CN109453539A - 用于蒸发结晶的装置、三氯蔗糖的结晶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于蒸发结晶的装置，该用于蒸发结晶的装置包括蒸发容器、结晶容器，所述用于蒸发结晶的装置还包括第一循环单元及第二循环单元，所述第一循环单元包括依次连接的第一分管、第一循环泵、第一循环进管；所述第二循环单元包括所述依次连接的第二分管、第二循环泵、加热器及第二循环进管，所述第一循环进管及第二循环进管连于所述蒸发容器。本发明还提供一种三氯蔗糖的结晶方法。该方法设置了额外的第二循环回路，而将部分细晶重新导入蒸发容器作为晶核，诱导得到更多以及更均匀的结晶颗粒。

Description

用于蒸发结晶的装置、三氯蔗糖的结晶方法

技术领域

本发明涉及化学工艺改进领域，特别是涉及一种用于蒸发结晶的装置及三氯蔗糖的结晶方法。

背景技术

三氯蔗糖，化学名4，1'，6'，-三氯-4，1'，6'，-三脱氧半乳型蔗糖，又称蔗糖素、蔗糖精，是由英国泰莱公司(Tate&Lyle)与伦敦大学共同研制的一种新型甜味剂。三氯蔗糖是唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂，其具有无能量，甜度高，甜味纯正，高度安全等特点，是目前最优秀的功能性甜味剂之一。

目前生产三氯蔗糖的主流工艺分为两种，一种为泰莱公司为代表的光气法，另一种为以安徽金禾实业股份有限公司和盐城捷康三氯蔗糖制造有限公司为代表的二氯亚砜法。光气法制备三氯蔗糖的特点为：1)使用光气作为氯化阶段的氯化试剂；2)氯化反应结束后不提纯中间体三氯蔗糖-6-乙酸酯，直接进行一步脱酰得到三氯蔗糖和杂质的混合体系，进而进行萃取结晶得到三氯蔗糖粗品，其生产方法请参见美国发明专利US5498709。二氯亚砜法生产三氯蔗糖的特点为：1)使用二氯亚砜作为氯化阶段的氯化试剂；2)氯化反应结束后先提纯三氯蔗糖-6-乙酸酯，然后在醇类溶剂中使用催化量的碱对提纯后的三氯蔗糖-6-乙酸酯进行脱酰化反应，得到三氯蔗糖粗品，详细工艺请参阅中国发明专利申请CN101619083A和CN 101260127A中描述，不在此进行赘述。

目前，针对上述两种方法制备的三氯蔗糖粗品进行进一步结晶纯化的方法主要有以下几种：

比如中国发明专利CN101260126B公开了一种三氯蔗糖的结晶方法。该方法将待结晶的三氯蔗糖固体或者浓缩液加入醇类溶剂或者醇类与其他溶剂组成的混合溶剂中，加热至完全溶解后，加入活性炭脱色、过滤，滤液缓慢降温结晶，静置并过滤得到三氯蔗糖晶体。然而，通过该工艺制备的三氯蔗糖颗粒小，晶型差，无光泽，并且由于使用有机溶剂结晶，产品中不可避免会残留有机溶剂。

比如中国发明专利CN102391319B公开了一种三氯蔗糖的结晶方法：将三氯蔗糖溶液或三氯蔗糖与醇类溶剂的混合物，搅拌，升温至60～80℃后反应0.5～1.5小时；降温、搅拌结晶，先用3小时将稳定降至55℃，接着每2小时降低5℃将温度降低至18℃，然后以33～36rpm的搅拌速度保温搅拌6h，然后提高搅拌速度至40～45rpm，保温搅拌3h，继而静置24h后过滤得到三氯蔗糖结晶体，该工艺得到的三氯蔗糖晶体虽然有颗粒大，含水量少的优势，但是该工艺操作复杂，控制点多，不同降温阶段和保温结晶阶段均需控制不同搅拌转速，并且结晶时间长，无法实现连续生产，很难在实际生产过程中实现。

比如中国发明专利CN100378115C公开了一种三氯化蔗糖改进的晶形及其生产方法，该方法虽然实现了连续生产，但是其中90wt％的晶体平均颗粒度在30μm～150μm，10wt％的晶体颗粒度在3μm～40μm，总体颗粒度较小，对车间过滤装置要求较高，另外由于产品颗粒较小，使用过程中容易产生飘尘。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可直接获得高纯度、晶粒均匀规整、粒度大的三氯蔗糖的结晶方法，以及用于蒸发结晶的装置。

