連續(xù)純化制備高純度萊鮑迪甙a結(jié)晶裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及萊鮑迪甙A (RA)的純化制備技術(shù)，具體涉及一種連續(xù)純化制備高純度 萊鮑迪甙A結(jié)晶裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甜菊糖（甙）是從甜葉菊中提取的新型天然甜味劑，具有高甜度低熱能、味質(zhì)好、 安全無毒的特點(diǎn)，是繼蔗糖、糖精外極具開發(fā)價(jià)值的天然甜味劑，被譽(yù)為"世界第三糖源"。 在甜菊糖中，STV(甜菊糖甙）和RA(萊鮑迪甙A)是兩種最主要的甜味成分，而且甜度較高， 其中STV甜度為蔗糖的150-300倍，RA甜度達(dá)蔗糖的350-450倍。甜菊糖有望替代蔗糖應(yīng) 用于食品、飲料等行業(yè)，可是甜菊糖甙的后苦味一直影響其推廣應(yīng)用。日本和韓國(guó)采用轉(zhuǎn)移 酶和水解酶化的方法來改善甜菊糖的后苦味，但同時(shí)也帶來了甜度倍數(shù)下降、成本增高等 副作用。特別是，高RA含量不僅甜度高，且口感最接近蔗糖，后苦味最小。因此，如何精制 成高RA含量的甜菊糖產(chǎn)品是當(dāng)前的新技術(shù)開發(fā)焦點(diǎn)。目前韓國(guó)、日本、美國(guó)、中國(guó)等的一些 企業(yè)均可將萊鮑迪甙A提純到85 %以上，但普遍存在轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，排放與 能耗尚，生廣成本尚等眾多弊端。
[0003] 目前，采用多次結(jié)晶來精制成高RA含量是適合工業(yè)化生產(chǎn)甜菊糖的最主要方法。 而其他如高速逆流色譜法、高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法等方法一般僅適用于實(shí)驗(yàn)室分 離、成分測(cè)定等。在現(xiàn)有技術(shù)中，有較多關(guān)于這方面的具體描述。與本發(fā)明技術(shù)較為相關(guān) 的有，中國(guó)專利CN103059078A提供了一種從甜菊糖中提取99%含量的萊鮑迪甙A的方法， 其采用甲醇和水為提取劑，與甜菊糖原料按一定比例混合，攪拌溶解后靜置結(jié)晶，從而得到 高RA含量的甜菊糖。中國(guó)專利CN101100477A提供了一種制備高純度萊鮑迪甙A的方法， 其采用甲醇和異丙醇的混合溶液對(duì)甜菊糖原料進(jìn)行重結(jié)晶，并結(jié)合膜分離技術(shù)，獲得高純 度的萊鮑迪甙A。中國(guó)專利CN101830947A則提供了一種采用兩次結(jié)晶制備高純度RA的方 法，其利用甲醇溶液進(jìn)行一次結(jié)晶，一次結(jié)晶的產(chǎn)物與乙醇水溶液混合進(jìn)行二次結(jié)晶，固液 分離后，晶體再用軟水洗滌一次，最終得到高純度的RA晶體。
[0004] 然而，以上技術(shù)存在的共性與瓶頸問題是，其單次結(jié)晶周期長(zhǎng)，得率均較低，品質(zhì) 穩(wěn)定性差等。尤其，均是關(guān)于工藝性開發(fā)，無設(shè)備及裝置的
【發(fā)明內(nèi)容】
。其各個(gè)單元之間沒有 集成，單元操作過程離散，設(shè)備等待時(shí)間較長(zhǎng)，無法實(shí)現(xiàn)批量化連續(xù)生產(chǎn)，而且能耗、生產(chǎn) 成本和廢物排放量等均相對(duì)較高。更沒有關(guān)于結(jié)晶母液如何處理，原料利用率怎么提高等 發(fā)明專利。
[0005] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可連續(xù)純化萊鮑迪甙A的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)方 法，其通過自主設(shè)計(jì)的結(jié)晶工藝和設(shè)備，可以將各個(gè)結(jié)晶純化過程進(jìn)行耦合控制，在結(jié)晶時(shí) 間和產(chǎn)率之間尋求最佳的平衡點(diǎn)，來減小結(jié)晶周期。結(jié)晶過程與裝備高度集成，在節(jié)能減排 同時(shí)，更加充分地提高原料利用率，提高產(chǎn)品收率和生產(chǎn)效率。