專利名稱：采用細晶消除法制備維生素c晶體的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)晶技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置和方法。
背景技術(shù)：
維生素C，化學(xué)名為3-氧代-L-古龍?zhí)撬徇秽珒?nèi)酯(3-oxo-L-gulofurano lactone)，又名L-抗壞血酸(L-ascorbic acid).
維生素C是維生素類藥物中產(chǎn)量最大、用途最廣的品種之一，是人體必需而自身不能合成的營養(yǎng)成份，參與體內(nèi)多種代謝，能夠擬制體內(nèi)自由基的過氧化，促進體內(nèi)多種激素的合成，對于人們的生活和健康具有越來越重要的作用，因此維生素C生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高越來越受到人們的重視。
目前維生素C的生產(chǎn)方法主要有雙酮糖法和二步發(fā)酵法。在兩種生產(chǎn)工藝方法中，都要經(jīng)過發(fā)酵液的提取、轉(zhuǎn)化、粗品結(jié)晶和精制結(jié)晶等工序，而精制結(jié)晶過程往往是控制最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序。維生素C的精制結(jié)晶過程包括溶解、脫色、結(jié)晶、過濾洗滌及干燥5個步驟，每一步的操作都將影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和收率，但結(jié)晶是影響產(chǎn)品粒度分布的主要步驟。結(jié)晶過程中的操作條件，比如降溫速率、攪拌速率、操作時間等是決定產(chǎn)品粒度分布和收率的重要因素。A.Matynia等在Przem Chem，1986，65672-674；Mater Konf Kryst PrzemKrajowe Symp，1986，56-64；Przem Chem，1989，68128-130；Przem Chem，1987，66288-289中系統(tǒng)研究了降溫速率對維生素C產(chǎn)品粒度和結(jié)晶收率的影響在水溶液中，冷卻速率為0.5℃/min且結(jié)晶時間大于3h時，維生素C收率最高；冷卻速率＜0.5℃/min時，晶體粒度最大。在水和低碳醇的混合溶劑中，冷卻速率為0.5℃/min，結(jié)晶時間小于5h的條件最佳。Halasz等在Journal of Crystal Growth，1993，1281212-1217上則公開了研究結(jié)晶條件對維生素C晶形和穩(wěn)定性的影響。
上述關(guān)于維生素C結(jié)晶研究工作的特點是通過改變結(jié)晶過程的操作條件來調(diào)控維生素C晶體產(chǎn)品的晶形和粒度分布，但陳慧萍等(Chinese J Chem Eng，2000，895)發(fā)現(xiàn)在維生素C結(jié)晶過程中，即使在很低的過飽和度下二次成核速率也很大，因此僅通過調(diào)整降溫速率和攪拌速率等操作條件，難以避免產(chǎn)品中存在大量細晶，即難以滿足產(chǎn)品粒度分布均勻的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)難以消除產(chǎn)品中的大量細晶，不能有效控制產(chǎn)品粒度分布的不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明是采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置，包括帶有夾套的結(jié)晶器1和細晶溶解裝置5；結(jié)晶器內(nèi)帶有攪拌器2和澄清式細晶分級采出裝置3。
所述的結(jié)晶器還可以連接有冷凝裝置8，冷凝裝置后連接有真空系統(tǒng)9和溜出液收集系統(tǒng)10。
