生化工藝——第九章結(jié)晶ppt課件

1、第九章第九章 結(jié)結(jié)晶晶第一節(jié)第一節(jié)結(jié)晶根本結(jié)晶根本原理原理第二節(jié)第二節(jié)結(jié)晶的類結(jié)晶的類型型學(xué)習目的學(xué)習目的n了解結(jié)晶的類型；n掌握結(jié)晶的根本原理；n了解結(jié)晶操作控制要點，可以找出提高晶體質(zhì)量的方法；n可以正確進展結(jié)晶操作，會分析結(jié)晶過程中相關(guān)問題并進展正確處置。結(jié)晶的概念結(jié)晶的概念n溶液中的溶質(zhì)在一定條件下，因分子有規(guī)那么的溶液中的溶質(zhì)在一定條件下，因分子有規(guī)那么的陳列而結(jié)合成晶體，晶體的化學(xué)成分均一，離子陳列而結(jié)合成晶體，晶體的化學(xué)成分均一，離子和分子在空間晶格的結(jié)點上呈規(guī)那么的陳列和分子在空間晶格的結(jié)點上呈規(guī)那么的陳列n固體有結(jié)晶和無定形兩種形狀固體有結(jié)晶和無定形兩種形狀n結(jié)晶結(jié)晶n析出速

2、度慢，溶質(zhì)分子有足夠時間進展陳列，粒析出速度慢，溶質(zhì)分子有足夠時間進展陳列，粒子陳列有規(guī)那么子陳列有規(guī)那么n無定形固體無定形固體n析出速度快，粒子陳列無規(guī)那么析出速度快，粒子陳列無規(guī)那么n只需同類分子或離子才干陳列成晶體，因只需同類分子或離子才干陳列成晶體，因此結(jié)晶過程有良好的選擇性。此結(jié)晶過程有良好的選擇性。n結(jié)晶過程具有本錢低、設(shè)備簡單、操作方結(jié)晶過程具有本錢低、設(shè)備簡單、操作方便，晶體外觀好，適于商品化及包裝，同便，晶體外觀好，適于商品化及包裝，同時可以滿足純度要求，廣泛運用于氨基酸、時可以滿足純度要求，廣泛運用于氨基酸、有機酸、抗生素、維生素、核酸等產(chǎn)品的有機酸、抗生素、維生素、核酸等

3、產(chǎn)品的精制。精制。一、過飽和溶液的構(gòu)成一、過飽和溶液的構(gòu)成飽和溶液飽和溶液過飽和溶液：過飽和溶液： 溶質(zhì)只需在過飽和溶液中才干以溶質(zhì)只需在過飽和溶液中才干以晶體方式析出；晶體方式析出；n結(jié)晶是指溶質(zhì)自動從過飽和溶液中析出，結(jié)晶是指溶質(zhì)自動從過飽和溶液中析出，構(gòu)成新相的過程構(gòu)成新相的過程n這一過程包括：這一過程包括：n溶質(zhì)分子凝聚成固體溶質(zhì)分子凝聚成固體n分子有規(guī)律地陳列在一定晶格中分子有規(guī)律地陳列在一定晶格中n只需當溶質(zhì)濃度超越飽和溶解度后，才只需當溶質(zhì)濃度超越飽和溶解度后，才能夠有晶體析出。能夠有晶體析出。n首先構(gòu)成晶核，微小的晶核具有較大的首先構(gòu)成晶核，微小的晶核具有較大的溶解度。本質(zhì)上，

4、在飽和溶液中，晶核溶解度。本質(zhì)上，在飽和溶液中，晶核是處于一種構(gòu)成是處于一種構(gòu)成溶解溶解再構(gòu)成的動態(tài)再構(gòu)成的動態(tài)平衡之中，只需到達一定的過飽和度以平衡之中，只需到達一定的過飽和度以后，晶核才可以穩(wěn)定存在。后，晶核才可以穩(wěn)定存在。n過飽和溶液的構(gòu)成過飽和溶液的構(gòu)成n晶核的構(gòu)成晶核的構(gòu)成n晶體生長晶體生長n 其中，溶液到達過飽和形狀是結(jié)晶的其中，溶液到達過飽和形狀是結(jié)晶的前提；過飽和度是結(jié)晶的推進力。前提；過飽和度是結(jié)晶的推進力。n結(jié)晶也是一個質(zhì)量與能量的傳送過程，它與體結(jié)晶也是一個質(zhì)量與能量的傳送過程，它與體系溫度的關(guān)系非常親密。系溫度的關(guān)系非常親密。n溶解度與溫度的關(guān)系可以用飽和曲線和過飽和溶

