CN114436811B - 一种柠檬酸亚铁钠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：S1.在硫酸亚铁溶液中加入硫酸和单质铁，在25～35℃下反应，反应结束后，经固液分离，得到滤液a；S2.将滤液a与柠檬酸钠溶液混合反应，并加入占所述硫酸亚铁质量的5～10％的亚硫酸氢钠，在85～95℃下进行反应60～80min，经固液分离，得到滤液b；S3.将滤液b浓缩、结晶、干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。本申请提供的方法，与现有技术相比，制备时间显著缩短，收率可提高至93％。制备得到的柠檬酸亚铁钠为绿白至黄绿色粉末，其中铁含量为10.0～11.0％，三价铁盐≤0.28％，符合标准要求。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及了一种柠檬酸亚铁钠的制备方法。
背景技术
柠檬酸亚铁钠又称枸橼酸亚铁钠，绿白至黄绿色粉末，无臭，具有微弱的铁味，分子式为Na4FeC12H10O14。是用于口服给药治疗缺铁性贫血的柠檬酸与二价铁的配合物药物。临床结果表明，服用柠檬酸亚铁钠后其血红蛋白恢复至正常值较快。近年来，人们对铁盐的生理与药理作用的认识逐步深入，铁盐的临床应用越来越受到重视和扩大，市场需求也在增加。
目前国内关于柠檬酸亚铁钠制备工艺的研究较少。孙儒品等公开了一种枸橼酸亚铁钠的制备方法(孙儒品,李克敏.枸橼酸亚铁钠的制备[J].中国医药工业杂志,1994,(12):534-535)，其首先将枸橼酸三钠二水合物在90℃下溶解，将七水合硫酸亚铁在50℃下溶解，然后将七水合硫酸亚铁溶液一次性加入枸橼酸三钠二水合物溶液中，并升温至90℃，反应2.5h，经浓缩、干燥后得到绿白色结晶柠檬酸亚铁钠，收率为85.7％。但是通过该方法获得的产品收率低，且其中的三价铁含量高，超过标准要求，有必要对其进行优化改进。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足，而提供一种采柠檬酸亚铁钠的制备方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
S1.在硫酸亚铁溶液中加入硫酸和单质铁，在25～35℃下反应，反应结束后，经固液分离，得到滤液a；
S2.将步骤S1的所述滤液a与柠檬酸钠溶液混合反应，滤液a与柠檬酸钠溶液用量比，以溶液中的硫酸亚铁和柠檬酸钠摩尔比计，为1:(2～2.1)，并加入占所述硫酸亚铁质量的5～10％的亚硫酸氢钠，在85～95℃下进行反应60～80min，经固液分离，得到滤液b；
S3.将滤液b浓缩、结晶、干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
优选的，步骤S1所述硫酸亚铁为七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁溶液质量百分浓度为40～60％，所述硫酸为质量百分浓度＞95％的浓硫酸，所述硫酸和所述单质铁的用量均为七水硫酸亚铁质量的0.18～0.25％。
优选的，步骤S1所述硫酸亚铁溶液的制备方法为：将硫酸亚铁加入去离子水中，搅拌溶解。
优选的，步骤S2所述柠檬酸钠溶液的制备方法为：将柠檬酸钠加入去离子水中，搅拌溶解。
优选的，步骤S2所述柠檬酸钠为二水合柠檬酸钠，二水合柠檬酸钠溶液质量百分浓度为40～60％。
优选的，步骤S2所述滤液a通过滴定方式加入所述柠檬酸钠溶液中，滴定速度为15～25mL/min。
优选的，步骤S3所述干燥采用真空干燥方式，温度为45～55℃，时间为6～8h。
本申请提供的方法，与现有技术相比，制备时间显著缩短，收率可提高至93％。制备得到的柠檬酸亚铁钠为绿白至黄绿色粉末，其中铁含量为10.0～11.0％，三价铁盐≤0.28％，符合标准要求。
具体实施方式
本发明提供了一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
S1.在硫酸亚铁溶液中加入硫酸和单质铁，在25～35℃下反应，反应结束后，经固液分离，得到滤液a；
S2.将步骤S1的滤液a与合柠檬酸钠溶液混合反应，滤液a与柠檬酸钠溶液用量比为，以溶液中的硫酸亚铁和柠檬酸钠摩尔比计，为1:(2～2.1)，并加入占硫酸亚铁质量的5～10％的亚硫酸氢钠，在85～95℃下进行反应60～80min，经固液分离，得到滤液b；
S3.将滤液b浓缩、结晶、干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
硫酸亚铁和柠檬酸钠经过高温反应可快速生成柠檬酸亚铁钠和硫酸钠，但是在反应过程中，亚铁离子容易氧化为三价铁，影响产品纯度。因此本申请先对硫酸亚铁原料加入硫酸和单质铁进行抗氧化处理，溶液中的三价铁在铁粉和硫酸作用下还原为二价铁，防止三价铁超标，然后在硫酸亚铁和柠檬酸钠反应过程中也加入一定量的抗氧化剂亚硫酸氢钠，进一步防止生成三价铁。而且，单质铁、硫酸转变为硫酸亚铁，可参与反应，亚硫酸氢钠被氧化为硫酸钠，与硫酸亚铁和柠檬酸钠反应副产物硫酸钠相同，在柠檬酸亚铁钠结晶后，与柠檬酸亚铁钠分离，对柠檬酸亚铁钠的纯度无影响。另外，反应温度和时间对三价铁含量影响也较大，若反应温度过高或反应时间过长，均容易导致二价铁氧化，三价铁含量超标，若反应温度过低或时间过短，则导致反应不完全。硫酸亚铁和柠檬酸钠的用量比以及亚硫酸氢钠的用量若不当同样也容易对反应产生不利影响，本申请柠檬酸钠用量稍微过量，可增加产量、提高收率。亚硫酸氢钠用量在5～10％，既不影响正常反应，同时可以起到充分的抗氧化作用。
