本發(fā)明涉及山梨酸的提純方法，尤其是熔融結(jié)晶器提純山梨酸的方法。
背景技術(shù)：
山梨酸及其鉀鹽能抑制霉菌生長，長期來用作食品防腐劑，特別在低ph值時，可作為未離解的酸起防腐作用。山梨酸具有其他防腐劑所沒有的特點，即有很強(qiáng)的防腐選擇性，它能抑制對人類有害細(xì)菌的生長，而對有益于人的細(xì)菌則無害，例如它可抑制乳酪霉菌生長但并不影響幫助乳酪熟化的細(xì)菌的生長。因此在食品工業(yè)中山梨酸大量用作乳酪、蛋糕和其他糕點的防腐劑。主要用于干酪、腌漬蔬菜、干燥水果、果汁、水果糖漿、飲料、蜜餞、面包、糖果等的防霉。也用于魚肉品的保鮮。還應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、飼料等方面。目前國內(nèi)外規(guī)?；a(chǎn)山梨酸的設(shè)備為一般的搪瓷反應(yīng)釜，其成熟工藝的工序大致如下：即取乙烯酮與巴豆醛在催化劑的作用下，發(fā)生縮合反應(yīng)，再水解、干燥、包裝等工序獲得成品，然而由于該工藝生產(chǎn)出的山梨酸外觀很次，雜質(zhì)多，有刺激性氣味。故現(xiàn)有的這種山梨酸的工藝及設(shè)備有待改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供熔融結(jié)晶器提純山梨酸的方法，其具有良好的平行反應(yīng)選擇性和安全性，降低了成本和設(shè)備投資；對環(huán)境友好，能耗少，且山梨酸產(chǎn)品純度高、品質(zhì)穩(wěn)定。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提純山梨酸的方法，其創(chuàng)新點在于：采用熔融結(jié)晶器提純山梨酸，具體步驟為：
(1)結(jié)晶：在熔融結(jié)晶器外夾套底部通入冷凍鹽水，冷凍鹽水均勻的在熔融結(jié)晶器外壁呈降膜流動，將粗山梨酸溶液投入到熔融結(jié)晶器內(nèi)，粗山梨酸溶液在熔融結(jié)晶器內(nèi)壁降膜流下，逐步冷卻而結(jié)晶，在換熱面上逐步生長出均勻的晶體層，晶體層的濃度高于熔融結(jié)晶器內(nèi)溶液的濃度，雜質(zhì)逐步富集于溶液中；
(2)發(fā)汗、熔化：冷凍鹽水通入12～30minmin后，停止供料，然后通過換熱器調(diào)節(jié)熱水溫度對晶體層進(jìn)行部分熔化，使晶體層中夾雜的低熔點雜質(zhì)熔化排除，進(jìn)一步提純晶體。
本發(fā)明采用熔融結(jié)晶器利用分離物質(zhì)之間凝固點的不同而實現(xiàn)物質(zhì)分離和提純，通過調(diào)節(jié)能量的傳輸控制傳質(zhì)，從而達(dá)到提高結(jié)晶效率和結(jié)晶成品的純度的效果；提高了平行反應(yīng)選擇性；對于使用溶劑的重結(jié)晶會引起爆炸、燃燒等不安全因素的體系，通過熔融結(jié)晶器控制輸入，維持結(jié)晶的最佳濃度，低溫操作可提高系統(tǒng)安全性；在結(jié)晶器上部導(dǎo)氣管通入適量的壓縮空氣，使溶液在結(jié)晶管內(nèi)形成彈狀流氣泡上升，造成熔體的湍動，增強(qiáng)傳質(zhì)和傳熱性能。
