CN106748849A - 一种甘氨酸间歇结晶过程粒度调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用自发成核产生晶种的方式来调控甘氨酸晶体产品粒度的方法。该方法以甘氨酸饱和水溶液为原料，通过调控成核过饱和度的大小来控制自发成核过程中晶核的数量与粒度，然后以自发成核所产生的晶核为晶种继续冷却结晶来获得甘氨酸晶体产品。具体过程包括降温、恒温诱导成核、恒温养晶和冷却结晶四个步骤。应用此方法可以制备获得不同粒度的甘氨酸晶体产品。
Description
技术领域
本发明目的是提供一种间歇结晶过程甘氨酸晶体粒度的调控方法。
背景技术
甘氨酸(glycine)，又名氨基乙酸或乙氨酸，为白色单斜晶系或六方晶系的晶体或白色结晶粉末。甘氨酸是人体必需的一种氨基酸，同时也是一种重要的医药化工原料。在医药领域，甘氨酸作为一种重要的医药中间体，可用以制备“L-多巴”、DL-苯丙氨酸、L-苏氨酸等多种有效的药剂；在食品领域，甘氨酸作为一种重要的食品添加剂，添加于食品中可以提高食品的营养成分；在农药领域，甘氨酸是合成高效低残毒除草剂草甘膦的重要原料；在饲料领域，甘氨酸添加于饲料中不仅可以增加饲料的营养成分，还可以防止饲料氧化变质，延长饲料保鲜期。甘氨酸在日用化工中也得到了广泛应用，甘氨酸与高级脂肪酸盐可复配制备高档洗涤剂，同时还可用以配制染发剂、清洁用品、化妆品等。由于甘氨酸在不同领域的用途不同，不同领域对甘氨酸产品的质量指标，特别是对结晶粒度指标的要求存在显著的差异。为了满足不同领域对甘氨酸粒度的需求，实现对甘氨酸晶体粒度的定向控制成为了甘氨酸生产过程中迫切需要解决的问题。
目前甘氨酸结晶粒度的定向控制方法主要是通过添加晶种来实现。《ChemicalEngineering Science》2012年7月第77卷10-17；《Chemical Engineering&Technology》2013年7月第36卷第8期1347-1354；《Journal of crystal growth》2004年10月第270卷第3期624-632；《Journal ofcrystal growth》2004年10月第270卷第3期624-632等文献均报道了通过添加晶种来对甘氨酸晶体产品的粒度进行控制，以其获得大粒度的甘氨酸晶体产品。其主要技术方方案能对结晶产品的粒度进行有效的控制，但在工业生产过程中存在诸多问题：首先，生产过程中需要额外的设备来进行晶种的制备，这在很大程度上增加了生产的成本；其次，需要根据工艺的需求对晶种的粒度进行筛选，同时需要对筛选后的晶种晶型精确称量，这在一定程度上又增大了工艺操作的复杂程度；第三，晶种的制备、筛选与称量过程很容易引入一些杂质，而这些杂质随晶种一起添加进入结晶液内后会对产品的质量产生影响。
因此，生产成本低、操作简单的甘氨酸粒度定向控制工艺符合市场需求，它的应用能够为甘氨酸生产企业产生显著的经济效益和社会效益，具有重要的意义。
发明内容
发明目的：为了解决现有甘氨酸结晶技术存在的粒度控制问题，本发明的目的在于提供一种简单可行，能有效调控甘氨酸结晶粒度的方法。
本发明提供的甘氨酸结晶粒度控制方法包括以下步骤：
(1)将甘氨酸原料溶于水中，得到某一温度下接近饱和的甘氨酸水溶液：
(2)将上述步骤得到的甘氨酸水溶液冷却至介稳区内某一温度，恒温至有大量晶核出现；
(3)将上述步骤得到的甘氨酸晶浆进行恒温养晶；
(4)将上述步骤得到的甘氨酸晶浆进行冷却结晶；
(5)将上述步骤得到的甘氨酸晶浆进行恒温养晶，离心过滤后得到甘氨酸晶体产品。
