〖创富工程〗生化产品技术汇编

植酸制取工艺研究现状与展望
植酸通常是以其钙镁等复盐形式存在于禾谷类和油料作物种子中。以米糠及麸皮等农产品下脚料作基本原料制取植酸 其工艺可分为两个阶段： ①植酸钙(菲汀)的制备：对原料进行酸溶过滤格滤液用碱中和 得到植酸钙沉淀；②制取植酸:将植酸钙酸溶除去钙、镁、氯及磷酸根等离子及不溶性杂质 再用活性炭吸附脱色 最后在60℃以下浓缩得所需浓度的植酸。目前 为得到高纯度和高收率植酸 许多科研工作者在优化植酸制备工艺条件 探索新的制备方法等方面作了大量的工作 待本文对此进行简要综述。
1、基本原理和工艺流程  在酸性溶液中 植酸对金属离子的络合作用降低 使得与之结合的金属离子呈离解状态 从而使植酸钙溶解于酸液中。再用碱进行中和随着ｐＨ值的升高 植酸与金属离子的络合作用逐渐增强 当ｐＨ达到一定值时植酸与金属离子又形成复盐而沉淀下来。根据这一原理 可从米糠、麸皮等农产品下脚料中提取植酸。
2、植酸的提取
2．1、植酸钙的提取
2．1．1 原料预处理：　产品的得率与原料的质量有关 因此必须对原料进行预处理。不同的原料预处理的方法不同。如米糠中含有大量的水分、碎米、稻壳。因此应先干燥去湿 用筛分离碎米、稻壳等杂质降低淀粉含量 然后用机械压榨或溶剂浸出进行脱脂。麸皮用水浸泡 洗涤至洗出液清亮 以除去面粉。玉米淀粉厂的浸泡玉米废水 只需滤掉固体杂质即可应用。菜籽饼则需进行脱毒处理。
2．1．2 酸浸：　浸泡用酸可以是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸等 而比较认同的是盐酸。在进一步研究发现盐酸纯度、浓度、用量以及浸出液ｐＨ值、温度、浸出时间对浸出率的影响时，发现试剂级盐酸与工业盐酸效果相同; 0.15%～1.2%盐酸溶液浸取的效果差异不大从萃取效果、成本和残渣考虑以0.15%～0.2%盐酸溶液为好。盐酸与米糠的重量比为(5～10)∶1。ｐＨ值低时原料中淀粉易水解 太高时浸出率低 一般选ｐＨ1.5～3.0为宜。植酸钙的浸出率与温度成反比 温度控制在20～30℃时浸出率较高。浸出率随时间增加而提高 从生产周期考虑 一次浸出2～3ｈ即可。在工艺上可分为两大类 一种是对原料用浸取液浸取 不再做处理 另一种则是对原料用浸取液浸取后 再用水洗涤 (又可分为“一浸一洗”和“两浸一洗”)。原料浸取后不用水洗涤 酸性较高 对进一步利用带来影响。此外浸出渣中还存有少量植酸钙 影响其得率； 后一种情况 洗涤液可与浸取液合并在一起使用 也可将洗涤液作为另一批原料的浸取液使用。浸取液和洗涤液用量一定时 依据“少量多次”的原理“两浸一洗”优于“一浸一洗”。由于洗涤液中植酸钙含量比较低用作下次浸取液比合并在本次浸出液中好。虽然洗涤增加了工作量，但能降低浸出渣的酸性，又利于回收植酸钙。这样极大地节约了用水 减少了排污量 降低了后续工序的劳动强度 也不损失植酸钙。
2．1．3　除杂脱色　浸出液中含有大量的蛋白质、糖类以及不溶性杂质 必须除去 以提高植酸钙的纯度。一般在浸出时 需加入酸浸液量千分之一左右的杂质阻溶剂[10](如尿素、食盐、碳酸铵、硫酸铵)以减少蛋白质、淀粉、糖类的溶解。对浸出液中的杂质通过超细过滤(如超滤膜滤等)、静置过滤或加沉淀剂等方法除去。最后加入2%左右活性炭加热脱色。
2．1．4 中和分离　常用的中和剂有Ｃａ(ＯＨ)2、ＮａＯＨ、Ｍｇ(ＯＨ)ＮＨ3·Ｈ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3等。经比较发现 单纯用一种中和剂 不如用两种中和剂效果好。如用Ｃａ(ＯＨ)2与ＮａＯＨ配合使用 先加Ｃａ(ＯＨ)2调pＨ至3～5 再用ＮａＯＨ调ｐＨ至7 植酸钙得率高 且色泽白。从理论上讲在酸性溶液中 氢氧化钙游离出的钙离子 与植酸进行络合 形成植酸钙。但此时溶液还显酸性 植酸钙的溶解度仍然很大 若继续用氢氧化钙调ｐＨ值则会有部分氢氧化钙不溶 并与植酸钙一起沉淀；同时也会有部分磷酸根 以磷酸钙或磷酸氢钙的形式沉淀 影响植酸钙的纯度。而第二种中和剂氢氧化钠的使用 则不会对植酸钙的纯度和产率造成影响。过量的钠离子在植酸钙沉淀的洗涤过程中可除去。用氨水代替氢氧化钠时 植酸钙得率也较高 滤液可以直接用作肥料。从环保角度考虑该法是可取的。将中和后的溶液 静置1～2ｈ 让植酸钙充分沉淀 过滤得植酸钙粗产品。粗产品还可进一步进行精制以提高其纯度。
