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摘 要：针对维生素C生产中2-酮基-L-古龙酸提取工艺，通过对比实验数据，探讨了发酵液质量、超滤膜孔径、浓缩速度、浓缩搅拌方式、降温结晶速度对2-酮基-L-古龙酸质量的影响。
关键词：2-酮基-L-古龙酸；结晶
2-酮基-L-古龙酸（简称2-KLG）是生产维生素C（又称L-抗坏血酸）的重要中间体。浓缩结晶和降温结晶是2-酮基-L-古龙酸工业生产中重要的化工过程。
维生素C又名L-抗坏血酸，是人体营养必需的维生素，用途非常广泛，是我国医学技术出口的最大项目，主要的生产方法两步发酵法[1]。
两步发酵法是以D-山梨醇为原料，经黑醋菌和假单孢菌两步发酵得到维生素C的重要中间体2-酮基-L-古龙酸钠发酵液。发酵液的提取工艺是维生素C生产行业中较为重视的问题，两步发酵后，发酵液的含量低，且残留有菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，目前工业生产发酵过程无法完全控制，发酵液质量及其不稳定，并严重影响到2-酮基-L-古龙酸提取工艺干品质量，对后续维生素C转化工艺也带来了严重影响。
1 2-酮基-L-古龙酸生产工艺
2 提取2-酮基-L-古龙酸晶体的影响因素
2.1发酵液质量
对于两份不同质量的发酵液，发酵过程正常的发酵液和发酵过程染菌的发酵液。分别取两发酵液对应的酸化液，实验室条件下浓缩、结晶、抽滤、烘干。对比结果为，染菌发酵液对应的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型细，不易烘干，放置一周后易变黄。
2.2超滤膜孔径
分别取10万分子量超滤膜和2万分子量超滤膜所对应的滤液两份，实验室条件下树脂交换、浓缩、结晶、抽滤、烘干。对比结果为，10万分子量超滤膜滤液提取的2-酮基-L-古龙酸晶体消光偏高5.6%，2万分子量超滤膜滤液对应的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型均匀，晶粒度好。
2.3浓缩速度
取同一酸化液两份，在0.098MPa真空度下，分别进行45℃和55℃浓缩，55℃浓缩速度快，获得的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型细碎的多。
2.4浓缩搅拌方式
对同一份浓缩液分别进行两份不同的浓缩搅拌方式，自然外循环和循环泵提供动力，循环泵提供动力获得的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型破碎的多。
2.5降温结晶速度
通过调节降温介质不同的流速，对同一质量的两份浓缩液进行不同的降温速度，发现两者所获得的2-酮基-L-古龙酸晶体质量相当。
3 结果分析
2-酮基-L-古龙酸 晶体的质量主要是指晶体的大小、形状和纯度。
（1）浓缩速度和降温结晶速度主要影响过饱和度，过饱和度是结晶过程的推动力，是产生结晶产品的先决条件，也是影响结晶操作的最主要因素。过饱和度增高，一般使结晶生长速率增大，但同时会引起溶液粘度增加，结晶速率受阻。
快速的冷却或蒸发将使溶液很快地达到过饱和状态，甚至直接穿过介稳区[2]，能达到较高的过饱和度而得到大量的细小晶体；反之，缓慢冷却或蒸发，常得到很大的晶体。但是2-酮基-L-古龙酸提取工艺在浓缩过程，溶液中就已经有大量晶体出现，达到不安定区[2]，所以2-酮基-L-古龙酸降温结晶速度对晶体质量影响不大。
（2）溶液中存在的杂质一般对晶核的形成有控制作用，对晶体的成长速率的影响较为复杂，有的杂质能抑制晶体的成长，有的能促进成长[3]。发酵异常、10万分子量超滤膜残留在滤液中的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，对2-酮基-L-古龙酸晶体成长起到抑制作用。
（3）搅拌能促进扩散和加速晶体生成，但是循环泵提供动力的外循环，由于循环浓缩过程，晶体与循环设备的碰撞，会导致对晶体的机械破损加剧，不利于晶体成长。
4 总结
针对本论文的生产工艺，欲提高2-酮基-L-古龙酸晶体的质量，首先保证滤液质量，减少滤液中杂质对晶体的影响；其次，在浓缩结晶过程主要是控制晶核的数量以得到粒度大而均匀的结晶产品，注意控制温度，晶核形成的速率过大，溶液中会有大量晶核来不及长大，过程就结束了，所得到的结晶产品小而多，反之，结晶产品颗粒大而均匀，两者速率相近，所得到的结晶产品的粒度大小参差不一。并且浓缩过程提供温和的搅拌，减少的晶体的损坏。
参考文献
[1] 高淑华，刘影. 两步发酵法生产维生素C过程监控方法浅谈. 实用药物与临床，2005年，第S1期.
[2] Norihito Doki，Noriaki Kubota，Akira Sato，et al.Scaleup experiments on seeded batch cooling crystallization of potassium [J]. AIChE Journal，1990，13：229-237.
