一种氨基酸纳米螯合钙的制备方法与流程

1.本发明涉及一种补钙药物的制备，特别涉及一种氨基酸纳米螯合钙的制备方法，本发明研究了钙化合物用量对氨基酸纳米螯合钙质量及收率的影响。


背景技术：

2.纳米氨基酸螯合钙是采用先进的纳米螯合技术，由钙离子与氨基酸经纳米螯合转换设备螯合精制而成。其水溶性好、结构稳定、无任何添加剂、无需维生素vd3辅助吸收，吸收率高达95％以上，被誉为新一代补钙剂。纳米氨基酸螯合钙在进入人体后能以氨基酸螯合物的形式存在，并直接参与小肠绒毛上皮细胞对氨基酸的主动转运过程，不依靠小肠氨基酸直接被人体吸收，根本解决了钙吸收障碍的问题。
3.cn201010279421.4公开了一种基于螯合剂(氨基酸)和钙离子能量转换生产纳米氨基酸螯合钙的新工艺。反应物中的钙化合物与螯合剂氨基酸按照适当的克分子比例，制成水悬浮液，经预处理后，注入sy－nano高压流体纳米磨中，利用气穴坍塌作用原理，强冲击压、瞬时高温和超高频超声波共同作用于悬浮液，致使氨基酸共价键断裂形成配位基，和钙离子发生螯合反应，生成氨基酸螯合钙。该专利中螯合反应需高温(70-90℃)和超声波作用，能耗大，操作不安全。产率和钙含量波动大，质量不稳定，不适合工业化生产。
4.cn201610580017.8公开了一种氨基酸纳米螯合钙的制备方法，所述方法步骤如下：1)骨粉与盐酸混合，加热水解得可溶性钙；2)可溶性钙和氨基酸以摩尔比为1∶1-3混合，得混合液；3)所得混合液加入重量比例1-2％的枸橼酸经过均质机均质，使混合液中固体颗粒度在30微米以下，再将所得混合液喷入高压流体纳米磨进行螯合得到澄清的溶液；4)溶液经干燥得氨基酸纳米螯合钙。该专利中利用天然有机钙，但对其处理比较繁琐，操作过程需加热，能耗大，成本高，产品收率低。
5.cn201710117027.2公开了一种氨基酸螯合钙的制备方法，先将含钙化合物与氨基酸配体按照特定配比制得混合物料，再向所述混合物料中添加适量水，之后将物料先进行第一次过滤后制得固形物粒度小于20μm的第一悬浮液并调节ph，再进行均质处理以使得固形物粒度达到纳米级，均质处理后，进行第二次过滤得到固形物粒度小于100nm的第二悬浮液，最后将第二悬浮液置于特定温度和压力下进行螯合反应。该专利中需对悬浮液进行ph调节，高压液体纳米磨进行纳米研磨后还需高温下(75-85℃)再进行螯合反应0.5h，钙含量不稳定。反应过程需加热，能耗大，成本高。
6.cn202110285653.9公开了一种纳米氨基酸螯合钙的制备方法及其设备；该方法包括以下步骤：步骤1，选取并称取对应的钙化合物，并对其进行预先处理；步骤2，将所得的处理物加入有机酸溶液，使其在离心设备中进行相应处理；步骤3，取出步骤2得到的上清液，并向其中加入调和剂，调整其ph值；步骤4，加入氨基酸，将钙化合物和氨基酸悬浮于水中制成悬浮液；步骤5，将所述悬浮液泵入高压流体纳米磨中进行螯合反应得到清澈的溶液，步骤6，干燥所述溶液得到纳米氨基酸螯合钙。该专利中需对钙化合物进行前期处理，通过加入有机酸溶液，在高温(60-70℃)下反应1-2小时，反应时间长，能耗大，成本高，易污染环
境，产生废水。后序又增加调和剂调节ph，反应中途增添原料多，易引入外来杂质，过程工序繁杂，不易操作，不利于规模化生产。
