专利名称：一种甜菜碱、甜菜碱盐酸盐的制备提取方法
技术领域：
本发明提供了一种甜菜碱、甜菜碱盐酸盐的制备提取方法，属于甜菜碱及其盐酸 盐的制备技术领域，具体涉及一种利用化学与物理原理相结合的方法制备提取高纯的甜菜 碱、甜菜碱盐酸盐。
背景技术：
甜菜碱的化学名称为三甲胺乙内酯，分子式为AHnNOy分子量117. 15，为白 色流动性晶粉，熔点293°C (分解)。干基含量要求>99%，甜菜碱盐酸盐分子式为 C5HnN02HCl，分子量153. 6，为白色至微黄色结晶性粉末，味呈酸涩，易溶于水、乙醇，难溶 于乙醚、三氯甲烷，遇碱反应。熔点241-242°C，甜菜碱盐酸盐含量要求彡98%。甜菜碱具有促进动物脂肪代谢、缓和应激、调节渗透压等功效，是非常重要的一种 饲料添加剂。近年来，随着人们对甜菜碱研究的不断深入，它的许多优良性能被发现并开始 逐步地被加以利用，高品质的无水甜菜碱已经被广泛应用于医药、食品领域，市场需求量越 来越大。甜菜碱及其盐酸盐在由化学合成方法进行制备时，由于受某些特定的合成条件所 限，必然会产生大量的副产物一氯化钠，氯化钠与主产物同时生成，掺杂于主产物中。同时， 也会有少量重金属物质混于产物中。这些杂质都大大的破坏了主产物甜菜碱的品质，必须 将其完全分离除去。如何做到最有效最彻底的分离，一直是饲料行业的重要研究课题。经过对国内外生产企业的深入的市场调研和统计发现，现在甜菜碱、甜菜碱盐酸 盐生产企所普遍采用的制备提取方法，普遍存在的如产品中副产物掺杂其中从而导致杂质 含量高等问题，在一定程度上制约了企业发展，如国内普遍使用的真空蒸馏方法提取98% 的无水型结晶型甜菜碱，该方法的最突出缺陷在于，由于进行蒸馏时母液的粘稠度越来越 高，而氯化钠在溶液中的溶解度虽温度变化并不大，导致副产物氯化钠并不能有效地全部 与主产物分离，该方法对技术控制的要求非常的高，一般并不能得到高纯度的无水甜菜碱， 不能满足医药领域需求。目前较为先进的离子交换法可以在一定程度上改善真空蒸馏法的 不足，但是该方法造价高，并不适合大规模的产业化生产运作。而本发明提供了一种全新的 生产流程，与常规方法比具有投资低、产品品质好、原料单耗量低等优点，因而具有较好的 推广价值。
发明内容
本发明提供了一种甜菜碱、甜菜碱盐酸盐的制备提取方法，旨在解决现有生产工 艺普遍存在的或者投资大、或者产品纯度不高、或者原材料单耗量大的问题，如今，生物提 取的方式已经不能满足市场需求，改进化学合成方法以制备品质更加优良的甜菜碱，对推 进规模化生产具有重要意义。本发明的技术方案是一种甜菜碱的制备提取方法，包括以下步骤(1)先由氢氧化钠溶液与氯乙酸发生中和反应，待溶液温度降至20-60°C时，向反
3应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应；(2)控制温度100-200°C，干燥以脱除水份；(3)利用无水甲醇作为萃取剂通过结晶处理等手段提取高纯甜菜碱晶体；(4)甲醇可由冷凝器进行回收并提纯，可循环利用。本发明的优选技术方案是一种甜菜碱的制备提取方法，包括以下步骤(1)将质量百分浓度为20% -50%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化 钠溶液中加入氯乙酸，开搅拌使其充分反应，并将温度保持在40-80°C ；待溶液温度冷却 至20-60°C时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应，得到甜菜碱母液；将该 母液置于浓缩釜中浓缩，分离除去析出的氯化钠晶体(此步分离可去除去甜菜碱母液中 50-70%的氯化钠)，得到甜菜碱的浓缩液；所述氢氧化钠溶液中的氢氧化钠、氯乙酸、三甲 胺的摩尔比为氢氧化钠氯乙酸三甲胺=1 1 1 ；(2)将合成所得甜菜碱的浓缩液进行干燥处理以脱去剩余的70% -100%的水份， 温度控制在100-200°C;然后以脱水后的甜菜碱浓缩液质量的1-2倍向其中加入甲醇，开搅 拌并加热以使其充分混合，将温度维持在30°C -80°C ；离心分离除去底部不溶物(氯化钠、 杂质)，得到甜菜碱一甲醇溶液；(3)向步骤(2)所得甜菜碱一甲醇溶液中加入甜菜碱盐酸盐晶体，加入量为甲醇 质量的0. 