一種可控制粒度的枸櫞酸鈉的精制工藝

張仕偉　唐波

摘 要：枸櫞酸鈉在醫(yī)藥工業(yè)中廣泛用作抗血凝劑、螯合劑和抗氧增效劑、化痰藥和利尿藥;在洗滌劑工業(yè)中，可替代三聚磷酸鈉作為無毒洗滌劑的助劑;還用于釀造、注射液、攝影藥品和電鍍等領(lǐng)域。本文主要是對(duì)生產(chǎn)檸檬酸鈉的工藝進(jìn)行研究，尋求生產(chǎn)過程中最佳的工藝參數(shù)來優(yōu)化生產(chǎn)工藝以達(dá)到改善成品質(zhì)量的目的，經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)和研究，運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中，工藝參數(shù)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到醫(yī)用級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：枸櫞酸鈉;溶解;脫色;濃縮;結(jié)晶;分離純化;干燥

1 基本原理

傳統(tǒng)的枸櫞酸鈉的精制技術(shù)主要是將食用枸櫞酸鈉經(jīng)過溶解、脫色、濃縮、分離純化、干燥得到純枸櫞酸鈉，這種自然起晶法的工藝雖然生產(chǎn)效率高，但也因?yàn)槠鹁а杆?，晶核?shù)量難以控制，晶核生產(chǎn)速度與晶核成長(zhǎng)速度不匹配，故重晶體大小無法控制，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)大小不一的顆粒晶體，且影響成品收率與質(zhì)量。同時(shí)，若晶核成長(zhǎng)速度大于晶核生成速度，產(chǎn)生晶體顆粒較大，濃縮液較稀，則母液中含有大量溶質(zhì)，易造成收率低，約30%～40%。若晶核成長(zhǎng)速度小于晶核生成速度，此時(shí)產(chǎn)生大量晶核，形成的晶體顆粒細(xì)，對(duì)后工序干燥帶來極大困難，可能導(dǎo)致產(chǎn)品無法徹底烘干，從而導(dǎo)致部分成品指標(biāo)無法達(dá)標(biāo)。本工藝是一種精制條件溫和、操作簡(jiǎn)單且收率高、精制效果好且可進(jìn)行顆?？刂频姆螱MP要求的枸櫞酸鈉快速投入晶種起晶生產(chǎn)枸櫞酸鈉精制工藝，達(dá)到醫(yī)藥級(jí)的枸櫞酸鈉質(zhì)量要求。

2 工藝要求及參數(shù)

一種可控制粒度的枸櫞酸鈉精制工藝，其特征在于，包括以下步驟：

①溶解：將食品級(jí)無水枸櫞酸鈉粗品溶于水中;

②脫色：向步驟1所得溶液中加入脫色劑，恒溫下攪拌，過濾，得到精濾液;

③濃縮、結(jié)晶：將步驟2所得精濾液，攪拌下減壓濃縮，濃縮至比重為1.25～1.36g/mL的粘稠液時(shí)投入晶種，濃縮后冷卻，攪拌下重結(jié)晶得到枸櫞酸鈉濕顆粒;

④分離純化：將步驟3中所得枸櫞酸鈉濕顆粒離心處理，取沉淀物經(jīng)振動(dòng)流化床干燥得到純枸櫞酸鈉顆粒;

其中，步驟③所述濃縮后冷卻是以5～12℃/h的冷卻速率，冷卻到55～60℃;所述重結(jié)晶的時(shí)間為3～10h。

⑤根據(jù)①可控制粒度的枸櫞酸鈉精制工藝，其特征在于，步驟1溶解是將食品級(jí)無水枸櫞酸鈉粗品溶于水中后加熱混合溶液至80℃～100℃;優(yōu)選90℃，步驟2所述脫色是在恒溫下攪拌0.5～2h;步驟2中恒溫的溫度為90℃～100℃;優(yōu)選90℃，所述脫色劑的用量為溶劑總質(zhì)量的0.1%～0.6%;優(yōu)選所述脫色劑為活性炭，步驟3減壓濃縮時(shí)的攪拌速度控制在30～60r/min;冷卻結(jié)晶的攪拌速度控制在10～30r/min;減壓濃縮時(shí)的攪拌速度優(yōu)選控制在33r/min;冷卻結(jié)晶的攪拌速度優(yōu)選控制在13r/min，步驟3投入晶種后繼續(xù)濃縮的時(shí)間為0.1h～2h;優(yōu)選0.5h，步驟S3中晶種的投入量為300～600g/m3料液;優(yōu)選晶種的投入量為500g/m3料液，步驟4振動(dòng)流化床干燥的溫度為53～57℃，優(yōu)選為55℃;步驟4振動(dòng)流化床干燥的的時(shí)間為6～10h。