5、解度與溫度的關(guān)系可以用飽和曲線和過飽和曲線表示曲線表示n在溫度在溫度-溶解度關(guān)系圖中，溶解度關(guān)系圖中，SS曲線下方為穩(wěn)定曲線下方為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域恣意一點溶液均是穩(wěn)定的；區(qū)，在該區(qū)域恣意一點溶液均是穩(wěn)定的；n而在而在SS曲線和曲線和TT曲線之間的區(qū)域為介穩(wěn)區(qū)，曲線之間的區(qū)域為介穩(wěn)區(qū)，此刻如不采取一定的手段如參與晶核，溶此刻如不采取一定的手段如參與晶核，溶液可長時間堅持穩(wěn)定；液可長時間堅持穩(wěn)定；n參與晶核后，溶質(zhì)在晶核周圍聚集、陳列，溶參與晶核后，溶質(zhì)在晶核周圍聚集、陳列，溶質(zhì)濃度降低，并降至質(zhì)濃度降低，并降至SS線；線；n介于飽和溶解度曲線和過飽和溶解度曲線之間介于飽和溶解度曲線和過飽和溶解度

6、曲線之間的區(qū)域，可以進一步劃分養(yǎng)晶區(qū)和刺激結(jié)晶區(qū)的區(qū)域，可以進一步劃分養(yǎng)晶區(qū)和刺激結(jié)晶區(qū)n在在TT曲線的上半部的區(qū)域稱為不穩(wěn)定區(qū)，在該曲線的上半部的區(qū)域稱為不穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域恣意一點溶液均能自發(fā)構(gòu)成結(jié)晶，溶液中區(qū)域恣意一點溶液均能自發(fā)構(gòu)成結(jié)晶，溶液中溶質(zhì)濃度迅速降低至溶質(zhì)濃度迅速降低至SS線飽和；線飽和；n因此，工業(yè)消費中通常采用參與晶種參與的因此，工業(yè)消費中通常采用參與晶種參與的晶體，并將溶質(zhì)濃度控制在養(yǎng)晶區(qū)，以利于晶體，并將溶質(zhì)濃度控制在養(yǎng)晶區(qū)，以利于大而整齊的晶體構(gòu)成。大而整齊的晶體構(gòu)成。n飽和曲線是固定的飽和曲線是固定的n不飽和曲線受要素的影響不飽和曲線受要素的影響n產(chǎn)生過飽和度的速度

7、冷卻和蒸發(fā)速度產(chǎn)生過飽和度的速度冷卻和蒸發(fā)速度n加晶種的情況晶種大小和多少加晶種的情況晶種大小和多少n機械攪拌的強度機械攪拌的強度n晶體產(chǎn)量取決于溶液與固體之間的溶晶體產(chǎn)量取決于溶液與固體之間的溶解解析出平衡；析出平衡；n固體溶質(zhì)參與未飽和溶液固體溶質(zhì)參與未飽和溶液溶解；溶解；n固體溶質(zhì)參與飽和溶液固體溶質(zhì)參與飽和溶液平衡平衡Vs=Vdn固體溶質(zhì)參與過飽和溶液固體溶質(zhì)參與過飽和溶液晶體析出晶體析出n結(jié)晶過程和晶體的質(zhì)量都與溶液的過飽和度有結(jié)晶過程和晶體的質(zhì)量都與溶液的過飽和度有關(guān)，溶液的過飽和程度可用過飽和度關(guān)，溶液的過飽和程度可用過飽和度S%來來表示，即：表示，即：n 過飽和溶液的濃度，過飽

8、和溶液的濃度，g溶質(zhì)溶質(zhì)/100g溶劑；溶劑；n 飽和溶液的濃度，飽和溶液的濃度，g溶質(zhì)溶質(zhì)/100g溶劑。溶劑。%100CCS = CC 結(jié)晶的首要條件是產(chǎn)生過飽和，采用何種結(jié)晶的首要條件是產(chǎn)生過飽和，采用何種途徑產(chǎn)生過飽和會對目的產(chǎn)品的規(guī)格產(chǎn)生重要途徑產(chǎn)生過飽和會對目的產(chǎn)品的規(guī)格產(chǎn)生重要影響，制備過飽和溶液普通有四種方法。影響，制備過飽和溶液普通有四種方法。 熱飽和溶液冷卻等溶劑結(jié)晶熱飽和溶液冷卻等溶劑結(jié)晶適用于溶解度隨溫度升高而添加的體系；適用于溶解度隨溫度升高而添加的體系；溶解度隨溫度升高而降低，那么采用升溫結(jié)晶溶解度隨溫度升高而降低，那么采用升溫結(jié)晶法法 自然冷卻、間壁冷卻、直接接觸

