食品添加劑明礬生產新工藝研究

何青峰，楊玉梅

食品添加劑明礬生產新工藝研究

何青峰1，楊玉梅2

（1.衡陽市建衡實業有限公司，湖南衡陽 421005；2.中海油天津化工研究設計院）

摘要：介紹一種由氫氧化鋁代替鋁土礦生產食品添加劑明礬（十二水合硫酸鋁鉀）的新工藝。使用氫氧化鋁與硫酸、硫酸鉀在搪瓷反應釜內一步反應，再通過結晶、破碎、包裝等工序，得到優質的明礬產品。解決了用鋁土礦為原料生產明礬產品帶來的重金屬超標問題，并且大大縮短了工藝流程，減少了能源消耗同時杜絕了礦渣的產生。以氫氧化鋁為原料生產食品添加劑明礬具有工藝流程短、環保、安全、產品質量好等特點。

關鍵詞：明礬；食品添加劑；節能減排；氫氧化鋁；重金屬

明礬主要作為食品添加劑使用。目前，中國生產明礬的主要方法有鉀明礬石法和鋁釩土法，其中鋁礬土法是主流方法。鋁礬土法是以鋁土礦為原料，由于原料鋁土礦重金屬含量高，導致明礬產品重金屬含量超標。目前，隨著國家對食品添加劑的管理越發嚴格，對食品添加劑的要求也越來越高［1］，尤其對重金屬等指標的要求更加嚴格。如何降低明礬產品中重金屬含量是明礬生產企業急需解決的問題。筆者提出了以氫氧化鋁為原料，與硫酸、硫酸鉀直接反應制備明礬產品的方法。新方法從源頭上解決了重金屬含量高的問題，制得的產品重金屬含量明顯降低。并且新工藝與傳統工藝相比大大縮短了工藝流程，減少了能耗，杜絕了廢渣的形成。

1　傳統工藝

傳統工藝是將鋁土礦與硫酸反應，通過壓濾得到液體硫酸鋁，在液體硫酸鋁中加入定量硫酸鉀，通過蒸汽加熱反應濃縮，再經過冷卻結晶得到明礬［2］。該方法存在如下缺點：1）因原料鋁土礦重金屬含量及鐵含量高，導致明礬產品重金屬含量超標，并且產品顏色發綠、發黃；2）硫酸鋁與硫酸鉀反應濃縮過程能耗大；3）鋁土礦與硫酸反應后產生大量礦渣。

2　改進工藝

2.1工藝的可行性

氫氧化鋁因其重金屬含量以及鐵含量大大低于鋁土礦，是最佳的鋁土礦替代原料。目前中國用氫氧化鋁與硫酸反應生產無鐵硫酸鋁工藝已經被廣泛使用，工藝成熟穩定，生產的硫酸鋁各種重金屬指標遠遠優于用鋁土礦生產的硫酸鋁產品。而明礬的化學合成法就是利用硫酸鋁與硫酸鉀反應，并經過沉淀、結晶、破碎等工序得到明礬產品。故使用氫氧化鋁為原料代替鋁土礦是完全可行的。

2.2工藝過程

筆者提出的改進方法是用氫氧化鋁代替鋁土礦，并且與傳統工藝相比縮短了反應流程，即不用先制得硫酸鋁溶液再與硫酸鉀反應，而是將氫氧化鋁、硫酸、硫酸鉀直接反應。具體過程：先加水，然后加入氫氧化鋁、硫酸鉀，再加硫酸，封壓，反應完全后冷卻、結晶、破碎，最后包裝入庫。

2.3實施實例

在10 m3搪瓷反應鍋中加水4 m3，投入1.20 t工業氫氧化鋁、1.15 t硫酸鉀，攪拌，加入1.3 m3質量分數為98%的濃硫酸，封壓，反應放熱，控制壓力為0.3 MPa，使氫氧化鋁反應完全。將反應液放入結晶桶自然冷卻結晶15～20 d，經清洗、晾干、破碎、包裝得成品。

2.4實施成果

對包裝后的產品進行抽樣，按照GB 1895—2004《食品添加劑硫酸鋁鉀》進行檢驗，并與用鋁土礦為原料生產的明礬產品進行對照，結果見表1。由表1可知，以氫氧化鋁為原料制得的明礬產品，其重金屬含量遠低于國家標準，也遠遠優于以鋁土礦為原料生產的明礬產品。其他指標也完全符合國家標準，尤其是產品外觀純白透亮，沒有以鋁土礦為原料生產的明礬產品所具有的發綠、發黃的現象，實測鐵質量分數為3.5×10-5，含鐵量遠低于以鋁土礦為原料生產的明礬產品。

