專利名稱：生產(chǎn)d－山梨醇晶體的方法
發(fā)明描述本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)D-山梨醇晶體的方法，包括真空蒸發(fā)D-山梨醇水溶液，再將蒸發(fā)過(guò)程中獲得的D-山梨醇熔體進(jìn)行熔體結(jié)晶。
D-山梨醇屬于六元醇，其通式為C6H14O6。D-山梨醇是由D-葡萄糖電解還原或催化加氫制得的。D-山梨醇有甜味，用作糖的替代物，也可以用在化妝品和制藥工業(yè)，以生產(chǎn)聚醚和表面活性劑。D-山梨醇以α-、β-和γ-形態(tài)結(jié)晶，其中γ-形是一種熱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的形式。作為工業(yè)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(tài)晶體易于處理，希望盡可能多地以γ-形態(tài)存在，因?yàn)檫@種形態(tài)不僅是熱力學(xué)穩(wěn)定的，而且其吸濕性比較小。
DE-A3245170公開(kāi)了一種具有改進(jìn)造粒性質(zhì)的山梨醇的生產(chǎn)方法，其中結(jié)晶葡萄糖的水溶液在低于170℃溫度下加氫，如此獲得的山梨醇溶液在140-170℃的溫度下噴霧干燥，以至于所獲得產(chǎn)品的含水量低于1％。
DE-C2350619公開(kāi)了一種通過(guò)向容器中引入熔體和顆粒山梨醇從而連續(xù)生產(chǎn)結(jié)晶山梨醇的方法，在容器中如此獲得的物質(zhì)在提高的溫度下保持運(yùn)動(dòng)。在該方法中，霧化的山梨醇或干物質(zhì)多于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％的粒徑小于5mm的山梨醇粉末一起引入容器中，如此獲得的物質(zhì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)敞開(kāi)容器進(jìn)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(zhì)的表面，攪拌物質(zhì)維持在高于90℃的溫度，由于溢流，主要沉淀在攪拌物質(zhì)表面的大顆粒在旋轉(zhuǎn)容器的出口處被捕集，然后，經(jīng)一熟化步驟以結(jié)晶山梨醇。在熔體結(jié)晶之前，提供一容器以真空蒸發(fā)，使山梨醇溶液的干含量高于98重量％。
DE-A3732141描述了幾種生產(chǎn)山梨醇的已知方法。在一種方法中，山梨醇溶液被真空蒸發(fā)直到獲得幾乎無(wú)水的熔體。由于冷卻，可能加入晶體山梨醇，熔體固化，并經(jīng)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(chǎn)的產(chǎn)品的粒徑范圍很寬，γ-山梨醇的含量波動(dòng)很大。除晶體山梨醇外，還含有大量的無(wú)定形山梨醇。這樣使得流動(dòng)性差，在儲(chǔ)存期間，產(chǎn)品會(huì)聚結(jié)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(jié)晶的山梨醇移動(dòng)床上。使空氣或惰性氣體流過(guò)移動(dòng)的潤(rùn)濕晶體床，以蒸發(fā)水分并將床維持在60-80℃的溫度下。在相應(yīng)的結(jié)晶期后，連續(xù)排出一部分固體山梨醇，并冷卻。如此獲得的產(chǎn)品的粒徑范圍也很寬。另一缺點(diǎn)是，由于從空氣中吸收水分，單個(gè)山梨醇顆粒會(huì)快速聚結(jié)形成硬塊，使得它們?cè)谒械娜芙鈺r(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。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(xì)的液滴，同時(shí)向噴霧塔中引入細(xì)分的晶體山梨醇和空氣，以至于在晶體山梨醇顆粒上覆蓋一層薄膜。為了蒸發(fā)水分，另外鼓入一股熱空氣流。根據(jù)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(duì)寬的范圍內(nèi)變動(dòng)。在20-90分鐘的結(jié)晶期后，干燥的產(chǎn)品被冷卻到低于40℃，排出一部分產(chǎn)品，另一部分循環(huán)回噴霧塔。用這種方法生產(chǎn)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(chǎn)的產(chǎn)品的缺點(diǎn)，DE-A-3732141提出了一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的使用性能的山梨醇晶體的方法，其中按噴霧干燥的原理操作，向噴霧干燥器中供應(yīng)50-80％的山梨醇水溶液。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)晶體山梨醇的方法，按照熔體結(jié)晶的原理操作，但沒(méi)有已知熔體結(jié)晶的缺點(diǎn)。本發(fā)明方法生產(chǎn)的D-山梨醇晶體的熔點(diǎn)為98-100℃，水含量＜0.5重量％，γ-形態(tài)晶體的含量＞90％。當(dāng)用作工業(yè)原料時(shí)，這種產(chǎn)品具有優(yōu)化的使用性能。因此，開(kāi)發(fā)或改進(jìn)了按前述的帶有真空蒸發(fā)的熔體結(jié)晶原理操作的生產(chǎn)方法，以至于在較長(zhǎng)的操作周期內(nèi)安全而可靠地維持產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)操作經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其中水含量＜0.5重量％且溫度高于熔體凝固點(diǎn)5-15℃的D-山梨醇在熔體結(jié)晶器中結(jié)晶，熔體結(jié)晶器由冷卻的容器和水平設(shè)置的、可旋轉(zhuǎn)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(shè)置在軸上，其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻，從熔體結(jié)晶器中排出的晶體被粉碎、過(guò)篩以獲得γ-形態(tài)的D-山梨醇晶體含量高于90％的最終產(chǎn)品。
