一种食品级焦亚硫酸钾生产方法
【专利摘要】一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，采用以下步骤：步骤(1)：用自来水、纯水或焦亚硫酸钾母液，与氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液，溶液中含K+100～400g/L，然后加入除杂剂A、助剂B；步骤(2)：经孔径为0.1～10um的微孔过滤装置进行过滤，得到澄清溶液；步骤(3)：通入气体或液体SO2，至pH值为2.5-5.0，反应生成亚硫酸氢钾溶液；步骤(4)：冷却、搅拌，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶；将析出的焦亚硫酸钾结晶浆液，经固液分离，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，其中所述母液可用于再次与步骤(1)中氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液；步骤(5)：用上述步骤(4)中焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥得到食品级焦亚硫酸钾产品。
【专利说明】一种食品级焦亚硫酸钾生产方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及化工领域，具体涉及一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法。
【背景技术】
[0002]食品级焦亚硫酸钟成品为无色结晶或白色结晶性粉末，有二氧化硫臭味，易溶于水，水溶液呈酸性，主要用于食品漂白剂、防腐剂、抗氧剂，葡萄酒、果汁的防腐保鲜剂，啤酒澄清剂，饮用水脱氯剂，新鲜果蔬、肉类、葡萄保鲜剂，是广泛应用的食品添加剂之一。
[0003]焦亚硫酸钾的旧湿法生产工艺:将硫酸氢钾配制成45° Β?水溶液，在80°C通以二氧化硫，使溶液浓度渐达41~42° Β?，此时，含K2S2O5量约为60~62%，然后将此溶液，进行冷却，可采用自然冷却和机械冷却，在20°C以下进行结晶，将结晶离心分离并干燥后，即得成品(参见《无机盐工业手册》(第二版)225~226页)。利用旧湿法生产工艺，生产的产品含量在92~95%、重金属0.01~0.005%、砷、铅、硒远远大于食品安全国家标准GB25570要求，而且因生产中过程物料浓度过高，无法过滤，产品的澄清度很差，无法满足使用要求，而得到成品是粉末状态，易结块导致使用困难。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法，该方法可有效降低焦亚硫酸钾中重金属浓度，而且采用分段冷却技术，可控制晶核的形成速度和晶体成长速度，从而得到大而均匀完整的纯净的焦亚硫酸钾晶体，而且干燥时焦亚硫酸钾产品晶体不相互碰撞摩擦，其晶体完整而且大，质量好。
[0005]本发明的一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法采用的技术方案是:
[0006]一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法，采用以下步骤:
[0007]步骤(1):用自来水、纯水或焦亚硫酸钾母液，与氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液，溶液中含K+100~400g/L，然后加入除杂剂A、助剂B，除去重金属及其他有害杂质；
[0008]步骤⑵:将上述除杂后得到的溶液，经孔径为0.1~1um的微孔过滤装置进行过滤，得到澄清溶液；
[0009]步骤(3):用上述澄清溶液，其中通入气体或液体SO2，至pH值为2.5-5.0，反应生成亚硫酸氢钾溶液；
[0010]步骤(4):用上述亚硫酸氢钾溶液，冷却、搅拌，控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶；将析出的焦亚硫酸钾结晶浆液，经固液分离，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，其中所述母液可用于再次与步骤(1)中氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液；
[0011]步骤(5):用上述步骤⑷中焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥技术，通过90°C~160°C微波干燥，得到食品级焦亚硫酸钾产品。
[0012]进一步地，步骤(1)中，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，其中活性炭与改性硅藻土的重量比范围为2: 1-1: 4。更有选地活性炭与改性硅藻土的重量比为1: 2。所述改性硅藻土通过下述步骤制得:按照所述改性后硅藻土含碳酸钙20wt%的比例将硅藻土加入到Na2CO3水溶液中，在搅拌下加入饱和CaCl2水溶液，过滤，在400-500°C温度下煅烧，即得到所述改性硅藻土。
[0013]进一步地，步骤(1)中，在除去重金属及其他有害杂质的过程中，采用60-80°C的范围内搅拌10-30分钟。
[0014]进一步地，步骤⑷中，利用分段冷却到15°C~30°C，搅拌速度30~60转/分，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶。
[0015]进一步地，步骤⑶反应温度42V~80°C。
[0016]本发明带来的有益效果是:
[0017]1.本发明的食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法采用加入除杂剂A、助剂B，可使焦亚硫酸钾产品中的重金属降低到3(mg/kg)以下、砷降低到0.5 (mg/kg)以下、铅降低到I (mg/kg)以下、硒降低到0.5 (mg/kg)以下；
[0018] 2.该生产方法采用孔径为0.1~1um的微孔过滤装置，过滤其上述反应液，得到非常澄清的溶液，所得到的澄清度远远低于标准比浊溶液；
[0019]3.该生产方法采用分段冷却到15°C~30°C，搅拌速度30~60转/分，可控制晶核的形成速度和晶体成长速度，从而得到大而均匀完整的纯净的焦亚硫酸钾晶体；
[0020]4.该生产方法采用的微波干燥技术,通过90°C~160°C微波干燥，制得焦亚硫酸钾产品。与气流干燥方法相比能耗降低2/3，因接触空气面积小，焦亚硫酸钾产品的的含量可达98%以上，而且因在干燥时焦亚硫酸钾产品晶体不相互碰撞摩擦，其晶体完整而且大，质量好。
【专利附图】
【附图说明】
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[0021]图1是本发明的一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
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[0022]现结合附图将本发明做进一步的说明。
[0023]如图1所示，本发明的一种食品级焦亚硫酸钾新工艺生产方法采用以下步骤:
[0024]步骤1:用自来水、纯水或焦亚硫酸钾母液，与氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液，溶液中含K+100~400g/L，然后加入除杂剂A、助剂B，除去重金属如砷等及其他有害杂质；
