本發(fā)明涉及氨基酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種l-焦谷氨酸的制備方法。
背景技術(shù)：
l-焦谷氨酸是一種有機(jī)化合物，其化學(xué)式為c5h7no3，分子量129.11，學(xué)名為l-2-吡咯烷酮-5-羧酸，外觀性狀為無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)152-162℃，比旋光度-11.9°(c＝2，h2o)，溶于水、醇、丙酮和冰醋酸，微溶于乙酸乙酯，不溶于醚。
l-焦谷氨酸是皮膚天然保濕因子的主要組分之一，其保濕能力遠(yuǎn)超過(guò)甘油及丙二醇等，且無(wú)毒、無(wú)刺激，是現(xiàn)代護(hù)膚、護(hù)發(fā)化妝品的優(yōu)良原料。l-焦谷氨酸還對(duì)酪氨酸氧化酶的活性有抑制作用，從而阻止“類黑素”物質(zhì)在皮膚中沉積，對(duì)皮膚具有增白作用。對(duì)角質(zhì)有軟化作用，可用于指甲化妝品。除在化妝品中應(yīng)用外，l-焦谷氨酸還可與其它一些有機(jī)化合物生成衍生物，在表面活性、透明光亮作用等方面具有特殊功效。此外也可用作表面活性劑、洗滌劑、化學(xué)試劑、用于外消旋胺的拆分、有機(jī)中間體等；也可用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。
l-焦谷氨酸的生產(chǎn)方法有半合成法、酶轉(zhuǎn)化法和全合成法。目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法是以谷氨酸為原料的半合成法，將42％谷氨酸水溶液在140℃加熱3h，得到l-焦谷氨酸為主要成分的反應(yīng)液，經(jīng)減壓濃縮、結(jié)晶、洗滌、干燥，即得l-焦谷氨酸。然而該方法能耗高，設(shè)備要求極高，在高溫高壓條件進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，需要處理大量廢母液。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nl-焦谷氨酸的制備方法，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品收率和純度高，結(jié)晶母液合并收集循環(huán)利用，無(wú)污染廢棄物排放，便于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種l-焦谷氨酸的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
(1)向反應(yīng)釜中加入谷氨酸或水解回收料并加熱，控制溫度在145～150℃，間歇攪拌，溶解完全得料液，向所述料液中加入純化水，多次結(jié)晶并離心，合并結(jié)晶產(chǎn)物得固體a，合并母液得液體1；
(2)將步驟(1)所得固體a在溶劑中升溫至35～45℃，溶解完全后送入脫色罐，升溫至65～75℃，再加入活性炭，保溫吸附后，過(guò)濾得到脫色液，將所述脫色液冷卻結(jié)晶后，離心得到濕產(chǎn)品，結(jié)晶母液多次套用后，濃縮再結(jié)晶，得固體b和液體2；
(3)將步驟(2)得到的濕產(chǎn)品進(jìn)行真空干燥，所述真空干燥的溫度為80～85℃，干燥完成后降溫冷卻，檢測(cè)之后得到所述l-焦谷氨酸。