[3] 宫海燕，李彩虹，王佩佩，王红强. 杂质对溶液结晶过程影响的研究进展. 化学与生物工程，2010，Vol.27 No.3.
关键词：2-酮基-L-古龙酸；结晶
2-酮基-L-古龙酸（简称2-KLG）是生产维生素C（又称L-抗坏血酸）的重要中间体。浓缩结晶和降温结晶是2-酮基-L-古龙酸工业生产中重要的化工过程。
维生素C又名L-抗坏血酸，是人体营养必需的维生素，用途非常广泛，是我国医学技术出口的最大项目，主要的生产方法两步发酵法[1]。
两步发酵法是以D-山梨醇为原料，经黑醋菌和假单孢菌两步发酵得到维生素C的重要中间体2-酮基-L-古龙酸钠发酵液。发酵液的提取工艺是维生素C生产行业中较为重视的问题，两步发酵后，发酵液的含量低，且残留有菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，目前工业生产发酵过程无法完全控制，发酵液质量及其不稳定，并严重影响到2-酮基-L-古龙酸提取工艺干品质量，对后续维生素C转化工艺也带来了严重影响。
1 2-酮基-L-古龙酸生产工艺
2 提取2-酮基-L-古龙酸晶体的影响因素
2.1发酵液质量
对于两份不同质量的发酵液，发酵过程正常的发酵液和发酵过程染菌的发酵液。分别取两发酵液对应的酸化液，实验室条件下浓缩、结晶、抽滤、烘干。对比结果为，染菌发酵液对应的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型细，不易烘干，放置一周后易变黄。
2.2超滤膜孔径
分别取10万分子量超滤膜和2万分子量超滤膜所对应的滤液两份，实验室条件下树脂交换、浓缩、结晶、抽滤、烘干。对比结果为，10万分子量超滤膜滤液提取的2-酮基-L-古龙酸晶体消光偏高5.6%，2万分子量超滤膜滤液对应的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型均匀，晶粒度好。
2.3浓缩速度
取同一酸化液两份，在0.098MPa真空度下，分别进行45℃和55℃浓缩，55℃浓缩速度快，获得的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型细碎的多。
2.4浓缩搅拌方式
对同一份浓缩液分别进行两份不同的浓缩搅拌方式，自然外循环和循环泵提供动力，循环泵提供动力获得的2-酮基-L-古龙酸晶体晶型破碎的多。
2.5降温结晶速度
通过调节降温介质不同的流速，对同一质量的两份浓缩液进行不同的降温速度，发现两者所获得的2-酮基-L-古龙酸晶体质量相当。
3 结果分析
2-酮基-L-古龙酸 晶体的质量主要是指晶体的大小、形状和纯度。
（1）浓缩速度和降温结晶速度主要影响过饱和度，过饱和度是结晶过程的推动力，是产生结晶产品的先决条件，也是影响结晶操作的最主要因素。过饱和度增高，一般使结晶生长速率增大，但同时会引起溶液粘度增加，结晶速率受阻。
快速的冷却或蒸发将使溶液很快地达到过饱和状态，甚至直接穿过介稳区[2]，能达到较高的过饱和度而得到大量的细小晶体；反之，缓慢冷却或蒸发，常得到很大的晶体。但是2-酮基-L-古龙酸提取工艺在浓缩过程，溶液中就已经有大量晶体出现，达到不安定区[2]，所以2-酮基-L-古龙酸降温结晶速度对晶体质量影响不大。
（2）溶液中存在的杂质一般对晶核的形成有控制作用，对晶体的成长速率的影响较为复杂，有的杂质能抑制晶体的成长，有的能促进成长[3]。发酵异常、10万分子量超滤膜残留在滤液中的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，对2-酮基-L-古龙酸晶体成长起到抑制作用。
（3）搅拌能促进扩散和加速晶体生成，但是循环泵提供动力的外循环，由于循环浓缩过程，晶体与循环设备的碰撞，会导致对晶体的机械破损加剧，不利于晶体成长。
4 总结
针对本论文的生产工艺，欲提高2-酮基-L-古龙酸晶体的质量，首先保证滤液质量，减少滤液中杂质对晶体的影响；其次，在浓缩结晶过程主要是控制晶核的数量以得到粒度大而均匀的结晶产品，注意控制温度，晶核形成的速率过大，溶液中会有大量晶核来不及长大，过程就结束了，所得到的结晶产品小而多，反之，结晶产品颗粒大而均匀，两者速率相近，所得到的结晶产品的粒度大小参差不一。并且浓缩过程提供温和的搅拌，减少的晶体的损坏。
参考文献
[1] 高淑华，刘影. 两步发酵法生产维生素C过程监控方法浅谈. 实用药物与临床，2005年，第S1期.
[2] Norihito Doki，Noriaki Kubota，Akira Sato，et al.Scaleup experiments on seeded batch cooling crystallization of potassium [J]. AIChE Journal，1990，13：229-237.
[3] 宫海燕，李彩虹，王佩佩，王红强. 杂质对溶液结晶过程影响的研究进展. 化学与生物工程，2010，Vol.27 No.3.