СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА АЛЬФА-L-АСПАРТИЛ-L-ФЕНИЛАЛАНИНА Российский патент 1997 года по МПК C07K5/65 A23L1/236 

Изобретение относится к способу кристаллизации путем охлаждения метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина (далее АРМ), который, вероятно, найдет широкое применение в качестве низкокалорийного сахароподобного вещества, потому что он обладает сладостью высокого качества и примерно в 200 раз слаще сахара.

АРМ может быть синтезирован различными методами. Промышленные способы производства АРМ заключаются в следующем: либо N-защищенная аспарагиновая кислота конденсируется с метиловым эфиром фенилаланина в присутствии фермента с последующим удалением защитной группы, либо N-защищенный ангидрид аспарагиновой кислоты конденсируется с метиловым эфиром фенилаланина в органическом растворителе, а защитная группа удаляется известным способом [1]
В любом случае стадия кристаллизации является необходимой для выделения АРМ из реакционной смеси при производстве конечного продукта. Стадия кристаллизации обычно осуществляется путем (I) выделения кристаллов АРМ вследствие охлаждения (а) раствора АРМ, получаемого через стадии синтеза и очистки, или (б) раствора АРМ, получаемого при повторном растворении неочищенного АРМ в воде, органическом растворителе или в органическом растворителе, содержащем воду; (II) выполнения с выпавшими кристаллами операций разделения жидкой и твердой фаз и обезвоживания с использованием, например, центрифуги и затем (III) высушивания обезвоженных кристаллов для получения конечного продукта.

Такая кристаллизация через охлаждение обычно осуществляется с использованием (I) кристаллизатора, снабженного мешалкой и поверхностью охлаждения/теплопередачи, или (II) кристаллизатора, снабженного теплообменником внешнего циркуляционного типа [2]
Известен также способ, по которому кристаллизация проводится посредством теплопередачи без принудительной циркуляции, чтобы улучшить свойства кристаллов АРМ.

Однако, когда АРМ кристаллизуется при охлаждении в кристаллизаторе, который использует принудительную циркуляцию, например перемешивание обыкновенной приводной мешалкой или наружную циркуляцию, получаются кристаллы, которые обладают плохими свойствами разделения жидкой и твердой фаз и обезвоживания. Такие кристаллы легко прилипают к поверхности охлаждения/теплопередачи и могут образовывать так называемую чешую, которая должна удаляться систематически с прерыванием процесса кристаллизации, так как она ухудшает эффективность теплопередачи.

Кроме того, так как кристаллы мелкие и обладают высоким содержанием воды, то возникают различные проблемы при обращении с ними. Например, на стадии сушки получается продукт с нежелательно высоким содержанием примесей из-за того, что некоторое количество маточного раствора, содержащего примеси, попадет в кристаллы АРМ. Сухой продукт к тому же содержит много мелких частиц и может сильно рассеиваться в виде мелкого порошка.

Для того чтобы избежать таких проблем, используют метод кристаллизации, по которому водный раствор АРМ охлаждают посредством теплопередачи теплопроводностью до образования псевдотвердой фазы без принудительной циркуляции, осуществляемой приводной мешалкой или т.п. с последующим дальнейшим охлаждением системы, где это требуется [3]
Вышеописанным способом могут быть получены кристаллы АРМ, обладающие улучшенной способностью к фильтрованию и обезвоживанию.

Однако этот способ имеет низкую производительность, так как охлаждение осуществляется посредством теплопередачи теплопроводностью без принудительной циркуляции и продолжается даже после образования псевдотвердой фазы. Вследствие этого необходимо использовать множество небольших кристаллизаторов, осуществлять охлаждение в течение длительного периода времени или использовать специальный кристаллизатор. По этому способу температура в местах более близких к охлаждающей поверхности будет ниже, а температура в местах более далеких от охлаждающей поверхности будет выше. Таким образом, раствор в целом является гетерогенным и его степень перенасыщения (концентрация АРМ в растворе минус растворимость АРМ) также неоднородно распределена по объему кристаллизатора. Поэтому получаемые кристаллы АРМ неодинаковы по размеру и имеют широкий разброс в размерах частиц.

Целью изобретения является способ кристаллизации АРМ путем охлаждения для получения крупных кристаллов АРМ, которые проявляют хорошую способность к фильтрованию и сушке и, следовательно, являются выгодными с точки зрения производства, качества и обработки.

Были проведены исследования с целью улучшения свойств кристаллов АРМ и в результате было обнаружено, что крупные кристаллы АРМ, обладающие хорошими свойствами для фильтрования, могут быть получены путем дробления кристаллов АРМ и использования измельченных кристаллов в качестве затравки для выращивания кристаллов АРМ.

Таким образом, настоящее изобретение представляет собой способ кристаллизации метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина, который заключается в измельчении кристаллов метилового эфира альфаL-аспартил-L-фенилаланина и использовании измельченных кристаллов в качестве затравки для выращивания кристаллов метилового эфира альфаL-аспартил-L-фенилаланина.

Были проведены исследования по дроблению кристаллов АРМ, при этом обнаружено, что кристаллы АРМ при измельчении расщепляются по характерным направлениям. Более точно, кристаллы АРМ расщепляются почти избирательно относительно их длины и, следовательно, ширина кристаллов АРМ остается почти неизменной, а длина всех кристаллов АРМ становится короче. Эта характерная черта является уникальной для кристаллов АРМ. Это явление наблюдается только тогда, когда кристаллы подвергаются измельчению, а не при простом перемешивании.

