一种球形三氯蔗糖的结晶方法

技术领域

本发明涉及一种球形三氯蔗糖晶体的结晶新方法，通过溶液结晶制得一种球形三氯蔗糖结晶，达到了提高下游生产效率的目的。

背景技术

三氯蔗糖，全称为4，1’，6’-三氯-41’，6’-三脱氧半乳蔗糖，英文名称为sucralose，英文简称为 TGS，分子式为 C12H19O8Cl3，摩尔分子量为 397.64 g·mol

世界专利WO 2008144063A1报道了一种新的三氯蔗糖的结晶方法。该方法将三氯蔗糖溶解后滴入液氮中使其瞬间凝固，然后采用冷冻干燥的方法除去其中的溶剂，得到了球形的晶体。但由于晶体中孔道过多，导致所得的三氯蔗糖晶体机械性能较差，容易吸收空气中的水汽。此外，该方法也无法进行大规模的工业化应用。

欧洲专利EP 1863358B1也报道了一种新的三氯蔗糖的结晶方法。该方法是将三氯蔗糖溶液加入一定量的晶种后，以一定的流量在50℃的流化床中进行干燥结晶，所得的是一种三氯蔗糖的球形团聚体。由于该团聚体为球形，因此其流动性能较好，且经过实验，该团聚体不易吸潮，且机械性能较好。但由于该方法使用的是流化床中较低温度下进行干燥，因此该方法发能耗较大，成本较高。因此，寻找一种新的三氯蔗糖的球形结晶的方法是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的球形三氯蔗糖晶体的结晶方法，该方法能够更高效的制备出球形的三氯蔗糖晶体，该方法得到的三氯蔗糖晶体成本较低，流动性较好，且不易吸潮，使得提高下游的生产效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种球形三氯蔗糖的结晶方法具体包括如下步骤：

将三氯蔗糖按预设比例在结晶器中溶解于溶剂，然后加入晶种，在超声作用下进行降温至室温后恒温结晶0.5~1.5h，获得含球形三氯蔗糖晶体的结晶液；

过滤所述结晶液过滤，获得三氯蔗糖的球状晶体

进一步地，所述的结晶器包括间歇釜式结晶器，连续釜式结晶器，间歇振荡折流板结晶器或连续振荡折流板结晶器。

进一步地，所述超声的频率为20kHz~500kHz、功率为1W~1000W。

进一步地，所述超声处理的时间为1~1000min。

进一步地，所述的溶剂包括水，甲醇，乙醇，乙酸乙酯或乙酸仲丁酯。

进一步地，所述预设比例为：三氯蔗糖与溶剂的质量比为0.1：1~3：1。

进一步地，所述预设比例为：三氯蔗糖与溶剂的质量比为0.5：1~2：1。

进一步地，加入晶种的比例为0.001%~10%。

进一步地，所述的降温结晶的降温速率为0.01~0.5℃/min。

进一步地，所述的过滤方法为压滤或抽滤。

本发明优点：

本发明提供了一种球形三氯蔗糖晶体的制备新方法，通过溶液中冷却结晶，并在冷却结晶时加入一定频率与功率的超声场进行辅助结晶，所得的产物为球形的三氯蔗糖晶体。该产物具有流动性较好，不易吸潮，机械性能好，不易起尘，不易产生静电等优点，使得更好地改善下游生产线的生产效率，更有益于下游生产线对其进行进一步的加工和利用。同时，由于该结晶方法在溶液中进行操作，相对于之前其它专利，成本显著下降。此外，由于超声的加入，结晶所需的时间相对于之前有极大的减少，约为原方法所需时间的20%。

附图说明

图1为对比例1所得的三氯蔗糖晶体显微镜下的图片；

图2为对比例2所得的三氯蔗糖晶体显微镜下的图片；

图3为实施例1所得的三氯蔗糖晶体显微镜下的图片；

图4为对比例1与实施例1结晶时的成核速率对比图；

图5为对比例1与实施例1结晶时的生长速率对比图；

图6为实施例2所得的三氯蔗糖晶体显微镜下的图片。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

对比例1

在三口烧瓶中加入48g三氯蔗糖和60g水，搅拌升温至55℃使其完全溶解。缓慢降温至50℃，加入5%的三氯蔗糖晶种，养晶60min，以0.1℃/min

对比例2

在三口烧瓶中加入48g三氯蔗糖和60g水，搅拌升温至55℃使其完全溶解。缓慢降温至50℃，加入5%的三氯蔗糖晶种，养晶60min，以0.1℃/min

实施例1

在三口烧瓶中加入48g三氯蔗糖和60g水，采用超声辅助搅拌升温至55℃使其完全溶解。缓慢降温至50℃，加入5%的三氯蔗糖晶种，养晶60min，以0.1℃/min

从以上实例所得的三氯蔗糖晶体的显微镜图像可以看出，本发明通过超声的手段进行辅助三氯蔗糖结晶，所得的三氯蔗糖晶体为球形，该晶体的长径比较现有产品的小，因此有流动性较好，不易吸潮，机械性能好，不易起尘，不易产生静电等优点，使得更好地改善下游生产线的生产效率，更有益于下游生产线对其进行进一步的加工和利用。

由于三氯蔗糖（101）和（110）晶面的生长速率比（011）和（002）的生长速率快，且由于搅拌的条件下其剪切力较小，因此不能很好的破碎和磨损三氯蔗糖晶体，此时三氯蔗糖晶体的晶习呈针状。而降温结晶后超声的引入使得体系中由于超声的空化作用而产生的大量的空化气泡，空化气泡的崩塌可以产生大量的微射流，这些微射流冲击了三氯蔗糖的晶体后会使三氯蔗糖的晶体破碎和磨损，使三氯蔗糖的晶习趋近于球状。而在降温结晶的过程中引入超声进行的辅助结晶中，超声能够改变晶体中各个晶面的生长速率占主要因素，由于超声产生的微射流能够更好的使体系中的浓度更均匀，从而改变体系中三氯蔗糖各个晶面的生长速率，其中（101）和（110）两个晶面的速率减小且（011）和（002）两个晶面的生长速率增大；同时由于超声具有以上的磨损和破碎的作用，由于两种因素的协同作用，三氯蔗糖晶体的晶习从未进行超声处理的针状变为球状晶体。

对比例1与实例1在结晶时的成核速率与结晶速率进行对比，其对比图如图4与图5。从图中可以看出，在超声场的作用下，三氯蔗糖的成核速率相对于未加入超声场呈几何倍数增加，其生长速率也得到一定程度的生长，这就解释了三氯蔗糖在超声的条件下结晶速度较快的原因。因此，在超声场中，三氯蔗糖的结晶速度能够得到较大的提高，减少结晶时所需要的时间，达到减少操作成本的目的，并提高生产效率。

实施例2

按实例1的比例配置三氯蔗糖水溶液，并升温至55℃使其完全溶解。使用蠕动泵将物料泵入连续振荡流结晶器中，以0.3℃/min的降温速率降至室温，并在振荡流中保温0.5h。在振荡流结晶器外部加入超声场以促进其成核与生长。该方法的原料液在振荡流结晶器中的停留时间约为2h。所得三氯蔗糖晶体如图6所示，三氯蔗糖晶体的回收率为65.13%。

综上所述，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与条件改变皆应属本发明的涵盖范围。