CN103709026A - 一种制造丙酸钙的方法 - Google Patents

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许卫东
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    • C07C51/41—Preparation of salts of carboxylic acids
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Abstract

本发明公开了一种膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其包括如下步骤：在50～80℃的温度下，取质量比为1:3.5～1:3.7的氢氧化钙和丙酸，分批次交替投入到盛装有去离子水的膜化学反应器内，至形成的反应溶液的pH值为6.4～8.0，投料结束后，将该反应溶液在温度70～80℃的条件下保温30～40min，并控制反应溶液的pH值为6.4～8.0，经过膜化学反应器反应结束后，依次压滤、结晶、脱水、干燥，获得丙酸钙粉末。通过该膜化学反应器制造的丙酸钙粉末，其工艺简单，具有良好的平行反应选择性和安全性，生产过程中几乎没有“三废”，且生产的丙酸钙外观洁白、纯度达到99.8%以上、品质稳定。

Description

一种制造丙酸钙的方法
技术领域
本发明涉及一种丙酸钙的制造方法，尤其是一种膜化学反应器制造丙酸钙的方法。
背景技术
丙酸钙为较新的食品防霉剂，是酸性防霉剂丙酸的钙盐，外观为白色晶体或粉末，无臭或略带特异丙酸气味，对光和热稳定，有吸湿性，易溶于水，水溶液呈弱碱性，微溶于甲醇、乙醇，不溶于苯及丙酮。在潮湿空气中易潮解，加热至120℃时失去结晶水，200～210℃时发生相变，330～340℃分解为碳酸钙。在酸性条件下，产生游离丙酸，比山梨酸弱，比醋酸强，具有抗菌作用，对黑曲霉、嗜气性芽孢杆菌有抑制作用，对酵母不起作用。丙酸钙是动物机体代谢的正常中间产物，被动物采食后较为安全。对霉菌、酶母菌及细菌等具有广泛的抗菌作用，抑制微生物繁殖，可防止饲料发霉，可用作食品及饲料的防霉剂和面包及糕点的保存剂。作为饲料添加剂可有效地抑制饲料发霉，延长饲料保存期，若与其他无机盐配合还可提高牲畜的食欲，提高奶牛的奶产量，其添加量为配合饲料的0.3%以下(以丙酸计)。目前国内外规模化生产丙酸钙的设备为一般的搪瓷反应釜，其成熟工艺的工序大致如下：即取丙酸与氢氧化钙或Na2CO3中和反应，再经蒸发结晶、脱水、干燥、包装等工序获得成品，然而由于各反应物在反应过程中一次性添加，反应溶度不好控制，容易有副反应产生，成品率不高，纯度也受到影响，外观较次。故现有的这种生产丙酸钙的工艺及设备有待改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种器制造丙酸钙的方法，其具有良好的平行反应选择性和安全性，生产过程中几乎没有“三废”，且丙酸钙产品纯度高、品质稳定。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：
膜化学反应是以膜作为反应介质与化学反应过程相结合而实现的，这样构成的反应设备或***称为膜化学反应器，旨在利用膜的特殊功能，如分离、分隔、高比表面积、微孔等，实现产物的原位分离、反应物的控制输入、反应与反应的耦合、相间传递的强化、反应分离过程集成等，从而达到提高反应转化率，改善反应选择性、提高反应速率、延长催化剂使用寿命、降低设备投资等目的。利用膜化学反应器可控制产物输出的功能：
（1）提高平行反应选择性；（2）提高反应安全性：对于反应物预混会引起***、燃烧等不安全因素的体系，通过膜控制输入，维持反应物的最佳浓度，可提高***安全性；（3）强化气液反应相间传质：膜作为反应气体分布器，可以减少气泡直径，增大气液传质面积；（4）控制液相复杂反应（如聚合反应）的反应历程和产物分布；（5）对于反应物浓度较低、要求严格计量进料和高转化率的快速反应过程，可以利用多孔膜的大量介观尺度孔道，作为特殊的介观尺度反应器。如对于扩散控制的快速反应，反应物分别从膜两侧向膜孔内扩散，将在膜孔内形成一定的化学计量反应面。如果一种反应物透过量发生波动，反应面会自动调节到另一新位置，直至满足化学计量反应为止。
本发明通过上述膜化学反应器制备一种高纯度丙酸钙，其制备工艺大致包括如下步骤：
（1）先把一定量的去离子水投入到上述膜化学反应器内，然后在50～80℃时，固体氢氧化钙和丙酸的投入量按照质量比1:3.5～3.7分4～10批交替投入到所述膜化学反应器内，即投入一批丙酸后再投入一批氢氧化钙，在最后一批氢氧化钙投入的过程中，多次测试中和液pH值，根据pH值控制其余氢氧化钙的加料速度及加料量，当pH值达到6.4～8.0时停止投料；
（2）投料结束后，将上述反应溶液在70～80℃的条件下保温30～40min，并控制反应溶液的pH值为6.4～8.0；
（3）膜化学反应器反应结束后，依次经过压滤、结晶、脱水、干燥工序，获得丙酸钙粉末。
本发明采用膜化学反应器制造丙酸钙，反应物固体氢氧化钙和丙酸反应后的产物向膜孔内扩散，固体氢氧化钙和丙酸按照质量比1:3.5～3.7分批交替投入利于维持反应最佳溶度，每批次丙酸过量投入，最后投入氢氧化钙，使PH值控制在所需范围内，反应过程中副反应少。 
进一步地，所述反应溶液在保温期间每隔5～15min检测一次反应溶液的pH值，并根据pH值的变化向反应溶液中添加丙酸或氢氧化钙，调控反应溶液pH值为6.4～8.0。
进一步的，所述步骤（3）的压滤工序中，过滤精度为1um，压滤时间1h，压力0.35Mpa。
进一步的，所述步骤（3）的结晶工序中，反应液使用浓缩蒸发器，进行蒸发结晶
进一步的，所述步骤（3）的脱水工序中使用自动离心机，脱水45～55min，自动卸料。
进一步地，所述步骤（3）的干燥工序中，控制干燥温度为80～90℃，干燥时间在2.5～3.5h，干燥后粉末的水分在1wt%以下，其后取出洁净晾干。
进一步地，所述步骤（3）之后还包括洁净包装工序。
进一步地，所述膜化学反应器为一种Al2O3-ZrO2制成的陶瓷膜化学反应器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过上述膜化学反应器制造的丙酸钙的工艺简单，具有良好的平行反应选择性和安全性，生产过程中几乎没有“三废”，且丙酸钙产品纯度高、品质稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
把3250Kg去离子水投入到Al2O3-ZrO2制成的陶瓷膜化学反应器内，在50～80℃时35kg丙酸投入膜化学反应器，然后将10kg氢氧化钙投入到膜化学反应器内，再重复3次上述动作后，投入10kg氢氧化钙，在最后一批氢氧化钙投入过程中，多次测试中和液pH值，根据pH值控制其余氢氧化钙的加料速度及加料量，当pH值达到6.4～8.0时停止投料。
（2）投料结束后，将该反应溶液在温度70～80℃的条件下保温30～40min，在保温期间5～15min检测反应溶液的pH值，并根据pH值得变化向反应溶液中添加丙酸或氢氧化钙，调控反应溶液pH值为6.4～8.0。
（3）膜化学反应器反应结束后，依次经过压滤、结晶、脱水、干燥工序，获得丙酸钙粉末。
其中，压滤工序：过滤精度为1um，压滤时间1h，压力0.35MPa。
结晶工序：反应液使用浓缩蒸发器，进行蒸发结晶。
脱水工序：使用自动离心机，脱水45～55min，自动卸料。
干燥工序：使温度保持在80～90℃干燥，保持终点水分在1wt%以下，然后取出洁净晾干。
包装工序：包装时将内包进行消毒，然后使用自动包装机进行分包装。
本实施例制得的丙酸钙外观洁白，成品纯度为99.82%。
实施例2
把3250Kg去离子水投入到Al2O3-ZrO2制成的陶瓷膜化学反应器内，在50～80℃时35kg丙酸投入膜化学反应器，然后将10kg氢氧化钙投入到膜化学反应器内，再重复3次上述动作后，最后投入10kg氢氧化钙，在最后一批氢氧化钙投入过程中，多次测试中和液pH值，根据pH值控制其余氢氧化钙的加料速度及加料量，当pH值达到6.5时停止投料，其余工序同实施例1。
本实施例制得的丙酸钙外观洁白，成品纯度为99.91%。
对比例1
把3250Kg去离子水投入到反应器内，在50～80℃时将40kg氢氧化钙和140kg丙酸分别投入到反应器内进行反应，70℃的条件下保温30min，反应结束后依次经过过滤、结晶、脱水、干燥工序，获得丙酸钙粉末，其条件同实施例1，制得的丙酸钙外观较次，成品率为（），其纯度为99.71%。
通过采用Al2O3-ZrO2制成的陶瓷膜化学反应器后，丙酸钙的生产过程变得更容易控制，副反应少，产量理论上上可达到100%。成品的纯度较高，一般可达到99.8%以上，外观较白且亮，晶体好。通过该工艺的改进，丙酸钙成品中没有或者大大减少了副反应物的存在，有效的提高了其防腐性能，降低了食品中防腐剂的用量，有效的提高了食品安全。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项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 (9)