7.现有技术中，钙化合物用量范围大，产品ph、钙含量不稳定，收率波动大；反应过程需加热，耗能大，操作繁杂，生产成本较高。本发明克服了以上专利的缺点，对钙化合物用量进行优选，解决了质量不稳定的难题，提高了产率，降低生产成本；简化工艺流程和操作方法，过程不需加热，可连续工业化生产，无三废产生；经济效益和社会效益好，可满足市场需求。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有工艺中钙化合物用量范围大，反应过程需要加热，造成产品质量不稳定，收率低，生产成本大等缺陷，本发明提供的钙化合物用量解决了产品质量不稳定，收率低的问题，有效的降低了生产成本。
9.为此，本发明提供一种氨基酸纳米螯合钙的制备方法，所述方法包括以下步骤：
10.步骤1.称取氨基酸和钙化合物，两者摩尔比为1.8:1-2.8:1；
11.步骤2.加2-5倍量的水混合；
12.步骤3.将所得混合物经过研磨、空气逃逸、均质设备处理后，输入高压流体纳米磨设备lj001处理得澄清溶液；
13.步骤4.溶液经杀菌、干燥可得白色粉末状产品。
14.本发明的制备方法，采用连续操作设备进行，整个过程在密闭管道内进行，其主要设备如下：投料搅拌桶(1)，混合器(2)，研磨机(3)，第一空气逃逸器(4)，均质机(5)，第一缓冲罐(6)，第二空气逃逸器(7)，高压流体纳米磨(8)，储料桶(9)，第二缓冲罐(10)，紫外杀菌器(11)，喷雾干燥塔(12)，物料输送器(13)，振荡筛(14)，收集袋(15)。
15.所述设备见附图1。
16.本发明的方法进一步包括使用上述设备，方法如下：将氨基酸和钙化合物和水投料到投料搅拌桶(1)，搅拌后进入混合器(2)充分混合后进入研磨机(3)，研磨后经第一空气逃逸器(4)进入均质机(5)，均质完成后，进入第一缓冲罐(6)停留，再经第二空气逃逸器(7)，进入高压流体纳米磨(8)，反应完成后，料液经储料桶(9)，进入第二缓冲罐(10)，最后，料液通过安装有紫外杀菌器(11)的管道，流入喷雾干燥塔(12)进行干燥，得到产物，干燥后的产物经过物料输送器(13)进入d级洁净区内，经过振荡筛(14)，进入收集袋(15)。
17.本发明的制备方法，其中：
18.步骤1)所述氨基酸和钙化合物最适的摩尔比为2.5:1；所述氨基酸选自l-天门冬氨基酸、亮氨酸、谷氨酸、精氨酸、甘氨酸、优选l-天门冬氨基酸，所述钙化合物选自：氢氧化钙、氧化钙、氯化钙，优选氢氧化钙。
19.步骤2)所述加水量是使氨基酸，钙化合物，水的混合液，固体物质的浓度为30％。加水量的计算方法如下：加水量(l)＝氨基酸和钙化合物总量/30％-氨基酸和钙化合物总量。
20.步骤3)所述的设备包括研磨机、带分级过滤网的空气逃逸器、均质机及高压流体纳米磨设备lj001。其中所述的带分级过滤网的空气逃逸箱过滤网目数分别为200目、300目。其中所述高压均质机的工作压力在30～60mpa。高压流体纳米磨设备的工作压力在100
～200mpa。
21.步骤4)所述杀菌，采用管道紫外杀菌器杀菌，其安装在干燥器之前。所述干燥器为电、汽混合加热喷雾干燥塔。
22.本发明的制备方法，其中所述设备，各组件的作用如下：
23.投料搅拌桶(1)，体积约50l，带机械搅拌，桶底带放料阀，对物料进行预处理，防止投料粉尘飞扬，确保投料配比准确。
24.混合器(2)，1000l双螺旋锥形混合器，对物料进行充分搅拌，确保物料混合均匀。
25.研磨机(3)，不锈钢食品级分体立式研磨机，通过定位盘可对定、转子间隙进行微量调整，配有刻度盘，易于控制，确保产品加工质量。