Когда измельченные таким образом кристаллы используют в качестве затравки, подавляется возникновение новых кристаллизационных центров (вторичных кристаллизационных центров), а измельченные кристаллы вырастают в крупные кристаллы за более короткий промежуток времени.

Таким образом, сущностью настоящего изобретения является измельчение кристаллов АРМ и применение измельченных кристаллов АРМ в качестве затравки.

В изобретении могут использоваться любые кристаллы АРМ независимо от способа, который применялся для их получения. Кристаллизация может быть выполнена в любом растворителе, в том числе в воде, в органических растворителях и в органических растворителях, содержащих воду.

Однако с учетом роста кристаллов, их обработки и ведения процесса отдается предпочтение осаждению кристаллов АРМ из водного раствора. В этом случае предпочтительными являются концентрации АРМ 2 6% по весу и значения pH 3 6. Кристаллы АРМ для измельчения могут осаждаться или путем испарения растворителя из раствора АРМ, или косвенным охлаждением раствора АРМ для использования разницы в растворимости. Выделение может быть выполнено или по циклическому способу, или по полунепрерывному способу, или по непрерывному способу. Возможно в качестве затравки использовать часть кристаллов АРМ, которые per se вырабатываются в качестве конечного продукта путем выращивания из затравочных измельченных кристаллов АРМ. Преимуществом этого способа является то, что ничего особенного не требуется для получения кристаллов АРМ, которые будут использоваться в качестве затравки. Было также обнаружено, что успешно получаются крупные кристаллы АРМ, обладающие хорошими свойствами для фильтрования, в том случае, когда кристаллы АРМ измельчаются во время того, как часть АРМ, содержащегося в растворе АРМ, осадилась, и образовавшуюся смесь охлаждают, используя при этом измельченные кристаллы АРМ в качестве затравки для выращивания кристаллов АРМ. Таким образом, в объем настоящего изобретения включается также способ кристаллизации АРМ, который заключает в себя охлаждение раствора АРМ до его частичной кристаллизации, измельчение кристаллов АРМ, когда от 5 до 50% по весу (от ожидаемого общего веса кристаллов, которые должны осадиться) АРМ выделилось, и охлаждение образовавшейся смеси с использованием измельченных кристаллов АРМ для дальнейшего выращивания кристаллов АРМ.

Раствор АРМ может охлаждаться или непосредственным охлаждением, или косвенным охлаждением. Непосредственное охлаждение может быть осуществлено, например, с использованием льда, как это описано в заявке, поданной настоящими авторами (патентная заявка Японии N 0203703, 1991). Косвенное охлаждение производится при помощи охлаждающей рубашки кристаллизатора, охлаждающих секций, размещенных в кристаллизаторе, или теплообменником с внешней циркуляцией. В таких охлаждающих устройствах может использоваться или вода, или соляной рассол. Предпочтительным оказывается охлаждение, осуществляемое с использованием льда. Применение льда делает возможным получение кристаллов АРМ, обладающих особенно хорошими свойствами.

Если кристаллы АРМ находятся в растворе АРМ до того, как его начинают охлаждать по циклическому способу, то наблюдается только незначительный рост затравочных кристалликов. Следовательно, до процесса охлаждения раствор АРМ следует выдерживать при температуре, при которой кристаллы АРМ не выпадают. Эту температуру можно легко рассчитать по кривой растворимости АРМ. Например, в случае водного 3,5% раствора АРМ его температура должна быть 57^oC или выше. Так как растворы АРМ обладают склонностью к относительно большому перенасыщению, кристаллы АРМ выпадают при более низкой температуре по сравнению с рассчитанной по кривой растворимости.

При проведении процесса нет никаких особых ограничений на скорость охлаждения. При осуществлении охлаждения со скоростью 2^oC/ч или большей охлаждение может быть закончено за короткий промежуток времени. При этом можно свести к минимуму разложение АРМ, а кристаллы вырастают с высокой скоростью из-за высокой степени перенасыщения раствора АРМ. Скорость охлаждения 5^oC/ч или выше является даже более предпочтительной.

В тех случаях, когда применяется циклический способ для осаждения кристаллов, раствор АРМ (или суспензия) может подвергаться или нет принудительной циркуляции, осуществляемой при помощи мешалки, циркуляционного насоса или какого-либо другого механизма. При принудительной циркуляции может быть использовано охлаждающее устройство меньших размеров, так как при этом достигается большая эффективность охлаждения. В этом случае, однако, получаются кристаллы АРМ меньшего размера. С другой стороны, когда не применяется принудительная циркуляция, требуется охлаждающее устройство большего размера из-за более низкой эффективности охлаждения. В этом случае получаются опять относительно крупные кристаллы АРМ, хотя по крупности образующиеся кристаллы несколько неоднородны. При непосредственном охлаждении с использованием льда может быть достигнута хорошая эффективность охлаждения без применения принудительной циркуляции, и получаются крупные кристаллы АРМ. Из-за этого предпочтительно применяется способ непосредственного охлаждения без принудительной циркуляции.

