牛磺酸在人体脑部发育、神经以及渗透压调节等方面发挥着重要的作用,但人体合成牛磺酸的能力有限,需从外部摄取,因此牛磺酸作为食品添加剂具有很大的市场需求。工业生产的牛磺酸多为长针状晶体,存在堆密度小、流动性差等问题,这增加了洗涤、过滤、干燥等操作的难度,提高了运输、储存过程中的成本。针对上述问题,本文通过热力学和动力学基础数据对牛磺酸的结晶过程进行了研究,采用多种方案改善了牛磺酸的晶习。首先,本文对牛磺酸的溶解度、介稳区等热力学和动力学数据进行了测定,并分析了降温速率、饱和温度、杂质和超声等因素对牛磺酸介稳区的影响,为后续牛磺酸的晶习优化提供了理论支撑。之后,基于经典成核理论,利用改进的Sangwal方程对牛磺酸的介稳区数据进行分析,得到了牛磺酸的固液界面能、临界吉布斯自由能、临界晶核尺寸等成核参数。在加入超声的情况下,牛磺酸的上述成核参数减小,说明超声促进成核过程,表现为牛磺酸的介稳区变窄。有特定杂质存在的情况下,牛磺酸的成核参数增大,说明杂质会抑制成核过程,表现为牛磺酸的介稳区变宽。其次,为改善牛磺酸的针状晶习,本文从降温曲线、搅拌、晶种优化、浓度反馈控制以及超声辅助结晶5个方面优化了牛磺酸晶习。其中晶种优化、浓度反馈控制和超声辅助结晶这3种方案成功地改善了牛磺酸产品的晶习,牛磺酸结晶产品的径长比增大了近3倍,形貌从针状改善为短棒状,粒度分布的径距减小了2/3,粒度分布更加均匀,堆密度提高40.0%以上,休止角减少30.0%以上,流动性明显改善,含湿量和干燥时间均减少42.0%以上,降低了过滤和干燥难度。其中,浓度反馈控制和超声辅助结晶这两种方案由于设备的限制,暂时难以实现大规模的工业生产,可能会成为未来晶习调控的发展方向。而目前牛磺酸工业生产中,通过加入晶种来优化牛磺酸晶习则是最佳调控方案。综上所述,本文在牛磺酸热力学和动力学数据的基础上,采用多种手段改善了牛磺酸的晶习,为当前牛磺酸的结晶工艺优化提供了指导,对未来的晶习调控策略的可能发展方向进行了展望。