精細(xì)化工安賽蜜的開發(fā)

1、 精細(xì)化工工藝學(xué)安賽蜜的開發(fā) 摘要：本文介紹了新型甜味劑安賽蜜的應(yīng)用范圍及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，概括了目前常用的四條合成路線，經(jīng)比較選擇了反應(yīng)條件溫和、收率高且可連續(xù)化生產(chǎn)的工藝路線，分別進(jìn)行了小試和中試階段的分析，并做了市場(chǎng)分析以及經(jīng)濟(jì)估算，原料來(lái)源廣，生產(chǎn)成本低，具有開發(fā)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：安賽蜜，甜味劑，食品添加劑，市場(chǎng)分析，經(jīng)濟(jì)估算引言：安賽蜜(學(xué)名：乙?；前匪徕?，Acesulfame Potassium)化學(xué)名稱為6一甲基一3，4一二氫一4一酮一1，2，3一氧噻嗪一2，2一二氧化物鉀鹽，簡(jiǎn)稱AsK1。安賽蜜是1967年由德國(guó)赫斯特公司的研究人員Karl·Clanss發(fā)明

2、的，1978年世界衛(wèi)生組織(WHO)按其學(xué)名乙?；撬徕浾降怯?商品名：Sunett)，F(xiàn)A0WHO聯(lián)合食品添加劑專家委員會(huì)國(guó)際組織認(rèn)可其安全性2。是高甜度甜味劑新品，是蔗糖甜度的200倍，具有穩(wěn)定性好、良好的口感、無(wú)熱量、不腐蝕牙齒、攝人體內(nèi)不代謝，不吸收，24小時(shí)內(nèi)從尿中完全排出，對(duì)人體安全無(wú)害，可用于餐桌用甜味佐料、食品和飲料。因此適合于中老年人，肥胖病人，糖尿病患者的使用。除用于食品外，還用于藥品、化妝品等以掩蓋某些組分的苦味。安賽蜜對(duì)光、熱(能耐 225高溫)穩(wěn)定，pH值適用范圍較廣(pH二3一7)，是目前世界上穩(wěn)定性最好的甜味劑之一，適用于焙烤食品 和酸性飲料。此外，安賽蜜的安全性

3、高，甜味純正而強(qiáng) 烈，甜味持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，與阿斯巴甜l:l合用有明顯增效作用。安賽蜜的生產(chǎn)工藝不復(fù)雜、價(jià)格便宜、性能優(yōu)于阿斯巴甜，由于其耐熱、耐酸、可靠的安全性、原料可立足國(guó)內(nèi)，無(wú)疑具有廣闊的前景。目前國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn)，但噸位較小，我們?cè)谖錆h市科委的支持下開展了安賽蜜合成工藝的攻關(guān)，開發(fā)了一條適合國(guó)情的合成路線，在產(chǎn)品分離、收率方面取得了很好的結(jié)果。目前世界上已有美國(guó)、歐盟和加拿大等多個(gè)國(guó)家獲得準(zhǔn)在食品中添加使用，安賽蜜于1990年，在中國(guó)被批準(zhǔn)使用3。安賽蜜在生產(chǎn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)安賽蜜和其他食品輔料發(fā)生反應(yīng)，特別是香精香料，因此用安賽蜜增甜的產(chǎn)品，只要香精香料本身不發(fā)生變化，其品質(zhì)保持穩(wěn)定。安賽蜜特有的穩(wěn)

4、定性，使得它的應(yīng)用范圍更加廣泛。目前，國(guó)內(nèi)外許多大型食品飲料企業(yè)正大量使用這一甜味劑以改善產(chǎn)品口感，降低成本，提高檔次。目前國(guó)內(nèi)有很多企業(yè)在生產(chǎn)安賽蜜，其中青島瑞辰進(jìn)出口有限公司是一家全球的安賽蜜的專業(yè)供應(yīng)商，靠近青島前灣港，毗鄰黃海，靠近膠濟(jì)鐵路，與亞歐大陸橋僅有百余公里，交通便捷，憑借對(duì)行業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)市場(chǎng)的靈敏反應(yīng)把握優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品出口到全球各地。上海瀠綠食品貿(mào)易有限公司，位于太平洋西岸的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、金融、航運(yùn)中心上海，公司有一套嚴(yán)格的管理體系，與國(guó)內(nèi)外多家知名食品企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，擁有了多方面的進(jìn)貨、銷售渠道,主要銷往日本、韓國(guó)、新加坡及歐美等國(guó)家，在本市及廣東、山東、福建、浙江