通過(guò)以上技術(shù)方案，采用谷氨酸或水解回收料作為制備l-焦谷氨酸的原料，通過(guò)在145～150℃條件下加熱攪拌，進(jìn)行焦化反應(yīng)，得到l-焦谷氨酸的粗產(chǎn)品，通過(guò)后續(xù)的結(jié)晶離心，對(duì)l-焦谷氨酸粗產(chǎn)品進(jìn)行第一步提純，得l-焦谷氨酸結(jié)晶，將結(jié)晶在65～75℃的條件下，通過(guò)活性炭進(jìn)行脫色處理，對(duì)粗產(chǎn)品進(jìn)行脫色，并進(jìn)一步提純凈化，提純凈化后結(jié)晶再離心，可得到純度較高的l-焦谷氨酸濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品進(jìn)行真空干燥，冷卻得到l-焦谷氨酸產(chǎn)品。在以上技術(shù)方案中，步驟(1)采用多次結(jié)晶并離心處理，合并結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行下一步提純操作，步驟(2)結(jié)晶母液多次套用后，再濃縮結(jié)晶得到結(jié)晶產(chǎn)物，作為下一生產(chǎn)周期中提純操作的原料，且兩次結(jié)晶母液合并進(jìn)行循環(huán)利用。本申請(qǐng)技術(shù)方案生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，生產(chǎn)過(guò)程中最高溫度在145～150℃，且無(wú)高溫高壓要求，反應(yīng)條件溫和，且生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)過(guò)多次結(jié)晶，產(chǎn)品收率和純度高，結(jié)晶母液合并收集循環(huán)利用，無(wú)污染廢棄物排放，便于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。
其中，步驟(1)所述多次結(jié)晶并離心具體為：采用冷卻結(jié)晶并離心，后續(xù)離心后的母液采用濃縮結(jié)晶并離心，合并每次結(jié)晶產(chǎn)物得固體a，所得離心母液為液體1。由于第一次結(jié)晶時(shí)母液中l(wèi)-焦谷氨酸濃度較高，此時(shí)降低即可得到大量晶體，因此采用降溫結(jié)晶方式，第一次結(jié)晶之后，母液中l(wèi)-焦谷氨酸含量較低，再降低溫度得到的l-焦谷氨酸晶體較少，因此采用濃縮結(jié)晶的方式，最大程度將母液中的l-焦谷氨酸結(jié)晶出來(lái)，提高l-焦谷氨酸的收率。
其中，步驟(2)所述保溫吸附具體為：在攪拌條件下保溫吸附20～30min。在攪拌條件下進(jìn)行保溫吸附，能夠提高吸附效率。
其中，步驟(2)所述結(jié)晶母液套用的次數(shù)為20～25次。
其中，步驟(2)所述固體b送至下一生產(chǎn)周期與固體a合并進(jìn)行生產(chǎn)。
通過(guò)母液套用，對(duì)母液進(jìn)行循環(huán)利用，避免污染物排放；將固體b送至下一生產(chǎn)周期與固體a合并進(jìn)行生產(chǎn)，也能夠提高l-焦谷氨酸的收率。
優(yōu)選的，步驟(1)所述間歇攪拌具體為：每隔3～5min攪拌1次，攪拌時(shí)長(zhǎng)30～50s。采用間歇式攪拌方式，能夠保證谷氨酸或水解回收料溶解完全，同時(shí)保持焦化反應(yīng)的穩(wěn)定性。
優(yōu)選的，步驟(1)所述純化水的加入量為所述料液體積的5～8％。
優(yōu)選的，步驟(1)所述谷氨酸的含量為98％以上。此處的含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量。
優(yōu)選的，步驟(2)所述水解回收料的制備方法包括以下步驟：
a、將步驟(1)所述的液體1和前一生產(chǎn)周期中步驟(2)所述的液體2合并，得回收液體，加入鹽酸后混合均勻，保持混合溶液在90～110℃，且為沸騰狀態(tài)4～5h；
b、送入中和罐，保持液體溫度在70～80℃，加入氨水調(diào)節(jié)ph值至3.0～3.2；
c、將調(diào)節(jié)到值的液體冷卻至30℃以下，離心處理后得到的固體即為所述水解回收料。
其中，步驟c所述離心處理過(guò)程中，第一次離心后，用純化水洗滌離心產(chǎn)物至少20min后，再進(jìn)行第二次離心。
將回收液體進(jìn)行進(jìn)一步處理，得到的固體作為步驟(1)焦化反應(yīng)的原料，對(duì)廢母液進(jìn)行進(jìn)一步循環(huán)利用，減少?gòu)U母液的排放，同時(shí)提高l-焦谷氨酸的收率。
