CN110563597A - 一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法，在盐酸赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸结晶精制工艺步骤中，通过旋光度的监测来实现对工艺节点的控制。本发明醋酸赖氨酸制备过程中使用旋光仪检测的控制方法可以更迅速、直观、准确。减少茚三酮测验的色差。更直观、准确的监测和控制每一个工艺环节的浓度（旋光度），防止物料流失或过度浪费，提高产品纯度，使醋酸赖氨酸生产操作过程更简便、精准、易控。

Description

一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法
技术领域
本发明属于醋酸赖氨酸制备领域，特别涉及一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法。
背景技术
醋酸赖氨酸制备过程包括：盐酸赖氨酸溶液的制备、赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸结晶精制工艺。有以下问题存在：1、按理论计算值投料配制溶液，未检测溶液的实际浓度。如此，在大生产中往往容易因生产设备无法准确计量或操作人员操作失误配制体积不准确，而导致配制液的浓度过低，造成离交工序能源浪费，单批产量低；配制溶液过高，在离交上柱过程中容易造成物料浪费，导致操作收率低。2、按照离交柱装载树脂的理论吸附量配制相应量的盐酸赖氨酸溶液，按照固定的流速上柱完毕。而在实际生产过程中，离交柱内的树脂的吸附量会随着树脂量的损耗、树脂的再生程度等变化而变化，在生产过程中若无有效监控会导致上柱穿透而造成物料流失。3、采用茚三酮显色法判断。茚三酮显色法反应灵敏，能定性判断，但会产生人为误差，致使过度收集，既浪费后期浓缩的能源又会增加杂质。本发明中采用测旋光方法，重现性好，能更大程度上减少人为误差，保持操作准确性，且可避免过度收集，降低杂质。4、采用理论值计算法进行中和转盐时，容易造成醋酸赖氨酸脱色过滤的浓度过低或过高，脱色液浓度过低，易造成后面浓缩能耗增加；过高，会降低滤速，造成过滤器及管道内结晶堵塞管道，频繁拆下过滤器会造成物料损失，降低收率，影响产品质量。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法，在盐酸赖氨酸溶液的制备、赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸结晶精制工艺步骤中，通过旋光度的监测来实现对工艺节点的控制。
优选地，所述盐酸赖氨酸溶液的制备过程中：控制盐酸赖氨酸溶液的旋光度为1.0～1.6。
进一步优选地，所述盐酸赖氨酸溶液的制备过程为：在配制罐内加入纯化水，按照质量分数10%-15%的浓度加入盐酸赖氨酸，待盐酸赖氨酸完全溶解后，低于1.0时加入盐酸赖氨酸，高于1.6时加入纯化水，将所配置的盐酸赖氨酸的溶液的旋光度控制在1.0～1.6，再向配置好的盐酸赖氨酸溶液中流加浓盐酸，调节pH值至2.0-5.0。
优选地，赖氨酸溶液的制备包括以下步骤：
S1、上柱吸附：盐酸赖氨酸溶液上柱吸附，在上柱吸附过程中每25-35分钟取出口流出液检测旋光度，流出液的旋光度应小于0.05，当大于或等于0.05时应采取串柱的方式继续上柱吸附，当最后一根离子交换柱流出液旋光度大于或等于0.2时停止上柱，开始用水洗涤；
S2、洗涤：上柱吸附完毕，水洗至洗涤流出液检测氯化物合格；
S3、洗脱收集：水洗合格后，通入氨水进行洗脱，采取双柱串联的方式进行洗脱，在洗脱的过程中每25-35分钟取第一根离子交换柱的流出液检测旋光度，当旋光度达到0.1～0.2时，同时取流出液检查氯化物合格后，断开串联，收集第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液，待收集赖氨酸解析液体积至单根离子交换柱内所装载树脂体积的90%至100%后（树脂装量控制在离子交换柱最大容积的60%-65%），再次双柱串联洗脱；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度上升至0.1～0.2时，进行第2次收集；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度下降至0.1～0.2时，停止收集，将收集的解析液搅匀；
