一种脱氢醋酸钠的脱色精制工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脱氢醋酸钠脱色精制工艺，尤其涉及一种一种基于陶瓷纳滤膜分 离技术的脱氢醋酸钠的脱色精制工艺，属于精细化学品领域。
【背景技术】
[0002] 脱氢醋酸钠是一种新型安全型食品、饲料防霉防腐保鲜剂。它能够有效地抑制霉 菌和细菌的生长，有助于提高产品的稳定性，大大延长产品的储存期。常温下，脱氢醋酸钠 为白色结晶粉末，它的分子式为C 8H7NaO4 ·Η20,分子量为208. 15,易溶于水，不受酸碱度的影 响，耐光、耐热性较好，因此受到广泛的使用。
[0003] 脱氢醋酸钠生产工艺采用的方法是：（1)脱氢醋酸的合成。在惰性溶剂及催化剂 存在的条件下，通过双烯酮发生二分子聚合反应，生成脱氢醋酸，因脱氢醋酸在水中的溶解 度比较低，冷却后可对反应液进行过滤，对析出的脱氢醋酸进行洗涤及过滤即可获得脱氢 醋酸；(2)脱氢醋酸钠的制备。在反应釜中加入制备得到的脱氢醋酸、水及氢氧化钠等，脱 氢醋酸与氢氧化钠发生中和反应，生成脱氢醋酸钠，其原理为脱氢醋酸与氢氧化钠中和生 成脱氢醋酸钠，反应式为：
[0005] (3)脱氢醋酸钠的精制。待完全反应后，在反应釜中加入5%左右的活性炭，并趁 热用压滤机将活性炭通过过滤的方式分离；滤液结晶、洗涤、干燥得到最终产品。
[0006] 在生产过程中，合成脱氢醋酸时常伴随副反应的发生，双乙烯酮在高温下不可避 免地发生高聚，且聚合度越高颜色越深。色素因此夹带进最终产品中，严重影响了产品的色 泽，降低了产品的质量。工业中常采用活性炭进行脱色，但是仍存在一些问题：（1)脱色效 果差，脱色率不高；（2)活性炭吸附色素的同时也造成部分产品流失影响经济效益；（3)细 小的活性炭颗粒分离不完全则会进入产品，导致产品质量下降；(4)活性炭吸附色素杂质 后，再生困难，后处理会进一步提高生产成本。（5)粉末活性炭的使用会造成车间扬尘大，操 作环境差，对人身体有害。
[0007] 陶瓷膜分离技术是一项新型高效分离技术，与传统的分离技术相比，具有分离效 率高、能耗低、操作相对简单等优点，在食品、医药、环保等领域有广泛的应用。陶瓷膜由 于其主要材质是金属氧化物，具有耐强酸、强碱、有机溶剂，热化学稳定性高等优势，使用 过程中将无需对物料进行降温及调节ΡΗ，极大地降低了生产过程中的能耗及辅助料的添 加量，极具应用价值。物料中脱氢醋酸钠的分子量为190. 15,而色素分子的分子量一般在 500-1000Da，通过选择合适孔径的陶瓷膜则可对体系中色素进行有效地截留，进而达到对 脱氢醋酸钠溶液脱色的效果。陶瓷纳滤膜脱色技术应用于脱氢醋酸钠脱色精制工艺中可以 极大地降低工业中生产的成本及提高脱氢醋酸钠的收率，经济效益显著。
[0008] 中国专利（CN201110151741.6)公开了一种利用酶工程法生产γ-氨基丁酸的方 法，采用卷式有机膜对物料进行脱色，可以去除物料中大部分有机色素，达到提纯精制的目 的。中国专利（CN 103667383 Α)公开了一种L-谷氨酰胺的制备方法，采用纳滤膜过滤技 术除去料液中的有机色素和小分子有机物，使得料液中有机杂质大大降低，提高了料液的 透光率，降低了活性炭的用量。纳滤膜在化工产品的脱色精制中已经有了较多应用，陶瓷纳 滤膜相比于有机纳滤膜，其具有机械强度高，化学稳定性好、耐高温、高压等优点，特别适合 于苛刻环境如高温、高压、强酸强碱、高含盐、有机溶剂等体系。中国专利（CN 102219770 Α) 公开了一种高纯度脱氢乙酸钠的制造方法，先添加活性炭脱色，再采用"层状纳米膜"用于 脱色后的溶液浓缩有效物质，但是中国专利（CN 103788041 Α)认为采用此方法，产品纯度 仍然达不到要求。同时，该方法还存在三方面不足：第一，没有代替活性炭的使用，主要起脱 色作用的是活性炭吸附，而膜只是去除了活性炭；第二，活性炭未能去除的色素成分，"层状 纳米级膜"也难以去除。第三，活性炭吸附色素同时也带走了部分产品，影响了经济效益。 本发明直接采用陶瓷纳滤膜对反应料液进行脱色，革除了活性炭的使用，减少了工艺步骤。 产品纯度高，回收率高，创造了巨大的经济效益。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了解决脱氢醋酸钠生产工艺中所存在的产品流失，操作环境 差，劳动强度高等问题，提出一种基于陶瓷纳滤膜分离技术的脱氢醋酸钠的脱色精制工艺， 能够有效地将合成原料液中的色素杂质脱除，并回收脱氢醋酸钠，获得高品质产品的同时 减少环境污染，节约能源，改善操作环境，降低生产成本的新型脱氢醋酸钠脱色精制工艺。
[0010] 本发明的技术方案如下：一种脱氢醋酸钠的脱色精制工艺，其具体步骤如下：
[0011] (1)脱氢醋酸钠的合成：将脱氢醋酸粗品与水加入反应釜中，在搅拌状态下加入 氢氧化钠溶液，控制pH为碱性，待计量槽中氢氧化钠溶液加完后，升温至80-90 °C，并在此 状态下继续搅拌反应；
