جهاز جديد حاصل على براءة اختراع لتكرير وتنقية فيتامين سي، يجمع بين التبلور والترشيح والغسل والتجفيف في جهاز واحد.

فيتامين ج، المعروف أيضًا باسم حمض الأسكوربيك، مادة لا يستطيع الجسم البشري تصنيعها، لكنها ضرورية لصحة الإنسان. تُعدّ بلادي من كبار منتجي فيتامين ج، إذ تُغطي إمداداتها أكثر من 50% من إجمالي احتياجات العالم البالغة 80 ألف طن سنويًا. يُعدّ فيتامين ج منتجًا عالي الاستهلاك للطاقة، ومع الانخفاض الحاد في سعره في السوق الدولية، أصبح خفض استهلاك الطاقة في إنتاجه (وخاصةً في عمليات التنقية والتكرير، والتي تُمثّل 10% من إجمالي استهلاك الطاقة في الإنتاج، أي أكثر من 30%) أمرًا بالغ الأهمية لبقاء شركات الإنتاج.

تحليل عملية إنتاج وتكرير فيتامين سي التقليدية

تُعدّ طريقتان شائعتان حاليًا لإنتاج فيتامين ج: التحميض بحمض الكبريتيك والتبادل الأيوني. وقد تمّ الاستغناء عن التحميض بحمض الكبريتيك بشكل كبير، وأصبح التبادل الأيوني هو العملية الإنتاجية الرئيسية في الوقت الراهن. تتضمن عملية التبادل الأيوني عادةً إذابة فيتامين ج الصوديوم في الماء، ثمّ تمرير المحلول عبر راتنج التبادل الكاتيوني لإزالة أيونات الصوديوم وتكوين محلول فيتامين ج. يُركّز هذا المحلول تحت ضغط منخفض، ثمّ يُبرّد ويُبلور، ويُفصل بالطرد المركزي للحصول على فيتامين ج الخام، ثمّ يُنقّى ويُبلور للحصول على فيتامين ج الكاتيوني النهائي. يؤدي استخدام راتنج التبادل إلى استهلاك كميات كبيرة من مياه الصنبور، وتصريف كميات كبيرة من الأحماض والقلويات المُستعملة، ممّا يُلوّث البيئة بشكل خطير، ولا يُلبي متطلبات الإنتاج النظيف. في الوقت نفسه، يكون تركيز محلول فيتامين سي الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة منخفضًا (15-20٪)، ويتطلب الكثير من التبخير والتركيز لإنتاج فيتامين سي الخام، مما يجعل دورة العملية بأكملها طويلة، والمنتج سهل التلف، وفيتامين سي الخام ذو جودة رديئة، وإنتاجية منخفضة، واستهلاك عالٍ للطاقة، واستثمار كبير في المعدات، وتكلفة عالية.

تصميم عملية تكرير وتنقية فيتامين سي: التبلور، الترشيح، الغسيل، التجفيف، أربع مراحل في عملية واحدة

تُعد عملية التبلور والترشيح والغسل والتجفيف الرباعية لتكرير وتنقية فيتامين ج طريقة جديدة لإعداد فيتامين ج عالي النقاء باستخدام صوديوم فيتامين ج كمادة خام وباستخدام آلة ترشيح وغسل وتجفيف متعددة الوظائف أوتوماتيكية بالكامل للتغلب على أوجه القصور في التكنولوجيا الحالية.

خطوات العملية المحددة هي:

(1) خطوة تفاعل التحميض: يتم تحضير محلول مائي من فيتامين ج الصوديوم بنسبة وزنية تتراوح بين 1:0.341 و0.894 من الماء، ثم يُضاف إليه حمض الهيدروكلوريك أو غاز HCl مع التحريك، بحيث تكون النسبة الوزنية لفيتامين ج الصوديوم إلى HCl النقية بين 1:0.175 و0.215، وذلك لضمان التفاعل الكامل والحصول على محلول حمضي. يُضاف الكربون المنشط إلى المحلول الحمضي الناتج، بمعدل 2-10 غرامات من الكربون المنشط لكل لتر من المحلول الحمضي، ثم يُسخن المزيج إلى درجة حرارة تتراوح بين 65 و70 درجة مئوية لإزالة اللون، ويُحفظ دافئًا. يُرشح المحلول للحصول على محلول حمضي نقي.

