连续纯化制备高纯度莱鲍迪甙a结晶装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及莱鲍迪甙A (RA)的纯化制备技术，具体涉及一种连续纯化制备高纯度 莱鲍迪甙A结晶装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 甜菊糖（甙）是从甜叶菊中提取的新型天然甜味剂，具有高甜度低热能、味质好、 安全无毒的特点，是继蔗糖、糖精外极具开发价值的天然甜味剂，被誉为"世界第三糖源"。 在甜菊糖中，STV(甜菊糖甙）和RA(莱鲍迪甙A)是两种最主要的甜味成分，而且甜度较高， 其中STV甜度为蔗糖的150-300倍，RA甜度达蔗糖的350-450倍。甜菊糖有望替代蔗糖应 用于食品、饮料等行业，可是甜菊糖甙的后苦味一直影响其推广应用。日本和韩国采用转移 酶和水解酶化的方法来改善甜菊糖的后苦味，但同时也带来了甜度倍数下降、成本增高等 副作用。特别是，高RA含量不仅甜度高，且口感最接近蔗糖，后苦味最小。因此，如何精制 成高RA含量的甜菊糖产品是当前的新技术开发焦点。目前韩国、日本、美国、中国等的一些 企业均可将莱鲍迪甙A提纯到85 %以上，但普遍存在转化率低，产品质量稳定性差，排放与 能耗尚，生广成本尚等众多弊端。
[0003] 目前，采用多次结晶来精制成高RA含量是适合工业化生产甜菊糖的最主要方法。 而其他如高速逆流色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法等方法一般仅适用于实验室分 离、成分测定等。在现有技术中，有较多关于这方面的具体描述。与本发明技术较为相关 的有，中国专利CN103059078A提供了一种从甜菊糖中提取99%含量的莱鲍迪甙A的方法， 其采用甲醇和水为提取剂，与甜菊糖原料按一定比例混合，搅拌溶解后静置结晶，从而得到 高RA含量的甜菊糖。中国专利CN101100477A提供了一种制备高纯度莱鲍迪甙A的方法， 其采用甲醇和异丙醇的混合溶液对甜菊糖原料进行重结晶，并结合膜分离技术，获得高纯 度的莱鲍迪甙A。中国专利CN101830947A则提供了一种采用两次结晶制备高纯度RA的方 法，其利用甲醇溶液进行一次结晶，一次结晶的产物与乙醇水溶液混合进行二次结晶，固液 分离后，晶体再用软水洗涤一次，最终得到高纯度的RA晶体。
[0004] 然而，以上技术存在的共性与瓶颈问题是，其单次结晶周期长，得率均较低，品质 稳定性差等。尤其，均是关于工艺性开发，无设备及装置的
【发明内容】
。其各个单元之间没有 集成，单元操作过程离散，设备等待时间较长，无法实现批量化连续生产，而且能耗、生产 成本和废物排放量等均相对较高。更没有关于结晶母液如何处理，原料利用率怎么提高等 发明专利。
[0005] 因此，本发明的目的在于提供一种可连续纯化莱鲍迪甙A的规模化工业生产方 法，其通过自主设计的结晶工艺和设备，可以将各个结晶纯化过程进行耦合控制，在结晶时 间和产率之间寻求最佳的平衡点，来减小结晶周期。结晶过程与装备高度集成，在节能减排 同时，更加充分地提高原料利用率，提高产品收率和生产效率。该发明技术紧扣当前国际上 的"资源深度开发与利用"、"绿色化工"和"节能减排"等重要发展方向。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种连续纯化制备高 纯度莱鲍迪甙A结晶装置及其控制方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
[0008] 提供一种连续纯化制备高纯度莱鲍迪甙A结晶装置，包括一次结晶区、二次结晶 区和后处理区，所述一次结晶区是由第一储罐、第二搅拌罐、一级静置罐、离心过滤装置、蒸 发罐和干燥装置通过管路依次连接组成；所述二次结晶区包括二级搅拌罐、二级静置罐和 离心过滤装置；所述二级搅拌罐通过管路与二级静置罐相连，二级静置罐通过管路与离心 过滤装置相连；所述后处理区包括第二储罐、第三储罐、第一搅拌罐、离心过滤装置；所述 第一搅拌罐通过管路与第二储罐相连，第二储罐通过管路与离心过滤装置相连，离心过滤 装置通过管路分别与第一搅拌罐、第三储罐相连；
[0009] 其中：二次结晶区的进料口通过管路分别连接至甲醇储罐、一次结晶区的出料口， 二次结晶区的离心过滤装置通过管路分别与第一搅拌罐、第二搅拌罐、第一储罐、第三储罐 相连；所述一次结晶区的一级静置罐数量为M个，3 < M < 8,各个一级静置罐通过管路相互 并联，且在各个一级静置罐的出口处分别设置恒流输送泵；
