試論合成香料中香氣的影響因素

孫小林

浙江新化化工股份有限公司

試論合成香料中香氣的影響因素

孫小林

浙江新化化工股份有限公司

本文對香料中的香氣進(jìn)行了概述，重點從分子結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)及存儲等方面分析了合成香料中香氣影響因素，以供參考。

合成香料；香氣；影響因素

前言

由于香味可以對人體生理和心理有不同程度的影響，所有使得香精香料從最常見的化妝品、日用品的加香等用途發(fā)展為各種特殊用途，如醫(yī)用芳香療法，香精驅(qū)蟲，滅菌，香精金屬，飼料香精，這些用途已經(jīng)在世界各地誕生。天然香料有資源的局限性，大量的合成香料能夠滿足市場需求，因此對合成香料的香氣影響因素的研究具有重要意義。

1 香料香氣概述

香料的香氣(氣味)是揮發(fā)性分子在空氣中擴(kuò)散進(jìn)入鼻腔，刺激黏膜，再傳送到大腦中樞神經(jīng)而產(chǎn)生的綜合感覺，使人感覺愉快的即為香氣，從嗅到感覺的時間有0.2～0.3s。目前世界上香料商品品種有9000種左右，實際品種近6000種，大部分年產(chǎn)量在100t以下，年產(chǎn)量在1t以下的品種也不少見。合成香料品種多、產(chǎn)量小，故多用間歇式生產(chǎn)；所用原料品種多且要求的純度高，大多具有一定的揮發(fā)性。

2 合成香料中香氣影響因素的具體分析

2.1 分子結(jié)構(gòu)對香料香氣的影響

分子存在大小、立體結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、飽和程度等的差異，這些差異決定了分子是否有香氣，是什么類型的香氣以及其香氣的強度。本節(jié)對香氣發(fā)生的原理做了全方位的分析，提供了香氣控制的理論基礎(chǔ)。

(1)分子的大小。香料化合物的相對分子質(zhì)量一般在50～200之間(含有4～20個碳原子)。因為有機化合物的碳原子個數(shù)3個以下時，該分子的揮發(fā)性很強，不宜作為香料；碳原子個數(shù)在20個以上的化合物基本為固體，香氣太弱。

(2)分子的立體結(jié)構(gòu)。分子的立體結(jié)構(gòu)對香料的香氣存在較大影響，總體來說，分子越不穩(wěn)定，活性越強，越有利于氣味的揮發(fā)。

(3)官能團(tuán)的位置。通過對羧酸類食用香料中使用較多的甲基戊酸做分析，甲基戊酸有三種同分異構(gòu)體，其甲基的位置對脂肪酸的香氣強度有一定影響，甲基與羧基距離增加，其香氣強度也增加。經(jīng)香氣評價員和電子鼻的評價結(jié)果如下：香氣強度：4-甲基戊酸＞3-甲基戊酸＞2-甲基戊酸。

2.2 反應(yīng)及精餾操作的把控對香料氣味的影響

(1)合成所用原料的影響。合成香料的含量等物化指標(biāo)是比較容易達(dá)到的，但是其氣味是很難控制的。首先是合成所用的原料一般均有刺激性的氣味，痕量的原料存在于成品中會給產(chǎn)品帶來較大的雜氣。香料生產(chǎn)所需要的原料為：(1)農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品為原料，例如松節(jié)油，無色至深棕色液體，由烴的混合物組成，主要成分為萜烯類化合物，其中α-蒎烯約為64%，β-蒎烯約為33%；(2)煤焦油為原料，如苯酚、萘等；(3)石油和天然氣工業(yè)中得到的化工原料，如異戊二烯等。

(2)產(chǎn)品精餾控制的影響。由于香料的對香氣的要求，合成香料的精餾比其他化工產(chǎn)品的精餾要特殊，一般采用間歇精餾生產(chǎn)。精餾中控過程中，不僅要把握含量等物化指標(biāo)的要求，還要通過對氣味的控制來決定是否可以進(jìn)入成品階段。合成香料精餾控制的一般流程見圖1。

