氨基酸的提純方法技術

本發明專利技術提供一種從氨基酸的堿金屬鹽的水溶液中提純氨基酸的方法，所述方法包括下列步驟：（１）陽離子交換步驟，其中，用包含陽離子交換樹脂的移動床式連續離子交換裝置對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純處理，以得到粗氨基酸的水溶液；和（２）陰離子交換步驟，其中，用弱堿性陰離子交換樹脂從所得的粗氨基酸的水溶液中吸附除去作為共存的副產物的亞氨基二羧酸，并且甚至在對所述亞氨基二羧酸的吸附達到所述弱堿性陰離子交換樹脂的突破點之后，仍使所述粗氨基酸的水溶液流過。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及廣泛用作食品添加劑、醫藥、農藥等的原料的。更具體而言，本專利技術涉及，所述方法包括用離子交換樹脂對氨基酸的堿金屬鹽進行脫鹽提純處理的步驟；和從其水溶液中除去亞氨基二羧酸的步驟。此外，本專利技術涉及包括以下步驟的在氨基酸為甘氨酸的情況中，僅結晶γ型甘氨酸或α型甘氨酸。
技術介紹
關于對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純的
技術介紹
諸如甘氨酸或丙氨酸等氨基酸的制造方法被稱為Strecker反應，所述方法包括，使氰醇與氨反應，并使對應于所得氨基酸的氨基腈(在甘氨酸的情況中是甘氨腈，在丙氨酸的情況中是氨基丙腈)水解。例如，在特公昭29-8677號公報、特公昭59-28543號公報、特公昭51-24481號公報、特公昭43-29929號公報和特公昭51-40044號公報中披露了所述方法。在Strecker方法中，獲得堿金屬鹽形式的氨基酸。作為由所得的氨基酸的堿金屬鹽的水溶液制造氨基酸的方法，已經提出了下述方法，其中用硫酸中和氨基酸的堿金屬鹽的水溶液，之后通過結晶方法回收氨基酸。根據結晶法，因為例如在提純甘氨酸的鈉鹽的水溶液時生成的諸如硫酸鈉和氯化鈉等無機鹽的溶解度與甘氨酸非常相似，所以不能通過一級結晶充分回收氨基酸，即甘氨酸。因而，提出了下列各種方法。即，執行以下一系列煩雜操作的方法，諸如通過對pH的煩雜調節來結晶一部分無機鹽、結晶一部分亞氨基二乙酸和結晶甘氨酸等(例如，參考特公昭53-8383號公報、特許第1179351號公報和特開昭52-118421號公報)；和將在高溫結晶一部分硫酸鈉然后在低溫結晶甘氨酸的操作重復多次的方法(例如，參考特公昭57-53775號公報)。然而，所有這些方法的操作都非常煩雜而且生產效率低下，并且其工業實施很困難。另一方面，有文獻已經提出了一種方法，該方法用陽離子交換樹脂對氨基酸的堿金屬鹽水溶液中的堿金屬離子進行陽離子交換(脫鹽)，從而得到氨基酸水溶液。在特公昭29-8677號公報、特公昭36-21315號公報和特開2003-221370號公報中披露了使用弱酸性陽離子交換樹脂的方法，在特公平7-68191號公報中披露了使用強酸性陽離子交換樹脂的方法。通常需要所用的離子交換樹脂對堿金屬和對氨基酸的氨基具有不同的吸附性，即，具有吸附選擇性。因而，為了盡可能避免樹脂吸附氨基酸的氨基，適宜使用弱酸性陽離子交換樹脂。此外，關于使用離子交換樹脂的離子交換裝置，有文獻提出，通過連續移動樹脂，從而相對于固定床式來說，減少所用樹脂的絕對量，并改善離子交換效率和再生效率(移動床式連續離子交換裝置)。例如，有文獻提出了移動床式法，根據所述方法，將用于使溶液流過以供離子交換的塔、再生塔和水洗塔有機連接；使溶液流過，在塔內壓力下使樹脂自動排出，并移動至下一個塔的進料斗中；然后，將相當于因抽取溶液所導致的塔內壓力下降而排出的量的樹脂由上部進料斗導入塔中，并在塔內壓力下，使具有與導入樹脂的量相應的量的樹脂從其他塔逐漸自動地移動至料斗中，從而回到溶液流通的初始狀態；以及重復該操作以連續地移動樹脂(參考特公昭38-5104號公報和宮原昭三、大曲隆昭和酒井重男合著的“Practical Ion Exchange”第72頁(1972)(化學工業社))。然而，這種使用移動床式連續離子交換裝置的脫鹽提純僅用于由低濃度離子溶液進行回收。即，仍然沒有利用移動床式連續離子交換裝置進行高濃度離子溶液的離子交換(例如對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純)的提案。如上所述，當使用離子交換樹脂對諸如甘氨酸或丙氨酸等氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純時，考慮到由于氨基酸的吸附所導致的產物回收效率的降低，優選使用H型弱酸性陽離子交換樹脂。然而，已知弱酸性陽離子交換樹脂會膨脹(或溶脹)。