[0025]其中，采用纯水来制备上述溶液要优于使用自来水，因自来水中含有多种重金属杂志，加重了除杂的负担，降低了除杂效率，也增加了成本，因此，优选采用纯净水或焦亚硫酸钾母液来制备上述溶液；
[0026]在该步骤中，除杂剂A、助剂B优选采用活性炭和改性硅藻土的组合，在该生产方法中，活性炭作为良好的除杂剂，改性硅藻土作为其助剂，二者的组合可以有效去除溶液中重金属如砷、硒等及多种有害杂质，其中活性炭与改性硅藻土的重量比在2: 1-1: 4的范围内除杂效果最佳，更有选地活性炭与改性硅藻土的重量比为1: 2;所述改性硅藻土通过下述步骤制得:按照所述改性后硅藻土含碳酸钙20wt %的比例将硅藻土加入到Na2CO3水溶液中，在搅拌下加入饱和CaCl2水溶液，过滤，在400-500°C温度下煅烧，即得到所述改性硅藻土。
[0027]进一步地，在除去重金属如砷等及其他有害杂质的过程中，可采用60_80°C的范围内搅拌一段时间，例如10-30分钟，除杂效率最佳。
[0028]经活性炭和改性硅藻土组合除杂后，重金属降低到3(mg/kg)以下、砷降低到
0.5 (mg/kg)以下、铅降低到I (mg/kg)以下、硒降低到0.5 (mg/kg)以下,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0029]步骤2:将上述除杂后得到的溶液，经孔径为0.1~1um的微孔过滤装置进行过滤，得到非常澄清的溶液。
[0030]步骤3:用上述过滤后的溶液，其中通入气体或液体SO2，至pH值为2.5-5.0，反应生成亚硫酸氢钾溶液，其反应式如下:
[0031]K0H+S02 = KHSO3
[0032]或K2C03+2S02+H20 = 2KHS03+C02
[0033]其中，反应温度42V~80°C ;
[0034]步骤4:用上述澄清的亚硫酸氢钾溶液，经分段冷却到15°C~30°C，搅拌速度30~60转/分，控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，其反应式为:
[0035]2KHS03 = K2S205+H20
[0036]将析出的焦亚硫酸钾结晶浆液，经固液分离，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，其中所述母液用于再次与步骤I中氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液。
[0037]步骤5:用上述的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥技术，通过90°C~160°C微波干燥，得到晶体完整而且大、质量好的、结晶状的食品级焦亚硫酸钾产品。
[0038]此上述反应总反应式为:
[0039]2K0H+2S02 = K2S205+H20
[0040]或K2C03+2S02 = K2S205+C02
[0041]实施例:
[0042]实施例一:
[0043](I)用焦亚硫酸钾母液与氢氧化钾配料形成溶液，其中溶液中含K+400g/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在2: 1，然后经孔径为5um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0044]通入气体SO2,至pH值为4.5时，吸收反应达到终点，反应温度50°C。
[0045]再经分段冷却到25°C，搅拌速度40转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0046](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，母液继续用于氢氧化钾溶液的配制。
[0047](3)将步骤⑵得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度100°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度98.3%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0048]实施例二:
[0049](I)用自来水与氢氧化钾配料形成溶液，其中溶液中含K+300g/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在1: 1，经孔径为0.1um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0050]通入液体SO2,至pH值为3.2时，吸收反应达到终点，反应温度42°C。
[0051]再经分段冷却到15°C，搅拌速度30转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0052](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液。
[0053](3)将步骤(2)得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度90°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度99.1%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0054]实施例三:
[0055](I)用焦亚硫酸钾母液氢氧化钾配料形成溶液，其中溶液中含Κ+lOOg/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在1: 2，然后经孔径为1um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0056]通入气体SO2,至pH值为2.0时，吸收反应达到终点，反应温度80°C。再经分段冷却到25°C，搅拌速度40转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0057](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，母液继续用于氢氧化钾溶液的配制。
[0058](3)将步骤(2)得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度160°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度99.2%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0059]实施例四:
[0060](I)用纯水与碳酸钾配料形成溶液，其中溶液中含含K+380g/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在1: 3，经孔径为0.5um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0061]通入液体SO2,至pH值为3.2时，吸收反应达到终点，反应温度60°C。