完成赖氨酸溶液的制备。
所述步骤S2中洗涤流出液的氯化物检测方法：取离子交换柱流出液25ml置于50ml的纳氏比色管中（供试液），取初始清洗水（饮用水）25ml置于50ml的纳氏比色管中（对照液），分别用稀硝酸调节溶液pH至酸性，再分别滴加3滴硝酸银试液，摇匀，同置于黑色背景上，从比色管上方向下观察，比较供试品和对照品产生的浊度，供试品的浊度不得比对照品深。
所述步骤S3中赖氨酸解析液的氯化物检测方法：取离交柱的洗脱流出液10ml置于50ml的纳氏比色管中（供试液），取标准氯化钠溶液10ml（10µg/ml）置于50ml的纳氏比色管中（对照液），再分别加入稀硝酸10ml，分别加入纯化水至25ml，摇匀；分别用稀硝酸调节溶液pH至酸性，再分别滴加3滴硝酸银试液，用纯化水稀释至50ml，摇匀，置于黑色背景上，从比色管上方向下观察，比较供试品和对照品产生的浊度，供试品的浊度不得比对照液深。
进一步优选地，所述步骤S1步骤中，盐酸赖氨酸溶液按照1.5-2.0m3/h的流速上柱吸附； 所述步骤S2步骤中，水洗流速为2.0-2.5m3/h；所述步骤S3步骤中，氨水洗脱的流速为0.5-1.5 m3/h，氨水浓度为1.5-3 mol/L。
进一步优选地，所述步骤S3步骤中， 第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液中，若赖氨酸解析液旋光度已超过2.0，但检测氯化物不合格，则将此部分赖氨酸解析液分开收集，直至检测氯化物合格，才能作为合格的赖氨酸解析液收集，前部分分开收集的氯化物检测不合格的赖氨酸解析液分开浓缩赶氨后返回至下一批次的盐酸赖氨酸溶液中。步骤2中因离子交换树脂破损结块导致洗涤过程中出现短路现象，造成检测氯化物已洗涤合格的假象，实际在用氨水洗脱时又将多余的氯化物带入赖氨酸解析液中，设置此步骤能更好的控制洗脱所得的赖氨酸解析液中的氯化物。
优选地，所述醋酸赖氨酸溶液的制备过程中，包括以下步骤：
1）将赖氨酸解析液泵入浓缩器，减压浓缩至冷凝水pH≤10，得到游离的赖氨酸浓缩液；
2）赖氨酸浓缩液加冰醋酸进调pH5.5-7.0，反应得到醋酸赖氨酸水溶液，加入水调整浓度值旋光度1.5-3.0，得到醋酸赖氨酸溶液。
优选地，所述醋酸赖氨酸结晶精制过程中，控制醋酸赖氨酸溶液的旋光度为1.5-3.0，再进行脱色过滤及后续操作。
进一步优选地，所述醋酸赖氨酸结晶精制过程中包括以下步骤：
1）脱色过滤：检测醋酸赖氨酸溶液的旋光度应在1.5-3.0，高于3.0时应加入适量的纯化水。将醋酸赖氨酸溶液加热至60℃-80℃，加入醋酸赖氨酸折纯重量比1%-2%的活性炭，保持该温度下脱色30min以上，使用钛棒过滤器分两级进行过滤，当检测滤液的透光率≥98.0%时开始进料浓缩结晶。
2) 浓缩结晶：在真空度≤-0.080MPa、蒸汽压力≤0.20 MPa的条件下真空浓缩，边进料边浓缩，浓缩过程中调节进料阀大小，使料量与蒸发量保持平衡。待进料完毕，关闭进料阀，继续浓缩至罐内有大量白色晶体析出时，关闭蒸汽阀，开浓缩罐夹层降温水进行降温，待罐内温度降至40℃以下时，关闭真空阀，打开排气阀，缓慢向罐内流加浓缩液体积的1/2至1倍的无水乙醇，搅拌5～10分钟，将结晶液放入养晶缸内静止4～24小时结晶。
3）离心洗晶：将养晶缸内的晶体装入离心机，开启离心机，由低速至高速运转离心分离，至离心机排口无液体流出时，将离心机降至中速运转，用无水乙醇洗涤离心机内的晶体，当离心机排口有大量液体流出时，关闭无水乙醇阀，停止洗晶，再次将离心机调至高速运转，至离心机排口无液体流出。洗晶完毕停止离心机运转，检测离心机内的晶体检测透光率≥98.5%后，进行真空干燥。