進(jìn)一步地，所述結(jié)晶步驟具體為：先在熔融結(jié)晶器外夾套底部通入冷凍鹽水，溫度為-10℃～-2℃，冷凍鹽水均勻的在熔融結(jié)晶器外壁呈降膜流動，然后將粗山梨酸溶液投入到熔融結(jié)晶器內(nèi)，同時通過熔融結(jié)晶器導(dǎo)氣管以4～7m3/min的速度向粗山梨酸溶液內(nèi)通入壓縮空氣，使之在結(jié)晶管內(nèi)形成彈狀流氣泡上升，造成熔體的湍動，增強(qiáng)傳質(zhì)和傳熱性能，山梨酸溶液在熔融結(jié)晶器內(nèi)壁降膜流下，逐步冷卻而結(jié)晶，在換熱面上逐步生長出均勻的晶體層，晶體層的濃度高于熔融結(jié)晶器內(nèi)溶液的濃度，雜質(zhì)逐步富集于溶液中。
進(jìn)一步地，所述發(fā)汗、熔化步驟具體為：控制冷凍鹽水通入時間12-30min后，停止供料，切換溫水罐對晶體層進(jìn)行部分熔化，水溫為88～92℃，溫水通入時間為15～40min；然后切換熱水罐水溫為90～94℃使晶體層中夾雜的低熔點雜質(zhì)熔化排除，進(jìn)一步提純晶體，熱水通入時間為25～35min。
進(jìn)一步的，所述冷凍鹽水為氯化鈣溶液或氯化鈉溶液。
進(jìn)一步地，所述熔融結(jié)晶器為立式列管換熱器式的降膜熔融結(jié)晶器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過上述熔融結(jié)晶器提純山梨酸的工藝簡單，其具有良好的平行反應(yīng)選擇性和安全性，采用降膜形式和低溫操作，單位產(chǎn)量產(chǎn)品的能量消耗大幅度降低，有較好的經(jīng)濟(jì)性，同時該工藝過程晶體是在傳熱表面形成晶體層，而不是懸浮在液體中，這樣避免了設(shè)備和管道的堵塞，減少了生產(chǎn)故障的發(fā)生，降低了成本和設(shè)備投資；生產(chǎn)過程中幾乎沒有“三廢”，對環(huán)境友好，與使用溶劑的重結(jié)晶相比，不需要干燥以脫除溶劑，能耗僅為精餾的10％～30％，且利用該熔融結(jié)晶器生產(chǎn)出的山梨酸產(chǎn)品純度高、品質(zhì)穩(wěn)定，增加操作級數(shù)可使純度無限提高，可以使產(chǎn)品中雜質(zhì)含量從百分含量至ppm含量，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
實施例1
熔融結(jié)晶器提純山梨酸的工藝，包括如下步驟：
(1)結(jié)晶：先在熔融結(jié)晶器外夾套底部通入-8℃的氯化鈣溶液，氯化鈣溶液均勻的在熔融結(jié)晶器外壁呈降膜流動，然后將縮合好的山梨酸溶液投入到熔融結(jié)晶器內(nèi)，同時通過熔融結(jié)晶器導(dǎo)氣管利用壓縮機(jī)以4m3/min的速度向山梨酸溶液內(nèi)通入的壓縮空氣，使之在結(jié)晶管內(nèi)形成彈狀流氣泡上升，造成熔體的湍動，增強(qiáng)傳質(zhì)和傳熱性能，山梨酸溶液在結(jié)晶器內(nèi)壁降膜流下，逐步冷卻而結(jié)晶，在換熱面上逐步生長出均勻的晶體層，晶體層的濃度高于熔融結(jié)晶器內(nèi)溶液的濃度，雜質(zhì)逐步富集于溶液中；
(2)發(fā)汗、熔化：控制氯化鈣溶液通入時間30min后，停止供料，切換溫水罐對晶體層進(jìn)行部分熔化，溫水罐水溫為88℃，溫水通入時間為15min；然后切換熱水罐使晶體層中夾雜的低熔點雜質(zhì)熔化排除，進(jìn)一步提純晶體，熱水罐水溫為88℃，熱水通入時間為28min，得到山梨酸的純度為99.91％。
