专利名称：一种制备海藻糖晶体的方法
技术领域：
本发明属于功能糖生产技术领域，涉及一种制备海藻糖晶体的方法，具体来说是一种采用溶析-冷却耦合生产海藻糖晶体的方法。
背景技术：
海藻糖(Trehalose)是一种由两葡萄糖分子以α，α-1，I-糖苷键相连而成的非还原性二糖，它广泛地存在于微生物、虾类、昆虫以及植物等之中。海藻糖对于生物体及生物大分子、生物膜等都具有良好的非特异性保护作用，使得细胞免受脱水、高渗变化等环境改变造成的损害，因此被誉为“生命之糖”。此外，海藻糖还具有性质稳定、甜度低、人类吸收缓慢以及不形成龋齿的特点。因此，海藻糖被广泛应用于食品、医药、精细化学品等领域之中。海藻糖极易溶于水，不溶或难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。由于海藻糖在水中的溶解度随温度变化较大(10°c每克水溶解O. 55g海藻糖/80°C每克水溶解3. 65g海藻糖)，所以工业上生产结晶海藻糖大多采用冷却结晶。其主要步骤包括，将海藻糖浓缩后，形成过饱和溶液，加晶种诱导出晶后，缓慢冷却至低温，使晶体长大，后经离心、干燥后得到海藻糖晶体。CN 1502702A公开了一种冷却结晶生产海藻糖晶体的方法。具体为将约65、0%的海藻糖溶液放在一个结晶器中，以95°C或更低，优选1(T90°C的范围内，在存在O. Γ20%晶种的情况下，搅拌并逐渐冷却以得到含有水晶状海藻糖的糖膏，离心并用少量冷水喷洗，喷雾干燥后得到海藻糖晶体。美国专利6，723，170公开了一种冷却结晶生产海藻糖的方法。该方法具体步骤与CN1502702A相似，不同之处是对海藻糖干物质含量要求更高，达到98%以上；降温过程中控制过饱和度在I. 15以内。该方法可制得特征为c轴长度比例小于b轴的2. O倍的海藻糖晶体。冷却结晶制备海藻糖晶体时，晶体会附着在结晶器表面形成很厚的晶体层，影响了传热与结晶效率。同时，随着温度的降低，糖液的粘度也越来越大，传热传质效率进一步下降，结晶也就变得越来越困难。晶浆粘稠，不利于后续的离心分离。低温下结晶效率很低，且随着晶浆密度的增大，容易产生细晶，不利于控制晶体的粒度与形状。冷却结晶周期较长，常常需要2Γ70个小时以上，产量产率低，不利于工业化生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题主要是提高海藻糖的结晶收率；避免结晶过程中细晶的产生，得到粒度分布均匀、稳定的产品，提升产品纯度；缩短结晶周期，提闻结晶生广效率。针对上述问题，本发明采用溶析-冷却耦合结晶技术，其技术方案如下一种制备海藻糖晶体的方法，在海藻糖过饱和结晶液中，加入晶种，降温结晶，之后离心干燥得海藻糖晶体，在降温结晶的过程中，流加溶析剂。所述的海藻糖过饱和结晶液将海藻糖水溶液通过以下方法得到在温度6(T85°C，真空度为10-40Kpa下真空浓缩，得到质量百分比为66 82%的海藻糖过饱和结晶液。所述的制备海藻糖晶体的方法，将得到的6612%的海藻糖过饱和结晶液转移到75 83°C的结晶器中，缓慢降温至66 77°C，按海藻糖干物重的O. f 5%加入海藻糖晶种，待晶种均匀分散在溶液中后，以O. Γ0. 8mL/min的滴加速度向结晶液中滴加溶析剂，在68 77 °C下恒温搅拌15 55分钟。恒温搅拌结束后，继续以O. Γ0. 8mL/min的速度滴加溶析剂，同时以2 18K/h的降温速度使结晶液温度从66 77°C降至1(T25°C，过滤洗涤，5(T70°C真空干燥I小时，得到海
操糖晶体。所述的溶析剂选自易溶于水的有机溶剂，优选甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇或
