CN113980047B - 一种植酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植酸的制备方法，所述制备方法，包括预处理、Cl^‑树脂连续离子交换、解脱、浓缩、超滤、阳离子树脂交换。本发明缩短了生产工艺，省去了传统工艺中酸提碱沉的繁琐步骤，采用连续离交一步法提取工艺，节省了大量酸碱的使用，减少酸碱污水对环境的污染，并且节约生产成本，降低能耗；离交副产物浓缩回收利用或浓缩结晶或生产氯化铵固体；植酸盐浓缩减少了对植酸中有机磷的破坏，此工艺生产的产品质量高，无机磷含量远远低于标准要求，其他离子也远远低于标准要求；植酸盐浓缩减少了对设备的腐蚀，一般蒸发器设备就能够满足，投资少。

Description

一种植酸的制备方法

技术领域

本发明涉及一种植酸的制备方法，属于植酸提纯技术领域。

背景技术

植酸是一种天然的含磷有机化合物，大量存在于水果和植物种子中，是谷类、豆类和油料种子中磷的主要储存形式，占整个种子中磷含量的60%，对种子的正常生长起着重要作用。植酸最显著的特征是与金属离子有极强络合作用和抗氧化性，这种特性使之具有广泛用途。例如：在食品工业中，由于其很好的抗氧化性，且安全无毒，因此被广泛用作食品保鲜剂、防腐剂以及合成色素和天然色素的稳定剂。利用植酸的螫合性，可去除酒类、软饮料中金属离子，增加爽口感。在医药工业中，可用于治疗钙缺乏、佝偻病、骨疾等症状，并能改善细胞营养、有利于人体新陈代谢。植酸可以抑制自由基的生成，可促进机体内脂肪代谢，降低血脂，抑制胆固醇的生成，可制成抗动脉硬化药，对治疗肾、肝等有很好的疗效。在日化用品中可以调节皮肤的酸碱度还可以保持皮肤的水分，去除皮肤上的角质层，去除皮肤瘙痒和异味，使皮肤更富有光泽，减少一些痘类等皮肤病的发生。目前，国内的植酸市场较小，但是前景较好，价格较高，主要应用到食品保鲜及工业清洗，近几年在洗化用品上应用量有所提高，而医药行业被国外垄断。

植酸的生产方法主要有三种：化学合成法、微生物发酵法、溶解萃取法、沉淀法、膜分离法。目前，沉淀、膜分离法是国内主要生产植酸的方法。

现有的酸提碱沉工艺路线为：玉米水—强碱树脂吸附—盐酸解脱—树脂转 氯型—植酸+盐酸混合液—中和沉淀（氢氧化钙）—板框过滤—酸解—过滤—离子交换脱杂—浓缩

现有的膜法提纯植酸工艺路线为：玉米水—强碱树脂吸附—盐酸解脱—树脂转氯型—植酸+盐酸混合液—膜过滤—浓缩。

酸提碱沉，即在酸性条件下，将植酸从固体物料浸泡液中提出来，然后通过钙盐法或其他金属盐，在碱性条件下沉淀植酸，沉淀经过精制提纯，用强酸溶解，过滤，滤液经过单柱固定床内的阳树脂离子交换提取植酸、脱色、浓缩而制得。虽然多次的酸溶碱沉可有有效提高植酸的浓度，但是在该工艺中存在若干缺点。首先，该工艺需要大量的酸碱溶液，且无法循环利用，造成严重的环境问题；其次，单柱固定床式离子交换工艺过程不连续，且固定床树脂填充量较大（一般为20m³），导致树脂利用率低且对植酸吸附不完全，植酸中有机磷、氯离子含量高。

膜法是树脂吸附解析后直接利用纳滤膜将植酸与其他物质分开，得到较纯植酸，该工艺的优点是工艺简单，缺点是膜分离精度差，膜分离精度随着膜的使用周期波动大；玉米水中杂质很容易被树脂吸附，导致膜很容易堵塞，膜清洗频繁， 膜损耗严重，分离精度降低很快；植酸中二价及以上离子含量高，产品质量不能保证；膜运行过程中需要透析杂质，对浓度有很大的稀释，需要用到昂贵的钛合金蒸发器来浓缩制备植酸，投资成本高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种植酸的制备方法，实现以下发明目的：避免废水的产生，提高植酸的纯度和收率，减少二价及以上离子含量。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种植酸的制备方法，所述制备方法，包括预处理、Cl^-树脂连续离子交换、解脱、浓缩、超滤、阳离子树脂交换。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

