專利名稱：一種甜菜堿、甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法
技術領域：
本發(fā)明提供了一種甜菜堿、甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法，屬于甜菜堿及其鹽酸 鹽的制備技術領域，具體涉及一種利用化學與物理原理相結合的方法制備提取高純的甜菜 堿、甜菜堿鹽酸鹽。
背景技術：
甜菜堿的化學名稱為三甲胺乙內酯，分子式為AHnNOy分子量117. 15，為白 色流動性晶粉，熔點293°C (分解)。干基含量要求>99%，甜菜堿鹽酸鹽分子式為 C5HnN02HCl，分子量153. 6，為白色至微黃色結晶性粉末，味呈酸澀，易溶于水、乙醇，難溶 于乙醚、三氯甲烷，遇堿反應。熔點241-242°C，甜菜堿鹽酸鹽含量要求彡98%。甜菜堿具有促進動物脂肪代謝、緩和應激、調節(jié)滲透壓等功效，是非常重要的一種 飼料添加劑。近年來，隨著人們對甜菜堿研究的不斷深入，它的許多優(yōu)良性能被發(fā)現(xiàn)并開始 逐步地被加以利用，高品質的無水甜菜堿已經(jīng)被廣泛應用于醫(yī)藥、食品領域，市場需求量越 來越大。甜菜堿及其鹽酸鹽在由化學合成方法進行制備時，由于受某些特定的合成條件所 限，必然會產生大量的副產物一氯化鈉，氯化鈉與主產物同時生成，摻雜于主產物中。同時， 也會有少量重金屬物質混于產物中。這些雜質都大大的破壞了主產物甜菜堿的品質，必須 將其完全分離除去。如何做到最有效最徹底的分離，一直是飼料行業(yè)的重要研究課題。經(jīng)過對國內外生產企業(yè)的深入的市場調研和統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在甜菜堿、甜菜堿鹽酸 鹽生產企所普遍采用的制備提取方法，普遍存在的如產品中副產物摻雜其中從而導致雜質 含量高等問題，在一定程度上制約了企業(yè)發(fā)展，如國內普遍使用的真空蒸餾方法提取98% 的無水型結晶型甜菜堿，該方法的最突出缺陷在于，由于進行蒸餾時母液的粘稠度越來越 高，而氯化鈉在溶液中的溶解度雖溫度變化并不大，導致副產物氯化鈉并不能有效地全部 與主產物分離，該方法對技術控制的要求非常的高，一般并不能得到高純度的無水甜菜堿， 不能滿足醫(yī)藥領域需求。目前較為先進的離子交換法可以在一定程度上改善真空蒸餾法的 不足，但是該方法造價高，并不適合大規(guī)模的產業(yè)化生產運作。而本發(fā)明提供了一種全新的 生產流程，與常規(guī)方法比具有投資低、產品品質好、原料單耗量低等優(yōu)點，因而具有較好的 推廣價值。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種甜菜堿、甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法，旨在解決現(xiàn)有生產工 藝普遍存在的或者投資大、或者產品純度不高、或者原材料單耗量大的問題，如今，生物提 取的方式已經(jīng)不能滿足市場需求，改進化學合成方法以制備品質更加優(yōu)良的甜菜堿，對推 進規(guī)模化生產具有重要意義。本發(fā)明的技術方案是一種甜菜堿的制備提取方法，包括以下步驟(1)先由氫氧化鈉溶液與氯乙酸發(fā)生中和反應，待溶液溫度降至20-60°C時，向反
3應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應；(2)控制溫度100-200°C，干燥以脫除水份；(3)利用無水甲醇作為萃取劑通過結晶處理等手段提取高純甜菜堿晶體；(4)甲醇可由冷凝器進行回收并提純，可循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)選技術方案是一種甜菜堿的制備提取方法，包括以下步驟(1)將質量百分濃度為20% -50%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化 鈉溶液中加入氯乙酸，開攪拌使其充分反應，并將溫度保持在40-80°C ；待溶液溫度冷卻 