一種脫氫醋酸鈉的脫色精制工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脫氫醋酸鈉脫色精制工藝，尤其涉及一種一種基于陶瓷納濾膜分 離技術(shù)的脫氫醋酸鈉的脫色精制工藝，屬于精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 脫氫醋酸鈉是一種新型安全型食品、飼料防霉防腐保鮮劑。它能夠有效地抑制霉 菌和細(xì)菌的生長(zhǎng)，有助于提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，大大延長(zhǎng)產(chǎn)品的儲(chǔ)存期。常溫下，脫氫醋酸鈉 為白色結(jié)晶粉末，它的分子式為C 8H7NaO4 ·Η20,分子量為208. 15,易溶于水，不受酸堿度的影 響，耐光、耐熱性較好，因此受到廣泛的使用。
[0003] 脫氫醋酸鈉生產(chǎn)工藝采用的方法是：（1)脫氫醋酸的合成。在惰性溶劑及催化劑 存在的條件下，通過雙烯酮發(fā)生二分子聚合反應(yīng)，生成脫氫醋酸，因脫氫醋酸在水中的溶解 度比較低，冷卻后可對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行過濾，對(duì)析出的脫氫醋酸進(jìn)行洗滌及過濾即可獲得脫氫 醋酸；(2)脫氫醋酸鈉的制備。在反應(yīng)釜中加入制備得到的脫氫醋酸、水及氫氧化鈉等，脫 氫醋酸與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，生成脫氫醋酸鈉，其原理為脫氫醋酸與氫氧化鈉中和生 成脫氫醋酸鈉，反應(yīng)式為：
[0005] (3)脫氫醋酸鈉的精制。待完全反應(yīng)后，在反應(yīng)釜中加入5%左右的活性炭，并趁 熱用壓濾機(jī)將活性炭通過過濾的方式分離；濾液結(jié)晶、洗滌、干燥得到最終產(chǎn)品。
[0006] 在生產(chǎn)過程中，合成脫氫醋酸時(shí)常伴隨副反應(yīng)的發(fā)生，雙乙烯酮在高溫下不可避 免地發(fā)生高聚，且聚合度越高顏色越深。色素因此夾帶進(jìn)最終產(chǎn)品中，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的色 澤，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。工業(yè)中常采用活性炭進(jìn)行脫色，但是仍存在一些問題：（1)脫色效 果差，脫色率不高；（2)活性炭吸附色素的同時(shí)也造成部分產(chǎn)品流失影響經(jīng)濟(jì)效益；（3)細(xì) 小的活性炭顆粒分離不完全則會(huì)進(jìn)入產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降；(4)活性炭吸附色素雜質(zhì) 后，再生困難，后處理會(huì)進(jìn)一步提高生產(chǎn)成本。（5)粉末活性炭的使用會(huì)造成車間揚(yáng)塵大，操 作環(huán)境差，對(duì)人身體有害。
[0007] 陶瓷膜分離技術(shù)是一項(xiàng)新型高效分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，具有分離效 率高、能耗低、操作相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在食品、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。陶瓷膜由 于其主要材質(zhì)是金屬氧化物，具有耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑，熱化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)，使用 過程中將無需對(duì)物料進(jìn)行降溫及調(diào)節(jié)ΡΗ，極大地降低了生產(chǎn)過程中的能耗及輔助料的添 加量，極具應(yīng)用價(jià)值。物料中脫氫醋酸鈉的分子量為190. 15,而色素分子的分子量一般在 500-1000Da，通過選擇合適孔徑的陶瓷膜則可對(duì)體系中色素進(jìn)行有效地截留，進(jìn)而達(dá)到對(duì) 脫氫醋酸鈉溶液脫色的效果。