本发明提供一种用于蒸发结晶的装置，其包括：

蒸发容器，所述蒸发容器用于将溶剂蒸发，所述蒸发容器的底部设置导流管，所述蒸发容器的顶部还设置有蒸发气体出口；

结晶容器，所述结晶容器用于结晶，所述结晶容器位于所述蒸发容器的下方，所述导流管伸至所述结晶容器内，并与结晶容器相连通，所述结晶容器的底部设有晶浆出料口；其中，所述结晶容器的侧壁连有循环物料出管，所述循环物料出管分叉成第一分管和第二分管；

所述用于蒸发结晶的装置还包括第一循环单元及第二循环单元，所述第一循环单元包括所述第一分管、第一循环泵、第一循环进管，所述第一分管与该第一循环泵连接；所述第一循环进管具有第一端及第二端，所述第一循环进管的第一端与所述第一循环泵相连，所述第一循环进管的第二端连于所述蒸发容器；

所述第二循环单元包括所述第二分管、第二循环泵、加热器及第二循环进管，所述第二分管依次与该第二循环泵、加热器连接，所述第二循环进管具有第三端及第四端，所述第二循环进管的第三端与所述加热器相连，所述第二循环进管的第四端连于所述蒸发容器；

所述用于蒸发结晶的装置还包括原料液进管，该原料液进管连接至该第二分管，并用于将原料液通过第二循环泵送至所述加热器。

本发明还提供一种三氯蔗糖的结晶方法，其包括以下步骤：

(1)提供上述用于蒸发结晶的装置；

(2)向所述原料液进管持续注入原料液，其中所述原料液中三氯蔗糖的质量分数为10％～50％，所述原料液的温度为20℃～60℃；

(3)蒸发：所述原料液经由第二分管、第二循环泵、加热器、第二循环进管而进入所述蒸发容器，并控制所述蒸发容器的真空度为96.1KPa～96.9KPa，所述原料液中的溶剂蒸发，得到蒸发处理液；

(4)结晶：所述蒸发处理液经所述导流管进入结晶容器，在所述结晶容器中进行结晶，得到结晶颗粒以及母液，其中所述结晶颗粒包括粒径较大的第一颗粒及粒径较小的细晶颗粒；

(5)分流：当所述结晶颗粒及母液的整体高度到达或超过所述循环物料出管时，所述细晶颗粒及母液进入所述循环物料出管，并分叉，其中，所述母液分叉为第一母液和第二母液，所述细晶颗粒分叉为第一细晶及第二细晶，所述第一细晶及第一母液流入第一分管，所述第二细晶及第二母液流入第二分管，所述第一颗粒沉降于结晶容器的底部；

(6)流入所述第二分管的第二细晶及第二母液会继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流；

(7)流入所述第一分管的第一细晶及第一母液通过所述第一循环泵、第一循环进管进入所述蒸发容器，并继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流，其中所述第一细晶作为晶核诱导得到粒径较大的第二颗粒并沉降至结晶容器的底部；

(8)将含有所述第一颗粒及第二颗粒的晶浆经由晶浆出料口而导出，得到三氯蔗糖成品。

所述用于蒸发结晶的装置具有以下优点：

由于多股作用力(从蒸发容器中而来的流体作用力，由出料带来的作用力，由第一循环泵、第二循环泵带来的作用力)作用下，使得结晶容器中结晶液呈湍流状态，能有效避免晶体团聚的发生，使得析出结晶颗粒大小可控；同时，湍流状态更促使了大小晶体的分离，并在第一循环泵、第二循环泵的作用下，使得其中的细晶颗粒循环导入到加热器和蒸发容器中。循环直接导入到蒸发容器的第一细晶可作为下一周期结晶的晶核，使得后续第二颗粒更快析出，且形成大小更均匀的第二颗粒。

所述第二分管中设置加热器，可给予第二循环单元所运送的原料液或第二母液热量，而促使其在蒸发容器中蒸发部分溶剂，更有利于原料液或第二母液在所述结晶容器进行结晶。该装置可实现连续形成三氯蔗糖成品，结晶效率较高，可适用于工业化生产。