С другой стороны, в способе непрерывной кристаллизации преимущественно используется принудительная циркуляция, чтобы поддержать однородность раствора АРМ или суспензии.

При осаждении кристаллов АРМ из водного раствора АРМ по циклическому способу обычно наблюдается чешуя, когда количество выпавших кристаллов превышает 50% по весу от количества АРМ, которое должно выделиться. Однако если АРМ осаждается по способу, указанному в настоящем изобретении, то чешуя не образуется, даже когда количество кристаллов АРМ превышает 50% по весу от количества АРМ, которое должно выкристаллизоваться. В этом заключается одно из преимуществ настоящего изобретения.

Кристаллы АРМ для использования их в качестве затравки можно получить отдельно путем выделения АРМ из раствора АРМ, например, охлаждением. Альтернативно раствор АРМ может охлаждаться до того, когда часть АРМ (от 5 до 50% ожидаемого общего веса кристаллов АРМ, которые должны выкристаллизоваться) выпадает в виде кристаллов, и образующаяся суспензия может подвергаться измельчению. Последний способ более эффективен, так как не требуется фильтрации затравочных кристаллов.

При обычном осаждении АРМ по циклическому способу образование чешуи из АРМ происходит очень легко, в частности, когда осаждение осуществляется при косвенном охлаждении в условиях принудительной циркуляции. Однако по способу, изложенному в настоящем изобретении, проблема чешуи практически не стоит, поскольку образование чешуи можно успешно предотвратить при использовании затравочных кристаллов. Это также относится к способу, по которому затравочные кристаллы производятся in situ путем измельчения кристаллов АРМ в то время, когда выделяется от 5 до 50% по весу кристаллов АРМ. Время, когда кристаллы АРМ нужно измельчать, устанавливается, например, путем отбирания пробы суспензии и определения в ней количества невыкристаллизовавшегося АРМ. Если измельчение кристаллов произведено до того, как 5% по весу АРМ выделится из раствора, то будет получено лишь недостаточное количество затравочных кристаллов, и мало крупных кристаллов АРМ вырастет на следующей стадии. К тому же может выделиться большое количество мелких кристаллов и может образоваться чешуя. С другой стороны, когда измельчение осуществляется после того, как выкристаллизовалось 50% по весу АРМ, на следующей стадии будет происходить недостаточный рост затравочных кристаллов. Более того, может произойти образование чешуи во время операции измельчения.

Осаждение АРМ завершается, когда кристаллы АРМ достаточно выросли и процент осажденного АРМ достигает высокой величины. Процентное содержание выделившегося АРМ может быть оценено по величине температуры раствора АРМ, поскольку растворимость АРМ определяется по температуре раствора. Таким образом, время окончания осаждения определяется температурой. Обычно осаждение завершается, когда раствор охлажден до 0 20^oC, предпочтительнее до 5 - 20^oC и еще более предпочтительно до 5 10^oC, поскольку любое дальнейшее охлаждение требует дополнительных значительных энергетических затрат, которые сопровождаются незначительным увеличением выхода. Таким образом, по циклическому способу может быть получена суспензия из хорошо выросших кристаллов АРМ.

После измельчения затравочные кристаллы АРМ могут иметь любую форму, включая форму игольчатых кристаллов, пластинок и столбиков. Использование кристаллов в виде пластинок или столбиков оказывается предпочтительнее, поскольку такие кристаллы позволяют эффективнее получить более крупные кристаллы АРМ. Хотя такие кристаллы могут быть получены различными способами, как это было изложено выше, способ, который использует непосредственное охлаждение льдом без принудительной циркуляции, является относительно эффективным и, следовательно, предпочтителен.

Измельчение кристаллов АРМ осуществляется преимущественно физическими способами. В качестве примера можно упомянуть дробилки, функционирующие на использовании удара или трения, режущие мешалки, гомогенизаторы, использующие скалывание, и ультразвуковые мельницы для тонкого измельчения, использующие ультразвуковые волны. Из этих устройств предпочтение отдается ультразвуковым мельницам для тонкого измельчения, мешалкам и гомогенизаторам, так как кристаллы АРМ дробятся при их использовании очень селективно в направлении их ширины. Следовательно, кристаллы АРМ могут быть измельчены дробящими устройствами, установленными в кристаллизаторе. Альтернативно суспензия кристаллов АРМ может циркулировать и вне кристаллизатора и измельчаться с помощью дробящих устройств, расположенных в циркуляционном потоке. Подходящие дробящие устройства выбираются, принимая во внимание простоту в обращении, стоимость, эффективность и т.д. В общем, первые измельчающие устройства подходят для маленьких кристаллизаторов, а вторые для больших кристаллизаторов. Для маленьких кристаллизаторов можно также использовать переносную дробилку или переносную мельницу тонкого помола.

Так как дробящая способность изменяется в зависимости от используемых устройств, то невозможно указать общий режим измельчения. Момент для прекращения измельчения легко определить при наблюдении процесса дробления с помощью микроскопа. В начале измельчения кристаллы АРМ разрушаются почти единообразно относительно их длины (т. е. направлении их ширины). С течением времени кристаллы АРМ измельчаются на более короткие частицы. При продолжении дробления короткие частицы кристаллов АРМ разрушаются в направлении их длины (определенной для исходных кристаллов). Лучше всего измельчение кристаллов АРМ прекратить до того, как они начнут разрушаться в направлении их длины (определенной для исходных кристаллов). Если измельчение прекратить слишком рано, то потребуется излишне большое количество затравочных кристаллов, а если слишком поздно, то образуется слишком много нежелательно мелких кристаллов.