5% _5%，然后进行浓缩至总溶液体积量的30% -80% ；(4)将步骤(3)所得溶液置于-10_15°C环境中结晶，离心分离得到结晶物，母液 回收利用，该结晶物即仅含水和微量杂质的无水甜菜碱粗品，将所得无水甜菜碱粗品置于 100°c -20(TC环境下进一步脱水干燥，即可得高纯无水甜菜碱。本发明的技术方案是一种甜菜碱盐酸盐制备提取方法直接采用液_液反应制 备甜菜碱盐酸盐粗品，控制温度100°c -300°c，干燥以脱除水份得甜菜碱盐酸盐纯品。本发明的进一步技术方案是一种甜菜碱盐酸盐的制备提取方法，包括以下步骤 将甜菜碱的合成浓缩液打入反应釜，向浓缩液中通入质量百分浓度为20% -50%的盐酸， 开搅拌以使其充分反应，甜菜碱与盐酸的摩尔比为1 1 ；通过离心式分离生成物可得白色 晶体；该白色晶体即仅含水和微量杂质的甜菜碱盐酸盐粗品；将所得甜菜碱盐酸盐粗品置 于100-30(TC环境下进一步脱水干燥，即可得高纯甜菜碱盐酸盐。本发明的有益效果是本发明提供一种生产流程简单、产品纯度>98%、收率 ^ 93%、易于推广和形成产业化生产甜菜碱及其盐酸盐的化学合成和提取方法。与常规的 目前普遍采用的真空蒸馏法、离子交换法、膜分离等各类方法相比具有明显的投资低、产品 品质好(氯化钠含量<0. 1%、重金属含量(以Pb计)< lOppm、结晶体颗粒规则、有光泽、 颜色纯正)、原料单耗量低(原料损耗可控制在5%、耗水电低)等优点，该发明具有良好的 推广价值和市场前景。
图1为本发明甜菜碱和甜菜碱盐酸盐的制备提取工艺流程图。
具体实施例方式结合本发明附图1，具体实施步骤如下
实施例1 1、甜菜碱浓缩液的制备(1)将30%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化钠溶液中加入氯乙酸纯 品，开搅拌并使其充分反应，并将温度保持在30-45°C。(2)待溶液温度降至20-30°C时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应。(3)将甜菜碱水溶液置于浓缩釜中浓缩至原溶液体积量的80%。(4)分离除去析出的氯化钠晶体后，得到甜菜碱浓缩液。2、无水甜菜碱的制备与提取(1)将该甜菜碱浓缩液进行干燥处理，以脱去剩余的70-100%的水份，温度保持 在 100-120°C。(2)以所得混合物量的1-3倍向其中加入液态甲醇，开搅拌并加热以使其充分混 合，并将温度保持在40°C -60°C。(3)向该混合液中加入甜菜碱盐酸盐晶体，加入量为约甲醇量的_2%。(4)浓缩该混合液至总溶液体积量的60 %。(5)分离除去底部不溶物，得到甜菜碱_甲醇溶液。(6)将所得到的溶液置于0_3°C环境中结晶。(7)分离得到结晶物，该结晶物即一步分离无水甜菜碱的粗品。(8)将所得甜菜碱粗品置于180°C环境下脱水干燥，即得无水甜菜碱，产品纯度 98. 5%、收率 93. 5%。由于(1)氯化钠溶于水而不溶于甲醇，通过干燥除水，可使氯化钠全部从水溶液 中析出(2)甜菜碱溶于醇类溶剂而氯化钠和重金属均不溶，可有效地利用醇类将甜菜碱 与氯化钠、重金属完全分离。因此，经此法制得的无水甜菜碱，氯化钠含量< 0. 1%，重金属 含量(以Pb计)< lOppm。因而此法大大的扩大了其使用领域范围。该方法工艺简便，生 产成本低，操作条件温和，产品可广泛适用于饲料、食品、化妆品、医药、生物制剂、化工等领 域，具有巨大的推广价值。