更為優(yōu)選的，步驟a所述回收液體與所述鹽酸的體積比為(1～5)：1。
更為優(yōu)選的，步驟a所述回收液體與所述鹽酸的體積比為2：1。
其中，所述鹽酸的濃度為31％。
其中，所述氨水的濃度為10～12％。
優(yōu)選的，步驟(2)所述溶劑為純化水、步驟(1)所述的液體1、步驟(2)所述的液體2中的至少一種。
優(yōu)選的，步驟(2)所述固體a與所述溶劑的體積比為1：(2～8)。
更為優(yōu)選的，步驟(2)所述固體a與所述溶劑的體積比為1：5。
優(yōu)選的，步驟(2)所述活性炭的加入量為固體a重量的0.2～0.5％。
優(yōu)選的，步驟(3)所述真空干燥的真空度為-0.06～-0.1mpa，所述真空干燥的時(shí)間為1.5～2.5h。
優(yōu)選的，所述制備方法還包括將多批次步驟(3)得到的l-焦谷氨酸進(jìn)行混合后包裝，混合的時(shí)間為50～80min。
其中，各批次的l-焦谷氨酸在混合之前，采用藥用低密度聚乙烯袋包裝送檢。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)技術(shù)方案的有益效果在于：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，生產(chǎn)過(guò)程中最高溫度在145～150℃，且無(wú)高溫高壓要求，反應(yīng)條件溫和，且生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)過(guò)多次結(jié)晶，產(chǎn)品收率和純度高，結(jié)晶母液合并收集循環(huán)利用，無(wú)污染廢棄物排放，便于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例所述的一種l-焦谷氨酸的制備方法，包括以下步驟：
(1)向反應(yīng)釜中加入含量為98％以上的谷氨酸或水解回收料并加熱，控制溫度在150℃，每隔4min攪拌1次，攪拌時(shí)長(zhǎng)40s，溶解完全得料液，向所述料液中加入料液體積7％的純化水，采用冷卻結(jié)晶并離心，后續(xù)離心后的母液采用濃縮結(jié)晶并離心，合并每次結(jié)晶產(chǎn)物得固體a，離心母液為液體1；
(2)將固體a在溶劑中升溫至40℃，其中，溶劑為純化水、液體1、液體2中的混合物，固體a與溶劑的體積比為1：6，溶解完全后送入脫色罐，升溫至70℃，再加入固體a重量0.3％的活性炭，在攪拌條件下保溫吸附25min后，過(guò)濾得到脫色液，將所述脫色液冷卻結(jié)晶后，離心得到濕產(chǎn)品，結(jié)晶母液25次套用后，濃縮再結(jié)晶，得固體b和液體2，其中固體b作為下一周期步驟(2)原料；
(3)將濕產(chǎn)品進(jìn)行真空干燥，溫度為85℃，真空度為-0.08mpa，時(shí)間為2.0h，干燥完成后降溫冷卻，檢測(cè)之后得到所述l-焦谷氨酸；
(4)將多批次步驟(3)得到的l-焦谷氨酸進(jìn)行混合后包裝，混合的時(shí)間為60min，得到l-焦谷氨酸包裝成品。
其中，步驟(2)水解回收料的制備方法為：
a、將液體1和前一生產(chǎn)周期中液體2合并，得回收液體，加入濃度為31％的鹽酸后混合均勻，其中回收液體與鹽酸的體積比為2：1，保持混合溶液在100℃，且為沸騰狀態(tài)4h；
b、送入中和罐，保持液體溫度在75℃，加入濃度為15％的氨水調(diào)節(jié)ph值至3.1；
c、將調(diào)節(jié)到值的液體冷卻至30℃以下，離心后，用純化水洗滌離心產(chǎn)物20min后，再次離心處理后得到的固體即為所述水解回收料。
本實(shí)施例中，l-焦谷氨酸的收率為65％，純度為含量99.8％。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