[0010] 所述二次结晶区的二级搅拌罐数量为M个，与一次结晶区中的一级静置罐数量 --对应；所述二次结晶区中的二级静置罐的数量为M组，每组N个，4 10 ;二次结晶 区中的每个二级搅拌罐对应一组二级静置罐，每组二级静置罐通过管道组与各自对应二级 搅拌罐相连；各组二级静置罐之间通过管道相互并联，并通过电磁阀的开关实现串并联模 式的切换控制；各组二级静置罐的出料口统一连接到离心过滤装置。
[0011] 本发明中，所述各个管路上均设有电磁阀，并通过PLC实现各个电磁阀的切换控 制。
[0012] 本发明中，所述第二搅拌罐、二级搅拌罐上均带有夹套，且顶端配置电机。
[0013] 本发明中还一种基于所述的连续纯化制备高纯度莱鲍迪甙A结晶装置的控制方 法，所述一次结晶区、二次结晶区和后处理区的分离提纯过程是相互耦合的，其具体步骤如 下：
[0014] 所述甜菊糖原料与甲醇溶液按固液比1:5?1:10混合，送入第二搅拌罐中，搅拌 溶解，并在第二搅拌罐的夹套中自下而上通35°C?60°C热水，搅拌5min?20min后，按顺 序依次送入一级静置罐中，一级静置罐与第二搅拌罐通过电磁阀和管路实现串并联连接， 在一级静置罐中静置结晶〇. 5h?lh，固液分离，得到一次结晶体；把一次结晶体与甲醇水 溶液按固液比1:5?1:10混合，并按顺序依次送入二级搅拌罐中，搅拌罐的夹套中自下而 上通40°C?70°C的热水，搅拌lOmin?30min后，把每个二级搅拌罐中的结晶液依次送入 对应一组的二级静置罐，将二级静置罐分别静置结晶5h?10h，固液分离，得到高纯度莱鲍 迪甙A晶体；一、二次结晶母液经蒸发、干燥操作，回收甲醇，送入甲醇储罐循环利用，干燥 后的晶体送入第二储罐中，与后处理区结晶过滤所得的晶体按质量比3:2混合，并与甲醇 溶液按固液比1:6?1:10送入后处理区第一搅拌罐中，搅拌时间为5min?30min，搅拌温 度为15°C?30°C，离心过滤后，晶体产物为纯度大于90%的甜菊糖甙，送入到第二储罐中； 把结晶母液干燥蒸发，所得晶体产物送入到一次结晶区进行下一周期的分离提纯；
[0015] 所述一次结晶区、二次结晶区和后处理区通过管道和电磁阀相互连接，形成一个 生产循环，后处理区的产物为一次结晶的原料，一次结晶的产物中结晶母液为后处理区的 原料，一次结晶体是二次结晶区的原料，二次结晶区的产物中结晶母液为后处理区的原料， 二次结晶体为最终产物，即为高纯度莱鲍迪戒A。
[0016] 本发明中，所述甜菊糖原料可由RA含量为20%左右的甜菊糖直接制备，也可购买 获得，甲醇溶液其甲醇纯度>99. 9%。
[0017] 与现有技术相比，本发明的优点是：
[0018] (1)提取剂主要为甲醇，整个分离过程中可以循环利用，排放量很少；原料中RA可 充分提取，理论上甲醇利用率和RA提取率可达百分之百；
[0019] (2)结晶过程可控，通过控制每个区的结晶时间，使结晶周期和得率之间达到最佳 的平衡点，减小结晶周期，从而达到最佳的分离效果；
[0020] (3)生产系统稳定可靠，产品纯度高，结晶周期短，装备简单，易于实现工业化生 产；
[0021] (4)结晶过程和装备高度集成，能耗低且自动化程度高，可实现自动化连续生产。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明中连续化制备高纯度莱鲍迪甙A的工艺流程图；
[0023] 图2为连续化制备高纯度莱鲍迪甙A的工艺流程及装置结构示意图；
[0024] 图3为甜菊糖原料液的高效液相色谱测试结果图；
[0025] 图4为一次结晶后的甜菊糖的高效液相色谱色是结果图；
[0026] 图5为二次结晶后的甜菊糖的高效液相色谱色是结果图；
[0027] 图6为后处理后结晶母液的高效液相色谱色是结果图；
[0028] 图7为后处理结晶晶体的高效液相色谱色是结果图。
[0029] 附图标记：AB1-AB6为一次结晶区静置罐；⑶1-⑶6为二次结晶区搅拌罐， EK1-EK9、FL1-FL9、GM1-GM9、HN1-HN9、101-109、JP1-JP9 均为二次结晶区静置罐；S1-S8、 A1-A6、B1-B6、C1-C6、D1-D6、E1-E9、F1-F9、G1-G9、H1-H9、11-19、J1-J9、K1-K9、L1-L9、 M1-M9、N1-N9、01-09、P1-P9均为电磁阀，T1、T2、T3分别为第一储罐、第二储罐、第三储罐。
【具体实施方式】
[0030] 以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任 何方式限制本发明：
[0031] 如图1?2所示，本发明实施例提供一种连续化制备高纯度莱鲍迪甙A的控制工 艺流程的具体实施例，其具体步骤如下：
[0032] 所述甜菊糖原料（RA含量约为50% )与甲醇溶液按固液比1:5-1:10混合，送入 搅拌罐2中，搅拌溶解，夹套中自下而上通35°C到60°C热水，搅拌5min-20min后，按