9、冷卻自然冷卻、間壁冷卻、直接接觸冷卻n部分溶劑蒸發(fā)法等溫結(jié)晶法部分溶劑蒸發(fā)法等溫結(jié)晶法n 借蒸發(fā)除去部分溶劑，而使溶液借蒸發(fā)除去部分溶劑，而使溶液到達過飽和的方法。適用于溶解度隨溫到達過飽和的方法。適用于溶解度隨溫度降低變化不大的體系。度降低變化不大的體系。n 加壓、減壓或常壓蒸餾加壓、減壓或常壓蒸餾n化學(xué)反響結(jié)晶化學(xué)反響結(jié)晶n 參與反響劑或調(diào)理參與反響劑或調(diào)理pH，產(chǎn)生一個，產(chǎn)生一個可溶性更低的物質(zhì)，當其濃度超越其溶可溶性更低的物質(zhì)，當其濃度超越其溶解度時，就有結(jié)晶析出。解度時，就有結(jié)晶析出。nn鹽析反響結(jié)晶鹽析反響結(jié)晶 n 參與一種物質(zhì)另一種溶劑或另一參與一種物質(zhì)另一種溶劑或另一種溶質(zhì)于溶

10、液中，使溶質(zhì)的溶解度降種溶質(zhì)于溶液中，使溶質(zhì)的溶解度降低，構(gòu)成過飽和溶液而結(jié)晶析出的方法，低，構(gòu)成過飽和溶液而結(jié)晶析出的方法，稱為鹽析反響結(jié)晶。稱為鹽析反響結(jié)晶。n 參與的溶劑必需能和原溶劑互溶。參與的溶劑必需能和原溶劑互溶。n除單獨運用上述四種方法外，還常將以上除單獨運用上述四種方法外，還常將以上幾種方法結(jié)合運用幾種方法結(jié)合運用n n成核成核n晶體生長晶體生長n 以過飽和度為推進力，在晶體的長大過以過飽和度為推進力，在晶體的長大過程中，仍有能夠產(chǎn)生晶核。程中，仍有能夠產(chǎn)生晶核。n一種是溶液過飽和后自發(fā)構(gòu)成晶核的過程，一種是溶液過飽和后自發(fā)構(gòu)成晶核的過程，稱為稱為“一次成核。一次成核。n向介穩(wěn)

11、區(qū)不能發(fā)生初級成核過飽和度較向介穩(wěn)區(qū)不能發(fā)生初級成核過飽和度較小的溶液中參與晶種，就會有新的晶核產(chǎn)生，小的溶液中參與晶種，就會有新的晶核產(chǎn)生，稱為二次成核。稱為二次成核。n在工業(yè)結(jié)晶中，二次成核過程為晶核的主要在工業(yè)結(jié)晶中，二次成核過程為晶核的主要來源。來源。 成核過程從實際上可分為兩類成核過程從實際上可分為兩類n均相成核；均相成核；n非均相成核非均相成核一次成核分為均相成核和非均相成核一次成核分為均相成核和非均相成核工業(yè)結(jié)晶的成核景象通常為二次成核工業(yè)結(jié)晶的成核景象通常為二次成核n二次成核中有兩種起決議作用的機理：二次成核中有兩種起決議作用的機理：n液體剪切力成核液體剪切力成核n接觸成核接觸

12、成核占主導(dǎo)位置占主導(dǎo)位置n 在工業(yè)的結(jié)晶過程中，接觸成核有以下在工業(yè)的結(jié)晶過程中，接觸成核有以下3種方式，其中又以第一種方式為主：種方式，其中又以第一種方式為主：n 晶體與攪拌器螺旋槳或葉輪之間的晶體與攪拌器螺旋槳或葉輪之間的碰撞；碰撞；n 晶體與晶體的碰撞；晶體與晶體的碰撞；n 晶體與結(jié)晶器壁間的碰撞。晶體與結(jié)晶器壁間的碰撞。n n定義：單位時間內(nèi)在單位體積溶液中生成新核定義：單位時間內(nèi)在單位體積溶液中生成新核的數(shù)目。的數(shù)目。n是決議結(jié)晶產(chǎn)品粒度分布的首要動力學(xué)要素；是決議結(jié)晶產(chǎn)品粒度分布的首要動力學(xué)要素；n成核速度大：導(dǎo)致細小晶體生成成核速度大：導(dǎo)致細小晶體生成n因此，需求防止過量晶核的產(chǎn)

13、生因此，需求防止過量晶核的產(chǎn)生n晶核一旦構(gòu)成，立刻開場長成晶體，與晶核一旦構(gòu)成，立刻開場長成晶體，與此同時新的晶核也在不斷的構(gòu)成。此同時新的晶核也在不斷的構(gòu)成。n晶體大小決議于晶體生長的速度和晶核晶體大小決議于晶體生長的速度和晶核構(gòu)成的速度之間的對比關(guān)系。構(gòu)成的速度之間的對比關(guān)系。n雜質(zhì)雜質(zhì)n攪拌攪拌n溫度溫度n操作要求：溫度不宜太低，攪拌不宜太快，最好控操作要求：溫度不宜太低，攪拌不宜太快，最好控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)結(jié)晶。使較長時間里只需一定量晶核制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)結(jié)晶。使較長時間里只需一定量晶核生成，而使原有的晶核不斷生長為晶體。生成，而使原有的晶核不斷生長為晶體。n自然起晶法自然起晶法n刺激起晶法刺激

