CN105753728B - 一种药用级l‑缬氨酸的溶析结晶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种药用级L‑缬氨酸的溶析结晶方法。其技术方案是：先把工业L‑缬氨酸与水混合后，加入活性炭脱色除杂，再经过纳滤制得L‑缬氨酸结晶母液，然后采用加晶种控制成核与溶析剂变速流加的组合策略调控L‑缬氨酸溶析结晶过程晶体产品的粒度与晶形，制备出高品质的药用级L‑缬氨酸晶体。较之传统的蒸发浓缩、冷却结晶工艺，本发明具有生产周期短、结晶收率高、产品质量好的优点。

Description

一种药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法
技术领域
本发明属于工业结晶技术领域，具体涉及一种药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法。
背景技术
L-缬氨酸作为必需氨基酸之一，对人和动物的生命代谢起着重要作用，其工业应用已逐渐由传统饲料添加剂向食品、医药、化妆品等高附加值行业迅猛发展。目前，国产L-缬氨酸的工业生产规模虽居世界前列，但产品的总体质量与国外产品相比存在较大差距，尤其是在产品晶形、纯度、粒度分布等指标方面，导致不少国产L-缬氨酸达不到药用标准而只能转作为低端原料出口或作为饲料添加剂，产品附加值低，也制约了L-缬氨酸在高端、高附加值行业的应用。
影响L-缬氨酸产品质量的因素是多方面的，开发食品级、药用级L-缬氨酸的新型生产工艺不仅要重视其高产菌株的构建、选育，而且还必须考虑其发酵后期的分离精制过程，尤其是L-缬氨酸工业结晶过程的控制。
目前，L-缬氨酸工业生产过程中普遍采用的结晶工艺是蒸发浓缩预处理后的发酵液，再冷却结晶。但是，由于L-缬氨酸在水中的溶解度随温度变化不大(70℃约7.5g/100g水；10℃约5.5g/100g水)，当采用冷却结晶法时在结晶终了时仍有大量溶质溶于溶剂中，导致结晶产品收率低。而且，无论是蒸发浓缩还是冷却结晶，在换热表面都容易形成晶垢，显著降低传热效率，使得蒸发速率或降温速率不易控制，结晶时间延长，从而导致结晶产品粒度分布不均一，生产效率低；并且在降温结晶过程初期，工业冷却水与母液温差较大，致使过饱和度很高，结晶产品易成球状聚集颗粒，由此导致的母液包藏以及聚结现象会显著影响产品纯度、粒度和色级。此外，无论蒸发结晶还是冷却结晶，工业结晶缸内固液悬浮密度较高，结晶缸内混合不均匀，而且晶体之间和晶体与搅拌桨之间的摩擦碰撞致使结晶过程晶体破碎现象严重，这也会加剧结晶产品粒度分布不均一。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、在200～800r/min的转速条件下，将工业L-缬氨酸与水混合配制成浓度为5~8wt%的L-缬氨酸水溶液，再向L-缬氨酸水溶液加入占溶液质量0.5~2wt%的活性炭，搅拌0.5~1h后过滤，滤液用截留分子量大于300的纳滤膜过滤，制得L-缬氨酸结晶母液；
步骤二、在200～800r/min的转速条件下，向步骤一所得L-缬氨酸结晶母液中加入晶种，保温搅拌10~60min，制得悬浊晶浆；
步骤三、在200～800r/min的转速条件下，向步骤二所得悬浊晶浆中采用变速流加策略加入溶析剂，溶析剂的总加入量为步骤一所得L-缬氨酸结晶母液质量的3～5倍，制得L-缬氨酸悬浮浆液；
步骤四、将步骤三所得L-缬氨酸悬浮浆液过滤，洗涤；再在50~80℃条件下减压干燥2~4小时，得到药用级L-缬氨酸晶体产品。
所述的晶种是经研磨筛分后的L-缬氨酸晶体，其粒度为200-250目，加入量为L缬氨酸结晶产品总质量的0.1～5wt%。
所述的溶析剂是乙醇、异丙醇、丙酮和N-N二甲基甲酰胺中的一种。
所述的变速流加策略是指溶析剂按下述方式变速流加：第一阶段流加溶析剂总量的10%，流加时间为0.5~2h；第二阶段流加溶析剂总量的20%，流加时间为1~2h；第三阶段流加溶析剂总量的30%，流加时间为1~2h；第四阶段流加溶析剂总量的40%，流加时间为1~2h。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
(1) 本发明所涉及的药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法，L-缬氨酸晶体是依靠溶析剂的加入从液相中结晶析出，晶体生长所需的过饱和度可通过改变溶析剂的加入速率进行便捷地调控，整个溶析结晶过程小于8h。而传统蒸发浓缩、冷却结晶工艺由于换热面和盘管上形成的晶垢，蒸发或降温速率难以控制，结晶时间大于8h，故本方法显著缩短了生产周期。
(2) 本发明所涉及的药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法，采用了加晶种控制成核、溶析剂在不同阶段以不同的速率连续加入（流加）的组合策略，可在结晶过程中对赤藓糖醇晶体产品的平均粒度和粒度分布进行调控，所得L-缬氨酸晶体产品主粒度达150μm以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例
一种药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法，其具体步骤是：
步骤一、在200～800r/min的转速条件下，将工业L-缬氨酸与水混合配制成浓度为5~8wt%的L-缬氨酸水溶液，再向L-缬氨酸水溶液加入占溶液质量0.5~2wt%的活性炭，搅拌0.5~1h后过滤，滤液用截留分子量大于300的纳滤膜过滤，制得L-缬氨酸结晶母液；
步骤二、在200～800r/min的转速条件下，向步骤一所得L-缬氨酸结晶母液中加入晶种，保温搅拌10~60min，制得悬浊晶浆；
步骤三、在200～800r/min的转速条件下，向步骤二所得悬浊晶浆中采用变速流加策略加入溶析剂，溶析剂的总加入量为步骤一所得L-缬氨酸结晶母液质量的3～5倍，制得L-缬氨酸悬浮浆液；
步骤四、将步骤三所得L-缬氨酸悬浮浆液过滤，洗涤；再在50~80℃条件下减压干燥2~4小时，得到药用级L-缬氨酸晶体产品。
所述的晶种是经研磨筛分后的L-缬氨酸晶体，其粒度为200-250目，加入量为L缬氨酸结晶产品总质量的0.1～5wt%。
所述的溶析剂是乙醇。
所述的变速流加策略是指溶析剂按下述方式变速流加：第一阶段流加溶析剂总量的10%，流加时间为0.5~2h；第二阶段流加溶析剂总量的20%，流加时间为1~2h；第三阶段流加溶析剂总量的30%，流加时间为1~2h；第四阶段流加溶析剂总量的40%，流加时间为1~2h。

