CN1148247C - 结晶装置和结晶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种结晶装置，它包括一个搅拌罐，一个用于沿着搅拌罐壁循环液体或浆液的液体循环装置和一个或多个能够在搅拌罐壁产生温差的温差产生装置，其中温差产生装置安装于此搅拌罐上。例如，温差产生装置安装在通过旋转液体喷射装置喷出的液体或浆液与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域，相对于周围液体或浆液的温度来说，这升高或降低了喷出的液体或浆液的温度。由于具有此形状的装置有一个大的蒸发区域和大的热传递区域，缩短了晶体产生诱导期，得到了尺寸分布窄的大尺寸晶体。而且有可能得到特定的晶形，也就是说有可能控制晶体多晶型现象。

Description

结晶装置和结晶方法
技术领域
本发明涉及一种结晶装置和结晶方法。更具体地说，本发明涉及一种可使结晶诱导时间缩短，并且可得到窄尺寸分布的大晶体的结晶装置以及获得此类晶体的方法。此外，本发明还涉及控制晶体多晶型现象的方法。
背景技术
一种已知的结晶方法是通过蒸发溶剂来提高溶液的浓度。此方法中，当溶液中被结晶物质的浓度增加时，溶剂的蒸发速度降低，由此出现了结晶速度逐渐降低，所得晶体直径分布变宽等缺点。而且还有有关成本方面的问题，因为必须长时间的蒸发溶剂。
另外，还有一种冷却结晶的方法。但是有以下诸多的问题，如结晶耗时长；分离困难；粒度调整困难。此外，还有一个问题就是冷却结晶成本高。
此外，一种物质可以有不同的晶形，例如α-晶，β-晶和γ-晶，并且物质溶解度的变化取决于晶形。尤其在医药领域中，使晶形均一是非常重要的，因为通过特定的晶形可以得到药品的均匀溶解度。但得到特定的晶形(也就是说控制晶体多晶型现象)是很困难的，而且从具有不同晶形的晶体混合物中分离出具有特定晶形的晶体也是很困难的。
因此，需要有一种快速简单的方法，得到晶形一致(即能够控制晶体多晶型现象)、尺寸分布窄且大尺寸的晶体。
本发明的公开
本发明的一种结晶装置包括一个搅拌罐，装有一个位于该搅拌罐下部的温差产生装置和一个或多个位于该搅拌罐上部的温差产生装置；和一个用于沿着搅拌罐的壁循环液体或浆液的液体循环装置；其中，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
根据本发明的另一种结晶装置，其包括一个搅拌罐，该搅拌罐装有一个液体喷射装置，该液体喷射装置由一个旋转轴和一个或多个安装在此旋转轴上的液体进料装置组成的，一个位于该搅拌罐下部的温差产生装置，以及一个或多个位于该搅拌罐上部的温差产生装置，，其中，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
在一个优选实施方案中，其上部温差产生装置是一个加热装置，它安装在通过旋转液体喷射装置喷出的液体或浆液与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域，使喷出液体或浆液的温度升高到高于周围液体或浆液的温度。
在另一个优选实施方案中，其上部温差产生装置是一个冷却装置，它安装在通过旋转液体喷射装置喷出的液体或浆液与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域，使喷出液体或浆液的温度降低到低于周围液体或浆液的温度。
在一个优选实施方案中，其温差产生装置包括两个冷却装置和一个加热装置，加热装置位于两个冷却装置的下方，液体或浆液通过旋转液体喷射装置喷向两个冷却装置之间的区域或喷向较低冷却装置的区域。
在另一个优选实施方案中，液体进料装置是漏斗状体，管状体，板状体或圆锥状中空截锥体。
在一个优选实施方案中，结晶装置是冷却结晶装置。
在另一个优选实施方案中，结晶装置是浓缩结晶装置。
本发明控制晶体多晶型现象的方法包括浓缩液体以产生晶体，同时使液体沿有温差的罐壁循环，其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