N，N 二甲基甲酰胺。加入溶析剂的总量是海藻糖过饱和结晶液所含纯水质量的20飞0%。本发明所述的生产海藻糖的方法，优选结晶器上连接冷却回流装置，使挥发的溶剂冷凝回流，减小结晶器内蒸汽压力。本发明中所述的“K/h”是指每个小时消耗或是获得的能量(Ikj=IOOO焦耳)。有益效果本发明所述的生产海藻糖的方法，加入溶析剂一方面减小了结晶母液的粘度，使溶质分子扩散速度增加，加快海藻糖晶体生长速率，有助于缩短结晶周期。另一方面，受海藻糖溶解度较大的影响，冷却结晶过程中溶质的析出会导致溶液体积减小，增大后期晶浆密度，易产生细晶。溶析剂的加入则有效减小了结晶后期晶浆密度，避免细晶产生，从而得到粒度分布均匀的海藻糖晶体产品，大大降低了结晶过后的离心分离难度，制备的晶体表面不易附着含杂质的母液，提升产品纯度。本发明所述的生产海藻糖的方法，通过向海藻糖的过饱和溶液中加入晶种，使溶液的过饱和度维持在较低水平，从而有效控制了晶体成核，促进晶体生长。本发明所述的生产海藻糖的方法，采用了边溶析边冷却的耦合结晶模式，加快了海藻糖晶体生长速率，缩短了结晶周期；整个结晶过程中几乎都有溶析剂的加入，弥补了由于晶体析出造成的溶液体积减小，便于控制悬浮液的晶浆密度。同时，溶析剂的滴加速度应维持在较低水平，避免因溶液过饱和度过大导致的爆发成核。 本发明所述的生产海藻糖的方法，得到的海藻糖晶体为白色斜方型晶体。
图I制备的海藻糖晶体照片。
具体实施例方式实施例I :本实例生产海藻糖晶体的方法具体包括下列步骤I)将质量为631. 35g、固溶物质量百分比浓度为53. 4%、海藻糖占固溶物94. 53%的海藻糖水溶液，在80°C、真空度35Kpa下蒸发浓缩，得到质量百分比73. 5%的海藻糖过饱和结晶液。2)将上述73. 5%的海藻糖过饱和结晶液转移到已恒温至78°C的结晶器中，缓慢搅拌并降温至71°C，之后以海藻糖干重的1%加入海藻糖晶种。待晶种均匀分散于溶液中后， 称取乙醇30. 4g (占结晶液中水质量的25%)，并以O. lmL/min的滴加速度向结晶液中滴加乙醇，维持71°C搅拌20min。3)搅拌结束后，继续以O. lmL/min的滴加速度向结晶液中滴加乙醇，同时以10K/h的速度降温至20°C，过滤产品，60°C干燥I小时，得到斜方形海藻糖晶体243. 2g。本实施例所得海藻糖,实际收率可达76. 3%,纯度可达99. 3%。实施例2 本实例生产海藻糖晶体的方法具体包括下列步骤I)将质量为700. 25g、固溶物质量百分比浓度为47. 3%、海藻糖占固溶物97. 61%的海藻糖水溶液，在70°C、真空度20Kpa下蒸发浓缩，得到质量百分比68. 3%的海藻糖过饱和
结晶液。2)将上述68. 3%的海藻糖过饱和结晶液转移到已恒温至70°C的结晶器中，缓慢搅拌并降温至67°C，之后以海藻糖干重的1%加入海藻糖晶种。待晶种均匀分散于溶液中后，称取甲醇61. 5g (占结晶液中水质量的40%)，并以O. 2mL/min的滴加速度向结晶液中滴加甲醇，维持68°C搅拌15min。3)搅拌结束后，继续以O. 2mL/min的滴加速度向结晶液中滴加甲醇，同时以llK/h的速度降温至20°C，过滤产品，60°C干燥I小时，得到斜方形海藻糖晶体263. lg。本实施方式所得海藻糖，实际收率可达81. 4%，纯度可达99. 5%。实施例3 本实例生产海藻糖晶体的方法具体包括下列步骤I)将质量为673. llg、固溶物质量百分比浓度为59. 8%、海藻糖占固溶物91. 30%的海藻糖水溶液，在80°C、真空度30Kpa下蒸发浓缩，得到质量百分比75. 8%的海藻糖过饱和
结晶液。2)将上述75. 8%的海藻糖过饱和结晶液转移到已恒温至77°C的结晶器中，缓慢搅拌并降温至73°C，之后以海藻糖干重的3%加入海藻糖晶种。待晶种均匀分散于溶液中后，称取异丙醇77. Ig (占结晶液中水质量的60%)，并以O. 2mL/min的滴加速度向结晶液中滴加异丙醇，维持71°C搅拌20min。3)搅拌结束后，继续以O. 2mL/min的滴加速度向结晶液中滴加异丙醇，同时以8K/h的速度降温至15°C，过滤产品，65°C干燥I小时，得到斜方形海藻糖晶体292. 53g。本实施例所得海藻糖,实际收率可达79. 6%,纯度可达98. 9%。实施例4:本实例生产海藻糖晶体的方法具体包括下列步骤I)将质量为1119. 3g、固溶物质量百分比浓度为33. 2%、海藻糖占固溶物95. 1%的海藻糖水溶液，在60°C、真空度40Kpa下蒸发浓缩，得到质量百分比70. 2%的海藻糖过饱和