采用上述裝置采用細晶消除法制備維生素C晶體的方法，步驟如下1).先將去離子水加入溶解罐中，預(yù)熱至55～65℃，加入維生素C粗品，攪拌溶解，加入維生素C粗品質(zhì)量1～2％的活性炭，脫色1～3分鐘，過濾得維生素C溶液，將其導(dǎo)入結(jié)晶器1中；2).通過控制循環(huán)冷卻介質(zhì)6的溫度，使結(jié)晶器中的溶液按0.1～0.25℃/分鐘的速率降溫；當(dāng)溶液溫度達到42～44℃時；加入通過80～120目標(biāo)準(zhǔn)篩的維生素C晶體作為晶種，加入量為維生素C投料量的0～0.05％，讓溶液達到過飽和后自發(fā)成核；加入晶種或自發(fā)成核后恒溫養(yǎng)晶30～50分鐘；繼續(xù)冷卻；3).當(dāng)結(jié)晶溫度達到20～25℃時，加入防凍劑，加入量為結(jié)晶器中結(jié)晶液總體積的2.5～5％；當(dāng)結(jié)晶溫度達到-1～1℃時，開啟細晶消除循環(huán)泵4，通過澄清式細晶分級采出裝置3將結(jié)晶器中粒度小于切割粒度的細晶采出，細晶流股的流量(升/小時)與結(jié)晶器中結(jié)晶液體積(升)之比稱為“循環(huán)比”，其值取為1.5～2.5，對應(yīng)切割粒度為100～150微米；4).細晶流股通過細晶溶解裝置5后返回結(jié)晶器1，細晶溶解裝置5中的溫度為25～30℃，細晶消除的循環(huán)時間為1～2小時；然后繼續(xù)冷卻至-2～-5℃，結(jié)束結(jié)晶過程，對晶漿進行過濾、洗滌、干燥，得到粒度分布均勻的維生素C晶體產(chǎn)品還可以在上述步驟1)前增加蒸發(fā)濃縮的過程；具體方法如下往結(jié)晶器夾套中通入55～60℃的加熱介質(zhì)7，開啟真空系統(tǒng)9，在攪拌條件下進行蒸發(fā)濃縮操作，溫度控制為45～50℃，真空度為-0.085～-0.092MPa，當(dāng)溜出液量為原溶液中總水量的48％～52％時，停止蒸發(fā)濃縮，將結(jié)晶器夾套中的加熱介質(zhì)7切換為循環(huán)冷卻介質(zhì)6進行冷卻結(jié)晶操作。
其中直接采用冷卻結(jié)晶方式的，配制的結(jié)晶液中維生素C粗品與去離子水的質(zhì)量比為1∶0.95～1.05，溶解溫度為66～68℃。而采用先蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶方式的，配制的結(jié)晶液中維生素C粗品與去離子水的質(zhì)量比為1∶1.8～2.0，溶解溫度為45～50℃。
利用本發(fā)明提供的新技術(shù)，不僅可以得到粒度分布均勻的維生素C晶體產(chǎn)品，而且由于有效地消除了產(chǎn)品中的細晶，可使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和流動性得以改善。尤其是采用先蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶的操作方式，由于降低了粗品的溶解溫度，可減輕熱敏性的維生素C在溶解和脫色過程中的降解，有利于結(jié)晶收率的提高。本發(fā)明的特點是在結(jié)晶過程的后期將結(jié)晶器中的細晶排出并加熱溶解，并可通過改變細晶消除的循環(huán)時間、循環(huán)比、采出細晶的切割粒度等操作條件來調(diào)控產(chǎn)品的主粒度和粒度分布。


圖1直接冷卻結(jié)晶裝置示意圖；圖2先蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶裝置示意圖。
具體實施例方式
下述實施例對本發(fā)明進行詳細描述實施例1采用如圖1所示的裝置。將600ml去離子水加入溶解罐中，預(yù)熱至60℃，加入純度為98.5％的維生素C粗品600g，一起攪拌，加熱至66.5℃溶解，加入7.5g活性炭脫色2分鐘，過濾得950ml維生素C溶液，將其導(dǎo)入總體積為1200ml的結(jié)晶器1中。
結(jié)晶器1中溶液的初始溫度為55℃，冷卻介質(zhì)乙二醇水溶液6的初始溫度為45℃。通過控制循環(huán)冷卻介質(zhì)6的溫度，使結(jié)晶器中的溶液在螺旋槳攪拌器的攪拌下按0.15℃/分鐘的速率降溫。當(dāng)溶液溫度達到41.5℃時，加入過100目標(biāo)準(zhǔn)篩的維生素C晶體0.24g作為晶種，恒溫養(yǎng)晶30分鐘。繼續(xù)冷卻，當(dāng)結(jié)晶溫度達到22.5℃時，加入防凍劑乙醇40ml。當(dāng)結(jié)晶溫度達到0℃時，開啟細晶流股循環(huán)泵4，調(diào)節(jié)細晶流股的流量為1800ml/小時，澄清式細晶分級采出裝置3對應(yīng)的切割粒度為141微米，細晶流股通過細晶溶解裝置5后返回結(jié)晶器，細晶溶解裝置5中的溫度為20℃，由所帶夾套中的循環(huán)水控制，1.5小時后停止細晶消除循環(huán)。繼續(xù)冷卻至-4℃，結(jié)束結(jié)晶過程，對晶漿進行過濾、洗滌、干燥，得到純度為100％的維生素C晶體產(chǎn)品486g，主粒度為380微米，小于80目(180微米)的質(zhì)量分率為4.9％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量分率為65％和21％，烘烤消光值0.02。
