CN116925164A - 一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能糖类结晶技术领域，公开了一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法。通过将预处理过的晶种加入到浓缩后的氨基葡萄糖盐酸盐粗品水溶液中，连续蒸发至一定比例，再分段冷却得到氨基葡萄糖盐酸盐晶体。通过将添加晶种的粒数、粒径，蒸发速率、蒸发量，冷却速率以及搅拌速率控制在最优范围内，使得整个结晶过程中的晶型、晶体形貌和粒径可控。所述氨基葡萄糖盐酸盐的晶体晶型唯一，粒度高度均一，80 wt%以上在30‑60目之间，产品单程折干收率达85%以上，纯度达到99%以上，产品质量优异，工艺可操作性强，经济效益高。
Description
技术领域
本发明属于功能糖类结晶技术领域，具体涉及一种氨基葡萄糖盐酸盐晶体的制备方法，尤其涉及一种冷却-蒸发-冷却耦合结晶得到粒度均一、多面体粒状氨基葡萄糖盐酸盐晶体的制备方法。
背景技术
氨基葡萄糖盐酸盐是一种重要的功能糖产品，具有促进人体关节滑液再生，能改善关节软骨的代谢等重要功能，在骨关节疾病防治和关节保健方面具有突出的作用，目前广泛应用于保健品、食品添加剂和医药领域，具有巨大的市场前景。
当前，利用微生物发酵法生产N-乙酰氨基葡萄糖，再通过水解制备氨基葡萄糖盐酸盐的工艺成为目前世界上新兴的制备氨基葡萄糖盐酸盐方法，已逐步取代传统的虾蟹壳提取工艺。虽然生物发酵的方法已日趋成熟，但最后分离提纯得到氨基葡萄糖盐酸盐精品的结晶步骤仍然存在很多问题，氨基葡萄糖盐酸盐精品结晶存在一次结晶收率低，晶体产品粒度分布不均，易产生细晶和不规则晶体，无法高效得到市场最受欢迎的30-60目粒度范围的产品，产品的热稳定性和澄清度也存在不同程度的问题，现有技术尚无法解决上述难题。
CN 110256506 A提出了一种简单浓缩氨基葡萄糖盐酸盐滤液、再冷却结晶得到盐酸氨基葡萄糖盐酸盐产品的方法，其精品一次收率仅能达到70%左右，且晶体形貌和粒度不可控，容易导致后续的结块等问题。CN 104610385 B提出了一种将氨基葡萄糖盐酸盐粗品溶液先蒸发浓缩，再加入乙醇等有机溶剂溶析的方法得到氨基葡萄糖盐酸盐产品，该技术引进了有机溶剂，对车间的防爆要求更高，且增加了后续有机溶剂回收的步骤，该技术收率不稳定，从50%-97%均有可能，并且没有控制产品的结晶过程，产品的晶体形貌和粒度不可控。
因此，如何在结晶过程中不使用有机溶剂得到一次结晶收率高于85%，同时控制产品的晶体形貌和粒度均一，确保产品的纯度、稳定性、水不溶物和澄清度等质量指标合格，并且有望实现工业化的氨基葡萄糖盐酸盐晶体产品的制备方法仍然是现有技术无法解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种粒度均一、多面体颗粒状氨基葡萄糖盐酸盐晶体的制备方法。通过本发明方法得到的氨基葡萄糖盐酸盐晶体晶型唯一，粒度高度均一，80 wt%以上在30-60目之间，产品单程折干收率达85%以上，纯度达到99%以上，产品质量优异，工艺可操作性强，经济效益高；且能保证产品的堆密度、流动性等质量指标。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明第一技术目的是提供一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将氨基葡萄糖盐酸盐粗品溶于水中，加入活性炭在60～65℃下搅拌溶解、脱色30～40 min，悬浮液趁热经膜过滤除杂，得到结晶前的滤液；
（2）将步骤（1）得到的滤液冷却至45～48℃，加入晶种，搅拌养晶0.5～1h；
（3）保持温度在45～48℃，缓慢减压蒸发结晶，中间过程加入结晶滤液稀释，蒸发结晶过程总计蒸发出初始水质量的60～70 wt %；
（4）蒸发结束后，经冷却结晶过程降温至10～20℃，养晶0.5～1h；最终经过滤、洗涤、干燥得到粒度均一的氨基葡萄糖盐酸盐晶体；所得结晶滤液可用于下一批结晶过程。