2．2　植酸的制备
2．2．1　酸溶　植酸钙转换成植酸常见的方法有：①用稀盐酸溶解 加3%～8%或0.1ｍｏｌ/Ｌ浓度的盐酸调ｐＨ至1.5～3.5 加热至30～115℃ 静置2～12ｈ 过滤除杂 溶液备用。另外有报道用少量的盐酸将植酸钙调成稀浆状 再加入2/3倍量氢型强酸性阳离子交换树脂 微搅0.5ｈ 使植酸钙溶转成可溶性盐溶液 经抽滤、洗涤、分离 得到含杂质的植酸溶液。此法酸用量少酸根离子少 离子交换后溶液的体积小 但增加了阳离子交换树脂的用量和后处理工作量。盐酸作溶剂与提取植酸钙的试剂一致 且比较便宜。②用植酸自溶解，加10%～30%植酸调ｐＨ至1～2搅拌2ｈ 过滤除杂滤液备用。此方法不引入其他酸根离子 还可增加植酸溶液的浓度。只要植酸钙中氯离子和无机磷酸根离子去除彻底 就可省去除去阴离子的工序 减少设备投资 缩短生产周期。③用草酸溶解 加10%～40%草酸(或与固体草酸并用) 调pＨ至1.5～3 搅拌 100℃加热5～10ｍｉｎ 静置2～24ｈ 过滤除杂 滤液备用。加热、放置后 会产生后沉淀现象 使草酸钙镁盐沉淀更充分。草酸作溶剂可使钙镁离子与草酸根形成沉淀除去钙镁离子 但应防止未溶解的植酸钙被草酸钙沉淀覆盖 影响置换反应的进行。④用硫酸溶解 加20%硫酸溶解 过滤除杂滤液备用。硫酸作溶剂 报道不多。上述4种酸溶方法各有利弊 但相对而言 植酸自溶解优于其他3种。能否综合利用各种酸的优点 像用碱作中和剂那样 采用两种或多种酸进行溶解 如用植酸溶解的同时 加入一定量的草酸 以除去大量钙镁离子 还有待于进一步研究。
2．2．2　除去杂质　除去的杂质主要为色素类物质以及所含的杂质离子 除杂的方法有：①脱色处理：无论是哪种酸溶解的溶液都要用活性炭脱色、除杂。但酸的种类不同加入活性炭的次序也有所不同。以草酸作溶剂 都是在过滤草酸钙镁沉淀后 加入2%活性炭并加热到60～70℃ 脱色30ｍｉｎ。也有报道先用Ｎａ2ＣＯ3调ｐＨ至4.5～5.0 静置1ｈ过滤后再加活性炭。用植酸作溶剂 有报道先除去阳离子 再加活性炭 也有报道先加活性炭 后除各种离子 还有先除各种离子再加活性炭的报道 无论哪一种 都要加热至45～70℃ 搅拌10～30ｍｉｎ 活性炭用量2%。用盐酸作溶剂 都是在除去各种离子后加入活性炭 活性炭用量为1%～2% 加热至75℃左右。②用氧化剂除杂:给溶液中加入氧化剂可使部分杂质被氧化分解 如有报道在70℃下给植酸溶液中分次加入高锰酸钾溶液 每次待溶液褪色后再续加 直到溶液呈微红色并保持30ｓ不褪色为止。植酸溶液经氧化处理后 纯度有较大提高 所不足的是给溶液中带来锰离子杂质 增加了阳离子交换树脂的负担。③用阴离子树脂处理除杂：不同类型的阴离子树脂处理植酸溶液的方法不同 除去的杂质也不一样。常用于除去植酸溶液中杂质的有Ｃｌ型(或ＳＯ4型)和ＯＨ-型两类。将需纯化的植酸溶液以一定的流速通过Ｃｌ型(或ＳＯ4型)阴离子柱 用温水洗柱子 除去蛋白质; 再用0.15ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ以一定的流速洗涤 除去磷酸根离子。然后用0.7ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ以同样的流速洗脱 得植酸钠溶液。这一方法可除去钙、镁、氯及磷酸根等离子和其他杂质 能够克服阳离子树脂交换法中间过程洗涤量大 产品纯度低的缺点。 同时也可弥补直接用阴、阳离子交换法 从浸出液中提取植酸造成的树脂处理量过大的不足 也减少了树脂的用量。另外一种方法是 将需纯化的植酸溶液以12～50ｍＬ/ｍｉｎ的流速通过ＯＨ型强碱型(弱碱型)阴离子交换柱。此法在去除其他阴离子时也会吸附一定量的植酸使植酸得率大幅度下降。为提高植酸得率对几种阴离子交换树脂作了对比试验 认为704(311×27)树脂最好 得率为4.2%; Ｄ354树脂次之 得率1.1%; 701树脂较差 得率1.06%。用植酸作溶剂的体系 不需用阴离子柱处理。其他酸作溶剂的都需除阴离子。④用阳离子树脂处理除杂：溶液以12～50ｍＬ/ｍｉｎ的流速 通过阳离子交换树脂除去钙镁等离子杂质。也有用草酸作溶剂 不需要用阳离子树脂除钙镁离子这道工序的。。。。。