一种维生素C的制备方法

技术领域

本发明涉及医药生产技术领域，尤其涉及一种维生素C的制备方法。

背景技术

我国是世界上生产维生素C的主要国家，目前维生素C的生产流程主要是：首先通过生物二次发酵法将山梨醇发酵制得古龙酸钠液，然后古龙酸钠液经过膜超滤、离子树脂交换酸化、浓缩结晶得到古龙酸晶体，古龙酸晶体与甲醇在硫酸催化下生成古龙酸甲酯，然后加碱转化得到维生素C钠盐粗品，再将维生素C钠盐粗品溶于水后经过阳离子交换树脂酸化，阴离子交换树脂去除硫酸，再经真空浓缩结晶、冷却结晶、离心得维生素C粗品，最后再将维生素C粗品溶于纯水中，加活性炭脱色后冷却结晶、离心、干燥后得到维生素C产品。

但是，由于古龙酸与甲醇的酯化反应是可逆反应，且古龙酸本身带一分子结晶水，酯化反应生成的水以及古龙酸本身自带的结晶水都会影响酯化反应的酯化率，并导致古龙酸的转化率较低。为了提高古龙酸的转化率，现有维生素C的生产厂家大多采用加入多倍过量甲醇的方法，将古龙酸的酯化率提高到92％左右。但是，后续加碱转化时体系内还有8％左右的古龙酸未酯化，后续加碱转化时，未反应的古龙酸、催化剂硫酸和产物古龙酸甲酯全部会与碱反应，生成古龙酸钠、维生素C钠和硫酸钠都存在于反应体系中，在维生素C钠盐粗品酸化前需先离心后再溶于水制成维生素C钠水溶液，然后再酸化，在酸化过程中生成的古龙酸钠、硫酸钠也会酸化形成古龙酸或硫酸，维生素C液中的硫酸可以用阴离子树脂除去，但增加碱耗和含盐废水排放，即便如此，因此时维生素C酸化液中还含有大量古龙酸等其他杂质，需要先结晶制得粗维生素C干品，再将纯度较高的粗维生素C干品溶于水中，重结晶制成维生素C产品。因此，现有维生素C生产工艺的缺点主要是维生素C制取生产工艺长，收率低，消耗高，高排放。因此，开发一种维生素C收率高、工艺路线简单且低消耗、低排废的维生素C清洁生产方法具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术制备维生素C的工艺存在收率低以及工艺路线长，消耗高、排废高的问题，本发明提供一种维生素C的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种维生素C的制备方法，包括如下步骤:

步骤一、将古龙酸盐或古龙酸与无水醇进行酯化反应，得酯化反应液，将所述酯化液结晶、离心，得古龙酸酯干品；

步骤二、将所述古龙酸酯干品加入无水醇中溶解，得古龙酸酯醇溶液；

步骤三、向所述古龙酸酯醇溶液中加碱转化，得维生素C盐转化液；

步骤四、将所述维生素C盐转化液酸化，得维生素C液；

步骤五、将所述维生素C液结晶、离心、洗涤干燥，得维生素C产品。

相对于现有技术，本发明提供的维生素C的制备方法，将古龙酸钠或古龙酸酯化反应的酯化液通过结晶使古龙酸酯晶体析出，未酯化的古龙酸及反应体系的水和其他杂质均留于母液中，从而使古龙酸甲酯的纯化和除水同时完成，然后将古龙酸酯晶体加入无水醇中溶解后加碱转化，可实现古龙酸酯99％以上的高效转化，且得到的维生素C盐转化液中杂质少，将转化液酸化后可制得基本不含古龙酸的纯净维生素C液，将维生素C液直接浓缩、降温结晶就可制得纯度大于99％的维生素C产品，不需要再将维生素C液结晶提纯后再进行重结晶的步骤，显著提高了产品的收率，从古龙酸盐发酵液到维生素C产品的总收率可高达88％以上，同时，还显著简化了制备维生素C的生产工艺，大幅度降低生产成本，同时还实现彻底的清洁生产，具有广阔的应用前景。

优选的，步骤一中，所述古龙酸盐为古龙酸钠、古龙酸钾、古龙酸铵或古龙酸钙。

进一步优选的，步骤一中，所述古龙酸盐为古龙酸钠。

古龙酸钠水溶液为中性，高温蒸发浓缩时不会发生酸转化，且低温溶解度较低，有利于提高结晶收率，因此，本发明优选古龙酸钠结晶干品作为酯化反应的原料。

优选的，步骤一和步骤二中，所述无水醇为无水C1-C4醇。

进一步优选的，步骤一和步骤二中，所述无水醇为无水甲醇。

优选的，所述古龙酸盐的制备方法包括如下步骤：将二次生物发酵法所得的古龙酸盐发酵醪液进行膜超滤、脱色、浓缩、结晶、离心，得古龙酸盐，所述古龙酸盐为含一个结晶水的古龙酸盐晶体。

