[发明专利]一种制备食品级甘氨酸钙并联产甘氨酸螯合亚铁的方法及其实施装置

说明书

本发明涉及一种利制备食品级甘氨酸钙并联产甘氨酸螯合亚铁的方法及其实施装置，所述方法通过使用氧化钙或者氢氧化钙等特定钙化合物来提供钙离子以与甘氨酸进行螯合，在螯合反应后可以作为白色沉淀直接分离获得高纯度的食品级甘氨酸钙；而向滤液中进一步加入硫酸亚铁水溶液和复合氧化剂，可以同时联产甘氨酸螯合亚铁。本发明的方法简便高效，而且得到的甘氨酸钙和甘氨酸螯合亚铁的纯度均可达98.0％以上，甘氨酸的回收利用率达到99％以上。该方法利用海因法甘氨酸母液制备食品级甘氨酸螯合锌并联产饲料级甘氨酸锌，较传统使用商品级的甘氨酸的工艺具有生产成本低、废弃物综合利用、装备操作简单且容易维护、产品收率高且稳定性高、甘氨酸回收利用率高、无三废产生、环保清洁等优点。

技术领域

本发明属于有机化螯合物制备领域，尤其是一种利用海因法甘氨酸母液制备食品级甘氨酸钙并联产甘氨酸螯合亚铁的方法及用于实施该方法的装置。

背景技术

钙是生物必需的元素，例如：钙是动物体内含量最多的矿物元素，主要存在于牙齿、骨骼中，也有少量存在于体组织、血液中。钙对于骨骼的正常生长、维持神经细胞的兴奋性具有重要作用，钙还参与血液凝固过程。如果动物体生长过程中的食物中缺乏钙，会导致骨骼变形，生长缓慢，出现佝偻病；如果妊娠期缺乏钙，胎儿生长可能会受到影响，长期缺乏则可能发生产后瘫痪；如果泌乳期缺乏钙，可能导致骨质疏松，产生骨软症。例如，如果种公猪缺乏钙，则易导致畸形和死亡精子数增加。对于植物而言，钙可促进硝态氮吸收，与氮代谢有关，它有助于减少植物中的硝酸盐，中和植物中的有机酸，对代谢过程中产生的有机酸有解毒作用。例如，钙可与产生的草酸形成草酸钙结晶，避免草酸过多的不良影响。钙有加强有机物运输、尤其是碳水化合物运输的作用。另外，钙是细胞伸长所必需，钙离子能降低原生胶体的分散度，调节原生质的胶体状态，使细胞充水度、黏滞性、弹性以及渗透性等适合于正常作物生长。

甘氨酸钙又名氨基乙酸钙，属于氨基酸螯合钙或短肽钙的范畴。甘氨酸钙的分子式为C₄H₁₀CaN₂O₅，含1分子结晶水，分子量为206.21，熔点为290℃(分解)。甘氨酸钙通常为白色结晶性粉末，易吸潮，化学性质稳定，在生物环境中不易与水分子或其他物质(如维生素和其他矿物质)发生化学反应。甘氨酸钙水溶性好，其水溶液呈碱性，对胃肠道刺激性较小，不会引起呕吐、胃疼等不良反应。甘氨酸钙是分子量最小的氨基酸螯合钙，以甘氨酸钙为补钙剂相当于提前完成了食物在胃里的消化，其可以直接被小肠刷状缘细胞吸收，克服了小肠处发生阴离子污染这一影响钙吸收的主要障碍，理论上甘氨酸钙近乎于全部被吸收。考虑到吸收和利用问题，传统补钙制剂通常需要搭配维生素D一起使用，而甘氨酸钙则不需要，因此更受市场欢迎。甘氨酸钙如此多的优点使其成为一种广受追捧的新型补钙剂。然而，如何工业化大批量、稳定地、低成本生产甘氨酸钙是急需解决的难题。

事实上，甘氨酸钙的实验室合成早已取得成功。李籽萱等人以甘氨酸和氯化钙为原料，无水乙醇为溶剂，用超声化学法合成了甘氨酸螯合钙(李籽萱，张美善.甘氨酸螯合钙的超声化学法合成[J].中国食品添加剂，2017(1).)。武伦福等人以甘氨酸、氯化钙、碳酸钠为原料，通过水热反应、旋转蒸发、结晶等步骤获得了甘氨酸钙螯合物(武伦福，黄劲苗，林亦斌等，甘氨酸螯合钙的合成与性能研究[J].广东微量元素科学，2014(12):7-12.)。钟国清等人以甘氨酸和氧化钙为原料，通过研磨、微波辐射、溶解、浓缩等步骤制得了甘氨酸钙螯合物(钟国清，甘氨酸钙螯合物的微波固相合成与表征[J].合成化学，2004，12(6):591-594.)。张大飞等人以甘氨酸和氢氧化钙为原料，经高温(120-150℃)熔融反应得到了甘氨酸钙络合物(张大飞，照日格图，刘建华等，甘氨酸钙络合物的熔融法合成及表征[J].光谱实验室，2006，23(1):91-95.)。魏凌云等人以谷氨酸钠和氢氧化钙为原料，采用两步法制得了纯净的谷氨酸钙。类似的技术还包括CN105439880A、CN1436770A、CN1187991A、CN109608350A、CN106146328A、CN101531609、CN101225050等中描述的技术。