专利名称：采用细晶消除法制备维生素c晶体的装置和方法
技术领域：
本发明属于结晶技术领域，特别涉及采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置和方法。
背景技术：
维生素C，化学名为3-氧代-L-古龙糖酸呋喃内酯(3-oxo-L-gulofurano lactone)，又名L-抗坏血酸(L-ascorbic acid).
维生素C是维生素类药物中产量最大、用途最广的品种之一，是人体必需而自身不能合成的营养成份，参与体内多种代谢，能够拟制体内自由基的过氧化，促进体内多种激素的合成，对于人们的生活和健康具有越来越重要的作用，因此维生素C生产技术和产品质量的提高越来越受到人们的重视。
目前维生素C的生产方法主要有双酮糖法和二步发酵法。在两种生产工艺方法中，都要经过发酵液的提取、转化、粗品结晶和精制结晶等工序，而精制结晶过程往往是控制最终产品质量的关键工序。维生素C的精制结晶过程包括溶解、脱色、结晶、过滤洗涤及干燥5个步骤，每一步的操作都将影响到产品的质量和收率，但结晶是影响产品粒度分布的主要步骤。结晶过程中的操作条件，比如降温速率、搅拌速率、操作时间等是决定产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中系统研究了降温速率对维生素C产品粒度和结晶收率的影响在水溶液中，冷却速率为0.5℃/min且结晶时间大于3h时，维生素C收率最高；冷却速率＜0.5℃/min时，晶体粒度最大。在水和低碳醇的混合溶剂中，冷却速率为0.5℃/min，结晶时间小于5h的条件最佳。Halasz等在Journal of Crystal Growth，1993，1281212-1217上则公开了研究结晶条件对维生素C晶形和稳定性的影响。
上述关于维生素C结晶研究工作的特点是通过改变结晶过程的操作条件来调控维生素C晶体产品的晶形和粒度分布，但陈慧萍等(Chinese J Chem Eng，2000，895)发现在维生素C结晶过程中，即使在很低的过饱和度下二次成核速率也很大，因此仅通过调整降温速率和搅拌速率等操作条件，难以避免产品中存在大量细晶，即难以满足产品粒度分布均匀的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置和方法，以克服现有技术难以消除产品中的大量细晶，不能有效控制产品粒度分布的不足。
本发明的技术方案如下本发明是采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置，包括带有夹套的结晶器1和细晶溶解装置5；结晶器内带有搅拌器2和澄清式细晶分级采出装置3。
所述的结晶器还可以连接有冷凝装置8，冷凝装置后连接有真空系统9和溜出液收集系统10。
采用上述装置采用细晶消除法制备维生素C晶体的方法，步骤如下1).先将去离子水加入溶解罐中，预热至55～65℃，加入维生素C粗品，搅拌溶解，加入维生素C粗品质量1～2％的活性炭，脱色1～3分钟，过滤得维生素C溶液，将其导入结晶器1中；2).通过控制循环冷却介质6的温度，使结晶器中的溶液按0.1～0.25℃/分钟的速率降温；当溶液温度达到42～44℃时；加入通过80～120目标准筛的维生素C晶体作为晶种，加入量为维生素C投料量的0～0.05％，让溶液达到过饱和后自发成核；加入晶种或自发成核后恒温养晶30～50分钟；继续冷却；3).当结晶温度达到20～25℃时，加入防冻剂，加入量为结晶器中结晶液总体积的2.5～5％；当结晶温度达到-1～1℃时，开启细晶消除循环泵4，通过澄清式细晶分级采出装置3将结晶器中粒度小于切割粒度的细晶采出，细晶流股的流量(升/小时)与结晶器中结晶液体积(升)之比称为“循环比”，其值取为1.5～2.5，对应切割粒度为100～150微米；4).细晶流股通过细晶溶解装置5后返回结晶器1，细晶溶解装置5中的温度为25～30℃，细晶消除的循环时间为1～2小时；然后继续冷却至-2～-5℃，结束结晶过程，对晶浆进行过滤、洗涤、干燥，得到粒度分布均匀的维生素C晶体产品还可以在上述步骤1)前增加蒸发浓缩的过程；具体方法如下往结晶器夹套中通入55～60℃的加热介质7，开启真空系统9，在搅拌条件下进行蒸发浓缩操作，温度控制为45～50℃，真空度为-0.085～-0.092MPa，当溜出液量为原溶液中总水量的48％～52％时，停止蒸发浓缩，将结晶器夹套中的加热介质7切换为循环冷却介质6进行冷却结晶操作。
其中直接采用冷却结晶方式的，配制的结晶液中维生素C粗品与去离子水的质量比为1∶0.95～1.05，溶解温度为66～68℃。而采用先蒸发浓缩后冷却结晶方式的，配制的结晶液中维生素C粗品与去离子水的质量比为1∶1.8～2.0，溶解温度为45～50℃。
