Способ контроля процесса кристаллизации аскорбиновой кислоты Советский патент 1983 года по МПК C07D307/62 G01N15/06 

№

а

Изобретение относится к производ ству химико-Фармацевтических препартов, а именно .к усовершенствованному способу контроля процесса к рис- таллизации аскорбиновой кислоты при ее получении и очистке. Аскорбинова кислота используется не только как лекарственное средство, но и находи широкое применение в химической промышленности.

Известен способ контроля процесс кристаллизации аскорбиновой кислоты из ее насыщенного водного раствора при охлаждении от 60 до путем спектрофотометрического измерения концентрации кристаллов в растворе.

Способ основан на поглощении веществом световых колебаний определенной частоты. Для аскорбиновой кислоты максимум светопоглощения в нейтральном водном растворе 265 нм. Концентрацию кристаллической аскорбиновой кислоты (Сцр) определяют по разнице между исходной концентрацией раствора (Сцсх.) в начале кристаллизации и концентрацией маточника (С)«ат,) / которую определяют спектрофотометрическим методом. Маточник получают путем центрифугирования или фильтрации пробы, взятой в ходе процесса кристаллизации.

Г -Г -С

ИСХ мат

Перед проведением измерений этим методом строят калибровочную зависи мость оптической плотности (Д) от концентрации водного раствора аскор биновой кислоты при длине волны 5 265 нм l .

Спектрофотометрический метод обладает следующими недостатками:

концентрацию кристаллов определяют по остаточной концентрации растворенного вещества, для чего необходимы отбор пробы и ее фильтрация;

этот метод является методом раз рушающего контроля;

невозможен непрерывный мгновенный контроль концентрации взвешенного вещества.

Целью изобретения является упрощение процесса за счет обеспечения возможности проведения непрерывного контроля процесса кристаллизации аскорбиновой кислоты непосредственно в рабочем объеме и мгновенного определения момента окончания процесса.

Цель достигается тем, что при осуществлении способа контроля про-цесса кристаллизации аскорбиновой кислоты из ее водного насыщенного раствора при охлаждении от 60 до °С путем измерения концентрации кристаллов в растворе этоизмерение проводят путем пропускания через

постоянно перемешиваемый раствор ультразвуковых колебаний частоты 2-3 МГц с последующим определением концентрации кристаллов по величине коэффициента поглощения ультразвуковых колебаний.

Применение ультразвуковых колебаний для определения концентрации частиц в дисперсных системах известно 2 .

Однако эти метода не могут быть использованы для контроля процессов кристаллизации, поскольку, как правило, в процессе кристаллизации меняется не только концентрация кристаллов , но также .и размер кристалг лов з f кристаллы коагулируют, при этсяч меняется как количество и размер коагулянтов, так и количество кристаллов, образующих коагуляты А поскольку коэффициент поглощейия ультразвука зависит как от концентраций частиц, так и от их размера и степени коагуляции fsj , то однозначные измерения концентрации кристаллов в процессе кристаллизации невозможны из-за влияния Оказанных выше мешающих факторов.

Проведенное детальное микроскопическое исследование процесса кристаллизации аскорбиновой кислоты позволило установить, что этот процесс обладает рядом особенное тей, которые и Дсши возможность использовать ультразвук высокой частоты для контроля концентрации кристаллов , Кэтим особенностям относятся следующие:

в интервале от 60 до ,т.е. в практически реализуемом интервале температур, размер кристаллов меняется настолько незначительно,чт это не оказывает влияния на величину л ;

в этом же диапазоне температур кристаллы аскорбиновой кислоты вообще не коагулируют.

Установлено, что измерение концетрации с помощью ультразвуковых колебаний в широком диапазоне концентраций оптимсщьно на частоте от 2 до 3 МГц.

На частоте меньцю 2 МГц зависимость (С) выражена очень слабо, что препятствует проведению количественных измерений. На .частоте больше 3 МГц в области высоких концентраций кристаллического вещества (10-30 мас.%) измерения невозможны из-за значительных нелинейных искажений.