另一种控制晶体多晶型现象的方法包括从液体喷射装置中喷出液体或浆液，该液体喷射装置装有一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置；使喷出的液体或浆液与一罐壁接触，该罐壁的温度与此液体或浆液温度不同，并循环此液体或浆液，其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
在一个优选实施方案中，使喷出的液体或浆液与一罐壁接触，该罐壁的温度高于此液体或浆液的温度。
在另一个优选实施方案中，喷出的液体或浆液与一罐壁接触，该罐壁的温度低于此液体或浆液的温度。
根据本发明，生长平均尺寸大的晶体的方法包括从装有一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置的液体喷射装置中喷出液体或浆液，并使喷出的液体或浆液与一罐壁接触，该罐壁的温度不同于此液体或浆液温度，并循环此液体或浆液，其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
附图的简要说明
图1是本发明结晶装置的一个实例。
图2是装有漏斗状液体进料装置的液体喷射装置的一个实例。
图3是本发明结晶装置的另一个实施方案。
图4是分别用本发明的结晶装置和常规结晶装置得到的L-天冬氨酸的结晶速度图。
图5是分别用本发明的结晶装置和常规结晶装置得到的L-天冬氨酸的晶体尺寸分布图。
图6是结晶过程中存在的晶形的照片。
图7是晶形的瞬时变化图。
图8是L-谷氨酸浓度的瞬时变化图。
图9是L-谷氨酸晶体的平均直径瞬时变化图。
图10是浓缩过程中不同时间对应的L-谷氨酸晶体的平均直径分布图。
图11是对苯二酸晶体的照片。图11A是用本发明装置得到的晶体，图11B是用常规装置得到的晶体。图11A和11B的放大倍数是100倍。
实施本发明的最佳方式
定义
本说明书中，“液体”是指不含晶粒的液体，“浆液”是指含有晶粒的液体。“液体循环装置”和“液体喷射装置”分别指用于循环和喷射液体或浆液的装置。
本发明的结晶装置
本发明的结晶装置包括一个搅拌罐，一个用于沿着搅拌罐的罐壁循环液体或浆液的液体循环装置，和一个或多个能够在搅拌罐壁处产生温差的温差产生装置，其中温差产生装置安装于搅拌罐上。
最优选的结晶装置包括一个装有液体喷射装置的搅拌罐，该液体喷射装置包括一个旋转轴和一个或多个固定在旋转轴上的液体进料装置，和一个或多个能在搅拌罐壁上产生温差的温差产生装置。
本发明结晶装置的特征在于它有一个液体循环装置，如液体喷射装置，此装置可使液体或浆液与不同的温度(即较高或较低的温度)接触。从而本发明的结晶装置可利用三个可变量：循环液体量，高温和低温。利用具有这些特征的本发明的装置，不仅能够控制晶体多晶型现象，还能够快速容易地生长(产生晶体)出尺寸分布窄且平均直径大的晶体。
用于本发明的液体循环装置优选为沿着搅拌罐形状循环液体或浆液的装置。例如这种装置包括利用循环泵将液体或浆液提升至搅拌罐的上部并使液体或浆液从搅拌罐的上部沿着罐壁流动的装置，用喷嘴或类似物使液体或浆液从搅拌罐上部沿着罐壁流动的装置和将液体或浆液喷向罐壁的装置。这些装置中，最优选使用的液体喷射装置是利用伯努力利定理和/或离心力泵取液体或浆液并使其喷向罐壁。
下面是对本发明使用一个液体喷射装置的结晶装置的描述。毋庸置疑，本发明的结晶装置不限于使用一个液体喷出装置的实例。
图1是本发明的结晶装置图。与旋转轴3连接的发动机M被安装在搅拌罐T上。液体喷射装置4由液体进料装置1和连接件2构成，并固定在旋转轴3上，所述液体进料装置1由中空管做成。H和J是温差产生装置。温差产生装置用于产生温差。也就是说，安装在搅拌罐T上部的温差产生装置H的温度可被设定到高于或低于安装在搅拌罐T下部的温差产生装置J的温度。
液体进料装置1的下开口11位于液面L的下方，而液体进料装置1的上开口12位于液面L的上方。液体进料装置1以一定的倾斜角安装于连接件2上。当液体喷射装置4与旋转轴3同时旋转时，液体喷射装置4从液体进料装置1的下开口11吸入液体或浆液，使液体或浆液流过液体进料装置1，并从上开口12喷出液体或浆液，以使喷出的液体与安装在搅拌罐T上部的温差产生装置H接触。