进一步，当所述结晶容器内还设有整流分级器时，该整流分级器可梳理结晶容器(不带整流分级器时)中混乱的流场分布，使得整流分级器下方的液流流程长度趋于一致，各股液流流速趋于一致，使流场分布规则有序，促进结晶颗粒更均匀的析出。同时，整流分级器通道内与整流分级器下方形成了流速差，由于整流分级器下方的低流速无力持续夹带较大的第一颗粒，使得较大的第一颗粒在被整流分级器下方的低流速流体夹带过程中发生沉淀，而被整流分级器下方液流夹带到整流分级器通道附近的细晶颗粒，则会被整流分级器通道内高流速的液流夹带，并循环导入到加热器中重新加热溶解，和循环导入到蒸发容器中作为晶核。整个过程通过调整通道的开孔率及通道上下尺寸比，就能达到筛选、分离细晶颗粒的作用，使得最终得到粒径更加均匀且可控的第一颗粒及第二颗粒。

所述三氯蔗糖的结晶方法具有以下优点：

对原料液进行结晶，得到三氯蔗糖结晶颗粒，通过对其中包含的细晶颗粒进行分流，而将第一细晶直接重新导入蒸发容器并伴随蒸发处理液进入结晶容器，作为下一周期结晶的晶核，最终该晶核慢慢长大得到目标大小的第二颗粒，并诱导更多的第二颗粒更快的析出。即该方法设置了额外的第一循环回路，而将第一细晶重新导入蒸发容器作为晶核，最终得到更多且粒度较大的第二颗粒。采用本发明方法结晶收率达到70％以上，粒径大小均匀，易过滤，且可实现连续化，显著提高生产效率。

进一步的，当所述结晶容器内设有整流分级器时，该整流分级器可梳理结晶容器(不带整流分级器时)中混乱的流场分布，使得整流分级器下方的液流流程长度趋于一致，各股液流流速趋于一致，使流场分布规则有序，促进结晶颗粒更均匀的析出。同时，整流分级器通道内与整流分级器下方形成了流速差，由于整流分级器下方的低流速无力持续夹带较大的第一颗粒，使得较大的第一颗粒在被整流分级器下方的低流速流体夹带过程中发生沉淀，而被整流分级器下方液流夹带到整流分级器通道附近的细晶颗粒，则会被整流分级器通道内高流速的液流夹带，并循环导入到加热器中重新加热溶解，和循环导入到蒸发容器中作为晶核。整个过程通过调整通道的开孔率及通道上下尺寸比，就能达到筛选、分离结晶颗粒的作用，使得最终得到粒径更加均匀且可控的产品。

进一步的，通过设定所述原料液中的溶剂蒸发速度与所述原料液的进料速度的比值为0.1～0.7，以及所述晶浆的出料速度与所述原料液的进料速度的比值为0.1～0.6，以维持母液的过饱和度，可使得结晶过程是连续的。

进一步的，通过设定所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例为1:100～10:1，可得到粒径大小均匀的产品，该方法也可进行大规模的工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1的用于蒸发结晶的装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2的用于蒸发结晶的装置的结构示意图。

图3为图2用于蒸发结晶的装置中的整流分级器的结构示意图。

其中，1、原料液进管；2a、第一分管；2b、第二分管；3、第二循环泵；4、加热器；5、第二循环进管；6、蒸发容器；7、导流管；8、结晶容器；9、消泡除沫器；10、蒸发气体出口；11、平衡管；12、循环物料出管；13、第一循环泵；14、第一循环进管；15、晶浆出料口；16、离心机；17、整流分级器；18、通道。

具体实施方式

下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例1提供一种用于蒸发结晶的装置。所述用于蒸发结晶的装置包括蒸发容器6、结晶容器8，结晶容器8位于蒸发容器6的下方，蒸发容器6用于将溶剂蒸发，结晶容器8用于结晶，蒸发容器6的顶部设置有蒸发气体出口10，蒸发容器6的底部设置导流管7，导流管7伸至结晶容器8内，并与结晶容器8相连通，结晶容器8的侧壁连有循环物料出管12，循环物料出管12分叉成第一分管2a和第二分管2b。

所述用于蒸发结晶的还包括第一循环单元及第二循环单元，第一循环单元包括第一分管2a、第一循环泵13、第一循环进管14，第一分管2a与第一循环泵13连接，第一循环进管14具有第一端及第二端，第一循环进管14的第一端与第一循环泵13相连，第一循环进管14的第二端连于蒸发容器6。