В том случае, когда применяется мешалка или гомогенизатор, степень измельчения может быть установлена, например, при изменении формы лопаток, числа оборотов и/или продолжительности перемешивания. Когда используется ультразвуковая мельница для тонкого размола, степень измельчения можно регулировать, например, путем изменения частоты, размера вибратора, расстояния между вибратором и кристаллами АРМ, выделяемой энергией и/или продолжительностью измельчения. Когда измельчение осуществляется при высокой перенасыщенности, то увеличивается количество кристаллов даже в процессе дробления. Однако такое увеличение количества кристаллов не вызывает проблемы образования чешуи, так как большинство из них расходуется при росте кристаллов.

Измельченные кристаллы АРМ, полученные вышеописанным способом, затем используются в качестве затравочных кристаллов для выращивания кристаллов АРМ. Измельченные затравочные кристаллы растут вполне хорошо и за короткий промежуток времени получаются крупные кристаллы АРМ.

Количество используемых затравочных кристаллов указать точно трудно, поскольку оно изменяется в зависимости от их формы, размера и условий для выращивания затравки. Тем не менее, хорошие результаты достигаются при использовании затравочных кристаллов в количестве от 5 до 50% по весу, в частности от 10 до 35% по весу (от ожидаемой общей массы выделяющихся кристаллов АРМ). Ожидаемый общий вес осаждаемых кристаллов АРМ может быть оценен по зависимости растворимости АРМ от температуры, при которой прекращается осаждение. Когда количество затравки меньше чем 5% по весу, может произойти нежелательное образование новых центров кристаллизации, хотя при этом дозировка для производства затравочных кристаллов может быть уменьшена и более крупные кристаллы могут быть получены с повышенной эффективностью.

С другой стороны, когда количество затравочных кристаллов больше чем 50% по весу, дозировка для производства затравочных кристаллов оказывается большей и трудно получить крупные кристаллы АРМ, хотя и не образуется новых центров кристаллизации.

Поэтому предпочтительнее использовать затравочные кристаллы в таком количестве, при котором они могут расти без заметного образования новых кристаллизационных центров, хотя количество затравочных центров может быть и мало, и при этом могут быть получены крупные кристаллы АРМ, обладающие хорошими фильтрационными свойствами.

В случае, когда отдельно полученные затравочные кристаллы добавляются в кристаллизационную систему, они могут помещаться туда или в виде суспензии, или в виде порошка. Однако лучше добавлять затравочные кристаллы в виде суспензии. Затравочные кристаллы могут добавляться непрерывно, периодически или все сразу. Предпочтение отдается добавлению затравочных кристаллов АРМ в насыщенный или перенасыщенный раствор АРМ. Если же затравочные кристаллы помещаются в ненасыщенный раствор АРМ, часть из них растворяется. В определенных случаях, однако, такое растворение может способствовать устранению нежелательно мелких затравочных кристаллов. Если затравочные кристаллы выращиваются непрерывным способом, система всегда находится в перенасыщенном состоянии и, следовательно, не возникает проблемы с растворением кристаллов.

Температуру кристаллизатора, в котором выращиваются затравочные кристаллы, желательно выдерживать в диапазоне 0 50^oC, а еще лучше в интервале 3 20^oC. Если температура выше чем 50^oC, то могут образовываться примеси из-за разложения АРМ, а при температуре ниже 0^oC может происходить недостаточный рост затравочных кристаллов, так как дозировка для охлаждения становится излишне большой.

Затравочные кристаллы могут выращиваться или по циклическому способу, или по полунепрерывному способу, или по непрерывному способу.

В случае, когда кристаллы АРМ производятся путем охлаждения по циклическому способу, первая половина процесса может быть использована для приготовления затравочных кристаллов, а вторая для их выращивания. Например, можно более конкретно рассмотреть выделение кристаллов АРМ при охлаждении по этому способу. В момент времени, когда часть кристаллов АРМ выкристаллизовалась, желательно в количестве от 5 до 50% по весу, а еще лучше от 10 до 35% по весу (от ожидаемого общего веса осаждаемых кристаллов АРМ), они измельчаются для образования затравочных кристаллов. После этого кристаллизационная система подвергается дальнейшему охлаждению для роста затравочных кристаллов. Таким образом, полученная суспензия выросших кристаллов АРМ далее фильтруется или по циклическому способу, или по непрерывному способу. В любом случае достигается высокая степень обезвоживания за короткий промежуток времени. Для фильтрования могут использоваться любые обычно применяющиеся в промышленности фильтровальные аппараты, в том числе центрифуги, фильтр-прессы, полосовые фильтры, барабанные фильтры и т.п. Если требуется, отфильтрованный продукт может быть промыт водой или раствором АРМ. Промывка осуществляется легко. Качество кристаллов АРМ улучшается при промывании, так как во время этой операции удаляется связанный с кристаллами маточный раствор. Влажный отфильтрованный осадок может быть высушен таким, какой он есть, или после гранулирования. Для сушки может использоваться любой вид сушильного аппарата: распылительная сушилка, сушилка с кипящим слоем, барабанная сушилка.

