專利名稱：制備酸式結(jié)晶磷酸鋁鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備公式為的酸式結(jié)晶磷酸鋁鈉的方法，在該公式中，a、b、c、d和n分別為0.6至3.3、1.8至3.3、12至16、7至9及0至5的值，并有a+3b+c＝3d的關(guān)系。
酸式磷酸鋁鈉(SAP)是近幾年在食品工業(yè)中有廣泛應(yīng)用的眾所周知的化合物。
它們尤其用作為某些面包和/或糕點(diǎn)產(chǎn)品的長(zhǎng)效酵母、調(diào)節(jié)干酪溶解的添加劑及固定食品中脂肪的添加劑。
NaAl3H14(PO4)8·4H2O這一公式的化合物是目前工業(yè)上最重要的化合物，因?yàn)樗鳛楹娓砂l(fā)酵面團(tuán)的常用酸酵母多年來(lái)已得到公認(rèn)和證實(shí)。
目前，人們已知制備結(jié)晶磷酸鋁鈉的二種主要方法。
在美國(guó)專利US-A-2550490中敘述過(guò)的第一種方法是一種眾所周知的名為“甲醇法”的不連貫性的方法，該方法在于濃縮以后把所希望的SAP前質(zhì)溶液進(jìn)行結(jié)晶，直至獲得含有SAP晶體的高粘度的漿液，而后再通過(guò)過(guò)濾把上述結(jié)晶中的晶體分開(kāi)，這是由于通過(guò)添加甲醇而使原先的懸浮態(tài)得到恢復(fù)。
但是，該方法有兩個(gè)較大的缺點(diǎn)，首先，它要借助于極易燃燒的有毒甲醇，這勢(shì)必需要有以后的凈化階段;另外，它必須要有昂貴的大功率的攪拌裝置，這是因?yàn)樵诓僮鬟^(guò)程中粘性的差異很大。
在美國(guó)專利US-A-3311448中敘述的、其名為“人工提制法”(ProcédéKneadermaster)的第二種方法取決于使用前質(zhì)溶液先反應(yīng)后結(jié)晶的分離帶的連續(xù)結(jié)晶方法。
事實(shí)上，這兩個(gè)步驟是在高溫下，當(dāng)先質(zhì)溶液從輸送攪拌機(jī)的一端進(jìn)入、而結(jié)晶SAP從另一端出來(lái)的情況下連續(xù)完成的。
遺憾的是，在工業(yè)上該方法的實(shí)施必然需要巨額投資裝備龐大、昂貴、大能耗的裝置，這顯然對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用會(huì)有嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
此外，上述二種方法均有難以控制的缺點(diǎn)，因而也就很難最終制出穩(wěn)定的產(chǎn)品。
從質(zhì)量上看，這里主要是指化學(xué)計(jì)算(特別是結(jié)晶水的克分子數(shù)目)和所獲產(chǎn)品的結(jié)晶率。
其中后一參數(shù)對(duì)SAP的應(yīng)用特性具有重要意義。因此，總的來(lái)說(shuō)，一方面可以觀察到結(jié)晶SAP在它作為酵母使用時(shí)與二碳酸鹽一起具有較佳的長(zhǎng)效反應(yīng)特性。另一方面也可觀察到其吸濕是很少的。這就可避免在產(chǎn)品的囤集和/或操作時(shí)所出現(xiàn)的大量有礙于工業(yè)方面的重復(fù)性問(wèn)題。
此外，這也是為了杜絕上述傳統(tǒng)方法所獲產(chǎn)品的低劣吸濕性(即低劣的結(jié)晶性)、在以前的工藝中通常把諸如鉀這樣的穩(wěn)定劑元素注入到產(chǎn)品中，這顯然提高生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是解決上述所有問(wèn)題，并提出簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)及實(shí)用的方法，以便安全、可靠、更多地獲得完全結(jié)晶的磷酸鋁鈉和恒定的化學(xué)計(jì)算。
為此，本發(fā)明提出新的制備公式為的酸式結(jié)晶磷酸鋁鈉的方法，在此公式中，a、b、c、d和n的值分別為0.6至3.3，1.8至3.3，12至16，7至9及0至5，同時(shí)遵循a+3b+c＝3d的關(guān)系，其特征是將上述磷酸的前質(zhì)溶液噴射在固體微粒攪拌床上。
原則上，本發(fā)明在于連續(xù)用噴射形成的細(xì)滴對(duì)不斷攪拌的支撐物(即微粒)進(jìn)行涂層，所述支撐物的功能是確保使其表面上的小水滴進(jìn)行干燥和結(jié)晶。這樣，溶劑就蒸發(fā)，而干的提取物在支撐物的表面上一層接一層地重迭在一起。如此就得到了所希望的產(chǎn)品。
為了使人們更好地了解本發(fā)明，特列舉幾個(gè)具體的而又不受限定的實(shí)施例加以說(shuō)明。