第二循环单元包括所述第二分管2b、第二循环泵3、加热器4及第二循环进管5，第二分管2b依次与第二循环泵3、加热器4连接，第二循环进管5具有第三端及第四端，第二循环进管5的第三端与所述加热器4相连，第二循环进管5的第四端连于蒸发容器6。

所述用于蒸发结晶的装置还包括原料液进管1，原料液进管1连接至该第二分管2b，并用于将原料液通过第二循环泵3送至加热器4。

所述结晶容器8与蒸发容器6之外有两个循环回路。第一个循环回路(对应第一循环单元)为：结晶容器8、循环物料出管12、第一分管2a、第一循环泵13、第一循环进管14、蒸发容器6；第二个循环回路(对应第二循环单元)为：结晶容器8、循环物料出管12、第二分管2b、第二循环泵3、加热器4、第二循环进管5、蒸发容器6。其中，第二分管2b也承担着与原料液进管1连接，而将原料液持续引入第二循环回路的作用。

该第一循环回路用于将结晶容器8内的部分母液(定义为第一母液)以及结晶得到的部分细晶颗粒(定义为第一细晶)直接引至蒸发容器6，该第一细晶颗粒可作为下一周期的结晶晶核，从而会诱导得到更均匀的结晶颗粒。需要说明的是，该第一细晶可继续长大得到更大及更均匀的第二颗粒，同时，第一细晶重新进入结晶容器8也会诱导更多的第二颗粒有序地形成，也就是说，该第一循环回路的效果分为两个方面：一是使得数量更多的第二颗粒形成；二是使得第一细晶生长为均匀的第二颗粒。

该第二循环回路用于将结晶容器8内的另一部分母液(定义为第二母液)及结晶得到的另一部分细晶颗粒(定义为第二细晶)经过加热器4的作用进入蒸发容器6，溶剂蒸发后，进入结晶容器8而进行下一周期的结晶。

所述蒸发容器6通常无需额外的加热，由所述第二循环进管5流入的原料液或者第二母液在经过加热器4的加热之后，其温度均会上升，因此，原料液或者第二母液会在所述蒸发容器6内蒸发掉部分的溶剂。为了避免溶剂蒸发过程中产生的泡沫夹带走部分的产品，造成收率损失，在蒸发容器6的内部靠近蒸发气体出口10处设有消泡除沫器9，消泡除沫器9可为筛网结构或者其它类型的消泡除沫器。

所述蒸发容器6的侧壁以及结晶容器8的侧壁还设有平衡管11，平衡管11连通蒸发容器6与结晶容器8。

所述结晶容器8的底部设有晶浆出料口15。

请参阅图2，本发明实施例2提供一种用于蒸发结晶的装置。该用于蒸发结晶的装置与实施例1的用于蒸发结晶的装置的结构基本相同，其区别在于：在结晶容器8内设整流分级器17。请参阅图3，所述整流分级器17包括多个通道18。所述整流分级器17的作用为得到更均匀的结晶颗粒。

所述通道18的下端的尺寸大于所述通道18的上端的尺寸，此设计目的有两个方面：(1)防止颗粒“返混”现象的发生；(2)避免了通道18堵塞的可能。

所述通道18的下端的尺寸与所述通道18的上端的尺寸之比值为1.1:1～10:1，优选的，所述通道18的下端的尺寸与所述通道18的上端的尺寸之比值为1.5:1～5:1。

所述通道18的上端的尺寸为3毫米～100毫米，优选为5毫米～50毫米。

多个所述通道18的开孔率(即，通道的上端的面积之和占所述整流分级器的上表面的面积的百分数)为5％～50％，优选为10％～30％。

所述用于蒸发结晶的装置具有以下优点：

所述蒸发容器6用于蒸发原料液中的溶剂，结晶容器8用于结晶，通过将循环物料出管12分叉成第一分管2a和第二分管2b，第一分管2a用于将原料液结晶形成的第一细晶重新导至蒸发容器6内，该的第一细晶可作为下一周期结晶的晶核，从而生长得到第二颗粒及诱导更多以及更均匀的第二颗粒形成；所述第二分管2b中设置加热器4，可给予原料液或第二母液热量，而在蒸发容器6中溶剂部分蒸发，更有利于原料液或第二母液在所述结晶容器8进行结晶。