Кристаллы АРМ, обладающие большими размерами и, следовательно, проявляющие хорошие свойства для выполнения операций фильтрования и сушки, эффективно получаются по способу, изложенному в настоящем изобретении. Хотя причина этого до конца и не ясна, тем не менее ниже мы приводим свои соображения.

Были предприняты попытки по использованию кристаллов АРМ в качестве затравочных кристаллов, но без измельчения, как это описано в литературе (EP 91.787; Chemistry and Industry, Feb. 16, 1987, p.127-128; J. Chem. Tech. Biothechnol. 1988, 43, p.71-82).

Однако ни одна из этих попыток не дала хорошего результата. Так происходит из-за того, что кристаллы АРМ, используемые в качестве затравки в вышеупомянутых попытках, находятся в виде игольчатых кристаллов, у которых площадь точки роста (их "площадь точки") мала. Вследствие этого, когда происходит охлаждение раствора АРМ, содержащего такие затравочные кристаллы, преимущественно имеет место образование вторичных центров кристаллизации, чем дальнейший рост затравочных кристаллов. Следовательно, осуществляется нежелательное выделение большого количества мелких кристаллов без заметного роста затравочных кристаллов. Это, по-видимому, и является причиной, объясняющей почему не получаются хорошие результаты в вышеприведенных попытках кристаллизации.

В настоящем изобретении, наоборот, кристаллы АРМ измельчаются и измельченные кристаллы используются в качестве затравки. Как описано здесь выше, кристаллы АРМ при измельчении разрушаются селективно относительно их длины с образованием более коротких кристаллов. Таким образом, отношение ширины к длине возрастает. Когда затравочные кристаллы выращиваются, образование вторичных центров кристаллизации подавляется благодаря большому числу точек роста, которые появляются на новых гранях в процессе измельчения. Хотя затравочные кристаллы растут преимущественно в направлении их длины, получаемые кристаллы АРМ становятся все более крупными и имеют большее значение отношения ширина/длина по сравнению с кристаллами, которые получаются при использовании неизмельченных затравочных кристаллов. Это, вероятно, и является причиной, почему эффективно получаются кристаллы АРМ, обладающие хорошими свойствами для фильтрации и сушки.

Изобретение далее пояснено с помощью примеров и сравнительных примеров, однако оно ни в коем случае не ограничено этими примерами.

В последующих примерах и сравнительных примерах скорость фильтрации кристаллов АРМ измерялась в соответствии с методикой, изложенной ниже.

При использовании вакуум-фильтра (пресс-фильтра), снабженного полипропиленовым тканевым фильтром, обладающим воздухопроницаемостью, равной 5 мл/см²с (12 мм H₂O), 500 мл суспензии, содержащей осажденные кристаллы АРМ, фильтровали при -400 мм Hg, причем суспензию приливали осторожно на фильтр так, чтобы фильтрация могла бы осуществляться непрерывно без сушки взвеси на ткани фильтра во время операции. Скорость фильтрации рассчитывается по периоду времени от начала до завершения фильтрации (фильтрация считается завершенной, когда на материале фильтра не остается раствора суспензии).

Пример 1. В 2-литровую стеклянную колбу загружают 1 кг 3,5% по весу водного раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5), и затем туда же сразу добавляют 500 г кубиков льда (приблизительно 30 х 30 x 26 мм). Через шестьдесят (60) минут устанавливают лопастную мешалку и содержимое колбы перемешивают до образования однородной суспензии, когда уже весь лед почти полностью растаивал, а выделение кристаллов к тому времени почти заканчивалось. Кристаллы АРМ, полученные таким образом, имеют форму пластинок или столбиков с шириной 5 35 мкм и длиной 100 мкм и более.

Суспензию затем загружают в бытовой миксер (МХ-В30С, изготовленный Toshiba Corp.) и измельчают в течение 1 мин для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 3 35 мкм и длину 30 150 мкм, а концентрация кристаллов АРМ составляет 1,4% по весу.

В стеклянную колбу (внутренний объем 3,5 л), снабженную внешней охладительной рубашкой и мешалкой, загружают 1,56 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5). Раствор охлаждают со скоростью 15^oC в час при перемешивании с частотой 300 об./мин. Когда раствор охлажден до 52^oC (к этому моменту времени раствор стал перенасыщенным, а кристаллы АРМ еще не выделились), 780 г 2,4% суспензии измельченных кристаллов АРМ, полученной ранее, сразу добавляют в колбу, и охлаждение продолжают до достижения 10^oC.

Измельченные затравочные кристаллы растут хорошо, и не было замечено значительного образования чешуи. Полученные кристаллы АРМ имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более, а концентрация взвеси составляет 2,4 мас. Взвесь фильтруют с высокой скоростью фильтрации, равной 340 л/м²мин.

Сравнительный пример 1. Кристаллы АРМ получают таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что не добавляют измельченные затравочные кристаллы и используют 2 л водного раствора АРМ. Выделенные кристаллы АРМ имеют форму мелких иголок с шириной 10 мкм и менее и длиной 30 100 мкм, и при этом образуется большое количество чешуи. Чешую очищают и добавляют суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Скорость фильтрации образовавшейся взвеси была низкой и составляла 88 л/м²мин.