可选地，所述制备方法还包括：将降温结晶得到的混合液依次进行固液分离、清洗及干燥；其中，
所述固液分离的方式为离心过滤；且过滤后固体的洗涤方式为无水乙醇搅洗；
所述的干燥方式为真空干燥，干燥温度为60℃-65℃，干燥时间为5h。
进一步地，所述氨基葡萄糖盐酸盐粗品与水的初始质量比为1:1.8～2；所述活性炭的用量为溶质质量的3～5wt%。
进一步地，所述步骤（2）中晶种的粒径为140～160目，添加量为氨基葡萄糖盐酸盐粗品的1～3 wt%。
进一步地，所述步骤（3）中，蒸发时间为6～10h；在蒸发出初始水质量的50wt %时开始加入结晶滤液，结晶滤液的加入量为初始水量的10～15wt%。
进一步地，所述步骤（4）中的冷却结晶为分段冷却，具体操作如下：
先从45～48℃降温至40～42℃，降温速率为5～6℃/h；再从40～42℃降温至10～20℃，降温速率为9-10℃/h。
本发明第二技术目的是提供上述方法制备的多面体氨基葡萄糖盐酸盐。
所述氨基葡萄糖盐酸盐的晶型为I型，X-射线粉末衍射特征峰的角度为：12.4 ±0.2°, 15.7 ± 0.2°, 16.5 ± 0.2°, 17.3 ± 0.2°, 24.1 ± 0.2°, 24.9 ± 0.2°,25.2 ± 0.2°。
进一步地，所述多面体氨基葡萄糖盐酸盐的粒度分布均一，其中80 wt%以上的氨基葡萄糖盐酸盐目数为30-60目，具有多面体颗粒状、流动性好和形状均一等特点。
本发明第三技术目的是提供上述方法制备的多面体氨基葡萄糖盐酸盐在食品与医药领域中的应用。
具体地，所述多面体氨基葡萄糖盐酸盐可用作保健品或制备防治关节疾病的药物。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法与应用，具有如下优异效果：
1.本发明使用冷却-蒸发-冷却耦合结晶技术制备氨基葡萄糖盐酸盐晶体，在第一阶段的冷却过程中通过加入晶种控制成核，避免了蒸发结晶的爆发成核，后续通过降低蒸发速率和控制冷却速率，促进了晶体的生长，晶体形貌高度均一，可以有效获得目标粒度的产品。
2.本发明选择在蒸发过程和第二次冷却阶段各补加一次结晶母液，降低了体系的固含量和体系的粘度，溶解了部分细晶，有效避免了后续的二次成核，解决了过滤时堵塞出料口的问题，降低了操作难度，减小了设备损耗，工艺简单便于操作。
3.本发明根据氨基葡萄糖盐酸盐的生长成核特点，设置了阶梯式蒸发和降温曲线，能够均匀地消耗体系所产生的过饱和度，避免爆发成核、促进晶体生长，显著提高了结晶单程收率。
4.按照本发明的制备方法结晶结束后，得到的氨基葡萄糖盐酸盐晶体形貌良好，粒度高度均一，80 wt%以上的晶体尺寸可在30~60目，流动性好，不易聚结，满足了大部分客户的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明氨基葡萄糖盐酸盐晶体产品光学显微镜图片。
图2为本发明氨基葡萄糖盐酸盐晶体产品扫描电镜图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
下面，将结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
（1）按照氨基葡萄糖盐酸盐粗品与水的质量比为1:2配置水溶液，加入粗品质量3wt%的活性炭，在60℃下搅拌溶解、脱色30 min，悬浮液趁热经两次膜过滤除杂，得到结晶前的滤液；
（2）将步骤1中的滤液冷快速却至45℃，加入粒径为140～160目，氨基葡萄糖盐酸盐粗品的1 wt%的晶种，搅拌养晶0.5h；
（3）保持温度在45℃，缓慢减压蒸发结晶，经4h蒸发出初始水含量50wt%的水，然后边蒸发边用管道加入初始水含量10wt%的滤液，继续蒸发2h，总计蒸发出初始水质量的60wt %；
（4）蒸发结束后，从45℃降温至40℃，降温速率5℃/h；再从40℃降温至10℃，降温速率10℃/h，养晶0.5h；
