一種制備無水檸檬酸晶體的方法
【專利摘要】本發明公開了一種制備無水檸檬酸晶體的方法，該方法包括將檸檬酸料液進行濃縮結晶，其中，當料液中的晶體含量達20-40重量％時，將濃縮結晶獲得的晶漿液進行分級，控制分級的條件，使得粒徑小于600μm的晶體從晶漿液中分離出來，并將部分或全部分級得到的含有粒徑小于600μm的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液混合一起進行濃縮結晶。通過上述技術方案，本發明獲得了粒度均勻、雜質含量低、堆積密度高且水分含量低不易結塊的無水檸檬酸晶體。而且，本發明方法能夠提高檸檬酸的產品一次合格率且獲得的晶體產品無需經過篩步驟，因此，提高了無水檸檬酸晶體的生產效率。
【專利說明】一種制備無水檸檬酸晶體的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備無水檸檬酸晶體的方法。
【背景技術】
[0002]目前工業上無水檸檬酸晶體產品的連續生產方法包括:先將檸檬酸發酵液經固液分離得到檸檬酸清液，采用氫鈣法或鈣鹽法將檸檬酸清液沉淀，酸解沉淀物，對酸解產物進行脫色，脫色的溶液進行加熱濃縮，將得到的濃縮好的檸檬酸料液連續注入結晶器，當晶體含量占檸檬酸溶液和固體的混合物總重量的46-60重量％時，開始連續定量排放含有無水檸檬酸晶體的晶漿液，保持系統連續運行，再將結晶好的晶漿液直接進行離心，烘干而得到無水檸檬酸晶體產品。
[0003]上述方法的缺點是獲得的晶體產品的粒度不夠均勻、雜質含量較高、堆積密度較小且水分含量高易結塊，即，產品質量較低，使得檸檬酸的產品一次合格率低，生產效率低下。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有方法獲得的無水檸檬酸晶體產品質量較低的缺陷，提供一種能高效地獲得粒度均勻、雜質含量低、堆積密度較高且水分含量低不易結塊的晶體產品的制備無水檸檬酸晶體的方法。
[0005]為了解決上述問題，本發明的發明人進行了大量的實驗，結果意外地發現，當料液中晶體含量達20-40重量％時開始放料、并對晶漿液進行分級處理、再將分級獲得的含有粒徑較小的晶體的晶漿液返回結晶系統與檸檬酸料液混合一起進行濃縮結晶時，能夠獲得質量較高的無水檸檬酸晶體產品。
[0006]因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種制備無水檸檬酸晶體的方法，該方法包括將檸檬酸料液進行濃縮結晶，其中，當料液中的晶體含量達20-40重量％時，將濃縮結晶獲得的晶漿液進行分級，控制分級的條件，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，并將部分或全部分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液混合一起進行濃縮結晶。
[0007]通過上述技術方案，本發明獲得了粒度均勻、雜質含量低、堆積密度高且水分含量低不易結塊的無水檸檬酸晶體。而且，本發明方法能夠提高檸檬酸的產品一次合格率且獲得的晶體產品無需經過篩步驟，因此，提高了無水檸檬酸晶體的生產效率。此外，在優選的實施方式中，本發明的方法能夠保證進入后續步驟的晶漿液的晶體含量，因此不會加重后續處理步驟的負擔，能夠在保證生產效率和能耗的前提下提高晶體產品的質量。
[0008]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0009]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0010]在本發明中，未作相反說明的情況下，術語“晶體含量”是指實際結晶析出的無水檸檬酸晶體占料液或晶漿液總質量的質量百分數；“有效體積”表示在運行過程中結晶器的結晶罐、加熱器及循環管中容納的液體的體積，一般為結晶罐、加熱器及循環管實際體積總和的 65-85%。
[0011 ] 本發明提供的制備無水檸檬酸晶體的方法包括將檸檬酸料液進行濃縮結晶，其中，當料液中的晶體含量達20-40重量％ (優選為25-35重量％)時，將濃縮結晶獲得的晶漿液進行分級，控制分級的條件，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，并將部分或全部分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液混合一起進行濃縮結晶。
[0012]根據本發明，所述濃縮結晶的條件可以為本領域常規采用的條件，優選情況下，所述濃縮結晶的條件使得濃縮結晶獲得的晶漿液中的晶體的粒徑不超過850 μ m(如控制濃縮結晶的條件使得濃縮結晶獲得的晶漿液中80-95重量％的晶體的粒徑為600-850 μ m)，即，控制濃縮結晶的條件使得料液中的晶體含量達20-40重量％時，晶體的粒徑不超過850 μ m。例如，所述濃縮結晶的條件可以包括濃縮結晶的溫度為40-70°C。而本領域技術人員可以根據晶體含量適當設置濃縮結晶的時間，在此不再贅述。