14、起晶法n晶種起晶法：該方法容易控制、所得晶體外形晶種起晶法：該方法容易控制、所得晶體外形大小均較理想，是一種常用的工業(yè)起晶方法。大小均較理想，是一種常用的工業(yè)起晶方法。)/(33pspsLLWW 四、晶習及產(chǎn)品處置四、晶習及產(chǎn)品處置n晶習是指在一定環(huán)境中，晶體的外部形狀。晶習是指在一定環(huán)境中，晶體的外部形狀。n結(jié)晶的過程中，晶體的晶習、晶體的大小和純度結(jié)晶的過程中，晶體的晶習、晶體的大小和純度是影響結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量的重要要素。是影響結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量的重要要素。n工業(yè)上常希望得到粗大而均勻的晶體。易過濾、工業(yè)上常希望得到粗大而均勻的晶體。易過濾、洗滌，在存儲中也不易結(jié)塊。但是抗生素作為藥洗滌，在存儲中也

15、不易結(jié)塊。但是抗生素作為藥品時有其特殊的要求。品時有其特殊的要求。n晶體質(zhì)量包括三個方面的內(nèi)容：晶體質(zhì)量包括三個方面的內(nèi)容：n晶體大小、外形和純度晶體大小、外形和純度n影響晶體大小的要素：影響晶體大小的要素：n 晶核構(gòu)成晶體生長速度、溫度、雜質(zhì)、晶核構(gòu)成晶體生長速度、溫度、雜質(zhì)、攪拌等攪拌等n影響晶體外形的要素：影響晶體外形的要素：n 過飽和度、攪拌、過飽和度、攪拌、pHn影響晶體純度的要素：影響晶體純度的要素：n 母液中的雜質(zhì)、結(jié)晶速度、晶體粒度母液中的雜質(zhì)、結(jié)晶速度、晶體粒度及分布及分布產(chǎn)品的處置產(chǎn)品的處置 n結(jié)晶后的產(chǎn)品還需經(jīng)過固液分別、晶體的洗滌或結(jié)晶后的產(chǎn)品還需經(jīng)過固液分別、晶體的洗

16、滌或重結(jié)晶、枯燥等一系列操作，其中晶體的分別與重結(jié)晶、枯燥等一系列操作，其中晶體的分別與洗滌對產(chǎn)質(zhì)量量的影響很大。洗滌對產(chǎn)質(zhì)量量的影響很大。n1分別和洗滌分別和洗滌 n真空過濾和離心過濾。真空過濾和離心過濾。n母液在晶體外表的吸藏經(jīng)常需洗滌或重結(jié)晶降低母液在晶體外表的吸藏經(jīng)常需洗滌或重結(jié)晶降低或除去雜質(zhì)?；虺ルs質(zhì)。n母液在晶簇中的包藏，用洗滌的方法不能除去，母液在晶簇中的包藏，用洗滌的方法不能除去，只能經(jīng)過重結(jié)晶來除去。只能經(jīng)過重結(jié)晶來除去。 洗滌的作用：改善結(jié)晶廢品的顏色，并可提高洗滌的作用：改善結(jié)晶廢品的顏色，并可提高晶體純度，有利于提高產(chǎn)質(zhì)量量。晶體純度，有利于提高產(chǎn)質(zhì)量量。 洗滌的關(guān)

17、鍵：洗滌劑確實定和洗滌方法的選擇。洗滌的關(guān)鍵：洗滌劑確實定和洗滌方法的選擇。2晶體結(jié)塊晶體結(jié)塊n晶體結(jié)塊是一種導(dǎo)致結(jié)晶產(chǎn)品質(zhì)量劣晶體結(jié)塊是一種導(dǎo)致結(jié)晶產(chǎn)品質(zhì)量劣化的景象，導(dǎo)致晶體結(jié)塊的主要緣由化的景象，導(dǎo)致晶體結(jié)塊的主要緣由有：有：n結(jié)晶實際結(jié)晶實際n毛細管吸附實際毛細管吸附實際防止晶體結(jié)塊方法防止晶體結(jié)塊方法n參與惰性型防結(jié)塊劑參與惰性型防結(jié)塊劑;n參與外表活性劑型防結(jié)塊劑參與外表活性劑型防結(jié)塊劑;n惰性型與外表活性劑型防結(jié)塊劑結(jié)合運惰性型與外表活性劑型防結(jié)塊劑結(jié)合運用。用。第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)晶的類型結(jié)晶的類型q根據(jù)結(jié)晶操作過程的反復(fù)性根據(jù)結(jié)晶操作過程的反復(fù)性 結(jié)晶方法結(jié)晶方法 一次結(jié)晶一次結(jié)