本申请提供的方法，与现有技术相比，制备时间显著缩短，收率可提高至93％。制备得到的柠檬酸亚铁钠为绿白至黄绿色粉末，其中铁含量为10.0～11.0％，三价铁盐≤0.28％，符合标准要求。
优选的，步骤S1七水硫酸亚铁溶液的制备方法为：将七水硫酸亚铁加入去离子水中，常温下搅拌溶解。
步骤S1硫酸亚铁可为七水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁等水合物或无水硫酸亚铁，优选为价格低廉的七水硫酸亚铁，可降低生产成本。优选七水硫酸亚铁溶液质量百分浓度为40～60％，硫酸为质量百分浓度在＞95％以上的浓硫酸，硫酸用量为七水硫酸亚铁质量的0.18～0.25％，单质铁用量为七水硫酸亚铁质量的0.18～0.25％。硫酸和单质铁的用量要适宜，若用量过少，将导致三价铁还原不完全。
优选的，步骤S2柠檬酸钠溶液的制备方法为：将二水合柠檬酸钠加入去离子水中，常温下搅拌溶解即可。
优选的，步骤S2柠檬酸钠优选为二水合柠檬酸钠，二水合柠檬酸钠溶液质量百分浓度为40～60％。
优选的，步骤S2滤液a通过滴定方式加入柠檬酸钠溶液中，滴定速度为15～25mL/min，通过滴定缓慢加入柠檬酸钠，控制柠檬酸钠与硫酸亚铁反应速度，可尽可能防止三价铁生成。
步骤S3将滤液b浓缩至一半体积时，即有柠檬酸亚铁钠结晶析出，温度降至室温，抽滤后，干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
优选的，干燥采用真空干燥方式，真空干燥温度为45～55℃，时间为6～8h，通过真空干燥，防止空气中的氧气对产品的影响。
实施例1
本实施例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸(98％)和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在30℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，滴定速度20mL/min，并加入亚硫酸氢钠2.9g，85℃反应70min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，50℃真空干燥7h，得到柠檬酸亚铁钠产品。
对比例1
本对比例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在30℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，并加入亚硫酸氢钠2.9g，在100℃反应70min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
对比例2
本对比例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在30℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，并加入亚硫酸氢钠2.9g，在85℃反应100min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
对比例3
省略步骤C，直接将步骤B制备的七水硫酸亚铁溶液加入步骤A制备的二水合柠檬酸钠中反应，其他步骤同实施例1，具体如下：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，并加入亚硫酸氢钠2.9g，85℃反应70min。
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
对比例4
在步骤D中不添加亚硫酸氢钠，其他步骤同实施例1，具体如下：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在30℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，85℃反应70min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
将实施例1和对比例1～4得到的柠檬酸亚铁钠产品铁含量(Fe2+和Fe3+总量)、三价铁盐含量以及收率进行分析，结果如表1～4所示。
表1不同反应温度对铁含量的影响
| 编号 | 实施例一 | 对比例一 |
| 反应时间/min | 70 | 70 |
| 反应温度/℃ | 85 | 100 |
| 铁含量/％ | 10.36 | 10.52 |
| 三价铁盐/％ | 0.09 | 0.27 |
| 收率％ | 93.3 | 93.0 |
对比表1可得100℃比85℃得到的铁含量高，因为温度高，氧化程度较大，所以100℃反应的柠檬酸亚铁钠产品中三价铁盐偏高。
表2不同反应时间对铁含量的影响
| 编号 | 实施例一 | 对比例二 |
| 反应时间/min | 70 | 100 |
| 反应温度/℃ | 85 | 85 |
| 铁含量/％ | 10.36 | 10.43 |
| 三价铁盐/％ | 0.09 | 0.30 |
| 收率％ | 93.3 | 94.0 |
对比表2可得反应时间延长会使产品的铁含量升高，幅度不大，虽然收率有所提高，但是三价铁盐也随之升高至不合格。
所以合适的反应温度和反应时间是尤为重要的。
表3用铁粉和硫酸处理七水硫酸亚铁对铁含量的影响
| 编号 | 实施例一 | 对比例三 |
| 反应时间/min | 70 | 70 |
| 反应温度/℃ | 85 | 85 |
| 铁含量/％ | 10.36 | 7.21 |