所述预处理，将玉米浸泡液经板框过滤、超滤过滤得到玉米稀浆；所述玉米浸泡液，包括0.9-1.2wt%的植酸、2.3-2.7wt%的蛋白质。

所述板框过滤，板框压力为0.55-0.65Mpa；

所述超滤，压力2.8-3.2Mpa，超滤膜的截留分子量为1500道尔顿。

所述Cl^-树脂连续离子交换，将玉米稀浆通入Cl^-树脂中，流速是45-55L/h；所述Cl^-树脂为弱碱性阴离子树脂，树脂的粒度为＞95%的颗粒直径为0.5mm。

所述解脱，吸附植酸后的Cl^-树脂在解脱区用氨水解脱，获得可溶性植酸铵解脱液；所述氨水的质量浓度为5.5-6.5g/dL，氨水流经树脂流速为3-3.5L/h。

解脱后的树脂为OH^-树脂，用盐酸再生，获得Cl^-树脂，所述盐酸再生，盐酸浓度6.3-6.7g/dL，流速3.8-4.2L/h。

所述浓缩，植酸铵解脱液浓缩至68-72 wt%。

所述超滤，将浓缩后的植酸铵解脱液，控制温度为＜40℃，经过超滤，得到植酸铵溶液；所述超滤，选用截留分子量为1500道尔顿的超滤膜。

所述阳离子树脂交换，植酸铵溶液进入填充阳离子树脂的连续离交***，流速为1.8-2.2L/h，在进料区与H⁺树脂进行离子交换，得到48-52wt%的植酸溶液。

所述树脂为强酸阳离子型树脂，型号为D317，粒度5-7mm的≥95%。

植酸铵溶液进料完毕后，用盐酸再生，盐酸浓度为：6.3-6.7g/dL，流速为5.2-5.6L/h。

在本发明中采用板框、超滤膜预处理，CL-型树脂连续离子交换法，氨水解脱，获得解脱液植酸铵，植酸铵经过MVR浓缩，浓缩浓度70%，此时过量的蛋白类物质析出，通过超滤膜再次过滤，过滤后植酸铵溶液经强酸阳树脂连续离子交换脱氨，直接获得植酸，真空浓缩即得高纯植酸，盐酸解脱得到氯化铵浓缩回收利用或浓缩结晶后生产氯化铵固体。此工艺的主要优点在于单套连续离交制备植酸铵盐，氯型吸附氨水解脱，植酸铵盐溶解度高，一般MVR设备直接浓缩到70%浓度，盐析出所有蛋白，超滤除蛋白，连续离交脱除NH₄ ⁺，此工艺中没有产生任何废水，所有水都能套用到生产中。

与现有技术相比，本发明取得有益效果在于：

1、缩短了生产工艺，省去了传统工艺中酸提碱沉的繁琐步骤，采用连续离交一步法提取工艺，节省了大量酸碱的使用，减少酸碱污水对环境的污染，并且节约生产成本，降低能耗。

2、植酸盐浓缩减少了对植酸中有机磷的破坏，此工艺生产的产品质量高，无机磷含量远远低于标准要求，其他离子也远远低于标准要求；植酸盐浓缩减少了对设备的腐蚀，一般蒸发器设备就能够满足，投资少。

3、本发明所述方法，植酸的收率91%，制备的植酸纯度为99.5%，无机磷＜0.015%，氯化物（以Cl计）＜0.02%，硫酸盐（以SO4计）＜0.02%，钙盐（以Ca计）＜0.02%，均到达植酸国标GB 1886.237-2016要求。

4、本发明吸附及脱氨连续离交可实现吸附至解脱工艺的闭环运行，生产过程中无“三废”产生，对环境无影响。离子交换解脱液中的氯化铵溶液回收利用或浓缩结晶后生产氯化铵固体。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应该理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

（1）预处理

玉米浸泡液中含有1wt%的植酸、2.5wt%的蛋白质和淀粉残渣等有机成分，经过板框过滤、超滤得到玉米稀浆，将成分复杂的有机物如粗蛋白、粗脂肪以及其他不溶性无机物滤出，滤出物可重新回收到制肥车间重新利用。

所述板框过滤，板框压力为0.6Mpa；

所述超滤，压力3Mpa，超滤膜的截留分子量为1500道尔顿。

（2）Cl^-树脂连续离子交换

玉米浸泡液经预处理后得到的玉米稀浆进入连续离交***，玉米稀浆中的植酸与进料区的Cl^-树脂发生离子交换作用，植酸被树脂吸附，Cl^-下柱，提取植酸后的高浓相含有大量的可溶性蛋白等物质，可回收到原料车间再利用。