（5）养晶结束后采用2000r/min离心过滤，过滤后固体的洗涤方式为无水乙醇搅洗1h，再次过滤后在60 ℃条件下真空条件干燥的5h。
结晶过程中的氨基葡萄糖盐酸盐产品形貌如图1所示，干燥后的产品形貌如图2所示，粒径高度均一，81.5 wt%以上的晶体尺寸可在30~60目，晶体呈多面体颗粒状，产品流动性好，不易聚结。氨基葡萄糖盐酸盐结晶单程收率为85.6 wt%，纯度99.52%，产品为白色，热稳定性、水不溶物及澄清度等指标均合格。所得的氨基葡萄糖盐酸盐产品的晶型为I型，其部分X-射线粉末衍射特征峰的角度为：12.4°, 15.7°, 16.5°, 17.3°, 24.1°, 24.9°,25.2°。所得晶体粒径分布见下表（表1）。
表1. 实施例1的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品(wt %) |
| 30目以上 | 9.4 |
| 30-60目 | 81.5 |
| 60目以下 | 9.1 |
实施例2：
（1）按照氨基葡萄糖盐酸盐粗品与水的质量比为1:1.8配置水溶液，加入粗品质量5wt%的活性炭，在65℃下搅拌溶解、脱色30 min，悬浮液趁热经两次膜过滤除杂，得到结晶前的滤液；
（2）将步骤1中的滤液冷快速却至48℃，加入粒径为140～160目，氨基葡萄糖盐酸盐粗品的3 wt%的晶种，搅拌养晶1h；
（3）保持温度在48℃，缓慢减压蒸发结晶，经7h蒸发出初始水含量50wt%的水，然后边蒸发边用管道加入初始水含量15wt%的滤液，继续蒸发3h，总计蒸发出初始水质量的70wt %；
（4）蒸发结束后，从48℃降温至42℃，降温速率6℃/h；再从42℃降温至20℃，降温速率9℃/h，养晶1h；
(5) 养晶结束后采用2000r/min离心过滤，过滤后固体的洗涤方式为无水乙醇搅洗1h，再次过滤后在60 ℃条件下真空条件干燥的5h。
结晶过程中的氨基葡萄糖盐酸盐产品形貌为规则的多面体块状，粒径高度均一，80.6 wt%以上的晶体尺寸可在30~60目，晶体呈多面体颗粒状，产品流动性好，不易聚结。氨基葡萄糖盐酸盐结晶单程收率为86.5 wt%，纯度99.45%，产品为白色，热稳定性、水不溶物及澄清度等指标均合格。所得的氨基葡萄糖盐酸盐产品的晶型为I型，其部分X-射线粉末衍射特征峰的角度为：12.5°, 15.8°, 16.6°, 17.3°, 24.1°, 24.9°, 25.3°。所得晶体粒径分布见下表（表2）。
表2. 实施例2的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品(wt %) |
| 30目以上 | 7.9 |
| 30-60目 | 80.6 |
| 60目以下 | 11.5 |
实施例3：
（1）按照氨基葡萄糖盐酸盐粗品与水的质量比为1:1.9配置水溶液，加入粗品质量4wt%的活性炭，在63℃下搅拌溶解、脱色35 min，悬浮液趁热经两次膜过滤除杂，得到结晶前的滤液；
（2）将步骤1中的滤液冷快速却至46℃，加入粒径为140～160目，氨基葡萄糖盐酸盐粗品的2 wt%的晶种，搅拌养晶0.45h；
（3）保持温度在46℃，缓慢减压蒸发结晶，经5h蒸发出初始水含量50wt%的水，然后边蒸发边用管道加入初始水含量12wt%的滤液，继续蒸发2.5h，总计蒸发出初始水质量的65wt %；
（4）蒸发结束后，从46℃降温至41℃，降温速率5.5℃/h；再从41℃降温至15℃，降温速率9.5℃/h，养晶45min；
(5) 养晶结束后采用2000r/min离心过滤，过滤后固体的洗涤方式为无水乙醇搅洗1h，再次过滤后在60 ℃条件下真空条件干燥的5h。
结晶过程中的氨基葡萄糖盐酸盐产品形貌为规则的多面体块状，粒径高度均一，81.5 wt%以上的晶体尺寸可在30~60目，晶体呈多面体颗粒状，产品流动性好，不易聚结。氨基葡萄糖盐酸盐结晶单程收率为85.7 wt%，纯度99.68%，产品为白色，热稳定性、水不溶物及澄清度等指标均合格。所得的氨基葡萄糖盐酸盐产品的晶型为I型，其部分X-射线粉末衍射特征峰的角度为：12.3°, 15.6°, 16.4°, 17.2°, 24.1°, 24.9°, 25.2°。所得晶体粒径分布见下表（表3）。