18、晶 重結(jié)晶重結(jié)晶 分級結(jié)晶分級結(jié)晶 冷卻結(jié)晶冷卻結(jié)晶 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 真空結(jié)晶真空結(jié)晶 反應(yīng)和鹽析結(jié)晶反應(yīng)和鹽析結(jié)晶 q按照結(jié)晶操作過程的延續(xù)性程度按照結(jié)晶操作過程的延續(xù)性程度1.1.分批結(jié)晶分批結(jié)晶n選用適宜的結(jié)晶設(shè)備，用孤立的方式，在全過程選用適宜的結(jié)晶設(shè)備，用孤立的方式，在全過程中進展特殊的操作，并且這個操作僅僅間接地與中進展特殊的操作，并且這個操作僅僅間接地與前面和后面的操作有關(guān)系，這樣的結(jié)晶操作稱為前面和后面的操作有關(guān)系，這樣的結(jié)晶操作稱為分批結(jié)晶。分批結(jié)晶。n設(shè)備構(gòu)造簡單，對操作人員的技術(shù)要求不高。設(shè)備構(gòu)造簡單，對操作人員的技術(shù)要求不高。n操作步驟：結(jié)晶器的清潔；參與固料或液料操

19、作步驟：結(jié)晶器的清潔；參與固料或液料到結(jié)晶器中；用任何適宜的方法產(chǎn)生過飽和度；到結(jié)晶器中；用任何適宜的方法產(chǎn)生過飽和度；成核和晶體生長；晶體的排除。成核和晶體生長；晶體的排除。n分批結(jié)晶操作最主要的優(yōu)點是能經(jīng)過控制傳熱，分批結(jié)晶操作最主要的優(yōu)點是能經(jīng)過控制傳熱，消費出滿足質(zhì)量要求的合格晶體，其缺陷是操作消費出滿足質(zhì)量要求的合格晶體，其缺陷是操作本錢比較高，操作和產(chǎn)質(zhì)量量的穩(wěn)定性較差。本錢比較高，操作和產(chǎn)質(zhì)量量的穩(wěn)定性較差。2.2.延續(xù)結(jié)晶延續(xù)結(jié)晶n消費規(guī)模較大時，為提高消費效率，往往采用消費規(guī)模較大時，為提高消費效率，往往采用延續(xù)結(jié)晶。延續(xù)結(jié)晶。n延續(xù)結(jié)晶過程可以運用多種方式的結(jié)晶器。延續(xù)結(jié)晶

20、過程可以運用多種方式的結(jié)晶器。n勞動力本錢是延續(xù)結(jié)晶器優(yōu)于分批過程的一個勞動力本錢是延續(xù)結(jié)晶器優(yōu)于分批過程的一個重要要素。其消費效率取決于多方面的要素，重要要素。其消費效率取決于多方面的要素，普通比分批結(jié)晶的效率要高，其顯著特點包括：普通比分批結(jié)晶的效率要高，其顯著特點包括：可較好地運用勞動力；設(shè)備的壽命較長；可較好地運用勞動力；設(shè)備的壽命較長；有多變的消費才干；晶體粒度大小及其分有多變的消費才干；晶體粒度大小及其分布可控；有較好的冷卻和加熱安裝；產(chǎn)品布可控；有較好的冷卻和加熱安裝；產(chǎn)品穩(wěn)定并使損耗減少到最小程度等。穩(wěn)定并使損耗減少到最小程度等。3.3.重結(jié)晶重結(jié)晶n經(jīng)過一次粗結(jié)晶后，得到的晶

21、體通常會含有一經(jīng)過一次粗結(jié)晶后，得到的晶體通常會含有一定量的雜質(zhì)。此時工業(yè)上經(jīng)常需求采用重結(jié)晶定量的雜質(zhì)。此時工業(yè)上經(jīng)常需求采用重結(jié)晶的方式進展精制。的方式進展精制。n雜質(zhì)產(chǎn)生的緣由主要包括：某些雜質(zhì)與產(chǎn)物雜質(zhì)產(chǎn)生的緣由主要包括：某些雜質(zhì)與產(chǎn)物的溶解度相近，產(chǎn)生共結(jié)晶景象；有些雜質(zhì)的溶解度相近，產(chǎn)生共結(jié)晶景象；有些雜質(zhì)會被結(jié)合到產(chǎn)品的晶格中；因洗滌不完全，會被結(jié)合到產(chǎn)品的晶格中；因洗滌不完全，而使晶體上帶有母液和雜質(zhì)。因此需求重結(jié)晶，而使晶體上帶有母液和雜質(zhì)。因此需求重結(jié)晶，以提高產(chǎn)品的純度。以提高產(chǎn)品的純度。重結(jié)晶是利用雜質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì)在不同溶劑重結(jié)晶是利用雜質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì)在不同溶劑和不同溫度下