表1　硫酸鋁鉀產品檢測結果

2.5成本核算

目前原材料市場價格（以湖南地區為例）：98%硫酸460元/t，40%鋁土礦350元/t，硫酸鉀3 800元/t，氫氧化鋁1 900元/t，飽和蒸汽186元/t。新舊工藝生產明礬成本核算見表2。由表2看出，傳統工藝所需原材料成本為1 261.3元/t，新工藝所需原材料成本為1 286元/t。新工藝原材料成本比傳統工藝增加了24.7元/t，但是產品質量大幅度提高，也杜絕了礦渣產生的環保問題；工藝流程大大縮短，降低了人工成本和維修費用。因此，綜合效益所創造的收益遠遠大于原材料成本的增加。

表2　新舊工藝成本核算

3　新工藝與傳統工藝比較

1）重金屬指標得到控制。傳統工藝因原料鋁土礦重金屬含量高，致使明礬產品重金屬含量超標。新工藝使用氫氧化鋁代替鋁土礦，使產品重金屬指標得到有效控制，大大提高了明礬作為食品添加劑的安全性。2）產品白度得到提高。傳統工藝因鋁土礦含鐵量高，制得的明礬產品顏色發黃、發綠。新工藝采用氫氧化鋁為原料，可以大大改善明礬產品的外觀。3）生產流程縮短。傳統工藝需要先制得硫酸鋁溶液，再與硫酸鉀反應制得明礬產品。新工藝只用一步反應就得到明礬產品，不僅減少了反應時間，提高了效率，而且設備投資大幅度減少，只有傳統工藝的1/3；另外，工藝流程縮短了，所需人員也只需要傳統工藝的1/2。4）生產耗能大幅度降低。傳統工藝能耗大，兩步反應都需要蒸汽，特別是濃縮過程能耗比較大。新工藝利用硫酸稀釋熱和硫酸與氫氧化鋁的反應熱，封壓即可得到反應壓力，不需外加熱源。5）杜絕了礦渣的產生，完全實現了綠色生產。與傳統工藝不同，新工藝生產過程不會產生礦渣，解決了目前鋁土礦難處理的現狀。6）新工藝并沒有增加生產成本，所創造的價值遠遠高于原材料的成本增加，具有良好的綜合經濟效益。

4　結論

以氫氧化鋁代替鋁土礦生產明礬新工藝具有如下優點：1）產品質量高、白度好、有害雜質少，能確保產品質量優于GB 1895—2004《食品添加劑硫酸鋁鉀》指標；2）利用反應放熱，無需外加熱源，降低了成本；3）杜絕了礦渣的產生，減輕了對環境的影響；4）便于規模化生產，減輕了員工的勞動強度；5）生產成本與傳統工藝相比幾乎相當，綜合經濟效益更佳。

參考文獻：

［1］何朝暉，楊玉梅，宴永祥，等.中國鋁鹽行業現狀及發展趨勢［J］.無機鹽工業，2012，44（3）：1-4.

［2］何朝暉，張景香.硫酸鋁生產食品級硫酸鋁銨新工藝［J］.無機鹽工業，2001，33（4）：25，44.

聯系方式：heqingfeng0603@sina.com

中圖分類號：TQ133.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4990（2013）09-0035-02

收稿日期：2013-03-26

作者簡介：何青峰（1988—）男，本科，主要從事鋁鹽生產及研究，已發表論文2篇，獲得實用新型專利6項。

Study on new technology of alum as food additive

He Qingfeng1，Yang Yumei2
（1.Hengyang Jianheng Industry Co.，Ltd.，Hengyang 421005，China；2.CNOOC Tianjin Chemical Research&Design Institute）

Abstract：A new technology，which uses aluminum hydroxide instead of bauxite for the production of food additive alum was introduced.In the process，aluminum hydroxide，sulfuric acid，and potassium sulfate completely reacted in an enamel reactor. And then high-quality alum could be obtained through the procedures，such as crystallization，crushing，and packing.The new technology solved the problem of exceeded heavy metals when using bauxite as raw material.Furthermore，it greatly shortened the process flow，reduced energy consumption and prevented the generation of slag.Therefore，the new technology has many advantages，such as short flow，environmental-friendly，safety，and high-quality.

Key words：alum；food additives；energy conservation；aluminum hydroxide；heavy metal