Пример 2. В 2-литровый химический стакан загружают 1,5 л 3,5% по весу водного раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5). Стакан закрывают при помощи Saran Wrap (торговое название) и оставляют стоять в холодильнике при температуре около 10^oC.

На следующий день содержимое стакана, которое находилось в шербетообразном состоянии, перемешивают при помощи лопастной мешалки до образования однородной суспензии. Кристаллы АРМ, содержавшиеся в суспензии, имеют форму пластинок или столбиков с шириной 5 40 мкм и длиной 100 мкм и более.

Взвесь затем измельчают таким же образом, как и в примере 1, для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 3 40 мкм и длину 30 150 мкм, а концентрация АРМ составляет 2,65 мас.

После этого 420 г суспензии затравочных кристаллов обрабатывают так же, как и в примере 1, за исключением того, что используют 1,58 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ (pH 4,5).

Затравочные кристаллы растут хорошо и не образуется заметного количества чешуи. Полученные кристаллы АРМ имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более, а концентрация кристаллов АРМ в суспензии составляет 2,65 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью фильтрации, равной 370 л/м²мин.

Пример 3. В цилиндрический сосуд (внутренний диаметр 32 мм, высота 400 мм), снабженный охладительной рубашкой, загружают 300 мл водного 3,5% по весу раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5), а в охладительной рубашке при этом циркулирует холодная вода, имевшая температуру 5^oC.

Через 1 ч охлаждения содержимое сосуда, которое находится в состоянии щербетообразной суспензии, извлекают с нижней части сосуда и перемешивают с помощью лопастной мешалки. Температура образовавшейся суспензии была 8^oC, а кристаллы АРМ, содержавшиеся в суспензии, были в виде пластинок или столбиков, имевших ширину 5 40 мкм и длину 100 мкм и более. Суспензию затем измельчают таким же образом, как и в примере 1, для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 3 40 мкм и длину 30 150 мкм, а концентрация АРМ составляет 2,7 мас. Эти процедуры повторяют трижды.

Затем кристаллы АРМ выращивают подобным же образом, как в примере 1, с использованием 410 г суспензии из затравочных кристаллов и 1,59 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ (pH 4,5).

Затравочные кристаллы растут хорошо и не образовывают заметного количества чешуи. Полученные кристаллы АРМ имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм, а концентрация кристаллов АРМ в суспензии составляет 2,7 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью фильтрации, равной 360 л/м²мин.

Пример 4. Суспензию, полученную в сравнительном примере 1, измельчают таким же образом, как и в примере 1, для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 10 мкм и менее и длину 20 50 мкм.

Затем кристаллы АРМ выращивают так же, как и в примере 1, с использованием 200 г суспензии затравочных кристаллов и 1,8 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ (pH 4,5).

Затравочные кристаллы растут хорошо и при этом не образуется заметного количества чешуи. Полученные кристаллы АРМ имеют ширину 15 мкм и менее и длину 50 150 мкм, а концентрация кристаллов АРМ в суспензии составляет 2,7 мас. Фильтрационная скорость суспензии была 135 л/м²мин.

Сравнительный пример 2. Кристаллы АРМ получают таким же образом, как и в примере 4, за исключением того, что 200 г суспензии кристаллов АРМ, полученных так же, как и в примере 1, использовали в качестве затравочных кристаллов без измельчения.

Рост затравочных кристаллов был ничтожен, и кристаллы АРМ, полученные таким образом, были мелкими, имевшими ширину 10 мкм и менее и длину 30 110 мкм, и образуется значительное количество чешуи. Чешую очищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Скорость фильтрации образовавшейся суспензии была низкой и составляла 90 л/м²мин.

Сравнительный пример 3. Повторяют методику, изложенную в примере 1, за исключением того, что затравочные кристаллы АРМ не измельчают. В результате получают суспензию, содержавшую кристаллы АРМ, имевшие ширину 35 мкм и менее и длину 30 мкм и более. К тому же в суспензии находилось большое количество мелких кристаллов АРМ, и образовалось значительное количество чешуи. Чешую очищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Фильтрационная скорость суспензии была 145 л/м²мин.

Сравнительный пример 4. Повторяют методику, изложенную в примере 2, за исключением того, что затравочные кристаллы АРМ не измельчают.

Так же как и в сравнительном примере 3, получают суспензию, содержавшую кристаллы АРМ, имевшие ширину 35 мкм и менее и длину 30 мкм и более. К тому же в суспензии находится большое количество мелких кристаллов АРМ и образуется значительное количество чешуи. Чешую счищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Фильтрационная скорость смешанной суспензии была 150 л/м²мин.

Пример 5. В химический стакан загружают 500 г суспензии из кристаллов АРМ в виде пластинок или столбиков по методике, изложенной в примере 1, и кристаллы измельчают в течение 1,5 мин с использованием ультразвукового очистителя (Sono Cleaner CA-20, изготовленного Kaijo Denki K.K.) для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 3 35 мкм и длину 20 150 мкм. Концентрация кристаллов АРМ составляет 1,4 мас. Затем кристаллы АРМ выращивают так же, как и в примере 1, с использованием 780 г суспензии затравочных кристаллов.

Затравочные кристаллы растут хорошо, и не образуется заметного количества чешуи.