本发明还提供一种三氯蔗糖的结晶方法。该结晶方法包括以下步骤：

(1)提供用于蒸发结晶的装置；

(2)向所述原料液进管1持续注入原料液，其中所述原料液中三氯蔗糖的质量分数为10％～50％，所述原料液的温度为20℃～60℃；

(3)蒸发：所述原料液经由第二分管2b、第二循环泵3、加热器4、第二循环进管5而进入所述蒸发容器6，并控制所述蒸发容器的真空度为96.1KPa～96.9KPa，所述原料液中的溶剂蒸发，得到蒸发处理液；

(4)结晶：所述蒸发处理液经所述导流管7进入结晶容器8，在所述结晶容器8中进行结晶，得到结晶颗粒以及母液，其中所述结晶颗粒包括粒径较大的第一颗粒及粒径较小的细晶颗粒；

(5)分流：当所述结晶颗粒及母液的整体高度到达或超过所述循环物料出管12时，所述细晶颗粒及母液进入所述循环物料出管12，并分叉，其中，所述母液分叉为第一母液和第二母液，所述细晶颗粒分叉为第一细晶及第二细晶，所述第一细晶及第一母液流入第一分管2a，所述第二细晶及第二母液流入第二分管2b，所述第一颗粒沉降于结晶容器的底部；

(6)流入所述第二分管2b的第二细晶及第二母液会继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流；

(7)流入所述第一分管2a的第一细晶及第一母液通过所述第一循环泵13、第一循环进管14进入所述蒸发容器6，并继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流，其中所述第一细晶作为晶核而诱导得到粒径较大的第二颗粒并沉降至结晶容器的底部；

(8)将含有所述第一颗粒及第二颗粒的晶浆经由晶浆出料口15而导出，得到三氯蔗糖成品。

其中，优选的，步骤(2)所述原料液中三氯蔗糖的质量分数为30％～45％，所述原料液的温度为25℃～60℃。

步骤(2)由所述原料液进管1注入原料液至步骤(8)由晶浆出料口15第一次导出晶浆的时间为3小时～16小时。所述原料液中的溶剂蒸发速度与所述原料液的进料速度的比值为0.1～0.7，优选为0.2～0.6。这是因为首次进行结晶的时候，需要注入较多的原料液，以使所述结晶容器8内有足够多的三氯蔗糖，以达到适宜的过饱和度和停留时间。导出晶浆的时机，可以根据所述结晶容器8内的晶体颗粒(包括所述第一颗粒及第二颗粒)的固含量来确定。比如当固含量大于25％时，可打开晶浆出料口15而出料。当然，在后续的流程中，由所述原料液进管1持续的注入原料液，可在晶浆出料口15持续的得到晶浆。

将所述第一细晶与第一母液的总和定义为第一流股，将第二细晶与第二母液的总和定义为第二流股。在母液及细晶颗粒的总量一定的情况下，细晶颗粒分布均匀的情况下，可认为第一细晶与第二细晶的比例等于所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例。本发明中，通过控制所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例为1:100～10:1，可控制所述第一细晶的所占的比例，进而控制循环回到所述蒸发容器6中的晶核的比例。优选的，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例为1:10～4:5。

在步骤(3)蒸发的过程中，所述原料液或者流入所述第二分管2b的第二母液在经过所述加热器4之后，温度升高至30℃～70℃。优选的，所述原料液或者流入所述第二分管2b的第二母液在经过所述加热器4之后，温度升高至35℃～60℃。

在步骤(3)蒸发的过程中，所述蒸发容器6的真空度优选为96.4KPa～96.7KPa。

在步骤(5)分流的过程中，所述结晶容器8内可设有整流分级器17。当结晶颗粒及母液的整体高度到达或超过所述循环物料出管12连于所述结晶容器8的位置时，所述细晶颗粒及母液通过整流分级器17进入所述循环物料出管12。所述整流分级器17的作用在于，使得第一细晶进入循环物料出管12，而颗粒较大的第一颗粒仍然留在所述结晶容器8内，最终实现产品粒径均匀。可以理解，所述结晶容器8的底部可设置成锥形区域，以便于实现晶体颗粒分级及较便捷的出料。

