專利名稱：一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑領(lǐng)域，具體涉及一種粒狀食品添加劑硫酸鋁鉀 的合成方法。屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硫酸鉬鉀，別名鉀明礬，化學(xué)式A1K(S04)2'12H20,為無色透明幾何 八面體結(jié)晶，加熱至20(TC，脫水成無水時為白色粉末，脫水后為燒明礬。 無臭，略有甜昧和收斂澀味。硫酸鋁鉀為酸性鹽，在食品領(lǐng)域，主要用作 中和堿性的疏松劑，產(chǎn)生二氧化碳和中性鹽，可避免食品產(chǎn)生不良氣味， 又可避免因堿性增大而導(dǎo)致食品品質(zhì)下降，還能控制疏松劑產(chǎn)氣的快慢。 硫酸鋁鉀與碳酸氫鈉反應(yīng)較饅，產(chǎn)氣較緩和，降低堿性可使食品酥脆。硫 酸鋁鉀有收斂作用，能和蛋白質(zhì)結(jié)合導(dǎo)致蛋白質(zhì)形成疏松凝膠而凝固，使 食品組織致密化，有防腐作用。還可作為腌漬品的護色劑；作為凈水劑用； 用于海蟄、銀魚等海產(chǎn)品的腌漬脫水的加工?？稍谟驼ㄊ称?、水產(chǎn)品、豆 制品、發(fā)酵粉、威化餅干、膨化食食品、蝦片中按生產(chǎn)需要適量使用。
食品級硫酸鋁鉀主要生產(chǎn)方法有明礬石法和重結(jié)晶法等。目前生產(chǎn) 的食品級硫酸鋁鉀存在的主要問題是粒度過細，均在20目以上，這樣的 產(chǎn)品無法生產(chǎn)食品級燒明礬，因此影響了產(chǎn)品的銷售，尤其是外貿(mào)出口。 國際貿(mào)易食品級硫酸鋁鉀除了純度指標(biāo)外，要求的粒度在8-10目。
Amara等人(Crystallization of potash alum: effect of power ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 2001， 8: 265-270; Growth rate of potash alum crystals: comparison of silent and ultrasonic conditions, Ultrasonics Sonochemistry, 2004, 11: 17-21)釆用夾套恒溫攪拌槽反應(yīng)器合成硫酸鋁鉀，主要研究了超聲波的強度對晶體生長的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波的強度對硫 酸鉬鉀晶體生長有很大影響，晶體顆粒的大小隨超聲波的強度增大而減 小。該法只能合成細小顆粒晶體。
Takiyama等人(Growth rate enhancement by microcrystals and the quality
of resulting potash alum crystals, Journal of Crystal Growth, 1998， 192:
439—447)禾口Matsuoka等人(Growth rate enhancement of potash alum crystals
by microcrystals, Journal of Crystal Growth, 1996, 158: 322-327)釆用水浴夾
套攪拌釜合成硫酸鋁鉀，研究了在晶體生長區(qū)添加微晶的方法加快晶體生 長速率和加大晶體顆粒大小，發(fā)現(xiàn)在晶體生長區(qū)微晶的大小和數(shù)量明顯影
響硫酸鋁鉀生長。另外他們還研究了硫酸鋁鉀晶體生長機理(Mechanismof
growth rate enhancement by micro-crystals for the potash alum-water system,
Chemical Engineering Science, 2001, 56: 2325-2334 )。該法能夠合成4mm大
小的晶體。
Ristic等人(Long and short period growth rate variations in potash alum crystals, Journal of Crystal Growth, 1996， 160: 330-336 )研究了各種實驗 條件下的硫酸鉬鉀晶體生長速率。該法展示了晶體生長的某些規(guī)律，但無 法合成較大顆粒的晶體。
CN 1515494A提出一種晶體硫酸鉬鉀生產(chǎn)方法，采用含氧化鋁的原料，
經(jīng)酸溶、風(fēng)化結(jié)晶、蒸汽溶解、分離得到晶體硫酸鋁鉀。該法是廢渣綜合 利用，產(chǎn)品不能作為食品添加劑。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的食品用硫酸鋁鉀粒度過細的缺點，本發(fā)明提供了 一種粒狀硫酸鋁鉀晶體的合成方法，該方法生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品純度達到食品添加劑要求，粒度滿足生產(chǎn)燒明礬。
本發(fā)明是釆取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方 法，合成步驟為