至20-60°C時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應，得到甜菜堿母液；將該 母液置于濃縮釜中濃縮，分離除去析出的氯化鈉晶體(此步分離可去除去甜菜堿母液中 50-70%的氯化鈉)，得到甜菜堿的濃縮液；所述氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉、氯乙酸、三甲 胺的摩爾比為氫氧化鈉氯乙酸三甲胺=1 1 1 ；(2)將合成所得甜菜堿的濃縮液進行干燥處理以脫去剩余的70% -100%的水份， 溫度控制在100-200°C;然后以脫水后的甜菜堿濃縮液質量的1-2倍向其中加入甲醇，開攪 拌并加熱以使其充分混合，將溫度維持在30°C -80°C ；離心分離除去底部不溶物(氯化鈉、 雜質)，得到甜菜堿一甲醇溶液；(3)向步驟(2)所得甜菜堿一甲醇溶液中加入甜菜堿鹽酸鹽晶體，加入量為甲醇 質量的0. 5% _5%，然后進行濃縮至總溶液體積量的30% -80% ；(4)將步驟(3)所得溶液置于-10_15°C環(huán)境中結晶，離心分離得到結晶物，母液 回收利用，該結晶物即僅含水和微量雜質的無水甜菜堿粗品，將所得無水甜菜堿粗品置于 100°c -20(TC環(huán)境下進一步脫水干燥，即可得高純無水甜菜堿。本發(fā)明的技術方案是一種甜菜堿鹽酸鹽制備提取方法直接采用液_液反應制 備甜菜堿鹽酸鹽粗品，控制溫度100°c -300°c，干燥以脫除水份得甜菜堿鹽酸鹽純品。本發(fā)明的進一步技術方案是一種甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法，包括以下步驟 將甜菜堿的合成濃縮液打入反應釜，向濃縮液中通入質量百分濃度為20% -50%的鹽酸， 開攪拌以使其充分反應，甜菜堿與鹽酸的摩爾比為1 1 ；通過離心式分離生成物可得白色 晶體；該白色晶體即僅含水和微量雜質的甜菜堿鹽酸鹽粗品；將所得甜菜堿鹽酸鹽粗品置 于100-30(TC環(huán)境下進一步脫水干燥，即可得高純甜菜堿鹽酸鹽。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供一種生產流程簡單、產品純度>98%、收率 ^ 93%、易于推廣和形成產業(yè)化生產甜菜堿及其鹽酸鹽的化學合成和提取方法。與常規(guī)的 目前普遍采用的真空蒸餾法、離子交換法、膜分離等各類方法相比具有明顯的投資低、產品 品質好(氯化鈉含量<0. 1%、重金屬含量(以Pb計)< lOppm、結晶體顆粒規(guī)則、有光澤、 顏色純正)、原料單耗量低(原料損耗可控制在5%、耗水電低)等優(yōu)點，該發(fā)明具有良好的 推廣價值和市場前景。
圖1為本發(fā)明甜菜堿和甜菜堿鹽酸鹽的制備提取工藝流程圖。
具體實施例方式結合本發(fā)明附圖1，具體實施步驟如下
實施例1 1、甜菜堿濃縮液的制備(1)將30%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化鈉溶液中加入氯乙酸純 品，開攪拌并使其充分反應，并將溫度保持在30-45°C。(2)待溶液溫度降至20-30°C時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應。(3)將甜菜堿水溶液置于濃縮釜中濃縮至原溶液體積量的80%。(4)分離除去析出的氯化鈉晶體后，得到甜菜堿濃縮液。2、無水甜菜堿的制備與提取(1)將該甜菜堿濃縮液進行干燥處理，以脫去剩余的70-100%的水份，溫度保持 在 100-120°C。(2)以所得混合物量的1-3倍向其中加入液態(tài)甲醇，開攪拌并加熱以使其充分混 合，并將溫度保持在40°C -60°C。(3)向該混合液中加入甜菜堿鹽酸鹽晶體，加入量為約甲醇量的_2%。(4)濃縮該混合液至總溶液體積量的60 %。(5)分離除去底部不溶物，得到甜菜堿_甲醇溶液。(6)將所得到的溶液置于0_3°C環(huán)境中結晶。(7)分離得到結晶物，該結晶物即一步分離無水甜菜堿的粗品。(8)將所得甜菜堿粗品置于180°C環(huán)境下脫水干燥，即得無水甜菜堿，產品純度 98. 5%、收率 93. 5%。