磺化醋糟、及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于化工、制药生产领域，涉及一种醋糟的磺化方法及其利用该方法制得的产品，以及该产品的应用。
【背景技术】
[0002]食醋是利用淀粉质原料在微生物曲霉、酵母和醋杆菌的发酵下，分别经淀粉糖化、酒精发酵、醋酸发酵3道工序制得的。2005年以来，我国年产食醋达200-250万吨(以3.5 %HAc计算)，且以7 %的速度逐年增长。醋糟是以粮食为主要原料在固态发酵酿造食醋过程中残留的固体废渣，每生产I吨标准固态发酵的二级食醋，就有600-700 kg醋糟产生，即醋糟的年产量能达到120-175万吨(以2005年食醋产量计算)。
[0003]目前，醋糟的利用率在75-85%之间，主要集中在以下方面:一种用途是直接利用，即将新鲜醋糟脱水处理后代替部分糠和麸皮，循环用于全固态发酵制醋过程中，能够达到降低成本和减少污染的目的，或者将醋糟晾晒、烘干、粉碎后以一定比例添加到饲料中直接饲喂动物，亦可利用醋糟栽培食用菌或作为植物无土栽培的基质等；另一种用途是经微生物继续发酵后实现醋糟的再利用，即通过发酵减少醋糟的蛋白含量和提高粗纤维含量，用于饲喂反刍动物和草食动物较为合适，或者通过发酵降解醋糟的粗纤维，并改变其物理结构以促进消化，同时利用微生物将部分非蛋白氮转化为真蛋白以提高醋糟的真蛋白含量，从而扩大其使用量和饲养动物的效果，亦可通过中温厌氧发酵醋糟，具有较好的产沼气能力。尽管如此，每年仍有大量的醋糟废渣无法得到合理应用，长期堆放严重浪费土地资源且对环境压力大。
[0004]醋糟的营养成分包含粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、碳水化合物、矿物元素、维生素等。在中国，醋糟的产量大，地域分布集中，方便取用，若能得到合理科学的应用，不仅资源可以回收利用，也有利于环境保护。
[0005]乙内酰脲类化合物是一类包含多种取代基团的杂环类化合物，种类繁多，有较大的反应活性，在制药工业中已经得到了广泛的应用，市场前景巨大。乙内酰脲类化合物及其衍生物具有抗病原微生物、抗肿瘤药理学作用，是生产多种药物的重要中间体。5-对羟基苯基乙内酰脲(别名:d，1-对羟基苯海因)是生产d-对羟基苯甘氨酸的中间体，用于生产头孢菌素、羟氨苄青霉素等的重要医药中间体，同时是合成内酰胺类半合成抗生素的侧链，用于生产广谱抗菌类阿莫西林等抗生素药物。5，5-二苯基乙内酰脲(苯妥英)是一种抗癫痫药，英文名Phenytoin，中文别名大伦丁、地伦丁或奇非宁，适用于治疗全身性强直阵挛性发作、复杂部分性发作(精神运动性发作、颞叶癫痫)、单纯部分性发作(局限性发作)和癫痫持续状态，也可用于治疗三叉神经痛。二羟甲基二甲基乙内酰脲(1，3-二羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲)具有广谱抗菌活性，能够有效抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌及霉菌的生长。
[0006]乙内酰脲类化合物结构各异，主要是依靠化学合成的方法，Burcherer-Burgs是应用最广泛的合成方法，反应是在50 %乙醇介质中于60-70 °(:下，醛或酮与氰化钾、碳酸铵直接生成乙内酰脲，这种方法操作简单，原料易得，然而由于使用了氰化物剧毒，废液的处理困难，环保压力较大。而尿囊素法是尿囊素在强酸条件下发生质子解离，生成乙内酰脲正离子，再与苯酚等发生亲电取代反应，生成乙内酰脲类衍生物。强酸性催化剂出504、順03和HCl的应用对乙内酰脲类药物的制备设备易造成严重的腐蚀效应，且在后期的药物浓缩和结晶工艺中产生大量的废水，催化剂回收利用困难。由此可见，催化剂选择是乙内酰脲类化合物高效合成和降低生产成本的重要工艺条件。同时，催化剂类型也是制约药物合成速率和反应周期的关键因素。因此，开发具有催化效能高、表面性能稳定、强度大、对原料亲和力高、低毒且无设备腐蚀性、易分离和重复利用的新型工业催化剂一直是大规模制备乙内酰脲类化合物亟待解决的技术热点。