第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁A12(S04)318H20 :工業(yè)硫酸鉀K2S04 : 水=(3. 5~4. 5) :1: (11.5~12. 5)的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸 鉀在水中溶解，其中工業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0. 1~1%的鐵，80 土5。C下反應(yīng)0. 7~1.2h，冷卻至60°C，然后按重量比為晶種加入量工 業(yè)硫酸鉀-l: (10~12. 5)的量加入粒度為80~120目的晶種，攪拌速度 為80~120pmr,降溫速度為3.2-4. 6°C/h，當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)束， 過濾，晶體干燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80 - 120目的晶體為晶種， 母液回收作為第二步循環(huán)操作之用；
第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前一步得到的母液
=(2.8-3.6) :1: (7. 0~8. 2) : (5. 2 — 6. 5)的比例將工業(yè)硫酸銘 和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一步得到的母液中，80土5。C下反應(yīng)0.7~ 1.2h,冷卻至6(TC，然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀=1: (10-12.5)的量加入粒度為80 ~ 120目的晶種，攪拌速度為80 - 120 pmr，降 溫速度為3.2~4.6°C/h，當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干燥 分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80 - 120目的晶體為晶種，母液回收循環(huán)利 用；
第三步，重復(fù)第二步3~5次即母液循環(huán)操作，最后一次得到的母液 進行重結(jié)晶，生產(chǎn)FeK(S0》2和回收鋁鹽。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著特點為
l.本發(fā)明提出的合成方法，原料可釆用含F(xiàn)e質(zhì)量百分比為0.1-1.0%的低品位的工業(yè)硫酸鋁，不需要象現(xiàn)有技術(shù)中一樣釆用鐵含量在0.1%
以下的硫酸鋁，原料價格低廉，可降低生產(chǎn)成本10~20%;
2. 嚴格控制溫降條件，使得產(chǎn)品硫酸鋁鉀達到8~10目粒度的指標(biāo)。 生產(chǎn)過程中將結(jié)晶溫度控制在40 6(TC,生產(chǎn)出的硫酸鋁鉀粒度為8~10 目，可用于生產(chǎn)食品級燒明礬，適應(yīng)巿場需求。
3. 根據(jù)原料含鐵程度選擇合適的母液循環(huán)操作次數(shù)，滿足需要的產(chǎn) 品純度。因為采用的是低品位的硫酸鋁，其中含鐵量比較高，經(jīng)過實驗發(fā) 現(xiàn)，重復(fù)第二步3~5次即母液循環(huán)操作，產(chǎn)品的純度可以得到保證。


附圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面通過實例對本發(fā)明進行詳細描述。
使用的工業(yè)硫酸鋁為Al2 (S04) 318H20，工業(yè)硫酸鉀為K2S04，原料 為巿售產(chǎn)品。 實施例1
一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，合成步驟為
第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁A12(S04)318H20 :工業(yè)硫酸鉀K2S04 : 水- (3.5-4.5) :1: (11.5-12.5)的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸 鉀在水中溶解，其中工業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0. 1~1%的鐵，80 士5。C下反應(yīng)0.7~1.2h，冷卻至60°C,然后按重量比，加入晶種，加入 量為工業(yè)硫酸鉀=1: (10-12.5);加入的晶種粒度為80 ~ 120目，攪 拌速度為80~120pmr，降溫速度為3. 2 ~ 4. 6°C/h，當(dāng)溫度降至40。C時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干燥，分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80 ~ 120目的晶
體為晶種，母液回收用作下一步循環(huán)操作；
第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前一步得到的母液