[0013]根據本發明，對所述濃縮結晶的方式沒有特別的限制，可以為連續的，也可以為間歇的，由于連續的結晶方式能夠提高生產效率并進一步改善無水檸檬酸晶體的質量，所述濃縮結晶的方式優選為連續濃縮結晶的方式。
[0014]根據本發明，可以通過各種方式實現分級，例如，將晶漿液過篩或借助分級器(水力旋流器或螺旋分級器)進行分級。優選情況下，所述分級在水力旋流器中進行。更優選地，在水力分級器中進行分級時，所述分級的條件包括:晶漿液的入料壓力為0.2-0.5MPa，相對于容積為1L的水力旋流器，晶漿液的入料速度為3-10m3/h。本發明的發明人發現，本發明的方法不僅可以在結晶過程中控制晶體的均勻性，從而省去后續的過篩工序，而且，本發明的方法還特別有利于提高檸檬酸的產品一次合格率，因此，本發明方法在較大程度上提高了無水檸檬酸晶體的生產效率，適于推廣應用。
[0015]根據本發明，為了獲得無水檸檬酸晶體產品，所述方法還優選包括將分級后得到的不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液進行固液分離。
[0016]本發明的發明人發現，采用上述優選的水力旋流器進行分級時，待固液分離的晶漿液中的晶體含量約為46-60重量％，與現有方法中的晶體含量基本相同，因此，在優選的實施方式中，本發明方法不會增加后續固液分離步驟的負擔，能夠在保證生產效率和能耗的iu提下提聞晶體廣品的質量。
[0017]根據本發明，為了方便儲存和運輸，所述方法還可以包括將固液分離獲得的晶體進行干燥。所述干燥的方式可以為本領域技術人員熟知的各種干燥方式，例如，鼓風干燥、真空干燥等各種常規的干燥方式，在此不再贅述。
[0018]根據本發明，所述檸檬酸料液中檸檬酸的含量可以為常規的含量，但優選為30-60重量％。所述檸檬酸料液意指各種含檸檬酸的溶液，且可以通過常規的發酵提純方法獲得，例如，制備檸檬酸料液的方法可以包括制備成熟種子液，配制發酵培養基，發酵，將獲得的發酵液進行固液分離以除去菌體，將分離得到的發酵清液經氫鈣法或鈣鹽法獲得檸檬酸氫鈣沉淀或檸檬酸鈣沉淀，酸解沉淀。其中涉及的氫鈣法、鈣鹽法和酸解等方法也可以為本領域的常規方法，在此不再贅述。
[0019]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0020]以下實施例中，離心時離心機(全自動卸料上懸式離心機，中國廣西蘇氏集團，型號XG-1750AT)的轉速為1060r/min ;烘干的溫度為120°C，時間為40min ;水力旋流器購自無錫市盛寧化工機械廠，型號為0 150旋液分離器；“產品一次合格率”是指獲得的無水檸檬酸晶體產品中合格的晶體產品的重量占獲得的無水檸檬酸晶體產品的總重量的百分t匕，產品一次合格率越高，表明生產效率越高；無水檸檬酸晶體的堆積密度采用自然沉降法測得，測定方法為:將待測樣品倒入IL量筒中，體積達IL后稱重，在此過程中不施加人為或機械振動，得到的單位體積重量即為堆積密度；“20-30目”對應“600-850 μ m”；檸檬酸含量是指無水檸檬酸晶體產品中檸檬酸的質量百分數，檸檬酸含量值越高，說明產品中的雜質含量越低，產品質量越高，采用常規的氫氧化鈉法測定，具體操作還可以參見標準GB1987-2007 ;按照卡爾費休水分測定法(具體參見GB1987-2007)對晶體產品的水分含量進行測定。
[0021]實施例1
[0022]將檸檬酸含量為60重量％的檸檬酸料液連續注入有效體積為20m3的結晶器中，在60°C下進行濃縮結晶，當料液中的晶體含量達35重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液(所含晶體的粒徑不超過850 μ m)通入水力旋流器中進行分級，控制入料壓力為0.4MPa，入料速度為3m3/h，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，將分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液一起進入結晶器中進行濃縮結晶。
[0023]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為57重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為1250kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為92% )，產品的水分含量為0.05重量％，將產品放入60°C烘箱中64天后結塊,產品的檸檬酸含量為99.9%,產品一次合格率為99.9%。
[0024]實施例2
