CN1280120A - 双乙酸钠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双乙酸钠的一种制备方法,通过乙酸与碳酸钠的合成反应实现,反应物通过高压喷雾的方法在高速搅拌下被同时喷入耐高压反应釜中,搅拌速度为100～210转/分钟,物料喷入及反应过程的温度控制40～50℃,反应物包括乙酸、乙酐和碳酸钠,也可以使用乙酸钠与乙醇的反应直接完成,该方法不使用乙醇,反应产物也不需浓缩而可直接进行干燥,减少中间操作环节,提高产品收率,同时节约能源和工时。
Description
本发明涉及食品添加剂，具体地是关于作为食品螯合剂、防腐及保鲜剂的双乙酸钠的制备方法。
双乙酸钠，结构式为CH3COONaCH3COOH·xH2O，其中x≤1/2，分子量(无水)142.09，是乙酸钠和乙酸的分子复合物，可作为一种多价螯合剂、防腐剂、霉和链形菌抑制剂用于食品领域。1982年被美国FDA承认并通过GRAS资格，同年美国联邦政府按人类直接食用的食品添加剂的产品类别为其颁发了注册号，又于1986年的重新审核中再次被批准作为食品添加剂和饲料添加剂，证明了其使用功效和安全性，即对人体和动物生态环境没有破坏或副作用。由于双乙酸钠在生物体内最终代谢产物是水、钠和二氧化碳，所以1993年美国联邦政府发布法规撤除了双乙酸钠在食品、药品及化妆品中的容许限量，表明双乙酸钠对人体健康不会产生任何危害。双乙酸钠也在中国被获准作为食品添加剂使用，使用标准为GB2760～96，中国食品添加剂分类代码为17.013。
双乙酸钠主要是用作食品添加剂和饲料添加剂，可以起螯合及防腐保鲜的功效，双乙酸钠实际上是乙酸钠和乙酸的分子复合物，其抗菌(包括抗真菌、霉菌、细菌)作用来源于乙酸，其作用机理是由于乙酸分子与类脂化合物的相溶性，当乙酸透过细胞壁，不离解的乙酸比离子化的乙酸更能有效地渗透霉菌组织的细胞壁，在乙酸钠的缓冲作用下，干扰细胞间酶的相互作用，抑制细胞内蛋白质变性，从而起到抗菌、防腐、防霉和抑制链形菌的作用。目前主要使用的传统的食品防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾均在一定程度上存在限制和缺陷，所以用双乙酸钠取代其作为食品添加剂，在美国、日本、德国等经济技术发达国家已被广泛应用，在中国也可以说是势在必行。
双乙酸钠是乙酸与碳酸钠在一定条件下的合成产物，这已是本领域公知的，但关于双乙酸钠的制备方法和工艺路线在国内还仅停留在文献和探索阶段，没有完全形成生产规模，通常可以接受的制备方法是使乙酸(醋酸)和乙酐的混合物与碳酸钠发生中和反应，产物再经浓缩、结晶、干燥，即得到所需的双乙酸钠晶体，反应过程可表示如下：或写成总反应式：
上述合成反应中，反应物一接触即发生剧烈反应生成双乙酸钠结晶体而容易出现结块现象，通常在制备过程中为避免结块而影响反应收率和产品质量，先将乙酸和乙酐的混合物溶解于乙醇中，反应结束后再进行浓缩、结晶和干燥，浓缩除去乙醇的操作对最终产品的收率会产生一定的影响，而在耗用了大量乙醇的同时，浓缩过程中能源的消耗及工时成本均较高。
本发明的目的在于提出一种制备双乙酸钠的改进方法，该方法不使用乙醇，反应产物也不需浓缩而可直接进行干燥，减少中间操作环节，提高产品收率，同时节约能源和工时。
本发明提出的制备双乙酸钠的方法，使用上述公知技术提到的原料，通过乙酸与碳酸钠的合成反应实现，反应物通过高压喷雾的方法在高速搅拌下被同时喷入耐高压反应釜中，搅拌速度为100～210转/分钟，物料喷入及反应过程的温度控制40～50℃。
本发明方法可以使用乙酸和乙酐的混合物与碳酸钠反应完成来实现，也可以使用乙酸钠与乙酸的反应直接完成，由于反应的发生非常剧烈，反应产物双乙酸钠在反应过程中不断地产生并很快形成水合结晶体，极易产生结块，不利于反应的继续发生，所以保持高速搅拌使物料均匀分布，并同时控制反应速度是实现本发明的关键，通常搅拌速度应为100～210转/分钟，而原料的喷入速度则应视结晶体的生成速度而控制，原则上是让被喷入反应釜中的反应物料能充分均匀接触发生反应。
由于反应过程产生大量二氧化碳气体，使反应釜内压力增大，所以，在具体生产中最好能间歇地将生成的二氧化碳气体排出，即反应物料可分多次喷入反应釜，于两次喷料的间隙，缓慢排出反应过程中产生的二氧化碳气，同时也为了让已喷入反应釜中的物料能充分接触而反应完全。
根据本发明提出的方法，当选用乙酸、乙酐和碳酸钠为反应原料时，可将乙酸和乙酐先行混合，混合物的重量比最好为乙酸∶乙酐=1∶2.5～4，然后与碳酸钠通过二个喷嘴同时喷入反应釜，碳酸钠与所述乙酸和乙酐混合物的重量比为1∶1.8～3.5。当然，碳酸钠固体应事先粉碎成细粉末，反应过程中的搅拌速度100～150转/分钟。
由于乙酸与碳酸钠的反应首先生成有乙酸钠，所以本发明方法也可直接选用乙酸钠做原料，与乙酸进一步反应而得到所需的双乙酸钠产品，二者的重量比为乙酸∶乙酸钠=1∶1.2～1.5，反应中搅拌速度最好控制在180～210转/分钟。