表3. 实施例3的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品 (wt %) |
| 30目以上 | 10.2 |
| 30-60目 | 81.5 |
| 60目以下 | 8.3 |
对比例1：
按照实施例1的方法制备氨基葡萄糖盐酸盐晶体，与实施例1的区别在于：不需冷却及未添加晶种，直接蒸发浓缩结晶，其他步骤与操作均与实施例1相同。
待蒸发浓缩结晶结束后氨基葡萄糖盐酸盐产品颗粒细小，形状不规则，结晶过程中爆发成核，出现大量碎晶。大部分晶体粒度较小，粒径分布不均匀，产品难过滤干燥，产品热稳定性不合格。粒径分布如下表（表4）。
表4. 对比例1的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品 (wt %) |
| 30目以上 | 5.3 |
| 30-60目 | 42.6 |
| 60目以下 | 52.1 |
对比例2：
按照实施例2的方法制备氨基葡萄糖盐酸盐晶体，与实施例2的区别在于：在步骤（2）中直接加入2 wt% 80-100目晶种，其他步骤与操作均与实施例2相同。
待结晶结束后氨基葡萄糖盐酸盐晶体产品的粒度分级严重，虽然所使用的晶种目数较大，但颗粒数偏少，晶核数量不足，导致产品爆发成核。粒径分布如下表（表5）。
表5. 对比例2的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品 (wt %) |
| 30目以上 | 21.7 |
| 30-60目 | 39.4 |
| 60目以下 | 38.9 |
对比例3：
按照实施例3的方法制备氨基葡萄糖盐酸盐晶体，与实施例3的区别在于：在步骤（4）降温速率为每小时匀速降温9.5℃，其他步骤与操作均与实施例3相同。
恒速降温后，过饱和度来不及消耗，出现更多细晶。粒径分布如下表（表6）。
表6. 对比例3的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品 (wt %) |
| 40目以上 | 6.7 |
| 40-60目 | 58.6 |
| 60目以下 | 34.7 |
对比例4：
按照实施例1的方法制备氨基葡萄糖盐酸盐晶体，与实施例1的区别在于：在步骤（3）蒸发结晶的过程中不补加滤液，其他步骤与操作均与实施例1相同。
不补加滤液会导致体系中的固体含量偏高，晶体颗粒碰撞较多，出现更多细晶，且会增大固体产品粘壁和堵塞结晶器放料口的风险，难以过滤干燥，产品热稳定性和水不溶物不合格，偶尔出现产品色度不合格。产品粒径分布如下表（表7）。
表7. 对比例4的晶体粒径尺寸分布情况
| 粒径 | 产品 (wt %) |
| 30目以上 | 4.5 |
| 30-60目 | 31.3 |
| 60目以下 | 64.2 |
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将氨基葡萄糖盐酸盐粗品溶于水中，加入活性炭搅拌溶解、脱色，悬浮液趁热经膜过滤除杂，得到结晶前的滤液；
（2）将步骤（1）得到的滤液冷却至45～48℃，加入晶种，搅拌养晶0.5～1h；
（3）保持温度在45～48℃，缓慢减压蒸发结晶，中间过程加入结晶滤液稀释，蒸发结晶过程总计蒸发出初始水质量的60～70 wt %；
（4）蒸发结束后，经冷却结晶过程降温至10～20℃，养晶0.5～1h；最终经过滤、洗涤、干燥得到粒度均一的多面体氨基葡萄糖盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将降温结晶得到的混合液依次进行固液分离、清洗及干燥；其中，
所述固液分离的方式为离心过滤；且过滤后固体的洗涤方式为无水乙醇搅洗；
所述的干燥方式为真空干燥，干燥温度为60℃-65℃，干燥时间为5h。