[0025]將檸檬酸含量為55重量％的檸檬酸料液連續注入有效體積為20m3的結晶器中，在60°C下進行濃縮結晶，當料液中的晶體含量達30重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液(所含晶體的粒徑不超過850 μ m)通入水力旋流器中進行分級，控制入料壓力為0.2MPa，入料速度為10m3/h，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，將分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液一起進入結晶器中進行濃縮結晶。
[0026]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為55重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為1160kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為90% )，產品的水分含量為0.04重量％，將產品放入60°C烘箱中62天后結塊，廣品的朽1 fefe含量為99.8%,廣品一次合格率為99.9%。
[0027]實施例3
[0028]將檸檬酸含量為55重量％的檸檬酸料液連續注入有效體積為20m3的結晶器中，在60°C下進行濃縮結晶，當料液中的晶體含量達25重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液(所含晶體的粒徑不超過850 μ m)通入水力旋流器中進行分級，控制入料壓力為0.5MPa，入料速度為5m3/h，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，將分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液一起進入結晶器中進行濃縮結晶。
[0029]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為50重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為1150kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為88% )，產品的水分含量為0.05重量％，將產品放入60°C烘箱中60天后結塊，廣品的朽1 fefe含量為99.9%,廣品一次合格率為99.9%。
[0030]實施例4
[0031]按照實施例1的方法制備無水檸檬酸晶體，不同的是，當料液中的晶體含量達20重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液通入水力旋流器中進行分級。
[0032]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為46重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為1010kg/m3，顆粒均勻20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為84% )，產品的水分含量為0.06重量％，將產品放入60°C烘箱中55天后結塊，廣品的朽1 fefe含量為98.4%,廣品一次合格率為99.2%。
[0033]實施例5
[0034]將檸檬酸含量為50重量％的檸檬酸料液連續注入有效體積為20m3的結晶器中，在60°C下進行濃縮結晶，當料液中的晶體含量達40重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液(所含晶體的粒徑不超過850 μ m)通入水力旋流器中進行分級，控制入料壓力為
0.15MPa，入料速度為2m3/h，使得粒徑小于425 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，將分級得到的含有粒徑小于425 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液一起進入結晶器中進行濃縮結晶。
[0035]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于425 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為60重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為990kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為76% )，產品的水分含量為0.07重量％，將產品放入60°C烘箱中54天后結塊,產品的檸檬酸含量為98.6%,產品一次合格率為99.4%。
[0036]對比例I
[0037]按照實施例1的方法制備無水檸檬酸晶體，不同的是，當料液中的晶體含量達15重量％時，控制檸檬酸料液的進料速度和濃縮結晶獲得的晶漿液的出料速度使料液中的晶體含量保持恒定，并將濃縮結晶獲得的晶漿液通入水力旋流器中進行分級。