5、、江西等省享有較高的知名度和信譽(yù)度。根據(jù)查閱資料，安賽蜜的合成路線有四條：(1)氨基磺酰氟一雙乙烯酮法4，的優(yōu)點(diǎn)是原料易得，工藝條件較溫和，但工序復(fù)雜，收率尚低。 (2)乙酰乙酰胺一三氧化硫法，它的缺點(diǎn)是要在相當(dāng)?shù)偷臏囟认逻M(jìn)行反應(yīng)，而且收率不高。(3)乙酰乙酰胺一氟硫酰氟法，此法以乙酰乙酰胺、碳酸鉀、氟硫酰氟和氫氧化鉀為原料，它反應(yīng)條件不苛刻，收率也高，但某些原料不易得到，而且氟化物腐蝕性強(qiáng)，且環(huán)境污染嚴(yán)重。(4)雙乙烯酮三氧化硫法，此方法原料易得，工藝條件溫和。經(jīng)調(diào)查，這種甜味劑以雙烯酮為起始原料，經(jīng)加成、環(huán)合、水解、成鹽等工藝合成，其總收率達(dá)81.6%5。與國(guó)內(nèi)相同的工業(yè)路線相比， 產(chǎn)品總

6、收率處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。工藝流程：綜合考慮原料、工藝條件的可行性及經(jīng)濟(jì)效益，我們選擇了以雙乙烯酮和三氧化硫?yàn)樵虾铣砂操惷?，其主要工藝流程如?：1.小試階段安賽蜜低溫法合成7操作步驟三氧化硫的制備：在三口燒瓶中加入含50三氧化硫的發(fā)煙硫酸200ml，接收瓶中加入二氯甲烷420ml，加熱發(fā)煙硫酸使之慢慢沸騰，攪拌下用二氯甲烷吸收冷凝下來(lái)的三氧化硫，可得到含三氧化硫30 的二氯甲烷溶液，并保持吸收與存放溫度不超過(guò)0 。 氨基磺酸三乙胺的制備溶于二氯甲烷內(nèi)的30g氨基磺酸用56g三乙胺中和，同時(shí)用冰水冷至溫度小于20 ，至氨基磺酸溶解后繼續(xù)攪拌l小時(shí)，得到的溶液備用。氨基磺酸三乙胺的制備：溶于二氯甲

7、烷內(nèi)的30g氨基磺酸用56g三乙胺中和，同時(shí)用冰水冷至溫度小于20 ，至氨基磺酸溶解后繼續(xù)攪拌l小時(shí)，得到的溶液備用。乙酰乙酰氨基磺酸鹽的合成：在上一步得到的溶液中加入冰醋酸l0ml，并降溫至5以下，緩慢滴加雙乙烯酮20g，加完后繼續(xù)保溫在1 5以下，攪拌2h，得到的溶液備用。ASH的合成：在三口燒瓶中加入已制得的三氧化硫的二氯甲烷溶液120ml，再加入二氯甲烷稀釋，深冷至30 以下，緩慢滴加乙酰乙酰氨基磺酸鹽，保持溫度低于一30 ，保溫l小時(shí)，緩慢滴加水40ml，并保持溫度在一5 ，再保溫，分出硫酸相，硫酸相用二氯甲烷分兩次萃取操作后合并有機(jī)相。有機(jī)相中加入水，在0 攪拌2h，分層，得到有機(jī)

8、層。ASK的合成：在上述分出的有機(jī)溶液中加入氫氧化鉀中和至溶液pH值為8lO，分出水層，用活性炭脫色后，蒸發(fā)結(jié)晶，得到產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，套用溶劑，安賽蜜平均收率為49，含量>99O，色澤白，不含硫酸鹽，產(chǎn)品合格。以安賽蜜收率為49計(jì)，安賽蜜低溫法合成原料成本為l21.05元kg。討論：小試安賽蜜低溫法合成工藝路線已經(jīng)成熟，但采用低溫法必須在-30 以下反應(yīng)，反應(yīng)溫度低，制冷量大，且低溫時(shí)反應(yīng)物在溶劑中的溶解度有限，溶劑量大。由于溶劑沸點(diǎn)低(40)，用量大，回收損失必然大。2.中試階段安賽蜜常溫法合成在小試實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大，中試試驗(yàn)要采用-30溫度比較困難，因此采用常溫法合成安賽蜜來(lái)