該發(fā)明技術(shù)緊扣當(dāng)前國(guó)際上 的"資源深度開發(fā)與利用"、"綠色化工"和"節(jié)能減排"等重要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種連續(xù)純化制備高 純度萊鮑迪甙A結(jié)晶裝置及其控制方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0008] 提供一種連續(xù)純化制備高純度萊鮑迪甙A結(jié)晶裝置，包括一次結(jié)晶區(qū)、二次結(jié)晶 區(qū)和后處理區(qū)，所述一次結(jié)晶區(qū)是由第一儲(chǔ)罐、第二攪拌罐、一級(jí)靜置罐、離心過濾裝置、蒸 發(fā)罐和干燥裝置通過管路依次連接組成；所述二次結(jié)晶區(qū)包括二級(jí)攪拌罐、二級(jí)靜置罐和 離心過濾裝置；所述二級(jí)攪拌罐通過管路與二級(jí)靜置罐相連，二級(jí)靜置罐通過管路與離心 過濾裝置相連；所述后處理區(qū)包括第二儲(chǔ)罐、第三儲(chǔ)罐、第一攪拌罐、離心過濾裝置；所述 第一攪拌罐通過管路與第二儲(chǔ)罐相連，第二儲(chǔ)罐通過管路與離心過濾裝置相連，離心過濾 裝置通過管路分別與第一攪拌罐、第三儲(chǔ)罐相連；
[0009] 其中：二次結(jié)晶區(qū)的進(jìn)料口通過管路分別連接至甲醇儲(chǔ)罐、一次結(jié)晶區(qū)的出料口， 二次結(jié)晶區(qū)的離心過濾裝置通過管路分別與第一攪拌罐、第二攪拌罐、第一儲(chǔ)罐、第三儲(chǔ)罐 相連；所述一次結(jié)晶區(qū)的一級(jí)靜置罐數(shù)量為M個(gè)，3 < M < 8,各個(gè)一級(jí)靜置罐通過管路相互 并聯(lián)，且在各個(gè)一級(jí)靜置罐的出口處分別設(shè)置恒流輸送泵；
[0010] 所述二次結(jié)晶區(qū)的二級(jí)攪拌罐數(shù)量為M個(gè)，與一次結(jié)晶區(qū)中的一級(jí)靜置罐數(shù)量 --對(duì)應(yīng)；所述二次結(jié)晶區(qū)中的二級(jí)靜置罐的數(shù)量為M組，每組N個(gè)，4 10 ;二次結(jié)晶 區(qū)中的每個(gè)二級(jí)攪拌罐對(duì)應(yīng)一組二級(jí)靜置罐，每組二級(jí)靜置罐通過管道組與各自對(duì)應(yīng)二級(jí) 攪拌罐相連；各組二級(jí)靜置罐之間通過管道相互并聯(lián)，并通過電磁閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)模 式的切換控制；各組二級(jí)靜置罐的出料口統(tǒng)一連接到離心過濾裝置。
[0011] 本發(fā)明中，所述各個(gè)管路上均設(shè)有電磁閥，并通過PLC實(shí)現(xiàn)各個(gè)電磁閥的切換控 制。
[0012] 本發(fā)明中，所述第二攪拌罐、二級(jí)攪拌罐上均帶有夾套，且頂端配置電機(jī)。
[0013] 本發(fā)明中還一種基于所述的連續(xù)純化制備高純度萊鮑迪甙A結(jié)晶裝置的控制方 法，所述一次結(jié)晶區(qū)、二次結(jié)晶區(qū)和后處理區(qū)的分離提純過程是相互耦合的，其具體步驟如 下：
[0014] 所述甜菊糖原料與甲醇溶液按固液比1:5?1:10混合，送入第二攪拌罐中，攪拌 溶解，并在第二攪拌罐的夾套中自下而上通35°C?60°C熱水，攪拌5min?20min后，按順 序依次送入一級(jí)靜置罐中，一級(jí)靜置罐與第二攪拌罐通過電磁閥和管路實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)連接， 在一級(jí)靜置罐中靜置結(jié)晶〇. 5h?lh，固液分離，得到一次結(jié)晶體；把一次結(jié)晶體與甲醇水 溶液按固液比1:5?1:10混合，并按順序依次送入二級(jí)攪拌罐中，攪拌罐的夾套中自下而 上通40°C?70°C的熱水，攪拌lOmin?30min后，把每個(gè)二級(jí)攪拌罐中的結(jié)晶液依次送入 對(duì)應(yīng)一組的二級(jí)靜置罐，將二級(jí)靜置罐分別靜置結(jié)晶5h?10h，固液分離，得到高純度萊鮑 迪甙A晶體；一、二次結(jié)晶母液經(jīng)蒸發(fā)、干燥操作，回收甲醇，送入甲醇儲(chǔ)罐循環(huán)利用，干燥 后的晶體送入第二儲(chǔ)罐中，與后處理區(qū)結(jié)晶過濾所得的晶體按質(zhì)量比3:2混合，并與甲醇 溶液按固液比1:6?1:10送入后處理區(qū)第一攪拌罐中，攪拌時(shí)間為5min?30min，攪拌溫 度為15°C?30°C，離心過濾后，晶體產(chǎn)物為純度大于90%的甜菊糖甙，送入到第二儲(chǔ)罐中； 把結(jié)晶母液干燥蒸發(fā)，所得晶體產(chǎn)物送入到一次結(jié)晶區(qū)進(jìn)行下一周期的分離提純；
