一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法
【专利摘要】本发明涉及一种柠檬酸钠的溶析结晶制备方法，包括以下步骤，A)成盐反应，按摩尔比取柠檬酸和成盐剂，先将成盐剂溶解于水中，再缓缓加入柠檬酸，控制反应温度在20℃~30℃，反应终点pH为7.5~9.0之间，反应后进行过滤得混合液；所述混合液的浓度范围以无水柠檬酸钠计为285g/L-570g/L；B)溶析结晶，往步骤A)的混合液中按体积比加入溶析剂使柠檬酸钠结晶析出，控制结晶温度为20℃~75℃；C)过滤干燥，得到柠檬酸钠产品，所述柠檬酸钠包括无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠和五水柠檬酸钠。本发明所述制备方法简单方便，制得的柠檬酸钠晶体收率高，晶粒大，晶体纯度高，大大提高了柠檬酸钠的质量。
【专利说明】一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柠檬酸钠的工业制备方法，尤其是一种溶析结晶法制备柠檬酸钠的方法。
【背景技术】
[0002]柠檬酸钠是一种外观呈白色或无色的有机化合物晶体，广泛应用于食品、饮料、化工和医药等领域，可作为食品中的调味剂、缓冲剂、乳化剂及稳定剂等，也可作为医药中的血液抗凝剂、体液及尿液的酸度缓冲剂等，目前柠檬酸钠的生产是采用柠檬酸钙盐中和法、离子交换发来制备柠檬酸钠，然后将所得柠檬酸钠进行净化后得到柠檬酸钠成品。
[0003]现有的工业制备柠檬酸钠一般采用蒸发浓缩母液析晶法，S卩加热浓缩柠檬酸钠母液使其析出晶体，此法需蒸发大量水，存在能耗高，效率低的问题，并且柠檬酸钠母液中含有较高的铁等金属离子、少量的蛋白类胶体和有机杂质等易碳化的物质，这些杂质随着受热及水分流失，容易残留在产品中，使得柠檬酸钠母液的颜色变深、粘度变大，进而影响所得柠檬酸钠产品的质量。如何有效去除柠檬酸钠中的杂质，提高产品的结晶质量成为当前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是提供一种溶析结晶法制备柠檬酸钠晶体的方法，以替代现有的蒸发浓缩母液析晶法，具有产品纯度高、生产效率高、生产能耗低、环保绿色的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法，包括以下步骤，
A)成盐反应，按摩尔比取柠檬酸和成盐剂，先将成盐剂溶解于水中，再缓缓加入柠檬酸，柠檬酸与成盐剂的摩尔比为1:3?1:3.5，控制反应温度在20°C?30°C，反应终点pH为7.5^9.0之间，反应后进行过滤得混合液；所述混合液的浓度范围以无水柠檬酸钠计为285g/L"570g/L ;所述成盐剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；
B)溶析结晶，往步骤A)的混合液中按体积比加入溶析剂使柠檬酸钠结晶析出，混合液与溶析剂的体积比为1:3?1:5，控制结晶温度为20°C?75°C，所述溶析剂为丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种；
C)过滤干燥，得到柠檬酸钠产品，所述柠檬酸钠为无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠和五水柠檬酸钠中的一种或多种。
[0006]本发明的进一步改进在于:所述步骤A)中，柠檬酸与成盐剂的摩尔比为1:3?1:3.15。
[0007]本发明的进一步改进在于:所述步骤B)中，混合液与溶析剂的体积比为1:3?1:3.5。
[0008]由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于: 本发明采用有机溶剂溶析结晶法制备柠檬酸钠，制备出的柠檬酸钠晶体较为纯净，整个制备过程具有以下优点:一是该制备方法较为温和，利用柠檬酸与碱反应生成的热量使反应液自体升温，同时可在较低温度下析出晶体，降低制备过程的能量损耗；二是该制备方法能够较多地除去杂质，也能够避免杂质受热而发生副反应，保证了产品的纯度；三是所用有机溶媒均为三类溶剂，沸点低，易于回收再利用，绿色环保。因此，本发明所述方法制得的柠檬酸钠晶体收率高，晶粒均一，晶体纯度高，大大提高了柠檬酸钠的质量，同时，本发明所述的制备方法能耗低，污染小，与传统蒸发析晶法相比，更适于工业化应用，具有更高的经济效益和社会效益。
[0009]反应终点混合液的pH值优选为7.5^9.0之间，使得混合液呈碱性，碱性条件下混合液中的铁离子等阳离子可与氢氧根、碳酸根等转变为盐沉淀，以利于除去金属离子，避免金属离子被包裹在晶体中，同时加入的碱或盐，也能使混合液中的蛋白类胶体杂质变性沉降。