=(2. 8~3. 6) :1: (7.0 — 8.2) : (5. 2 — 6. 5)的比例將工業(yè)硫酸鋁 和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一步得到的母液中，80土5。C下反應(yīng)0.7-1. 2h,冷卻至6(TC,然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀-l: (10~ 12.5)的量，加入粒度為80 - 120目的晶種，攪拌速度為80 ~ 120 pmr, 降溫速度為3.2~4.6°C/h,當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干 燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80~120目的晶體為晶種，母液回收循環(huán) 利用；
第三步，重復(fù)第二步，經(jīng)母液循環(huán)操作3-5次，最后一次得到的母 液進行重結(jié)晶，生產(chǎn)復(fù)鹽FeK(S04)2和回收鋁鹽。
其中，第一步中工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水的比例可以是(3.5-4.5): 1: (11. 5 ~ 12. 5)中的任意比例，如3. 5: 1: 11.5、 4.1: 1: 11.8 或者4.5: l: 12.5。第二步中按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前 一步得到的母液=(2. 8~3.6) :1: (7.0 — 8.2) : (5.2~6. 5)，這個 比例可以是2. 8: 1: 7: 5.2、 3.2: 1: 7.4: 5. 5或者是3. 6: 1: 8.2: 6.5。 第一、二步中反應(yīng)溫度可以是75 85。C中的任意溫度，如75°C、 82"或 85°C;反fe時間可以是0.7h、 0.88h或1.2 h;晶種加入量的比例工 業(yè)硫酸鉀可以是l: 10、 1: ll或者l: 12.5。晶種可以是80 ~ 120目的硫 酸鋁鉀，80目、100目、120目或者混合物都可以；攪拌速度為80pmr、 110pmr或者120pmr;降溫速度為3. 2°C/h、 4. l°C/h或者4. 6°C/h?？梢?重復(fù)第二步3~5次即進行母液循環(huán)操作，如3次、4次或5次，次數(shù)的多 少由原料含鐵量確定，保證產(chǎn)品純度為前提。實施例2
一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，合成步驟為
20g A12(S04)3 18H20、 6g K2S04、 45g水和36g母液，進行溶解反應(yīng)， 在8(TC下反應(yīng)0. 75~1.0h,反應(yīng)后的物料轉(zhuǎn)入結(jié)晶階段，結(jié)晶反應(yīng)的攪 拌速度控制在80~120 pmr，在物料溫度在60。C時，加入80 100目晶種 0. 5g,攪拌下以3.2~4. 6°C/h溫速降溫，當(dāng)物料溫度降至40。C時，為結(jié) 晶終點，物料進行過濾，濾液即母液返回溶解反應(yīng)步驟作循環(huán)利用，結(jié)晶 體進行干燥，干燥后的結(jié)晶體進行分篩，8~10目為產(chǎn)品，其余回收，其 中80~100目可作為晶種使用，合成反應(yīng)完成一個循環(huán)。合成反應(yīng)得到 34. 7g晶體，其中8~10目占75. 6%; 35. 5g母液。合成過程蒸發(fā)水分36. 5g， 損失物料0.79g為機械損失。
實施例3
一種粒狀硫酸鉬鉀的合成方法，合成步驟為
第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁A12(S04)318H20 :工業(yè)硫酸鉀K2S04 : 水=3. 5 : 1 : 11. 5的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀在水中溶解，其中工 業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0. 1~1%的鐵，75。C下反應(yīng)0. 7h,冷卻至 60°C,然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀-l: 10的量加入粒度為 80~120目的晶種，攪拌速度為80pmr，降溫速度為3. 2°C/h，當(dāng)溫度降至 4(TC時結(jié)晶結(jié)東，過濾，晶體干燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80-120 目的晶體為晶種，母液回收用作下一步循環(huán)操作；
第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前一步得到的母液 =2.8 : l : 7.0 : 5.2的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一
