浅谈 结晶在营养品制造行业 中的应用

浅谈 结晶在营养品制造行业 中的应用

齐雅雅 吴江

浙江新和成股份有限公司， 浙江绍兴 312500

摘要：依据现阶段国内外对维生素等需求量日益增加的现状，工业结晶技术有其探究的必要性。在医药制造业、染料、食品等工艺流程中，工业结晶技术在其中发挥着重要的作用，结晶技术从古至今所描述的方法有多种，为了满足社会维生素等制造业发展的需求，我国将对工业结晶技术进行改革研究，力求跟上社会发展的脚步。

关键词:结晶；维生素；制造业；医药

1. 引言

维生素是人体中必不可少的一种物质，人体大多数维生素都是靠饮食得来或者是维生素类的药物得来，维生素药物是一种生物制药，能够补充人体内缺失的维生素，且维生素药物大多都是以晶体的形式存在的，稳定性较低^[1]。在维生素药物制造的过程中，工业结晶技术的支持尤为重要。下文是针对工业结晶技术在营养品制造行业生产中的应用，以维生素生产为主例进行探究与阐述，以供参考。

2. 结晶的概述

鉴于结晶过程的复杂性，目前未对结晶过程进行明确的分类。一般按结晶相变的特征，工业结晶可分为溶液结晶、熔融液结晶和蒸汽直接结晶三大类^[2,3,4]。部分维生素结晶工艺以溶液结晶居多，通过粗品的溶解与脱色，以反应结晶、冷却结晶或者溶析结晶等方式使精品析出，而杂质留在结晶母液中，对结晶液进行过滤或者离心并淋洗滤饼，可以得到纯度较高的产品。因结晶过程成本较低、能耗低、设备简单且操作方便，在营养品、医药制造业等生产中得到了广泛的应用。结晶的基本原理是晶体从过饱和溶液中析出，具有一定的规律性。在稳定区内的溶液，即溶解度曲线范围以内区域，基本不会有结晶析出，而在不稳定区内的溶液即溶解度曲线以外尤其是过饱和度曲线范围以外，可以自发形成晶核。由此可见，控制结晶过程不饱合度对结晶粒度分布、晶形等有着重要的作用。

3. 维生素晶体的粒度控制及制剂

在维生素制备工艺中，晶体的粒度大小与粒度分布是对结晶工艺及产品质量指标的测定标准之一，对结晶操作方式也有一定的指导意义。依据维生素结晶溶剂间的相互作用，生长速率以及成核速率，在详细分析维生素结晶工艺技术的前提条件下，对维生素工艺结晶技术进行优化，有效的将结晶温度、溶剂配比、搅拌速度、搅拌桨、晶种引入量及晶种目数、低含量杂质等因素进行介入，解决晶体粒度不均，形状不规则等问题，达到对维生素晶体的粒度有效控制的目的。

在药品加工生产的进程中，对制剂设备的严密性、制剂流程、制剂方法等皆有要求。制剂是作为药品上市的最后一道工序，常见的制剂分为单一的制剂与复合型制剂，常见的药物剂型有片剂、胶囊剂、颗粒剂、口服液剂等等，维生素大多以片剂或者口服液剂的形式存在^[5]。不同的剂型其药物的溶解速度各有不同，药效、吸收也各有不同，通常情况下，人们在选择维生素剂型时会优选片剂，因为片剂性价较低，便于携带，口服方便。

4. 生产中的多晶型现象

一般情况下，在维生素生产中，多晶型现象是普遍存在的，它是一种化学分子排列变化的一种现象。结晶条件的不同，比如结晶溶剂的改变，有时会改变晶体的形貌与晶型。不同的晶体表现出的理化性质也是不同的，其溶解度、熔程、形貌与晶型、堆密度、粒度分布等都有可能导致晶体的稳定性、生物利用度或者在物料混合均一度上有所差异，而药效与后期的加工制剂储存息息相关。在晶体工艺设计的进程中，往往是晶体的形来控制产品的品质。通过分析以往的维生素探究文献，发现某些维生素针状和块状的晶型对酶活性有影响，有一定的临床效果。但是所有的事情都会有两面性，在维生素进行多晶型的同时，发现有些晶型在结晶或者干燥过程等易聚结而导致粒度分布不均一，产品稳定性较差，这对产品储存和制备工艺稳定性上带来了一定的难度。