由于(1)氯化鈉溶于水而不溶于甲醇，通過干燥除水，可使氯化鈉全部從水溶液 中析出(2)甜菜堿溶于醇類溶劑而氯化鈉和重金屬均不溶，可有效地利用醇類將甜菜堿 與氯化鈉、重金屬完全分離。因此，經(jīng)此法制得的無水甜菜堿，氯化鈉含量< 0. 1%，重金屬 含量(以Pb計)< lOppm。因而此法大大的擴大了其使用領域范圍。該方法工藝簡便，生 產成本低，操作條件溫和，產品可廣泛適用于飼料、食品、化妝品、醫(yī)藥、生物制劑、化工等領 域，具有巨大的推廣價值。3、甜菜堿鹽酸鹽的制備與提取(1)將甜菜堿的濃縮液打入反應釜，向濃縮液中定量通入質量百分含量30%的鹽 酸，開攪拌以使其充分反應。(2)分離生成物即可得白色晶體，該結晶物即一步分離甜菜堿鹽酸鹽粗品。(3)將所得甜菜堿鹽酸鹽粗品置于180°C環(huán)境下脫水干燥，即為甜菜堿鹽酸鹽純 品，產品純度98. 2 %、收率93.3%。用此法制備甜菜堿鹽酸鹽，與傳統(tǒng)方法相比，具有產率高、產品純度高而雜質含量 低、工藝簡便、生產成本低、易于操作、對環(huán)境友好等優(yōu)點，因而此法在現(xiàn)代畜牧業(yè)生產中， 具有巨大推廣價值。實施例2無水甜菜堿的制備與提取(1)將質量百分濃度為40%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化鈉溶液中 加入氯乙酸，開攪拌使其充分反應，并將溫度保持在45°C ；待溶液溫度冷卻至30°C時，向反 應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應；反應結束后將甜菜堿母液置于濃縮釜中濃縮，分離除去析出的氯化鈉晶體后，得到甜菜堿的濃縮液；所述氫氧化鈉溶液中的氫氧化 鈉、氯乙酸、三甲胺的摩爾比為氫氧化鈉氯乙酸三甲胺=1 1 1。(2)將合成所得甜菜堿的濃縮液進行干燥處理以脫去剩余的99. 9%的水份，溫度 控制在120°C ；然后以脫水后的甜菜堿濃縮液質量的1-2倍向其中加入甲醇，開攪拌并加熱 以使其充分混合，將溫度維持在50°C;離心分離除去底部不溶物(氯化鈉、雜質)，得到甜菜 堿一甲醇溶液；(3)向步驟(2)所得甜菜堿一甲醇溶液中加入甜菜堿鹽酸鹽晶體，加入量約為甲 醇質量的_2%，然后進行濃縮至總溶液體積量的60% ；(4)將步驟(3)所得溶液置于_3°C環(huán)境中結晶，離心分離得到結晶物，母液回 收利用，該結晶物即僅含水和微量雜質的無水甜菜堿粗品，將所得無水甜菜堿粗品置于 100°C -200°c環(huán)境下進一步脫水干燥，即可得高純無水甜菜堿，產品純度98.2%，收率 93. 2%。實施例3無水甜菜堿的制備與提取(1)將質量百分濃度為25%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化鈉溶液中 加入氯乙酸，開攪拌使其充分反應，并將溫度保持在40°C ；待溶液溫度冷卻至25°C時，向反 應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應；反應結束后將甜菜堿母液置于濃縮釜中濃 縮，分離除去析出的氯化鈉晶體后，得到甜菜堿的濃縮液；所述氫氧化鈉溶液中的氫氧化 鈉、氯乙酸、三甲胺的摩爾比為氫氧化鈉氯乙酸三甲胺=1 1 1。(2)將合成所得甜菜堿的濃縮液進行干燥處理以脫去剩余的99. 95%的水份，溫 度控制在150°C;然后以脫水后的甜菜堿濃縮液質量的1-2倍向其中加入甲醇，開攪拌并加 熱以使其充分混合，將溫度維持在40°C;離心分離除去底部不溶物(氯化鈉、雜質)，得到甜 菜堿一甲醇溶液；(3)向步驟(2)所得甜菜堿一甲醇溶液中加入甜菜堿鹽酸鹽晶體，加入量為甲醇 質量的2%，然后進行濃縮至總溶液體積量的60% ；(4)將步驟(3)所得溶液置于0_5°C環(huán)境中結晶，離心分離得到結晶物，母液 回收利用，該結晶物即僅含水和微量雜質的無水甜菜堿粗品，將所得無水甜菜堿粗品置 于100°C -200°c環(huán)境下進一步脫水干燥，即可得高純無水甜菜堿，產品純度98. 3%，收率 93. 3%。
權利要求
