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L-色氨酸是人和动物维持生命活动所必需的氨基酸,广泛应用于医药、食品、饲料等领域。针对目前L-色氨酸产品存在纯度低、流动性差、晶习不完美等问题,本文对L-色氨酸的结晶分离纯化过程进行了系统工程的研究,具体内容如下:对L-色氨酸进行了晶体形态学研究。利用Materials studio软件对X-射线粉末衍射数据进行解析,确定了L-色氨酸的晶体结构,包括晶胞参数、所属晶系和空间群。采用BFDH、AE模型预测了L-色氨酸的晶习,通过与实验产品的对比,分析了晶体结构与晶面生长速率、晶习之间的关系。另外,考察了溶剂、冷却速率、结晶终温等因素对晶体形态的影响。采用动态法分别测定了L-色氨酸在纯水、不同pH值水溶液、甲醇-水、乙醇-水、正丙醇-水溶剂中的溶解度,建立了溶解度模型,并分析了溶剂的物化性质与溶解特性之间的关系。同时,测定了L-色氨酸在不同溶剂体系中的介稳区宽度,以便为结晶过程中成核的控制提供依据。运用荧光检测手段研究了L-色氨酸成核过程中分子间的相互作用。考察了L-色氨酸溶液的基本荧光性质,包括荧光最大激发波长和发射波长、荧光寿命的特征和成分以及溶剂、温度、pH和浓度对荧光强度和寿命的影响。针对高浓度情况下L-色氨酸荧光发生猝灭的特性,分析了其猝灭机理。测定了L-色氨酸成核过程中荧光强度、荧光寿命、光散射强度、荧光各向异性的变化,结合L-色氨酸的猝灭机制判断出成核过程中L-色氨酸分子之间的相互作用,并将实验结果与经典成核理论进行了比照。另外,以头孢哌酮钠为研究体系,对荧光法研究成核过程这一检测手段的可靠性进行了再次验证。采用激光法测定了L-色氨酸在上述不同溶剂中的结晶诱导期,揭示了L-色氨酸的成核和生长机理。利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)、粒子成像仪(PVM)、马尔文粒度分析仪(Malvern Mastersizer)、扫描电子显微镜(SEM)等在线和离线分析手段对L-色氨酸结晶过程中的聚结、破碎、老化等二次过程进行了详细考察。在L-色氨酸晶体形态学、结晶热力学、成核和生长机理研究基础上,综合考虑各种实际因素,筛选出了最佳溶剂体系和结晶工艺。通过考察不同操作参数对结晶产品的影响,最终确定了L-色氨酸结晶的优化操作时间表。与厂家产品相比,优化操作条件下得到的L-色氨酸产品纯度达到98%以上;主粒度增大至原来的3倍,晶习完美;从而使得产品聚结程度下降、流动性改善。以上有关研究内容尚未见文献报道。