步骤(2)由所述原料液进管注入原料液至步骤(8)由晶浆出料口第一次导出晶浆的时间为3小时～16小时。在第一次由晶浆出料口15导出晶浆之后，所述原料液中的溶剂蒸发速度与所述原料液的进料速度的比值调小。将步骤(8)的晶浆的出料速度与步骤(2)的原料液的进料速度的比值调整为0.1～0.6。物料停留时间可根据本发明的蒸发结晶装置稳态运行时的物料总量除以出料速度来进行计算。优选的，为了维持适宜的过饱和度和停留时间，从而保证最终晶体颗粒的粒度分布均匀，步骤(8)的晶浆的出料速度与步骤(2)的原料液的进料速度的比值为0.1～0.5。

在步骤(8)之后，将含有所述第一颗粒及第二颗粒的晶浆经由晶浆出料口15而导出后，通过离心机16经过离心得到滤饼以及离心所得母液，并将该离心所得母液回收循环至当前结晶步骤的前一次结晶步骤或前一次萃取步骤。

所述三氯蔗糖的结晶方法具有以下优点：

对原料液进行结晶，得到三氯蔗糖结晶颗粒，通过对其中包含的细晶颗粒进行分流，而将第一细晶直接重新导入蒸发容器6并伴随蒸发处理液进入结晶容器，作为下一周期结晶的晶核，最终该晶核慢慢长大得到更多且晶粒更为均匀的第二颗粒。

以下将通过实施例对本发明所述三氯蔗糖的结晶方法作进一步的说明。

本实施例中三氯蔗糖粗品可以为萃取工序后的三氯蔗糖粗品，也可为一次或两次以上的结晶粗品。通常萃取工序后的三氯蔗糖粗品纯度范围在88％-92％之间，一次结晶粗品纯度范围在95％-98％之间，两次以上结晶粗品纯度范围在98％以上。

本发明实施例中数据和效果并不限定本发明技术的实际应用范围。

实施例1

本实施例采用如图1所示用于蒸发结晶的装置进行结晶操作，具体按以下步骤进行：

(1)将纯度为88％的三氯蔗糖粗品用水溶解，经脱色、过滤得到质量百分比浓度为20％的三氯蔗糖的原料液，温度为30℃。

(2)开启加热器4，自原料液进管1泵入三氯蔗糖的原料液，经由第二循环泵3输送至加热器4，原料液的温度升高至32℃。加热后的原料液以200kg/h的速度连续流入蒸发容器6。

(3)控制蒸发容器6的真空度为96.5kPa，，使原料液进入蒸发容器6后迅速达到沸腾状态，水分蒸发速度维持在100kg/h，溶剂大量挥发，浓缩液经导流管7进入结晶容器8。当结晶容器8内液位达到循环物料出管12并能实现循环流动时，减小原料液的进料速度至100kg/h，第二循环泵3流速控制在2000kg/h，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例控制在0.1，维持稳定5小时。

(4)当结晶容器8的底部锥形沉降区固含量达到25％，打开结晶容器8的底部晶浆出料口15的阀门，结晶容器8中的晶浆以100kg/h的流速进入连续式离心机16中过滤，滤饼用工艺水洗涤后连续出料，过滤母液经浓缩、脱色处理后可循环至当前结晶步骤的前一次结晶步骤或前一次萃取步骤。

(5)结晶容器8中的晶浆开始出料后，原料液的进料速度调至200kg/h，所述第二循环泵3的流速控制在2100kg/h，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量之比控制在0.1。

(6)所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为95％，以进料量计，结晶收率为70％，其中，80％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，14％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，6％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

实施例2

该实施例采用的甲硫酸铵的结晶方法所采用的用于蒸发结晶的装置为图2所示的用于蒸发结晶的装置。

(1)将纯度为95％的三氯蔗糖粗品用水溶解，经脱色、过滤得到质量百分比浓度为40％的三氯蔗糖的原料液，温度为30℃。

(2)开启加热器4，自原料液进管1泵入三氯蔗糖的原料液，经由第二循环泵3输送至加热器4，原料液的温度升高至35℃。加热后的原料液以200kg/h的速度连续流入蒸发容器6。通道18的上端的直径为50毫米，通道18的下端的直径与通道18的上端的直径之比值为1.5:1，所述通道的开孔率为20％。

(3)控制蒸发容器6的真空度为96.5kPa，使原料液进入蒸发容器6后达到沸腾状态，水分蒸发速度维持在100kg/h，溶剂大量挥发，浓缩液经导流管7进入结晶容器8。当结晶容器8内液位达到循环物料出管12并能实现循环流动时，减小原料液的进料速度至100kg/h，第二循环泵3的流速控制在2000kg/h，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例控制在0.1，维持稳定5小时。

