食品添加剂明矾生产新工艺研究

何青峰，杨玉梅

食品添加剂明矾生产新工艺研究

何青峰1，杨玉梅2

（1.衡阳市建衡实业有限公司，湖南衡阳 421005；2.中海油天津化工研究设计院）

摘要：介绍一种由氢氧化铝代替铝土矿生产食品添加剂明矾（十二水合硫酸铝钾）的新工艺。使用氢氧化铝与硫酸、硫酸钾在搪瓷反应釜内一步反应，再通过结晶、破碎、包装等工序，得到优质的明矾产品。解决了用铝土矿为原料生产明矾产品带来的重金属超标问题，并且大大缩短了工艺流程，减少了能源消耗同时杜绝了矿渣的产生。以氢氧化铝为原料生产食品添加剂明矾具有工艺流程短、环保、安全、产品质量好等特点。

关键词：明矾；食品添加剂；节能减排；氢氧化铝；重金属

明矾主要作为食品添加剂使用。目前，中国生产明矾的主要方法有钾明矾石法和铝钒土法，其中铝矾土法是主流方法。铝矾土法是以铝土矿为原料，由于原料铝土矿重金属含量高，导致明矾产品重金属含量超标。目前，随着国家对食品添加剂的管理越发严格，对食品添加剂的要求也越来越高［1］，尤其对重金属等指标的要求更加严格。如何降低明矾产品中重金属含量是明矾生产企业急需解决的问题。笔者提出了以氢氧化铝为原料，与硫酸、硫酸钾直接反应制备明矾产品的方法。新方法从源头上解决了重金属含量高的问题，制得的产品重金属含量明显降低。并且新工艺与传统工艺相比大大缩短了工艺流程，减少了能耗，杜绝了废渣的形成。

1　传统工艺

传统工艺是将铝土矿与硫酸反应，通过压滤得到液体硫酸铝，在液体硫酸铝中加入定量硫酸钾，通过蒸汽加热反应浓缩，再经过冷却结晶得到明矾［2］。该方法存在如下缺点：1）因原料铝土矿重金属含量及铁含量高，导致明矾产品重金属含量超标，并且产品颜色发绿、发黄；2）硫酸铝与硫酸钾反应浓缩过程能耗大；3）铝土矿与硫酸反应后产生大量矿渣。

2　改进工艺

2.1工艺的可行性

氢氧化铝因其重金属含量以及铁含量大大低于铝土矿，是最佳的铝土矿替代原料。目前中国用氢氧化铝与硫酸反应生产无铁硫酸铝工艺已经被广泛使用，工艺成熟稳定，生产的硫酸铝各种重金属指标远远优于用铝土矿生产的硫酸铝产品。而明矾的化学合成法就是利用硫酸铝与硫酸钾反应，并经过沉淀、结晶、破碎等工序得到明矾产品。故使用氢氧化铝为原料代替铝土矿是完全可行的。

2.2工艺过程

笔者提出的改进方法是用氢氧化铝代替铝土矿，并且与传统工艺相比缩短了反应流程，即不用先制得硫酸铝溶液再与硫酸钾反应，而是将氢氧化铝、硫酸、硫酸钾直接反应。具体过程：先加水，然后加入氢氧化铝、硫酸钾，再加硫酸，封压，反应完全后冷却、结晶、破碎，最后包装入库。

2.3实施实例

在10 m3搪瓷反应锅中加水4 m3，投入1.20 t工业氢氧化铝、1.15 t硫酸钾，搅拌，加入1.3 m3质量分数为98%的浓硫酸，封压，反应放热，控制压力为0.3 MPa，使氢氧化铝反应完全。将反应液放入结晶桶自然冷却结晶15～20 d，经清洗、晾干、破碎、包装得成品。

2.4实施成果

对包装后的产品进行抽样，按照GB 1895—2004《食品添加剂硫酸铝钾》进行检验，并与用铝土矿为原料生产的明矾产品进行对照，结果见表1。由表1可知，以氢氧化铝为原料制得的明矾产品，其重金属含量远低于国家标准，也远远优于以铝土矿为原料生产的明矾产品。其他指标也完全符合国家标准，尤其是产品外观纯白透亮，没有以铝土矿为原料生产的明矾产品所具有的发绿、发黄的现象，实测铁质量分数为3.5×10-5，含铁量远低于以铝土矿为原料生产的明矾产品。

表1　硫酸铝钾产品检测结果

2.5成本核算

目前原材料市场价格（以湖南地区为例）：98%硫酸460元/t，40%铝土矿350元/t，硫酸钾3 800元/t，氢氧化铝1 900元/t，饱和蒸汽186元/t。新旧工艺生产明矾成本核算见表2。由表2看出，传统工艺所需原材料成本为1 261.3元/t，新工艺所需原材料成本为1 286元/t。新工艺原材料成本比传统工艺增加了24.7元/t，但是产品质量大幅度提高，也杜绝了矿渣产生的环保问题；工艺流程大大缩短，降低了人工成本和维修费用。因此，综合效益所创造的收益远远大于原材料成本的增加。

表2　新旧工艺成本核算

3　新工艺与传统工艺比较

1）重金属指标得到控制。传统工艺因原料铝土矿重金属含量高，致使明矾产品重金属含量超标。新工艺使用氢氧化铝代替铝土矿，使产品重金属指标得到有效控制，大大提高了明矾作为食品添加剂的安全性。2）产品白度得到提高。传统工艺因铝土矿含铁量高，制得的明矾产品颜色发黄、发绿。新工艺采用氢氧化铝为原料，可以大大改善明矾产品的外观。3）生产流程缩短。传统工艺需要先制得硫酸铝溶液，再与硫酸钾反应制得明矾产品。新工艺只用一步反应就得到明矾产品，不仅减少了反应时间，提高了效率，而且设备投资大幅度减少，只有传统工艺的1/3；另外，工艺流程缩短了，所需人员也只需要传统工艺的1/2。4）生产耗能大幅度降低。传统工艺能耗大，两步反应都需要蒸汽，特别是浓缩过程能耗比较大。新工艺利用硫酸稀释热和硫酸与氢氧化铝的反应热，封压即可得到反应压力，不需外加热源。5）杜绝了矿渣的产生，完全实现了绿色生产。与传统工艺不同，新工艺生产过程不会产生矿渣，解决了目前铝土矿难处理的现状。6）新工艺并没有增加生产成本，所创造的价值远远高于原材料的成本增加，具有良好的综合经济效益。

4　结论

以氢氧化铝代替铝土矿生产明矾新工艺具有如下优点：1）产品质量高、白度好、有害杂质少，能确保产品质量优于GB 1895—2004《食品添加剂硫酸铝钾》指标；2）利用反应放热，无需外加热源，降低了成本；3）杜绝了矿渣的产生，减轻了对环境的影响；4）便于规模化生产，减轻了员工的劳动强度；5）生产成本与传统工艺相比几乎相当，综合经济效益更佳。

参考文献：

［1］何朝晖，杨玉梅，宴永祥，等.中国铝盐行业现状及发展趋势［J］.无机盐工业，2012，44（3）：1-4.

［2］何朝晖，张景香.硫酸铝生产食品级硫酸铝铵新工艺［J］.无机盐工业，2001，33（4）：25，44.

联系方式：heqingfeng0603@sina.com

中图分类号：TQ133.1

文献标识码：A

文章编号：1006-4990（2013）09-0035-02

收稿日期：2013-03-26

作者简介：何青峰（1988—）男，本科，主要从事铝盐生产及研究，已发表论文2篇，获得实用新型专利6项。

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