1.一种制造丙酸钙的方法，其特征在于：采用膜化学反应器制备丙酸钙，包括如下步骤：
（1）先把一定量的去离子水投入到上述膜化学反应器内，然后在50～80℃时，固体氢氧化钙和丙酸的投入量按照质量比1:3.5～3.7分4～10批交替投入到所述膜化学反应器内，直至形成的反应溶液pH值达到6.4～8.0时停止投料；
（2）投料结束后，将上述反应溶液在70～80℃的条件下保温30～40min，并控制反应溶液的pH值为6.4～8.0；
（3）膜化学反应器反应结束后，依次经过压滤、结晶、脱水、干燥工序，获得丙酸钙粉末。
2.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：步骤（1）所述固体氢氧化钙和丙酸分批次交替投入到膜化学反应器内，即投入一批丙酸后再投入一批氢氧化钙，在最后一批氢氧化钙投入的过程中，多次测试中和液pH值，根据pH值控制余下氢氧化钙的加料速度及加料量，当pH值达到6.4～8.0时停止投料。
3.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为：所述反应溶液在保温期间每隔5～15min检测一次反应溶液的pH值，并根据pH值的变化向反应溶液中添加丙酸或氢氧化钙，调控反应溶液pH值为6.4～8.0。
4.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）的压滤工序中，过滤精度为1um，压滤时间1h，压力0.35MPa。
5.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）的结晶工序中，反应液使用浓缩蒸发器，进行蒸发结晶。
6. 根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）的脱水工序中使用自动离心机，脱水45～55min，自动卸料。
7.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）的干燥工序中，控制干燥温度为80～90℃，干燥时间在2.5～3.5h，干燥后粉末的水分在1wt%以下，其后取出洁净晾干。
8.根据权利要求1所述膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）之后还包括洁净包装工序。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的膜化学反应器制造丙酸钙的方法，其特征在于：所述膜化学反应器为一种Al2O3-ZrO2制成的陶瓷膜化学反应器。
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