(4)当结晶容器8的底部锥形沉降区固含量达到54％，打开底部晶浆出料口15的阀门，结晶容器8中的晶浆以100kg/h的流速进入连续式离心机16中过滤，滤饼用工艺水洗涤后连续出料，过滤母液经浓缩、脱色处理后可循环至当前结晶步骤的前一次结晶步骤或前一次萃取步骤。

(5)当结晶器中的晶浆开始出料后，原料液进料速度调至200kg/h，第二循环泵3的流速控制在2100kg/h，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量之比控制在0.1。

(6)所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为98％，以进料量计，结晶收率为70.3％，其中，85％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，10％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，5％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

实施例3

在实施例2的基础上，调节步骤(1)三氯蔗糖粗品的纯度为98％，调节步骤(2)原料液的进料速度为300kg/h；调节步骤(4)固含量为41％，出料速度为200kg/h；调节步骤(5)原料液的进料速度为300kg/h，第二循环泵3的流速控制在2200kg/h，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例控制为0.1；其余条件均同实施例2。所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为99.1％，以进料量计，结晶收率为70.5％，其中，80％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在550微米～700微米的范围内，13％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在300微米～550微米的范围内，7％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～30微米的范围内。

为了更好说明，本发明所述用于蒸发结晶的装置在结晶方法中的技术效果，特提供对比例1。

对比例1

在实施例2的基础上，将步骤(3)第二循环泵3的流速控制在2000kg/h，第一循环泵13的流速控制在0kg/h；调节步骤(5)原料液的进料速度为200kg/h，第二循环泵3的流速控制在2100kg/h，第一循环泵13的流速控制在0kg/h。其余条件均同实施例2。所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶，纯度为98.4％，以进料量计，结晶收率70.6％，其中，60％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在350微米～500微米的范围内，25％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，15％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

将对比例1与实施例2对比，可见，实施例2最后得到的结晶颗粒，高达85％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，即绝大多数的粒径较大。

实施例4

在实施例2的基础上，调节步骤(2)通道18的上端的直径为20毫米，通道18的下端的直径与通道18的上端的直径之比值为3:1，所述通道的开孔率为20％；其余条件均同实施例2。所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为98.1％，以进料量计，结晶收率为70.4％，其中，83％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，8％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，9％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

实施例5

在实施例2的基础上，调节步骤(2)通道18的上端的直径为5毫米，通道18的下端的直径与通道18的上端的直径之比值为5:1，所述通道的开孔率为20％；其余条件均同实施例2。所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为97.5％，以进料量计，结晶收率为70％，其中，81％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，13％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，6％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

实施例6

在实施例2的基础上，调节步骤(2)通道18的上端的直径为50毫米，通道18的下端的直径与通道18的上端的直径之比值为1.5:1，所述通道的开孔率为40％；其余条件均同实施例2。所得滤饼经烘干后得到白色的三氯蔗糖结晶颗粒，纯度为97.8％，以进料量计，结晶收率为70.13％，其中，82％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在400微米～500微米的范围内，12％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在200微米～400微米的范围内，6％的三氯蔗糖结晶颗粒的粒度在50微米～200微米的范围内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种用于蒸发结晶的装置，其包括：

蒸发容器，所述蒸发容器用于将溶剂蒸发，所述蒸发容器的底部设置导流管，所述蒸发容器的顶部还设置有蒸发气体出口；

结晶容器，所述结晶容器用于结晶，所述结晶容器位于所述蒸发容器的下方，所述导流管伸至所述结晶容器内，并与结晶容器相连通，所述结晶容器的底部设有晶浆出料口；其特征在于，

所述结晶容器的侧壁连有循环物料出管，所述循环物料出管分叉成第一分管和第二分管；

所述用于蒸发结晶的装置还包括第一循环单元及第二循环单元，所述第一循环单元包括所述第一分管、第一循环泵、第一循环进管，所述第一分管与该第一循环泵连接；所述第一循环进管具有第一端及第二端，所述第一循环进管的第一端与所述第一循环泵相连，所述第一循环进管的第二端连于所述蒸发容器；

