[发明专利]一种食品级甘氨酸及其连续制备方法

说明书

本发明提供了一种食品级甘氨酸的连续制备方法，包括以下步骤：S1：将羟基乙腈与氨源连续反应，回收得到甘氨腈，其中，氨与羟基乙腈的摩尔比为(1.5‑10)：1，反应温度为120‑180℃；所述氨源为质量百分含量为80～100％的液氨；S2：加入CeO₂‑MnO₂/SiO₂复合金属氧化物催化剂至甘氨腈中，甘氨腈酰胺化反应后得到甘氨酰胺反应体系，所述CeO₂‑MnO₂/SiO₂复合金属氧化物催化剂中，所述Ce的摩尔含量为5‑50％；S3：将甘氨酰胺反应体系进行分离处理，分离得到甘氨酰胺的酰胺化反应的反应物溶液、催化剂以及水，所述反应物溶液中，甘氨酰胺的浓度为3‑30％；S4：提反应物溶液，加入氨水后水解反应，得到食品级甘氨酸水解液以及S5结晶。通过本发明得到的食品级甘氨酸产率高、纯度高。

技术领域

本发明涉及甘氨酸制备领域，具体而言，涉及一种食品级甘氨酸及其连续制备方法。

背景技术

甘氨酸(glycine)又名氨基乙酸或乙氨酸，分子式为C₂H₅N0₂。是氨基酸系列中结构最为简单，人体非必需的一种氨基酸。在分子中同时具有酸性和碱性官能团，在水溶液中为强电解质在强极性溶剂中溶解度较大，基本不溶于非极性溶剂，而且固态的甘氨酸为白色单斜晶系或六方晶系的晶体或白色结晶粉末，无臭，无毒，相对密度1.1607,熔点232～236℃(分解)通过水溶液酸碱性的调节可以使甘氨酸呈现不同的分子形态。根据甘氨酸的制备工艺和产品的纯度可分为食品级、医药级、饲料级和工业级四种规格产品。在食品加工中甘氨酸可用作食品的防腐剂，延长其保质期；在含酒精饮料和动植物食品的加工中则作为调味剂、甜味剂、增香剂、营养增补剂此外在甜酱、酱油、醋、果汁中添加甘氨酸达到改善食品的风味和增加食品营养的目的。

甘氨酸化学合成工艺主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法(Strecker)和海因法(Hydantion)三种。

氯乙酸氨解工艺是以氯乙酸与氨水为原料，在乌洛托品催化剂作用下制得。先将催化剂溶解在氨水中，在良好搅拌下滴加氯乙酸，投料结束后，升高温度，保一段时间，再降至一定温度时，用乙醇或甲醇重结晶两次，就可以得到纯度为95％左右的甘氨酸。

该工艺虽然简单且对设备要求不高，但由于产生大量的无机盐，使得产品的提纯非常困难，只能生产工业级甘氨酸。并产生大量富含氯化铵和甲醛的废水，所要求的环保处理费用较高。而且作为催化剂的乌洛托品难以循环使用，使生产成本增加。

Strecker工艺将甲醛水溶液、氰化钠和氯化铵混合后在低温下进行反应，反应结束后加入醋酸使亚氨基乙腈析出，然后溶解在乙醇内，加入硫酸后转化为氨基乙腈硫酸盐，最后加入化学计量的氢氧化钡生成硫酸钡和甘氨酸,该工艺同样存在生产成本高、产品质量差和环境污染严重的缺点。

改进的Strecker和Hydantion工艺为了提高甘氨酸的质量，降低生产成本和减少环境污染，国外开发了以氢氰酸替代氰化钠或氰化钾改进的Strecker工艺，反应以氢氰酸、甲醛、氨和二氧化碳为原料，反应液在管式反应器中进行。在低温条件下析出甘氨酸，母液循环使用，通过改变反应体系中副产物的浓度，使平衡向目标产物方向移动，从而达到提高反应收率的目的。

虽然该工艺具有流程短、收率高和不产生污染等诸多优势，但由于氢氰酸的剧毒性和易挥发性，无法长距离运输，装置只能放在其原料装置附近，制约了甘氨酸生产的发展。

直接Hydantion工艺，直接Hydantion工艺的发展源于寻找氢氰酸的替代品，消除甘氨酸生产的地域局限性。羟基乙腈是氢氰酸和甲醛的加成产物，其沸点为183℃，在高温下易分解为氢氰酸和甲醛，因此，从生产和化学角度来说，以羟基乙腈为原料来生产甘氨酸，既解决了氢氰酸不易处理的缺陷，又保持了改进Strecker工艺的优点。