食品添加劑明礬生產(chǎn)新工藝研究

何青峰，楊玉梅

食品添加劑明礬生產(chǎn)新工藝研究

何青峰1，楊玉梅2

（1.衡陽(yáng)市建衡實(shí)業(yè)有限公司，湖南衡陽(yáng) 421005；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院）

摘要：介紹一種由氫氧化鋁代替鋁土礦生產(chǎn)食品添加劑明礬（十二水合硫酸鋁鉀）的新工藝。使用氫氧化鋁與硫酸、硫酸鉀在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)一步反應(yīng)，再通過(guò)結(jié)晶、破碎、包裝等工序，得到優(yōu)質(zhì)的明礬產(chǎn)品。解決了用鋁土礦為原料生產(chǎn)明礬產(chǎn)品帶來(lái)的重金屬超標(biāo)問(wèn)題，并且大大縮短了工藝流程，減少了能源消耗同時(shí)杜絕了礦渣的產(chǎn)生。以氫氧化鋁為原料生產(chǎn)食品添加劑明礬具有工藝流程短、環(huán)保、安全、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：明礬；食品添加劑；節(jié)能減排；氫氧化鋁；重金屬

明礬主要作為食品添加劑使用。目前，中國(guó)生產(chǎn)明礬的主要方法有鉀明礬石法和鋁釩土法，其中鋁礬土法是主流方法。鋁礬土法是以鋁土礦為原料，由于原料鋁土礦重金屬含量高，導(dǎo)致明礬產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)。目前，隨著國(guó)家對(duì)食品添加劑的管理越發(fā)嚴(yán)格，對(duì)食品添加劑的要求也越來(lái)越高［1］，尤其對(duì)重金屬等指標(biāo)的要求更加嚴(yán)格。如何降低明礬產(chǎn)品中重金屬含量是明礬生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問(wèn)題。筆者提出了以氫氧化鋁為原料，與硫酸、硫酸鉀直接反應(yīng)制備明礬產(chǎn)品的方法。新方法從源頭上解決了重金屬含量高的問(wèn)題，制得的產(chǎn)品重金屬含量明顯降低。并且新工藝與傳統(tǒng)工藝相比大大縮短了工藝流程，減少了能耗，杜絕了廢渣的形成。

1　傳統(tǒng)工藝

傳統(tǒng)工藝是將鋁土礦與硫酸反應(yīng)，通過(guò)壓濾得到液體硫酸鋁，在液體硫酸鋁中加入定量硫酸鉀，通過(guò)蒸汽加熱反應(yīng)濃縮，再經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到明礬［2］。該方法存在如下缺點(diǎn)：1）因原料鋁土礦重金屬含量及鐵含量高，導(dǎo)致明礬產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)，并且產(chǎn)品顏色發(fā)綠、發(fā)黃；2）硫酸鋁與硫酸鉀反應(yīng)濃縮過(guò)程能耗大；3）鋁土礦與硫酸反應(yīng)后產(chǎn)生大量礦渣。

2　改進(jìn)工藝

2.1工藝的可行性

氫氧化鋁因其重金屬含量以及鐵含量大大低于鋁土礦，是最佳的鋁土礦替代原料。目前中國(guó)用氫氧化鋁與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)無(wú)鐵硫酸鋁工藝已經(jīng)被廣泛使用，工藝成熟穩(wěn)定，生產(chǎn)的硫酸鋁各種重金屬指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于用鋁土礦生產(chǎn)的硫酸鋁產(chǎn)品。而明礬的化學(xué)合成法就是利用硫酸鋁與硫酸鉀反應(yīng)，并經(jīng)過(guò)沉淀、結(jié)晶、破碎等工序得到明礬產(chǎn)品。故使用氫氧化鋁為原料代替鋁土礦是完全可行的。

2.2工藝過(guò)程

筆者提出的改進(jìn)方法是用氫氧化鋁代替鋁土礦，并且與傳統(tǒng)工藝相比縮短了反應(yīng)流程，即不用先制得硫酸鋁溶液再與硫酸鉀反應(yīng)，而是將氫氧化鋁、硫酸、硫酸鉀直接反應(yīng)。具體過(guò)程：先加水，然后加入氫氧化鋁、硫酸鉀，再加硫酸，封壓，反應(yīng)完全后冷卻、結(jié)晶、破碎，最后包裝入庫(kù)。

2.3實(shí)施實(shí)例

在10 m3搪瓷反應(yīng)鍋中加水4 m3，投入1.20 t工業(yè)氫氧化鋁、1.15 t硫酸鉀，攪拌，加入1.3 m3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，封壓，反應(yīng)放熱，控制壓力為0.3 MPa，使氫氧化鋁反應(yīng)完全。將反應(yīng)液放入結(jié)晶桶自然冷卻結(jié)晶15～20 d，經(jīng)清洗、晾干、破碎、包裝得成品。

2.4實(shí)施成果

對(duì)包裝后的產(chǎn)品進(jìn)行抽樣，按照GB 1895—2004《食品添加劑硫酸鋁鉀》進(jìn)行檢驗(yàn)，并與用鋁土礦為原料生產(chǎn)的明礬產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，以氫氧化鋁為原料制得的明礬產(chǎn)品，其重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以鋁土礦為原料生產(chǎn)的明礬產(chǎn)品。其他指標(biāo)也完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是產(chǎn)品外觀(guān)純白透亮，沒(méi)有以鋁土礦為原料生產(chǎn)的明礬產(chǎn)品所具有的發(fā)綠、發(fā)黃的現(xiàn)象，實(shí)測(cè)鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5×10-5，含鐵量遠(yuǎn)低于以鋁土礦為原料生產(chǎn)的明礬產(chǎn)品。