取决于温差产生装置H，喷出的液体或浆液的温度可变得高于或低于环境温度。
如果温差产生装置H是一个加热装置，浆液流经加热区域时，细晶体溶解，由于浆液沿着内壁流回冷却罐，下部的热传递区域通常可以被充分的利用，从而增加了冷却速度，缩短了晶体产生的诱导期，并且生长出尺寸分布窄和大尺寸的晶体。此结晶装置是冷却结晶装置的一个实例。
另一方面，如果温差产生装置H是一个冷却装置，当浆液流经冷却区域时浆液中结晶加速，而且由于浆液沿内壁流回，因此增加了结晶速度，缩短了晶体产生的诱导期，生长出尺寸分布窄和大尺寸的晶体。此结晶装置是浓缩结晶装置的一个实例。
图2中的结晶装置是与图1相同的结晶装置。此结晶装置是以漏斗状壳体5作为液体喷射装置4的结晶装置的一个实例。通过旋转与漏斗状壳体5连接的旋转轴3，旋转轴3的旋转向前传递，平板状部分53随之转动，液体或浆液从漏斗状壳体5的下开口51上升，从上开口52喷出并与温差产生装置H的加热或冷却区域接触。
图3中的结晶装置是液体喷射装置4与旋转轴3的上部连接且搅拌片6低于液体喷射装置4的一种结晶装置的实例。当此装置中的液体或浆液浓缩到一定程度，液体不再喷出，此后结晶由搅拌来进行。
在此方法中，本发明的装置可用于冷却结晶和浓缩结晶。由于本发明的装置的蒸发区域和热传递区域大，从而缩短了结晶诱导期，并得到了尺寸分布窄的大尺寸晶体。而且还有可能得到特定的晶形，也就是说可能控制晶体多晶型现象。
下面是对本发明结晶装置各种器件的说明。
A.液体喷射装置
用图1中所示装置的实例来解释液体喷射装置。液体喷射装置4由中空管的液体进料装置1和连接件2组成，并安装于旋转轴3上。液体进料装置1的下开口11位于液面L的下方，液体进料装置1的上开口12在液面L的上方。液体进料装置1以一定的倾斜角安装在连接件2上。当液体喷射装置4随着旋转轴3旋转时，它从液体进料装置1(如管子)的下开口11吸入液体或浆液，使此液体或浆液流经液体进料装置1，并从上开口12喷出液体或浆液，从而使喷出的液体与搅拌罐T的罐壁接触。
通过改变液体喷射装置4的液体进料装置1的安装角度，改变转数等可以改变喷出液体喷到搅拌罐罐壁的位置。因而考虑到下面将讨论的温差产生装置的位置，液体进料装置1与液体喷射装置4的连接角度和转数可以改变。
应该指出的是图1中所示的液体喷射装置4仅仅是一个实例。例如专利公开号为No.6-335627的日本专利中所述的设备可用作本发明结晶装置的液体喷射装置4。
连接于液体喷射装置的液体进料装置1的形状没有限制，只要它是依据伯努利定理和/或离心力，可使液体或浆液由于旋转轴3的旋转而流动的形状即可。此外图2中所示的管子可以包括诸如漏斗状，板状或锥型中空截锥体。
B.温差产生装置
本发明装置中所用的温差产生装置用于产生温差。也就是说，位于搅拌罐上部的温差产生装置的温度可以被设置成高于或低于位于搅拌罐下部的温差产生装置的温度。哪个温度应设置得高一些取决于所需要的晶形(如α-晶，β-晶)。晶体多晶型现象可通过在搅拌罐的上部和下部之间提供温差来控制。
温差产生装置安装在从液体喷射装置喷出的液体与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域。温差产生装置的实例包括电加热器，电磁感应加热器，加热线圈，加热板或内部可循环热气，蒸汽，热介质，热水，冷却水，盐水等的套管。温差产生装置可以安装于搅拌罐的外侧或内侧。而且温差产生装置可以以可拆卸的方式安装。因此，例如加热线圈，加热板，冷却板等可以置于搅拌罐罐壁的内侧以使从液体喷射装置喷出的液体与加热线圈，加热板，冷却板等撞击。
某些情况下，温差产生装置最好是可拆卸的，这是因为喷出的液体与罐壁碰撞的位置可以通过定期地或随时地改变液体喷射装置的转数来改变。另外，在温差产生装置中，可将加热装置固定从而只加热所需要的区域，例如可用计算机等控制。
当液体喷射装置的转数减少时不喷出液体或浆液。但是如果装有两个温差产生装置且下面的装置温度低时，这部分起到了冷凝器的作用，这使得控制晶体多晶型现象非常容易。
