从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法
【专利摘要】本发明提供了一种从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法，特别涉及膜法技术应用在处理废酸提取残留产品的方法。该方法包括如下步骤：（1）按1：1～1：3的体积比用去离子水将氨基葡萄糖盐酸盐母液进行稀释，稀释后的母液采用耐酸复合型纳滤膜过滤；（2）将过滤后所得透析液浓缩至固含量为70%～80%，向浓缩液中按体积比0.5：1～1.5:1流加95%乙醇，然后降温至10℃以下养晶2h～4h；（3）养晶结束后离心分离得到高纯度氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体，干燥，即得氨基葡萄糖盐酸盐。采用该方法提取氨基葡萄糖盐酸盐的优点在于：能耗低，提取收率高，产品纯度高，杂质含量极低，工艺简单，操作简便。
【专利说明】从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物化工领域，具体地说，涉及一种从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法。
【背景技术】
[0002]氨基葡萄糖盐酸盐为白色结晶，熔点190-194 V，比旋光度72.5° (c=2, H20, 5hrs.),水溶性soluble，无气味，略有甜味，易溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醇等有机溶剂。用途:主要用于医疗药品。它对人体具有重要的生理功能，参与肝肾解毒，发挥抗炎护肝作用，刺激婴儿肠道中歧杆菌增长，对治疗风湿性关节炎症和胃溃疡有良好的疗效，可抑制细胞的生长，是合成抗生素和抗癌药物的主要原料，还可应用于食品，化妆品和饲料添加剂中，用途相当广泛。
[0003]氨基葡萄糖盐酸盐是由天然的甲壳质提取的，是一种海洋生物制剂，能促进人体粘多糖的合成，提高关节滑液的粘性，能改善关节软骨的代谢；具有促进抗生素注射效能的作用，用于合成水溶性抗癌药物氯脲霉素，其具有亚硝基脲类化合物的抗癌性，同时又具有抑制骨髓毒性较小的特点，对黑色素瘤，肺癌，肾癌等显示一定疗效；补充氨基葡萄糖培养基，可以增强分泌蛋白的N-糖基化作用，以及影响`诸如环细胞以及干细胞的细胞系变异；葡萄糖胺，一种氨基糖，是生物合成己醣胺路线的前体，可导致形成UDP-N-乙酰氨基葡萄糖(UDP-GlcNAc)，随后用于粘多糖，蛋白多糖以及糖脂类的制备中
[0004]氨基葡萄糖盐酸盐是医学界视为迄今为止仅有的可以根本治疗骨关节疾病的物质，氨基葡萄糖应与硫酸软骨素配合使用，具有止痛，促进软骨再生的功效，可以从根本改善关节问题。如能同时补充维生素D和钙能起到更好效果，例如康普利特葡胺维D钙片主要含有碳酸钙、维生素D3、氨基葡萄糖盐酸盐、硫酸软骨素等成分是同类产品中效果较好的。
[0005]目前D-氨基葡萄糖盐酸的工业化生产是以甲壳素为原料，经盐酸水解、冷却、结晶、分离等多道工序处理后得到D-氨基葡萄糖盐酸盐产品。每生产I吨D-氨基葡萄糖盐酸需消耗4-5吨工业盐酸和210吨酒精及80公斤活性炭，锁形成的废酸达3.4-4.25吨，其主要成分为:D-氨基葡萄糖盐酸8-10%，钙离子、盐酸16-20%、醋酸根离子、蛋白质、脂肪及少量其他杂质。目前母液传统的回收D-氨基葡萄糖盐酸的方法为高温(85-90°C)长时间(10小时)真空浓缩回收法，此方法回收的D-氨基葡萄糖盐酸粗品质量较差，耗能高、生产周期长、人工费以及设备维护费高，生产成本较高。
[0006]我国是D-氨基葡萄糖盐酸盐的生产大国和出口大国，年出口量达8000多万吨。因此，尽快攻克D-氨基葡萄糖盐酸盐母液中产品的回收工艺，不仅能使企业大幅度降低成本、提高产品收率，实现生产废弃物零排放，而且对于提升我国D-氨基葡萄糖盐酸盐生产企业核心竞争力和确保我国利用海产动物甲壳发展甲壳素产业的优势及节能减排目标的实现具有重大意义。
【发明内容】
[0007]本发明旨在克服现有技术中存在的回收的氨基葡萄糖盐酸盐纯度较低，耗能高、生产周期长、人工费以及设备维护费高。提供一种低成本、快速高效制备高纯度氨基葡萄糖盐酸盐的方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法，包括如下步骤:
[0010](I)按1:1~1:3的体积比用去离子水将氨基葡萄糖盐酸盐母液进行稀释，稀释后的母液采用耐酸复合型纳滤膜过滤；
[0011](2)将过滤后所得透析液浓缩至固含量为70%~80%，向浓缩液中按体积比0.5:I~1.5:1流加95%乙醇，然后降温至10°C以下养晶2h~4h ;
