结晶山梨醇粉末的制备方法

摘要

本发明涉及一种制备结晶山梨醇粉末的方法，包括以下步骤：将液体山梨醇浓缩液进一步浓缩或将山梨醇粉末熔融得到山梨醇溶液；将所述的山梨醇溶液加入到一设有多个冷却/混合区的挤出机中；在将山梨醇晶种加入到所述的挤出机中后将山梨醇结晶挤出并重复冷却/混合，和挤出；以及冷却、熟化挤出的山梨醇，并进行切割和粉碎。按照本发明的方法，可以简单和高效的方式得到高质量的山梨醇粉末。

说明书

本发明涉及一种结晶山梨醇粉末的制备方法，特别涉及一种通过向液体山梨醇浓缩液或熔融山梨醇中加入晶种，重复浓却/混合，以及挤压而以一种简单和有效的方式制备结晶山梨醇粉末的方法。

山梨醇是一种在水果中发现的天然多价醇，其由下述的分子式代表，根据纯度的不同，其熔点在90-98℃范围之间，通常是通过将淀粉的水解产物葡萄糖的还原来制备。

由于该物质具有很强的吸湿性，化学性能稳定并溶于水，而且具有清甜和凉爽的味道，因此其不仅用作水分和/或香味添加剂、抗变性剂、食品和饮料的稳定剂以及化妆品和药品的保湿剂或稳定剂，还广泛用作制备各种各样的合成树脂、表面活性剂以及维生素C等的原料。

一般来说，由于商业上容易得到并且相对便宜，溶于水中的液体山梨醇浓缩物被广泛地用于工业生产的目的。但是，它不能用于制备对水含量有严格限制的那类产品，包括药品、化妆品和食品。此外，其还具有这样的缺点，即在低温下其工作效率突然下降，因为温度降低时山梨醇浓缩物的粘度大大升高，或者甚至山梨醇冻结。    

因此，为了解决山梨醇浓缩物所遇到的上述问题，人们尝试制备山梨醇粉末。例如，通过将山梨醇溶液加热而得到水含量为1％(重)的浓缩物，而制备出了山梨醇粉末，或者是将熔融山梨醇静置而得到固体物质。但是，现有的方法仅能生产出一种透明的、玻璃状的非结晶形式的山梨醇粉末，其具有下述不足：在将所得到的物质进行研磨时不能得到高质量的适合于工业应用的结晶颗粒或粉末，而且甚至在干燥条件存储时，也不能防止粉末又转变成饼状，从而导致处理和商业化过程困难重重。

此外，已知现有技术中有一种能生产高纯度的结晶山梨醇粉末的方法，即将晶种和溶剂加入到山梨醇浓缩液中，搅拌下静置，然后从混合液中分离出山梨醇晶体。但是，已经证明该方法在收率方法因收率低而不能令人满意，并且大规模生产是不可能的。

为此，为了解决上述现有技术中所遇到的问题，人们进行一系列的研究，并公开了大量的相关文献如下：

日本专利公开52-13801公开了一种制备山梨醇粉末的方法，该方法包括以下步骤：将晶种加入到液体山梨醇浓缩液中，得到含有25-30％结晶山梨醇的奶油状山梨醇，冷却和混合该奶油状山梨醇，然后喷雾干燥和熟化。但是，已知该方法具有在制备奶油状山梨醇时很难控制结晶速率和结晶度以及晶体生长不足的缺点，这将导致喷雾过程中玻璃状的固化的粉末凝结，因此很易粘附在喷雾干燥器的器尘上，从而导致生产效率下降，并使得连续化生产变得困难。

日本专利公开49-3206公开了一种制备山梨醇粉末的方法，该方法包括以下步骤：将晶种和山梨醇浓缩液连续地加入到一混合器中，出料并冷却到室温。但是，已发现该方法需要很长的冷却时间才足以回收末凝结的山梨醇粉末，这导致生产效率的降低。

韩国专利公开93-5255描述了一种制备结晶山梨粉末或颗粒的方法：搅拌下，在使山梨醇不凝结并使晶种不熔化的温度下，将山梨醇晶种加入到熔融山梨醇中，并在降温到50-80℃之前将其分散以得到固体物质。随后将由此得到的固体物质保持在同一温度一定时间，然后冷却到室温。但是，尽管所述方法在解决粉末化过程中山梨醇粉末的凝结问题方面取得了成功，但该方法具有下述缺点：制备工艺非常复杂，对每一工艺过程需要消耗额外的时间，需要使用额外的设备储存回收的固体，并且所有的工序都是人工操作，使得很难实现自动化生产。

日本专利公开52-20444提供了一种制备空心面形状的结晶山梨醇的方法，其是通过将山梨醇结晶体的块状物经挤出模制而得到的，所述的山梨醇细晶体是在室温、搅拌的条件下将晶种加入到熔融山梨醇或山梨醇浓缩液中而制备的。但是，已经证实该方法在下述方面是不能令人满意的：使用捏合器进行搅拌通常需要较长的时间；将细晶体的块状物进行挤出模制基本上是采用开口形式模制方法，这将降低生产效率并使得很难进行连续制备，因而要实现大规模生产也是不现实的。

因此，本领域中需要开发出一种能克服现有技术中的上述技术难题而制备高质量的结晶山梨醇粉末的方法。

因此，本发明的主要目的是提供一种以简单和高效率的方式制备出高质量的结晶山梨醇粉末的改进方法。

本发明的结晶山梨醇粉末是这样制备的：将原料山梨醇溶液，即山梨醇浓缩液或熔融山梨醇加入到一设有多个冷却/混合区的挤出机中，将晶种加入到该溶液中；重复冷却/混合，和挤出；并冷却、熟化、切割和粉碎。