Claims (2)

1.一种药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法，其特征在于，具体按以下步骤完成：
步骤一、在200～800r/min的转速条件下，将工业L-缬氨酸与水混合配制成浓度为5~8wt%的L-缬氨酸水溶液，再向L-缬氨酸水溶液中加入占溶液质量0.5~2wt%的活性炭，搅拌0.5~1h后过滤，滤液用截留分子量大于300的纳滤膜过滤，制得L-缬氨酸结晶母液；
步骤二、在200～800r/min的转速条件下，向步骤一所得L-缬氨酸结晶母液中加入晶种，保温搅拌10~60min，制得悬浊晶浆；
步骤三、在200～800r/min的转速条件下，向步骤二所得悬浊晶浆中采用变速流加策略加入溶析剂，溶析剂的总加入量为步骤一所得L-缬氨酸结晶母液质量的3～5倍，制得L-缬氨酸悬浮浆液；
步骤四、将步骤三所得L-缬氨酸悬浮浆液过滤，洗涤；再在50~80℃条件下减压干燥2~4小时，得到药用级L-缬氨酸晶体产品；
所述的溶析剂是乙醇、异丙醇、丙酮和N-N二甲基甲酰胺中的一种；
所述的变速流加策略是指溶析剂按下述方式变速流加：第一阶段流加溶析剂总量的10%，流加时间为0.5~2h；第二阶段流加溶析剂总量的20%，流加时间为1~2h；第三阶段流加溶析剂总量的30%，流加时间为1~2h；第四阶段流加溶析剂总量的40%，流加时间为1~2h。
2.如权利要求1所述的药用级L-缬氨酸的溶析结晶方法，其特征在于，所述的晶种是经研磨筛分后的L-缬氨酸晶体，其粒度为200-250目，加入量为L缬氨酸结晶产品总质量的0.1～5wt%。
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