[0012](3)养晶结束后离心分离得到高纯度氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体，干燥，即得氨基葡萄糖盐酸盐。
[0013]其中，步骤I中所述氨基葡萄糖盐酸盐母液可以采用现有技术公开的多种，本发明为了获得更好的提取效果，对氨基葡萄糖盐酸盐的内含物作出了具体限定。本发明使用的原料为发酵法生产的氨基葡萄糖经盐酸水解，浓缩结晶离心所得，该类母液中杂质较多，传统工艺很难分离。进一步地，本发明优选所述氨基葡萄糖盐酸盐母液中包括氨基葡萄糖盐酸8~10%，DS20~30%，钙离子、盐酸16~20%。
[0014]此外，步骤I中，优选将含有氨基葡萄糖盐酸盐母液按1:1.5~1:2.5的体积比加入去离子水稀释。母液中固含量较高，过膜时通量较低，用去离子水稀释后氨基葡萄糖盐酸盐较容易透析过去，节能够省成本，提高产量。
[0015]本发明所述的方法，所述耐酸复合型纳滤膜为Suntar-3E12耐酸型复合膜过滤，过滤操作参数为:进膜压力25~28kg/cm2，出膜压力15~18kg/cm2，温度30~40°C ;优选进膜压力25kg/cm2，出膜压力15kg/cm2，温度30°C。本发明采用纳滤膜，操作压力要求较高，本发明对过膜条件的限定能够避免晶体析出收率降低，通量下降。
[0016]上述Suntar_3E12耐酸型复合膜截留分子量为250，标称膜通量以L/ Itl2 h计为40，构型为卷式，正常操作压力为15~30bar,最大操作压力为40bar,正常操作温度为10~30°C，清洗或耐受pH值为1.0~11.0。本发明氨基葡萄糖氨酸盐的分子量为215.5左右，母液中含有较多杂质如蛋白质、脂肪及水解时的副产物等大分子杂质，采用250分子量的Suntar-3E12耐酸型复合膜能将这些杂质去除，得到高纯度的氨基葡萄糖盐酸盐透析液与传统工艺直接将母液浓缩结晶离心很难回收产品相比，具有显著的优势。
[0017]本发明所述方法，步骤2中，优选将步骤I得到的透析液用真空减压浓缩至固含量为72%~76%，再向所述浓缩液中按体积比1:1~1.2:1流加95%乙醇。为了获得更好的结晶效果，本发明对具体的结晶条件也作出了限定。步骤2中，在流加95%乙醇以前，先将浓缩液在200~230转/min的搅拌速度下，以I~4°C /h的降温速度将温度降至10°C以下。
[0018]析晶是当物体在处于非平衡态时，会析出另外的相，该相以晶体的形式被析出，析晶过程一般有两个过程:晶核的形成与晶体的生长，本发明将透析液浓缩至过饱和溶液，降温结晶，具体再透析液浓缩后，以210~220转/min的速度搅拌，同时2~:TC /h的降温速度将温度降至10°c，此时向浓缩液中流加95%乙醇，将搅拌速度降为100~120转/min，继续以2~3°C /h的降温速度将温度降至O~5°C，养晶2~3小时。
[0019]本发明通过对析晶和养晶的操作条件作出优化调整，能最大可能保持晶型的完整，提高结晶速度、产率及晶体质量，从而得到高纯度、高收率的氨基葡萄糖盐酸盐。
[0020]本发明所述方法，步骤3将所得的晶体用高速离心机进行固液分离，得到高纯度氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体，采用真空鼓风干燥机60-70°C烘干2-4h，即得。
[0021]本发明与传统工艺相比具有如下优点:
[0022](I)膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；
[0023](2)大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；
[0024](3)由于氨基葡萄糖盐酸盐在高温下容易发生副反应，膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料，传统方法为高温长时间真空浓缩回收法，此方法回收的氨基葡萄糖盐酸盐粗品质量较差，耗能高、生产周期长、人工费以及设备维护费高，生产成本较闻;
[0025](4)膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便，具有广阔的应用前景。 【具体实施方式】
[0026]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]实施例1
[0028]I)取20L氨基葡萄糖盐酸盐母液，干物30%，氨基葡萄糖盐酸盐含量10.65%，钙离子、盐酸16~20%、醋酸根离子、蛋白质、脂肪及少量其他杂质。
[0029]2).将含有氨基葡萄糖盐酸盐母液按1:1 (v/v)加入适量去离子水稀释，稀释后干物为15% ；
[0030]3).将稀释后的母液采用Suntar-3E12耐酸型复合膜过滤，操作参数进膜压力25kg/cm2，出膜压力 15kg/cm2，温度 30°C，膜通量 100ml/min ；