4）干燥：将洗涤合格的湿精品装入双锥干燥器内，使双锥内部真空度在-0.080MPa以下、双锥干燥器夹层内热水温度不超过80℃。干燥2～4小时即可。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明醋酸赖氨酸制备过程中使用旋光仪检测的控制方法可以更准确。减少茚三酮测验的色差。更直观的监测每一个工艺环节的收率，防止物料流失，使醋酸赖氨酸的操作过程简单，易控。离交工序代替茚三酮显色方法，可减少茚三酮显色法人为判断颜色时产生的误差，并避免离交工序的解析液过度收集，减少收集体积，降低后续浓缩时的能耗（单批减少了解析液和脱色液至少近1t，节省浓缩用气至少约1.5t，节约成本至少330元，按单月满负荷生产30批半成品计算，单月可节省成本至少9900元），同时还可以降低产品杂质。
2、据统计，单批次，使用该方法后收集的解析液体积平均较之前减少16.7%（以前解析液体积平均为7.5吨左右，现在平均为6.25吨左右，减少了1.25吨左右），即氨水用量（以前用13.5吨左右，现在用12.25左右，减少1.25吨左右）和蒸汽耗用量（以前用7.5吨左右，现在6.5吨左右，减少1.25吨左右）均下降同等比例；产品经由高效液相检测产品纯度由98.72%（图2）提高至99.82%（图3）。
3、通过实验，可推断出物料旋光度a（物料指的是赖氨酸，每个阶段的物料都是检测的具有旋光性的赖氨酸，所以比例关系是一样的。）和物料浓度w的对应关系，w=a*10*100% ，采用该公式计算各物料的浓度，可判断各分部收率，并可准确控制脱色料液的浓度，方便过滤操作，减少因物料浓度偏大导致过滤器堵塞造成的物料损失。以前过滤4m3，中途要拆洗3次过滤器，要损失醋酸赖氨酸50公斤，现在控制好浓度后，过滤过程中不用拆洗过滤器，比改进前少损失醋酸赖氨酸50公斤）。自采用本发明方法控制以来脱色过滤时间缩短约30%（以前过滤4m3至少要10小时，现在最多只需要7个小时），用电单耗下降了35%，用汽单耗下降了20%。收率由83%提高至90%。
4、本发明采用旋光仪检测配制溶液的旋光度，将配制溶液的旋光度控制在1.0-1.6之间，确保在不改变上柱流速的情况下既能充分利用设备，使设备生产能力达到最大化，又能避免物料流失、提高操作收率。
5、所述步骤S1步骤中，盐酸赖氨酸溶液按照1.5-2.0m3/h的流速上柱吸附；通过检测流出液的旋光度控制串柱起点和吸附终点。当流出液旋光度达到0.05时开始串柱吸附，当最后一根离交柱的流出液达到0.2时立即停止吸附，过早串柱会使上柱液里的杂质过早吸附于后一根离交柱中，降低后一根离交柱的吸附量和增加吸附液中的杂质；串柱或停止吸附过迟，会因过饱和吸附而造成物流流失，降低收率。
5、本发明通过测定脱色过滤液的旋光度控制醋酸赖氨酸溶液浓度，确保过滤效果和操作收率。通过测旋光度将脱色液控制在一定浓度范围内，可既保证过滤顺畅减少物料损失，又避免增加浓缩能耗。
附图说明
图1原工艺与本发明工艺流程对照图；
图2原依靠理论计算值控制和茚三酮显色方法控制生产所得成品高效液相检测图谱；
图3本发明控制方法生产所得成品高效液相检测图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
实施例1
1、盐酸赖氨酸溶液的制备：在配制罐内加入适量的纯化水，按照10-15%的浓度加入盐酸赖氨酸，再加入适量的浓盐酸，调节PH值至2.0-5.0，使用旋光仪测定配制溶液的旋光度，以旋光度控制在1.0～1.6为宜。
原工艺：按理论计算值投料配制溶液，未检测溶液的实际浓度。如此，在大生产中往往容易因生产设备无法准确计量或操作人员操作失误配制体积不准确，而导致配制液的浓度过低，造成离交工序能源浪费，单批产量低；配制溶液过高，在离交上柱过程中容易造成物料浪费，导致操作收率低。
本发明采用旋光仪检测配制溶液的旋光度，将配制溶液的旋光度控制在1.0-1.6之间，确保在不改变上柱流速的情况下既能充分利用设备，使设备生产能力达到最大化，又能避免物料流失、提高操作收率。
2、赖氨酸溶液的制备：
2.1、上柱吸附：盐酸赖氨酸溶液按照1.5-2.0m3/h的流速上柱吸附，在上柱吸附过程中每25-35分钟取出口流出液检测旋光度，流出液的旋光度应小于0.05，当大于或等于0.05时应立即采取串柱的方式继续上柱吸附，当最后一根离交柱流出液旋光度大于或等于0.2时立即停止上柱，开始用饮用水洗涤。
原工艺：按照离交柱装载树脂的理论吸附量配制相应量的盐酸赖氨酸溶液，按照固定的流速上柱完毕。而在实际生产过程中，离交柱内的树脂的吸附量会随着树脂量的损耗、树脂的再生程度等变化而变化，在生产过程中若无有效监控会导致上柱穿透而造成物料流失。