也优选装有三个或更多的温差产生装置。例如优选装有三个温差产生装置且冷却上部和中部而加热下部的浓缩结晶装置(下面将解释)。当从液体喷射装置中喷出的液体不与最上部冷却部分接触而与中部接触时，就有可能在中间部位产生晶体。但是由于上部有冷凝器的功能，液体冷凝，并且中间冷却部用低浓度的液体冲洗的可能性非常大。当液体喷射装置的转数减少时，液体或浆液不喷出来，以致于在中间冷却部已产生的晶体被上冷却部已冷凝的液体冲走。因此，优选装有三个或多个温差产生装置。
C.结晶方法
C-1冷却结晶装置和结晶方法
参考图1来解释冷却结晶装置。图1的冷却结晶装置中，温差产生装置H(位于罐壁的上部)的温度高于温差产生装置J(位于罐壁的上部)的温度。因此，优选温差产生装置H是一个加热装置(例如，加热器或加热线圈)，温差产生装置J(位于罐壁的下部)是冷却装置(例如冷却套管)。
通过旋转液体喷射装置4，含有由冷却产生的细晶体的浆液喷向搅拌罐T的上部，当浆液流经由温差产生装置H(加热装置)已加热的区域时，浆液中的细晶体被溶解，由于浆液沿着罐内壁流回到冷却罐内，所有下部的热传递区域通常都得到了应用，因此具有冷却速度提高，结晶诱导期缩短，生长出的晶体尺寸分布窄且尺寸大的优点。
由于本发明的结晶装置还可用作浓缩装置，如果在转变为冷却结晶之前液体必须有一定的浓度，可以把温差产生装置J(在罐壁的下部)用作一个加热装置，以使蒸发区域和热传递区域变大，使浓缩加速进行，并可显著地缩短整体上结晶所需的时间。也就是说，将温差产生装置H(在罐壁的上部)的温度设置得低而将温差产生装置J(在罐壁的下部)的温度设置得高以进行一定程度的浓缩，然后将温差产生装置H(在罐壁的上部)的温度设置高，将温差产生装置J(在罐壁的下部)的温度设置低以进行冷却结晶。
C-2浓缩结晶装置和结晶方法
参考图1来解释浓缩结晶装置。图1的浓缩结晶装置中，温差产生装置H(在罐壁的上部)的温度低于温差产生装置J(在罐壁的下部)的温度。因此，温差产生装置H最好是一个冷却装置(例如冷却套管)，温差产生装置J(在罐壁的下部分)是一个加热装置(例如加热器或加热线圈)。
通过旋转液体喷射装置4，含有由冷却产生的细晶体的浆液喷向搅拌罐T的上部，当浆液流经由温差产生装置H(冷却装置)已冷却的区域时，浆液中的结晶加速，由于浆液沿内壁流回，从而得到了结晶速度提高，晶粒产生诱导期缩短，生长出的大晶体具有尺寸分布窄的优点。例如，用此设备结晶谷氨酸，有可能选择地长出亚稳晶体，α-晶。
此外，本发明的浓缩结晶装置中，液体喷射装置将加热的液体喷向罐的上部，从而得到了大的蒸发区域，这使得液体有效蒸发并可能得到大晶体。
然而，阻止晶体粘附到结晶装置下部的方法的实例包括如果溶液在真空条件下蒸发，通过温度控制真空度，或者通过蒸发热量来降低温度。还可以通过循环冷气阻止晶体粘附到结晶装置的下部。
如上所述，本发明的结晶装置包括一个搅拌罐，它具有沿罐壁循环液体或浆液的液体循环装置；优选由一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置组成的液体喷射装置。这样通过旋转轴的旋转，液体或浆液被离心力或类似的作用力从下开口流经液体进料装置并从上开口喷向罐的上部。
喷出的液体或浆液与位于搅拌罐罐壁的温差产生装置接触，从而使喷出的液体或浆液的温度变得高于或低于周围液体或浆液的温度。
如果本发明的装置用于实施冷却结晶，喷出的液体或浆液被加热设备加热到高于环境温度。由于冷却过程中含有细晶体的一部分液体或浆液被加热，当它们沿罐壁返回到母液中时，细晶体被溶解，由于喷射，所有下部的热传递区域都一直被利用，从而提高了冷却速度。结果缩短了结晶诱导期，生长出尺寸分布窄的大尺寸晶体。
进一步说，如果本发明的装置用于实施浓缩结晶，可用冷却装置使喷射出的液体或浆液的温度低于环境温度。这不仅可使浓缩过程中的蒸发区域和热传递区域增大，而且当含有细晶体的一部分液体或浆液沿罐壁回到母液后，其被冷却，从而得到了这样的优点，即液体中晶体的结晶速度增加，这缩短了结晶诱导期，并生长出尺寸分布窄的大尺寸晶体。例如，当用此装置结晶谷氨酸时，α-晶粒尤其多。
实施例：
下面将参考实施例来对本发明进行说明。但应当理解本发明不限于这些实施例。
实施例1：冷却结晶
