专利名称：一种基于低能耗的咖啡因结晶方法
技术领域：
本发明涉及一 种咖啡因的结晶技术，具体涉及一种基于低能耗的咖啡因结晶方法。
背景技术：
咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，纯品咖啡因为白色、强烈苦味的粉末状物质，它是一种中枢神经系统兴奋剂，同时也是新陈代谢的刺激剂，在医学上具有十分重要的作用。目前工业上常采用釜式间歇结晶的方法对母液中的咖啡因进行处理，咖啡因结晶产生晶体，再用离心机将晶浆中的咖啡因离心分离。降温过程采用低温水进行冷却，随着晶体的产生，受热面上难免会附着晶垢，从而使得传热系数严重降低，降温时间延长。而且由于一次性结晶量较大，结晶釜中必须设置大功率的搅拌装置。因此，釜式结晶工艺存在着冷却水耗量大、能耗高的缺点。另外，该工艺还存在着设备投资高、占地面积大、人力消耗多等缺点。基于釜式结晶工艺存在的缺陷，需要开发出一种能耗低、投资省、占地少的新型工艺。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供一种能耗低且经济效益较高的咖啡因结晶方法，所述方法通过分段将釜式间歇结晶转化为管式连续结晶，可以避免间歇结晶过程因大功率搅拌造成的大量电耗的现象，同时该工艺可以大大减少冷却水的耗量，与原工艺相比，冷却水的耗量可以减少60%左右。本发明的技术方案为一种基于低能耗的咖啡因结晶方法，所述方法利用储罐、流量泵、换热器和过滤器设备对咖啡因母液进行管式连续结晶，具体步骤为第一步，在储罐中放入一定量78 85°C的咖啡因母液，其中咖啡因含量为20% 25%，通过流量泵使母液一次流经两级换热器，通冷却水；第二步，在二级换热器的入口加入一定量的晶种，调节冷却介质的流速，使咖啡因在二级换热器中结晶，二级换热器出口温度为52 58°C。第三步，用过滤器对结晶后的母液进行固液分离，滤液进入储罐，滤液中咖啡因的含量为7% 10%。第四步，通过流量泵使滤液依次流经第三级和第四级换热器，在第四级换热器的入口加入一定量的晶种，同样调节冷却介质的流速使咖啡因在换热器中结晶，换热器出口温度为20 25°C。第五步，用过滤器分离结晶后的咖啡因，最终滤液中咖啡因的含量为I. 1% 2.0%,滤液可作为冷却水对第一级和第二级换热器进行冷却。第六步，对步骤三和步骤五中得到的咖啡因产品进行干燥处理，可以得到干燥的纯净咖啡因。本发明的有益效果是提供了一种咖啡因的结晶方法，通过分段将釜式间歇结晶转化为管式连续结晶，可以避免间歇结晶过程因大功率搅拌造成的大量电耗的现象，同时该工艺可以大大减少冷却水的耗量，与原工艺相比，冷却水的耗量可以减少60%左右，对于咖啡因生产成本的降低和产能的扩充具有重要的现实意义。
具体实施方式
实施例一对于含量为23%的咖啡因母液，当处理量为3m3/h时，一段结晶后得到咖啡因345Kg，滤液含量为12%，二段结晶后得到咖啡因225Kg，滤液含量为3 %。生产IOOOKg咖啡因，冷却水的耗量为2500Kg，冷冻盐水的耗量为5000Kg。实施例二对于含量为23%的咖啡因母液，当处理量为5m3/h时，一段结晶后得到咖啡因575Kg，滤液含量为13%，二段结晶后得到咖啡因514Kg，滤液含量为3. 5 %。生产IOOOKg咖啡因，冷却水的耗量为5000Kg，冷冻盐水的耗量为8000Kg。实施例三对于含量为23%的咖啡因母液，当处理量为7m3/h时，一段结晶后得到咖啡因840Kg，滤液含量为12. 5%，二段结晶后得到咖啡因716Kg，滤液含量为3%。生产IOOOKg咖啡因，冷却水的耗量为8500Kg，冷冻盐水的耗量为11500Kg。实施例四对于含量为23%的咖啡因母液，当处理量为9m3/h时，一段结晶后得到咖啡因1120Kg，滤液含量为12%，二段结晶后得到咖啡因915Kg，滤液含量为2. 5 %。生产IOOOKg咖啡因，冷却水的耗量为11500Kg，冷冻盐水的耗量为14000Kg。
权利要求
1.一种基于低能耗的咖啡因结晶方法，其特征在于所述方法利用储罐、流量泵、换热器和过滤器设备对咖啡因母液进行管式连续结晶，具体步骤为 第一步，在储罐中放入一定量78 85 °C的咖啡因母液，其中咖啡因含量为20% 25%，通过流量泵使母液一次流经两级换热器，通冷却水； 第二步，在二级换热器的入口加入一定量的晶种，调节冷却介质的流速，使咖啡因在二级换热器中结晶，二级换热器出口温度为52 58°C ； 第三步，用过滤器对结晶后的母液进行固液分离，滤液进入储罐，滤液中咖啡因的含量为7% 10% ； 第四步，通过流量泵使滤液依次流经第三级和第四级换热器，在第四级换热器的入口加入一定量的晶种，同样调节冷却介质的流速使咖啡因在换热器中结晶，换热器出口温度为 20 25°C ； 第五步，用过滤器分离结晶后的咖啡因，最终滤液中咖啡因的含量为I. 1% 2.0%，滤液可作为冷却水对第一级和第二级换热器进行冷却。
2.根据权利要求I所述的基于低能耗的咖啡因结晶方法，其特征在于步骤3中得到的咖啡因产品进行干燥处理，可以得到干燥的纯净咖啡因。
3.根据权利要求I所述的基于低能耗的咖啡因结晶方法，其特征在于步骤5中得到的咖啡因进行干燥处理，可以得到干燥的纯净咖啡因。
全文摘要
本发明涉及一种基于低能耗的咖啡因结晶方法，所述方法利用储罐、流量泵、换热器和过滤器设备对咖啡因母液进行管式连续结晶。本发明通过分段将釜式间歇结晶转化为管式连续结晶，可以避免间歇结晶过程因大功率搅拌造成的大量电耗的现象，同时该工艺可以大大减少冷却水的耗量，与原工艺相比，冷却水的耗量可以减少60％左右。
文档编号B01D9/02GK102614680SQ201210110809
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者夏丙堃, 朱兆友, 王英龙, 马艺心 申请人:青岛科技大学