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经天然产物提取分离得到的l-薄荷脑由于具有香气纯正以及产品品质相对较高等优点,因而受到了人们的广泛青睐。目前,工业上l-薄荷脑的精制工艺已相对成熟,所得产品的纯度也较高,但生产过程中原料组成的变化与结晶工艺不匹配等问题导致晶体产品的品质常常存在差异,不能很好地满足客户的要求。本文对l-薄荷脑的静态熔融结晶过程进行了系统地研究,以期为其工业结晶过程提供一定的理论基础和实践指导。 首先采用色质联用技术分析了工业用l-薄荷脑熔融结晶原料液的组成,并从中选取了含量较多的薄荷酮为模型杂质,进而利用差示扫描量热法(DSC)测定了l-薄荷脑-薄荷酮拟二元混合物的基本热力学数据,绘制得到其固液平衡相图,结果表明该体系为低共熔型物系。 考察了不同温度梯度和薄荷酮的添加量对l-薄荷脑晶体生长速率的影响,发现在相同的熔融液温度下,冷剂温度越低,即温度梯度越大,l-薄荷脑晶体的生长速率越快;薄荷酮的添加会导致l-薄荷脑晶体生长速率的降低,且其添加量越多对l-薄荷脑晶体生长的抑制作用越强。并分别使用静态熔融结晶动力学方程和Avrami方程进一步研究了其熔融结晶过程动力学行为,相对而言,Avrami方程能较好地拟合l-薄荷脑的熔融结晶过程,拟合结果表明薄荷酮的添加未明显改变l-薄荷脑晶体的生长方式,各种情况下l-薄荷脑晶体均以一维(针状)的生长方式生长。 在此基础上,系统考察了l-薄荷脑熔融结晶过程操作参数,如熔融结晶温度、降温速率、结晶时间以及发汗温度、发汗速率等对产品纯度和收率的影响,分析得到了较优的熔融结晶条件。由于该熔融结晶过程中未使用任何溶剂且耗热量少,结晶后的母液可以通过结晶再次提纯,因此该绿色分离提纯工艺具有较好的工业应用价值。