用在上部有加热装置，下部有冷却装置和液体喷射装置的结晶装置，对L-天冬氨酸进行冷却结晶。如图1所示，1.5升重量百分浓度为0.53％(wt％)的L-天冬氨酸溶液被放入内径为139.8毫米，容积为3升的以管为液体进料装置的液体喷射装置中。转速为340转/分时开始冷却。装置中液体的温度控制在11.2℃。喷出的液体或浆液与搅拌罐碰撞处装有套管，套管内循环有30℃的温水。结晶装置中液体或浆液的温度维持在11.2℃(也就是说11.2℃的结晶温度)，冷却套管的温度维持在5℃。
对比例中，利用了搅拌罐形状相似但只有搅拌片而没有液体喷射装置和加热装置的结晶设备(下文称之为常规装置A)。常规装置A中液体或浆液的温度维持在11.2℃。
结果如图4所示。图4中的实心图(●)表示利用本发明的装置进行浓缩时L-天冬氨酸的浓度的瞬时变化值(结晶速度)，空心图(○)表示用常规装置A进行浓缩时的值。
图4中很明显，当利用本发明的结晶装置时，结晶大约在引发冷却后6个小时开始，此结晶进行迅速，L-天冬氨酸的浓度降至大约3mg/ml仅需要大约17小时，另一方面，若使用常规装置A，结晶大约在启动冷却后20小时开始，L-天冬氨酸的浓度降至大约3mg/ml需要大约38小时。因此，可以知道使用本发明的装置可以显著地缩短晶体产生的诱导期。
评估最终所得晶体尺寸得到的结果示于表1和图5中。图5是分别使用本发明的装置和常规装置得到的晶体尺寸分布图。阴影柱表示用本发明装置所得晶体，空心柱表示用常规装置A得到的晶体。
                              表1
    晶体直径分布            常规装置           本发明装置
    μm   晶体数量(g)   (％)   晶体数量(g)   (％)
    ＞710     0     0     0.02     0.6
    500-710     0.02     0.6     0.05     1.5
    420-500     0.09     2.7     0.12     3.6
    297-420     0.94     28.5     1.31     40.3
    212-297     1.09     33.9     1.32     40.6
    160-212     0.43     13.5     0.27     8.3
    105-160     0.38     11.8     0.11     3.3
    74-105     0.2     6.3     0.04     1.2
    53-74     0.06     1.9     0.01     0.3
    37-53     0.02     0.6     0     0
    ＜37     0     0     0     0
    总计     3.23     99.8     3.25     99.7
结果表明，与用常规装置相比，用本发明装置得到的L-天冬氨酸晶体尺寸大且尺寸分布窄。这似乎归因于本装置的加热设备位于其上部，溶液与此加热装置接触，从而使产生的细晶体重新溶解，生长成大尺寸的晶体。也就是说，当使用本发明的装置时，溶液的温度是11.2℃，但由于此溶液被加热，5℃的冷却水在冷却套管内循环，则在冷却的罐壁和溶液之间产生了一个陡坡界面膜，在5.6℃-11.2℃之间陡坡界面膜中的饱和度增加，这似乎加速了晶核的形成。
此实施例中，尽管没有加入晶种，但可以快速得到大尺寸的天冬氨酸晶体。可以预期，当加入晶种时，可以更快地得到尺寸更大的天冬氨酸晶体。
实施例2：浓缩结晶
利用有位于上部的冷却装置，位于下部的加热装置和液体喷射装置的结晶装置，对L-谷氨酸进行浓缩结晶。此时如图1所示，将2升浓度为50克/升的L-谷氨酸溶液放入结晶装置中，该结晶装置内径为139.8毫米，容积为3升，装有以管为液体进料装置的液体喷射装置。转速为290转/分时开始冷却。结晶装置中的液体或浆液的温度控制在29.8℃(也就是结晶温度为29.8℃)。本发明的装置中，在液体或浆液喷向搅拌罐的位置处装有一个套管，套管内循环有16℃的冷却水。结晶装置中的液体或浆液的温度维持在29.8℃，热套管的温度为36.5℃。