[0007]综上所述，为了解决醋糟废渣无法得到合理应用，长期堆放造成环境污染的问题，本发明研发了一种对醋糟进行磺化改性的方法，以扩大其利用渠道，提高利用率，并利用该方法制得的产品用于催化乙内酰脲的合成。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种磺化醋糟、及其制备方法与应用。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种磺化醋糟，是由醋糟与磺化剂混合，经湿法烘焙制得，粒度约为170-190目，每克醋糟中磺酸基的量为41.382-53.298 mg，比表面积为2.3864-2.5417 1112/^，孔径为0.3 ±0.04 Um0
[0010]上述磺化醋糟的制备方法，步骤为:
(1)将醋糟粉碎后过160-180目筛，然后用水冲洗，经干燥后得到醋糟粉；
(2)将醋糟粉、磺化剂、和促进剂混合，喷淋洒水，搅拌均匀后装入挥发瓷坩祸，密封后用红泥包裹坩祸，在150-200°C烘焙5-9h，然后停止加热，进行冷却，用蒸馏水洗涤至中性，即得。
[0011]进一步地，所述的醋糟为经微生物曲霉菌、酵母菌和醋杆菌发酵固态酿醋后残留的新鲜醋糟。
[0012]所述的磺化剂为硫酸、亚硫酸钠、氨基磺酸钠、苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基三甲基胺对甲苯磺酸钠、或十六烷基磺基苯氧基苯磺酸钠。
[0013]所述的醋糟的酸量:磺化剂量的计量比为I:1.05o
[0014]所述的促进剂为氯化铝、氯化铁或氯化锌，添加量为醋槽和磺化剂总质量的1%。
[0015]本发明还公开了上述磺化醋糟在乙内酰脲类化合物合成中的应用。
[0016]本发明还公开了上述磺化醋糟在乙内酰脲类化合物合成中的应用方法，步骤为:
(1)在合成原料中加入磺化醋糟，置于封闭控温装置中，在50-55° C条件下反应；
(2)反应结束后抽滤，回收剩余的液态原料，将固态物料过筛分级，收集乙内酰脲产物，依次酸化溶解产品，活性炭脱色，浓缩后采用等电点低温析出，即得乙内酰脲类化合物；
(3)液态原料经补料和磺化醋糟催化剂重复利用，用于合成乙内酰脲类化合物。
[0017]更进一步地，所述的合成原料由计量比为1:3的固态原料:液态原料组成，所述的磺化醋糟中的有效磺酸基团质量占合成原料总质量的0.3-0.35 %。
[0018]所述的乙内酰脲类化合物为乙内酰脲、5-对羟基苯基乙内酰脲、5，5-二苯基乙内酰脲、或者1，3-二羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲;其中乙内酰脲由Ct-乙醇酸和尿素合成，5-对羟基苯基乙内酰脲由苯酚、乙醛酸和尿素合成，5，5-二苯基乙内酰脲由二苯基乙醇酸和尿素合成，1，3-二羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲由N，N-二羟甲基尿素和二甲基乙醇酸反应合成。
[0019]本发明选用经微生物曲霉、酵母和醋杆菌充分发酵途径由固态酿制食醋后残留的天然醋糟，自然晾晒、风干后用石磨碾压至160-180目粒度范围，过筛收集颗粒分级组分，用水充分冲洗除去游离醋酸，经干燥、保持物料质量至恒重，终止干燥、冷却即得醋糟粉，将制得的醋糟粉取样分析。
[0020]取样分析的方法为:准确取样10g醋糟粉，悬浮于100ml NaOH稀溶液(过量)，搅拌8-15 min，抽滤15-25 min，收集抽滤液，用已知浓度HCl稀溶液返滴定剩余NaOH，计算固体醋糟的准确酸值。另外，采用材料学手段测定醋糟比表面和孔径，醋糟粉颗粒比表面积为2.3864-2.5417 m2/g，且属于大孔材料、孔径在0.3 ±0.04 μπι左右，原料组分的分子骨架分布大量活性基团(-COOH，-OH，-H)，醋糟的固体酸值为0.082 mmoΙ/g左右。
[0021 ]然后准确称取已知酸值的分级醋糟，按醋糟的酸量:磺化剂量=1: 1.05(计量比)混勾醋糟与磺化剂物料，然后添加I %促进剂(w/w)，喷洒淋水(含水量40 %,w/w),充分拌匀，将混匀物料装入挥发瓷坩祸、封闭盖子、红泥包裹坩祸，置于量程为200 °(:烘箱烘焙5-9h，停止加热、冷却，用蒸馏水洗涤样品至洗涤液呈中性pH，抽滤、干燥，S卩得磺化醋糟产品。
[0022]当磺化剂采用硫酸时，用NaOH稀溶液滴定滤液中剩余硫酸，利用差减法计算磺化率。当磺化剂为亚硫酸钠、苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸钠、氨基磺酸或十六烷基三甲基胺对甲苯磺酸钠时，醋糟磺化率的检测按照以下步骤实施:准确取样10 g磺化醋糟产品，悬浮