[发明专利]一种制备海藻糖晶体的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，涉及一种制备海藻糖晶体的方法，具体来说是一种采用溶析-冷却耦合生产海藻糖晶体的方法。

背景技术

海藻糖（Trehalose）是一种由两葡萄糖分子以α,α-1,1-糖苷键相连而成的非还原性二糖，它广泛地存在于微生物、虾类、昆虫以及植物等之中。海藻糖对于生物体及生物大分子、生物膜等都具有良好的非特异性保护作用，使得细胞免受脱水、高渗变化等环境改变造成的损害，因此被誉为“生命之糖”。此外，海藻糖还具有性质稳定、甜度低、人类吸收缓慢以及不形成龋齿的特点。因此，海藻糖被广泛应用于食品、医药、精细化学品等领域之中。

海藻糖极易溶于水，不溶或难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。由于海藻糖在水中的溶解度随温度变化较大（10℃每克水溶解0.55g海藻糖/80℃每克水溶解3.65g海藻糖），所以工业上生产结晶海藻糖大多采用冷却结晶。其主要步骤包括，将海藻糖浓缩后，形成过饱和溶液，加晶种诱导出晶后，缓慢冷却至低温，使晶体长大，后经离心、干燥后得到海藻糖晶体。

CN 1502702A公开了一种冷却结晶生产海藻糖晶体的方法。具体为将约65~90%的海藻糖溶液放在一个结晶器中，以95℃或更低，优选10~90℃的范围内，在存在0.1~20%晶种的情况下，搅拌并逐渐冷却以得到含有水晶状海藻糖的糖膏，离心并用少量冷水喷洗，喷雾干燥后得到海藻糖晶体。

美国专利6,723,170公开了一种冷却结晶生产海藻糖的方法。该方法具体步骤与CN1502702A相似，不同之处是对海藻糖干物质含量要求更高，达到98%以上；降温过程中控制过饱和度在1.15以内。该方法可制得特征为c轴长度比例小于b轴的2.0倍的海藻糖晶体。

冷却结晶制备海藻糖晶体时，晶体会附着在结晶器表面形成很厚的晶体层，影响了传热与结晶效率。同时，随着温度的降低，糖液的粘度也越来越大，传热传质效率进一步下降，结晶也就变得越来越困难。晶浆粘稠，不利于后续的离心分离。低温下结晶效率很低，且随着晶浆密度的增大，容易产生细晶，不利于控制晶体的粒度与形状。冷却结晶周期较长，常常需要24~70个小时以上，产量产率低，不利于工业化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题主要是提高海藻糖的结晶收率；避免结晶过程中细晶的产生，得到粒度分布均匀、稳定的产品，提升产品纯度；缩短结晶周期，提高结晶生产效率。

针对上述问题，本发明采用溶析-冷却耦合结晶技术，其技术方案如下：

一种制备海藻糖晶体的方法，在海藻糖过饱和结晶液中，加入晶种，降温结晶，之后离心干燥得海藻糖晶体，在降温结晶的过程中，流加溶析剂。

所述的海藻糖过饱和结晶液将海藻糖水溶液通过以下方法得到：在温度60~85℃，真空度为10-40Kpa下真空浓缩，得到质量百分比为66~82%的海藻糖过饱和结晶液。

所述的制备海藻糖晶体的方法，将得到的66~82%的海藻糖过饱和结晶液转移到75~83℃的结晶器中，缓慢降温至66~77℃，按海藻糖干物重的0.1~5%加入海藻糖晶种，待晶种均匀分散在溶液中后，以0.1~0.8mL/min的滴加速度向结晶液中滴加溶析剂，在68~77℃下恒温搅拌15~55分钟。

恒温搅拌结束后，继续以0.1~0.8mL/min的速度滴加溶析剂，同时以2~18K/h的降温速度使结晶液温度从66~77℃降至10~25℃，过滤洗涤，50~70℃真空干燥1小时，得到海藻糖晶体。

所述的溶析剂选自易溶于水的有机溶剂，优选甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇或N，N二甲基甲酰胺。

加入溶析剂的总量是海藻糖过饱和结晶液所含纯水质量的20~60%。

本发明所述的生产海藻糖的方法，优选结晶器上连接冷却回流装置，使挥发的溶剂冷凝回流，减小结晶器内蒸汽压力。

本发明中所述的“K/h”是指每个小时消耗或是获得的能量（1kj=1000焦耳）。

有益效果：

本发明所述的生产海藻糖的方法，加入溶析剂一方面减小了结晶母液的粘度，使溶质分子扩散速度增加，加快海藻糖晶体生长速率，有助于缩短结晶周期。另一方面，受海藻糖溶解度较大的影响，冷却结晶过程中溶质的析出会导致溶液体积减小，增大后期晶浆密度，易产生细晶。溶析剂的加入则有效减小了结晶后期晶浆密度，避免细晶产生，从而得到粒度分布均匀的海藻糖晶体产品，大大降低了结晶过后的离心分离难度，制备的晶体表面不易附着含杂质的母液，提升产品纯度。