[发明专利]一种1,3-二羟基丙酮的分步结晶方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种1,3-二羟基丙酮的分步结晶方法。

（二）背景技术

1,3-二羟基丙酮（1,3-Dihydroxyacetone）又称为二羟基丙酮（以下简称DHA），是最单的酮糖，带有甜味的白色粉末状结晶，易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂。这种化学物质的分子量为90.08，其化学结构式：

DHA用途广泛，市场容量大。DHA是一种重要的化工原料、医药中间体和食品添加剂，用途广泛：（1）DHA分子中含有三个官能团，化学性质活泼，广泛参与诸如聚合、缩合等各种化学反应，是一种重要的化学合成的中间体，也是一个重要的多功能试剂，如能有效地参与从甲醛到羟醛、羟酮的缩合反应。（2）DHA广泛应用于化妆品中，能阻止皮肤的水份的过度蒸发，对皮肤起到保湿和防晒作用，在制革工业中，DHA可作为皮革制品的保护剂。（3）DHA是一种重要的医药中间体和药物，现已应用于低血糖和糖尿病及某些皮肤病的治疗。（4）DHA可作为一种食品添加剂，可应用于食品生产。

以甘油为底物，氧化葡糖杆菌（Gluconobacter oxydans）发酵法制备得到DHA。从发酵液中分离提取DHA的工业生产需经过固液分离、脱色、去杂、浓缩、结晶、分离、干燥及包装等工序。其中结晶工序是最关键步骤，是将DHA晶体从上述浓缩工序制得的浓缩浆中析出的过程。工业生产中DHA的结晶一般采用先在浓缩浆中加入2～3倍体积的无水乙醇，再加入0.05%的晶种引晶，保温养晶后，再降温结晶的方法。结晶工艺要求DHA来料温度为25～30℃，加入无水乙醇与晶种后，在20℃保温养晶，再降低到5℃进行结晶。传统铺晶种方法是：一次性注入结晶罐10m³过饱和DHA浓缩浆，然后倒入25m³无水乙醇，再加入10kg晶体DHA，搅拌养晶一定时间后开始降温结晶。但存在结晶不均匀，容易形成碎晶、伪晶、结块等问题；另外消耗无水乙醇和晶种太多，从而增加工作量和生产成本。

（三）发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种新的DHA结晶操作工艺，它可使结晶均匀，晶型稳定，从而保证产品质量，降低生产成本。

本发明采用的技术方案是：

一种1,3-二羟基丙酮的分步结晶方法，所述方法包括：

第一步结晶：往结晶罐中加入体积为其容积25~50%的1,3-二羟基丙酮浓缩浆，以及1～1.5kg/m³浓缩浆的1,3-二羟基丙酮晶种和300～800L/m³浓缩浆的无水乙醇，搅拌速率3～8r/min，在20～18℃之间保温养晶1～4h；

第二步结晶：继续往结晶罐中加入体积为其容积25~50%的1,3-二羟基丙酮浓缩浆，以及1～1.5kg/m³浓缩浆的1,3-二羟基丙酮晶种和300～800L/m³浓缩浆的无水乙醇，搅拌速率3～8r/min，在18～16℃之间保温养晶1～4h后，以2℃/h速率降温至5℃，保温2～6h（优选5h），完成结晶工序，收获晶体（过滤，可得到湿晶体，湿晶体经干燥即得晶体产品）。

所述1,3-二羟基丙酮浓缩浆为含有1,3-二羟基丙酮的发酵液经固液分离、脱色、去杂、浓缩制得的浆状浓缩液，其主要成分为1,3-二羟基丙酮和甘油，其中1,3-二羟基丙酮质量含量约为70~75%。含有1,3-二羟基丙酮的发酵液（DHA发酵液）由产甘油脱氢酶的菌株在发酵培养基中添加甘油进行发酵获得，可采用现有已知的方法进行制备，例如CN101591681A中提到的方法。具体可如下：使用的菌种为CN101591681A中提到的氧化葡糖杆菌（Gluconobacter oxydans）ZJB-605（CCTCC No：M 208069））。发酵培养基组成如下：甘油：30g/L，酵母提取粉：0.5g/L，蛋白胨：0.1g/L，NaH₂PO₄·2H₂O：2g/L，余量为水，pH值5.5。在15L机械搅拌式发酵罐中进行发酵，发酵温度为30℃，通风量为0.8vvm，发酵开始装液量为10L培养基，在发酵10h后开始连续加入甘油，甘油加入速率为50g/h，总共加入3kg甘油，发酵时间为72h，得到DHA发酵液。DHA发酵液经过离心（10000×g，10min）之后，上清液浓缩至原体积的1/3~1/4，在40~55℃下加入3~5%（w/w）活性炭脱色30min，过滤取滤液浓缩至浆状，即为所述1,3-二羟基丙酮浓缩浆。