陶瓷納濾膜脫色技術(shù)應(yīng)用于脫氫醋酸鈉脫色精制工藝中可以 極大地降低工業(yè)中生產(chǎn)的成本及提高脫氫醋酸鈉的收率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0008] 中國專利（CN201110151741.6)公開了一種利用酶工程法生產(chǎn)γ-氨基丁酸的方 法，采用卷式有機(jī)膜對(duì)物料進(jìn)行脫色，可以去除物料中大部分有機(jī)色素，達(dá)到提純精制的目 的。中國專利（CN 103667383 Α)公開了一種L-谷氨酰胺的制備方法，采用納濾膜過濾技 術(shù)除去料液中的有機(jī)色素和小分子有機(jī)物，使得料液中有機(jī)雜質(zhì)大大降低，提高了料液的 透光率，降低了活性炭的用量。納濾膜在化工產(chǎn)品的脫色精制中已經(jīng)有了較多應(yīng)用，陶瓷納 濾膜相比于有機(jī)納濾膜，其具有機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)，特別適合 于苛刻環(huán)境如高溫、高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、高含鹽、有機(jī)溶劑等體系。中國專利（CN 102219770 Α) 公開了一種高純度脫氫乙酸鈉的制造方法，先添加活性炭脫色，再采用"層狀納米膜"用于 脫色后的溶液濃縮有效物質(zhì)，但是中國專利（CN 103788041 Α)認(rèn)為采用此方法，產(chǎn)品純度 仍然達(dá)不到要求。同時(shí)，該方法還存在三方面不足：第一，沒有代替活性炭的使用，主要起脫 色作用的是活性炭吸附，而膜只是去除了活性炭；第二，活性炭未能去除的色素成分，"層狀 納米級(jí)膜"也難以去除。第三，活性炭吸附色素同時(shí)也帶走了部分產(chǎn)品，影響了經(jīng)濟(jì)效益。 本發(fā)明直接采用陶瓷納濾膜對(duì)反應(yīng)料液進(jìn)行脫色，革除了活性炭的使用，減少了工藝步驟。 產(chǎn)品純度高，回收率高，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了解決脫氫醋酸鈉生產(chǎn)工藝中所存在的產(chǎn)品流失，操作環(huán)境 差，勞動(dòng)強(qiáng)度高等問題，提出一種基于陶瓷納濾膜分離技術(shù)的脫氫醋酸鈉的脫色精制工藝， 能夠有效地將合成原料液中的色素雜質(zhì)脫除，并回收脫氫醋酸鈉，獲得高品質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí) 減少環(huán)境污染，節(jié)約能源，改善操作環(huán)境，降低生產(chǎn)成本的新型脫氫醋酸鈉脫色精制工藝。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種脫氫醋酸鈉的脫色精制工藝，其具體步驟如下：
[0011] (1)脫氫醋酸鈉的合成：將脫氫醋酸粗品與水加入反應(yīng)釜中，在攪拌狀態(tài)下加入 氫氧化鈉溶液，控制pH為堿性，待計(jì)量槽中氫氧化鈉溶液加完后，升溫至80-90 °C，并在此 狀態(tài)下繼續(xù)攪拌反應(yīng)；
[0012] (2)脫氫醋酸鈉水溶液的脫色：將反應(yīng)的物料輸送至陶瓷納濾膜脫色裝置中濃 縮，滲透液進(jìn)入結(jié)晶釜冷卻結(jié)晶，濃縮液全部返回與原液混合后進(jìn)一步濃縮，濃縮過程結(jié)束 后將濃縮液收集；
[0013] (3)脫氫醋酸鈉的洗脫：將收集的濃縮液輸送至陶瓷納濾膜滲濾裝置中，通過加 入熱的去離子水將產(chǎn)品洗脫出來，滲透?jìng)?cè)溶液進(jìn)入結(jié)晶釜蒸發(fā)結(jié)晶；
[0014] (4)結(jié)晶后脫氫醋酸鈉晶體經(jīng)過脫水、烘干、粉碎，包裝成為最終產(chǎn)品。
[0015] 優(yōu)選上述步驟（1)中所述的脫氫醋酸粗品與水的質(zhì)量比例為1: (1-1. 5);氫氧化 鈉溶液質(zhì)量濃度為10% -30% ;所述的pH為8-10 ;整個(gè)過程中攪拌速率為100-300rpm ;繼 續(xù)攪拌反應(yīng)〇. 5-2h。
[0016] 優(yōu)選上述步驟（2)和步驟（3)中所述的陶瓷納濾膜均為多孔陶瓷膜；膜的構(gòu)型均 為片式、單通道管式或多通道管式之一種；膜的材料均為Zr0 2、TiO2SAl2O3中的一種或幾 種的復(fù)合材料；膜的截留分子量為200-400Da。