所述Cl-树脂为弱碱性阴离子树脂，树脂的粒度为＞95%的颗粒直径为0.5mm，树脂的填充量为每根离交柱装填650ml，共19.5L，玉米稀浆流经树脂的流速是50L/h。

（3）解脱

吸附植酸后的树脂在解脱区用氨水解脱，植酸根下柱与NH₄ ⁺结合获得可溶性植酸铵解脱液。

所述氨水的质量浓度为6.0g/dL，氨水流经树脂流速为3.2L/h。

本发明采用的是连续离交***，可实现玉米浸泡水经过吸附至解脱的连续不间断运行。

此时树脂为OH^-树脂，用盐酸再生，获得CL^-树脂。实验表明，CL^-树脂仅吸附少量蛋白，提高生产效率，降低成本。

所述盐酸再生，盐酸浓度6.5g/dL，流速4L/h，温度不需要控制，本发明采用的是连续离交***，可实现植酸铵经过吸附至解脱的连续不间断运行。

（4）浓缩

植酸铵解脱液经过MVR浓缩，浓缩浓度至70wt%。

（5）超滤

将浓缩后的植酸铵解脱液，控制温度为35℃， 经过超滤，得到植酸铵溶液。

超滤膜选用为截留分子量为1500道尔顿的超滤膜。

（6）阳离子树脂交换

植酸铵溶液进入填充阳离子树脂的连续离交***，流速为2L/h，在进料区与H⁺树脂进行离子交换，NH₄ ⁺被树脂吸附，植酸根下柱，得到50wt%的植酸稀溶液。在该过程中，脱NH₄ ⁺率达99.99%。

所述树脂为强酸阳离子型树脂，型号为D317，粒度5-7mm的≥95%。

树脂用盐酸再生，重新转为H⁺树脂，并且获得氯化铵溶液，浓缩回收利用或浓缩结晶后生产氯化铵固体。在连续离交生产工艺中，只需补充盐酸和氨水以及少量的清水，且生产过程中无“三废”产生，对环境无影响。

盐酸浓度为：6.5g/dL，流速为5.4L/h，温度不受限制。

本发明所述方法，植酸的收率91%，植酸纯度99.5%，无机磷＜0.015%，氯化物（以Cl计）＜0.02%，硫酸盐（以SO4计）＜0.02%，钙盐（以Ca计）＜0.02%，均到达植酸国标GB1886.237-2016要求。

除非特殊说明，本发明所述的百分比均为质量百分比。

Claims (7)

1.一种植酸的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括预处理、Cl^-树脂连续离子交换、解脱、浓缩、超滤、阳离子树脂交换；

所述预处理为将玉米浸泡液经板框过滤、超滤过滤得到玉米稀浆；

所述Cl^-树脂为弱碱性阴离子树脂；所述Cl^-树脂连续离子交换为将玉米稀浆通入Cl^-树脂中进行连续离子交换；

所述解脱为吸附植酸后的Cl^-树脂在解脱区用氨水解脱，获得可溶性植酸铵解脱液；

所述浓缩为将植酸铵解脱液浓缩至68-72wt%；

所述超滤为将浓缩后的植酸铵解脱液，控制温度为＜40℃，经过超滤，得到植酸铵溶液；所述超滤选用截留分子量为1500道尔顿的超滤膜；

所述阳离子树脂交换中，植酸铵溶液进入填充阳离子树脂的连续离交***，流速为1.8-2.2L/h，在进料区与H⁺树脂进行离子交换，得到48-52wt%的植酸稀溶液。

2.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：所述玉米浸泡液中含有0.9-1.2wt%的植酸、2.3-2.7wt%的蛋白质。

3.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：所述Cl^-树脂连续离子交换中，将玉米稀浆通入Cl^-树脂中，流速是45-55L/h；树脂的粒度为0.5mm的颗粒占比＞95%。

4.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：所述氨水的质量浓度为5.5-6.5g/dL，氨水流经树脂流速为3-3.5L/h。

5.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：解脱后的树脂为OH^-树脂，用盐酸再生，获得Cl^-树脂，所述盐酸再生，盐酸浓度6.3-6.7g/dL，流速3.8-4.2L/h。

6.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：

所述阳离子树脂为强酸阳离子型树脂，型号为D317，粒度5-7mm的颗粒≥95%。

7.根据权利要求1所述的一种植酸的制备方法，其特征在于：阳离子树脂交换完毕后，树脂用盐酸再生，盐酸浓度为：6.3-6.7g/dL，流速为5.2-5.6L/h，获得的氯化铵溶液回收利用或浓缩结晶后生产氯化铵固体。