CN114409613A

CN114409613A - 一种防结块的乙酰磺胺酸钾及其制备方法

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Publication number: CN114409613A
Application number: CN202111619853.XA
Authority: CN
Inventors: 朱小刚; 庆九; 俞新南; 刘芳
Original assignee: Nantong Hongxin Chemical Co ltd; NANTONG ACETIC ACID CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: Nantong Hongxin Chemical Co ltd; NANTONG ACETIC ACID CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: CN114409613B

Abstract

本发明涉及一种防结块的乙酰磺胺酸钾及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)提供乙酰磺胺酸钾原料；(2)在密封干燥器中，用氮气与乙酰磺胺酸钾充分接触；(3)干燥后的乙酰磺胺酸钾成品进入包装工序；其中，步骤(2)中干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％。本发明通过采用氮气对乙酰磺胺酸钾原料进行吹扫，控制乙酰磺胺酸钾的干燥失重，可以有效防止乙酰磺胺酸钾结块现象的发生。

Description

一种防结块的乙酰磺胺酸钾及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法。

背景技术

乙酰磺胺酸钾，化学名为6-甲基-1,2,3-噁噻嗪-4(3)-酮-2,2-二氧化钾，俗称安赛蜜，AK糖(Acesulfame-K)。

在常规乙酰磺胺酸钾生产方法中，使氨基磺酸与胺(例如，三乙胺)反应以形成铵系氨基磺酸盐。然后使铵系氨基磺酸盐与双乙烯酮反应以形成乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐。使乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐环化、水解并且中和以形成乙酰磺胺酸钾。申请号为201780001641.0的专利具体公开了乙酰磺胺酸钾的生产方法。

通常，通过与三氧化硫在无机或有机溶剂中反应使乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐环化以形成环状三氧化硫加合物，用于该反应的溶剂为有机溶剂。随后使通过该反应形成的加合物水解并且然后用氢氧化钾中和以形成乙酰磺胺酸钾。

由于乙酰磺胺酸钾具有安全无毒、性质稳定、甜味爽口、没有不良后味、价格适宜等优点，是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一，用于食品、医药等方面作甜味剂。

结块是安赛蜜储存过程中普遍存在的现象，结块周期长短直接影响安赛蜜的正常生产过程及后续使用。目前大多数厂家采用敞口降温凉料、结块后敲碎再包装的做法，虽然短期内可减轻安塞蜜结块现象，但存在以下缺点：(1)敞口凉料过程中易进异物，影响客户使用；(2)敲碎再包装过程生产效率低，增加成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，通过采用氮气对乙酰磺胺酸钾原料进行吹扫，控制乙酰磺胺酸钾的干燥失重，可以有效防止乙酰磺胺酸钾结块现象的发生。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供乙酰磺胺酸钾原料；

(2)在密封干燥器中，用氮气与乙酰磺胺酸钾充分接触；

(3)干燥后的乙酰磺胺酸钾进入包装工序得到成品；

其中，步骤(2)中干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％。

优选地，步骤(2)中，所用氮气的体积分数≥99.9％。

优选地，步骤(2)中，乙酰磺胺酸钾与氮气的体积比为1:1～5。

优选地，步骤(2)中控制氮气的温度为20～35℃。

优选地，步骤(2)中控制氮气的压强为0.2～0.4Mpa。

优选地，步骤(2)中乙酰磺胺酸钾的停留时间为10～30min。

优选地，步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的干燥失重为0.5～1％。

优选地，在15～20℃下，提供乙酰磺胺酸钾原料进入密封干燥器。

优选地，步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的制备包括以下步骤：

使氨基磺酸与三乙胺反应以形成铵系氨基磺酸盐溶液；

使所述铵系氨基磺酸盐溶液与双乙烯酮反应以形成乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐溶液；

使所述乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐溶液与环化剂组合物中的三氧化硫反应以形成环状三氧化硫加合物；