26.第一空气逃逸器(4)，不锈钢罐体，内装200目不锈钢过滤网，料口上进下出，带排气孔和溢流管，密封盖带观察口。该装置可将物料内空气有效排除，对进入均质机的流量波动进行缓冲和控制，避免物料流量波动大造成均质机压力不稳定，影响均质过程对物料处理的效果。不锈钢过滤网可以有效去除物料中的异物和大颗粒物质，对均质机起到保护作用，同时确保均质效果。
27.均质机(5)，工作压力30～60mpa，对物料进行微细化处理，使物料形成均一的分散液。
28.第一缓冲罐(6)，1000l不锈钢锥形罐，带搅拌，暂存物料。
29.第二空气逃逸器(7)，不锈钢罐体，内装300目不锈钢过滤网。该设备结构和作用同第一空气逃逸器，能确保进入高压流体磨内的物料流速稳定和高压流体磨在工作过程中压力稳定。不锈钢过滤网进一步去除物料中的异物和大颗粒物质，对高压流体磨起到保护作用，同时可提高螯合率，确保螯合效果。
30.高压流体纳米磨(8)，工作压力100～200mpa，利用气穴坍塌作用原理，强冲击压、瞬时高温和超高频超声波共同作用于悬浮液，致使氨基酸共价键断裂形成配位基，和钙离子发生螯合反应，生成氨基酸螯合钙。
31.储料桶(9)，50l不锈钢带盖桶，桶底带出口，暂存物料。
32.第二缓冲罐(10)，1000l不锈钢锥形罐，带搅拌，暂存物料。
33.紫外杀菌器(11)，316不锈钢一体成型式紫外线消毒器，进口灯管，0.3秒杀菌，确保进入喷雾干燥塔的物料微生物合格。
34.喷雾干燥塔(12)，电气混合加热，干燥物料，去除水分。
35.物料输送器(13)不锈钢，将干燥好的物料运送到d级洁净区内。
36.振荡筛(14)不锈钢筛网，能将输送器输送过来的物料快速分散，并迅速装入收集袋，避免物料堆积，同时还能防止物料中异物及结块物料进入收集袋内。
37.收集袋(15)食品级聚乙烯塑料袋，存放物料。
38.本发明采用自动化生产设备，产品ph、钙含量稳定，收率波动低；耗能低，操作简单，生产成本大大降低。
39.另外，本发明通过对钙化合物用量的研究，找到了最佳氨基酸(优选l-天门冬氨酸)和钙化合物(优选氢氧化钙)的配比。
40.称取一定数量的l-天门冬氨酸和氢氧化钙，溶于水中制成一定浓度(20-50％)的混合液，20℃搅拌5-10分钟，测量混合液ph6-8，通过研磨机、第一空气逃逸器和200目筛网
过滤后，进入均质机(压力30～60mpa)，约30分钟后均质结束，物料再通过第二空气逃逸器和300目筛网过滤后，进入高压流体纳米磨(压力100～200mpa)得澄清溶液，约120分钟后反应结束，溶液经紫外杀菌器杀菌后再经过喷雾干燥后得白色固体。
41.有关试验如下：
42.试验1：
43.称取100.0kg的l-天门冬氨酸，分别与不同数量的氢氧化钙混合，加水制成25％混合液，按照以上工艺条件，进行实验，主要考察钙化合物用量对产品质量(ph、钙含量)及收率的影响，结果如下：
[0044][0045][0046]
注：1、表中收率是以消耗l-天门冬氨酸重量来计的，即收率＝产品重量/l-天门冬氨酸重量*100％；
[0047]
2、样品ph、钙含量，按照《食品安全国家标准食品添加剂天门冬氨酸钙》(gb29226-2012)中方法检测。
[0048]
根据试验1结果，优选l-天门冬氨酸与氢氧化钙的最适摩尔配比2.5:1。试验2：
[0049]
以试验1优选的l-天门冬氨酸与氢氧化钙的最适摩尔配比2.5：1，分别称取100.0kg的l-天门冬氨酸和22.3kg的氢氧化钙，配制成不同浓度的溶液，按照以上工艺条件，进行试验，主要考察溶液浓度对产品质量(ph、钙含量)及收率的影响，结果如下：