2.2、洗涤：上柱完毕，以2.0-2.5m3/h的流速水洗，水洗至取流出液检测氯化物浊度与自来水相当。
2.3、洗脱收集：水洗合格后，以0.5-1.5 m3/h的流速通入浓度为1.5-3.0 mol/L氨水进行洗脱，在洗脱的过程中每25-35分钟取第一根离子交换柱的流出液检测旋光度，当旋光度达到0.1～0.2时，同时取流出液检查氯化物合格后，断开串联，收集第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液，待收集赖氨酸解析液体积至单根离子交换柱内所装载树脂体积的90%至100%后（树脂装量控制在离子交换柱最大容积的60%-65%），再次双柱串联洗脱；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度上升至0.1～0.2时，进行第2次收集；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度下降至0.1～0.2时，停止收集，将收集的解析液搅匀测旋光。
第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液中，若赖氨酸解析液旋光度已超过2.0，但检测氯化物不合格，则将此部分赖氨酸解析液分开收集，直至检测氯化物合格，才能作为合格的赖氨酸解析液收集，前部分分开收集的氯化物检测不合格的赖氨酸解析液分开浓缩赶氨后返回至下一批次的盐酸赖氨酸溶液中。
原工艺：采用茚三酮显色法判断。茚三酮显色法反应灵敏，能定性判断，但会产生人为误差，致使过度收集，既浪费后期浓缩的能源又会增加杂质。原工艺饮用水洗涤和洗脱收集时不检测氯化物，导致因饮用水洗涤不充分造成后面出来的成品检测氯化物不合格。本发明中采用测旋光方法，重现性好，能更大程度上减少人为误差，保持操作准确性，且可避免过度收集，降低杂质，确保生产产品的一次合格率为100%。
3、醋酸赖氨酸溶液的制备：
1）将解析液（赖氨酸溶液）泵入浓缩器，减压浓缩至冷凝水pH≤10，得到游离的赖氨酸浓缩液。
2）赖氨酸浓缩液加冰醋酸进行中和，调pH5.5-7.0，反应得到醋酸赖氨酸水溶液，加入适量水，调整浓度值，使其旋光度在1.5-3.0。
本发明通过测定旋光度来控制中和后的醋酸赖氨酸溶液的浓度处于合理范围，避免了浓度过高出现过滤困难，浓度过低增加浓缩时间，确保后续脱色过滤浓缩的顺畅进行，
4、醋酸赖氨酸结晶精制：
1）脱色过滤：检测醋酸赖氨酸溶液的旋光度应在1.5-3.0，高于3.0时应加入适量的纯化水。将醋酸赖氨酸溶液加热至60℃-80℃，加入醋酸赖氨酸折纯重量比1%-2%的活性炭，保持该温度下脱色30min以上，使用钛棒过滤器分两级进行过滤，当检测滤液的透光率≥98.0%时开始进料浓缩结晶。
本发明通过测定脱色过滤液的旋光度控制醋酸赖氨酸溶液浓度，确保过滤效果和操作收率。
2）浓缩结晶：在真空度≤-0.080MPa、蒸汽压力≤0.20 MPa的条件下真空浓缩，边进料边浓缩，浓缩过程中调节进料阀大小，使料量与蒸发量保持平衡。待进料完毕，关闭进料阀，继续浓缩至罐内有大量白色晶体析出时，关闭蒸汽阀，开浓缩罐夹层降温水进行降温，待罐内温度降至40℃以下时，关闭真空阀，打开排气阀，缓慢向罐内流加浓缩液体积的1：0.5～1：1倍的无水乙醇，搅拌5～10分钟，将结晶液放入养晶缸内静止4～24小时结晶。
3）离心洗晶、干燥：将养晶缸内的晶体装入离心机，开启离心机，由低速至高速运转离心分离，至离心机排口无液体流出时，将离心机降至中速运转，用无水乙醇洗涤离心机内的晶体，当离心机排口有大量液体流出时，关闭无水乙醇阀，停止洗晶，再次将离心机调至高速运转，至离心机排口无液体流出。洗晶完毕停止离心机运转，检测离心机内的晶体检测透光率≥98.5%后，进行真空干燥。
洗涤后晶体的透光率检测方法：取离心机内的晶体2.5g，加水20ml溶解后，照分光光度法在430nm的波长处测定透光率，不低于98.5%。
将洗涤合格的湿精品装入双锥干燥器内，使双锥内部真空度在-0.080MPa以下、双锥干燥器夹层内热水温度不超过80℃。干燥至锥内温度1小时内不再下降时停止干燥，开启双锥夹层降温水降温至40℃以下时卸料，装入绸布袋中，待粉筛。