3.根据权利要求1或2所述的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述氨基葡萄糖盐酸盐粗品与水的初始质量比为1:1.8～2；所述活性炭的用量为溶质质量的3～5wt%。
4.根据权利要求1或2所述的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中晶种的粒径为140～160目，添加量为氨基葡萄糖盐酸盐粗品的1～3 wt%。
5.根据权利要求1或2所述的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，蒸发时间为6～10h；在蒸发出初始水质量的50wt %时开始加入结晶滤液，结晶滤液的加入量为初始水量的10～15wt%。
6.根据权利要求1或2所述的一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的冷却结晶为分段冷却，具体操作如下：
先从45～48℃降温至40～42℃，降温速率为5～6℃/h；再从40～42℃降温至10～20℃，降温速率为9-10℃/h。
7.一种如权利要求1-6任一项所述方法制备的多面体氨基葡萄糖盐酸盐，其特征在于，所述氨基葡萄糖盐酸盐的晶体为多面体颗粒状，晶型为I型，X-射线粉末衍射特征峰的角度为：12.4 ± 0.2°, 15.7 ± 0.2°, 16.5 ± 0.2°, 17.3 ± 0.2°, 24.1 ± 0.2°, 24.9± 0.2°, 25.2 ± 0.2°。
8.根据权利要求7所述的多面体氨基葡萄糖盐酸盐，其特征在于，所述多面体氨基葡萄糖盐酸盐的粒度分布均一，其中80 wt%以上的氨基葡萄糖盐酸盐目数为30-60目。
9.一种如权利要求1-6任一项所述方法制备的多面体氨基葡萄糖盐酸盐或如权利要求7所述的多面体氨基葡萄糖盐酸盐在食品与医药领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述多面体氨基葡萄糖盐酸盐可用作保健品或制备防治关节疾病的药物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310916559.8A CN116925164A (zh) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | 一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310916559.8A CN116925164A (zh) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | 一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116925164A true CN116925164A (zh) | 2023-10-24 |
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ID=88392122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310916559.8A Pending CN116925164A (zh) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | 一种多面体氨基葡萄糖盐酸盐及其制备方法与应用 |
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|---|---|
| CN (1) | CN116925164A (zh) |
-
2023
- 2023-07-25 CN CN202310916559.8A patent/CN116925164A/zh active Pending
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