牛磺酸制备工艺的研究

身 重酸， ，工艺 f ·技术开发·———————————————————————————————————一 牛磺 酸 制 备工 艺 的研 究 ⑥ 1 一I l 前富 ＆ 广[一 ＼『 兰兰军 膝大为 Jn 脚 砌 眦 耐 ∞ ． 雌 山 如 吐l越 嘣 I上lc m 日^荫 n叫盯呷日8 ∞ ．Ia ∞ TE r~eriBls，l0啊 t d竹 hi y；dd． 本文采用醋车匕法台成牛确酸．并对其制备 工艺条件进行详细 的探讨。此法操作简便，原料 戚车慨毒性小，且产率较高。 牛磷酸(NFI~一Ca2一a 一SOsH)是一种人体 必需的非蛋白质氨基酸 ，具有较 高的药用价值。因 此作为一种重要的食品添加剂越来越受到人们的重 视，可广泛应用于奶制品，豆制品及戗料等食品的生 产。牛磺酸最 初从牛胆 汁中提 取 ．工艺条 件苛 刻。 1975年后推出许多化学台成 牛磺酸的方法 ．但具有 操作条件复杂．原料毒性较大，产率较低等缺陷 。 对此．我们傲了一些研究工 作。 2 实验 2．1 试If|与装I 浓硫酸(化学纯)，乙醇胺，亚硫酸钠，碳酸钠(均 为分析纯)。 减压装置一套 ．蒸馏装置一套。 2．2 实验步骤 (1)将一定量的乙醇胺置于容器 中，冰措 冷却 ， 在剧烈搅拌下将适当稀释的浓硫酸由滴液漏斗慢慢 加入，得原料混台物 (2)在减压蒸馏 装置中，加入原料混台物 ．加热 进行醣化反应，至无水蒸出．中阃产物牛磺酸醋冷却 保存。 ‘ (3)在蒸 馏装置 中，加入亚硫 酸钠 ，中同产物牛 磺酸酯经NaCO~中和剩余的浓硫酸后分批加入．恒 温进行还原反应。 化率的影响见 2。 囊 2 催化剂用量对转化率的影响 由表中可见，F cb．6 有较高的催化活性。当 其用量达到总投量的 4％以后 ，再增加催化荆用量， 对转化率已无明盟影响，故取 4％左右为宜 3，3 反应时间的影响 酸醇比为 l：lO，催化荆用 量为 4％肘．回流反应 时阃为转化率的影响见表 3。 囊 3 反应时闻对转化事的影响 12 · 由表 3可见，反应在 4 h以内，转化率随反应时 间增加明显增大，4 h以后 ，则变化不大 ，故反应时问 以 4 h为宜。 4 结论 (1)价廉易得 的 Fccb 6 0作 D l|酯化催 化 剂，具有催化活性高 醋化时间短 酯化率高 后处理 简单、产品纯度高．不腐蚀设备，无三废污染等优点， 很具有开发实用前景。 (2)用氯化铁 作催化剂，台成 DMF的最佳工艺 条件是：酸醇摩尔比 1：10，催化荆用量4％，反应时间 4 h 参 考 文 献 c略) 作者单位 ：河南新乡市平原大学化】=系(4脚 ) 《化学工程师》6／l999(总第75期) 维普资讯 http://www.cqvip.com (4)还原反应液恒温过滤，结晶得粗 品牛磺酸。 (5)粗品牛磺酸加热溶解，冰浴冷却，重结晶得 高纯牛磺酸。 3 结果与讨论 3．1 原料混台中加料温度的影响 裹 1 加料温度对产辜的影响 由表 1可知．加科温度低时牛磺酸的产率高，加 科温度高时，浓硫酸使乙醇胺碳化发生副反应，产率 降低。故加料温度应控制在 20℃以下。但是由于浓 硫酸滴加耐产生大量热量，维持 低温加 料需要 的时 间过长 ．不适 于工业 生 产。因此 加科 沮度控 制 在 20℃ 比较合适。 3．2 醋化反应条件的影响 此反应为可逆反应。为了提高转化 率，可采取 以下措施 ：浓硫 酸过 量，碱压蒸馏 ，并在反应过程中 不断陈去水分，使反应正向进行。同时，酯化反应的 温度对产率影响很大，如表2所示。 裹 2 砷化反应温度对产辜的影响 17O℃高沮下 ，乙醇胺被浓硫酸碳 化 ．产率降低 120℃下，水分不能完全蒸发 ，反应 不完 全。因此酯 化反应温度控制在 l50℃较为台适。 牛磺酸酯在酸喊性 条件下都能水解 ，故反应液 用 15％的 № 0 中和至 pH=7，并用珠潜冷却，以减 少水解。 3．3 还原反应条件的影响 还原反应时间鞍长。本实验采用分段升高反应 温度和牛磺酸酯分批加入的方法。反应时间对产率 的影响见表 3 《化学工程师)6,'1999(总第 75期) 表 3 还原反应时间对产辜的影响 反 应时问 产单 (h) (％) 20 30 40 47 68 52 还原反应时问控制在 30 h，牛磺酸的产量最高 应避免反应时间过 长．因牛磺酸穗易水解。 3．4 分离提纯条件的影响 还原产物中的主要组份有：牛磺酸 、硫酸钠、亚 硫酸钠。由图 1可知，牛磺酸在高温下溶解度很大， 而高温下硫酸钠 、亚硫酸钠 的溶解度随温度升高呈 轻度下降趋势。因此 ，可利用备组份溶解度的不 同 对产物进行分 离。实验表 明 ．最 佳蒸发温 度为 l06 ℃。分离硫酸钠、亚硫酸钠晶体采用恒温减压过滤 以防止牛璜酸晶体的析出。 根据图 l，亚硫 酸钠 、硫 酸钠 的最大溶解度约为 25℃。所 以本实 验控制 牛磺酸粗 品的结 晶温度 为 28℃。重结晶温度为 3℃。 一 0 20 40 60 80 lO0 l2O ，℃ + 牛硪陵 _．-亚髓醮钠 —．_琉瞎钠 囤 1 亚硅酸钠 一硫醴钠 一 牛磺酸 一水共饱和点圈 3．5 牛磺醴合成连续 二次结晶的母液中，仍 古有一定量的牛磺酸．此 母液可循环利用。本实验对此进行 了探索研究 ，以 母蔽代替水溶解亚硫酸钠 ，结果使产率提高 8％。 4 结论 用本文提出的工艺条件以酯化法音成牛磺酸 不仅可行，而且 产率较 高。母 液的循环利用可进一 步提高产率 ，对工业连续化合成牛磺酸 有一定 的指 导意义。 作者单位．胃岛大学(266昕I) 3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com