蛋氨酸(methionine)对人类而言是唯一含硫的必需氨基酸,其在人类和动物的生长过程中不可缺少。蛋氨酸的合成工艺已经相对成熟,但在后续分离过程中如蛋氨酸连续冷却结晶分离时出现产品粒度过小、漂浮难以分离和堆密度小等问题。本文从DL-蛋氨酸多晶型现象和冷却结晶过程粒度等方面进行实验研究,以期获得粒度大且高堆密度的DL-蛋氨酸产品的结晶工艺。首先,对蛋氨酸多晶型现象进行了实验分析研究。DL-蛋氨酸有α、β和γ三种晶型存在,其中α型由蛋氨酸钠水溶液与液体酸(如盐酸、醋酸、硫酸等)反应结晶获得;γ型可由蛋氨酸水溶液冷却结晶获得。β型是在α型DL-蛋氨酸结晶过程中偶然发现。采用粉末X射线仪(XRD)和差示量热扫描仪(DSC)两种表征手段,建立对晶体的晶型定性定量分析方法。实验分析研究了影响DL-蛋氨酸成核因素,结果表明,温度是特定晶型结晶成核的主要因素。分析测定了 DL-蛋氨酸在纯水中的溶解度数据:采用了静态法分析了 α型和γ型在水中溶解平衡特性,同时分析了采用硫酸及氢氧化钠调节水溶液的pH值对蛋氨酸溶解度数据的影响。结果表明,在不同温度条件下α的溶解度大于γ的溶解度,这与晶型的稳定性质相符。氨基酸溶解离子化平衡模型(Perturbed-chain SAFT模型)可准确的描述和预测蛋氨酸中的-COOH和-NH2在水中溶解并离子化程度受酸碱浓度和温度影响程度。随着温度的升高,两种晶型的DL-蛋氨酸在水中溶解量增加,两种晶型的溶解差缩小;在相同温度下,随pH值的增加,两种晶型的DL-蛋氨酸在水中溶解量先减小至最低值后再增大,极值点为等电点即CMet±。其次,采用连续稳态方法,实验测得DL-蛋氨酸冷却结晶动力学数据,建立了以粒数衡算为基础的粒度无关生长的结晶成核动力学及成长动力学经验幂级数模型。成长速率方程:G=3.44× 10-8 △C-0.25;成核速率方程:B=1.2×103MT-1.15NP4.66△C1.89。同时,分析了影响系统过饱和度的各个因素,即过饱和度大,搅拌迅速,固含量少(停留时间短)会增大成核速率,直接影响蛋氨酸晶体产品的粒度和堆密度。最后,在连续冷却结晶条件下实验研究分析了停留时间、搅拌强度、pH值及悬浮密度等因素对蛋氨酸晶体粒度分布及晶体堆密度的影响,结合结晶动力学因素分析,结果表明较短停留时间、pH值为等电点、结晶体系中悬浮状态(能量输入)流动“温和”时可获得较大粒度及较高堆密度的蛋氨酸结晶产品。