Расчет концентрации, мас.% кристаллов аскорбиновой кислоты проводят пЬ формуле

(;;

,oo где gb- коэффициент поглощения ультразвука/k- коэффициент, зависящий от частоты ультразвуковых колебаний . Для определения момента окончания кристаллизации измеряют коэффициент поглощения ультразвука и, если два значения измеренные через 5 мин, не меняются, то процесс кристаллизации можно считать законченным. Построение калибровочной кривой. Готовят насиненный водный раствор i аскорбиновой кислоты концентрации 12,6 мас.% при 3®С. Затем пропускают ультра;звуковые колебания частоты у 2 МГц и измеряют коэффициент поглоще ния ультразвука (oi) . Для данных условий«(. Далее в насыщенный раствор указанной выше концентрации при непрерывном перемешивании добавляют определенное количество кристаллической аскорбиновой кислоты (например, 20 мас.%) .и измеряют коэффициен поглощения ультразвука (Л ). На частоте 2 МГц при концентрации кристал лов С20 мас.% коэффициент поглощения ультразвука : равен 0,45 см. По этим данным строят калибровочную кривую (график) и определяют коэффициент К по формуле et-Wo (0,45-0) -1,(0 ../o. O.-Z

Коэффициент поглощения ультразвука,

Концентрация выпавших кристаллов, мас.% На чертеже изображена калибройо ная зависимость коэффициента поглощенj я ультразвука от концентрации кристаллов аскорбиновой кислоты f(C) при 40.21, . Измере шя коэффициента поглощения ультразвука проводят с псмощью известного устройства б . Пример. Исходный насыщенный раствор аскорбиновой кислоты при 60°С охлаждают в течение 1 ч до . Контроль концентрации выпавишх кристаллов аскорбиновой кислоты осуществляют через 30 мин от начала охлаждения кристаллизуемой системы. При постоянном перемеишвании системы через нее пропускают ультразвуковые колебания частотой 2 МГц, измеряют коэффициент поглощения ультраэвуг ка, который в данно случае равен 0,30 . Концентрацию выпавших кристаллов рассчитывают по формуле , .0.30/5.751мо0.44мас.%. Для определения момента окончания процесса кристаллизации асе последующие измерения проводят с интервалом 5 мин., аналогично измеряя каждай раз коэффициент поглощения ультразвука и рассчитывая) концентрацяю выпайших кристаллов аскорбиновой кислоты. . Полученные данные приведены fi таблице .

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОШ из ее водного насыщенного раствора i: при охлаждении от 60 до 4°С путем измерения концентрации кристаллов в растворе, отлич ающийс я тем, что, с целью упрощения процесса измерение концентрации кристаллов в растворе проводят путем пропускания через постоянно перемешиваемый раствор ультразвуковых колебаний частоту 2-3 МГц с последуюшлм определением концентра- |Ции присталлов по величине коэффициента поглощения ультразвуковых коле- баний.

0,37 0,51 0,65 0,67 0,68 0,68

Если при измерении коэффициента поглощения ультразвука через 5 мин значениео не меняется, то процесс кристаллизации окончен (см. таблицу и чертеж, участок ВС).

Таким образом, процесс кристаллизации аскорбиновой кислоты в даннсм примере идет в течение 1ч.

В результате исследований установлено, что для аскорбиновой кислоты при концентрации кристаллов

16,4 22,4 28,6 29,4 30,Р 30,0

от О до 30 мас.% зависимость о {(с) линейна, изменение температуры в пределах от 40 до не влияет на величину коэффициента поглощения ультразвука (см. чертеж).

Таким образом, определение численного значения концентрации кристаллов аскорбиновой кислоты возможно аналитическим расчетом по формуле (1) и графически, используя график.

Использование способа непрерывного контроля концентрации аскорбиновой кислоты в процессе ее кристаллизации на стадиях получения и очистки по сравнению с известными способс1МИ обеспечивает следующие преиму- щества: сокращение времени технологического процесса от 6 до 1-2 ч;

возможность определения концентрации кристаллов вещества непосредственно в .рабочем объеме.без отбора и дополнительной обработки проб, .что позволяет сократить время контроля; возможность правильного и своевременного определения момента окончания процееса кристаллизации.

o,f

ОЛ 0,3

0,1

о f W IS iO 2S лвисимость (A f(e) для i .iHru,

XX 2/V

30 С

We

30 3S ifO SLMzc.%