圖1 合成香料精餾控制的一般流程

2.3 合成香料生產(chǎn)過程中使用設(shè)備的影響

(1)輸送泵的選擇。從香料的分子結(jié)構(gòu)上看，其穩(wěn)定性都較差；并且容易受到雜氣的影響，因此現(xiàn)在日用化工與香料工業(yè)對輸送泵的選擇更嚴(yán)謹(jǐn)些。一般選用旋轉(zhuǎn)式容積泵，凸輪式雙轉(zhuǎn)子泵，滾柱式轉(zhuǎn)子泵，滑片式轉(zhuǎn)子泵，內(nèi)環(huán)式齒輪泵等。例如滾柱式轉(zhuǎn)子泵，是一種新型的旋轉(zhuǎn)式容積泵，滾柱在轉(zhuǎn)子離心力和液力的作用下，載腔體內(nèi)壁滾動運轉(zhuǎn)，因此構(gòu)成了較高的真空度和排放壓力，由于泵的內(nèi)腔容積增大，且其轉(zhuǎn)速相對較低，介質(zhì)在滾柱的推動下開始無剪切流動，所以對香料的輸送特別的柔和穩(wěn)定。

(2)真空泵的選擇。合成香料的提純，一般都需要精餾過程，而香料受熱很容易產(chǎn)生焦糊味，因此需要做到精餾體系的2mm汞柱絕壓的高真空，來保證精餾溫度較低而不會產(chǎn)生影響產(chǎn)品氣味的焦糊味等雜氣。以下介紹了兩種常用真空泵。

使用較多的是蒸汽噴射泵加水環(huán)式真空泵的方式，這種設(shè)備真空較高，費用低，維護(hù)要求也低，能吸收腐蝕性氣體。由于現(xiàn)代社會對環(huán)保與節(jié)能的要求，此設(shè)備需要使用大量的水，并且產(chǎn)生大量的廢水的缺陷逐漸顯現(xiàn)出來。

更為環(huán)保經(jīng)濟(jì)的無油機械真空泵成為一種環(huán)保趨勢，其設(shè)計理念是通過增加泵前后兩級冷阱，不僅使得低沸點有機質(zhì)充分吸收，還減少不凝氣增加了體系真空；泵的冷卻水不與體系接觸，可循環(huán)使用。

(3)精餾塔的選擇。液體香料的關(guān)鍵在提純上，由于物料受熱會產(chǎn)生聚合、分解或氧化等現(xiàn)象，因此保證低溫精餾成了制備香氣優(yōu)良產(chǎn)品的關(guān)鍵。一般情況下，精餾香料采用的是降膜式高效精餾塔，分離提純效果顯著，且深受各國化工用戶的青睞。

2.4 香料包裝及儲存的影響

由于屬于原料性商品，包裝主要考慮堅固性，防止?jié)B漏和不變質(zhì)。我國香料多采用180kg和50kg鐵桶裝，香精為0.5kg瓶裝。鐵桶要注意桶的焊接牢固，否則會出現(xiàn)滲漏。小包裝的香精香料有玻璃瓶和塑料瓶，玻璃瓶應(yīng)注意防破損，塑料瓶易導(dǎo)致香料變質(zhì)，需多注意，也有使用鋁裝瓶小包裝可防破損和變質(zhì)。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文通過大量的文獻(xiàn)閱讀和自身的香料生產(chǎn)經(jīng)驗，分別從分子結(jié)構(gòu)性和生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)來詳細(xì)的介紹合成香料中香氣的影響因素，希望為相關(guān)行業(yè)提供一些參考。

[1]吳健，丁曉民.間歇精餾工藝操作及異常判斷、處理[J].廣州化工，2013，41(1)：148-149.

[2]夏陽，翁仕龍，邵霞暉，等.化工香料生產(chǎn)企業(yè)真空泵優(yōu)化技改的環(huán)境效益分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2011，30(4)：58-59.