(1)向反應(yīng)釜中加入含量為98％以上的谷氨酸或水解回收料并加熱，控制溫度在145℃，每隔3min攪拌1次，攪拌時(shí)長(zhǎng)30s，溶解完全得料液，向所述料液中加入料液體積5％的純化水，采用冷卻結(jié)晶并離心，后續(xù)離心后的母液采用濃縮結(jié)晶并離心，合并每次結(jié)晶產(chǎn)物得固體a，離心母液為液體1；
(2)將固體a在溶劑中升溫至35℃，固體a與溶劑的體積比為1：2，溶解完全后送入脫色罐，升溫至65℃，再加入固體a重量0.2％的活性炭，在攪拌條件下保溫吸附20min后，過(guò)濾得到脫色液，將所述脫色液冷卻結(jié)晶后，離心得到濕產(chǎn)品，結(jié)晶母液25次套用后，濃縮再結(jié)晶，得固體b和液體2，其中固體b作為下一周期步驟(2)原料；
(3)將濕產(chǎn)品進(jìn)行真空干燥，溫度為80℃，真空度為-0.06mpa，時(shí)間為1.5h，干燥完成后降溫冷卻，檢測(cè)之后得到所述l-焦谷氨酸；
(4)將多批次步驟(3)得到的l-焦谷氨酸進(jìn)行混合后包裝，混合的時(shí)間為60min，得到l-焦谷氨酸包裝成品。
本實(shí)施例中，l-焦谷氨酸的收率為64.5％，純度為含量99.5％。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
(1)向反應(yīng)釜中加入含量為98％以上的谷氨酸或水解回收料并加熱，控制溫度在150℃，每隔5min攪拌1次，攪拌時(shí)長(zhǎng)50s，溶解完全得料液，向所述料液中加入料液體積8％的純化水，采用冷卻結(jié)晶并離心，后續(xù)離心后的母液采用濃縮結(jié)晶并離心，合并每次結(jié)晶產(chǎn)物得固體a，離心母液為液體1；
(2)將固體a在溶劑中升溫至45℃，固體a與溶劑的體積比為1：8，溶解完全后送入脫色罐，升溫至75℃，再加入固體a重量0.5％的活性炭，在攪拌條件下保溫吸附30min后，過(guò)濾得到脫色液，將所述脫色液冷卻結(jié)晶后，離心得到濕產(chǎn)品，結(jié)晶母液25次套用后，濃縮再結(jié)晶，得固體b和液體2，其中固體b作為下一周期步驟(2)原料；
(3)將濕產(chǎn)品進(jìn)行真空干燥，溫度為85℃，真空度為-0.1mpa，時(shí)間為2.5h，干燥完成后降溫冷卻，檢測(cè)之后得到所述l-焦谷氨酸；
(4)將多批次步驟(3)得到的l-焦谷氨酸進(jìn)行混合后包裝，混合的時(shí)間為60min，得到l-焦谷氨酸包裝成品。
本實(shí)施例中，l-焦谷氨酸的收率為64.2％，純度為含量99.4％。
實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
步驟(2)水解回收料的制備方法為：
a、將液體1和前一生產(chǎn)周期中液體2合并，得回收液體，加入濃度為31％的鹽酸后混合均勻，其中回收液體與鹽酸的體積比為1：1，保持混合溶液在90℃，且為沸騰狀態(tài)5h；
b、送入中和罐，保持液體溫度在70℃，加入濃度為10％的氨水調(diào)節(jié)ph值至3.0；
c、將調(diào)節(jié)到值的液體冷卻至30℃以下，離心后，用純化水洗滌離心產(chǎn)物20min后，再次離心處理后得到的固體即為所述水解回收料。
本實(shí)施例中，l-焦谷氨酸的收率為64.0％，純度為含量98.5％。
實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
步驟(2)水解回收料的制備方法為：
a、將液體1和前一生產(chǎn)周期中液體2合并，得回收液體，加入濃度為31％的鹽酸后混合均勻，其中回收液體與鹽酸的體積比為5：1，保持混合溶液在110℃，且為沸騰狀態(tài)4h；
b、送入中和罐，保持液體溫度在80℃，加入濃度為15％的氨水調(diào)節(jié)ph值至3.2；
c、將調(diào)節(jié)到值的液體冷卻至30℃以下，離心后，用純化水洗滌離心產(chǎn)物20min后，再次離心處理后得到的固體即為所述水解回收料。
本實(shí)施例中，l-焦谷氨酸的收率為64.1％，純度為含量98.4％。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。