[实用新型]一种HMB集成式电化学制备系统

说明书

本实用新型公开了一种HMB集成式电化学制备系统，包括顺次设置并通过管道形成循环回路的分相器、换热器和电反应器；所述分相器用于加入电化学反应所需物料和实现电化学反应产物的萃取分离，还包括一与分相器形成自循环回路的自循环管道，通过自循环管道实现萃取剂在分相器内循环；所述分相器中的初始物料以及分离的水相经过换热器加热后进入电反应器内进行电化学反应，电反应器中的电化学产物进入分相器进行萃取，实现有机相和水相分离。本实用新型所述系统可实现二丙酮醇电催化氧化制备HMB同时，实现副产三氯甲烷的回收，减少三废排放和增加产品产值。

技术领域

本实用新型涉及β-羟基β-甲基丁酸制备技术领域，具体涉及一种HMB集成式电化学制备系统。

背景技术

HMB是β-羟基β-甲基丁酸的简称。1988年，奈森博士首次发现，是一种五碳有机酸，是人和动物天然产生的物质，属于必须氨基酸L-亮氨酸在体内通过其代谢产物α-酮异己酸(α-ketosiso-caproicacid，α-KIC)产生的一种衍生物。经过多年大量的研究发现，HMB具有促进蛋白质合成、抑制蛋白质降解、提高畜禽生产性能、改善胴体性状、增强免疫机能、减少疾病发生和降低死亡率等作用。HMB最初主要被使用在动物饲养上，后来被广泛用于运动健身、医学和食品等行业。1995年HMB通过了美国FDA的GRAS评估，被批准可用于医用营养食品和特殊膳食，欧盟在1997年批准HMB可作为普通食品原料，2009年日本也将其纳入食品原料。目前，HMB主要用作膳食补充剂和某些医药食品。

随着HMB的广泛使用，由于机体产生和天然食物摄取不能满足机体的需要，因此，人工合成HMB成为必然趋势。目前，HMB合成工艺分为微生物转化法和化学合成法。

20世纪初，费海明、叶勤等人研究了微生物Galactomycesreessii转化β-甲基丁酸生产β-羟基-β-甲基丁酸，102h时HMB浓度达到29.0g/L，转化率达57.3％，HMB平均生产率达0.098g/L·h。但该发酵菌株成活率低、周期长，后期产物分离比较难，转化率也不高，三废多。

汤素葵将冰醋酸通过硫酸、H2O2过氧化，减压蒸馏得到过氧乙酸溶液，再与二丙酮醇混合氧化得到β-甲基-β-羟基丁酸甲酯，再经碱水解得到HMB，酸化后用乙酸乙酯萃取浓缩得HMB纯品。该反应主要问题是过氧乙酸制备过程危险性大。孟津等人以液氯、氢氧化钠和二丙酮醇为主要原料，采用卤仿反应合成HMB。该方法反应收率不高，萃取剂用量大。黄辉其等人以次氯酸钠氧化二丙酮醇得到HMB，该反应将卤仿反应温度控制在较低温度，收率有所提高。此外，何晓春等人，对次氯酸钠氧化法合成HMB的工艺条件进行了优化研究，获得HMB的收率仅64.2％。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种HMB集成式电化学制备系统，该系统用于二丙酮醇电催化氧化制备HMB。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种HMB集成式电化学制备系统，包括顺次设置并通过管道形成循环回路的分相器、换热器和电反应器；

所述分相器用于加入电化学反应所需物料和实现电化学反应产物的萃取分离，还包括一与分相器形成自循环回路的自循环管道，通过自循环管道实现萃取剂在分相器内循环；

所述分相器中的原料(初始物料)以及分离的水相经过换热器加热后进入电反应器内进行电化学反应，电反应器中的电化学反应产物进入分相器进行萃取，实现有机相(轻相)和水相分离。

针对HMB制备方法中，微生物法存在周期长、产物分离难、转化率低、三废多等问题，化学法存在使用高危有毒原料、安全环保风险高、产物收率较低等缺陷。电化学合成作为一种新型的合成方法，其研究和工业应用发展迅速，是当前追求更安全、更环保、更廉价的有机合成工艺领域的新宠。因此，开发新的具有反应条件温和、环境友好、绿色经济的电化学氧化二丙酮醇制备HMB新装置，以解决目前工业生产方法存在缺陷，很有必要。

本实用新型所述电反应器用于实现电化学反应。