[0038]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為43重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為900kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為63% )，產品的水分含量為0.1重量％，將產品放入60°C烘箱中45天后結塊，廣品的朽1 fefe含量為98%,廣品一次合格率為98.9%。
[0039]對比例2
[0040]按照實施例1的方法制備無水檸檬酸晶體，不同的是，分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液不返回與檸檬酸料液一起進入結晶器中進行濃縮結晶。
[0041]將結晶器運行30h后獲得的晶漿液進行分級，取不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液(晶體含量為56重量％ )進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為910kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為62% )，產品的水分含量為0.11重量％，將產品放入60°C烘箱中40天后結塊,產品的檸檬酸含量為98.6%,產品一次合格率為99%。
[0042]對比例3
[0043]按照實施例1的方法制備無水檸檬酸晶體，不同的是，不用水力旋流器進行分級，而直接將濃縮結晶獲得的晶漿液引出。
[0044]結晶器運行 30h后，取晶體含量為57重量％的晶漿液進行離心，烘干離心獲得的固體得到無水檸檬酸晶體產品，測得無水檸檬酸晶體產品的堆積密度為880kg/m3，顆粒均勻(20-30目晶體顆粒的質量占總晶體顆粒質量的比值為50% )，產品的水分含量為0.18重量％，將產品放入60°C烘箱中5天后結塊,產品的檸檬酸含量為98.5%,產品一次合格率為 98.4%。
[0045]從以上實施例和對比例的結果可以看出，本發明能夠獲得粒度均勻、雜質含量低、堆積密度高且水分含量低不易結塊的無水檸檬酸晶體。而且，本發明方法能夠提高檸檬酸的產品一次合格率且獲得的晶體產品無需經過篩步驟。此外，本發明通過優選的實施方式能夠保證進入后續步驟的晶漿液的晶體含量，因此不會加重后續處理步驟的負擔，從而在保證生廣效率和能耗的如提下提聞晶體廣品的質量。
[0046]特別地，比較實施例1和對比例1-3可以看出，本發明方法能夠高效地獲得質量較高的無水檸檬酸晶體；比較實施例1和實施例4-5可以看出，控制晶體含量和/或分離出來的與檸檬酸料液一起進行濃縮結晶的晶體的粒徑在本發明優選范圍內能夠獲得質量更佳的無水檸檬酸晶體產品。
[0047]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0048]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0049]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種制備無水檸檬酸晶體的方法，該方法包括將檸檬酸料液進行濃縮結晶，其特征在于，當料液中的晶體含量達20-40重量％時，將濃縮結晶獲得的晶漿液進行分級，控制分級的條件，使得粒徑小于600 μ m的晶體從晶漿液中分離出來，并將部分或全部分級得到的含有粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液返回與檸檬酸料液混合一起進行濃縮結晶。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，當料液中的晶體含量達25-35重量％時，將濃縮結晶獲得的晶漿液進行分級。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述濃縮結晶的條件使得濃縮結晶獲得的晶漿液中的晶體的粒徑不超過850 μ m。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述分級在水力旋流器中進行，所述分級的條件包括:晶漿液的入料壓力為0.2-0.5MPa，相對于容積為1L的水力旋流器，晶漿液的入料速度為3-10m3/h。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括將分級后得到的不含粒徑小于600 μ m的晶體的晶漿液進行固液分離。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述檸檬酸料液中檸檬酸的含量為30-60重量％。
【文檔編號】C07C51/43GK104177251SQ201410367220
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】羅虎, 熊結青, 許貴珍, 高志林, 陶俊 申請人:中糧生物化學（安徽）股份有限公司