Образовавшиеся кристаллы имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более, а концентрация кристаллов АРМ в суспензии составляет 2,4 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью, равной 360 л/м²мин.

Пример 6. В стеклянную колбу (внутренний объем 2,5 л), снабженную внешней охладительной рубашкой и мешалкой, загружают 1,56 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ при температуре 60^oC (pH 4,5). Раствор охлаждают со скоростью 15^oC в час при перемешивании с частотой 300 об./мин. Кристаллы АРМ выделяют при 42^oC и затем прерывают охлаждение раствора АРМ.

Кристаллы АРМ были в виде пластинок или столбиков, имевших ширину 5 15 мкм и длину 100 мкм и более.

Всю суспензию затем быстро загружают в бытовой миксер (МХ-В30С, изготовленный Toshiba Corp.), который предварительно подогревают до 60^oC, и суспензию измельчают в течение 1 мин для получения затравочных кристаллов. После измельчения кристаллы АРМ имеют ширину 3 35 мкм и длину 20 100 мкм, а концентрация кристаллов АРМ составляет 0,95 мас.

Измельченную суспензию затем опять загружают в упомянутую выше 2,5-литровую колбу, и раствор охлаждают при перемешивании с частотой 300 об/мин до 15^oC со скоростью 15^oC в час. Измельченные затравочные кристаллы растут хорошо, и не образуется заметного количества чешуи. Образовавшиеся кристаллы АРМ имеют ширину 5 20 мкм и длину 5 200 мкм, а концентрация кристаллов АРМ в суспензии составляет 2,7 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью фильтрации, равной 150 л/м²мин.

Пример 7. Измельчение кристаллов АРМ повторяют таким же образом, как и в примере 6, за исключением того, что измельчение выполняют при 40^oC.

До и после измельчения форма кристаллов АРМ была такой же, как и у кристаллов, описанных в примере 6, а концентрация измельченных затравочных кристаллов АРМ составляла 1,2% Измельченные затравочные кристаллы растут хорошо, и не образуется заметного количества чешуи. Образовавшиеся кристаллы АРМ имеют ширину 5 20 мкм и длину 50 200 мкм, а концентрация суспензии была равной 2,7 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью фильтрации, равной 140 л/м²мин.

Сравнительный пример 5. Повторяют методику, изложенную в примере 6, за исключением того, что затравочные кристаллы АРМ не измельчают.

Образовавшиеся мелкие кристаллы АРМ имеют ширину 10 мкм и менее и длину 30 100 мкм. К тому же выделялось значительное количество чешуи. Чешую счищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Фильтрационная скорость получавшейся суспензии была равной 88 л/м²мин.

Пример 8. В стеклянную колбу (внутренний объем 2,5 л), снабженную внешней охладительной рубашкой и мешалкой, загружают 1,56 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5), и добавляют туда же сразу 300 г кубиков льда (30 x 30 x 25 мм), и систему оставляют без принудительной циркуляции. За 1 ч весь лед почти полностью тает, и в верхней части колбы выкристаллизовываются кристаллы АРМ в виде пластинок и столбиков с шириной 5 35 мкм и длиной 30 150 мкм; суспензию затем перемешивают с помощью лопастной мешалки для образования однородной суспензии. Температура суспензии была равна 37,2^oC.

В колбу вставляют гомогенизирующий миксер (изготовленный Tokushu Rika Industry Ltd), и суспензию измельчают в течение 1 мин с перемешиванием при частоте 10000 оборотов в минуту для получения затравочных кристаллов АРМ. Измельченные затравочные кристаллы АРМ имеют ширину 3 35 мкм и длину 30 - 150 мкм, а концентрация суспензии была 0,57 мас.

Мешалку вновь устанавливают на колбу и суспензию охлаждают до 10^oC со скоростью 15^oC в час при перемешивании с частотой 300 об/мин. Измельченные затравочные кристаллы растут хорошо, не образуется заметного количества чешуи.

Получившиеся кристаллы АРМ имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более, а концентрация суспензии составляет 2,1 мас. Суспензия фильтровалась с высокой скоростью, равной 345 л/м²мин.

Сравнительный пример 6. Повторяют методику, изложенную в примере 8, за исключением того, что кристаллы не измельчают.

Получившиеся кристаллы АРМ имеют ширину 45 мкм и менее и длину от 30 мкм и более, и образовалось значительное количество чешуи. Чешую счищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Фильтрационная скорость полученной суспензии была равной 150 л/м²мин.

Пример 9. В стеклянную колбу (внутренний объем 2,5 л), снабженную внешней охладительной рубашкой и мешалкой, загружают 1,56 кг водного 3,5% по весу раствора АРМ, имевшего температуру 60^oC (pH 4,5); вода, имевшая температуру 10^oC, циркулировала во внешней охладительной рубашке, перемешивание в колбе не осуществлялось. Кристаллы АРМ выделяют около охлаждающих поверхностей и очень медленно выкристаллизовывают в точках, удаленных от этих поверхностей. Чешую, которая образуется на охлаждающих поверхностях, счищают через 0,5 ч после того, как кристаллы АРМ начинают выкристаллизовываться, и эту чешую добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Температура в колбе была равна 39,5^oC, получившиеся кристаллы АРМ в виде пластинок и столбиков имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более.