结晶液。2)将上述70. 2%的海藻糖过饱和结晶液转移到已恒温至77°C的结晶器中，缓慢搅拌并降温至70°C，之后以海藻糖干重的3%加入海藻糖晶种。待晶种均匀分散于溶液中后，称取丙酮47. 32g (占结晶液中水质量的30%)，并以O. lmL/min的滴加速度向结晶液中滴加乙醇，维持70°C搅拌30min。3)搅拌结束后，继续以O. 2mL/min的滴加速度想结晶液中滴加乙醇，同时以14K/h的速度降温至10°c，过滤产品，60°C干燥I小时，得到斜方形海藻糖晶体290. 84g。本实施方式所得海藻糖，实际收率可达82. 3%，纯度可达99. 3%。
权利要求
1.一种制备海藻糖晶体的方法，在海藻糖过饱和结晶液中，加入晶种，降温结晶，之后离心干燥得海藻糖晶体，其特征是在降温结晶的过程中，流加溶析剂。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的海藻糖过饱和结晶液为质量百分比为6612%的海藻糖过饱和结晶液，优选通过如下方法制备得到将海藻糖水溶液，在温度6(T85°C，真空度为10-40Kpa下真空浓缩，得到质量百分比为66 82%的海藻糖过饱和结晶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于将得到的6612%的海藻糖过饱和结晶液转移到75 83°C的结晶器中，降温至66 77°C，按海藻糖干物重的O. f 5%加入海藻糖晶种，待晶种均匀分散在溶液中后，以O. Γ0. 8mL/min的滴加速度向结晶液中滴加溶析剂，在68 77 °C下恒温搅拌15 55分钟。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于恒温搅拌结束后，继续以O.Γ0. 8mL/min的速度滴加溶析剂，同时以2 18K/h的降温速度使结晶液温度从66 77°C降至1(T25°C，过滤洗涤，5(T70°C真空干燥I小时，得到海藻糖晶体。
5.根据权利要求1、3、4中任一项所述的方法，其特征在于所述的溶析剂选自易溶于水的有机溶剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的溶析剂选自甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇或N，N 二甲基甲酰胺。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于加入溶析剂的总量是海藻糖过饱和结晶液所含纯水质量的20 60%。
全文摘要
本发明涉及一种制备海藻糖晶体的方法。将海藻糖水溶液真空蒸发浓缩，加入海藻糖晶种并控制温度，同时流加溶析剂，使溶液的过饱和度维持在较低水平，逐渐降温结晶。本发明是通过溶析-冷却耦合结晶的方法生产海藻糖晶体，提高海藻糖的结晶收率；避免结晶过程中细晶的产生，得到粒度分布均匀、纯度高的产品；与传统的冷却结晶相比缩短了结晶周期，提高了结晶收率；还为后续的离心分离提供了便利。这种新的结晶方法在功能糖结晶生产领域具有广阔的应用潜力。
文档编号C07H1/06GK102924539SQ20121043134
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者黄和, 江凌, 张涛, 田丹碧, 李霜, 林明, 唐飞, 李媛媛, 李燕萍 申请人:南京工业大学