使所述环状三氧化硫加合物水解以形成乙酰磺胺酸H组合物；

使所述乙酰磺胺酸H组合物中的乙酰磺胺酸H与碱反应以形成粗制乙酰磺胺酸钾组合物；

由所述粗制乙酰磺胺酸钾组合物形成所述乙酰磺胺酸钾原料。

本发明还要提供一种防结块的乙酰磺胺酸钾的技术方案，由如权利要求1至9任一项所述的制备方法得到，乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过采用体积分数大于等于99.9％的氮气对乙酰磺胺酸钾原料进行吹扫，由于氮气中无水分、无其他杂质，能够控制乙酰磺胺酸钾的干燥失重，可以有效的防止乙酰磺胺酸钾结块现象的发生，从而提高生产效率，降低成本。通过本发明制备方法得到的乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

附图说明

图1为乙酰磺胺酸钾的干燥失重与存放时间关系图；

图2为本发明制备方法的流程图；

图3为乙酰磺胺酸钾水中的溶解度曲线图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规实验条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例或份数按重量计。

本发明中所述的乙酰磺胺酸钾的干燥失重按照标准《GB 25540-2010》进行分析，指乙酰磺胺酸钾在105℃、干燥2h，至恒重后所减少的重量，乙酰磺胺酸钾“干燥失重”的主要成分是水分，通常以百分率表示。

结块是安赛蜜储存过程中普遍存在的现象。如附图3所示，乙酰磺胺酸钾在水中的溶解度随着温度的变化有较明显的变化，产品的附着水，导致产品在储存过程中随着日夜、四季温度的变化，微观上存在溶解、析出的过程，导致晶体之间产生黏连，表现为结块。

发明人通过研究发现：降低乙酰磺胺酸钾的干燥失重，可以使安赛蜜在存储过程中的结块现象大幅减少，延长存贮周期，如附图1所示，乙酰磺胺酸钾成品中的干燥失重越低，存放时间越长，当其干燥失重≤0.05％时，乙酰磺胺酸钾可以存放36个月而不结块。

本发明通过采用氮气对乙酰磺胺酸钾原料进行吹扫，使乙酰磺胺酸钾原料与氮气充分接触，能够控制乙酰磺胺酸钾的干燥失重，可以有效的防止乙酰磺胺酸钾结块现象的发生，从而提高生产效率，降低成本。通过本发明制备方法得到的乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

本发明提供的一种防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供乙酰磺胺酸钾原料；

(2)在密封干燥器中，用氮气与乙酰磺胺酸钾充分接触，使干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％；

(3)干燥后的乙酰磺胺酸钾进入包装工序得到成品。

在一个具体的实施例中，步骤(2)所用氮气的体积分数≥99.9％，又可以称为纯氮气。纯氮气中水分含量在15ppm(质量百分含量0.0015％)，由于纯氮气中水分几乎没有，又无其他杂质，通过纯氮气处理后可将乙酰磺胺酸钾原料的水分(干燥失重)将至500ppm(质量百分含量0.05％)以下，常温下存放3年未见结块现象。

在又一具体的实施例中，步骤(2)中，乙酰磺胺酸钾与氮气的体积比为1:1～5。具体可以设置为如下比例，如1:1～1.5，1:1～2，1:1～2.5，1:1～3，1:1～3.5，1:1～4，1:1～4.5等。当乙酰磺胺酸钾与氮气的体积比小于1:1～5时，会导致氮气含量过多而造成原料的浪费，而当乙酰磺胺酸钾与氮气的体积比大于1:1～5时，又会造成氮气含量不足而不能带走充足的水分，进而不能达到防结块的目的。

在又一具体的实施例中，步骤(2)中控制氮气的温度为20～35℃，更具体地可以设置为20℃、25℃、27℃、30℃、32℃、35℃。当温度过高或过低时，不会造成更优的处理效果，均会造成能源的浪费。

