试论合成香料中香气的影响因素

2017-07-01孙小林

环球市场 2017年18期

关键词：滚柱真空泵戊酸

孙小林

浙江新化化工股份有限公司

试论合成香料中香气的影响因素

孙小林

浙江新化化工股份有限公司

本文对香料中的香气进行了概述，重点从分子结构、生产及存储等方面分析了合成香料中香气影响因素，以供参考。

合成香料；香气；影响因素

前言

由于香味可以对人体生理和心理有不同程度的影响，所有使得香精香料从最常见的化妆品、日用品的加香等用途发展为各种特殊用途，如医用芳香疗法，香精驱虫，灭菌，香精金属，饲料香精，这些用途已经在世界各地诞生。天然香料有资源的局限性，大量的合成香料能够满足市场需求，因此对合成香料的香气影响因素的研究具有重要意义。

1 香料香气概述

香料的香气(气味)是挥发性分子在空气中扩散进入鼻腔，刺激黏膜，再传送到大脑中枢神经而产生的综合感觉，使人感觉愉快的即为香气，从嗅到感觉的时间有0.2～0.3s。目前世界上香料商品品种有9000种左右，实际品种近6000种，大部分年产量在100t以下，年产量在1t以下的品种也不少见。合成香料品种多、产量小，故多用间歇式生产；所用原料品种多且要求的纯度高，大多具有一定的挥发性。

2 合成香料中香气影响因素的具体分析

2.1 分子结构对香料香气的影响

分子存在大小、立体结构、官能团、饱和程度等的差异，这些差异决定了分子是否有香气，是什么类型的香气以及其香气的强度。本节对香气发生的原理做了全方位的分析，提供了香气控制的理论基础。

(1)分子的大小。香料化合物的相对分子质量一般在50～200之间(含有4～20个碳原子)。因为有机化合物的碳原子个数3个以下时，该分子的挥发性很强，不宜作为香料；碳原子个数在20个以上的化合物基本为固体，香气太弱。

(2)分子的立体结构。分子的立体结构对香料的香气存在较大影响，总体来说，分子越不稳定，活性越强，越有利于气味的挥发。

(3)官能团的位置。通过对羧酸类食用香料中使用较多的甲基戊酸做分析，甲基戊酸有三种同分异构体，其甲基的位置对脂肪酸的香气强度有一定影响，甲基与羧基距离增加，其香气强度也增加。经香气评价员和电子鼻的评价结果如下：香气强度：4-甲基戊酸＞3-甲基戊酸＞2-甲基戊酸。

2.2 反应及精馏操作的把控对香料气味的影响

(1)合成所用原料的影响。合成香料的含量等物化指标是比较容易达到的，但是其气味是很难控制的。首先是合成所用的原料一般均有刺激性的气味，痕量的原料存在于成品中会给产品带来较大的杂气。香料生产所需要的原料为：(1)农、林、牧、渔副产品为原料，例如松节油，无色至深棕色液体，由烃的混合物组成，主要成分为萜烯类化合物，其中α-蒎烯约为64%，β-蒎烯约为33%；(2)煤焦油为原料，如苯酚、萘等；(3)石油和天然气工业中得到的化工原料，如异戊二烯等。

(2)产品精馏控制的影响。由于香料的对香气的要求，合成香料的精馏比其他化工产品的精馏要特殊，一般采用间歇精馏生产。精馏中控过程中，不仅要把握含量等物化指标的要求，还要通过对气味的控制来决定是否可以进入成品阶段。合成香料精馏控制的一般流程见图1。

图1 合成香料精馏控制的一般流程

2.3 合成香料生产过程中使用设备的影响

(1)输送泵的选择。从香料的分子结构上看，其稳定性都较差；并且容易受到杂气的影响，因此现在日用化工与香料工业对输送泵的选择更严谨些。一般选用旋转式容积泵，凸轮式双转子泵，滚柱式转子泵，滑片式转子泵，内环式齿轮泵等。例如滚柱式转子泵，是一种新型的旋转式容积泵，滚柱在转子离心力和液力的作用下，载腔体内壁滚动运转，因此构成了较高的真空度和排放压力，由于泵的内腔容积增大，且其转速相对较低，介质在滚柱的推动下开始无剪切流动，所以对香料的输送特别的柔和稳定。

(2)真空泵的选择。合成香料的提纯，一般都需要精馏过程，而香料受热很容易产生焦糊味，因此需要做到精馏体系的2mm汞柱绝压的高真空，来保证精馏温度较低而不会产生影响产品气味的焦糊味等杂气。以下介绍了两种常用真空泵。

使用较多的是蒸汽喷射泵加水环式真空泵的方式，这种设备真空较高，费用低，维护要求也低，能吸收腐蚀性气体。由于现代社会对环保与节能的要求，此设备需要使用大量的水，并且产生大量的废水的缺陷逐渐显现出来。

更为环保经济的无油机械真空泵成为一种环保趋势，其设计理念是通过增加泵前后两级冷阱，不仅使得低沸点有机质充分吸收，还减少不凝气增加了体系真空；泵的冷却水不与体系接触，可循环使用。

(3)精馏塔的选择。液体香料的关键在提纯上，由于物料受热会产生聚合、分解或氧化等现象，因此保证低温精馏成了制备香气优良产品的关键。一般情况下，精馏香料采用的是降膜式高效精馏塔，分离提纯效果显著，且深受各国化工用户的青睐。

2.4 香料包装及储存的影响

由于属于原料性商品，包装主要考虑坚固性，防止渗漏和不变质。我国香料多采用180kg和50kg铁桶装，香精为0.5kg瓶装。铁桶要注意桶的焊接牢固，否则会出现渗漏。小包装的香精香料有玻璃瓶和塑料瓶，玻璃瓶应注意防破损，塑料瓶易导致香料变质，需多注意，也有使用铝装瓶小包装可防破损和变质。