一种磁场辅助小分子物质结晶的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种磁场辅助小分子物质结晶的方法及其应用，所述方法包括：将小分子物质溶解于水中，分装入结晶培养板的结晶孔中，置于放在晶体培养箱中的磁板上，静置培养结晶；磁板的磁场方向为N极向上；结晶孔底部所处的磁感应强度范围为0.0001761

A method of magnetic field assisted crystallization of small molecular substances and its application

【技术实现步骤摘要】
一种磁场辅助小分子物质结晶的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及结晶工程
，具体涉及一种磁场辅助小分子物质结晶的方法及其应用。

技术介绍

[0002]在21世纪，工业结晶技术随着操作技术和结晶的不断更新，目前在许多如生物工程、食品工程、材料工业、医学工业、能源和环境、信息与通讯等行业结晶技术都逐渐成为新技术发展的基础技术之一。影响结晶过程的因素复杂且贯穿始终，如温度、溶液的溶解度、浓度、环境气压、体系空间、纯度以及各种物理场。溶液结晶主要分为六种基本类型，冷却结晶和蒸发结晶都较为常见。现有技术的缺点是整个结晶过程非常复杂，影响因素多，直接从过饱和度和温度调整晶核生成和结晶生长会遇到瓶颈；另外，生产设备的老化和结垢等现实问题，使得晶体的生产控制稳定性随着时间逐渐出现问题，因在工业结晶中因有产品质量保持或提高和设备老化、结垢等问题的影响，简单地提高过饱和度增加生长速率无法达到目的，至此，在适合的过饱和度下寻找其他辅助结晶的方式顺理成章。
[0003]1995年，孙佳江和郭祀远在《磁场处理对蔗糖结晶速度的影响》上报道了蔗糖在磁场处理的条件下可以加速生长速度，其主要使用的是晶种法在低过饱和溶液中孵育，磁感应强度为5000Oe未标明磁场方向，以及群晶动态模拟中以相同的磁场用1.3cm/s和5.2cm/s高低两个流速进行实验。其主要影响晶体的结晶动力学方面，而结晶过程是由热力学过程(形成晶核)和动力学过程(晶体生长)两个方面共同影响的，希望能够得到一种磁场在这两个方面都有所影响的方法。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于如何同时调控热力学和动力学两方面促进小分子物质的结晶过程，提高结晶生产的速度、效率和稳定性。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0006]一种磁场辅助小分子物质结晶的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将小分子物质溶解于水中得到成晶溶液；所述小分子物质为葡萄糖、葡萄糖酸钙中的一种；
[0008]S2、将成晶溶液分装入结晶培养板的结晶孔中；
[0009]S3、将装有成晶溶液的结晶培养板置于放置在晶体培养箱中的磁板上，静置培养结晶；其中，所述磁板的磁场方向为N极向上；所述结晶孔底部所处的磁感应强度的范围为0.0001761
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0.11715T，平均磁感应强度为0.0357191T；或所述结晶孔底部所处的磁感应强度的范围为0.0002265
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0.22453T，平均磁感应强度为0.0584971T。
[0010]有益效果：本专利技术通过N极向上的特定磁场分布的磁铁装置，有效调节小分子的结晶过程，同时调控小分子结晶的热力学和动力学两个方面，促进晶核形成和晶体生长，提高生产的速度、效率和稳定性；将成晶溶液分装在结晶孔中，便于控制结晶过程，使其能快速
结晶，缩短结晶的时间，若没有分装体积较大，所受到的磁场作用会更复杂不利于结晶；分装容易复制，操作简便；待结晶溶液在整个结晶过程受到的磁场的作用稳定恒定，对磁场的有效利用度高，可以更好地调节结晶过程，同时推动晶核的产生过程和晶体的生长过程，缩短生产时间，提高生产能力；且本专利技术使用的静磁场场强较低可以大量使用，方便设计相应的结晶釜，不会因过强的磁场对外界造成其他影响。
[0011]优选地，所述小分子物质为葡萄糖时，每200
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280g葡萄糖溶解于100mL水中；所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，每11.56g葡萄糖酸钙溶解于100mL水中。
[0012]优选地，所述小分子物质为葡萄糖时，S1中成晶溶液的温度为70℃，S3中静置培养的时间为1h，温度为16℃，湿度为88％；所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，S1中成晶溶液的温度为70℃，S3中静置培养的时间为24h，温度为16℃，湿度为88％。
[0013]优选地，所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，S1中成晶溶液的温度为70℃，S3中静置培养的时间为12h，温度为16℃，湿度为88％，且所述结晶孔底部所处的磁感应强度的范围为0.0001761