[0010]混合液的浓度范围以无水柠檬酸钠计优选为285g/L-570g/L，这保证了柠檬酸钠混合液后续处理过程能够顺利进行，若浓度太低，则会在后续溶析结晶过程中使用大量的溶析剂，既增加了生产成本，也增加了对环境污染的风险；若浓度太高，则会由于柠檬酸钠混合液过于黏稠，不利于后续溶析结晶过程中晶体的形成及生长，会使得在向混合液中加入溶析剂时产生大量的晶核，导致制备出晶体的晶粒过小，不利于后续处理。
[0011]控制溶析结晶温度，可得到含有不同结晶水的柠檬酸钠。利用柠檬酸钠在不同温度下析出晶体时结合的结晶水个数是不一样的，当滴加溶析剂温度低于50°c时得到五水柠檬酸钠，当温度高于50°C时，得到二水柠檬酸钠；五水柠檬酸钠在100°C时失去三个结晶水变成二水柠檬酸钠，二水柠檬酸钠在150°C时失去结晶水得到无水柠檬酸钠。
[0012]同时在溶析结晶过程中，柠檬酸钠混合液中的有机杂质等会溶于溶析剂中，进而将这些杂质从柠檬酸钠中除去，使得制备出的柠檬酸钠晶体较为纯净；醇类等溶析剂也利于蛋白类胶体杂质沉降。
【具体实施方式】
[0013]下面实施例用于进一步详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
[0014]实施例1
取氢氧化钠9mol (0.36kg)加入反应器中，再加入1.5L水,搅拌使氢氧化钠溶解；20°C下缓缓加入无水柠檬酸3mol(0.576kg)，搅拌反应至pH8.7稳定不变。20°C下滴加4.5L乙醇，滴加完后过滤，自然晾干。得五水柠檬酸钠1.14kg。收率98.96%，含量99.74%。
[0015]实施例2
取氢氧化钠11.5mol (0.46kg)和碳酸钠2OmoI (2.12kg)加入反应器中，再加入5L水,搅拌使溶解。25°C下缓缓加入无水柠檬酸1mol (1.92kg)，搅拌反应至pH8.5稳定不变。55°C下滴加20L甲醇，滴加完后过滤，自然晾干。得二水柠檬酸钠3.23kg。收率97.93%，含量 99.66%ο
[0016]实施例3
取碳酸钠35mol (3.71kg)加入反应器中，再加入1L水，搅拌使溶解。25°C下缓缓加入无水柠檬酸10mol( 1.92kg)，搅拌反应至pH9.0稳定不变。55°C下滴加35L异丙醇，滴加完后过滤，150°C干燥。得无水柠檬酸钠2.87kg。收率97.48%，含量99.65%。
[0017]实施例4
取氢氧化钠200mol (8kg)和碳酸钠10mol (10.6kg)混合物,加水50L,搅拌使溶解。室温下缓缓加入无水柠檬酸10mol (19.2kg)，搅拌反应至pH9.0稳定不变。75°C下滴加250L丙酮，滴加完后过滤，150°C干燥。得无水柠檬酸钠28.78kg。收率97.85%，含量99.59%。
[0018]本发明虽然仅仅列举了上述4个实施例的具体物质和配比摩尔数及体积，但是本发明的制备方法可以在上述实施例的基础上，利用本发明所涉及的原料及原料间的比例进行进一步拓展和修改，特别是对投料比做进一步扩大而进行的工业化生产，均能达到本发明的目的。
【权利要求】
1.一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法，其特征在于:包括以下步骤， A)成盐反应，按摩尔比取柠檬酸和成盐剂，先将成盐剂溶解于水中，再缓缓加入柠檬酸，柠檬酸与成盐剂的摩尔比为1:3?1:3.5，控制反应温度在20°C?30°C，反应终点pH为7.5^9.0之间，反应后进行过滤得混合液；所述混合液的浓度范围以无水柠檬酸钠计为285g/L"570g/L ;所述成盐剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种； B)溶析结晶，往步骤A)的混合液中按体积比加入溶析剂使柠檬酸钠结晶析出，混合液与溶析剂的体积比为1:3?1:5，控制结晶温度为20°C?75°C，所述溶析剂为丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种； C)过滤步骤B)中析出的晶体，干燥得到柠檬酸钠产品，所述柠檬酸钠产品为无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠、五水柠檬酸钠中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法，其特征在于，所述步骤A)中，柠檬酸与成盐剂的摩尔比为1:3?1:3.15。
3.根据权利要求1所述的一种溶析结晶制备柠檬酸钠晶体的方法，其特征在于，所述步骤B)中，混合液与溶析剂的体积比为1: 3?1:3.5。
【文档编号】C07C51/43GK104262139SQ201410429852
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】左丽华, 严正人, 黄娟, 刘慧勤, 张春青 申请人:华北制药集团先泰药业有限公司