4）粉筛、包装：将干燥品通过10目的振动筛，收集通过10目筛的物料得醋酸赖氨酸的半成品，未通过10目的大颗粒返回至脱色过滤岗位脱色精制。
将合格的醋酸赖氨酸半成品混合均匀后包装，按照药典标准全检合格后，入库，即得醋酸赖氨酸成品。
产品经由高效液相检测产品纯度由原工艺98.72%（图2）提高至99.82%（图3）。

Claims (8)

1.一种醋酸赖氨酸制备过程的工艺控制方法，其特征在于，在盐酸赖氨酸溶液的制备、赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸溶液的制备、醋酸赖氨酸结晶精制工艺步骤中，通过旋光度的监测来实现对工艺节点的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述盐酸赖氨酸溶液的制备过程中：控制盐酸赖氨酸溶液的旋光度为1.0～1.6。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述盐酸赖氨酸溶液的制备过程为：在配制罐内加入纯化水，按照质量分数10%-15%的浓度加入盐酸赖氨酸，待盐酸赖氨酸完全溶解后，低于1.0时加入盐酸赖氨酸，高于1.6时加入纯化水，将所配置的盐酸赖氨酸的溶液的旋光度控制在1.0～1.6，再向配置好的盐酸赖氨酸溶液中流加浓盐酸，调节pH值至2.0-5.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：赖氨酸溶液的制备包括以下步骤：
S1、上柱吸附：盐酸赖氨酸溶液上柱吸附，在上柱吸附过程中流出液的旋光度应小于0.05，当大于或等于0.05时应采取串柱的方式继续上柱吸附，当最后一根离子交换柱流出液旋光度大于或等于0.2时停止上柱，开始用水洗涤；
S2、洗涤：上柱吸附完毕，水洗涤至流出液检测氯化物合格；
S3、洗脱收集：水洗合格后，通入氨水进行洗脱，采取双柱串联的方式进行洗脱，在洗脱的过程中取第一根离子交换柱的流出液检测旋光度，当旋光度达到0.1～0.2时，同时取流出液检查氯化物合格后，断开串联，收集第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液，待收集赖氨酸解析液体积至单根离子交换柱内所装载树脂体积的90%至100%后，再次双柱串联洗脱；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度上升至0.1～0.2时，进行第2次收集；当第二根离子交换柱流出液取样检测旋光度下降至0.1～0.2时，停止收集，将收集的解析液搅匀；
完成赖氨酸溶液的制备。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述步骤S1步骤中，盐酸赖氨酸溶液按照1.5-2.0m3/h的流速上柱吸附；
所述步骤S2步骤中，洗涤流速为2.0-2.5m3/h；
所述步骤S3步骤中，氨水洗脱的流速为0.5-1.5 m3/h，氨水浓度为1.5-3 mol/L。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤S3步骤中， 第一根离子交换柱的流出液得到赖氨酸解析液中，若赖氨酸解析液旋光度已超过2.0，但检测氯化物不合格，则将此部分赖氨酸解析液分开收集，直至检测氯化物合格，才能作为合格的赖氨酸解析液收集，前部分分开收集的氯化物检测不合格的赖氨酸解析液分开浓缩赶氨后返回至下一批次的盐酸赖氨酸溶液中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醋酸赖氨酸溶液的制备过程中，包括以下步骤：
1）将赖氨酸解析液泵入浓缩器，减压浓缩至冷凝水pH≤10，得到游离的赖氨酸浓缩液；
2）赖氨酸浓缩液加冰醋酸进调pH5.5-7.0，反应得到醋酸赖氨酸水溶液，加入水调整浓度值旋光度1.5-3.0，得到醋酸赖氨酸溶液。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醋酸赖氨酸结晶精制过程中，控制醋酸赖氨酸溶液的旋光度为1.5-3.0，再进行脱色过滤及后续操作。
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