22、的溶解度不同，將晶體用和不同溫度下的溶解度不同，將晶體用適宜的溶劑再次結(jié)晶，以獲得高純度的適宜的溶劑再次結(jié)晶，以獲得高純度的晶體的操作。晶體的操作。與被提純的有機化合物不起化學(xué)反響。與被提純的有機化合物不起化學(xué)反響。對被提純的有機物應(yīng)具有熱溶，冷不溶性質(zhì)。對被提純的有機物應(yīng)具有熱溶，冷不溶性質(zhì)。雜質(zhì)和被提純物質(zhì)，應(yīng)是一個熱溶，一個熱不溶。雜質(zhì)和被提純物質(zhì)，應(yīng)是一個熱溶，一個熱不溶。對要提純的有機物能在其中構(gòu)成較整齊的晶體對要提純的有機物能在其中構(gòu)成較整齊的晶體溶劑的沸點，不宜太低易損，也不宜太高溶劑的沸點，不宜太低易損，也不宜太高難除。難除。價廉易得無毒。價廉易得無毒。 溶解過程溶解過程 防止

23、溶解過程中出現(xiàn)油珠狀物產(chǎn)生，應(yīng)留意以下兩方面的問題：所選擇的溶劑的沸點應(yīng)低于溶質(zhì)的熔點；如不能選擇沸點較低的溶劑時，應(yīng)在比熔點低的溫度下溶解固體。除去雜質(zhì)除去雜質(zhì)n熱過濾：除去不溶性雜質(zhì)；n活性碳除去溶液的顏色、懸浮狀微粒。晶體析出晶體析出n要求晶體大小適度。n濾液靜置，緩慢冷卻，可防止晶體過細；n假設(shè)晶體過大，可悄然搖動。晶體搜集和洗滌晶體搜集和洗滌l搜集：抽氣過濾或稱減壓過濾l洗滌：用少量純?nèi)軇┫吹艟w外表的母液。晶體枯燥晶體枯燥n 根據(jù)化合物的性質(zhì)選擇適當?shù)目菰锓椒?，常用的枯燥方法有：n 晾干、加熱枯燥、紅外線枯燥、枯燥器枯燥、減壓恒溫枯燥第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)晶操作控制結(jié)晶操作控制一、過飽和

24、度一、過飽和度溶液的過飽和度是結(jié)晶過程的推進力，溶液的過飽和度是結(jié)晶過程的推進力， 直接影響結(jié)晶速率和晶體質(zhì)量；直接影響結(jié)晶速率和晶體質(zhì)量；固體產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量如純度與其固體產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量如純度與其外觀性狀如晶形、粒度等親密外觀性狀如晶形、粒度等親密相關(guān)。普通，晶形整齊和色澤潔白相關(guān)。普通，晶形整齊和色澤潔白的固體產(chǎn)品，具有較高純度。的固體產(chǎn)品，具有較高純度。必需根據(jù)產(chǎn)品在粒度大小、分布、晶必需根據(jù)產(chǎn)品在粒度大小、分布、晶形以及純度等方面的要求，選擇適形以及純度等方面的要求，選擇適宜的結(jié)晶條件，并嚴厲控制結(jié)晶過宜的結(jié)晶條件，并嚴厲控制結(jié)晶過程。程。n提高過飽和度，可提高結(jié)晶速率和收率。溶液黏度增

25、大，雜質(zhì)含量添加 ，能夠會出現(xiàn)如下問題：n成核速率過快晶體細?。籲結(jié)晶生長速率過快在晶體外表產(chǎn)生液泡結(jié)晶質(zhì)量；n結(jié)晶器壁易產(chǎn)生晶垢影響結(jié)晶操作；n產(chǎn)品純度降低。 n因此，過飽和度與結(jié)晶速率、成核速率、晶體生長速率及結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量之間存在著一定的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)詳細產(chǎn)品的質(zhì)量要求，確定最適宜的過飽和度。二、溫度二、溫度n生物大分子的結(jié)晶，普通在較低溫度條生物大分子的結(jié)晶，普通在較低溫度條件下進展，以保證生物物質(zhì)的活性，還件下進展，以保證生物物質(zhì)的活性，還可抑制細菌的繁衍?？梢种萍毦姆毖?。n但溫度上升，溶液的黏度下降，能夠會但溫度上升，溶液的黏度下降，能夠會使結(jié)晶速率下降，因此應(yīng)控制適宜的結(jié)使結(jié)晶速率