利用本发明提供的新技术，不仅可以得到粒度分布均匀的维生素C晶体产品，而且由于有效地消除了产品中的细晶，可使产品的稳定性和流动性得以改善。尤其是采用先蒸发浓缩后冷却结晶的操作方式，由于降低了粗品的溶解温度，可减轻热敏性的维生素C在溶解和脱色过程中的降解，有利于结晶收率的提高。本发明的特点是在结晶过程的后期将结晶器中的细晶排出并加热溶解，并可通过改变细晶消除的循环时间、循环比、采出细晶的切割粒度等操作条件来调控产品的主粒度和粒度分布。
图1直接冷却结晶装置示意图；图2先蒸发浓缩后冷却结晶装置示意图。
具体实施例方式
下述实施例对本发明进行详细描述实施例1采用如图1所示的装置。将600ml去离子水加入溶解罐中，预热至60℃，加入纯度为98.5％的维生素C粗品600g，一起搅拌，加热至66.5℃溶解，加入7.5g活性炭脱色2分钟，过滤得950ml维生素C溶液，将其导入总体积为1200ml的结晶器1中。
结晶器1中溶液的初始温度为55℃，冷却介质乙二醇水溶液6的初始温度为45℃。通过控制循环冷却介质6的温度，使结晶器中的溶液在螺旋桨搅拌器的搅拌下按0.15℃/分钟的速率降温。当溶液温度达到41.5℃时，加入过100目标准筛的维生素C晶体0.24g作为晶种，恒温养晶30分钟。继续冷却，当结晶温度达到22.5℃时，加入防冻剂乙醇40ml。当结晶温度达到0℃时，开启细晶流股循环泵4，调节细晶流股的流量为1800ml/小时，澄清式细晶分级采出装置3对应的切割粒度为141微米，细晶流股通过细晶溶解装置5后返回结晶器，细晶溶解装置5中的温度为20℃，由所带夹套中的循环水控制，1.5小时后停止细晶消除循环。继续冷却至-4℃，结束结晶过程，对晶浆进行过滤、洗涤、干燥，得到纯度为100％的维生素C晶体产品486g，主粒度为380微米，小于80目(180微米)的质量分率为4.9％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范围内的质量分率为65％和21％，烘烤消光值0.02。
实施例2采用如图1所示的装置。将600ml去离子水加入溶解罐中，预热至60℃，加入纯度为98.5％的维生素C粗品610g，一起搅拌，加热至68℃溶解，加入9g活性炭脱色2分钟，过滤得955ml维生素C溶液，将其导入总体积为1200ml的结晶器1中。
结晶器1中溶液的初始温度为55.3℃，冷却介质乙二醇水溶液6的初始温度为45℃。通过控制循环冷却介质6的温度，使结晶器中的溶液在搅拌下按0.18℃/分钟的速率降温。当溶液温度达到40.2℃时自发成核，恒温养晶30分钟。继续冷却，当结晶温度达到22.5℃时，加入防冻剂甲醇40ml当结晶温度达到0℃时，开启细晶流股循环泵4，调节细晶流股的流量为1700ml/小时，澄清式细晶分级采出装置3对应的切割粒度为132微米，细晶流股通过细晶溶解装置5后返回结晶器，细晶溶解装置5中的温度为20℃，由所带夹套中的循环水控制，2小时后停止细晶消除循环。继续冷却至-4℃，结束结晶过程，对晶浆进行过滤、洗涤、干燥，得到纯度为100％的维生素C晶体产品493g，主粒度为353微米，小于80目(180微米)的质量分率为5.2％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范围内的质量分率为69％和19％，烘烤消光值0.021。
实施例3采用如图2所示的装置。将1200ml去离子水加入溶解罐中，预热至40℃，加入纯度为98.5％的维生素C粗品600g，一起搅拌，加热至47℃溶解，加入9g活性炭脱色2分钟，过滤得1530ml维生素C溶液，将其导入总体积为2000ml的结晶器1中。
结晶器1中溶液的初始温度为45.3℃，循环热水7的温度控制为60℃。开启结晶器搅拌以及真空系统9，结晶器1中真空度控制为-0.09MPa左右，当溶液达到47℃左右时开始蒸发，当溜出液收集系统10中收集的溜出液达到610ml后，将结晶器1夹套中的热水7切换为冷却介质乙二醇水溶液6，关闭真空系统9。
通过控制循环冷却介质6的温度，使结晶器1中的溶液按0.20℃/分钟的速率降温。当溶液温度达到43.5℃时，加入通过100目标准筛的维生素C晶体0.28g作为晶种，恒温养晶30分钟。继续冷却，当结晶温度达到22.5℃时，加入防冻剂乙醇30ml。当结晶温度达到0℃时，开启细晶流股循环泵4，调节细晶流股的流量为1700ml/小时，澄清式细晶分级采出装置3对应的切割粒度为132微米，细晶流股通过细晶溶解装置5后返回结晶器，细晶溶解装置5中的温度为20℃，由所带夹套中的循环水控制，2小时后停止细晶消除循环。继续冷却至-4℃，结束结晶过程，对晶浆进行过滤、洗涤、干燥，得到纯度为100％的维生素C晶体产品490g，主粒度为367微米，小于80目(180微米)的质量分率为4.5％，80目～40目(425微米)和40目～30目(600微米)粒度范围内的质量分率为70％和15％，烘烤消光值0.014。
