当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第五章 食品添加剂 > 5.3-4 食用香料-合成食用香料 > 视频(附件含PPT)5.3-4
同学们好
今天我们一起来学习合成香料
合成香料超过5000种
其中天然等同食品香料
在我国目前规定有2087种
人造食品香料有214种
包括醇 醛 酮 酯 酚 醚 腈等等
各种化合物
它们的生产
可以说囊括了所有的合成技术
也普遍使用精馏 结晶 萃取等
多种分离技术
这里我们没有办法一一展示
各种香料的合成技术
我们选取一个有代表性的香料
抛砖引玉
即天然苯甲醛的生产
天然苯甲醛是一种重要的食品香料
你可以在可口可乐中闻到它的味道
它广泛存在于蔷薇科植物中
但它通常不是游离形式存在的
而是以苷的形式存在
例如在苦杏仁中有苦杏仁苷
其实它的苷源就是苯甲醛
早期的天然苯甲醛
基本上都是通过水解苦杏仁苷
来生产的
工艺复杂
成本很高
现在我们使用的天然苯甲醛
是通过合成来生产的
事实上应该称为天然等同苯甲醛
虽然在工业上
可以比较方便的
和低成本的以甲苯为原料
使用氯化水解法
或催化氧化法来生产苯甲醛
然而
这样生产出来的产品
在食品工业是不能使用的
尽管可以将苯甲醛提纯到99%以上
但仍然有其它有害物质超过国家标准
比如过量的甲苯或苯的存在
因此
食品用苯甲醛需要使用另外的技术
即以天然肉桂醛为原料
通过羟醛缩合的逆反应来生产苯甲醛
首先 我们来看一下它的原料
是天然肉桂醛
即苯丙烯醛
肉桂醛是肉桂油中的主要成分
但在肉桂油中含量不超过85%
为了减少后续分离的麻烦
需要先通过精馏
将肉桂醛单离到纯度97%左右
国内每年生产肉桂油约800吨
其中40%直接用作香料使用
其余60%则用于单离肉桂醛
也就是说
天然肉桂醛的产量不超过400吨
因此 它的价格十分昂贵
每吨在20万元以上
羟醛缩合逆反应条件比较简单
当前
各工厂采用的工艺条件大致为
反应温度80到102摄氏度
通常在微沸腾的回流状态下反应
使用5%的碳酸钠水溶液为催化剂
使肉桂醛在碱催化下
进行羟醛缩合逆反应
转化为苯甲醛
同时生成乙醛副产物
投料量通常为1:10
即10份碱水加1份肉桂醛
整个反应
需要6到10个小时完成
由于天然肉桂醛的来源有限
因此 天然苯甲醛的产量也不大
国内年产量不超过200吨
主要反应设备为夹套釜式反应器
容积通常为1到2吨
每次处理肉桂醛100到200公斤
我们以1吨反应釜为例
主要的工艺步骤
第一
在反应釜中加入475公斤清水
然后加入25公斤无水碳酸钠
充分搅拌
使碳酸钠溶解
制成5%的碳酸钠水溶液
然后开启反应釜加热器
使反应釜中的碳酸钠水溶液
升温至反应温度
保持这一温度
调节搅拌器到适宜的速度
然后往里滴加天然肉桂醛共计50公斤
约30到60分钟滴加完毕
加料速度要保持均匀
加料完成后
在反应温度下
继续搅拌反应6到10个小时
反应结束以后停止加热与搅拌
静置澄清
反应釜内油水分层
其中下层是苯甲醛
分离出下层油层
油液用无水硫酸钠干燥或减压脱水
然后送精馏塔分馏
获得天然苯甲醛
从以上工艺步骤可以看出
该工艺比较简单
但是也存在收率不高的问题
事实上
大部分工厂苯甲醛的收率不到50%
如何提高苯甲醛收率
成了科技工作者们
需要解决的关键问题
一方面
这是一个非均相的反应
该反应使用的是碳酸钠水溶液
为催化剂
因此是一个典型的两相反应
油相与水相间混合很差
反应效果不好
因此
研究者考虑添加相转移催化剂
或乳化剂
来增进两相间的融合
以提高反应效果
虽然可以在一定程度上
提高苯甲醛的收率
但是后处理十分困难
而且不能保证苯甲醛的天然度
因此无法应用于生产
诸富根等则尝试改进搅拌装置
以提高油水相的混合效果
通过比较涡轮式 桨叶式 锚式
框式 三角式等五种不同的搅拌器
结果表明
三角式搅拌器
可以使两相有良好的混合
反应过程接近于均相状态
苯甲醛的总得率可以达到60%
上海华盛香料有限公司
发明了另外一种方法
为我们提供了另外一种思路
它采用压力喷嘴将桂油和碱水雾化
雾化后液滴颗粒极细
这样就增加了两相接触面积
提高了反应效率
反应温度降低到80到90度
反应时间缩短到2个小时
苯甲醛的收率可以达到61%
另外一方面就是副反应的问题
无论是原料肉桂醛
还是反应生成的苯甲醛和乙醛
相互间都可以进行缩合反应
生成其它的副产物
从而降低苯甲醛的收率
比如原料肉桂醛
与反应生成的乙醛之间的缩合
总的来看
肉桂醛制天然苯甲醛的反应
收率比较低
有待继续改进或开发新的工艺
今天的课就讲到这里
同学们 再见
-0 课程简介和参考资料
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--讲义 1.4
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--讲义1.6
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--讲义 2.1-1
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--讲义 2.1-3
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-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应
--讲义 2.2
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--讲义 2.3
--考核-习题 2.3
-2.4 单元反应-氧化与还原、歧化及其它反应
--讲义 2.4
--考核-习题 2.4
-第二章 单元反应汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)
-3.1 表面活性剂概述
--讲义 3.1
--习题 3.1
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--讲义 3.2-1
--考核-习题 3.2-1
-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类
--讲义 3.2-2
--考核-习题 3.2-2
--讨论:使用氨基酸表面活性剂的洁面究竟对皮肤有什么好处呢?