优选的，所述古龙酸的制备方法包括如下步骤：将二次生物发酵法所得的古龙酸盐发酵醪液经膜超滤、酸化、脱色、浓缩、结晶、离心，得古龙酸，所述古龙酸为含一个结晶水的古龙酸晶体。

进一步优选的，上述古龙酸晶体制备过程中的酸化步骤采用阳离子树脂进行酸化。

上述古龙酸盐晶体和古龙酸晶体的制备为本领域常规的制备方法，制备过程中的具体参数可由本领域技术人员进行常规调整得到。

优选的，步骤一中，以古龙酸计，古龙酸盐或古龙酸与无水醇的质量体积比为1000:2～5，其中，质量的单位是Kg，体积的单位是m

进一步优选的，步骤一中，以古龙酸计，古龙酸盐或古龙酸与无水醇的质量体积比为1000:3～4，其中，质量的单位是Kg，体积的单位是m

优选的比例有利于使古龙酸与醇充分反应，在保证较高的酯化率的前提降低生产成本。

当酯化反应的原料是古龙酸盐时，进行酯化反应前要加入酸进行酸化，使古龙酸盐酸化为古龙酸，即酯化反应时加入的浓硫酸既充当酸化剂也充当催化剂。而原料是古龙酸时，则直接进行酯化反应，加入浓硫酸的量只是催化剂的量。优选的，酸化和酯化反应的催化剂均为98％浓硫酸。

酯化反应原料为古龙酸盐时，浓硫酸的加入量＝古龙酸盐酸化用酸量+酯化催化剂酸量；酯化反应原料为古龙酸时，浓硫酸只加入酯化催化剂量：酯化催化剂量＝98％浓硫酸体积/无水醇体积＝1％～2％。

优选的，步骤一中，酯化反应的温度为60～65℃，酯化反应的时间为2～3h。

可选的，当步骤一中，古龙酸盐或古龙酸与无水醇的质量体积比为1000Kg:2m

优选的，步骤二中，所述古龙酸酯干品与无水醇的质量体积比为1000:3～6，其中，质量的单位是Kg，体积的单位是m

进一步优选的，步骤二中，所述古龙酸酯干品与无水醇的质量体积比为1000:4，其中，质量的单位是Kg，体积的单位是m

优选的，步骤三中，所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠或甲醇钠。

优选的，步骤三中，转化反应的温度为65～68℃，转化反应的时间为2～3h。

可选的，步骤四中，维生素C盐转化液可采用加入强酸调节pH直接进行酸化，还可以采用将维生素C盐转化液离心后得到的维生素C盐粗品溶于水后用阳离子交换树脂进行酸化的方法。本发明优选采用加入强酸调节pH直接进行酸化的方法，优选的所述强酸为50wt％稀硫酸，加入量以调节液pH为2.10～2.30为准，优选，pH为2.15～2.20。

步骤四中，酸化后还包括过滤硫酸钠步骤，得维生素C液和高纯度硫酸钠固体。

本发明中由于转化合成的维生素C盐的纯度高，酸化后不仅可以得到纯净的维生素C液，还能得到高纯度的硫酸钠固体，其可以作为优质玻璃的原料，作为工业盐出售，变废为宝，免除大量含盐废水对环境污染和处理危废的成本，提高企业利润。

优选的，步骤五中，所述结晶为真空浓缩结晶和冷却结晶，冷却结晶的温度为-5～0℃。

步骤五具体为：将所述维生素C液加活性炭脱色、精滤、真空浓缩结晶、冷却结晶、离心、醇洗涤、干燥，得维生素C产品。

维生素C液结晶后的母液浓缩后可回收后再制取维生素C成品，也可以直接作为制取维生素C磷酸酯成品的原料，进一步提高维生素产品收率，提高企业利润。

通过本发明提供的维生素C的制备方法，将酯化反应液经结晶制得古龙酸酯干品，以古龙酸酯醇溶液进行碱转化，显著提高了古龙酸酯的转化率，转化率可达99％以上，且制得的维生素C盐转化液几乎不含杂质，可直接经酸化、浓缩、结晶制得纯度大于99％的维生素C产品，将原来繁杂冗长生产工艺大幅简化的同时还大幅降低生产消耗，维生素C收率大幅增长，不仅显著的降低生产成本，且清洁环保，极具推广应用价值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种维生素C的制备方法：

