生產d－山梨醇晶體的方法

2023-07-12 09:20:11

專利名稱：生產d－山梨醇晶體的方法
發明描述本發明涉及一種生產D-山梨醇晶體的方法，包括真空蒸發D-山梨醇水溶液，再將蒸發過程中獲得的D-山梨醇熔體進行熔體結晶。
D-山梨醇屬於六元醇，其通式為C6H14O6。D-山梨醇是由D-葡萄糖電解還原或催化加氫製得的。D-山梨醇有甜味，用作糖的替代物，也可以用在化妝品和製藥工業，以生產聚醚和表面活性劑。D-山梨醇以α-、β-和γ-形態結晶，其中γ-形是一種熱動力學穩定的形式。作為工業原料，D-山梨醇可以濃縮水溶液或固體晶體的形式使用。為保證D-山梨醇固態晶體易於處理，希望儘可能多地以γ-形態存在，因為這種形態不僅是熱力學穩定的，而且其吸溼性比較小。
DE-A3245170公開了一種具有改進造粒性質的山梨醇的生產方法，其中結晶葡萄糖的水溶液在低於170℃溫度下加氫，如此獲得的山梨醇溶液在140-170℃的溫度下噴霧乾燥，以至於所獲得產品的含水量低於1％。
DE-C2350619公開了一種通過向容器中引入熔體和顆粒山梨醇從而連續生產結晶山梨醇的方法，在容器中如此獲得的物質在提高的溫度下保持運動。在該方法中，霧化的山梨醇或乾物質多於90％的滴狀、片狀、霧狀或條狀山梨醇在熔化條件下與20-80重量％的粒徑小於5mm的山梨醇粉末一起引入容器中，如此獲得的物質通過旋轉敞開容器進行攪拌，容器具有一水平軸或向水平方向傾斜的軸，熔化的山梨醇或山梨醇粉末被撒到攪拌物質的表面，攪拌物質維持在高於90℃的溫度，由於溢流，主要沉澱在攪拌物質表面的大顆粒在旋轉容器的出口處被捕集，然後，經一熟化步驟以結晶山梨醇。在熔體結晶之前，提供一容器以真空蒸發，使山梨醇溶液的幹含量高於98重量％。
DE-A3732141描述了幾種生產山梨醇的已知方法。在一種方法中，山梨醇溶液被真空蒸發直到獲得幾乎無水的熔體。由於冷卻，可能加入晶體山梨醇，熔體固化，並經破碎和粉碎，從固化的熔體中獲得粉塵狀的山梨醇。然而，生產的產品的粒徑範圍很寬，γ-山梨醇的含量波動很大。除晶體山梨醇外，還含有大量的無定形山梨醇。這樣使得流動性差，在儲存期間，產品會聚結形成硬塊。按照另一已知方法，濃縮的山梨醇溶液被滴在或粗噴在已結晶的山梨醇移動床上。使空氣或惰性氣體流過移動的潤溼晶體床，以蒸發水分並將床維持在60-80℃的溫度下。在相應的結晶期後，連續排出一部分固體山梨醇，並冷卻。如此獲得的產品的粒徑範圍也很寬。另一缺點是，由於從空氣中吸收水分，單個山梨醇顆粒會快速聚結形成硬塊，使得它們在水中的溶解時間相對延長。在再一已知方法中，用噴霧裝置將其中50-80％的純化山梨醇溶液分散成極細的液滴，同時向噴霧塔中引入細分的晶體山梨醇和空氣，以至於在晶體山梨醇顆粒上覆蓋一層薄膜。為了蒸發水分，另外鼓入一股熱空氣流。根據熱空氣的溫度和熱空氣與山梨醇溶液的比率，殘留水分可能在相對寬的範圍內變動。在20-90分鐘的結晶期後，乾燥的產品被冷卻到低於40℃，排出一部分產品，另一部分循環回噴霧塔。用這種方法生產的晶體山梨醇的使用性能終究不令人滿意。為了克服已知方法生產的產品的缺點，DE-A-3732141提出了一種生產具有改進的使用性能的山梨醇晶體的方法，其中按噴霧乾燥的原理操作，向噴霧乾燥器中供應50-80％的山梨醇水溶液。
本發明的一個目的是提供一種生產晶體山梨醇的方法，按照熔體結晶的原理操作，但沒有已知熔體結晶的缺點。本發明方法生產的D-山梨醇晶體的熔點為98-100℃，水含量＜0.5重量％，γ-形態晶體的含量＞90％。當用作工業原料時，這種產品具有優化的使用性能。因此，開發或改進了按前述的帶有真空蒸發的熔體結晶原理操作的生產方法，以至於在較長的操作周期內安全而可靠地維持產品質量，同時操作經濟。