配制最初的前質(zhì)溶液并不是一件復(fù)雜的事，而是可通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的方法獲得。
從根本上說(shuō)，大多數(shù)已知的對(duì)目前情況又完全適用的方法是使鈉(堿、碳酸鹽、氫化碳酸鹽……)的化合物起反應(yīng)，使三價(jià)鋁(氧化鋁、氫氧化物……)和敏感地維持在環(huán)境溫度和沸點(diǎn)之間的水性磷酸的化合物起反應(yīng)。最初溶液內(nèi)的各種反應(yīng)劑之間的比例根據(jù)最后產(chǎn)品中所希望的化學(xué)計(jì)算進(jìn)行調(diào)節(jié)。
同時(shí)，也可以制備這樣的最初溶液，即使酸質(zhì)磷酸鋁水溶液與在此只作參考的US-A-3501314號(hào)專利中指出的鈉的化合物起反應(yīng)。
將由此制備的這種溶液進(jìn)行霧化，也就是說(shuō)使其變成許多細(xì)滴，這一噴霧可通過(guò)所有已知的方法，特別通過(guò)象噴壺蓮蓬頭或其他的噴管來(lái)實(shí)現(xiàn)。從極易實(shí)施本方法的各種噴霧技術(shù)看，特別請(qǐng)參閱名為《噴霧-干燥》(倫敦喬治·戈?duì)柕聹爻霭嫔纾?976年第二版)這本著名的參考書(shū)。
按本發(fā)明，噴霧是在固體微粒攪拌床上進(jìn)行的。
可通過(guò)攪拌床發(fā)現(xiàn)所有微粒都在作相互運(yùn)動(dòng)，而這是通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或其他方法進(jìn)行的。
當(dāng)然，床上的溫度應(yīng)足以保證使噴霧的細(xì)滴獲得干燥和結(jié)晶。實(shí)際上，這一溫度一般在50℃至150℃之間，最理想是60℃至100℃之間。
按本發(fā)明方法實(shí)施的較實(shí)用的方式是利用所說(shuō)氣流流化床的技術(shù)。
根據(jù)這一技術(shù)，就能把膨脹了的、維持在這一狀態(tài)下的固體微粒，通過(guò)一般能到達(dá)反應(yīng)器底部的氣流引入到反應(yīng)器中。
在本發(fā)明中，最好用熱氣流使攪拌床同時(shí)用相同的介質(zhì)進(jìn)行膨脹和加熱。
進(jìn)入的氣流溫度一般是100℃至180℃，而出來(lái)的氣流溫度在60℃至150℃之間。這些溫度顯然可以根據(jù)氣體流量、懸浮狀態(tài)的質(zhì)量及要達(dá)到的床溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。
連續(xù)將上述前質(zhì)溶液噴射到微粒攪拌床上，而所述微粒又用結(jié)晶的或正在結(jié)晶的酸式磷酸鋁鈉一層一層地逐漸涂上。
按本發(fā)明方法的這一重要特征，問(wèn)題就能迎刃而解。在涂上微粒的反應(yīng)器里，平均停留時(shí)間是一至幾個(gè)小時(shí)，其目的是為了獲得理想完美的磷酸鹽結(jié)晶。
構(gòu)成攪拌床微粒的性質(zhì)并非關(guān)鍵所在。不過(guò)，這些微粒對(duì)于所需的磷酸在化學(xué)上應(yīng)該是惰性的。因此，它可以涉及到玻璃、金屬、或陶瓷微粒，還可以是由所希望的磷酸結(jié)晶構(gòu)成的微粒。
按本發(fā)明實(shí)施的方法的一個(gè)特殊方式是例如將玻璃細(xì)小微粒送入反應(yīng)器里，然后按前面所說(shuō)的技術(shù)使其流化，再把所希望的磷酸的前質(zhì)溶液噴射在這些微粒上，然后連續(xù)從流化床排出被涂的產(chǎn)品。構(gòu)成產(chǎn)品的涂層用已知的所有方法、例如磨碎的方法從玻璃微粒的表面除掉。而排除掉的玻璃微粒又再重新進(jìn)入到攪拌床里以保護(hù)涂層。
這種方法就這樣連續(xù)不斷地進(jìn)行下去。
在用所希望的酸式磷酸晶體構(gòu)成的微粒的較佳情況下，把從攪拌床中排出的被涂的微粒磨碎，所獲得的一部分粉劑因此又重新被送到攪拌床中以保護(hù)涂層，而另一部分則變成產(chǎn)品。就這樣，這種方法又連續(xù)不斷地進(jìn)行下去。
構(gòu)成產(chǎn)品的酸式磷酸鋁鈉的粉劑可能會(huì)有一個(gè)補(bǔ)充的磨碎階段，它用來(lái)對(duì)這些粉劑進(jìn)行精確的粒度測(cè)定。
分析表明，在所有情況下，按本發(fā)明的方法獲得的粉劑完全被結(jié)晶，其組份非常均勻，與前質(zhì)溶液的化學(xué)計(jì)算毫無(wú)差別。
按本發(fā)明的方法尤其適合于制備公式為NaAl3H14(PO4)3·4H2O的晶體磷酸鹽。