表1　硫酸鋁鉀產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果

2.5成本核算

目前原材料市場(chǎng)價(jià)格（以湖南地區(qū)為例）：98%硫酸460元/t，40%鋁土礦350元/t，硫酸鉀3 800元/t，氫氧化鋁1 900元/t，飽和蒸汽186元/t。新舊工藝生產(chǎn)明礬成本核算見(jiàn)表2。由表2看出，傳統(tǒng)工藝所需原材料成本為1 261.3元/t，新工藝所需原材料成本為1 286元/t。新工藝原材料成本比傳統(tǒng)工藝增加了24.7元/t，但是產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，也杜絕了礦渣產(chǎn)生的環(huán)保問(wèn)題；工藝流程大大縮短，降低了人工成本和維修費(fèi)用。因此，綜合效益所創(chuàng)造的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原材料成本的增加。

表2　新舊工藝成本核算

3　新工藝與傳統(tǒng)工藝比較

1）重金屬指標(biāo)得到控制。傳統(tǒng)工藝因原料鋁土礦重金屬含量高，致使明礬產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)。新工藝使用氫氧化鋁代替鋁土礦，使產(chǎn)品重金屬指標(biāo)得到有效控制，大大提高了明礬作為食品添加劑的安全性。2）產(chǎn)品白度得到提高。傳統(tǒng)工藝因鋁土礦含鐵量高，制得的明礬產(chǎn)品顏色發(fā)黃、發(fā)綠。新工藝采用氫氧化鋁為原料，可以大大改善明礬產(chǎn)品的外觀(guān)。3）生產(chǎn)流程縮短。傳統(tǒng)工藝需要先制得硫酸鋁溶液，再與硫酸鉀反應(yīng)制得明礬產(chǎn)品。新工藝只用一步反應(yīng)就得到明礬產(chǎn)品，不僅減少了反應(yīng)時(shí)間，提高了效率，而且設(shè)備投資大幅度減少，只有傳統(tǒng)工藝的1/3；另外，工藝流程縮短了，所需人員也只需要傳統(tǒng)工藝的1/2。4）生產(chǎn)耗能大幅度降低。傳統(tǒng)工藝能耗大，兩步反應(yīng)都需要蒸汽，特別是濃縮過(guò)程能耗比較大。新工藝?yán)昧蛩嵯♂専岷土蛩崤c氫氧化鋁的反應(yīng)熱，封壓即可得到反應(yīng)壓力，不需外加熱源。5）杜絕了礦渣的產(chǎn)生，完全實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。與傳統(tǒng)工藝不同，新工藝生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生礦渣，解決了目前鋁土礦難處理的現(xiàn)狀。6）新工藝并沒(méi)有增加生產(chǎn)成本，所創(chuàng)造的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原材料的成本增加，具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

4　結(jié)論

以氫氧化鋁代替鋁土礦生產(chǎn)明礬新工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）產(chǎn)品質(zhì)量高、白度好、有害雜質(zhì)少，能確保產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于GB 1895—2004《食品添加劑硫酸鋁鉀》指標(biāo)；2）利用反應(yīng)放熱，無(wú)需外加熱源，降低了成本；3）杜絕了礦渣的產(chǎn)生，減輕了對(duì)環(huán)境的影響；4）便于規(guī)?；a(chǎn)，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度；5）生產(chǎn)成本與傳統(tǒng)工藝相比幾乎相當(dāng)，綜合經(jīng)濟(jì)效益更佳。

參考文獻(xiàn)：

［1］何朝暉，楊玉梅，宴永祥，等.中國(guó)鋁鹽行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2012，44（3）：1-4.

［2］何朝暉，張景香.硫酸鋁生產(chǎn)食品級(jí)硫酸鋁銨新工藝［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2001，33（4）：25，44.

聯(lián)系方式：heqingfeng0603@sina.com

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ133.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4990（2013）09-0035-02

收稿日期：2013-03-26

作者簡(jiǎn)介：何青峰（1988—）男，本科，主要從事鋁鹽生產(chǎn)及研究，已發(fā)表論文2篇，獲得實(shí)用新型專(zhuān)利6項(xiàng)。

Study on new technology of alum as food additive

He Qingfeng1，Yang Yumei2
（1.Hengyang Jianheng Industry Co.，Ltd.，Hengyang 421005，China；2.CNOOC Tianjin Chemical Research&Design Institute）

Abstract：A new technology，which uses aluminum hydroxide instead of bauxite for the production of food additive alum was introduced.In the process，aluminum hydroxide，sulfuric acid，and potassium sulfate completely reacted in an enamel reactor. And then high-quality alum could be obtained through the procedures，such as crystallization，crushing，and packing.The new technology solved the problem of exceeded heavy metals when using bauxite as raw material.Furthermore，it greatly shortened the process flow，reduced energy consumption and prevented the generation of slag.Therefore，the new technology has many advantages，such as short flow，environmental-friendly，safety，and high-quality.

Key words：alum；food additives；energy conservation；aluminum hydroxide；heavy metal