CN115403477A - 一种水溶液中甘氨酸的提取方法及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水溶液中甘氨酸的提取方法及工艺，涉及甘氨酸制取领域，包括如下步骤：在甘氨酸水溶液中加入提取剂，使用碱性物质将pH调节至7以下，反应温度调节至60‑300℃，反应压力调节至1‑3atm，反应时间控制在0.5‑4h；将反应生成物过滤、离心分离或者加入吸附剂进行分离，得到不溶于水的甘氨酸盐；在不溶于水的甘氨酸盐中加入碳酸或者通入二氧化碳参与反应，生成二价金属离子沉淀物，再进行过滤、离心分离，得到纯甘氨酸；本发明结合化学分离和物理分离的优势来提取甘氨酸，具有选择性高，可连续分离的特点，既利用了化学分离的优势，又解决了单一物理分离劣势。
Description
技术领域
本发明涉及甘氨酸制取领域，尤其涉及一种水溶液中甘氨酸的提取方法及工艺。
背景技术
蛋白质作为生物的组成之一，对生物的代谢、构成、活动、生存十分重要，蛋白质的种类多种多样，但是构成蛋白质的氨基酸仅20余种，在这些氨基酸中，甘氨酸是结构组成最简单的氨基酸之一，参与人体卟啉、肌酸、嘌呤及乙醛酸的合成，可与多种其他物质结合由尿液或胆汁中排出，作为营养增补剂及食品添加剂等广泛应用于医药、食品、农业等领域。
由于甘氨酸的分子中同时具有酸性官能团羧基和碱性官能团氨基，在水溶液中可以电离，因此，甘氨酸极易溶于水溶液，目前常见的分离提纯甘氨酸的方法有电渗析法、色谱法、冷却结晶法等方法；
其中，电渗析法是利用甘氨酸两性的特点，通过调节溶液pH，使甘氨酸带不同的电荷，在直流电场的作用下，利用离子交换膜，使溶液中的甘氨酸与水分离；
而色谱法是利用甘氨酸在色谱填料中运动速度快慢的不同，实现甘氨酸的高效分离；
对于冷却结晶法，其根据甘氨酸在不同温度下溶解度不同而进行对应分离。
上述所列举的分离方法利用了甘氨酸的物理性质来实施分离过程，然而，从实际分离效果来看，诸如上述分离方法均需要对应的分离设备来参与相关过程，其次，整个分离过程的选择性不高，有分离效率低、连续性差的等诸多劣势，因此，结合化学分离的优势，使用物理与化学相结合的分离方法，提出一种水溶液中甘氨酸的提取方法以及其配套处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶液中甘氨酸的提取方法及工艺，以解决电渗析法、色谱法、冷却结晶法均需要对应的分离设备来参与相关过程，整个分离过程的选择性不高，有分离效率低、连续性差的等诸多劣势的技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
一种水溶液中甘氨酸的提取方法，包括如下步骤：
1)在甘氨酸水溶液中加入提取剂，使用碱性物质将pH调节至7以下，反应温度调节至60-300℃，反应压力调节至1-3atm，反应时间控制在0.5-4h；
2)将反应生成物过滤、离心分离或者加入吸附剂进行分离，得到不溶于水的甘氨酸盐；
3)在不溶于水的甘氨酸盐中加入碳酸或者通入二氧化碳参与反应，生成二价金属离子沉淀物，再进行过滤、离心分离，得到纯甘氨酸；
4)在生成的二价金属离子沉淀物中加入酸性物质，使沉淀物溶解，反应生成的提取剂转入步骤1)中，继续参与反应。
优选的，所述提取剂包括钙、镁、钡、锌的二价金属离子以及这些离子的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐的盐类物质。
优选的，所述步骤1)中使用的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁、三乙醇胺。
优选的，所述步骤2)吸附剂包括活性炭、氧化铝、凹凸棒、硅胶、蒙脱石。
优选的，所述步骤3)中碳酸盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌。
优选的，所述步骤4)中酸性物质包括盐酸、硫酸、磷酸、醋酸。
本发明的有益效果是：
1.本发明结合化学分离和物理分离的优势来提取甘氨酸，具有选择性高，可连续分离的特点，既利用了化学分离的优势，又解决了单一物理分离劣势。
2.本发明利用了甘氨酸具有活性反应官能团的优势，让其反应生成不易溶于水的新物质，改变甘氨酸的水溶性，进而通过过滤、离心分离等方法将甘氨酸从其原有溶液中分离出来，达到分离、提取的目的。
3.本发明中提取剂始终活跃在整个反应体系中，即，提取剂在分离过程中可往复循环使用，实现闭环分离工艺，且分离成本低，安全性高，绿色环保。
附图说明
图1为本发明一种水溶液中甘氨酸提取工艺的示意图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合附图描述本发明的具体实施例。
实施例1
在本实施例中提出了一种水溶液中甘氨酸的提取方法，包括如下步骤：
1)在甘氨酸水溶液中加入氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌，使用氢氧化钠将pH调节至7以下，反应温度调节至60℃，反应压力调节至1atm，反应时间控制在4h；