[0017] 優(yōu)選步驟（2)中所述的脫氫醋酸鈉水溶液的脫色工藝采用全循環(huán)錯(cuò)流過濾的方 式，濃縮倍數(shù)為1-10倍；操作壓力為0. 5-3. OMPa ;溫度為20-90°C ;膜面流速為0. 5-5m/s。 更優(yōu)選脫色工藝的濃縮倍數(shù)為5-10倍；操作壓力最佳為0. 5-1. 5MPa ;溫度最佳為80-90°C; 膜面流速最佳為3-5m/s。
[0018] 優(yōu)選步驟（2)中的冷卻結(jié)晶工藝，其攪拌強(qiáng)度初期為100-300rpm，先預(yù)冷至 50-55°C，待有晶體析出后，養(yǎng)晶30-60min，攪拌強(qiáng)度降為50-100rpm，再以0· 2-0. 5°C /min 降溫速率降到15-20°C，當(dāng)結(jié)晶釜內(nèi)呈現(xiàn)漿糊狀時(shí)結(jié)晶結(jié)束并抽濾得到脫氫醋酸鈉晶體。
[0019] 優(yōu)選步驟（3)中的脫氫醋酸鈉的洗脫工藝采用連續(xù)逆流滲濾的方式，去離子水 的溫度為80-90°C ;去離子水的添加量與收集的濃縮液質(zhì)量比為1: (1-5);操作壓力為 0.5-3.010^;溫度為25-90°(：;膜面流速為0.5-5111/8。更優(yōu)選步驟（3)中的脫氫醋酸鈉的洗 脫工藝的操作壓力為0. 5-1. 5MPa ;溫度最佳為80-90°C ;膜面流速最佳為3-5m/s。
[0020] 優(yōu)選步驟（3)中的蒸發(fā)結(jié)晶工藝，其蒸發(fā)結(jié)晶溫度控制在50-55Γ，攪拌強(qiáng)度初期 為100-300rpm，待有晶體析出時(shí)添加晶種，攪拌強(qiáng)度降為50-100rpm，晶種為純凈的脫氫醋 酸鈉晶體，晶種的添加量為蒸發(fā)結(jié)晶液中脫氫醋酸鈉質(zhì)量的1 %~2%;同時(shí)以0. 2-0. 5°C / min降溫速率降到15-20Γ，當(dāng)結(jié)晶釜內(nèi)呈現(xiàn)漿糊狀時(shí)結(jié)晶結(jié)束并抽濾得到脫氫醋酸鈉晶 體。
[0021] 優(yōu)選步驟⑷中的所述的烘干溫度控制在90-105Γ，烘干時(shí)間為2-3h。
[0022] 采用上述方法，可以得到精制的脫氫醋酸鈉產(chǎn)品，其純度達(dá)到99. 9%，并且整個(gè) 過程中脫氫醋酸鈉的回收率高達(dá)99%以上。
[0023] 有益效果：
[0024] 本發(fā)明提出的一種基于陶瓷納濾膜分離技術(shù)的脫氫醋酸鈉脫色精制工藝，能夠?qū)?脫氫醋酸鈉合成物料及脫氫醋酸鈉結(jié)晶母液中色素雜質(zhì)等脫除，并且整個(gè)過程中脫氫醋酸 納的回收率尚達(dá)99%以上，可以獲得尚品質(zhì)的脫氛醋酸納廣品。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明工藝流程圖；
[0026] 圖2是實(shí)施例1的脫色工藝流程圖；
[0027] 圖3是實(shí)施例2的洗脫工藝流程圖；
[0028] 圖4是實(shí)施例1的脫色工藝流程圖；
[0029] 圖5是實(shí)施例2的洗脫工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述實(shí) 施例僅用于示例，而不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。本發(fā)明工藝流程圖如圖1所示。
[0031] 實(shí)施例1 :
[0032] (1)向反應(yīng)釜中投入1000 g去離子水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)約95 %的脫氫醋酸粗品1000g， 開啟攪拌，調(diào)整攪拌強(qiáng)度為l〇〇rpm，并緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的氫氧化鈉水溶液1250g， 待計(jì)量槽中氫氧化鈉溶液滴加完畢后，開啟蒸汽夾套，逐步升溫至90°C，并在此溫度下攪拌 lh，此時(shí)測(cè)得溶液pH為8. 1，透光率為50 % ;
[0033] (2)將上步驟得到的脫氫醋酸鈉合成物料輸送至陶瓷納濾膜脫色裝置（如圖2所 示），采用截留分子量為200Da的Zr02片式陶瓷納濾膜，控制操作壓力為IMPa，體系運(yùn)行 溫度為90°C，膜面流速為3m/s，將物料中色素雜質(zhì)等濃縮5倍，得到滲透液2600g，濃縮液 650g。將滲透液輸入到結(jié)晶釜中，控制攪拌強(qiáng)度為200rpm，預(yù)冷至50°C，待