生化工艺——第九章 结晶VIP免费

第九章结晶第九章结晶第一节结晶基本原理第二节结晶的类型第三节结晶操作控制第四节结晶技术的实施第五节结晶技术应用实例学习目标了解结晶的类型；掌握结晶的基本原理；理解结晶操作控制要点，能够找出提高晶体质量的方法；能够正确进行结晶操作，会分析结晶过程中相关问题并进行正确处理。结晶的概念溶液中的溶质在一定条件下，因分子有规则的排列而结合成晶体，晶体的化学成分均一，离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列固体有结晶和无定形两种状态结晶–析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子排列有规则无定形固体–析出速度快，粒子排列无规则几种典型的晶体结构几种典型的晶体结构结晶的特点结晶的特点只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，晶体外观好，适于商品化及包装，同时能够满足纯度要求，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。第一节结晶的基本原理第一节结晶的基本原理一、过饱和溶液的形成饱和溶液过饱和溶液：溶质只有在过饱和溶液中才能以晶体形式析出；结晶过程的实质结晶过程的实质结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出，形成新相的过程这一过程包括：–溶质分子凝聚成固体–分子有规律地排列在一定晶格中晶体的形成晶体的形成只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。首先形成晶核，微小的晶核具有较大的溶解度。实质上，在饱和溶液中，晶核是处于一种形成—溶解—再形成的动态平衡之中，只有达到一定的过饱和度以后，晶核才能够稳定存在。结晶的步骤结晶的步骤过饱和溶液的形成晶核的形成晶体生长其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。温度与溶解度的关系温度与溶解度的关系结晶也是一个质量与能量的传递过程，它与体系温度的关系十分密切。溶解度与温度的关系可以用饱和曲线和过饱和曲线表示饱和曲线和过饱和曲线饱和曲线和过饱和曲线稳定区和介稳区稳定区和介稳区在温度-溶解度关系图中，SS曲线下方为稳定区，在该区域任意一点溶液均是稳定的；而在SS曲线和TT曲线之间的区域为介稳区，此刻如不采取一定的手段（如加入晶核），溶液可长时间保持稳定；加入晶核后，溶质在晶核周围聚集、排列，溶质浓度降低，并降至SS线；介于饱和溶解度曲线和过饱和溶解度曲线之间的区域，可以进一步划分养晶区和刺激结晶区不稳定区不稳定区在TT曲线的上半部的区域称为不稳定区，在该区域任意一点溶液均能自发形成结晶，溶液中溶质浓度迅速降低至SS线（饱和）；因此，工业生产中通常采用加入晶种（加入的晶体），并将溶质浓度控制在养晶区，以利于大而整齐的晶体形成。影响溶液过饱和度的因素影响溶液过饱和度的因素饱和曲线是固定的不饱和曲线受因素的影响①产生过饱和度的速度（冷却和蒸发速度）②加晶种的情况（晶种大小和多少）③机械搅拌的强度结晶与溶解度之间的关系结晶与溶解度之间的关系晶体产量取决于溶液与固体之间的溶解—析出平衡；–固体溶质加入未饱和溶液——溶解；–固体溶质加入饱和溶液——平衡（Vs=Vd）–固体溶质加入过饱和溶液——晶体析出过饱和度过饱和度SS结晶过程和晶体的质量都与溶液的过饱和度有关，溶液的过饱和程度可用过饱和度S（%）来表示，即：——过饱和溶液的浓度，g溶质/100g溶剂；——饱和溶液的浓度，g溶质/100g溶剂。%100CCS=CC过饱和溶液的形成过饱和溶液的形成结晶的首要条件是产生过饱和，采用何种途径产生过饱和会对目标产品的规格产生重要影响，制备过饱和溶液一般有四种方法。热饱和溶液冷却（等溶剂结晶）适用于溶解度随温度升高而增加的体系；溶解度随温度升高而降低，则采用升温结晶法自然冷却、间壁冷却、直接接触冷却部分溶剂蒸发法（等温结晶法）借蒸发除去部分溶剂，而使溶液达到过饱和的方法。适用于溶解度随温度降低变化不大的体系。加压、减压或常压蒸馏化学反应结晶加入反应剂或调节pH，产生一个可溶性更低的物质，当其浓度超过其溶解度时，就有结晶析出。—盐析反应结晶加...