步得到的母液中，75'C下反應(yīng)0.7h，冷卻至60°C，然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀=1: IO的量加入粒度為80 - 120目的晶種，攪拌速 度為80 pmr,降溫速度為3.2°C/h，當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)束，過濾， 晶體干燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80~120目的晶體為晶種，母液回 收循環(huán)利用；
第三步，重復(fù)第二步3~5次，最后一次得到的母液進行重結(jié)晶，生 產(chǎn)FeK(S0》2和回收鋁鹽。
實施例4
一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，合成步驟為
第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁A12(S04)318H20 :工業(yè)硫酸鉀K2S04 : 水=3.9 : 1 : 11.8的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀在水中溶解，其中工 業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0. 1~1%的鐵，80土5。C下反應(yīng)1.2h，冷卻 至6(TC,然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀-l: 10的量加入粒度 為80~120目的晶種，攪拌速度為90pmr，降溫速度為4. 6°C/h,當(dāng)溫度 降至40'C時結(jié)晶結(jié)東，過濾，晶體干燥分選8-10目的晶體為產(chǎn)品、80~ 120目的晶體為晶種，母液回收用作下一步循環(huán)操作；
第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前一步得到的母液 =3.2 : l : 7. 8:5. 6的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一
步得到的母液中，80土5。C下反應(yīng)0.9h，冷卻至60。C,然后按重量比為晶 種加入量工業(yè)硫酸鉀=1: 11.5的量加入粒度為80~120目的晶種，攪 拌速度為110 pmr,降溫速度為3. 6°C/h,當(dāng)溫度降至40°C時結(jié)晶結(jié)東， 過濾，晶體干燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80~120目的晶體為晶種， 母液回收循環(huán)利用；
第三步，重復(fù)第二步次，最后一次得到的母液進行重結(jié)晶回收鋁鹽，生產(chǎn)FeK(S04)2和回收鋁鹽。 實施例5
一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，合成步驟為
第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁A12(S04)318H20 :工業(yè)硫酸鉀K2S04 : 水=4. 5 : 1 : 12.5的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀在水中溶解，其中工 業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0.1~1%的鐵，85'C下反應(yīng)1.2h,冷卻至 6(TC,然后按重量比為晶種加入量工業(yè)硫酸鉀=1: 12.5的量加入粒度 為80~120目的晶種，攪拌速度為120 pmr,降溫速度為4.6°C/h，當(dāng)溫 度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)東，過濾，晶體干燥分選8 ~ 10目的晶體為產(chǎn)品、80 ~ 120目的晶體為晶種，母液回收用作下一步循環(huán)操作；
第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁工業(yè)硫酸鉀水前一步得到的母液 =3.6 : l : 8.2 : 6.5的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一
步得到的母液中，85'C下反應(yīng)1.2h,冷卻至6(TC，然后按重量比為晶種 加入量工業(yè)硫酸鉀-l: 12.5的量加入粒度為80 - 120目的晶種，攪拌 速度為120 pmr,降溫速度為4.6°C/h,當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)束，過 濾，晶體干燥分選8 10目的晶體為產(chǎn)品、80~120目的晶體為晶種，母 液回收循環(huán)利用；
第三步，重復(fù)第二步3-5次，最后一次得到的母液進行重結(jié)晶，生 產(chǎn)FeK(SO》2和回收鋁鹽。
實施例6