⑥根據(jù)要求可控制粒度的枸櫞酸鈉精制工藝的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，步驟2投入晶種是采用設(shè)置在濃縮罐呼吸器位置的晶種投入裝置實(shí)現(xiàn)，所述晶種投入器包括空氣過濾器和晶種暫存器，所述晶種暫存器兩端開口，兩端開口分別設(shè)置有控制閥控制開口的開和關(guān)，一端開口連通空氣過濾器，另一端開口連通濃縮罐上原呼吸器連通濃縮罐的口，在晶種暫存器和晶種投入口之間設(shè)置有控制閥;設(shè)置好晶種投入裝置后，操作時(shí)取下晶種暫存器，放于潔凈區(qū)內(nèi)，將已稱量的晶種加入晶種暫存器內(nèi)，關(guān)上晶種暫存器兩端開口的閥門進(jìn)行密封，再將晶種暫存器取出潔凈區(qū)，將其一端裝入濃縮罐的晶種投入口中;在濃縮罐負(fù)壓狀態(tài)下打開控制閥，晶種快速進(jìn)入濃縮罐內(nèi)。

⑦根據(jù)可控制粒度的枸櫞酸鈉精制工藝的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述空氣過濾器和晶種暫存器為可拆卸的連接。

3 結(jié)果和討論

在枸櫞酸鈉的精制過程中，科學(xué)設(shè)計(jì)純化步驟，先脫色再濃縮、結(jié)晶和分離純化，不用使用強(qiáng)堿強(qiáng)酸，純化工藝條件溫和，簡(jiǎn)單易行，成本較低，而且環(huán)境友好，通過精確研究和控制晶種的投入時(shí)間、冷卻（降溫）速率和重結(jié)晶時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了枸櫞酸鈉粒度的嚴(yán)格控制，采用本工藝制備的枸櫞酸鈉粒徑為0.38～0.83mm（20目～40目，輔料藥使用的最佳粒徑范圍），純度為99.9%～99.99%，收率不低于75%。精制條件溫和、操作簡(jiǎn)單且收率高、精制效果好且可進(jìn)行顆?？刂?，成品性能穩(wěn)定純度高，在脫色處理中，采用合理比例的活性炭作為脫色劑，進(jìn)一步降低脫色處理成本，并保證純化效果。

本工藝在減壓濃縮、結(jié)晶工序中，科學(xué)設(shè)計(jì)步驟，分別從設(shè)備攪拌速率、添加晶種時(shí)間、添加晶種設(shè)備改造、添加晶種后的濃縮時(shí)間、重結(jié)晶時(shí)間與降溫速率等方面進(jìn)行合理控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)枸櫞酸鈉的粒度的有效控制。

本工藝進(jìn)一步采用了振動(dòng)流化床干燥技術(shù)，通過針對(duì)性改進(jìn)關(guān)鍵參數(shù)，將簡(jiǎn)單高效的振動(dòng)流化床干燥技術(shù)應(yīng)用到枸櫞酸鈉的精制制備中，雖然振動(dòng)流化床干燥技術(shù)是成熟技術(shù)，但在本工藝之前，在枸櫞酸鈉的精制方面，沒有得到工業(yè)應(yīng)用，因?yàn)閼?yīng)用振動(dòng)流化床干燥技術(shù)的過程中，需要克服液體物料在干燥中產(chǎn)生的熱敏性、變性以及保證一定產(chǎn)率等技術(shù)難題，本工藝通過大量科學(xué)研究總結(jié)得到針對(duì)性的溫度條件和干燥時(shí)間條件，使得振動(dòng)流化床干燥技術(shù)成為制備枸櫞酸鈉理想粒徑產(chǎn)品的有效（下轉(zhuǎn)第65頁）（上接第62頁）手段，省去了二次干燥，并保證枸櫞酸鈉純品的最終產(chǎn)率，工藝參數(shù)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到醫(yī)用實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

本工藝進(jìn)一步巧妙設(shè)計(jì)晶種投入裝置，科學(xué)規(guī)范晶種投入操作方法，通過晶種暫存器進(jìn)行投料，有效避免了外界空氣的污染，實(shí)現(xiàn)了采用快速投入晶種起晶法制備粒度控制精良的枸櫞酸鈉精制生產(chǎn)。晶種暫存器的設(shè)計(jì)與現(xiàn)有濃縮罐的呼吸器結(jié)構(gòu)科學(xué)巧妙地結(jié)合，不影響現(xiàn)有大型專用設(shè)備的使用，但獲得意想不到的進(jìn)步效果，產(chǎn)品符合GMP要求。

本工藝在生產(chǎn)過程中以食品級(jí)枸櫞酸鈉粗品為原料，提供的精制方法以水為溶劑進(jìn)行精制，產(chǎn)成品純度高，安全環(huán)保。而且本工藝以水為溶劑操作，分離純化過程省去了淋洗操作，采用改進(jìn)的振動(dòng)流化床干燥技術(shù)進(jìn)行干燥，不需要二次干燥，大大降低了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)操作，總之，本工藝以脫色效果好，制備的枸櫞酸鈉為無色結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末;無臭，其水溶液澄清無色，粒徑可控，制備方法收率穩(wěn)定，重結(jié)晶收率高，工藝適合于規(guī)模化生產(chǎn)，在生產(chǎn)實(shí)際過程中，工藝參數(shù)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到醫(yī)用級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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