5. 结晶在生产中的应用

当前，维生素生产中的结晶工艺主要有两种，一种是间歇性结晶工艺，一种是连续性结晶工艺。间歇性结晶工艺一般分为冷却结晶、溶析结晶、蒸发结晶，冷却结晶是将维生素药物经过加热溶解及脱色后，对溶液进行降温，最终达到溶质在溶液中过饱和浓度，产品析出，一般是由一定的冷却速率与温度限定的，因其操作简单且能耗低，故是常见的结晶工艺之一。工业中，冷却结晶一般分为间接换热冷却结晶与直接冷却结晶两种^[6]。两者的不同在于溶液与冷却的媒介是设备的间隔进行热量交换还是媒介与溶液直接混合，前者易导致设备内部结垢问题，后者虽然可以避免设备内部结垢现象，但容易造成溶液的交叉污染。

溶析结晶即溶液中加入一定的溶析剂降低溶液中溶质溶解度，从而达到产品溶质析出目的，比如维生素C钠、氯化钠、硫酸氨。蒸发结晶首先对温度有一定的要求，加热的方式是蒸发结晶的重要手段之一，通过加热的方式可以促进介质与物料之间的温差。当溶液沸点达到一定的程度时，结晶就会达到一定的稳定性。现阶段，为了节约成本，缩短结晶的时间，大多都是两种结晶方法进行结合，能够有效的提高结晶工艺的整体效率。

连续性结晶工艺受到现代维生素工艺的广泛应用，具有时间短、产量高、设备投入少等特点，灵活性较强。但是往往任何事物都存在着两面性，连续结晶有其优点也有其缺点，例如，其制备过程中结晶粒度不均或者结晶器具内壁或者管道结垢，影响其结晶的稳定性。

随着科技的发展，国内外对医药制造业的要求越来越多，新型技术的应用迫在眉睫。目前药物结晶的新型技术主要囊括了耦合结晶技术和物理场促进结晶技术^[6]。耦合结晶技术是在传统结晶技术的基础上，加以引进新型的科技技术，满足现代社会对维生素药物所需。可以采用丙酮作为溶剂，对灰黄霉素进行降膜结晶；也可以由萃取、反应及沉淀三个步骤组合而成一种新型分离技术^[7]。在我国维生素制作工艺中，采用分离耦合技术，大大的降低其成本，并且，大大促进了我国维生素技术工艺的可持续稳定发展。

物理场促进结晶技术，顾名思义是与物理有关系的。人们发现像光照、声场、磁场、电场、微重力等物理场可以促进晶核的生成和成长^[6]。通过功率超声，对维生素制备结晶产生一定的影响，实验得到在维生素结晶的进程中对维生素发酵也会产生一定的效应，大大的提升了其生长速率。但是此技术也存在着一定的局限性，其研究值得更深层次的探讨，有待进一步的提升。

6. 结语

综上所述，维生素等营养品制造行业主要工艺流程之一便是结晶，从结晶的物理特征以及结构出发，对结晶的技术方法展开研究，主要结晶内容与维生素药物品质、药物溶解度、密度、生物利用度等息息相关，通过对结晶工艺流程的调节来提高药物的性能，最大限度的满足后期药物储存的需求。从药物的晶型和粒度控制、药物制剂以及结晶工艺的选择对维生素产品质量的影响进行阐述。指明新型维生素药物晶型的研发、制剂的功能化、连续结晶技术的应用。论述溶液结晶和反应结晶等传统结晶技术及耦合、物理场促进结晶等新型结晶技术的特点及其在制造业生产中的应用进展,并展望了结晶技术的应用前景及其未来发展方向对结晶技术的改革与创新，对未来维生素的持续稳定发展具有一定的导向作用，值得深入探究。

参考文献：

1. 刘晓雨, 陈召, 赵晓昱,等. 工业结晶技术在维生素生产中的应用[J]. 应用化工, 2019, 048(005):1230-1232.

2. Mullin,J.M., ”Crystallisation”, Butterworths, London, 1972.

3. Nyvlt,J., ”Industrial Crystallisation”, Verlagchemic Weinheim, New York, 1978.

4. 王静康, 张元谋, 石油化工, 13,[10],669(1984);13,[11],727(1984).

5. 邱飞. 工业结晶在精细化工中的应用[J]. 中国化工贸易, 2018, 010(010):114.

6. 张国荣, 陈慧萍, 王国安. 结晶技术在医药生产中的应用[J]. 应用化工,2015(1):154-158.

7. 赵建立, 刘丽艳, 王松雪. 结晶技术在原料药生产中的应用[J]. 中国化工贸易, 2019, 11(015):141.