[发明专利]阿斯巴甜生产废水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于阿斯巴甜生产领域，具体涉及一种阿斯巴甜含氨基酸废水回收利用的处理方法。

背景技术

阿斯巴甜（Aspartame），别名阿司帕坦、阿斯巴坦，食品添加剂国际编码:E951，化学名称为L-天冬氨酞-L-苯丙氨酸甲酯(APM=L-aspartyl-L-Phenylalanine methyl ester)，是一种非碳水化合物类的人造甜味剂。

阿斯巴甜由L-苯丙氨酸和L-天冬氨酸缩合产生，分子式为C₁₄H₁₈N₂O₅，国外商品名称为Nutrasweet、Equal Tablets，又称甜味素、蛋白糖、天冬甜母、天冬甜精、天苯糖等。常温下，为白色结晶性的粉末。因阿斯巴甜甜味高和热量低，主要添加于饮料、维他命含片或口香糖代替糖的使用。许多糖尿病患者、减肥人士都以阿斯巴甜做为糖的代用品。

目前的阿斯巴甜生产工艺基本上都是采用天冬氨酸制备天冬氨酸酐，再与苯丙氨酸或者苯丙氨酸甲酯在有机相或者水相反应，然后经水解中和等步骤制得阿斯巴甜，工艺废水主要包含盐类（氯化钠或者氯化钾），氨基酸（苯丙氨酸、天冬氨酸）等。目前采用的处理方法主要有两种，一种是稀释后采用生化处理，缺点是稀释的用水量较大，有效成分没有得到回收再利用；另一种为采用传统的浓缩装置浓缩后分离回收，比如二效、三效，缺点是回收成本非常高。

发明内容

本发明的目的是针对以上阿斯巴甜生产工艺废水处理方法的缺点与不足，提供的一种阿斯巴甜生产废水处理方法，采用本发明不仅做到的所有有效成分的回收再利用，做到了阿斯巴甜生产废水“零排放”，而且具有成本上的巨大优势。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种阿斯巴甜生产废水处理方法，其包括如下步骤：

（1）先调节阿斯巴甜生产废水的pH值至6～8，过滤后进入高压膜于35～50℃下进行膜分离处理，分别得到含盐清液和含氨基酸浓液；

（2）对所述含盐清液进行浓缩回收副产品盐，；

（3）向所述含氨基酸浓液中加入消旋剂水杨醛，于60～100℃下进行消旋反应，反应后浓缩降温，分离出DL氨基酸。

目前制备阿斯巴甜的方法中，通常采用天冬氨酸制备天冬氨酸酐，再与苯丙氨酸或者苯丙氨酸甲酯在有机相或者水相反应，然后经水解中和等步骤制得阿斯巴甜。本发明主要针对这种或类似工艺的阿斯巴甜废水进行处理，该工艺废水主要包含盐类（氯化钠或者氯化钾中的一种或两种），氨基酸（L-苯丙氨酸、L-天冬氨酸中的一种或两种），其pH值为2～11；更具体的讲，本发明中的阿斯巴甜生产废水中主要含有盐5～30wt%(进一步为10～20%)，氨基酸1～10wt%（一般的废水中都会含有两种氨基酸，故其中0.1～3%L-苯丙氨酸及0.9～6%L-天冬氨酸）。

阿斯巴甜生产废水的pH值为2～11，其主要包含盐和氨基酸。由于含有氨基酸，故一般情况下该废水的pH值为酸性。阿斯巴甜生产废水中含用苯丙氨酸与天冬氨酸，pH偏酸性液体，其等电点结晶苯丙氨酸的等电点，在膜浓缩处理时由于浓缩倍数变大，浓缩过程中会苯丙氨酸会析出，导致膜管堵塞，所以必须将废水pH值调过苯丙氨酸的等电点，在膜浓缩时不会析出，可以提高膜浓缩倍数。在步骤（1）中，阿斯巴甜生产废水的pH值优选调节至7～8，可采用氢氧化钠调节pH值。

高压膜为纳滤膜，必须选型分子量小于氨基酸的膜管来提高氨基酸的截留率，本文中采用GE公司生产的4080型纳滤膜管。步骤（1）中的过滤包括板框过滤和1～5μm微孔过滤。由于膜管分子量小，废水中有部分杂质，在浓缩时必须先经过板框过滤掉颗粒杂质，再经过微孔过滤器（优选3μm）过滤。保证膜管的使用年限。膜处理结束后必须及时清洗处理。防止氨基酸结晶析出。膜清洗主要分为二种，一是普通的碱、酸、碱清洗方法，一般调pH为，碱11-12，酸pH2-3。在调酸时优先选柠檬酸进行调节pH值。二是用药物清洗，用多聚磷酸钠10-50g加十二烷基苯磺酸钠10-50g调pH 11进行清洗。在膜堵塞严重的情况下可以用草酸调pH 2.5进行清洗，清洗时间不能超过30分钟。

膜分离处理过程中，高压膜的温度优选控制在40～45℃、压力控制在2.5～3.5mpa，高压膜的膜进口压力3.5mpa以下，控制膜压差在0.2-0.3mpa之间，处理时间6～10小时。本发明膜分离进程可根据进料废水中盐含量的不同，采出时浓缩的倍数也会有变化。一般膜分离处理得到的含氨基酸浓液的控制浓缩倍数为1～5倍，进一步为2～4倍。