为使反应完全，在反应物料被全部喷入反应釜后，应继续维持反应30～60分钟，然后维持反应釜中温度不变，真空干燥反应产物，真空干燥的条件可参照常规操作实现。
本发明方法与公知技术的主要区别特征就在于采用了高压喷雾的方法将物料喷入反应釜中，物料进入反应釜时呈雾状，有利于充分接触发生反应，并且全部反应物料并非一次性投入，而是随着反应的发生及结晶产物的生成而逐渐投入，同时伴随高速搅拌，这样有助于反应物尽可能完全地转化成产物，提高反应的收率，对于高压喷雾操作可以按常规操作完成，以1～2公斤压力将物料喷入耐压反应釜中。本发明由于采用高压喷雾方式投料，不需使用乙醇，所以反应结束后即得到晶体产物，直接进行真空干燥即得成品，与目前公知实施方案相比，节省了大量乙醇，由于浓缩过程有可能导致部分产物的分解和丧失，所以省去浓缩步骤，有利于提高收率，同时也降低了能源及工时成本。试验和测试结果显示，本发明方法制备的双乙酸钠产品完全复合美国《食品化学药典》第三版标准，且总收率达80％，比目前常规方法的收率可提高6～8％，再考虑浓缩能耗的节省，其综合经济效益的提高是显而易见的。
关于双乙酸钠在中国生产的各项技术标准见下表，有关的检测方法可参见国家标准和河北省地方标准DB13/304-1997。
| 检测项目/产品规格 | 食品级 | 饲料级 |
| 游离乙酸质量分数(以干基计)％ | 39.0～41.0 | 3 8.0～40.0 |
| 乙酸钠质量分数(以干基计)％ | 58.0～60.0 | 56.0～58.0 |
| 水质量分数％≤ | 2.0 | 3.0～5.0 |
| PH值范围(质量分数，10％水溶液) | 4.5～5.0 | 4.5～5.0 |
| 易氧化物质量分数以甲酸计％≤ | 0.2 | |
| 砷(以As计)mg/kg≤ | 3 | |
| 重金属(以Pb计)mg/kg≤ | 10 |
以下通过具体实施例详细说明本发明的制备方法。
实施例1
食品级乙酸36.2 kg、乙酐131.5kg混合升温至约42℃，得到混合溶液167.7kg；碳酸钠80kg粉碎成细粉。
采用高压喷雾的方法(1公斤左右压力)将乙酸与乙酐的混合溶液及碳酸钠粉末按比例同时喷入耐高压、耐腐蚀的反应釜中，反应釜温度控制在45℃以下，搅拌速度125转/分钟，此时在高压喷雾的状态下，呈雾状的粉液不断反应，并有结晶体形成，喷料量达1/3时，停止喷料3～5分钟，缓慢打开排气阀门放出二氧化碳气体，待放气完毕后，继续喷料，分三次进行喷料至全部物料喷完，继续搅拌反应50分钟，然后在高压反应釜中对反应产物进行真空干燥，真空度0.08Pa，温度45～50℃，得到双乙酸钠白色晶状产物，测定收率约81％。
实施例2
取食品级乙酸钠119kg、冰醋酸(乙酸)81kg，以高压喷雾方式按比例控制同时喷入耐高压反应釜中，搅拌速度控制198转/分钟，控制反应釜内温度48℃以下，使喷入的粉液不断反应形成结晶体，控制粉液的喷入速度约80kg／小时，分四次喷完，两次喷料中间停止5～8分钟，打开排气阀门，放出反应釜中产生的二氧化碳气体。
物料全部喷完后，继续反应40分钟，启动真空系统，对产品进行真空干燥，真空度0.08Pa，温度45～50℃，得双乙酸钠成品，白色结晶体。收率约80％。
Claims (7)
1、双乙酸钠的一种制备方法，通过乙酸与碳酸钠的合成反应实现，其特征在于，反应物通过高压喷雾的方法在高速搅拌下被同时喷入耐高压反应釜中，搅拌速度为100～210转/分钟，物料喷入及反应过程的温度控制40～50℃。
2、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应物包括乙酸、乙酐和碳酸钠，将乙酸和乙酐先行混合，混合物的重量比为乙酸∶乙酐=1∶2.5～4，然后与碳酸钠通过二个喷嘴同时喷入反应釜，碳酸钠与所述乙酸和乙酐混合物的重量比为1∶1.8～3.5。
3、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，反应过程中的搅拌速度为100～150转/分钟。
4、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应物为乙酸钠和乙酸，二者的重量比为乙酸∶乙酸钠=1∶1.2～1.5。
5、如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，反应中搅拌速度控制在180～210转/分钟。
6、如权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，反应物料可分多次喷入反应釜，于两次喷料的间隙，缓慢排出反应过程中产生的二氧化碳气。
7、如权利要求1～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，在反应物料被全部喷入反应釜后，继续维持反应30～60分钟，然后真空干燥反应产物。
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