| 三价铁盐/％ | 0.09 | 2.46 |
| 收率％ | 93.3 | 92.1 |
对比表3可得未用铁粉和浓硫酸处理，虽然对收率影响不大，但是产品氧化非常严重，导致铁含量和三价铁含量不合格。
表4加入抗氧化剂亚硫酸氢钠对铁含量的影响
| 编号 | 实施例一 | 对比例四 |
| 反应时间/min | 70 | 70 |
| 反应温度/℃ | 85 | 85 |
| 铁含量/％ | 10.36 | 10.01 |
| 三价铁盐/％ | 0.09 | 0.37 |
| 收率％ | 93.3 | 92.6 |
对比表4可得未加抗氧化剂，产品铁含量刚刚合格，有不合格风险，但是三价铁含量不合格，所以需加入抗氧化剂进行进一步保护。
从上述结果可知，反应温度和反应时间均对柠檬酸亚铁钠产品中的三价铁含量影响显著，而且，在步骤C中加入硫酸和单质铁，以及在步骤D中加入亚硫酸氢钠，可以有效防止三价铁含量超标，而单独加入硫酸和单质铁，或单独使用亚硫酸氢钠，并不能有效防止三价铁含量超标。
实施例2
本实施例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在30℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，滴定速度20mlL/min，并加入亚硫酸氢钠2.9g，90℃反应80min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，50℃真空干燥7h，得到柠檬酸亚铁钠产品。
实施例3
本实施例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在35℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，并加入亚硫酸氢钠1.6g，90℃反应80min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，50℃真空干燥7h，得到柠檬酸亚铁钠产品。
实施例4
本实施例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在35℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，滴定速度20mlL/min，并加入亚硫酸氢钠1.8g，85℃反应80min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，50℃真空干燥7h，得到柠檬酸亚铁钠产品。
实施例5
本实施例提供的一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，量取200ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取117g的二水合柠檬酸钠，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤B，量取100ml的蒸馏水倒入烧杯，并称取54g的七水硫酸亚铁，加入到蒸馏水中，搅拌溶解；
步骤C，然后将0.1g浓硫酸和0.1g铁粉依次加入上述七水硫酸亚铁溶液中，温度控制在35℃充分反应；
步骤D，反应结束后，过滤，将滤液用滴管滴加入上述二水合柠檬酸钠溶液中，滴定速度20mlL/min，并加入亚硫酸氢钠2.5g，90℃反应70min。
步骤E，反应结束后，过滤，将滤液浓缩，结晶，50℃真空干燥7h，得到柠檬酸亚铁钠产品。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种柠檬酸亚铁钠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在硫酸亚铁溶液中依次加入硫酸和单质铁，在25～35℃下反应，反应结束后，经固液分离，得到滤液a；所述硫酸亚铁为七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁溶液质量百分浓度为40～60％，所述硫酸为质量百分浓度＞95％的浓硫酸，所述硫酸和所述单质铁的用量均为七水硫酸亚铁质量的0.18～0.25％；
S2.将步骤S1的所述滤液a与柠檬酸钠溶液混合反应，滤液a与柠檬酸钠溶液用量比，以溶液中的硫酸亚铁和柠檬酸钠摩尔比计，为1:(2～2.1)，并加入占所述硫酸亚铁质量的5～10％的亚硫酸氢钠，在85～95℃下进行反应60～80min，经固液分离，得到滤液b；所述柠檬酸钠为二水合柠檬酸钠，二水合柠檬酸钠溶液质量百分浓度为40～60％；所述滤液a通过滴定方式加入所述柠檬酸钠溶液中，滴定速度为15～25mL/min；
S3.将滤液b浓缩、结晶、干燥得到柠檬酸亚铁钠产品。
2.如权利要求1所述的柠檬酸亚铁钠的制备方法，其特征在于，
步骤S1所述硫酸亚铁溶液的制备方法为：将硫酸亚铁加入去离子水中，搅拌溶解。
3.如权利要求1所述的柠檬酸亚铁钠的制备方法，其特征在于，
步骤S2所述柠檬酸钠溶液的制备方法为：将柠檬酸钠加入去离子水中，搅拌溶解。
4.如权利要求1所述的柠檬酸亚铁钠的制备方法，其特征在于，
步骤S3所述干燥采用真空干燥方式，温度为45～55℃，时间为6～8h。
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| 枸橼酸亚铁钠的制备;孙儒品，李克敏;中国医药工业杂志(12);534 * |
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