步骤一、采用两步发酵法制取的古龙酸钠液10L(古龙酸含量10％)，经超滤膜超滤，活性炭过滤脱色，再经浓缩、结晶、离心，得含一个结晶水的古龙酸钠晶体，母液回收利用再制成古龙酸晶体，共制得古龙酸钠晶体1174.6g，古龙酸钠含量91％，收率96％；

步骤二、将制得的古龙酸钠晶体全部加入到4L无水甲醇中，加入98％浓硫酸175mL，加热至60℃，于搅拌条件下反应3h，反应结束后加入活性炭，于过滤器中脱色过滤，得澄清的古龙酸甲酯甲醇溶液，将所述古龙酸甲酯甲醇溶液真空浓缩、冷却至0～-5℃结晶、离心，得纯净无水古龙酸甲酯晶体，母液回收再制成古龙酸甲酯晶体，共制得古龙酸甲酯晶体999.1g，含量99％，收率96.1％；

步骤三、将制备的无水古龙酸甲酯晶体全部加入4L甲醇中，加热至65℃，搅拌溶解0.5h，流加碳酸钠257g，搅拌保温反应2h，得维生素C钠盐转化液，转化率99.5％，降温至30℃以下，加入50％稀硫酸，调节pH至2.15～2.20，沉降2小时后过滤去除硫酸钠，得到澄清的维生素C液，过滤得到的硫酸钠用甲醇洗涤回收维生素C；

步骤四、将所述维生素C液经活性炭脱色、微滤膜精滤、真空浓缩结晶、冷却至0～-5℃结晶，离心，甲醇洗涤，真空干燥，得维生素C产品，母液回收再制成维生素C产品，共制得维生素C产品808.4g，含量99.8％，收率96.4％。

由古龙酸钠发酵液到维生素C产品的总收率为88.93％。

实施例2

一种维生素C的制备方法：

步骤一、采用两步发酵法制取的古龙酸钠液10L(古龙酸含量10％)，经超滤膜超滤，经阳离子交换树脂酸化制成古龙酸液，再经活性炭过滤脱色，然后将所述古龙酸液真空浓缩、结晶、离心，得含一个结晶水的古龙酸晶体，母液回收利用再制成古龙酸晶体，共制得古龙酸晶体1048.8g，含量90.1％，收率94.5％；

步骤二、将制得的古龙酸晶体全部加入到4L无水甲醇中，加入98％浓硫酸40mL，加热至60℃，于搅拌条件下反应2h，反应结束后加入活性炭，于过滤器中脱色过滤，得澄清的古龙酸甲酯甲醇溶液，将所述古龙酸甲酯甲醇溶液真空浓缩、冷却至-5～0℃结晶、离心，得无水古龙酸甲酯晶体，母液回收再制成古龙酸甲酯晶体，共制得古龙酸甲酯晶体986.7g，含量99.4％，收率96.8％；

步骤三、将制备的无水古龙酸甲酯晶体全部加入4L甲醇中，加热至65℃，搅拌溶解0.5h，流加碳酸氢钠404g，搅拌保温反应2h，得维生素C钠盐转化液，转化率99.6％，降温至30℃以下，离心后得维生素C钠粗品，将其加入4倍质量的纯水中，搅拌溶解后经阳离子交换树脂酸化，阴离子交换树脂脱除硫酸，得维生素C水溶液；

步骤四、将所述维生素C清液经活性炭脱色、微滤膜精滤、真空浓缩结晶、冷却至-5～0℃结晶，离心，甲醇洗涤，真空干燥，得维生素C产品，母液回收再制成维生素C产品，共制得维生素C产品801.6g，含量99.9％，收率96.5％。

由古龙酸钠发酵液到维生素C产品的总收率为88.27％。

实施例3

一种维生素C的制备方法：

步骤一、采用两步发酵法制取的古龙酸钠液10L(古龙酸含量10％)，经超滤膜超滤，活性炭过滤脱色，再经浓缩、结晶、离心，得含一个结晶水的古龙酸钠晶体，母液回收利用再制成古龙酸钠晶体，共制得古龙酸钠晶体1178.1g，古龙酸钠含量91.2％，收率96.5％；

步骤二、将制得的古龙酸钠晶体加入到2L的无水甲醇中，加入98％浓硫酸165mL，加热至65℃，于搅拌条件下反应2h，反应结束后加入活性炭，于过滤器中脱色过滤，得澄清的古龙酸甲酯甲醇溶液，将所述古龙酸甲酯甲醇溶液冷却至-5～0℃结晶、离心，得无水古龙酸甲酯晶体，母液回收再制成古龙酸甲酯晶体，共制得古龙酸甲酯晶体1007.4g，含量98.8％，收率96.2％；