-3.2-3 表面活性剂基础知识-表面张力
--讲义 3.2-3
--考核-习题 3.2-3
-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质
--讲义 3.2-4
--考核-习题 3.2-4
-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法
--讲义 3.2-5
--考核-习题 3.2-5
--期刊论文-滴体积法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度的新方法
-3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质
--讲义 3.2-6
--考核-习题 3.2-6
-3.2-7 表面活性剂基础知识-作用
--讲义 3.2-7
--考核-习题 3.2-7
-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素
--讲义 3.2-8
--习题 3.2-8
-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香
--讲义 3.3-1
--考核-习题 3.3-1
-3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺
--讲义 3.3-2
--习题 3.3-2
-3.3-3 松香合成表面活性剂-松香基表面活性剂
--讲义 3.3-3
--习题:3.3-3
--参考文献:8分
-3.4 常用表面活性剂产品
--讲义 3.4
--习题:3.4
-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力
--讲义 3.5
--习题 3.5
-第三章 表面活性剂汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-1
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-2
-前三章知识点翻转课堂(含实验)
-作业:前三章讨论课总结(需上传)
-作业:梁希混合式第三章笔记
-4.1 胶粘剂概述
--讲义 4.1
--考核-习题 4.1
-4.2 植物单宁胶粘剂
--讲义 4.2
--考核-习题 4.2
-4.3 松香胶粘剂
--讲义 4.3
--习题 4.3
-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂
--讲义 4.4
--习题 4.4
-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)
-5.1 食品添加剂概述
--讲义 5.1
--考核-习题 5.1
-5.2 食品抗氧化剂
--讲义 5.2
--考核-习题 5.2
-5.3-1 食用香料概述
--讲义 5.3-1
--习题 5.3-1
-5.3-2 食用香料-天然食用香料生产
--讲义 5.3-2
--考核-习题 5.3-2
-5.3-3 食用香料-香料单离技术
--讲义 5.3-3
--考核-习题 5.3-3
-5.3-4 食用香料-合成食用香料
--讲义 5.3-4
--习题 5.3-4
-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成
-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖
--讲义 5.4
--习题 5.4
--讨论:甜味剂
-5.5 拓展-访谈:食品添加剂的安全问题
--讲义 5.5
--习题 5.5
-第五章 笔记
-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂
--讲义 6.1
--考核-习题 6.1
-6.2 松节油合成冰片
--讲义 6.2
--习题 6.2
-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展
--讲义 6.3
--习题 6.3
-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识
--讲义 6.4
-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
-7.1 造纸助剂概述
--讲义 7.1
--考核-习题 7.1
--讨论:对纸的认识
-7.2 造纸施胶剂概述
--讲义 7.2
--考核-习题 7.2
-7.3 强化松香施胶剂
--讲义 7.3
--习题 7.3
-7.4 纸张增强剂
--讲义 7.4
--考核-习题 7.4
-第七章 造纸助剂笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)
-8.1 概述
--讲义 8.1
--考核-习题 8.1
-8.2 松香在涂料中应用
--讲义 8.2
--习题 8.2
-8.3 带锈涂料
--讲义 8.3
--考核-习题 8.3
--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
--讲义 9.1-1
--考核-习题 9.1-1
-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
--讲义 10.1
--考核-习题 10.1
-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
--考核-习题 10.3
-10.4 精细化工产品的仪器分析法
--讲义 10.4
--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
-北林林化讨论课视频