實施例2采用如圖1所示的裝置。將600ml去離子水加入溶解罐中，預(yù)熱至60℃，加入純度為98.5％的維生素C粗品610g，一起攪拌，加熱至68℃溶解，加入9g活性炭脫色2分鐘，過濾得955ml維生素C溶液，將其導(dǎo)入總體積為1200ml的結(jié)晶器1中。
結(jié)晶器1中溶液的初始溫度為55.3℃，冷卻介質(zhì)乙二醇水溶液6的初始溫度為45℃。通過控制循環(huán)冷卻介質(zhì)6的溫度，使結(jié)晶器中的溶液在攪拌下按0.18℃/分鐘的速率降溫。當(dāng)溶液溫度達到40.2℃時自發(fā)成核，恒溫養(yǎng)晶30分鐘。繼續(xù)冷卻，當(dāng)結(jié)晶溫度達到22.5℃時，加入防凍劑甲醇40ml當(dāng)結(jié)晶溫度達到0℃時，開啟細晶流股循環(huán)泵4，調(diào)節(jié)細晶流股的流量為1700ml/小時，澄清式細晶分級采出裝置3對應(yīng)的切割粒度為132微米，細晶流股通過細晶溶解裝置5后返回結(jié)晶器，細晶溶解裝置5中的溫度為20℃，由所帶夾套中的循環(huán)水控制，2小時后停止細晶消除循環(huán)。繼續(xù)冷卻至-4℃，結(jié)束結(jié)晶過程，對晶漿進行過濾、洗滌、干燥，得到純度為100％的維生素C晶體產(chǎn)品493g，主粒度為353微米，小于80目(180微米)的質(zhì)量分率為5.2％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量分率為69％和19％，烘烤消光值0.021。
實施例3采用如圖2所示的裝置。將1200ml去離子水加入溶解罐中，預(yù)熱至40℃，加入純度為98.5％的維生素C粗品600g，一起攪拌，加熱至47℃溶解，加入9g活性炭脫色2分鐘，過濾得1530ml維生素C溶液，將其導(dǎo)入總體積為2000ml的結(jié)晶器1中。
結(jié)晶器1中溶液的初始溫度為45.3℃，循環(huán)熱水7的溫度控制為60℃。開啟結(jié)晶器攪拌以及真空系統(tǒng)9，結(jié)晶器1中真空度控制為-0.09MPa左右，當(dāng)溶液達到47℃左右時開始蒸發(fā)，當(dāng)溜出液收集系統(tǒng)10中收集的溜出液達到610ml后，將結(jié)晶器1夾套中的熱水7切換為冷卻介質(zhì)乙二醇水溶液6，關(guān)閉真空系統(tǒng)9。
通過控制循環(huán)冷卻介質(zhì)6的溫度，使結(jié)晶器1中的溶液按0.20℃/分鐘的速率降溫。當(dāng)溶液溫度達到43.5℃時，加入通過100目標(biāo)準(zhǔn)篩的維生素C晶體0.28g作為晶種，恒溫養(yǎng)晶30分鐘。繼續(xù)冷卻，當(dāng)結(jié)晶溫度達到22.5℃時，加入防凍劑乙醇30ml。當(dāng)結(jié)晶溫度達到0℃時，開啟細晶流股循環(huán)泵4，調(diào)節(jié)細晶流股的流量為1700ml/小時，澄清式細晶分級采出裝置3對應(yīng)的切割粒度為132微米，細晶流股通過細晶溶解裝置5后返回結(jié)晶器，細晶溶解裝置5中的溫度為20℃，由所帶夾套中的循環(huán)水控制，2小時后停止細晶消除循環(huán)。繼續(xù)冷卻至-4℃，結(jié)束結(jié)晶過程，對晶漿進行過濾、洗滌、干燥，得到純度為100％的維生素C晶體產(chǎn)品490g，主粒度為367微米，小于80目(180微米)的質(zhì)量分率為4.5％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量分率為70％和15％，烘烤消光值0.014。