[0012] (2)脱氢醋酸钠水溶液的脱色：将反应的物料输送至陶瓷纳滤膜脱色装置中浓 缩，渗透液进入结晶釜冷却结晶，浓缩液全部返回与原液混合后进一步浓缩，浓缩过程结束 后将浓缩液收集；
[0013] (3)脱氢醋酸钠的洗脱：将收集的浓缩液输送至陶瓷纳滤膜渗滤装置中，通过加 入热的去离子水将产品洗脱出来，渗透侧溶液进入结晶釜蒸发结晶；
[0014] (4)结晶后脱氢醋酸钠晶体经过脱水、烘干、粉碎，包装成为最终产品。
[0015] 优选上述步骤（1)中所述的脱氢醋酸粗品与水的质量比例为1: (1-1. 5);氢氧化 钠溶液质量浓度为10% -30% ;所述的pH为8-10 ;整个过程中搅拌速率为100-300rpm ;继 续搅拌反应〇. 5-2h。
[0016] 优选上述步骤（2)和步骤（3)中所述的陶瓷纳滤膜均为多孔陶瓷膜；膜的构型均 为片式、单通道管式或多通道管式之一种；膜的材料均为Zr0 2、TiO2SAl2O3中的一种或几 种的复合材料；膜的截留分子量为200-400Da。
[0017] 优选步骤（2)中所述的脱氢醋酸钠水溶液的脱色工艺采用全循环错流过滤的方 式，浓缩倍数为1-10倍；操作压力为0. 5-3. OMPa ;温度为20-90°C ;膜面流速为0. 5-5m/s。 更优选脱色工艺的浓缩倍数为5-10倍；操作压力最佳为0. 5-1. 5MPa ;温度最佳为80-90°C; 膜面流速最佳为3-5m/s。
[0018] 优选步骤（2)中的冷却结晶工艺，其搅拌强度初期为100-300rpm，先预冷至 50-55°C，待有晶体析出后，养晶30-60min，搅拌强度降为50-100rpm，再以0· 2-0. 5°C /min 降温速率降到15-20°C，当结晶釜内呈现浆糊状时结晶结束并抽滤得到脱氢醋酸钠晶体。
[0019] 优选步骤（3)中的脱氢醋酸钠的洗脱工艺采用连续逆流渗滤的方式，去离子水 的温度为80-90°C ;去离子水的添加量与收集的浓缩液质量比为1: (1-5);操作压力为 0.5-3.010^;温度为25-90°(：;膜面流速为0.5-5111/8。更优选步骤（3)中的脱氢醋酸钠的洗 脱工艺的操作压力为0. 5-1. 5MPa ;温度最佳为80-90°C ;膜面流速最佳为3-5m/s。
[0020] 优选步骤（3)中的蒸发结晶工艺，其蒸发结晶温度控制在50-55Γ，搅拌强度初期 为100-300rpm，待有晶体析出时添加晶种，搅拌强度降为50-100rpm，晶种为纯净的脱氢醋 酸钠晶体，晶种的添加量为蒸发结晶液中脱氢醋酸钠质量的1 %~2%;同时以0. 2-0. 5°C / min降温速率降到15-20Γ，当结晶釜内呈现浆糊状时结晶结束并抽滤得到脱氢醋酸钠晶 体。
[0021] 优选步骤⑷中的所述的烘干温度控制在90-105Γ，烘干时间为2-3h。
[0022] 采用上述方法，可以得到精制的脱氢醋酸钠产品，其纯度达到99. 9%，并且整个 过程中脱氢醋酸钠的回收率高达99%以上。
[0023] 有益效果：
[0024] 本发明提出的一种基于陶瓷纳滤膜分离技术的脱氢醋酸钠脱色精制工艺，能够将 脱氢醋酸钠合成物料及脱氢醋酸钠结晶母液中色素杂质等脱除，并且整个过程中脱氢醋酸 纳的回收率尚达99%以上，可以获得尚品质的脱氛醋酸纳广品。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明工艺流程图；
[0026] 图2是实施例1的脱色工艺流程图；
[0027] 图3是实施例2的洗脱工艺流程图；
[0028] 图4是实施例1的脱色工艺流程图；
[0029] 图5是实施例2的洗脱工艺流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图实施例对本发明做进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实 施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。本发明工艺流程图如图1所示。
[0031] 实施例1 :
[0032] (1)向反应釜中投入1000 g去离子水和质量分数约95 %的脱氢醋酸粗品1000g， 开启搅拌，调整搅拌强度为l〇〇rpm，并缓慢滴加质量分数为18%的氢氧化钠水溶液1250g， 待计量槽中氢氧化钠溶液滴加完毕后，开启蒸汽夹套，逐步升温至90°C，并在此温度下搅拌 lh，此时测得溶液pH为8. 1，透光率为50 % ;
[0033] (2)将上步骤得到的脱氢醋酸钠合成物料输送至陶瓷纳滤膜脱色装置（如图2所 示），采用截留分子量为200Da的Zr02片式陶瓷纳滤膜，控制操作压力为IMPa，体系运行 温度为90°C，膜面流速为3m/s，将物料中色素杂质等浓缩5倍，得到渗透液2600g，浓缩液 650g。将渗透液输入到结晶釜中，控制搅拌强度为200rpm，预冷至50°C，待