能较高，但是制约了乳酸钙，特别是药用乳酸钙产业的发展。因此，开发一种操作方便、工艺简单、高得率的高纯度乳酸钙，特别是药用乳酸钙的制备方法是目前亟待解决的实际问题。

发明内容

本发明开发了一种操作方便、工艺简单、高得率的高纯度乳酸钙，特别是药用乳酸钙的制备方法，称为一步合成法制备乳酸钙生产工艺。

本发明是以碳酸钙和乳酸为原料，以水为反应溶剂，一步反应合成乳酸钙，用乙醇结晶乳酸钙，再用乙醇洗涤乳酸钙结晶，最后结晶干燥得到高纯度乳酸钙。

具体生产工艺：称取一定摩尔比例的乳酸和碳酸钙，先将乳酸溶于一定量的水中，在搅拌下将碳酸钙慢慢加入上述溶液中，注意加料速度与反应容器的大小和反应液的多少成正比，同时将乳酸水溶液缓慢升高到一定反应温度；完成碳酸钙入料后，使碳酸钙和乳酸继续反应一段时间；反应结束后，将一定体积乙醇加入反应液中，慢慢冷却至一定温度，静置结晶一段时间；离心甩干，滤饼用一定体积乙醇洗涤，搅拌过滤，得到乳酸钙均匀颗粒；烘干，得乳酸钙精品。

上述生产工艺中，碳酸钙在水中的摩尔浓度为0.50~0.90mol/L，优选摩尔浓度为0.70~0.80 mol/L，特别是0.75 mol/L，乳酸钙收率达到87.2%（图1）。

上述生产工艺中，碳酸钙与乳酸的摩尔比为1:0.5~3.5，即质量比为5:4.5~31.5，优选摩尔比为1:1.5~2.5，即质量比为5:13.5~22.5，特别是摩尔比为1:2，即质量比为5: 9，乳酸与碳酸钙反应基本完全。

上述生产工艺中，加料顺序为先将乳酸溶于水中，再慢慢加入碳酸钙。

上述生产工艺中，碳酸钙和乳酸反应温度为10~60^oC，优选反应温度为28~32^oC，特别是反应温度为30^oC，乳酸钙纯度达到99.9%（图2）。

上述生产工艺中，碳酸钙和乳酸反应时间为5~15分钟，优选反应时间为8~12分钟，特别是反应时间为10分钟，乳酸与碳酸钙反应完全。

上述生产工艺中，碳酸钙和乳酸反应结束后，向反应液中加入1/4~3/4，优选3/8~5/8，特别是1/2倍水用量的药用乙醇静置结晶，乳酸钙收率最高。

上述生产工艺中，静置结晶温度为5~25^oC，优选结晶温度为10~20^oC；静置结晶时间为3~9小时，优选结晶时间为5~7小时，乳酸钙结晶达到最大值。

上述生产工艺中，结晶析出以后，用1/2~3/2倍，优选1倍水量的药用乙醇洗涤。

上述生产工艺中，最终过滤得到的乳酸钙是松散均匀的白色颗粒状固体，在适当反应条件下，乳酸钙收率可达87.2%，纯度可达99.9%，适合在药品和食品上应用。

附图说明

图1 反应物浓度与乳酸钙收率的关系。

图2 反应温度与乳酸钙纯度的关系。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

向50 L反应斧中加入13.3L水和1.8 kg乳酸，搅拌均匀后，将温度升至30^oC，然后将碳酸钙（1kg）慢慢加入反应釜中，边搅拌边加料，加料时间持续30min，待加料结束后继续搅拌10min反应结束，将反应液倒入50L容器罐中，向该容器罐中加入6.6L药用级乙醇搅拌均匀，静置结晶，结晶很快产生，4h后结晶量达到最大值，过滤，收集滤饼，用13L药用乙醇溶解滤饼并搅拌均匀，过滤，收集滤饼，回收滤液，滤饼为均匀松散颗粒状固体，50^oC烘干，得乳酸钙精品，称重2.6Kg，收率85.4%。

实施例2

向300 L反应斧中加入132.5L水和18 kg乳酸，搅拌均匀后将温度升至30^oC，然后将碳酸钙（10kg）慢慢加入反应釜中，边搅拌边加料，持续加料时间1h，待加料结束后继续搅拌10min反应结束，将反应液倒入500L容器罐中，向该容器罐中加入66L药用级乙醇搅拌均匀，静置结晶，结晶很快产生，6h后结晶量达到最大值，过滤，收集滤饼，用132L药用乙醇溶解滤饼并搅拌均匀，过滤，收集滤饼，回收滤液，滤饼50^oC烘干得乳酸钙精品，称重26.4Kg，收率86.7%。

Claims

1.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征包括如下合成步骤：

碳酸钙和乳酸为原料；

以水为反应溶剂；

一步反应合成乳酸钙；

用乙醇结晶乳酸钙；

再用乙醇洗涤乳酸钙结晶；

结晶干燥后得到高纯度乳酸钙。

2.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于碳酸钙在水中的摩尔浓度为0.50~0.9mol/L，优选摩尔浓度为0.70~0.80 mol/L，特别是0.75 mol/L，乳酸钙收率达到87.2%。

3.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于碳酸钙与乳酸的摩尔比为1:0.5~3.5，即质量比为5:4.5~31.5，优选摩尔比为1:1.5~2.5，即质量比为5:13.5~22.5，特别是摩尔比为1:2，即质量比为5: 9，乳酸与碳酸钙反应基本完全。

4.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于加料顺序为先将乳酸溶于水中，再慢慢加入碳酸钙。

5.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于碳酸钙和乳酸反应温度为10~60^oC，优选反应温度为28~32^oC，特别是反应温度为30^oC，乳酸钙纯度达到99.9%。

6.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于碳酸钙和乳酸反应时间为5~15分钟，优选反应时间为8~12分钟，特别是反应时间为10分钟，乳酸与碳酸钙反应完全。

7.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于反应结束后，向反应液中加入1/4~3/4，优选3/8~5/8，特别是1/2倍水用量的药用乙醇静置结晶，乳酸钙收率最高。

8.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于静置结晶温度为5~25^oC，优选结晶温度为10~20^oC；静置结晶时间为3~9小时，优选结晶时间为5~7小时，乳酸钙结晶达到最大值。

9.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于结晶析出以后，用1/2~3/2倍，优选1倍水量的药用乙醇洗涤。

10.一步合成法制备乳酸钙生产工艺，其特征在于最终过滤得到的乳酸钙是松散均匀的白色颗粒状固体，在适当反应条件下，乳酸钙收率可达到87.2%，纯度可达到99.9%，适合在药品和食品上应用。