CN110746314A - 一种甘氨酸的溶析结晶方法 - Google Patents

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朱亮
付晓卉
沙作良
王彦飞
杨立斌
赵晓昱
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C227/40—Separation; Purification
    • C07C227/42—Crystallisation

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Abstract

本发明提供了一种甘氨酸的连续溶析结晶方法，具体为：于溶析结晶器中先加入一定体积的甘氨酸—乙醇—水溶液，再加入适量甘氨酸固体，开启搅拌，之后以一定的速率连续加入饱和甘氨酸水溶液和一定浓度的乙醇水溶液，同时所述溶析结晶器中产生的晶浆以一定的速率连续排出；排出的晶浆经过滤、烘干处理后得到产品。本发明提供的甘氨酸的连续溶析结晶方法能够生产出平均粒度最大可达1034.841μm且均匀的产品，实验过程达到平衡后产出的产品粒度无差异，消除产品质量批间差异；与半间歇溶析结晶工艺相比，本发明还具有结晶过程温度低、能耗低、污染少的优点。

Description

一种甘氨酸的溶析结晶方法
技术领域：
本发明涉及甘氨酸纯化制备领域，具体涉及一种甘氨酸的溶析结晶方法。
背景技术：
甘氨酸又称为氨基乙酸，英文名称为：glycine，它的化学结构式：NH2CH2COOH，分子式：C2H5NO2。其外形通常为单斜晶系或六方晶系的晶体或者白色结晶粉末。甘氨酸易溶于水，难溶于乙醚、丙酮和乙醇。甘氨酸无臭、无毒、无刺激性气味，并且其具有较好的生物相容性。作为人体非必需氨基酸之一，甘氨酸可以用来合成药物、做药物的溶剂和缓冲剂，还可以改善心脏功能。在食品领域甘氨酸用量最大，其不仅可以作为调味品，还可以单独作为甜味剂、抗氧化剂及防腐剂来使用。甘氨酸还可以用来合成除草剂草甘磷，作为生化试剂及制备表面活性剂。
虽然目前国内的甘氨酸工业生产中化学合成路线已经比较成熟，但是在后续的结晶过程中依然存在着产品粒度分布不均匀，批次波动较大等问题。这些问题制约着甘氨酸的生产及使用，使其不能很好的满足市场的需求。
目前，甘氨酸的生产以间歇冷却结晶为主，此外还有半间歇溶析结晶的方式。间歇冷却结晶的主要问题在于能耗高、温度变化大以及产率较低。相比之下，溶析结晶可以以较低的能耗获得较高产率，但与连续溶析结晶相比，半间歇溶析结晶过程存在局部过饱和度过大、结晶初期固含量过大以及过饱和度波动较大等问题，从而造成产品粒度较小且不均匀。
发明内容：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种甘氨酸的溶析结晶方法，能够生产出粒度较大且均匀的产品，消除产品质量批间差异。
本发明的技术方案如下：
所述甘氨酸的溶析结晶方法如下：
于溶析结晶器中先加入一定体积的甘氨酸—乙醇—水溶液，再加入适量甘氨酸固体，开启搅拌；之后以一定的加料速率连续加入饱和甘氨酸水溶液和一定浓度的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆；排出的晶浆经过滤、烘干处理后得到产品。
进一步地，所述饱和甘氨酸水溶液为25℃～50℃下的饱和溶液；
所述乙醇水溶液为25℃下质量分数为55％～99.7％的乙醇水溶液；
所述甘氨酸—乙醇—水溶液中，甘氨酸占溶液总质量的1.43％～12.89％，乙醇占溶液总质量的8.71％～49.29％；
所述甘氨酸固体的加入量为甘氨酸-乙醇-水溶液总质量的9.05％～16.96％。
进一步地，所述饱和甘氨酸水溶液的加料速率为60ml/h～168ml/h；所述乙醇水溶液的加料速率为18ml/h～263ml/h；所述晶浆的排出速率为110～432ml/h；结晶过程中的搅拌速率为250～400rpm，温度为25℃。
本发明提供的甘氨酸溶析结晶方法能够生且产出粒度均匀平均粒度最高达到1034.841μm的产品，实验过程达到平衡后产出的产品粒度无差异，消除产品质量批间差异；与半间歇溶析结晶工艺相比，本发明还具有结晶过程温度低、能耗低、污染少的优点。
附图说明：
图1由实施例1～4获得的甘氨酸产品以及对照的XRD谱图。
图2由实施例4获得的甘氨酸产品的拉曼表征图。
图3由实施例4获得的甘氨酸产品的偏光显微镜表征图。
图4由实施例4获得的甘氨酸产品的离线粒度表征图。
具体实施方式：
以下通过实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。
实施例1
1)向溶析结晶器中加入有效体积为290ml的甘氨酸—乙醇—水溶液，其中乙醇为溶液总质量的49.29％，甘氨酸为溶液总质量的1.43％。
2)继续向溶析结晶器中加入甘氨酸—乙醇—水溶液总质量9.05％的甘氨酸固体并开启搅拌，搅拌速率为300rpm。