本發(fā)明公開和提出的制備方法和產(chǎn)品，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝參數(shù)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)。本發(fā)明的方法與產(chǎn)品已通過較佳實施例子進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和產(chǎn)品進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置，它包括帶有夾套的結(jié)晶器(1)和細晶溶解裝置(5)；其特征是結(jié)晶器內(nèi)帶有攪拌器(2)和澄清式細晶分級采出裝置(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置，其特征是所述的結(jié)晶器連接有冷凝裝置(8)，冷凝裝置后連接有真空系統(tǒng)(9)和溜出液收集系統(tǒng)(10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置，其特征是所述的攪拌器為螺旋槳。
4.如權(quán)利要求1所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置的操作方法，步驟如下1).先將去離子水加入溶解罐中，預(yù)熱至55～65℃，加入維生素C粗品，攪拌溶解，加入維生素C粗品質(zhì)量1～2％的活性炭，脫色1～3分鐘，過濾得維生素C溶液，將其導(dǎo)入結(jié)晶器(1)中；2).通過控制循環(huán)冷卻介質(zhì)(6)的溫度，使結(jié)晶器中的溶液按0.1～0.25℃/分鐘的速率降溫；當(dāng)溶液溫度達到42～44℃時；加入通過80～120目標(biāo)準(zhǔn)篩的維生素C晶體作為晶種，加入量為維生素C投料量的0～0.05％，讓溶液達到過飽和后自發(fā)成核；成核后恒溫養(yǎng)晶30～50分鐘；繼續(xù)冷卻；3).當(dāng)結(jié)晶溫度達到20～25℃時，加入防凍劑，加入量為結(jié)晶器中結(jié)晶液總體積的2.5～5％；當(dāng)結(jié)晶溫度達到-1～1℃時，開啟細晶消除循環(huán)泵(4)，通過澄清式細晶分級采出裝置(3)將結(jié)晶器中粒度小于切割粒度的細晶采出，循環(huán)比值為1.5～2.5，；4).細晶流股通過細晶溶解裝置(5)后返回結(jié)晶器(1)，細晶溶解裝置中的溫度為25～30℃，細晶消除的循環(huán)時間為1～2小時；然后繼續(xù)冷卻至-2～-5℃。
5.如權(quán)利要求4所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的操作方法，其特征是在上述步驟1)增加蒸發(fā)濃縮的過程；具體方法如下在結(jié)晶器夾套中通入55～60℃的加熱介質(zhì)(7)，開啟真空系統(tǒng)(9)，在攪拌條件下進行蒸發(fā)濃縮操作，溫度控制為45～50℃，真空度為-0.085～-0.092MPa，當(dāng)溜出液量為原溶液中總水量的48％～52％時，停止蒸發(fā)濃縮，將結(jié)晶器夾套中的加熱介質(zhì)(7)切換為循環(huán)冷卻介質(zhì)(6)進行冷卻結(jié)晶操作。
6.如權(quán)利要求4所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的方法，其特征是配制的結(jié)晶液中維生素C粗品與去離子水的質(zhì)量比為1∶0.95～1.05，溶解溫度為66～68℃。
7.如權(quán)利要求5所述的一種采用細晶消除法制備維生素C晶體的方法，其特征是配制的結(jié)晶液中維生素C粗品與去離子水的質(zhì)量比為1∶1.8～2.0，溶解溫度為45～50℃。
全文摘要
本發(fā)明是涉及采用細晶消除法制備維生素C晶體的裝置和方法。裝置包括帶有夾套的結(jié)晶器1和細晶溶解裝置5；結(jié)晶器內(nèi)帶有攪拌器2和澄清式細晶分級采出裝置3。結(jié)晶器還可以連接有冷凝裝置8，冷凝裝置后連接有真空系統(tǒng)9和溜出液收集系統(tǒng)10。利用本發(fā)明提供的新裝置和操作方法，不僅可以得到粒度分布均勻的維生素C晶體產(chǎn)品，而且由于有效地消除了產(chǎn)品中的細晶，可使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和流動性得以改善。本發(fā)明的特點是在結(jié)晶過程的后期將結(jié)晶器中的細晶排出并加熱溶解，并可通過改變細晶消除的循環(huán)時間、循環(huán)比、采出細晶的切割粒度等操作條件來調(diào)控產(chǎn)品的主粒度和粒度分布。
文檔編號C07D307/00GK1687047SQ20051001341
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者王靜康, 尹秋響, 張美景, 王永莉, 侯寶紅, 陳慧萍 申請人:天津大學(xué)