步骤三、将制备的无水古龙酸甲酯晶体全部加入6L的甲醇中，加热至68℃，搅拌溶解0.5h，流加碳酸钠260g，搅拌保温反应2h，得维生素C钠盐转化液，转化率99.7％，降温至30℃以下，加入50％稀硫酸，调节pH至2.15～2.20，硫酸钠沉降2小时后过滤除去硫酸钠，得到澄清的维生素C液，过滤得到的硫酸钠用甲醇洗涤回收维生素C；

步骤四、将所述维生素C液经脱色、微滤膜精滤、真空浓缩结晶、冷却至-5～0℃结晶，离心，甲醇洗涤，真空干燥，得维生素C产品，母液回收再制成维生素C产品，共制得维生素C产品811.8g，含量99.9％，收率96.3％。

由古龙酸钠发酵液到维生素C产品的总收率为89.4％。

实施例4

一种维生素C的制备方法：

步骤一、采用两步发酵法制取的古龙酸钠液10L(古龙酸含量10％)，经超滤膜超滤，活性炭脱色，再经浓缩、结晶、离心，得含一个结晶水的古龙酸钠晶体，母液回收利用再制成古龙酸晶体，共制得古龙酸钠晶体1181.8g，古龙酸钠含量91.2％，收率96.8％；

步骤二、将制得的古龙酸钠晶体加入到5L的无水甲醇中，加入98％浓硫酸180mL，加热至65℃，于搅拌条件下反应2h，反应结束后加入活性炭，于过滤器中脱色过滤，得澄清的古龙酸甲酯甲醇溶液，将所述古龙酸甲酯甲醇溶液真空浓缩、冷却至-5～0℃结晶、离心，得无水古龙酸甲酯晶体，母液回收再制成古龙酸甲酯晶体，共制得古龙酸甲酯晶体1012.8g，含量99.5％，收率97.1％；

步骤三、将制备的无水古龙酸甲酯晶体全部加入3L的甲醇中，加热至68℃，搅拌溶解0.5h，流加碳酸钠262g，搅拌保温反应2h，得维生素C钠盐转化液，转化率99.2％，降温至30℃以下，加入50％稀硫酸，调节pH至2.20～2.25，沉降2小时后过滤去除硫酸钠，得到澄清的维生素C液，过滤得到的硫酸钠用甲醇洗涤回收维生素C；

步骤四、将所述维生素C液经脱色、微滤膜精滤、真空浓缩、冷却至-5～0℃结晶，离心，甲醇洗涤，真空干燥，得维生素C产品，母液回收再制成维生素C产品，共制得维生素C产品821.1g，含量99.9％，收率96.2％。

由古龙酸钠发酵液到维生素C产品的总收率为90.4％。

对比例1

本对比例提供一种维生素C的制备方法，其制备过程与实施例2完全相同，不同的仅是步骤二中，具体操作步骤如下：

步骤一、采用两步发酵法制取的古龙酸钠液10L(古龙酸含量10％)，经超滤膜超滤，活性炭过滤去除蛋白和色素，再经阳离子交换树脂酸化制成古龙酸液，将所述古龙酸液真空浓缩、结晶、离心，得含一个结晶水的古龙酸晶体，母液回收利用再制成古龙酸晶体，共制得古龙酸晶体1054.9g，含量89.3％，收率94.2％；

步骤二、将制得的古龙酸晶体全部加入到5L无水甲醇中，加入98％浓硫酸50mL，加热至65℃，于搅拌条件下反应3h，流加碳酸氢钠568g，搅拌保温68℃反应3h，得维生素C钠盐转化液，转化率92％，降温至30℃以下，离心后得维生素C钠粗品，将其加入4倍质量的纯水中，搅拌溶解后经阳离子交换树脂酸化，阴离子交换树脂脱除硫酸，得维生素C水溶液，然后加入活性炭过滤脱色，真空浓缩、冷却至-5～0℃结晶、离心，得维生素C粗品796.3g，含量98.2％，收率91.5％；

步骤四、将所述维生素C粗品加入790mL的68℃纯化水中，经活性炭脱压滤脱色、微膜精滤后至结晶罐，加晶种后冷却至28℃时加200mL95％防垢乙醇，结晶温度降到-3～-2℃时离心，甲醇洗涤，真空干燥，得维生素C产品，母液回收再制成维生素C产品，共制得维生素C产品753g，含量99.9％，收率96.2％。

由古龙酸钠发酵液到维生素C产品的总收率为82.9％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。