26、下降，因此應(yīng)控制適宜的結(jié)晶溫度。晶溫度。三、晶漿濃度三、晶漿濃度 n 提高晶漿濃度,促進溶液中溶質(zhì)分子間的相互碰撞聚集，獲得較高的結(jié)晶速率和結(jié)晶收率。但相應(yīng)雜質(zhì)的濃度及溶液黏度也增大，懸浮液的流動性降低，不利于結(jié)晶析出；也能夠呵斥晶體細小，使結(jié)晶產(chǎn)品純度較差，甚至構(gòu)成無定形沉淀。n因此，晶漿濃度應(yīng)在保證晶體質(zhì)量的前提下盡能夠取較大值。n對于生物大分子，通常選擇3%5%的晶漿濃度比較適宜；對于小分子物質(zhì)如氨基酸類那么需求較高的晶漿濃度。四、流速四、流速較高的流速有利于過飽和度分布均勻，使結(jié)較高的流速有利于過飽和度分布均勻，使結(jié)晶成核速率和生長速率分布均勻；晶成核速率和生長速率分布均勻；提高流速有

27、利于提高熱交換效率，抑制晶垢提高流速有利于提高熱交換效率，抑制晶垢的產(chǎn)生；的產(chǎn)生；流速過高會呵斥晶體的磨損破碎。流速過高會呵斥晶體的磨損破碎。五、結(jié)晶時間五、結(jié)晶時間n包括過飽和溶液的構(gòu)成時間、晶核的構(gòu)成時間包括過飽和溶液的構(gòu)成時間、晶核的構(gòu)成時間和晶體的生長時間。和晶體的生長時間。n 過飽和溶液的構(gòu)成時間與其方法有關(guān)，時過飽和溶液的構(gòu)成時間與其方法有關(guān)，時間長短不同。間長短不同。n 晶核的構(gòu)成時間普通較短，而晶體的生長晶核的構(gòu)成時間普通較短，而晶體的生長時間普通較長；在生長過程中，晶體不僅逐漸時間普通較長；在生長過程中，晶體不僅逐漸長大，而且還可到達整晶和養(yǎng)晶的目的。長大，而且還可到達整晶和

28、養(yǎng)晶的目的。n 結(jié)晶時間普通要根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)、晶體質(zhì)結(jié)晶時間普通要根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)、晶體質(zhì)量的要求來選擇和控制。量的要求來選擇和控制。六、溶劑與六、溶劑與pHpH值值應(yīng)使目的產(chǎn)物的溶解度較低，以提高結(jié)晶的收率。應(yīng)使目的產(chǎn)物的溶解度較低，以提高結(jié)晶的收率。另外，溶劑的種類和另外，溶劑的種類和pH值對晶形也有影響；值對晶形也有影響；案例：普魯卡因青霉素在水溶液中的結(jié)晶為方形案例：普魯卡因青霉素在水溶液中的結(jié)晶為方形晶體，而在醋酸丁酯中的結(jié)晶為長棒。晶體，而在醋酸丁酯中的結(jié)晶為長棒。因此，需經(jīng)過實驗確定溶劑的種類和結(jié)晶操作的因此，需經(jīng)過實驗確定溶劑的種類和結(jié)晶操作的pH值，保證結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量和較高的收率

29、。值，保證結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量和較高的收率。 七、晶種七、晶種n 加晶種進展結(jié)晶是控制結(jié)晶過程、提高加晶種進展結(jié)晶是控制結(jié)晶過程、提高結(jié)晶速率、保證產(chǎn)質(zhì)量量的重要方法之結(jié)晶速率、保證產(chǎn)質(zhì)量量的重要方法之一。一。n 工業(yè)上常用晶種起晶法：將溶液蒸發(fā)后工業(yè)上常用晶種起晶法：將溶液蒸發(fā)后冷卻至亞穩(wěn)定區(qū)的較低濃度，參與一定冷卻至亞穩(wěn)定區(qū)的較低濃度，參與一定量和一定大小的晶種，使溶質(zhì)在晶種外量和一定大小的晶種，使溶質(zhì)在晶種外表生長。表生長。八、攪拌與混合八、攪拌與混合n增大攪拌速度，可提高成核速率增大攪拌速度，可提高成核速率n攪拌利于溶質(zhì)的分散而加速晶體生長；攪拌利于溶質(zhì)的分散而加速晶體生長；n但攪拌速率過快會

30、呵斥晶體的剪切破碎，影響但攪拌速率過快會呵斥晶體的剪切破碎，影響結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量。結(jié)晶產(chǎn)質(zhì)量量。n工業(yè)消費中，為獲得較好的混合形狀，同時防工業(yè)消費中，為獲得較好的混合形狀，同時防止晶體的破碎，普統(tǒng)統(tǒng)過大量的實驗，選擇攪止晶體的破碎，普統(tǒng)統(tǒng)過大量的實驗，選擇攪拌槳的方式，確定適宜的攪拌速度，以獲得需拌槳的方式，確定適宜的攪拌速度，以獲得需求的晶體。求的晶體。n采用直徑及葉片較大的攪拌槳，降低轉(zhuǎn)速，或采用直徑及葉片較大的攪拌槳，降低轉(zhuǎn)速，或采用氣體混合方式，以防止晶體破碎。采用氣體混合方式，以防止晶體破碎。九、結(jié)晶系統(tǒng)的晶垢九、結(jié)晶系統(tǒng)的晶垢 為防止晶垢的產(chǎn)生，或除去已構(gòu)成的晶垢，普通可采用下述方法：