在由H型交換為Na型的情況中，具有磺酸基作為官能團并包含苯乙烯樹脂作為母體的強酸性陽離子交換樹脂通常完全不會膨脹(反而會收縮)。另一方面，例如，已有報導稱，在由H型交換為Na型的情況中，具有羧酸基團作為官能團并包含甲基丙烯酸樹脂作為母體的弱酸性陽離子交換樹脂的溶脹比為90％(體積增加至1.9倍)，包含丙烯酸樹脂作為母體的弱酸性陽離子交換樹脂的溶脹比為50％(體積增加至1.5倍)。當常用的固定床式裝置在工業上用于離子交換過程時，存在下述缺陷。即，當樹脂的體積急劇膨脹時，溶液發生偏流，從而導致離子交換反應效率下降，此外，過高的壓力施加于塔的下部，造成樹脂的嚴重損壞。因而，離子交換效率降低，必須頻繁地添加樹脂。此外，交換塔可能因樹脂膨脹所產生的壓力而變形或破裂，因此在交換裝置的設計上，需要考慮強度、溶液的供應和溶液的回收的特殊構造。因此，使用弱酸性陽離子交換樹脂會造成種種問題，諸如由于樹脂膨脹導致交換效率和水洗效率下降，或者在設計交換塔時須關注內插物和強度，以及因樹脂損耗而必須添加樹脂，等等。在使用固定床式離子交換裝置對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行工業脫鹽提純時，這些問題是不利的。另外，為了對最終制為固體產品的氨基酸進行提純，必須在盡可能高的濃度下對原料液(被處理液)進行交換處理，并利用所有離子交換基團實施有效的提純。因而，當用固定床式離子交換裝置對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純時，由于在整個交換塔內出現樹脂的膨脹，因而顯著出現由于樹脂膨脹而造成的問題。此外，在使用固定床式離子交換裝置進行離子交換時，通常當作為產物得到的氨基酸的水溶液中堿金屬的濃度達到給定值(即，在離子交換樹脂的突破點)時，停止溶液的流通。在該情況中，待處理液(原料)作為由樹脂攜帶的溶液(1m3的離子交換樹脂包含0.5m3的空隙水)殘存在離子交換塔中，為回收該溶液，供應純水以進行置換(沖出)和水洗。所述水洗用水包含作為原料回收的有效組分，結果，原料被稀釋。此外，樹脂再生之后，同樣用水洗滌樹脂以除去作為再生劑使用的無機酸和無機酸的堿金屬鹽，然后重新讓溶液流過。在該情況中，與原料的濃度相比，由于H型樹脂中含有空隙水(盡管在將產物氨基酸排出之前可將空隙水棄去)，因此產物氨基酸的水溶液不可避免地被稀釋。氨基酸通常制為固體產品，因而必須將水回收，而且大量的稀釋在工業上是不利的。此外，在使用固定床式離子交換裝置進行離子交換處理時，通常采用上述操作，堿金屬鹽不可避免地在一定程度上漏進產物氨基酸的水溶液中。當試圖抑制該泄漏時，在有效利用充填的離子交換樹脂的頂端之前，必須終止交換處理。即，氨基酸的氨基部分地交換并吸附在離子交換樹脂塔的頂端。如果過度實施水洗置換，由于存在稀釋的問題，因此吸附了部分氨基酸的樹脂進入再生步驟，導致損失有用的氨基酸。進而還會由于廢棄物造成環境負荷增大。為避免該問題，特開2003-221370號公報中提出了在達到突破點之后進一步提供氨基酸的堿金屬鹽的方法，并報道，在再生處理液中氨基酸(甘氨酸)的濃度降低到110ppm/SO4。然而，該方法存在原料的再循環量增加的問題。此外，仍未解決產物中堿金屬鹽的泄漏問題，產物氨基酸(甘氨酸)中鈉離子的濃度相當于240重量ppm/甘氨酸。根據制造方法的不同，離子交換樹脂包括由微球凝集形成一個球狀顆粒而作為基質的那些樹脂，和具有三維網絡結構但由于交聯劑的含量而致密并具有高物理強度的基質的那些樹脂。前者具有由微球的凝集而產生的空間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從氨基酸的堿金屬鹽的水溶液中提純氨基酸的方法，所述方法包括下述步驟：（１）陽離子交換步驟，所述步驟包括用陽離子交換樹脂對氨基酸的堿金屬鹽的水溶液進行脫鹽提純處理，以得到粗氨基酸的水溶液，其中，使用移動床式連續離子交換裝置進行所述 陽離子交換步驟；和（２）陰離子交換步驟，所述步驟包括使作為共存的副產物的亞氨基二羧酸吸附在弱堿性陰離子交換樹脂上，以從所得的粗氨基酸的水溶液中除去所述亞氨基二羧酸，其中，甚至在對所述亞氨基二羧酸的吸附達到所述弱堿性陰離子交換樹脂的突 破點之后，仍使所述粗氨基酸的水溶液流過，以便與所述亞氨基二羧酸進行陰離子交換，由此回收被所述弱堿性陰離子交換樹脂吸附的氨基酸。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高松義和，山本實，佐藤祥成，
申請(專利權)人：旭化成化學株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]