本發明目的是這樣實現的，其中水含量＜0.5重量％且溫度高於熔體凝固點5-15℃的D-山梨醇在熔體結晶器中結晶，熔體結晶器由冷卻的容器和水平設置的、可旋轉的軸組成，軸上配備了碟形元件和混合棒，碟形元件和/或混合棒以螺旋方式設置在軸上，其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻，從熔體結晶器中排出的晶體被粉碎、過篩以獲得γ-形態的D-山梨醇晶體含量高於90％的最終產品。
使用本發明的熔體結晶方法，不再需要向D-山梨醇熔體中加入固體D-山梨醇，因為本發明熔體結晶方式形成足夠的晶核。由於使用了本發明的混合元件，施加了相對高的機械能，能產生平均粒徑小的的晶體，其中僅有少量的熔體，氫最終產品不會被大量無形D-山梨醇所汙染。在本發明方法中，有利的是省去了產品的後續熟化，即省去了無定形D-山梨醇或以α-或β-形態存在的D-山梨醇轉化成γ-形態。而且，本發明的熔體結晶有利地使粉碎操作保持在低水平。最後，按照本發明。由於冷卻了熔體結晶器的各部分，實現了非常有利的熔體結晶過程，使得最終產品中γ-形態晶體＞90％，從而省去了最終產品的後續熟化步驟。
按照本發明，在5-200毫巴、優選在50-200毫巴的壓力和130-170℃、優選在130-140℃的溫度下，通過蒸發，將水含量為60-80重量％的D-山梨醇轉化水含量＜0.5重量％的D-山梨醇熔體，並將D-山梨醇熔體冷卻到高於熔體凝固點5-15℃、優選10-15℃是特別有利的。藉助本發明的蒸發，脫掉了大量的水，在冷卻D-山梨醇熔體上所需的努力就相對小。
按照本發明，在薄膜蒸發器中蒸發D-山梨醇水溶液是特別有利的，因為在這一裝置中可以非常精確地維持蒸發條件，可以相對短的時間內實現脫水。
按照本發明的另一方面，D-山梨醇被冷卻到105-115℃,D-山梨醇在熔體結晶器內的平均停留時間為1-5小時，從熔體結晶器中排出的晶體的平均粒徑d50＜2mm。在這一操作條件下，可以安全地生產高質量的最終產品。
按照本發明，提供了一種連續進行的方法，在效率上是特別有利的。按照本發明，能可靠地維持連續操作的安全性。
本發明的主題將在下面參照附圖
進行詳細的說明。
儲罐(1)中盛有D-山梨醇溶液，其中D-山梨醇含量為約70重量％。這種溶液可以從市場上購得。D-山梨醇是由D-葡萄糖水溶液催化加氫製得的。在生產D-山梨醇後，水溶液被純化和濃縮到D-山梨醇含量為約70重量％。儲罐(1)帶有一攪拌器，圖中未示出。
D-山梨醇水溶液經管線(2)連續地供應到薄膜蒸發器(3)中，其中配備了攪拌器(4)，攪拌器(4)上有一個或多個刮刀(5)。D-山梨醇水溶液以薄膜的形式沿薄膜蒸發器(3)的壁噴淋而下，由在加熱夾套(6)內循環的加熱介質加熱到約135℃的溫度。在薄膜蒸發器(3)內，水被從D-山梨醇中除去，其殘留含量＜0.5重量％。水的蒸發在約100毫巴的壓力下進行，水蒸汽經管線(7)排出薄膜蒸發器(3)。在薄膜蒸發器(3)中產生的D-山梨醇熔體被刮刀(5)從薄膜蒸發器(3)的壁上連續除去，並經管線(8)在約135℃的溫度下從薄膜蒸發器(3)的下部連續地流出冷卻器(9)，在這裡被冷卻到約110-115℃。在這一條件下，D-山梨醇熔體具有良好的流動性能，以至於連續操作不會受到阻礙。在管線(8)中流動的D-山梨醇熔體被調節到常壓，以至於冷卻器(9)在常壓下操作。
冷卻後的D-山梨醇熔體溫度為110-115℃，經管線(10)連續引入熔體結晶器(11)。熔體結晶器(11)設計成圓桶容器，它具有一冷卻夾套(12)，熱量由冷卻介質發散出去。此外，熔體結晶器(11)上提供了一可旋轉軸(13)，軸上安裝了碟形元件(14)和混合棒(15)。冷卻介質流過軸(13)以及碟形元件(14)和混合棒(15)，以至於熱量從熔體結晶器(11)和這些元件中發散出去。混合棒(15)以螺旋形式設置在碟形元件(14)上，以至於由碟形元件(14)引起的徑向混合效果與混合棒(15)引起的軸向傳輸疊加。此外，碟形元件(14)和混合棒(15)粉碎了在熔體結晶器(11)中形成的晶體聚結體。