在对比例中，使用了搅拌罐形状相似但只有搅拌片而没有液体喷射装置和冷却装置的结晶装置(常规装置B)。常规装置B中液体的温度(结晶温度)维持在29.8℃。
图6对利用本发明结晶装置和利用常规结晶装置B时溶液中的晶形作了比较。图6中(A)P.8h，(C)P.12h和(E)P.16h是用常规装置B分别在8、12和16小时后的晶形照片。图6(B)p.w.w.8h，(D)p.w.w.12h，和(F)p.w.w.16h是用本发明的结晶装置分别在8、12和16小时后的晶形照片。
从图6中很明显看出，用常规装置进行结晶时，8小时后(A)大尺寸的α-晶和小尺寸的β-晶以混合物出现，16小时以后几乎全变成β-晶。
另一方面，观察利用本发明的装置，8小时(B)和12小时以后(D)的情形，8小时(B)后只观察到α-晶。12小时(D)以后，只观察到极少量的β-晶。16小时以后，β-晶的数量也非常少。这暗示利用本发明的结晶装置可能仅得到α-晶。
图7显示了结晶时L-谷氨酸的晶形瞬时表化。图7中实心圆(●)表示利用本发明结晶装置进行浓缩时晶形的变化情况，空心圆(○)表示利用常规装置时的情况。α-晶的比例由粉末X-射线衍射确定。从图7可以看出，利用本发明的结晶装置在高达10小时时仅出现α-晶。
这些结果表明，利用本发明的结晶装置可能仅得到所需要的晶形(即谷氨酸时仅得到α-晶粒)。
图8还进一步地表明了L-谷氨酸(结晶速率)浓度的瞬时变化情况。实心圈(●)表示用本发明的结晶装置进行浓缩时的情况，空心圈(○)表示用常规装置进行浓缩时的情况。利用本发明的装置达到α-晶的溶解度(16mg/l)要稍微快些。也就是说，当利用本发明的装置时，似乎溶液的浓度下降的较快，从而抑制了二次成核，且仅有α-晶产生。此外，由于本发明的装置带有冷却设备，部分溶液被冷却。因此，增加了饱和度，加速了α-晶在冷却部的成核，晶体生长加快。这似乎是快速结晶的一个原因。
图9给出了L-谷氨酸晶体的平均晶体直径。实心圈(●)表示利用本发明结晶装置时的情况，空心圈(○)则表示用常规装置进行浓缩时的情况。可以看出，当利用本发明结晶装置时平均晶体直径变大。
图10进一步给出了对应一定时间时L-谷氨酸晶体的平均晶体直径分布情况。可以看出利用本发明的结晶装置(图10中的阴影柱)得到的L-谷氨酸晶体的平均直径总是较大。
这些结果表明，冷却装置位于上部时通过浓缩结晶使α-晶的成核加速且β-晶的成核受到了抑制，也就是可以控制晶体多晶型现象。而且结果表明，利用本发明的结晶装置，晶体生长速度较快且尺寸较大。
抑制L-谷氨酸从α-晶转变为β-晶且控制晶体多晶型现象的这些事实的可能的原因似乎是由于大的晶体尺寸而使晶体更不容易溶解所致。
实施例3
用图2中的装置进行对苯二酸的结晶。将40升重量体积百分数为16％(W/V％)的乙二醇放入如图2所示的装有液体喷射装置的容量为100升内径为400毫米的搅拌罐内。上温差产生装置H(上套管)的初始温度(0小时时)为100℃，下温差产生装置J(下套管)的温度为74℃。上套管的温度维持74℃4小时，下套管的温度逐渐降低。这些温度条件列于表2中。
                           表2
    时间(小时)     主体温度(℃)     下套管温度(℃)     上套管温度(℃)
    0     84.2     74.2     100
    1     54.3     31.4     100
    2     45.8     19.4     100
    3     45.2     14.3     100
    4     44.8     3.8     100
    5     21.0     2.5     51.1
    6     10.9     6.5     26.7
为了比较，使用了有相似形状的罐但只有搅拌片而没有液体喷射装置和加热装置的结晶装置(常规装置C)。这时进行冷却以使乙二醇的温度与表2中所示的相同。
利用本发明的结晶装置，3小时后出现晶体沉淀。6小时后分别从本发明的结晶装置和常规装置C中各取出1升作样品。这些样品静置2小时，本发明装置所得样品观察到有沉淀，堆积密度约为40％(即固态部分低于40％)。另一方面，常规装置C所得样品的堆积密度约为80％(即固态部分低于80％)。这表明用常规装置C得到的晶体较小。显微镜下观察到本发明装置得到的对苯二酸晶体大于用常规装置C(图11)得到的对苯二酸晶体，也证明了上述结论。
