[發明專利]一種維生素C的雙極膜酸化生產工藝及裝置

有效

• 申請號: 202110691135.7
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113441009B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 鄭沛堯;趙德勝;陳波;王鈺;應俊強
• 申請（專利權）人: 黑龍江新和成生物科技有限公司;浙江新和成股份有限公司
• 主分類號: B01D61/42
• 分類號: B01D61/42;C07D307/62
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 張勛斌

本發明公開了一種維生素C的雙極膜酸化生產工藝和裝置，該工藝包括如下步驟：(1)向多級串聯的雙極膜電滲析膜堆的第一級酸室中通入VCNa水溶液進行轉化，得到的第一級酸室轉化液通入下一級酸室中繼續轉化，依次進行至最后一級酸室，經過最后一級轉化得到富含維生素C的產物液；(2)向第一級酸室所對應的第一級堿室中通入水或稀NaHCO₃溶液進行轉化，第一級堿室轉化液與CO₂進行中和反應后再通入下一級堿室中繼續轉化，依次進行至最后一級堿室，經過最后一級轉化得到含有少量VCNa的NaHCO₃水溶液。該生產工藝有效降低了生產成本和環保壓力，同時透過VC的變質損失得到明顯改善。

技術領域

本發明屬于維生素生產領域，具體涉及一種維生素C的雙極膜酸化生產工藝及裝置。

背景技術

維生素C（VC）生產工藝流程中一個重要環節是將其鈉鹽（VCNa）酸化成VC，傳統酸化方法有離子交換法。然而離子交換法所用的樹脂需要反復再生，會消耗大量酸并產生大量廢鹽，造成環保壓力。雙極膜電滲析技術可以利用水原位解離產生的H⁺和OH^-將有機酸鹽轉化酸和相應的堿，并利用膜的選擇透過性實現兩者分離，其優勢在于：不消耗酸，不產生廢鹽，并可以利用所產生的副產物堿。

雙極膜電滲析已在多種有機酸鹽酸化中得到研究及生產應用，如乙酸、檸檬酸、氨基酸等，而將雙極膜應用于VC的報道卻相對稀少。專利CN109096230A公開了雙極膜酸化VCNa的方法，與常規有機酸雙極膜酸化法基本一致。專利CN109232488A公開了“活性炭吸附+螯合樹脂吸附+陰樹脂吸附+雙極膜電滲析”耦合技術，將預處理與后處理都做了設計，具有較高的可行性。然而，即便在如CN109232488A已經作了全流程設計的情況下，VCNa雙極膜酸化仍未見生產應用。本申請人經過研究發現，除雙極膜價格較為昂貴外，阻礙其推廣的核心問題在于，存在一部分VC滲透到NaOH溶液中，發生變質造成損失并降低產堿品質（如圖1所示）。

VC由于其特殊性，在強堿性溶液中非常不穩定，會很快發生開環、氧化而變質。現階段市場上的膜無法完全杜絕滲透現象，通常有1~3%左右的VC透過，物料損失往往超出可接受范圍，且副產NaOH的品質也因此下降。上述現有技術均未涉及透過VC的變質問題，目前僅專利CN111138390A關注了這一現象，并因此設計了BP膜-陽膜-陽膜-BP膜的三隔室構造膜堆，然而該設計僅是利用中間隔室過渡以保證產堿的品質，對透過VC的變質損失并無明顯改善。

發明內容

本發明提供了一種維生素C的生產工藝及裝置，該維生素C的生產工藝一方面解決了離子交換法生產維生素C存在的成本高、環保壓力大的問題，另一方面解決了傳統雙極膜酸化VCNa所存在的VC的變質損失的問題。

本發明的技術方案如下：

一種維生素C的雙極膜酸化生產工藝，包括如下步驟：

（1）向多級串聯的雙極膜電滲析膜堆中第一級酸室（又稱為物料室）中通入VCNa水溶液，在直流電場的作用下雙極膜促進水解離出的氫離子與留在此處的VC負離子結合生成維生素C，得到的第一級酸室轉化液再通入下一級酸室中繼續轉化，依次進行至最后一級酸室，經過最后一級轉化得到富含維生素C的產物液；

（2）向第一級酸室所對應的第一級堿室中通入水或稀NaHCO₃溶液，在直流電場的作用下雙極膜促進水解離出的氫氧根離子與透過陽膜遷移而來的鈉離子在堿室中匯聚成為NaOH水溶液，第一級堿室轉化液與CO₂進行中和反應后再通入下一級堿室中繼續轉化，依次進行至最后一級堿室，經過最后一級轉化得到含有少量VCNa的NaHCO₃水溶液。

本發明中，還需要預先向極室中通入一定濃度NaOH水溶液，以便營造導電環境。