[0031]4).将得到的透析液采用真空减压浓缩至干物为70%;
[0032]5).所得的浓缩液降温结晶，降温速度2~3°C /h至10°C，搅拌转速为220转/min ；
[0033]6).降温至10°C后向所得的浓缩液中按0.5:1 (v/v)流加95%乙醇，同时搅拌转速降至120转/min ；
[0034]7).所得的浓缩液降温至5°C以下维持2h ；
[0035]8).将步骤6)所得的物料离心，得到湿晶体用真空鼓风干燥机65°C烘干3h ；
[0036]所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体1970.25g，氨基葡萄糖盐酸盐纯度约95.35%，氨基葡萄糖盐酸盐收率为92.5%，水分2.5%，灼烧残渣0.07%,比旋光度72.5° (c=2, H2O, 5hrs.)。
[0037]实施例2
[0038]I)取20L氨基葡萄糖盐酸盐母液，干物30%，氨基葡萄糖盐酸盐含量10.65%，钙离子、盐酸16~20%、醋酸根离 子、蛋白质、脂肪及少量其他杂质。
[0039]2).将含有氨基葡萄糖盐酸盐母液按1:2 (v/v)加入适量去离子水稀释，稀释后干物为10% ；[0040]3).将稀释后的母液采用Suntar-3E12耐酸型复合膜过滤，操作参数进膜压力25kg/cm2，出膜压力 15kg/cm2，温度 30°C，膜通量 150ml/min ；
[0041]4).将过滤后得到的透析液采用真空减压浓缩至干物为75% ；
[0042]5).所得的浓缩液降温结晶，降温速度2~3°C /h至10°C，搅拌转速为210转/min ；
[0043]6).降温至10°C后向所得的浓缩液中按1:1 (v/v)流加95%乙醇，同时搅拌转速降至110转/min ；
[0044]7).所得的浓缩液降温至5°C以下维持3h ；
[0045]8).将步骤6)所得的物料离心，得到湿晶体用真空鼓风干燥机65°C烘干3h ；
[0046]所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体2034.15g，氨基葡萄糖盐酸盐纯度约97.35%，氨基葡萄糖盐酸盐收率为95.5%，水分1.5%，灼烧残渣0.04%,比旋光度73.5° (c=2, H2O, 5hrs.)。
[0047]实施例3
[0048]I)取20L氨基葡萄糖盐酸盐母液，干物30%，氨基葡萄糖盐酸盐含量10.65%，钙离子、盐酸16~20%、醋酸根离子、蛋白质、脂肪及少量其他杂质。
[0049]2).将含有氨基葡萄糖盐酸盐母液按1:3 (v/v)加入适量去离子水稀释，稀释后干物为7.5% ；
[0050]3).将稀释后的母液采用Suntar-3E12耐酸型复合膜过滤，操作参数进膜压力25kg/cm2，出膜压力 15kg/cm2，温度 30°C，膜通量 200ml/min ；
[0051]4).将过滤后得到的透析`液采用真空减压浓缩至干物为80%;
[0052]5).所得的浓缩液降温结晶，降温速度2~3°C /h至10°C，搅拌转速为200转/min ；
[0053]6).降温至10°C后向所得的浓缩液中按0.5:1 (v/v)流加95%乙醇，同时搅拌转速降至100转/min ；
[0054]7).所得的浓缩液降温至5°C以下维持4h ；
[0055]8).将步骤6)所得的物料离心，得到湿晶体用真空鼓风干燥机65°C烘干3h ；
[0056]所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体2044.8g，氨基葡萄糖盐酸盐纯度约98.35%，氨基葡萄糖盐酸盐收率为96%，水分1.3%，灼烧残渣0.04%,比旋光度72° (c=2，H2O, 5hrs.)。
[0057]实施例4
[0058]与实施例3相比，区别点仅在于部分操作参数不同，具体为:步骤I中过滤操作参数为:进膜压力28kg/cm2，出膜压力18kg/cm2，温度40°C。步骤2中，透析液浓缩后，以220转/min的速度搅拌，同时2~3°C /h的降温速度将温度降至10°C，此时向浓缩液中流加95%乙醇，将搅拌速度降为120转/min，继续以I~2°C /h的降温速度将温度降至5°C，养晶3小时。
[0059]本实施例所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体2044.0g，氨基葡萄糖盐酸盐纯度约98.26%ο
[0060]实施例5
[0061]与实施例3相比，区别点仅在于部分操作参数不同，具体为:步骤I中过滤操作参数为:进膜压力26kg/cm2，出膜压力16kg/cm2，温度32°C。步骤2中，透析液浓缩后，以210转/min的速度搅拌，同时2~3°C /h的降温速度将温度降至10°C，此时向浓缩液中流加95%乙醇，将搅拌速度降为100转/min，继续以3~4°C /h的降温速度将温度降至0°C，养晶2小时。