使用本發(fā)明的熔體結(jié)晶方法，不再需要向D-山梨醇熔體中加入固體D-山梨醇，因?yàn)楸景l(fā)明熔體結(jié)晶方式形成足夠的晶核。由于使用了本發(fā)明的混合元件，施加了相對(duì)高的機(jī)械能，能產(chǎn)生平均粒徑小的的晶體，其中僅有少量的熔體，氫最終產(chǎn)品不會(huì)被大量無(wú)形D-山梨醇所污染。在本發(fā)明方法中，有利的是省去了產(chǎn)品的后續(xù)熟化，即省去了無(wú)定形D-山梨醇或以α-或β-形態(tài)存在的D-山梨醇轉(zhuǎn)化成γ-形態(tài)。而且，本發(fā)明的熔體結(jié)晶有利地使粉碎操作保持在低水平。最后，按照本發(fā)明。由于冷卻了熔體結(jié)晶器的各部分，實(shí)現(xiàn)了非常有利的熔體結(jié)晶過(guò)程，使得最終產(chǎn)品中γ-形態(tài)晶體＞90％，從而省去了最終產(chǎn)品的后續(xù)熟化步驟。
按照本發(fā)明，在5-200毫巴、優(yōu)選在50-200毫巴的壓力和130-170℃、優(yōu)選在130-140℃的溫度下，通過(guò)蒸發(fā)，將水含量為60-80重量％的D-山梨醇轉(zhuǎn)化水含量＜0.5重量％的D-山梨醇熔體，并將D-山梨醇熔體冷卻到高于熔體凝固點(diǎn)5-15℃、優(yōu)選10-15℃是特別有利的。借助本發(fā)明的蒸發(fā)，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(duì)小。
按照本發(fā)明，在薄膜蒸發(fā)器中蒸發(fā)D-山梨醇水溶液是特別有利的，因?yàn)樵谶@一裝置中可以非常精確地維持蒸發(fā)條件，可以相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫水。
按照本發(fā)明的另一方面，D-山梨醇被冷卻到105-115℃,D-山梨醇在熔體結(jié)晶器內(nèi)的平均停留時(shí)間為1-5小時(shí)，從熔體結(jié)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(chǎn)高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。
按照本發(fā)明，提供了一種連續(xù)進(jìn)行的方法，在效率上是特別有利的。按照本發(fā)明，能可靠地維持連續(xù)操作的安全性。
本發(fā)明的主題將在下面參照附圖
進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
儲(chǔ)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(chǎng)上購(gòu)得。D-山梨醇是由D-葡萄糖水溶液催化加氫制得的。在生產(chǎn)D-山梨醇后，水溶液被純化和濃縮到D-山梨醇含量為約70重量％。儲(chǔ)罐(1)帶有一攪拌器，圖中未示出。
D-山梨醇水溶液經(jīng)管線(2)連續(xù)地供應(yīng)到薄膜蒸發(fā)器(3)中，其中配備了攪拌器(4)，攪拌器(4)上有一個(gè)或多個(gè)刮刀(5)。D-山梨醇水溶液以薄膜的形式沿薄膜蒸發(fā)器(3)的壁噴淋而下，由在加熱夾套(6)內(nèi)循環(huán)的加熱介質(zhì)加熱到約135℃的溫度。在薄膜蒸發(fā)器(3)內(nèi)，水被從D-山梨醇中除去，其殘留含量＜0.5重量％。水的蒸發(fā)在約100毫巴的壓力下進(jìn)行，水蒸汽經(jīng)管線(7)排出薄膜蒸發(fā)器(3)。在薄膜蒸發(fā)器(3)中產(chǎn)生的D-山梨醇熔體被刮刀(5)從薄膜蒸發(fā)器(3)的壁上連續(xù)除去，并經(jīng)管線(8)在約135℃的溫度下從薄膜蒸發(fā)器(3)的下部連續(xù)地流出冷卻器(9)，在這里被冷卻到約110-115℃。在這一條件下，D-山梨醇熔體具有良好的流動(dòng)性能，以至于連續(xù)操作不會(huì)受到阻礙。在管線(8)中流動(dòng)的D-山梨醇熔體被調(diào)節(jié)到常壓，以至于冷卻器(9)在常壓下操作。
冷卻后的D-山梨醇熔體溫度為110-115℃，經(jīng)管線(10)連續(xù)引入熔體結(jié)晶器(11)。熔體結(jié)晶器(11)設(shè)計(jì)成圓桶容器，它具有一冷卻夾套(12)，熱量由冷卻介質(zhì)發(fā)散出去。此外，熔體結(jié)晶器(11)上提供了一可旋轉(zhuǎn)軸(13)，軸上安裝了碟形元件(14)和混合棒(15)。冷卻介質(zhì)流過(guò)軸(13)以及碟形元件(14)和混合棒(15)，以至于熱量從熔體結(jié)晶器(11)和這些元件中發(fā)散出去?；旌习?15)以螺旋形式設(shè)置在碟形元件(14)上，以至于由碟形元件(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(jié)晶器(11)中形成的晶體聚結(jié)體。在熔體結(jié)晶器(11)的前部，D-山梨醇熔體轉(zhuǎn)化為類似塑料的物質(zhì)。在熔體結(jié)晶器(11)的中部，較冷和已變硬的D-山梨醇物質(zhì)由混合元件施加的機(jī)械能所破碎。在熔體結(jié)晶器(11)的后部，破碎的物質(zhì)被進(jìn)一步粉碎，此外，在熔體結(jié)晶器(11)的中部和前部形成的部分D-山梨醇晶體內(nèi)部循環(huán)。粉末狀的晶體D-山梨醇經(jīng)水平設(shè)置的出口從熔體結(jié)晶器(11)中排出，在出口處設(shè)置一垂直可調(diào)的堰以控制熔體結(jié)晶器(11)內(nèi)的D-山梨醇量，離開(kāi)熔體結(jié)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(jié)晶器(11)內(nèi)的結(jié)塊。