在熔體結晶器(11)的前部，D-山梨醇熔體轉化為類似塑料的物質。在熔體結晶器(11)的中部，較冷和已變硬的D-山梨醇物質由混合元件施加的機械能所破碎。在熔體結晶器(11)的後部，破碎的物質被進一步粉碎，此外，在熔體結晶器(11)的中部和前部形成的部分D-山梨醇晶體內部循環。粉末狀的晶體D-山梨醇經水平設置的出口從熔體結晶器(11)中排出，在出口處設置一垂直可調的堰以控制熔體結晶器(11)內的D-山梨醇量，離開熔體結晶器(11)的D-山梨醇晶體的溫度為40-60℃。特別地，混合棒(15)防止熔體結晶器(11)內的結塊。
D-山梨醇結晶經管線(16)傳送到研磨機(17)，產品在其中研碎。然而，因為離開熔體結晶器(11)的D-山梨醇晶體的粒徑d50＜2mm，經常d50＜1mm，所以研磨操作相對小。研碎後的產品經管線(18)送入篩(19)，具有所需相應粒徑的最終產品經管線(20)排出。粒徑過大的一部分經管線(21)循環回研磨機(17)，粒徑過小的一部分經管線(22)回到儲罐(1)，通過攪拌溶解在D-山梨醇水溶液中。
經管線(20)排出的最終產品的熔點為98-100℃，水含量＜0.5重量％,γ-形態的含量＞90％,γ-形態的含量通常＞95％。本發明方法生產的D-山梨醇晶體具有良好的使用性能，並且具有良好的自由流動性，在儲存期間各個晶體不會聚結。
權利要求
1．一種生產D-山梨醇晶體的方法，包括真空蒸發D-山梨醇水溶液，再使在蒸發過程中獲得的D-山梨醇熔體在熔體結晶器內進行熔體結晶，其特徵在於，山梨醇熔體的含水量＜0.5重量％，溫度高於熔體凝固點5-15℃，熔體結晶器由冷卻了的容器和水平設置的、可旋轉的軸組成，軸上配備了碟形元件和混合棒，碟形元件和/或混合棒以螺旋方式設置在軸上，其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻，從熔體結晶器中排出的晶體被粉碎、過篩，以獲得γ-形態的D-山梨醇晶體含量高於90％的最終產品。
2．權利要求1的方法，其特徵在於，D-山梨醇含量為60-80重量％的水溶液在5-200毫巴的壓力和130-170℃的溫度下通過蒸發，轉化為水含量＜0.5重量％的D-山梨醇熔體，D-山梨醇熔體被冷卻到高於熔體凝固點5-15℃的溫度。
3．權利要求2的方法，其特徵在於，D-山梨醇含量為60-80重量％的水溶液在50-200毫巴的壓力和130-140℃的溫度下通過蒸發，轉化為水含量＜0.5重量％的D-山梨醇熔體，D-山梨醇熔體被冷卻到高於熔體凝固點10-15℃的溫度。
4．權利要求2或3的方法，其特徵在於，D-山梨醇水溶液的蒸發是在薄膜蒸發器內進行的。
5．權利要求2-4的方法，其特徵在於，D-山梨醇熔體被冷卻到105-115℃的溫度。
6．權利要求1-5的方法，其特徵在於，D-山梨醇熔體在熔體結晶器內的停留時間為1-5小時。
7．權利要求1-5的方法，其特徵在於，從熔體結晶器內排出的晶體的平均粒徑d50＜2mm。
8．權利要求1-7的方法，其特徵在於，該方法是連續進行的。
全文摘要
一種生產D－山梨醇晶體的方法,包括真空蒸發D－山梨醇水溶液,再使在蒸發過程中獲得的D－山梨醇熔體在熔體結晶器內進行熔體結晶,其特徵在於,山梨醇熔體的含水量 0.5重量%,溫度高於熔體凝固點5—15℃,熔體結晶器由冷卻容器和水平設置的、可旋轉的軸組成,軸上配備了碟形元件和混合棒,碟形元件和/或混合棒以螺旋方式設置在軸上,其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻,從熔體結晶器中排出的晶體被粉碎、過篩,以獲得γ－形態的D－山梨醇晶體含量高於90%的最終產品。
文檔編號C07C29/00GK1228756SQ97197516
公開日1999年9月15日 申請日期1997年7月21日 優先權日1996年7月23日
發明者P·古特曼, J·威森巴特 申請人:金屬股份有限公司