本发明的制备结晶山梨醇粉末的方法包括以下步骤：步骤1：原料山梨醇溶液的制备：

原料山梨醇溶液是通过将可商购得到的山梨醇溶液加热浓缩至其固体含量为85-99％(重)或将商品山梨醇粉末熔融而得到的。步骤2：将山梨醇溶液加料到挤出机中

将步骤1得到的山梨醇溶液加热到85-100℃，并加入到一挤出机中。此时，如果溶液的温度超过100℃，随后的工序中加入的晶种将溶出，因此需要额外的时间使山梨醇结晶；而若温度低于85℃，溶液的粘度上升，由此阻碍了晶种的分散。

本发明所使用的挤出机设置有大量的冷却/混合区，所述的区内安装有冷却/混合装置以及辅助原料的入口和输送装置。该挤出机优选是设置有：安装有冷却/混合装置的第1区；安装有冷却/混合装置以及设有辅助原料的入口的第2区；多于一个的安装有冷却/混合装置的区；安装有冷却/混合装置的终区；以及一个挤出喷嘴。该挤出喷嘴优选是设有多个直径为2-6 mm的孔，并安装在与挤出机的螺杆轴相垂直的位置。此外，所述的挤出机优选是双螺杆挤出机。

原料山梨醇溶液的加料速度优选是控制在20-40kg/hr的范围内，这要根据变量，如挤出机的尺寸，溶液在挤出机中的保留时间和冷却/混合装置的冷却容量来进行调整。步骤3：晶种的加入和挤出

将步骤2中加入到挤出机的第1区的山梨醇溶液在80-95℃的温度进行混合。从安装在第2区的入口加入晶种，混合并将温度降至75-90℃。将该混合物输送到第3区或更后面的区进一步混合，同时将温度降至70-90℃。在终区内，再次混合，同时将温度降至70-80℃，并通过挤出喷嘴以空心面条的形式将结晶山梨醇出料。尽管可以根据温度和溶液的浓度而进行变化，但加入到山梨醇溶液中的山梨醇晶种的量优选为5-50％(重量)。晶种可以连续或间歇方式加入，优选是连续加入，因为可以提高结晶效率。尽管可以根据最终产物量和待结晶原料在挤出机的停留时间而进行变化，但挤出机螺杆的转速优选是控制在40-60rpm。在第2区将晶种加入到溶液中后，在将混合物进行重复的冷却/混合后，由于混合物的冷却以及山梨醇的结晶，混合物转变成稠液状流体，这因而限制了稠液状山梨醇在挤出机中的停留时间在1-2分钟内。步骤4：熟化和粉碎

将步骤3得到空心面条状的山梨醇在一冷却带上在10-60℃的温度冷却和熟化5-10分钟，以得到一完全结晶化的山梨醇，其在长时间储存也不会固化。随后将该山梨醇晶体用切割机切割成长度为5-30mm的小块，并经粉碎最终得到本发明的结晶山梨醇粉末。

下面用实施例进一步说明、但不是限制本发明。实施例1

将山梨醇溶液(纯度95％；RoquetteCo.，法国)加热浓缩得到水含量为1％(重量)的山梨醇溶液，并保持其温度为100℃。随后将其以30kg/hr的速率加入到一双螺杆挤出机中(Namsung lndustrial Co.；，韩国)，该挤出机设有安装有冷却/混合装置的第1区；安装有冷却/混合装置以及辅助原料入口的第2区；以及安装有冷却/混合装置的终区。将山梨醇溶液加入到挤出机的第1区中，控制螺杆转速为50rpm，混合并降温至93℃。在第2区中，通过所述的入口加入20％(重)的山梨醇晶种，混合并降温至90℃，在终区内进一步混合，并降温至75℃。从挤出机的喷嘴排出空心面条状的结晶山梨醇，所述的喷嘴的垂直于挤出机螺杆轴的位置设有50个直径为3mm的孔。此时，控制山梨醇稠状液在挤出机中的停留时间为1至2分钟。将空心面条状的结晶山梨醇在37℃的冷却带上冷却和熟化7分钟，然后用切割机切割成5mm长的片，再粉碎成结晶山梨醇粉末。由此制得的山梨醇粉末的水含量为0.61％(重)熔点为95℃。实施例2：

将山梨醇溶液(纯度97％；RoquetteCo.，法国)加热浓缩得到水含量为3％(重量)的山梨醇溶液，并保持其温度为97℃。随后将其以与实施例1相同的方式以25kg/hr的速率加入到一挤出机中，控制螺杆转速为40rpm，混合并降温至95℃。在第2区中，通过所述的入口加入20％(重)的山梨醇晶种，混合并降温至90℃，在终区内进一步混合，并降温至80℃。从挤出机的喷嘴排出空心面条状的结晶山梨醇，所述的喷嘴的垂直于挤出机螺杆轴的位置设有50个直径为3mm的孔。将空心面条状的结晶山梨醇在30℃的冷却带上冷却和熟化5分钟，然后用将其以与实施例1相同的方式切割并粉碎得到结晶山梨醇粉末。由此制得的山梨醇粉末的水含量为0.5％(重)熔点为97℃。

如上所述，本发明提供了一种以简单和高效率的方式制备出高质量的结晶山梨醇粉末的改进方法。