3)以一定的进料速率向溶析结晶器中连续加入饱和甘氨酸水溶液和质量分数为85％的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆，整个结晶过程的温度为25℃。
所述饱和甘氨酸水溶液的进料速率为96ml/h，所述乙醇水溶液的进料速率为147ml/h，所述晶浆的排料速率为240ml/h。所述饱和甘氨酸水溶液为25℃下的饱和溶液，其配制过程为：将23.98g的甘氨酸晶体溶于100g温度为25℃的水中，恒温1h使固体全部溶解；所述乙醇水溶液在进料前于25℃下恒温30min。
4)将所述晶浆过滤，滤饼于50℃干燥2h，得到平均粒度492.879μm的晶体产品。
实施例2
1)向溶析结晶器中加入有效体积为290ml的甘氨酸—乙醇—水溶液，其中乙醇为溶液总质量的49.29％，甘氨酸为溶液总质量的1.43％。
2)继续向溶析结晶器中加入甘氨酸—乙醇—水溶液总质量11.17％的甘氨酸固体并开启搅拌，搅拌速率为300rpm。
3)以一定的进料速率向溶析结晶器中连续加入饱和甘氨酸水溶液和质量分数为85％的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆，整个结晶过程的温度为25℃。
所述饱和甘氨酸水溶液的进料速率为96ml/h，所述乙醇水溶液的进料速率为147ml/h，所述晶浆的排料速率为240ml/h。所述饱和甘氨酸水溶液为35℃下的饱和溶液，其配制过程为：将28.28g的甘氨酸晶体溶于100g温度为35℃的水中，恒温1h使固体全部溶解；所述乙醇水溶液在进料前于25℃下恒温30min。
4)将所述晶浆过滤，滤饼于50℃干燥2h，得到平均粒度590.849μm的晶体产品。
实施例3
1)向溶析结晶器中加入有效体积为198ml的甘氨酸—乙醇—水溶液，其中乙醇为溶液总质量的32.07％，甘氨酸为溶液总质量的3.79％。
2)继续向溶析结晶器中加入甘氨酸—乙醇—水溶液总质量10.10％的甘氨酸固体并开启搅拌，搅拌速率为300rpm。
3)以一定的进料速率向溶析结晶器中连续加入饱和甘氨酸水溶液和质量分数为85％的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆，整个结晶过程的温度为25℃。
所述饱和甘氨酸水溶液的进料速率为96ml/h，所述乙醇水溶液的进料速率为69ml/h，所述晶浆的排料速率为160ml/h。所述饱和甘氨酸水溶液为25℃下的饱和溶液，其配制过程为：将23.98g的甘氨酸晶体溶于100g温度为25℃的水中，恒温1h使固体全部溶解；所述乙醇水溶液在进料前于25℃下恒温30min。
4)将所述晶浆过滤，滤饼于50℃干燥2h，得到平均粒度817.814μm的晶体产品。
实施例4
1)向溶析结晶器中加入有效体积为290ml的甘氨酸—乙醇—水溶液，其中乙醇为溶液总质量的8.71％，甘氨酸为溶液总质量的12.89％。
2)继续向溶析结晶器中加入甘氨酸—乙醇—水溶液总质量10.52％的甘氨酸固体并开启搅拌，搅拌速率为300rpm。
3)以一定的进料速率向溶析结晶器中连续加入饱和甘氨酸水溶液和质量分数为85％的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆，整个结晶过程的温度为25℃。
所述饱和甘氨酸水溶液的进料速率为96ml/h，所述乙醇水溶液的进料速率为18ml/h，所述晶浆的排料速率为110ml/h。所述饱和甘氨酸水溶液为25℃下的饱和溶液，其配制过程为：将23.98g的甘氨酸晶体溶于100g温度为25℃的水中，恒温1h使固体全部溶解；所述乙醇水溶液在进料前于25℃下恒温30min。
4)将所述晶浆过滤，滤饼于50℃干燥2h，得到平均粒度1034.841μm的晶体产品。
技术效果测试：
如图1为实施例1～4获得的甘氨酸产品以及原料的XRD谱图，谱图显示出四种产品及作为对照的α型甘氨酸的主要峰位置位于14.72°、18.92°、20.08°、23.84°、29.78°、35.36°、36.50°附近，与文献中已报道的α型甘氨酸XRD谱图特征峰位置一致，表明本发明得到的结晶产品均为α型甘氨酸。
如图2所示，由实施例4得到的甘氨酸产品晶体拉曼表征图，其中892.34cm-1处特征峰是由-CC+和-CN伸缩震动引起的，1325.24cm-1处特征峰是由-CH2的摇摆震动和-CN伸缩震动引起的，2973.67cm-1处特征峰是由-CH2的伸缩震动引起的，与甘氨酸拉曼特征峰位置相符合。
如图3所示，由实施例4得到的甘氨酸产品偏光显微镜表征图，可以看到在形态上是非常标准的六棱型甘氨酸晶体。
如图4所示，由实施例4得到的甘氨酸产品粒度分布表征图，其中，甘氨酸粒度分布呈正态分布，单峰状态，并且晶体平均粒度为1034.341μm，变异系数为0.298，说明结晶程度更加完好，结晶度高，所得出的样品是粒度大且均匀的晶态物质。

