甜菜碱作为一种中性物质,广泛分布于动物、植物和微生物中。甜菜碱可以提供高效的甲基,在动物体内可以取代部分蛋氨酸和胆碱,能有效组织脂肪在体内的沉积,同时是一种缓冲物质,调节体内的渗透压,这使得甜菜碱在饲料、医药、精细化工等行业有广泛的用途。现阶段,甜菜碱主要使用化学合成法制备,但氯化钠作为生成物,与甜菜碱同时在体系中存在,对甜菜碱的分离纯化造成了一定的影响。目前甜菜碱生产过程中主要采用萃取结晶,该方法耗能较高,颗粒小,因此,研究新的分离方法势在必行。目前,常用的分离方法有各种缺陷,一般的结晶方法难以达到分离效果。而结晶工艺的设计和分析依赖于精确的溶解度、介稳区等热力学数据,此外产品的收率和纯度、晶体结构、粒度分布等也受热力学数据的影响。因此,需测定甜菜碱在溶液中的溶解度和介稳区。本文通过激光动态法测定甜菜碱在纯溶剂乙酸、乙二醇、DMSO、正戊醇和异戊醇及二元溶剂甲醇+乙酸乙酯、甲醇+仲丁醇和甲醇+异戊醇中的溶解度,亦采用该方法测定甜菜碱在不同弄甲醇-仲丁醇体系中的介稳区。这些热力学基础研究将为以后甜菜碱的工业生产提供理论依据。实验测定对结晶热力学的研究必不可少,但是,由于实验测定的局限性,需结合热力学数学模型对获得的数据进行关联,对未知点进行预测。本文采用五个固液相平衡模型：λh方程、van’t Hoff方程、理想模型、Wilson模型和NRTL模型对甜菜碱在纯溶剂中的溶解度进行关联。并使用Hybrid模型对甜菜碱在二元混合溶剂的溶解度进行关联。此外,在van’t Hoff方程基础上,对溶解焓△Hd、溶解熵△Sd和溶解吉布斯自由能△Gd进行预测。根据前文对甜菜碱热力学性能研究,设计出溶析-冷却结晶工艺。经过实验研究以及理论分析,通过单因素变量法研究溶剂的种类、溶剂组成、降温范围、养晶时间、溶析剂的流加速率以及搅拌速率对产品纯度和收率的影响,确定了甜菜碱溶析-冷却结晶的最佳工艺条件。该工艺达到了提高甜菜碱的收率和纯度的目的,获得的产品颗粒较大,晶形完整。