实用性
本发明的结晶装置有一个液体喷射装置和一个温差产生装置，因此控制温差产生装置的温度可以得到高的结晶速度，从而大晶体生长迅速。而且有可能控制多晶型现象，也就是从各种晶体结构中得到所需要结构的晶体。本发明的装置既可用作冷却结晶装置又可用作浓缩结晶装置，它也可能控制晶形并生长出大的晶体。

Claims (13)

1.一种结晶装置，包括：
一个搅拌罐，装有一个位于该搅拌罐下部的温差产生装置和一个或多个位于该搅拌罐上部的温差产生装置；和
一个用于沿搅拌罐壁循环液体或浆液的液体循环装置；
其中，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
2.一种结晶装置，包括：
一个搅拌罐，它装有由一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置组成的液体喷射装置，一个位于该搅拌罐下部的温差产生装置，以及一个或多个位于该搅拌罐上部的温差产生装置，
其中，下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
3.权利要求2所述的结晶装置，其中上部温差产生装置是一个加热装置，它安装在通过旋转液体喷射装置喷出的液体或浆液与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域，使喷出的液体或浆液的温度升高到高于周围液体或浆液的温度。
4.权利要求2所述的结晶装置，其中上部温差产生装置是一个冷却装置，它安装在通过旋转液体喷射装置喷出的液体或浆液与搅拌罐壁接触的区域或低于此区域，使喷出的液体或浆液的温度降低到低于周围液体或浆液的温度。
5.权利要求2所述的结晶装置，
其中温差产生装置包括两个冷却装置和一个加热装置；
其中的加热装置安装于两个冷却装置的下面，且
其中液体或浆液通过旋转液体喷射装置喷向两个冷却装置之间的部位或喷向较低冷却装置的部位。
6.权利要求2所述的结晶装置，其中液体进料装置是漏斗状体，管状体，板状体或圆锥状中空截锥体。
7.权利要求2所述的结晶装置，其中结晶装置是冷却结晶装置。
8.权利要求2所述的结晶装置，其中结晶装置是浓缩结晶装置。
9.一种控制晶体多晶型现象的方法，它包括浓缩液体以产生晶体的同时使液体沿着有温差的罐壁循环，
其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，
下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
10.一种控制晶体多晶型现象的方法，包括：
从含有一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置的液体喷射装置中喷出液体或浆液；且
使喷出的液体或浆液与温度不同于此液体或浆液温度的罐壁接触，并循环此液体或浆液，
其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，
下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
11.权利要求10所述的方法，其中喷出的液体或浆液与温度高于此液体或浆液的罐壁接触。
12.权利要求10所述的方法，其中喷出的液体或浆液与温度低于此液体或浆液的罐壁接触。
13.一种生长平均直径大的晶体的方法，包括：
从含有一个旋转轴和一个或多个安装在旋转轴上的液体进料装置的液体喷射装置中喷出一种液体或浆液；且
使喷出的液体或浆液与温度不同于此液体或浆液温度的罐壁接触，并循环此液体或浆液，其中，通过一个设置于罐壁下部的温差产生装置和一个或多个设置于罐壁上部的温差产生装置产生温差，并且，
下部温差产生装置的温度被设置成高于或低于上部温差产生装置的温度。
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