Claims (3)

1.一种甘氨酸的溶析结晶方法，其特征在于：于溶析结晶器中先加入一定体积的甘氨酸—乙醇—水溶液，再加入适量甘氨酸固体，开启搅拌；之后以一定的加料速率连续加入饱和甘氨酸水溶液和一定浓度的乙醇水溶液，同时以一定的速率连续排出溶析结晶器中产生的晶浆；排出的晶浆经过滤、烘干处理后得到产品。
2.根据权利要求1所述的甘氨酸溶析结晶方法，其特征在于：
所述饱和甘氨酸水溶液为25℃～50℃下的饱和溶液；
所述乙醇水溶液为25℃下质量分数为55％～99.7％的乙醇水溶液；
所述甘氨酸—乙醇—水溶液中，甘氨酸占溶液总质量的1.43％～12.89％，乙醇占溶液总质量的8.71％～49.29％；
所述甘氨酸固体的加入量为甘氨酸—乙醇—水溶液总质量的9.05％～16.96％。
3.一种权利要求1或2所述的甘氨酸溶析结晶方法，其特征在于：
所述饱和甘氨酸水溶液的加料速率为60ml/h～168ml/h；所述乙醇水溶液的加料速率为18ml/h～263ml/h；所述晶浆的排出速率为110～432ml/h；结晶过程中的搅拌速率为250～400rpm，温度为25℃。
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