本发明公开和提出的制备方法和产品，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数等环节实现。本发明的方法与产品已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和产品进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置，它包括带有夹套的结晶器(1)和细晶溶解装置(5)；其特征是结晶器内带有搅拌器(2)和澄清式细晶分级采出装置(3)。
2.如权利要求1所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置，其特征是所述的结晶器连接有冷凝装置(8)，冷凝装置后连接有真空系统(9)和溜出液收集系统(10)。
3.如权利要求1或2所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置，其特征是所述的搅拌器为螺旋桨。
4.如权利要求1所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置的操作方法，步骤如下1).先将去离子水加入溶解罐中，预热至55～65℃，加入维生素C粗品，搅拌溶解，加入维生素C粗品质量1～2％的活性炭，脱色1～3分钟，过滤得维生素C溶液，将其导入结晶器(1)中；2).通过控制循环冷却介质(6)的温度，使结晶器中的溶液按0.1～0.25℃/分钟的速率降温；当溶液温度达到42～44℃时；加入通过80～120目标准筛的维生素C晶体作为晶种，加入量为维生素C投料量的0～0.05％，让溶液达到过饱和后自发成核；成核后恒温养晶30～50分钟；继续冷却；3).当结晶温度达到20～25℃时，加入防冻剂，加入量为结晶器中结晶液总体积的2.5～5％；当结晶温度达到-1～1℃时，开启细晶消除循环泵(4)，通过澄清式细晶分级采出装置(3)将结晶器中粒度小于切割粒度的细晶采出，循环比值为1.5～2.5，；4).细晶流股通过细晶溶解装置(5)后返回结晶器(1)，细晶溶解装置中的温度为25～30℃，细晶消除的循环时间为1～2小时；然后继续冷却至-2～-5℃。
5.如权利要求4所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的操作方法，其特征是在上述步骤1)增加蒸发浓缩的过程；具体方法如下在结晶器夹套中通入55～60℃的加热介质(7)，开启真空系统(9)，在搅拌条件下进行蒸发浓缩操作，温度控制为45～50℃，真空度为-0.085～-0.092MPa，当溜出液量为原溶液中总水量的48％～52％时，停止蒸发浓缩，将结晶器夹套中的加热介质(7)切换为循环冷却介质(6)进行冷却结晶操作。
6.如权利要求4所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的方法，其特征是配制的结晶液中维生素C粗品与去离子水的质量比为1∶0.95～1.05，溶解温度为66～68℃。
7.如权利要求5所述的一种采用细晶消除法制备维生素C晶体的方法，其特征是配制的结晶液中维生素C粗品与去离子水的质量比为1∶1.8～2.0，溶解温度为45～50℃。
全文摘要
本发明是涉及采用细晶消除法制备维生素C晶体的装置和方法。装置包括带有夹套的结晶器1和细晶溶解装置5；结晶器内带有搅拌器2和澄清式细晶分级采出装置3。结晶器还可以连接有冷凝装置8，冷凝装置后连接有真空系统9和溜出液收集系统10。利用本发明提供的新装置和操作方法，不仅可以得到粒度分布均匀的维生素C晶体产品，而且由于有效地消除了产品中的细晶，可使产品的稳定性和流动性得以改善。本发明的特点是在结晶过程的后期将结晶器中的细晶排出并加热溶解，并可通过改变细晶消除的循环时间、循环比、采出细晶的切割粒度等操作条件来调控产品的主粒度和粒度分布。
文档编号C07D307/00GK1687047SQ20051001341
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月9日 优先权日2005年5月9日
发明者王静康, 尹秋响, 张美景, 王永莉, 侯宝红, 陈慧萍 申请人:天津大学