在又一具体的实施例中，步骤(2)中控制氮气的压强为0.2～0.4Mpa，更具体地可以设置为0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mpa。当压力过低时会降低处理效果，而压力过高时则会造成能源的浪费。

在又一具体的实施例中，步骤(2)中乙酰磺胺酸钾的停留时间为10～30min，更具体地可以设置为10min、15min、20min、25min、30min。当停留时间过短时达不到处理效果或处理效果下降，而时间过长时则处理效果增加不明显，进而造成设备的利用效率下降。

在又一具体的实施例中，步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的干燥失重为0.5～1％。当乙酰磺胺酸钾原料的干燥失重过高时，不能直接用该方法处理，需要对原料进行其他干燥处理直至乙酰磺胺酸钾原料的干燥失重在0.5～1％的范围内。

在又一具体的实施例中，在15～20℃下，提供乙酰磺胺酸钾原料进入密封干燥器。更具体地可以设置为15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃。当乙酰磺胺酸钾原料温度过高或过低时均会影响处理效果。

在又一具体的实施例中，步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的制备包括以下步骤：

使氨基磺酸与三乙胺反应以形成铵系氨基磺酸盐溶液；

使所述环状三氧化硫加合物水解以形成乙酰磺胺酸H组合物；

由上述的制备方法得到的乙酰磺胺酸钾成品的干燥失重≤0.05％，常温下存放3年未见结块现象。

下面具体描述乙酰磺胺酸钾原料的制备，包括以下步骤：

铵系氨基磺酸盐形成反应

在第一反应步骤中，使氨基磺酸与胺反应以形成铵系氨基磺酸盐。在以下反应(1)中显示了使用三乙胺作为胺并且产生三乙基铵氨基磺酸盐的示例性反应机制。

胺还可以选自三甲基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三异丙基胺及其混合物。

乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐形成反应

铵系氨基磺酸盐与乙酰基乙酰基化剂反应以形成乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐，优选为乙酰乙酰胺-N-磺酸三乙基铵盐。乙酰乙酰化剂包含双乙烯酮。

用于形成乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐的示例性反应机制使用乙酰乙酰胺-N-磺酸三乙基铵盐和双乙烯酮作为反应物并且产生乙酰乙酰胺三乙基铵盐，其显示在以下反应(2)中。

铵系氨基磺酸盐形成反应和乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐形成反应可以使用有机溶剂，有机溶剂优选为二氯甲烷，氯仿，三氯代乙烯，丙酮，冰醋酸及其混合物。

环化和水解

使乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐与环化剂在溶剂的存在下反应，以形成环状三氧化硫加合物组合物，其包含环状三氧化硫加合物和在一些情况下的杂质，例如未与SO₃发生环合反应的乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐。

使用三氧化硫作为环化剂的示例性环化反应显示在以下反应(3)中。

用于环化反应的溶剂优选为二氯甲烷，丙酮，冰醋酸，三氯代乙烯及其混合物。

环状三氧化硫加合物可以经由常规手段(例如，使用水)水解。使环状三氧化硫加合物水解以形成乙酰磺胺酸H组合物。示例性水解反应机制显示在以下反应(4)中。

水的添加导致相分离。甜味剂酸的大部分存在于有机相中。

中和

乙酰磺胺酸H组合物中的乙酰磺胺酸H与碱中和产生了粗制乙酰磺胺酸钾组合物。碱优选为KOH，KHCO₃，K₂CO₃和钾醇盐。使用氢氧化钾作为中和剂的示例性反应机制显示在以下反应(5)中。

粗制乙酰磺胺酸钾组合物包含乙酰磺胺酸钾、水和未与SO₃发生环合反应的乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐。为了减少或消除不必要的杂质，例如乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐，使粗制乙酰磺胺酸钾组合物中的乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐在强碱性条件下发生反应以形成中间乙酰磺胺酸钾组合物。中间乙酰磺胺酸钾组合物包含乙酰基乙酰胺-N-磺酸盐。碱优选为KOH。乙酰乙酰磺胺酸基三乙胺盐与氢氧化钾的示例性反应机制显示在以下反应(6)中。

