[發明專利]一種基于低能耗的咖啡因結晶方法

有效

• 申請號: 201210110809.0
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102614680A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 朱兆友;夏丙堃;王英龍;馬藝心
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種咖啡因的結晶技術，具體涉及一種基于低能耗的咖啡因結晶方法。

背景技術

咖啡因是一種黃嘌呤生物堿化合物，純品咖啡因為白色、強烈苦味的粉末狀物質，它是一種中樞神經系統興奮劑，同時也是新陳代謝的刺激劑，在醫學上具有十分重要的作用。目前工業上常采用釜式間歇結晶的方法對母液中的咖啡因進行處理，咖啡因結晶產生晶體，再用離心機將晶漿中的咖啡因離心分離。降溫過程采用低溫水進行冷卻，隨著晶體的產生，受熱面上難免會附著晶垢，從而使得傳熱系數嚴重降低，降溫時間延長。而且由于一次性結晶量較大，結晶釜中必須設置大功率的攪拌裝置。因此，釜式結晶工藝存在著冷卻水耗量大、能耗高的缺點。另外，該工藝還存在著設備投資高、占地面積大、人力消耗多等缺點。基于釜式結晶工藝存在的缺陷，需要開發出一種能耗低、投資省、占地少的新型工藝。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，提供一種能耗低且經濟效益較高的咖啡因結晶方法，所述方法通過分段將釜式間歇結晶轉化為管式連續結晶，可以避免間歇結晶過程因大功率攪拌造成的大量電耗的現象，同時該工藝可以大大減少冷卻水的耗量，與原工藝相比，冷卻水的耗量可以減少60％左右。

本發明的技術方案為：一種基于低能耗的咖啡因結晶方法，所述方法利用儲罐、流量泵、換熱器和過濾器設備對咖啡因母液進行管式連續結晶，具體步驟為：

第一步，在儲罐中放入一定量78～85℃的咖啡因母液，其中咖啡因含量為20％～25％，通過流量泵使母液一次流經兩級換熱器，通冷卻水；

第二步，在二級換熱器的入口加入一定量的晶種，調節冷卻介質的流速，使咖啡因在二級換熱器中結晶，二級換熱器出口溫度為52～58℃。

第三步，用過濾器對結晶后的母液進行固液分離，濾液進入儲罐，濾液中咖啡因的含量為7％～10％。

第四步，通過流量泵使濾液依次流經第三級和第四級換熱器，在第四級換熱器的入口加入一定量的晶種，同樣調節冷卻介質的流速使咖啡因在換熱器中結晶，換熱器出口溫度為20～25℃。

第五步，用過濾器分離結晶后的咖啡因，最終濾液中咖啡因的含量為1.1％～2.0％，濾液可作為冷卻水對第一級和第二級換熱器進行冷卻。

第六步，對步驟三和步驟五中得到的咖啡因產品進行干燥處理，可以得到干燥的純凈咖啡因。

本發明的有益效果是：

提供了一種咖啡因的結晶方法，通過分段將釜式間歇結晶轉化為管式連續結晶，可以避免間歇結晶過程因大功率攪拌造成的大量電耗的現象，同時該工藝可以大大減少冷卻水的耗量，與原工藝相比，冷卻水的耗量可以減少60％左右，對于咖啡因生產成本的降低和產能的擴充具有重要的現實意義。

具體實施方式

實施例一

對于含量為23％的咖啡因母液，當處理量為3m³/h時，一段結晶后得到咖啡因345Kg，濾液含量為12％，二段結晶后得到咖啡因225Kg，濾液含量為3％。生產1000Kg咖啡因，冷卻水的耗量為2500Kg，冷凍鹽水的耗量為5000Kg。

實施例二

對于含量為23％的咖啡因母液，當處理量為5m³/h時，一段結晶后得到咖啡因575Kg，濾液含量為13％，二段結晶后得到咖啡因514Kg，濾液含量為3.5％。生產1000Kg咖啡因，冷卻水的耗量為5000Kg，冷凍鹽水的耗量為8000Kg。

實施例三

對于含量為23％的咖啡因母液，當處理量為7m³/h時，一段結晶后得到咖啡因840Kg，濾液含量為12.5％，二段結晶后得到咖啡因716Kg，濾液含量為3％。生產1000Kg咖啡因，冷卻水的耗量為8500Kg，冷凍鹽水的耗量為11500Kg。

實施例四

對于含量為23％的咖啡因母液，當處理量為9m³/h時，一段結晶后得到咖啡因1120Kg，濾液含量為12％，二段結晶后得到咖啡因915Kg，濾液含量為2.5％。生產1000Kg咖啡因，冷卻水的耗量為11500Kg，冷凍鹽水的耗量為14000Kg。