В колбу помещают ультразвуковой вибратор (Тип VS 300, изготовлены Nihon Seiki Manufacturing Co.) и осуществляют измельчение кристаллов АРМ в течение 1 мин при циркуляции воды во внешней охладительной рубашке. Полученные измельченные кристаллы АРМ имеют ширину 3 40 мкм и длину 30 50 мкм, а концентрация кристаллов АРМ составляет 0,95 мас.

Затем суспензию кристаллов АРМ охлаждают до 10^oC со скоростью 15^oC в час с частотой перемешивания 300 об/мин. Измельченные затравочные кристаллы хорошо растут и чешуя не образовывалась. Получившиеся кристаллы АРМ имеют ширину 5 50 мкм и длину 100 мкм и более, а концентрация суспензии была равной 2,7 мас. Суспензию фильтруют с высокой скоростью, равной 360 л/м²мин.

Сравнительный пример 7. Повторяют методику, изложенную в примере 9, за исключением того, что затравочные кристаллы АРМ не измельчают.

Получившиеся кристаллы АРМ имеют ширину 40 мкм и менее и длину 30 мкм и более, и образовывалось значительное количество чешуи. Чешую счищают и добавляют в суспензию для образования смешанной однородной суспензии. Фильтрационная скорость получившейся суспензии была равной 150 л/м²мин.

Положительный эффект изобретения состоит в том, что кристаллы АРМ измельчают, и измельченные кристаллы используют в качестве затравки для выращивания кристаллов АРМ. Вследствие этого подавлялось образование мелких вторичных кристаллов и получались крупные кристаллы АРМ. Таким образом, улучшалась способность кристаллов к фильтрации и сушке. Такие кристаллы обладают преимуществом с учетом их производства, качества и обращения с ними. К тому же они выкристаллизовываются очень эффективно с использованием малого количества затравочных кристаллов.

Другие положительные эффекты настоящего изобретения заключаются в следующем:
1. Поскольку количество используемых затравочных кристаллов мало, их можно получать с помощью компактного оборудования. Часть выросших кристаллов может быть использована в качестве затравочных кристаллов, и в этом случае достигается дальнейшее увеличение эффективности.

2. Затравочные кристаллы могут выращиваться в одну стадию и эта операция может быть осуществлена очень просто при принудительной циркуляции с использованием компактного, удобного в работе аппарата. К тому же промышленное производство может осуществляться с меньшими затратами энергии.

3. Возможно приготовить, измельчить и вырастить затравочные кристаллы в одном и том же кристаллизаторе. В этом случае кристаллы АРМ могут также производиться в промышленном масштабе с высокой энергетической отдачей.

4. Кристаллы АРМ, полученные выращиванием затравочных кристаллов, имеют большие размеры. Такие кристаллы легко фильтруются и промываются. Вследствие этого в течение короткого промежутка времени может быть получена влажная фильтровальная лепешка АРМ с малым содержанием воды и, следовательно, загрязненная малым количеством примесей.

5. Кристаллы АРМ можно выращивать без проблем, связанных с образованием чешуи. Образование чешуи подавляется, даже когда кристаллы АРМ выращиваются при принудительном циркулировании.

6. Поскольку можно уменьшить количество воды, содержащейся во влажной лепешке АРМ, то она может быть высушена при более низкой температуре, с меньшей затратой энергии на сушку и в течение более короткого промежутка времени. К тому же может быть получен высококачественный продукт АРМ, поскольку он не ухудшает своего качества во время сушки фильтровальной лепешки. В дополнение, на стадии сушки образуется только малое количество пыли, состоящей из мелких кристаллов АРМ, что выгодно, принимая во внимание условия эксплуатации.

7. Высушенный конечный продукт содержит малое количество порошка, состоящего из мелких кристаллов АРМ, что очень выгодно, принимая во внимание его дальнейшую обработку.

Как описано выше, изобретение представляет собой способ кристаллизации кристаллов АРМ, который выгоден, принимая во внимание условия эксплуатации, стоимость и качество.

Использование: в пищевой промышленности в качестве подслащивающего средства. Сущность изобретения: способ кристаллизации метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина (1), который осуществляют путем осаждения продукта из раствора в присутствии затравочных кристаллов, в качестве которых используют предварительно измельченные кристаллы 1. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ кристаллизации метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина из водных растворов путем охлаждения, отличающийся тем, что кристаллизацию осуществляют в присутствии затравочных кристаллов для выращивания кристаллов метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина, используя в качестве затравочных кристаллов предварительно измельченные кристаллы метилового эфира альфа-L- аспартил-L-фенилаланина. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют затравочные кристаллы в количестве 5 50% от общей массы кристаллов, выделенных из раствора метилового эфира L-аспартил-L-фенилаланина при осаждении. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кристаллизацию ведут при концентрации метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина в растворе в пределах 2 6 мас. 4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что кристаллизацию ведут из раствора метилового эфира альфа-L-аспартил-L-фенилаланина при pH 3 - 6. 5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что кристаллизацию проводят при охлаждении раствора метилового эфира-L-аспартил-L-фенилаланина со скоростью 2 град./ч или более. 6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что раствор метилового эфира-L-аспартил-L-фенилаланина охлаждают до 0 20^oС. 7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что раствор метилового эфира-L-аспартил-L-фенилаланина охлаждают путем непосредственного добавления в раствор льда.