31、器壁內(nèi)外表采用有機涂料，堅持壁面光滑，可防止在器壁上進展二次成核而產(chǎn)生晶垢；提高結(jié)晶系統(tǒng)中各部位的流體流速，并使流速分布均勻，消除低流速區(qū)內(nèi)晶體堆積結(jié)垢；外循環(huán)液體為過飽和溶液，應(yīng)使溶液中含有懸浮的晶種，防止溶質(zhì)在器壁上析出結(jié)晶；控制過飽和構(gòu)成的速率和過飽和程度，防止壁面附近過飽和度過高而結(jié)垢；增設(shè)晶垢根除安裝，或定期添加污垢溶解劑，除去已產(chǎn)生的晶垢。 第四節(jié) 結(jié)晶技術(shù)實施一、結(jié)晶工藝及操作一、結(jié)晶工藝及操作1.1.冷卻結(jié)晶冷卻結(jié)晶 按冷卻方式分冷卻結(jié)晶可分為：自然冷按冷卻方式分冷卻結(jié)晶可分為：自然冷卻、間接換熱冷卻與直接接觸冷卻結(jié)晶。卻、間接換熱冷卻與直接接觸冷卻結(jié)晶。圖圖9-7 9-7 內(nèi)

32、循環(huán)結(jié)晶器內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器 圖圖9-8 9-8 外循環(huán)結(jié)晶器外循環(huán)結(jié)晶器2.蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 依托蒸發(fā)除去一部分溶劑的結(jié)晶過程稱為蒸依托蒸發(fā)除去一部分溶劑的結(jié)晶過程稱為蒸發(fā)結(jié)晶。它是使結(jié)晶母液在加壓、常壓或減壓下發(fā)結(jié)晶。它是使結(jié)晶母液在加壓、常壓或減壓下加熱蒸發(fā)、濃縮而產(chǎn)生過飽和度。加熱蒸發(fā)、濃縮而產(chǎn)生過飽和度。3.3.真空絕熱冷卻結(jié)晶真空絕熱冷卻結(jié)晶真空絕熱冷卻結(jié)晶是使溶劑在真空下絕熱閃蒸，同時依托濃縮與冷卻兩種效應(yīng)來產(chǎn)生過飽和度，這是廣泛采用的結(jié)晶方法。左圖為帶有導(dǎo)流筒及擋板的結(jié)晶器，簡稱DTB型結(jié)晶器。4. 鹽析結(jié)晶鹽析結(jié)晶 鹽析結(jié)晶經(jīng)過向結(jié)晶體系參與添加劑鹽析結(jié)晶經(jīng)過向結(jié)晶體系參與添加劑(

33、亦稱亦稱媒晶劑媒晶劑),以降低溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度以降低溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度,促進溶促進溶質(zhì)的析出質(zhì)的析出,到達溶質(zhì)從溶液中分別的目的。所參與到達溶質(zhì)從溶液中分別的目的。所參與的添加劑可以是氣體、液體或固體。的添加劑可以是氣體、液體或固體。5. 反響結(jié)晶反響結(jié)晶 反響結(jié)晶是指兩個或多個反響物均相反響，反響結(jié)晶是指兩個或多個反響物均相反響，反響產(chǎn)物從溶液中結(jié)晶出來的過程。它是一種同反響產(chǎn)物從溶液中結(jié)晶出來的過程。它是一種同時涉及反響、傳質(zhì)、快速成核及生長以及能夠發(fā)時涉及反響、傳質(zhì)、快速成核及生長以及能夠發(fā)生的二次過程，如老化、熟化、凝聚和破裂等的生的二次過程，如老化、熟化、凝聚和破裂等的復(fù)雜過程。復(fù)雜過程。6.冷凍結(jié)晶冷凍結(jié)晶 冷凍結(jié)晶經(jīng)過將待分別的物系降溫冷卻冷凍結(jié)晶經(jīng)過將待分別的物系降溫冷卻, 梯梯度構(gòu)成不同的結(jié)晶順序度構(gòu)成不同的結(jié)晶順序,從而到達分別提純的目的。從而到達分別提純的目的。 7.熔融結(jié)晶熔融結(jié)晶 8.其它結(jié)晶工藝其它結(jié)晶工藝1結(jié)晶衍生物工藝結(jié)晶衍生物工藝2高壓結(jié)晶技術(shù)高壓結(jié)晶技術(shù)3萃取結(jié)晶技術(shù)萃取結(jié)晶技術(shù)4升華結(jié)晶升華結(jié)晶二、結(jié)晶工藝問題及處置二、結(jié)晶工藝問題及處置n蒸發(fā)結(jié)