3、甜菜碱盐酸盐的制备与提取(1)将甜菜碱的浓缩液打入反应釜，向浓缩液中定量通入质量百分含量30%的盐 酸，开搅拌以使其充分反应。(2)分离生成物即可得白色晶体，该结晶物即一步分离甜菜碱盐酸盐粗品。(3)将所得甜菜碱盐酸盐粗品置于180°C环境下脱水干燥，即为甜菜碱盐酸盐纯 品，产品纯度98. 2 %、收率93.3%。用此法制备甜菜碱盐酸盐，与传统方法相比，具有产率高、产品纯度高而杂质含量 低、工艺简便、生产成本低、易于操作、对环境友好等优点，因而此法在现代畜牧业生产中， 具有巨大推广价值。实施例2无水甜菜碱的制备与提取(1)将质量百分浓度为40%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化钠溶液中 加入氯乙酸，开搅拌使其充分反应，并将温度保持在45°C ；待溶液温度冷却至30°C时，向反 应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应；反应结束后将甜菜碱母液置于浓缩釜中浓缩，分离除去析出的氯化钠晶体后，得到甜菜碱的浓缩液；所述氢氧化钠溶液中的氢氧化 钠、氯乙酸、三甲胺的摩尔比为氢氧化钠氯乙酸三甲胺=1 1 1。(2)将合成所得甜菜碱的浓缩液进行干燥处理以脱去剩余的99. 9%的水份，温度 控制在120°C ；然后以脱水后的甜菜碱浓缩液质量的1-2倍向其中加入甲醇，开搅拌并加热 以使其充分混合，将温度维持在50°C;离心分离除去底部不溶物(氯化钠、杂质)，得到甜菜 碱一甲醇溶液；(3)向步骤(2)所得甜菜碱一甲醇溶液中加入甜菜碱盐酸盐晶体，加入量约为甲 醇质量的_2%，然后进行浓缩至总溶液体积量的60% ；(4)将步骤(3)所得溶液置于_3°C环境中结晶，离心分离得到结晶物，母液回 收利用，该结晶物即仅含水和微量杂质的无水甜菜碱粗品，将所得无水甜菜碱粗品置于 100°C -200°c环境下进一步脱水干燥，即可得高纯无水甜菜碱，产品纯度98.2%，收率 93. 2%。实施例3无水甜菜碱的制备与提取(1)将质量百分浓度为25%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化钠溶液中 加入氯乙酸，开搅拌使其充分反应，并将温度保持在40°C ；待溶液温度冷却至25°C时，向反 应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应；反应结束后将甜菜碱母液置于浓缩釜中浓 缩，分离除去析出的氯化钠晶体后，得到甜菜碱的浓缩液；所述氢氧化钠溶液中的氢氧化 钠、氯乙酸、三甲胺的摩尔比为氢氧化钠氯乙酸三甲胺=1 1 1。(2)将合成所得甜菜碱的浓缩液进行干燥处理以脱去剩余的99. 95%的水份，温 度控制在150°C;然后以脱水后的甜菜碱浓缩液质量的1-2倍向其中加入甲醇，开搅拌并加 热以使其充分混合，将温度维持在40°C;离心分离除去底部不溶物(氯化钠、杂质)，得到甜 菜碱一甲醇溶液；(3)向步骤(2)所得甜菜碱一甲醇溶液中加入甜菜碱盐酸盐晶体，加入量为甲醇 质量的2%，然后进行浓缩至总溶液体积量的60% ；(4)将步骤(3)所得溶液置于0_5°C环境中结晶，离心分离得到结晶物，母液 回收利用，该结晶物即仅含水和微量杂质的无水甜菜碱粗品，将所得无水甜菜碱粗品置 于100°C -200°c环境下进一步脱水干燥，即可得高纯无水甜菜碱，产品纯度98. 3%，收率 93. 3%。
权利要求
一种甜菜碱的制备提取方法，其特征是，包括以下步骤(1)先由氢氧化钠溶液与氯乙酸发生中和反应，待溶液温度降至20-60℃时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应；(2)控制温度100-200℃，干燥以脱除水份；(3)利用无水甲醇作为萃取剂通过结晶处理提取高纯甜菜碱晶体。