2)将反应生成物过滤、离心分离或者加入活性炭、氧化铝、凹凸棒、硅胶、蒙脱石进行分离，得到不溶于水的甘氨酸盐；
3)在不溶于水的甘氨酸盐中加入碳酸或者通入二氧化碳参与反应，生成碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌，再进行过滤、离心分离，得到纯甘氨酸；
4)在生成的碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中加入盐酸，使沉淀物溶解，反应生成的氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌转入步骤1)中，继续参与反应。
实施例2
在本实施例中提出了一种水溶液中甘氨酸的提取方法，包括如下步骤：
1)在甘氨酸水溶液中加入氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌，使用氢氧化钠将pH调节至7以下，反应温度调节至300℃，反应压力调节至3atm，反应时间控制在0.5h；
2)将反应生成物过滤、离心分离或者加入活性炭、氧化铝、凹凸棒、硅胶、蒙脱石进行分离，得到不溶于水的甘氨酸盐；
3)在不溶于水的甘氨酸盐中加入碳酸或者通入二氧化碳参与反应，生成碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌，再进行过滤、离心分离，得到纯甘氨酸；
4)在生成的碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌中加入盐酸，使沉淀物溶解，反应生成的氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌转入步骤1)中，继续参与反应。
实施例3
请参阅图1，在本实施例中提出了一种水溶液中甘氨酸的提取工艺，包括如下步骤：
1)将待提取的甘氨酸水溶液置于第一反应器中，加入提取剂，使用碱性物质调节PH严格控制反应温度、反应压力、反应时间；
需要进一步说明的是，反应温度需控制至60-300℃，反应压力需控制至1-3atm，反应时间控制在0.5-4h；
2)反应完成后由管道引导至第一分离装置中，将分离出的上层废液排放，下层沉淀物转入第二反应器；
3)在第二反应器中通入二氧化碳或者碳酸溶液进行反应，反应完成后通过管道流入第二分离装置；
4)将分离出的上层甘氨酸排放，下层沉淀物转入第三反应器，第三反应器中加入酸，反应生成提取剂，提取剂完成一个循环，整个工艺闭环操作，进而将甘氨酸和其他溶液分开，采出甘氨酸和废液。
在本实施例中，分离过程包括使用过滤或者沉淀，其中，过滤所使用的型材包括膜、滤网、多孔材料等，沉淀则包括重力或者离心沉降。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在甘氨酸水溶液中加入提取剂，使用碱性物质将pH调节至7以下，反应温度调节至60-300℃，反应压力调节至1-3atm，反应时间控制在0.5-4h；
2)将反应生成物过滤、离心分离或者加入吸附剂进行分离，得到不溶于水的甘氨酸盐；
3)在不溶于水的甘氨酸盐中加入碳酸或者通入二氧化碳参与反应，生成二价金属离子沉淀物，再进行过滤、离心分离，得到纯甘氨酸；
4)在生成的二价金属离子沉淀物中加入酸性物质，使沉淀物溶解，反应生成的提取剂转入步骤1)中，继续参与反应。
2.根据权利要求1所述的一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于：所述提取剂包括钙、镁、钡、锌的二价金属离子以及这些离子的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐的盐类物质。
3.根据权利要求1所述的一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于：所述步骤1)中使用的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁、三乙醇胺。
4.根据权利要求1所述的一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于：所述步骤2)吸附剂包括活性炭、氧化铝、凹凸棒、硅胶、蒙脱石。
5.根据权利要求1所述的一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于：所述步骤3)中碳酸盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化锌。
6.根据权利要求1所述的一种水溶液中甘氨酸的提取方法，其特征在于：所述步骤4)中酸性物质包括盐酸、硫酸、磷酸、醋酸。
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2022
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