所述第二循环单元包括所述第二分管、第二循环泵、加热器及第二循环进管，所述第二分管依次与该第二循环泵、加热器连接，所述第二循环进管具有第三端及第四端，所述第二循环进管的第三端与所述加热器相连，所述第二循环进管的第四端连于所述蒸发容器；

所述用于蒸发结晶的装置还包括原料液进管，该原料液进管连接至该第二分管，并用于将原料液通过第二循环泵送至所述加热器。

2.如权利要求1所述的用于蒸发结晶的装置，其特征在于，所述结晶容器内还设有整流分级器，所述整流分级器包括多个通道，所述通道的下端的尺寸与所述通道的上端的尺寸之比值为1.1:1～10:1。

3.如权利要求2所述的用于蒸发结晶的装置，其特征在于，所述通道的上端的尺寸为3毫米～100毫米。

4.如权利要求2所述的用于蒸发结晶的装置，其特征在于，所述通道的开孔率为5％～50％。

5.如权利要求1所述的用于蒸发结晶的装置，其特征在于，所述蒸发容器的内部靠近所述蒸发气体出口处设有消泡除沫器。

6.如权利要求1所述的用于蒸发结晶的装置，其特征在于，所述蒸发容器的侧壁以及所述结晶容器的侧壁还设有平衡管，所述平衡管连通所述蒸发容器与结晶容器。

7.一种三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)提供如权利要求1～6任一项所述的用于蒸发结晶的装置；

(2)向所述原料液进管持续注入原料液，其中所述原料液中三氯蔗糖的质量分数为10％～50％，所述原料液的温度为20℃～60℃；

(3)蒸发：所述原料液经由第二分管、第二循环泵、加热器、第二循环进管而进入所述蒸发容器，并控制所述蒸发容器的真空度为96.1KPa～96.9KPa，所述原料液中的溶剂蒸发，得到蒸发处理液；

(4)结晶：所述蒸发处理液经所述导流管进入结晶容器，在所述结晶容器中进行结晶，得到结晶颗粒以及母液，其中所述结晶颗粒包括粒径较大的第一颗粒及粒径较小的细晶颗粒；

(5)分流：当所述结晶颗粒及母液的整体高度到达或超过所述循环物料出管时，所述细晶颗粒及母液进入所述循环物料出管，并分叉，其中，所述母液分叉为第一母液和第二母液，所述细晶颗粒分叉为第一细晶及第二细晶，所述第一细晶及第一母液流入第一分管，所述第二细晶及第二母液流入第二分管，所述第一颗粒沉降于结晶容器的底部；

(6)流入所述第二分管的第二细晶及第二母液会继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流；

(7)流入所述第一分管的第一细晶及第一母液通过所述第一循环泵、第一循环进管进入所述蒸发容器，并继续进行下一周期的结晶即步骤(3)蒸发、步骤(4)结晶以及步骤(5)分流，其中所述第一细晶作为晶核诱导得到粒径较大的第二颗粒并沉降至结晶容器的底部；

(8)将含有所述第一颗粒及第二颗粒的晶浆经由晶浆出料口而导出，得到三氯蔗糖成品。

8.如权利要求7所述的三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，所述原料液中的溶剂蒸发速度与所述原料液的进料速度的比值为0.1～0.7，所述晶浆的出料速度与所述原料液的进料速度的比值为0.1～0.6。

9.如权利要求7所述的三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，在步骤(5)分流的过程中，所述结晶容器内还设有整流分级器，当结晶颗粒及母液的整体高度到达或超过所述循环物料出管连于所述结晶容器的位置时，所述细晶颗粒及母液通过整流分级器进入所述循环物料出管。

10.如权利要求7所述的三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，在步骤(3)蒸发的过程中，所述原料液或者流入所述第二分管的第二母液在经过所述加热器之后，温度升高至30℃～70℃。

11.如权利要求7所述的三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，将步骤(5)中流入第一分管的所述第一细晶及第一母液定义为第一流股，将流入第二分管所述第二细晶及第二母液定义为第二流股，所述第一流股的流量与所述第二流股的流量的比例为1:100～10:1。

12.如权利要求7所述的三氯蔗糖的结晶方法，其特征在于，在步骤(8)之后，将含有所述第一颗粒及第二颗粒的晶浆经由晶浆出料口而导出后，经过离心得到滤饼以及离心所得母液，并将该离心所得母液回收循环至当前结晶步骤的前一次结晶步骤或前一次萃取步骤。