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0.11715T，平均磁感应强度为0.0357191T。
[0014]优选地，所述小分子物质为葡萄糖时，在S2中分装前还包括将成晶溶液经密度梯度离心机进行冷刺激处理，且所述结晶孔底部所处的磁感应强度范围为0.0002265
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0.22453T，平均磁感应强度为0.0584971T。
[0015]优选地，所述密度梯度离心机的离心力为4000g，离心时间为5min。
[0016]优选地，S1中成晶溶液的温度为65℃，S3中静置培养的时间为96h。
[0017]优选地，在S2中，每个结晶孔中分装的成晶溶液的体积≤500μL。
[0018]优选地，在S2中，每个结晶孔中分装的成晶溶液的体积为50μL。
[0019]有益效果：控制合适的分装体积，50μL最好，超过500μL后液体会铺满整个底面且液面高度会升高，所受磁场发生变化。
[0020]优选地，在S3中，所述结晶培养板结晶孔的底部距离磁体上表面的距离为3mm。
[0021]优选地，在S3中，所述结晶为蒸发结晶或冷却结晶；进行冷却结晶时，还包括将S2中分装有成晶溶液的结晶孔进行密封使得结晶液滴能够在一个稳定密闭的空间内进行结晶。
[0022]优选地，在S2中，分装前还包括将成晶溶液摇匀。
[0023]优选地，在S3中，所述磁板为钕铁硼永磁板。
[0024]优选地，在S3中，所述静置培养结晶的时间为1
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96h。
[0025]本专利技术还提出了一种所述磁场辅助小分子物质结晶的方法在葡萄糖和葡萄糖酸钙结晶中的应用。
[0026]本专利技术所述的磁场辅助小分子物质结晶的方法，通过调控初始待结晶溶液的浓度、使溶液距离磁场的高度稳定等设置，使得待结晶溶液在整个结晶过程受到的磁场的作用稳定恒定，对磁场的有效利用度高，可以更好地调节结晶过程，同时推动晶核的产生过程和晶体的生长过程，缩短生产时间，提高生产能力；本专利技术的方法简单，操作性强，结构容易复制，使用方便，能促进小分子物质的结晶过程，提高了其生产速度和生产效率；同时，使用静磁场作为辅助结晶手段，具有不耗电、不产热、便于复制的优点，简单易得，体积小，安全，长期，均匀稳定，一次性投入成本低，不用反复投入，生产效果稳定；且本专利技术使用的静磁场场强较低可以大量使用，方便设计相应的结晶釜，不会因过强的磁场对外界造成其他影响。
本专利技术通过N极向上的特定磁场分布的磁铁装置可有效调节小分子的结晶过程，可应用于工业生产等领域，具有良好的社会效益和经济效益，节能高效，低碳环保。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实验设置示意图，分别是无磁组，磁场一组和磁场二组；
[0028]图2为本专利技术实施例1、实施例3、实施例5、对比例4、对比例7、对比例10、对比例13中所用磁板一的磁场空间分布扫描图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁场辅助小分子物质结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将小分子物质溶解于水中得到成晶溶液；所述小分子物质为葡萄糖、葡萄糖酸钙中的一种；S2、将成晶溶液分装入结晶培养板的结晶孔中；S3、将装有成晶溶液的结晶培养板置于放置在晶体培养箱中的磁板上，静置培养结晶；其中，所述磁板的磁场方向为N极向上；所述结晶孔底部所处的磁感应强度的范围为0.0001761
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0.11715T，平均磁感应强度为0.0357191T；或所述结晶孔底部所处的磁感应强度的范围为0.0002265
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0.22453T，平均磁感应强度为0.0584971T。2.根据权利要求1所述的磁场辅助小分子物质结晶的方法，其特征在于，所述小分子物质为葡萄糖时，每200
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280g葡萄糖溶解于100mL水中；所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，每11.56g葡萄糖酸钙溶解于100mL水中。3.根据权利要求2所述的磁场辅助小分子物质结晶的方法，其特征在于，所述小分子物质为葡萄糖时，S1中成晶溶液的温度为70℃，S3中静置培养的时间为1h，温度为16℃，湿度为88％；所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，S1中成晶溶液的温度为70℃，S3中静置培养的时间为24h，温度为16℃，湿度为88％。4.根据权利要求2所述的磁场辅助小分子物质结晶的方法，其特征在于，所述小分子物质为葡萄糖酸钙时，S1中成晶溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，张翔飞，谢灿，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：