[0050][0051][0052]
注：1、表中收率是以消耗l-天门冬氨酸重量来计的，即收率＝产品重量/l-天门冬氨酸重量*100％；
[0053]
根据试验2结果，优选混合液最适浓度为30％。
[0054]
根据试验1、试验2结果，本发明确定了l-天门冬氨酸和氢氧化钙最适的摩尔比为2.5：1，最适溶液浓度为30％。
[0055]
本发明和中国专利cn201610580017.8进行了对比：
[0056]
a、不同点：
[0057]
[0058][0059]
b、两者有益效果的差异：
[0060][0061]
以上数据表明，用本发明制备的l-天门冬氨酸螯合钙较已授权专利提供的方法，产品钙含量和收率明显提高，收率提高十二点六个百分点，有效降低成本，提高经济效益。
附图说明
[0062]
图1制备工艺流程图及其设备
[0063]
其中，投料搅拌桶(1)，混合器(2)，研磨机(3)，第一空气逃逸器(4)，均质机(5)，第一缓冲罐(6)，第二空气逃逸器(7)，高压流体纳米磨(8)，储料桶(9)，第二缓冲罐(10)，紫外杀菌器(11)，喷雾干燥塔(12)，物料输送器(13)，振荡筛(14)，收集袋(15)。
[0064]
各组件的连接方式如下：
[0065]
投料搅拌桶(1)通过支架固定在混合器(2)上；混合器(2)通过管道泵与研磨机(3)相连；研磨机(3)、第一空气逃逸器(4)、均质机(5)、第一缓冲罐(6)之间通过管道相连；第一缓冲罐(6)与第二空气逃逸器(7)之间通过管道泵相连；第二空气逃逸器(7)、高压流体纳米磨(8)、储料桶(9)之间通过管道相连；储料桶(9)与第二缓冲罐(10)之间通过管道泵相连；第二缓冲罐(10)与紫外杀菌器(11)通过莫诺泵相连；紫外杀菌器(11)与喷雾干燥塔(12)通过管道相连，干燥后的产物经过物料输送器(13)送入d级洁净区，再经过振荡筛(14)，进入物料收集袋(15)。
具体实施方式
[0066]
以下通过实施例进一步说明本发明的优选条件。
[0067]
实施例1
[0068]
如图示1，分别称取l-天门冬氨基酸100.0kg、氢氧化钙22.3kg，再分别加100l、50l水在投料搅拌桶内加以处理后，放入混合器内，加剩余水135l制成30％的悬浮液，搅拌10分钟，悬浮液ph为7.0。混合液经研磨机、第一空气逃逸器及200目筛网过滤后进入均质机，均质过程工作压力一直稳定在35mpa(预先设定35mpa)，30分钟后均质结束，物料再经过第二空气逃逸器及300目筛网过滤后进入高压流体纳米磨lj001得澄清溶液，纳米螯合过程工作压力一直稳定在110mpa(预先设定110mpa)，120分钟后反应结束。溶液经管道紫外杀菌器杀菌、喷雾干燥塔干燥后，得白色粉末状产品。产品通过物料输送器进入d级洁净区，振动筛过筛后进行装袋收集。总重112.8kg，收率112.8％。按照《食品安全国家标准食品添加剂天门冬氨酸钙》(gb29226-2012)中检验方法检测，钙含量13.1％，ph6.9，汞、铅、砷、铬等有害金属元素几乎为零，氯化物，硫酸盐等杂质符合要求。
[0069]
实施例2
[0070]
重复实施例1工艺条件及操作程序，最后得产品112.7kg，收率112.7％。钙含量13.0％，ph6.8，其它项检验结果与实施例1一致。
[0071]
实施例3
[0072]
重复实施例1工艺条件及操作程序，最后得产品112.8kg，收率112.8％。钙含量13.3％，ph7.0，其它项检验结果与实施例1一致。