2.如权利要求1所述的一种甜菜碱的制备提取方法，其特征是，所述步骤(3)的甲醇由 冷凝器进行回收并提纯，循环利用。
3.如权利要求1或2所述的一种甜菜碱的制备提取方法，其特征是，包括以下步骤(1)将质量百分浓度为20%-50%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化钠溶液 中加入氯乙酸，开搅拌使其充分反应，并将温度保持在40-80°C ；待溶液温度冷却至20-60°C 时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应，得到甜菜碱母液；将该母液置于浓 缩釜中浓缩，分离除去析出的氯化钠晶体，得到甜菜碱的浓缩液；所述氢氧化钠溶液中的氢 氧化钠、氯乙酸、三甲胺的摩尔比为氢氧化钠氯乙酸三甲胺=1 1 1；(2)将合成所得甜菜碱的浓缩液进行干燥处理以脱去剩余的70%-100%的水份，温度 控制在100-200°C ；然后以脱水后的甜菜碱浓缩液质量的1-2倍向其中加入甲醇，开搅拌并 加热以使其充分混合，将温度维持在30°C -80°C ；离心分离除去底部不溶物，得到甜菜碱一 甲醇溶液；(3)向步骤(2)所得甜菜碱一甲醇溶液中加入甜菜碱盐酸盐晶体，加入量为甲醇质量 的0. 5% _5%，然后进行浓缩至总溶液体积量的30% -80% ；(4)将步骤(3)所得溶液置于-10-15°C环境中结晶，离心分离得到结晶物，母液回收利 用，该结晶物即为无水甜菜碱粗品，将所得无水甜菜碱粗品置于100°C -200°C环境下进一 步脱水干燥，即可得高纯无水甜菜碱。
4.一种甜菜碱盐酸盐制备提取方法，其特征是，直接采用液_液反应制备甜菜碱盐酸 盐粗品，控制温度100°C -300°C，干燥以脱除水份得甜菜碱盐酸盐纯品。
5.如权利要求4所述的一种甜菜碱盐酸盐的制备提取方法，包括以下步骤将甜菜 碱的合成浓缩液打入反应釜，向浓缩液中通入质量百分浓度为20% -50%的盐酸，开搅 拌以使其充分反应，甜菜碱与盐酸的摩尔比为1 1 ；通过离心式分离生成物可得白色晶 体，该白色晶体即仅含水和微量杂质的甜菜碱盐酸盐粗品；将所得甜菜碱盐酸盐粗品置于 100-300°C环境下进一步脱水干燥，即可得高纯甜菜碱盐酸盐；所述甜菜碱浓缩液的制备方 法是将质量百分浓度为20% -50%的氢氧化钠溶液打入反应釜，然后向氢氧化钠溶液中 加入氯乙酸，开搅拌使其充分反应，并将温度保持在40-80°C ；待溶液温度冷却至20-60°C 时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应，得到甜菜碱母液；将该母液置于浓 缩釜中浓缩，分离除去析出的氯化钠晶体，得到甜菜碱的浓缩液；所述氢氧化钠溶液中的氢 氧化钠、氯乙酸、三甲胺的摩尔比为氢氧化钠氯乙酸三甲胺=1 1 1。
全文摘要
本发明公开了一种甜菜碱、甜菜碱盐酸盐的制备提取方法。甜菜碱的制备提取方法先由氢氧化钠溶液与氯乙酸发生中和反应，待溶液温度降至20-60℃时，向反应釜中通入液态三甲胺，开搅拌使其充分反应；干燥以脱除水份；利用无水甲醇作为萃取剂通过结晶处理等手段提取高纯甜菜碱晶体。甜菜碱盐酸盐制备提取方法直接采用液-液反应制备甜菜碱盐酸盐粗品，干燥以脱除水份得甜菜碱盐酸盐纯品。与常规的目前普遍采用的真空蒸馏法、离子交换法、膜分离等各类方法相比具有明显的投资低、产品品质好、原料单耗量低等优点，该发明具有良好的推广价值和市场前景。
文档编号C07C229/12GK101863784SQ20101019306
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者房照智, 段俊秀 申请人:房照智