D-山梨醇結(jié)晶經(jīng)管線(16)傳送到研磨機(jī)(17)，產(chǎn)品在其中研碎。然而，因?yàn)殡x開(kāi)熔體結(jié)晶器(11)的D-山梨醇晶體的粒徑d50＜2mm，經(jīng)常d50＜1mm，所以研磨操作相對(duì)小。研碎后的產(chǎn)品經(jīng)管線(18)送入篩(19)，具有所需相應(yīng)粒徑的最終產(chǎn)品經(jīng)管線(20)排出。粒徑過(guò)大的一部分經(jīng)管線(21)循環(huán)回研磨機(jī)(17)，粒徑過(guò)小的一部分經(jīng)管線(22)回到儲(chǔ)罐(1)，通過(guò)攪拌溶解在D-山梨醇水溶液中。
經(jīng)管線(20)排出的最終產(chǎn)品的熔點(diǎn)為98-100℃，水含量＜0.5重量％,γ-形態(tài)的含量＞90％,γ-形態(tài)的含量通常＞95％。本發(fā)明方法生產(chǎn)的D-山梨醇晶體具有良好的使用性能，并且具有良好的自由流動(dòng)性，在儲(chǔ)存期間各個(gè)晶體不會(huì)聚結(jié)。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)D-山梨醇晶體的方法，包括真空蒸發(fā)D-山梨醇水溶液，再使在蒸發(fā)過(guò)程中獲得的D-山梨醇熔體在熔體結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行熔體結(jié)晶，其特征在于，山梨醇熔體的含水量＜0.5重量％，溫度高于熔體凝固點(diǎn)5-15℃，熔體結(jié)晶器由冷卻了的容器和水平設(shè)置的、可旋轉(zhuǎn)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(shè)置在軸上，其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻，從熔體結(jié)晶器中排出的晶體被粉碎、過(guò)篩，以獲得γ-形態(tài)的D-山梨醇晶體含量高于90％的最終產(chǎn)品。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，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(guò)蒸發(fā)，轉(zhuǎn)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于熔體凝固點(diǎn)5-15℃的溫度。
3．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，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(guò)蒸發(fā)，轉(zhuǎn)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于熔體凝固點(diǎn)10-15℃的溫度。
4．權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，D-山梨醇水溶液的蒸發(fā)是在薄膜蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行的。
5．權(quán)利要求2-4的方法，其特征在于，D-山梨醇熔體被冷卻到105-115℃的溫度。
6．權(quán)利要求1-5的方法，其特征在于，D-山梨醇熔體在熔體結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間為1-5小時(shí)。
7．權(quán)利要求1-5的方法，其特征在于，從熔體結(jié)晶器內(nèi)排出的晶體的平均粒徑d50＜2mm。
8．權(quán)利要求1-7的方法，其特征在于，該方法是連續(xù)進(jìn)行的。
全文摘要
一種生產(chǎn)D－山梨醇晶體的方法,包括真空蒸發(fā)D－山梨醇水溶液,再使在蒸發(fā)過(guò)程中獲得的D－山梨醇熔體在熔體結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行熔體結(jié)晶,其特征在于,山梨醇熔體的含水量< 0.5重量%,溫度高于熔體凝固點(diǎn)5—15℃,熔體結(jié)晶器由冷卻容器和水平設(shè)置的、可旋轉(zhuǎn)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(shè)置在軸上,其中碟形元件、混合棒和/或軸被冷卻,從熔體結(jié)晶器中排出的晶體被粉碎、過(guò)篩,以獲得γ－形態(tài)的D－山梨醇晶體含量高于90%的最終產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07C29/00GK1228756SQ97197516
公開(kāi)日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月23日
發(fā)明者P·古特曼, J·威森巴特 申請(qǐng)人:金屬股份有限公司