其中，步骤(1)中，甘氨酸溶解的温度为20～80℃，优选30～70℃；
其中，步骤(2)中，冷却速率为0.2～5.0℃/min，优选为0.3～2.5℃/min；
其中，步骤(2)中，冷却温度为1～40.0℃，优选为5～25℃/min；
其中，步骤(3)中，恒温养晶时间为5～60min，优选为20～40min；
其中，步骤(4)中，冷却速率为0.2～3.0℃/min，优选为0.3～1.5℃/min；
其中，步骤(5)中，恒温时间为5～60min，优选为20～35min；
本发明的特点在于设备与工艺简单，操作成本低，能在同一套结晶设备上根据不同的需求结晶获得不同粒度的甘氨酸晶体产品。
附图说明
图1为实施例1晶体产品粒度分布图。
图2为实施例2晶体产品粒度分布图。
图3为实施例3晶体产品粒度分布图。
图4为实施例4晶体产品粒度分布图。
图5为实施例5晶体产品粒度分布图。
具体实施方式
实施例1
将30.0g的甘氨酸溶于60.0g温度为72℃的水溶液中，然后将溶液降温至60℃，恒温至爆发成核，养晶30min后按0.5℃/min的降温速度开始降温，降至15℃，养晶30min后真空过滤、干燥得到平均粒度为671.5μm的甘氨酸晶体。
实施例2
将30.0g的甘氨酸溶于60.0g温度为72℃的水溶液中，然后将溶液降温至54℃，恒温至爆发成核，养晶30min后按0.5℃/min的降温速度开始降温，降至15℃，养晶30min后真空过滤、干燥得到粒度为521.9μm的甘氨酸晶体。
实施例3
将21g的甘氨酸溶于60g温度为50℃的水溶液中，然后将溶液降温至25℃，恒温至爆发成核，养晶30min后按0.5℃/min的降温速度开始降温，降至10℃，养晶30min后真空过滤、干燥得到粒度为462.0μm的甘氨酸晶体。
实施例4
将30g的甘氨酸溶于60g温度为72℃的水溶液中，然后将溶液降温至50℃，恒温至爆发成核，养晶30min后按0.5℃/min的降温速度开始降温，降至10℃，养晶30min后真空过滤、干燥得到粒度为295.9μm的甘氨酸晶体。
实施例5
将12g的甘氨酸溶于60g温度为30℃的水溶液中，然后将溶液降温至2℃，恒温至爆发成核，养晶30min后按0.5℃/min的降温速度开始降温，降至-4℃，养晶30min后真空过滤、干燥得到粒度为180.3μm的甘氨酸晶体。
Claims (8)
1.一种甘氨酸粒度的控制方法。甘氨酸是人体必需的一种氨基酸，作为添加剂，广泛应用于医药、饲料和食品等行业，同时也是一种重要的医药化工原料。
2.权利要求1所述的甘氨酸粒度控制方法，其特征在于包括以下步骤：溶液制备，过冷度产生，爆发成核，养晶，冷却结晶，过滤分离，干燥。
3.权利要求2所述的溶液制备过程，其特征在于，以水为溶剂，配制成一定浓度的甘氨酸水溶液。
4.权利要求2所述的过冷度产生过程，其特征在于，将甘氨酸水溶液冷却至某一温度，形成具有一定过饱和度的甘氨酸水溶液。
5.权利要求2所述的过冷度产生过程，其特征在于，其冷却速率为0.1℃/min～5℃/min。
6.权利要求2所述的爆发成核过程，其特征在于，恒定结晶液温度，溶液在一定诱导期后通过爆发成核产生晶核。
7.权利要求2所述的养晶过程，其特征在于，爆发成核后，恒定结晶液温度养晶15～100分钟。
8.权利要求2所述的冷却结晶过程，其特征在于，结晶液冷却速率为0.1℃/min～5℃/min。
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