粗制乙酰磺胺酸钾组合物依次经过泵a，质量流量计a与混合器连接；KOH溶液依次经过泵b，质量流量计b与混合器连接，中间乙酰磺胺酸钾组合物经由混合器的出口流出进入下一步骤。

浓缩分离

使中间乙酰磺胺酸钾组合物经由蒸发浓缩、脱色、重结晶以形成精制乙酰磺胺酸钾组合物，即本发明中的乙酰磺胺酸钾原料，控制其干燥失重为0.5～1％。

实施例1

由上述方法制备的干燥失重为0.8％的乙酰磺胺酸钾原料，于15℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为20℃，压力为0.2Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾原料与纯氮气的体积比为1：1，停留时间10min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.02％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

实施例2：

由上述方法制备的干燥失重为0.5％的乙酰磺胺酸钾原料，于20℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为30℃，压力为0.4Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：5，停留时间30min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.005％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

实施例3：

由上述方法制备的干燥失重为0.6％的乙酰磺胺酸钾原料，于18℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为25℃，压力为0.2Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：3，停留时间20min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.01％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

实施例4：

由上述方法制备的干燥失重为0.7％的乙酰磺胺酸钾原料，于15℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为20℃，压力为0.3Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：4，停留时间15min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.015％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放3年未见结块现象。

对比例1：

由上述方法制备的干燥失重为0.8％的乙酰磺胺酸钾原料，于20℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为20℃，压力为0.2Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为2：1，停留时间5min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.5％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放6个月出现结块现象。

对比例2：

由上述方法制备的干燥失重为0.8％的乙酰磺胺酸钾原料，于35℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为20℃，压力为0.4Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：1，停留时间15min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.1％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放12个月出现结块现象。

对比例3：

由上述方法制备的干燥失重为0.5％的乙酰磺胺酸钾原料，于20℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为30℃，压力为0.1Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：5，停留时间15min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.15％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放8个月出现结块现象。

对比例4：

由上述方法制备的干燥失重为1.5％的乙酰磺胺酸钾原料，于20℃下连续进入密封的箱式干燥器；上述乙酰磺胺酸钾原料与温度为30℃，压力为0.4Mpa的纯氮气(体积分数≥99.9％)充分接触，乙酰磺胺酸钾与纯氮气的体积比为1：5，停留时间30min，干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重为0.12％；干燥后的乙酰磺胺酸钾由输送皮带进入包装工序得到乙酰磺胺酸钾成品，常温下存放10个月出现结块现象。

以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)提供乙酰磺胺酸钾原料；

(2)在密封干燥器中，用氮气与乙酰磺胺酸钾充分接触；

(3)干燥后的乙酰磺胺酸钾进入包装工序得到成品；

其中，步骤(2)中干燥后的乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％。

2.根据权利要求1所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所用氮气的体积分数≥99.9％。

3.根据权利要求1或2所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，乙酰磺胺酸钾与氮气的体积比为1:1～5。

4.根据权利要求3所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中控制氮气的温度为20～35℃。

5.根据权利要求3所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中控制氮气的压强为0.2～0.4Mpa。

6.根据权利要求1所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中乙酰磺胺酸钾的停留时间为10～30min。

7.根据权利要求1所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的干燥失重为0.5～1％。

8.根据权利要求1所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：在15～20℃下，提供乙酰磺胺酸钾原料进入密封干燥器。

9.根据权利要求1所述的防结块的乙酰磺胺酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中乙酰磺胺酸钾原料的制备包括以下步骤：

使氨基磺酸与三乙胺反应以形成铵系氨基磺酸盐溶液；

使所述环状三氧化硫加合物水解以形成乙酰磺胺酸H组合物；

10.一种防结块的乙酰磺胺酸钾，其特征在于：由如权利要求1至9任一项所述的制备方法得到，乙酰磺胺酸钾的干燥失重≤0.05％。