9、進(jìn)行中試。萃取劑的回收：在小試實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大，中試試驗(yàn)要采用-30溫度比較困難，因此采用常溫法合成安賽蜜來(lái)進(jìn)行中試。中試在放大小試的實(shí)驗(yàn)步驟后，要把萃取劑二氯甲烷進(jìn)行回收。取出回流的二氯甲烷分析，使其中水分不高于005。由于三氧化硫與水會(huì)引起劇烈反應(yīng)，使三氧化硫的作用失效，控制水分的含量十分重要。當(dāng)回流二氯甲烷水分合格后，再蒸去二氯甲烷。回收二氯甲烷要求：二氯甲烷99.5，水0.05，醋酸0.0l，三乙胺 0.028。討論：通過(guò)中試試驗(yàn)，安賽蜜常溫法合成工藝收率達(dá)到預(yù)計(jì)的目標(biāo)。對(duì)比低溫法可看出，低溫法收率高于常溫法45個(gè)百分點(diǎn)，而常溫法對(duì)設(shè)備的要求沒(méi)有低溫法苛刻，使用企業(yè)中現(xiàn)有的鹽水冷凍

10、裝置即可達(dá)到所需的溫度要求，無(wú)需-40 以下的深冷裝置；常溫法主反應(yīng)時(shí)間短，僅為數(shù)秒鐘，而低溫法則至少為兩晝夜；常溫法控制反應(yīng)為連續(xù)化，使生產(chǎn)更加便于控制，穩(wěn)定可靠，可以隨時(shí)分析主反應(yīng)情況，而低溫法無(wú)法進(jìn)行中間控制，不利于監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，易產(chǎn)生全鍋報(bào)廢。以氨基磺酸、三乙胺、雙乙烯酮、三氧化硫?yàn)橹饕希?jīng)環(huán)化、水解、中和合成了新一代甜味劑安賽蜜；環(huán)化反應(yīng)的加料方式為三氧化硫溶液滴入環(huán)化劑溶液中；三氧化硫用量為氨基磺酸物質(zhì)的量的5倍，環(huán)化時(shí)間選用0.5h，水解時(shí)間為1.5h.。選用上述優(yōu)化條件，安賽蜜收率可達(dá)81.6%9。經(jīng)濟(jì)估算：原料及輔助材料每噸產(chǎn)品消耗（噸）×單價(jià)（元/噸）

11、5;年產(chǎn)量（噸）總價(jià)（萬(wàn)元）發(fā)煙硫酸0.1×300×100030000氨基磺酸0.5×1600×1000800000二氯甲烷0.25×1000×1000250000冰醋酸0.2×1600×1000320000雙乙烯酮0.4×3000×10001200000氫氧化鉀0.3×3000×1000900000三乙胺0.4×4000×10001600000燃料及動(dòng)力消耗總計(jì)（萬(wàn)元）水800電1500工資工人數(shù)×平均工資/人（萬(wàn)元）總計(jì)（萬(wàn)元）直接生產(chǎn)工人工

12、資60×5300車間經(jīng)費(fèi)車間固定資產(chǎn)原值（萬(wàn)元）×比率總計(jì)（萬(wàn)元）折舊費(fèi)2500×5%125修理費(fèi)2500×3%75車間管理費(fèi)2500×5%125車間總成本 = 原料及輔助材料費(fèi)+燃料及動(dòng)力消耗費(fèi)+工資福利費(fèi)+車間經(jīng)費(fèi) = 5103125（萬(wàn)元）總結(jié)：甜味劑安賽蜜作為一種較新型的非營(yíng)養(yǎng)型甜昧劑有廣闊的應(yīng)用前景。使用雙乙烯酮和三氧化硫合成安賽蜜原料來(lái)源廣，生產(chǎn)成本低。反應(yīng)溫度在0 以上并且可以連續(xù)化生產(chǎn)的安賽蜜常溫法合成路線適用于工業(yè)化生產(chǎn)，具有進(jìn)一步開發(fā)的價(jià)值。參考文獻(xiàn)【1】 譚東第四代合成甜味劑安賽蜜的制法J廣西化工，1992，2l(1)：40-43【2】 唐贊，馮銳甜味劑安賽蜜的合成研究J四川I師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，l999，20(1)：55-59【3】 段湘生，王洪成，王楚萍，等乙?；前匪徕浀暮铣删?xì)化工，1996(5)：22【4】 閆福安. 國(guó)內(nèi)外合成甜味劑的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì). 廣州食品工業(yè)科技, 1998,19(1)【5】 于遵宏. 化工過(guò)程開發(fā). 華東理工大學(xué)出版社 【6】 江玉.