一種甜菜堿的制備提取方法，其特征是，包括以下步驟(1)先由氫氧化鈉溶液與氯乙酸發(fā)生中和反應，待溶液溫度降至20-60℃時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應；(2)控制溫度100-200℃，干燥以脫除水份；(3)利用無水甲醇作為萃取劑通過結晶處理提取高純甜菜堿晶體。
2.如權利要求1所述的一種甜菜堿的制備提取方法，其特征是，所述步驟(3)的甲醇由 冷凝器進行回收并提純，循環(huán)利用。
3.如權利要求1或2所述的一種甜菜堿的制備提取方法，其特征是，包括以下步驟(1)將質量百分濃度為20%-50%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化鈉溶液 中加入氯乙酸，開攪拌使其充分反應，并將溫度保持在40-80°C ；待溶液溫度冷卻至20-60°C 時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應，得到甜菜堿母液；將該母液置于濃 縮釜中濃縮，分離除去析出的氯化鈉晶體，得到甜菜堿的濃縮液；所述氫氧化鈉溶液中的氫 氧化鈉、氯乙酸、三甲胺的摩爾比為氫氧化鈉氯乙酸三甲胺=1 1 1；(2)將合成所得甜菜堿的濃縮液進行干燥處理以脫去剩余的70%-100%的水份，溫度 控制在100-200°C ；然后以脫水后的甜菜堿濃縮液質量的1-2倍向其中加入甲醇，開攪拌并 加熱以使其充分混合，將溫度維持在30°C -80°C ；離心分離除去底部不溶物，得到甜菜堿一 甲醇溶液；(3)向步驟(2)所得甜菜堿一甲醇溶液中加入甜菜堿鹽酸鹽晶體，加入量為甲醇質量 的0. 5% _5%，然后進行濃縮至總溶液體積量的30% -80% ；(4)將步驟(3)所得溶液置于-10-15°C環(huán)境中結晶，離心分離得到結晶物，母液回收利 用，該結晶物即為無水甜菜堿粗品，將所得無水甜菜堿粗品置于100°C -200°C環(huán)境下進一 步脫水干燥，即可得高純無水甜菜堿。
4.一種甜菜堿鹽酸鹽制備提取方法，其特征是，直接采用液_液反應制備甜菜堿鹽酸 鹽粗品，控制溫度100°C -300°C，干燥以脫除水份得甜菜堿鹽酸鹽純品。
5.如權利要求4所述的一種甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法，包括以下步驟將甜菜 堿的合成濃縮液打入反應釜，向濃縮液中通入質量百分濃度為20% -50%的鹽酸，開攪 拌以使其充分反應，甜菜堿與鹽酸的摩爾比為1 1 ；通過離心式分離生成物可得白色晶 體，該白色晶體即僅含水和微量雜質的甜菜堿鹽酸鹽粗品；將所得甜菜堿鹽酸鹽粗品置于 100-300°C環(huán)境下進一步脫水干燥，即可得高純甜菜堿鹽酸鹽；所述甜菜堿濃縮液的制備方 法是將質量百分濃度為20% -50%的氫氧化鈉溶液打入反應釜，然后向氫氧化鈉溶液中 加入氯乙酸，開攪拌使其充分反應，并將溫度保持在40-80°C ；待溶液溫度冷卻至20-60°C 時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應，得到甜菜堿母液；將該母液置于濃 縮釜中濃縮，分離除去析出的氯化鈉晶體，得到甜菜堿的濃縮液；所述氫氧化鈉溶液中的氫 氧化鈉、氯乙酸、三甲胺的摩爾比為氫氧化鈉氯乙酸三甲胺=1 1 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甜菜堿、甜菜堿鹽酸鹽的制備提取方法。甜菜堿的制備提取方法先由氫氧化鈉溶液與氯乙酸發(fā)生中和反應，待溶液溫度降至20-60℃時，向反應釜中通入液態(tài)三甲胺，開攪拌使其充分反應；干燥以脫除水份；利用無水甲醇作為萃取劑通過結晶處理等手段提取高純甜菜堿晶體。甜菜堿鹽酸鹽制備提取方法直接采用液-液反應制備甜菜堿鹽酸鹽粗品，干燥以脫除水份得甜菜堿鹽酸鹽純品。與常規(guī)的目前普遍采用的真空蒸餾法、離子交換法、膜分離等各類方法相比具有明顯的投資低、產品品質好、原料單耗量低等優(yōu)點，該發(fā)明具有良好的推廣價值和市場前景。
文檔編號C07C229/12GK101863784SQ20101019306
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權日2010年6月7日
發(fā)明者房照智, 段俊秀 申請人:房照智