[0015] 所述一次結(jié)晶區(qū)、二次結(jié)晶區(qū)和后處理區(qū)通過管道和電磁閥相互連接，形成一個(gè) 生產(chǎn)循環(huán)，后處理區(qū)的產(chǎn)物為一次結(jié)晶的原料，一次結(jié)晶的產(chǎn)物中結(jié)晶母液為后處理區(qū)的 原料，一次結(jié)晶體是二次結(jié)晶區(qū)的原料，二次結(jié)晶區(qū)的產(chǎn)物中結(jié)晶母液為后處理區(qū)的原料， 二次結(jié)晶體為最終產(chǎn)物，即為高純度萊鮑迪戒A。
[0016] 本發(fā)明中，所述甜菊糖原料可由RA含量為20%左右的甜菊糖直接制備，也可購(gòu)買 獲得，甲醇溶液其甲醇純度>99. 9%。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0018] (1)提取劑主要為甲醇，整個(gè)分離過程中可以循環(huán)利用，排放量很少；原料中RA可 充分提取，理論上甲醇利用率和RA提取率可達(dá)百分之百；
[0019] (2)結(jié)晶過程可控，通過控制每個(gè)區(qū)的結(jié)晶時(shí)間，使結(jié)晶周期和得率之間達(dá)到最佳 的平衡點(diǎn)，減小結(jié)晶周期，從而達(dá)到最佳的分離效果；
[0020] (3)生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品純度高，結(jié)晶周期短，裝備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生 產(chǎn)；
[0021] (4)結(jié)晶過程和裝備高度集成，能耗低且自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明中連續(xù)化制備高純度萊鮑迪甙A的工藝流程圖；
[0023] 圖2為連續(xù)化制備高純度萊鮑迪甙A的工藝流程及裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為甜菊糖原料液的高效液相色譜測(cè)試結(jié)果圖；
[0025] 圖4為一次結(jié)晶后的甜菊糖的高效液相色譜色是結(jié)果圖；
[0026] 圖5為二次結(jié)晶后的甜菊糖的高效液相色譜色是結(jié)果圖；
[0027] 圖6為后處理后結(jié)晶母液的高效液相色譜色是結(jié)果圖；
[0028] 圖7為后處理結(jié)晶晶體的高效液相色譜色是結(jié)果圖。
[0029] 附圖標(biāo)記：AB1-AB6為一次結(jié)晶區(qū)靜置罐；⑶1-⑶6為二次結(jié)晶區(qū)攪拌罐， EK1-EK9、FL1-FL9、GM1-GM9、HN1-HN9、101-109、JP1-JP9 均為二次結(jié)晶區(qū)靜置罐；S1-S8、 A1-A6、B1-B6、C1-C6、D1-D6、E1-E9、F1-F9、G1-G9、H1-H9、11-19、J1-J9、K1-K9、L1-L9、 M1-M9、N1-N9、01-09、P1-P9均為電磁閥，T1、T2、T3分別為第一儲(chǔ)罐、第二儲(chǔ)罐、第三儲(chǔ)罐。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面的了解本發(fā)明，但不以任 何方式限制本發(fā)明：
[0031] 如圖1?2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種連續(xù)化制備高純度萊鮑迪甙A的控制工 藝流程的具體實(shí)施例，其具體步驟如下：
[0032] 所述甜菊糖原料（RA含量約為50% )與甲醇溶液按固液比1:5-1:10混合，送入 攪拌罐2中，攪拌溶解，夾套中自下而上通35°C到60°C熱水，攪拌5min-20min后，按