[0062]本实施例所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体2042.1g,氨基葡萄糖盐酸盐纯度约98.30%ο
[0063]对比例I
[0064]I)取20L氨基葡萄糖盐酸盐母液，干物30%，氨基葡萄糖盐酸盐含量10.65%，钙离子、盐酸16~20%、醋酸根离子、蛋白质、脂肪及少量其他杂质
[0065]2).将过滤后得到的透析液采用真空减压浓缩至干物为80%;
[0066]3).向所得的浓缩液中按1.5:1 (v/v)流加95%乙醇；
[0067]4).所得的浓缩液降温至5°C以下维持4h ；
[0068]5).将步骤6)所得的物料离心，得到湿晶体用真空鼓风干燥机65°C烘干3h ；
[0069]所得氨基葡萄糖盐酸盐晶体1384.5g，氨基葡萄糖盐酸盐纯度约75%，氨基葡萄糖盐酸盐收率为65%，水分5%，灼烧残渣3.5%。
[0070]通过与传统工艺比较 优势显而易见，并且能耗较低，产品纯度较高。
[0071]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种从含有氨基葡萄糖盐酸盐母液中提取氨基葡萄糖盐酸盐的方法，包括如下步骤: (1)按1:1~1:3的体积比用去离子水将氨基葡萄糖盐酸盐母液进行稀释，稀释后的母液采用耐酸复合型纳滤膜过滤； (2)将过滤后所得透析液浓缩至固含量为70%~80%，向浓缩液中按体积比0.5:1~1.5:1流加95%乙醇，然后降温至10°C以下养晶2h~4h ; (3)养晶结束后离心分离得到高纯度氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体，干燥，即得氨基葡萄糖盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基葡萄糖盐酸盐母液中包括氨基葡萄糖盐酸8~10%，DS20~30%，钙离子、盐酸16~20%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将含有氨基葡萄糖盐酸盐母液按1:1.5~1:2.5的体积比加入去离子水稀释。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐酸复合型纳滤膜为Suntar-3E12耐酸型复合膜过滤，过滤操作参数为:进膜压力25~28kg/cm2，出膜压力15~18kg/cm2，温度30~40°C ;优选进膜压 力25kg/cm2，出膜压力15kg/cm2，温度30°C。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于:所述Suntar-3E12耐酸型复合膜截留分子量为250，标称膜通量以L/ m2 h计为40，构型为卷式，正常操作压力为15~30bar，最大操作压力为40bar，正常操作温度为10~30°C，清洗或耐受pH值为1.0~11.0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中将过滤后所得透析液用真空减压浓缩至固含量为72%~76%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述浓缩液中按体积比1:1~1.2:1流加95%乙醇。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，在流加95%乙醇以前，先将浓缩液在200~230转/min的搅拌速度下，以I~4°C /h的降温速度将温度降至10°C以下。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，透析液浓缩后，以210~220转/min的速度搅拌，同时2~3°C /h的降温速度将温度降至10°C，此时向浓缩液中流加95%乙醇，将搅拌速度降为100~120转/min，继续以2~3°C /h的降温速度将温度降至O~5°C，养晶2~3小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3将所得的晶体用高速离心机进行固液分离，得到高纯度氨基葡萄糖盐酸盐湿晶体，采用真空鼓风干燥机60~70°C烘干2~4h,即得。
【文档编号】C07H5/06GK103694280SQ201310632195
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】李荣杰, 尚海涛, 潘声龙, 王国庆, 孙杨静, 张毅 申请人:安徽丰原发酵技术工程研究有限公司