微流体法测量L-谷氨酸介稳区宽度
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2020-02-11
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中国科技论文在线
微流体法测量 L-谷氨酸介稳区宽度
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蒋楠，党乐平
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基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金新教师类资助课题（20130032120020）；国家自然基金委资
助课题（21406158）
作者简介：蒋楠（1990-），女，硕士研究生，主要研究方向:微流体结晶
通信联系人：党乐平（1977-），女，副研究员，主要研究方向:工业结晶. E-mail: dleping@163.com
（天津大学化工学院，天津 300072）
5
摘要：介稳区宽度对于结晶过程的控制至关重要，而传统的介稳区测定方法操作比较复杂。
本文以谷氨酸为研究物系，利用微流体法测定了其在水溶液，乙醇-水溶液两种体系中的介
稳区宽度。实验所得结果与文献中传统法测得的数据趋势相同，可以体现出谷氨酸介稳区宽
度的特征。此研究证明利用微流体方法测定物质的介稳区是一种经济可行的方法。。
关键词：结晶;微流体；谷氨酸；介稳区宽度 10
中图分类号：TQ021.8
Metastable Zone Width Measurement of Glutamic Acid
Using Microfludic Method
Jiang Nan, Dang Leping 15
(School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072)
Abstract: Metastable zone is vital for control of crystallization process, while traditional
measurement methods are complicated in operation. In this work, microfluidic method was used to
measure the metastable zone of L-glutamic acid in water and ethanol+water solution. The date
obtained by this method was fund to be consistent with that of using traditional methods, which 20
gave important information on the characteristic of metastable zone width of glutamic acid. This
research proves that microfluidic methods is an economic and feasible method to measure the
metastable zone
Key words: crystallization;Microfludic; Glutamic Acid; Metastable zone width
引言 25
溶液结晶是一种重要技术，在许多过程中有着重要的应用，如分离、提纯、药物和其他
化合物的控制
[1]
。在设计工业结晶过程时，常需要事先知道物质的溶解度，成核速率，相图
和晶体生长速率等基础数据。但是在新物质开发阶段或是一些昂贵的物质，尤其是制药工业，
可以使用的量是非常少的，这就限制的实验的次数，导致对整个结晶过程缺乏足够的了解。
因此结晶工具的微型化变成了热点
[2]
。在过去的几十年了，许多新方法的到了发展，尤其是30
液滴-微流体结晶。Laval
[3]
等首次设计并利用了微流体设备。此后，它迅速发展，为结晶带
来了一系列的新应用，包括筛选结晶条件
[4,5]
、热力学和动力学的数据测量
[1,6]
、调控物质的
晶型
[7,8]
、测量物质的溶解度
[9]
等。与传统结晶法相比，微流体液滴结晶需要的原料少，增加
了实验的次数。同时，在液滴－微流体系统中，一次操作可以产生数百至上千个微小液滴，
提供了单独成核事件的很大样品量，从而解决了成核环境的随机性问题
[10]
。 35
常用物系的温度-浓度相图如图 1 所示，分为三个区域：不稳区，介稳区和稳定区。标
识溶液过饱和而欲自发地产生晶核的极限浓度称为超溶解度，溶解度曲线与超溶解度曲线之
间的区域为结晶的介稳区
[11]
。介稳区宽度的数据对结晶过程控制至关重要。谷氨酸是一种
常见的氨基酸，得到了广泛的研究。故我们以谷氨酸为例，使用一种简单且方便的微流体设
备研究了其在水溶液，乙醇-水溶液两种体系中的介稳区宽度。 40
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