實施例2
熔融結(jié)晶器提純山梨酸的工藝，包括如下步驟：
(1)結(jié)晶：先在熔融結(jié)晶器外夾套底部通入-6℃的氯化鈉溶液，氯化鈉溶液均勻的在熔融結(jié)晶器外壁呈降膜流動，然后將縮合好的山梨酸溶液投入到熔融結(jié)晶器內(nèi)，同時通過熔融結(jié)晶器導(dǎo)氣管利用壓縮機(jī)以5m3/min的速度向山梨酸溶液內(nèi)通入的壓縮空氣，使之在結(jié)晶管內(nèi)形成彈狀流氣泡上升，造成熔體的湍動，增強(qiáng)傳質(zhì)和傳熱性能，山梨酸溶液在結(jié)晶器內(nèi)壁降膜流下，逐步冷卻而結(jié)晶，在換熱面上逐步生長出均勻的晶體層，晶體層的濃度高于熔融結(jié)晶器內(nèi)溶液的濃度，雜質(zhì)逐步富集于溶液中；
(2)發(fā)汗、熔化：控制氯化鈉溶液通入時間15min后，停止供料，切換溫水罐對晶體層進(jìn)行部分熔化，溫水罐水溫為90℃，溫水通入時間為30min；然后切換熱水罐使晶體層中夾雜的低熔點雜質(zhì)熔化排除，進(jìn)一步提純晶體，熱水罐水溫為92℃，熱水通入時間為30min，得到山梨酸的純度為99.92％。
實施例3
熔融結(jié)晶器提純山梨酸的工藝，包括如下步驟：
(1)結(jié)晶：先在熔融結(jié)晶器外夾套底部通入-2℃的氯化鈣溶液，氯化鈣溶液均勻的在熔融結(jié)晶器外壁呈降膜流動，然后將縮合好的山梨酸溶液投入到熔融結(jié)晶器內(nèi)，同時通過熔融結(jié)晶器導(dǎo)氣管利用壓縮機(jī)以7m3/min的速度向山梨酸溶液內(nèi)通入的壓縮空氣，使之在結(jié)晶管內(nèi)形成彈狀流氣泡上升，造成熔體的湍動，增強(qiáng)傳質(zhì)和傳熱性能，山梨酸溶液在結(jié)晶器內(nèi)壁降膜流下，逐步冷卻而結(jié)晶，在換熱面上逐步生長出均勻的晶體層，晶體層的濃度高于熔融結(jié)晶器內(nèi)溶液的濃度，雜質(zhì)逐步富集于溶液中；
(2)發(fā)汗、熔化：控制氯化鈣溶液通入時間33min后，停止供料，切換溫水罐對晶體層進(jìn)行部分熔化，溫水罐水溫為92℃，溫水通入時間為40min；然后切換熱水罐使晶體層中夾雜的低熔點雜質(zhì)熔化排除，進(jìn)一步提純晶體，熱水罐水溫為94℃，熱水通入時間為32min，得到山梨酸的純度為99.91％。
通過采用類似于立式列管換熱器的降膜熔融結(jié)晶器后，山梨酸的結(jié)晶過程變得更容易控制，雜質(zhì)少，成品的純度較高，一般可達(dá)到99.8％以上，外觀較白且亮，晶體好。通過該工藝的改進(jìn)，山梨酸成品中沒有或者大大減少了雜質(zhì)的存在，有效的提高了其防腐性能，降低了食品中防腐劑的用量，有效的提高了食品安全。
對比例1
(1)將縮合好的山梨酸溶液打到結(jié)晶釜中，往結(jié)晶釜夾套通冷卻水(20～25℃)冷卻到50～60℃時，則關(guān)閉預(yù)冷循環(huán)閥門，停止降溫，加入1kg的山梨酸輕粉晶種；
(2)約40min后開啟冷卻水，繼續(xù)降溫，到38～42℃停止降溫，過20min后開啟冷凍水(5～7℃)繼續(xù)降溫，直到18～20℃時停冷凍水，準(zhǔn)備放料，離心脫水，得到山梨酸的純度為99.82％。
需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。