[0062]再经分段冷却到30°C，搅拌速度60转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0063](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液。
[0064](3)将步骤(2)得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度120°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度98.4%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0065]实施例五:
[0066](I)用焦亚硫酸钾母液与碳酸钾配料形成溶液，其中溶液中含K+300g/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在1: 4，经孔径为6um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0067]通入气体SO2,至pH值为4.5时，吸收反应达到终点，反应温度70°C。
[0068]再经分段冷却到20°C，搅拌速度47转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0069](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，母液继续用于碳酸钾溶液的配制。
[0070](3)将步骤⑵得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度130°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度98.1%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0071]实施例六:
[0072](I)用焦亚硫酸钾母液与碳酸钾配料形成溶液，其中溶液中含K+200g/L，加入除杂剂A、助剂B，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，活性炭与改性硅藻土的重量比在1: 2，经孔径为3um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0073]通入液体SO2,至pH值为2.0时，吸收反应达到终点，反应温度55°C。
[0074]再经分段冷却到20°C，搅拌速度45转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0075](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，母液继续用于碳酸钾溶液的配制。
[0076](3)将步骤⑵得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度140°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度99.1%,超过欧洲E224标准和国标GB25570的食品级焦亚硫酸钾的要求。
[0077]对比例一:
[0078](I)用焦亚硫酸钾母液与氢氧化钾配料形成溶液，其中溶液中含K+400g/L，加入除杂剂A、助剂B，优选地，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用硅藻土，活性炭与硅藻土的重量比在2: 1，然后经孔径为5um的微孔过滤装置过滤得到澄清溶液。
[0079]通入气体SO2,至pH值为4.5时，吸收反应达到终点，反应温度50°C。
[0080]再经分段冷却到25°C，搅拌速度40转/分，以控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶，得到含焦亚硫酸钾的浆液。
[0081](2)将步骤(1)制得的含焦亚硫酸钾的浆液经离心，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，母液继续用于氢氧化钾溶液的配制。
[0082](3)将步骤(2)得到的焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥器干燥，控制温度100°C，得到焦亚硫酸钾成品，纯度92.8%。
[0083]表1实施例一与对比例一得到的食品级焦亚硫酸钾分析结果
[0084]
【权利要求】
1.一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于，采用以下步骤: 步骤(1):用自来水、纯水或焦亚硫酸钾母液，与氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液，溶液中含K+10~400g/L，然后加入除杂剂A、助剂B，除去重金属及其他有害杂质； 步骤(2):将上述除杂后得到的溶液，经孔径为0.1~1um的微孔过滤装置进行过滤，得到澄清溶液； 步骤(3):用上述澄清溶液，其中通入气体或液体SO2，至pH值为2.5-5.0，反应生成亚硫酸氢钾溶液； 步骤(4):用上述亚硫酸氢钾溶液，冷却、搅拌，控制晶核的形成速度和晶体成长速度，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶；将析出的焦亚硫酸钾结晶浆液，经固液分离，得到焦亚硫酸钾晶体湿料和母液，其中所述母液可用于再次与步骤(I)中氢氧化钾或碳酸钾配料形成溶液； 步骤(5):用上述步骤⑷中焦亚硫酸钾晶体湿料，经微波干燥技术，通过90°C~160°C微波干燥，得到食品级焦亚硫酸钾产品。
2.根据权利要求1所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:步骤(1)中，除杂剂A采用活性炭，助剂B采用改性硅藻土，其中活性炭与改性硅藻土的重量比范围为2:1-1: 4。
3.根据权利要求2所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:所述改性硅藻土通过下述步骤制 得:按照所述改性后硅藻土含碳酸钙20wt%的比例将硅藻土加入到Na2CO3水溶液中，在搅拌下加入饱和CaCl2水溶液，过滤，在400-500°C温度下煅烧，即得到所述改性硅藻土。
4.根据权利要求2所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:其中活性炭与改性硅藻土的重量比范围为1: 2。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:步骤(I)中，在除去重金属及其他有害杂质的过程中，采用60-80°C的范围内搅拌10-30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:步骤(4)中，利用分段冷却到15°C~30°C，搅拌速度30~60转/分，使溶液中的亚硫酸氢钾含量达到过饱和浓度时，析出焦亚硫酸钾结晶。
7.根据权利要求1所述的一种食品级焦亚硫酸钾生产方法，其特征在于:步骤(3)反应温度42°C~80°C。
【文档编号】C01D5/14GK104071809SQ201410345519
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】徐德良, 孙军, 马忠堂, 何国勇 申请人:徐德良, 丁峰, 孙军, 马忠堂, 何国勇