(2) خطوة التبلور والفصل: تبريد محلول الحمض بعد تفاعل التحميض مع التحريك، تبريد محلول الحمض إلى -5~5 درجة مئوية، والاحتفاظ به لمدة 1~3 ساعات لترسيب فيتامين ج من محلول الحمض، والترشيح للحصول على فيتامين ج الخام ومحلول الحمض بعد ترسيب فيتامين ج؛

(3) خطوة إزالة الأملاح والترشيح: خذ المحلول الحمضي بعد التبلور وفصل فيتامين ج الخام، وقم بتركيزه تحت ضغط منخفض حتى يصبح محتوى فيتامين ج 50-60٪، واجعل فيتامين ج في حالة شبه مشبعة عند درجة حرارة 65-70 درجة مئوية، وتحكم في درجة الحرارة. قم بعزله وترشيحه عند 65-70 درجة مئوية لإزالة كلوريد الصوديوم للحصول على مرشح؛

(4) خطوة تبلور المنتج الخام وترشيحه: اغسل الراشح الموصوف في الخطوة 3 بالماء المثلج والميثانول المثلج، ثم برده إلى -5-5 درجة مئوية، واحتفظ به لمدة 2-10 ساعات، ثم قم بتبلوره وترشيحه للحصول على فيتامين ج الخام المستخلص؛ الترشيح بالشفط الفراغي، فيتامين ج الخام الذي تم الحصول عليه وفيتامين ج المستخلص.

(5) خطوات تكرير فيتامين ج عالي النقاء: إضافة فيتامين ج الخام وفيتامين ج المستخلص إلى الماء المالح اللامائي لإذابته وإزالة لونه وترشيحه وتبريده وتبلوره وفصله وتجفيفه للحصول على فيتامين ج النهائي.

يبلغ محتوى فيتامين سي عالي النقاء 99.8٪، والدوران البصري = +21 درجة، وقيمة الانقراض 0.038، والمؤشرات الأخرى تتوافق مع المعيار الثاني من دستور الأدوية الصيني لعام 2000.

تعتمد عملية التكرير والتنقية الرباعية لفيتامين ج، والتي تشمل التبلور والترشيح والغسل والتجفيف، على اختلاف ذوبانية كلوريد الصوديوم وفيتامين ج مع تغير درجة الحرارة. يتم تحميض فيتامين ج الصوديوم مباشرةً بحمض الهيدروكلوريك لتكوين محلول مائي من فيتامين ج وكلوريد الصوديوم. ثم يتم استخدام الترشيح الساخن والتبريد وطريقة التركيز لتحقيق فصل تدريجي لفيتامين ج وكلوريد الصوديوم، مما ينتج عنه فيتامين ج الخام وكلوريد الصوديوم كمنتج ثانوي. بعد ذلك، يتم تكرير وإعادة بلورة فيتامين ج الخام للحصول على فيتامين ج النهائي. تتوافق جميع مؤشرات فيتامين ج النهائي مع المعيار الثاني من دستور الأدوية الصيني لعام 2000 بعد الفحص.

يمكن لعملية الإنتاج الجديدة أن تقلل بشكل كبير من كمية الماء والحمض والقلويات، وتقلل من استهلاك الطاقة، وتحل مشكلة التلوث البيئي، وتقصر دورة الإنتاج، وتقلل من تكلفة الإنتاج، وتحسن من إنتاجية المنتج وجودته، وهي طريقة اقتصادية وفعالة لتحضير فيتامين سي.