一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，合成步驟為
第一步，25. 2g工業(yè)硫酸鋁和6. 7g工業(yè)硫酸鉀在80g水中溶解，其中工業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0.1~1%的鐵，80土5。C下反應(yīng)0.7-1.2h,冷卻至6(TC，然后加入粒度為80~120目的晶種0. 5~0.8g,攪拌 速度為80 120pmr，降溫速度為3. 2 ~ 4. 6。C/h，當(dāng)溫度降至40。C時結(jié)晶 結(jié)東，過濾，晶體千燥分選8~10目的晶體為產(chǎn)品、80~120目的晶體為 晶種，母液回收用作下一步循環(huán)操作；
第二步，20g A12(S04)3 18眼6g K2S04、 45g水和36g母液，加入溶 解反應(yīng)，80士5。C下反應(yīng)0. 7~1. 2h，冷卻至60°C,然后加入80 - 120目 晶O. 5~0. 8g，控制攪拌速度為80~120pmr，降溫速度為3. 2 ~ 4. 6°C/h， 當(dāng)溫度降至4(TC時結(jié)晶結(jié)東，過濾，晶體干燥分選粒度在8-10目的晶體 為產(chǎn)品、80 - 120目的晶體為晶種，母液回收循環(huán)利用。反應(yīng)得到32~ 40g晶體，其中8 ~ 10目占72 ~ 85%; 30. 5 ~ 45g母液。合成過程蒸發(fā)水分 35.5~40g,損失物料O. 7~0. 86g為機械損失；
第三步，重復(fù)第二步3~5次，最后一次得到的母液進行重結(jié)晶，生產(chǎn) FeK(S04)2和回收鋁鹽。
權(quán)利要求
1.一種粒狀硫酸鋁鉀的合成方法，其特征在于合成步驟為第一步，按重量比工業(yè)硫酸鋁∶工業(yè)硫酸鉀∶水＝(3.5～4.5)∶1∶(11.5～12.5)的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀在水中溶解，其中工業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0.1～1％的鐵，80±5℃下反應(yīng)0.7～1.2h，冷卻至60℃，然后按重量比為晶種加入量∶工業(yè)硫酸鉀＝1∶(10～12.5)的量加入粒度為80～120目的晶種，攪拌速度為80～120pmr，降溫速度為3.2～4.6℃/h，當(dāng)溫度降至40℃時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干燥分選8～10目的晶體為產(chǎn)品、80～120目的晶體為晶種，母液回收作為第二步循環(huán)操作用；第二步，按重量比工業(yè)硫酸鋁∶工業(yè)硫酸鉀∶水∶前一步得到的母液＝(2.8～3.6)∶1∶(7.0～8.2)∶(5.2～6.5)的比例將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一步得到的母液中，80±5℃下反應(yīng)0.7～1.2h，冷卻至60℃，然后按重量比為晶種加入量∶工業(yè)硫酸鉀＝1∶(10～12.5)的量加入粒度為8 0～120目的晶種，攪拌速度為80～120pmr，降溫速度為3.2～4.6℃/h，當(dāng)溫度降至40℃時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干燥分選粒度在8～10目的晶體為產(chǎn)品、80～120目的晶體為晶種，母液回收循環(huán)利用；第三步，重復(fù)第二步3～5次即母液循環(huán)操作，最后一次得到的母液進行重結(jié)晶回收鋁鹽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種粒狀硫酸鋁鉀晶體的合成方法，該方法生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品純度達到食品添加劑要求，粒度滿足生產(chǎn)燒明礬。合成步驟為第一步，將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀在水中溶解，其中工業(yè)硫酸鋁中含有質(zhì)量百分比為0.1～1％的鐵，80±5℃下反應(yīng)0.7～1.2h，冷卻至60℃，然后按重量比加入粒度為80～120目的晶種，攪拌速度為80～120pmr，降溫速度為3.2～4.6℃/h，當(dāng)溫度降至40℃時結(jié)晶結(jié)束，過濾，晶體干燥分選8～10目的晶體為產(chǎn)品、80～120目的晶體為晶種，母液回收作為第二步循環(huán)操作之用；第二步，將工業(yè)硫酸鋁和工業(yè)硫酸鉀溶解于水和前一步得到的母液中，其余步驟同第一步；第三步，重復(fù)第二步循環(huán)操作3～5次。
文檔編號C01F7/76GK101302024SQ200810122809
公開日2008年11月12日 申請日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者慧 張, 徐建強, 鄭有飛, 陸建剛, 陳敏東 申請人:南京信息工程大學(xué)