最后要指出的是，如果有必要的話，可以把一些用來(lái)極易減少吸濕性的試劑放到按本發(fā)明制備的磷酸中。
這些試劑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是已知的，特別象鉀、鈣和硅石。
鉀和鈣能夠或者在制備最初前質(zhì)溶液時(shí)(以氫氧化物，碳酸鹽、氫化碳酸鹽、磷酸鹽等的形式)放入，或者通過(guò)與方法結(jié)束時(shí)所獲的磷酸混合后放入。
至于添加硅石，將在方法結(jié)束時(shí)以粉劑的混合物進(jìn)行添加。
可以放入的添加劑鉀和鈣的數(shù)量應(yīng)該使最終產(chǎn)品符合下列完整的公式
在此公式中，下標(biāo)a、b、c、d及n的意義前面已述，下標(biāo)x、y和z的值分別為0至0.2，0至0.2及0至0.1，如前的下標(biāo)證實(shí)總電荷呈中性關(guān)系。
現(xiàn)給出說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1將235克66.5%Al2D3的氫氧化鋁加入到1045.5克75%的磷酸里，在攪拌下用回流加熱懸浮物直至全部溶解，此時(shí)將所得的溶液冷卻到50℃，再把84克碳酸氫鈉溶液一邊攪拌一邊慢慢加入到934克水中，這樣就能獲得120℃的39.7%的干提取物的溶液。該溶液在環(huán)境溫度下幾個(gè)月內(nèi)均非常清晰、穩(wěn)定。
把這種預(yù)熱到50℃的溶液以6Kg/h的速率噴射到相同組份微粒的流化床上，該流化床由140℃的熱氣流使其保持膨脹。平均在反應(yīng)器中停留2小時(shí)后，以40Kg/h·m2速率獲得的非粉末而是微粒的產(chǎn)品在磨碎以后具有完全結(jié)晶的、極少量吸濕的、無(wú)粘性的顯著特征。
物理化學(xué)分析符合NaAl3H14(PO4)84H2O這一公式的晶體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2在522.7克75%的磷酸里，按下列順序添加
-117.6克氫氧化鋁Al(OH)3，攪動(dòng)并加熱到108℃使其完全溶解。
-2.55克碳酸鈣CaCO3。
-溶在93克水里的5.06克碳酸氫鉀。
-溶在273克水里的33.6克氫化碳酸氫鈉NaHCO3。
攪動(dòng)一小時(shí)后，就可得到清晰穩(wěn)定的120℃39.1%的干提取物的溶液。
將這一溶液在與例1完全相同的條件下進(jìn)行干燥。磨碎后，所獲的粉劑對(duì)環(huán)境空氣濕度的適應(yīng)力很強(qiáng)。通過(guò)X衍射分析證明，這種粉劑是均質(zhì)、完全結(jié)晶的。此外，它也符合下列公式
實(shí)施例3在此例中，配制與例1相同的產(chǎn)品。在1045.5克75%的磷酸中，按下列順序添加-235克氫氧化鋁Al(OH)3，搖動(dòng)并且回流加熱一直到全部溶解。
-溶在133克水里的26.6克碳酸鈉Na2CO3。
-溶在467克水里的42克氫化碳酸氫鈉NaHCO3。
反應(yīng)后，溶液是清晰、穩(wěn)定的，其120℃干提取物的重量提高到48.1%。
這種在環(huán)境溫度下很粘的溶液(d＝1.44)在與上面例子完全相同的條件下，用改進(jìn)了的生產(chǎn)能力使其干燥。
對(duì)磨碎后所獲粉劑的物理化學(xué)分析表明其公式是NaAl3H14(PO4)8·4H2O其形式是完全結(jié)晶的和無(wú)粘性的。
實(shí)施例4此例的目的是指出另一可以制備最初前質(zhì)溶液方法。
把0.398Kg Al2O3添加到20Kg具有50%提取物的一鋁磷酸溶液中，而該溶液由回流進(jìn)行加熱。
溶解后將其冷卻到50℃，然后添加0.625公斤碳酸鈉Na2CO3。反應(yīng)后，所獲得的溶液是清晰、很粘的。
如實(shí)施例一樣把這種預(yù)熱到60℃的溶液在相同組件微粒的流化床上進(jìn)行干燥。
這樣就獲得完全結(jié)晶的均質(zhì)產(chǎn)品，其公式為
權(quán)利要求
1.結(jié)晶酸式磷酸鋁鈉的制備方法，它符合下列公式在此公式中，a，b，c，d及n都是分別為0.6至3.3，1.8至3.3，12至16，7至9和0至5的值，并遵循a+3b+c=3d的關(guān)系。其特征在于把上述磷酸的前質(zhì)溶液噴射在固體微粒攪拌床上的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是上述攪拌床的溫度在50℃至150℃之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是上述溫度在60℃至100℃之間。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征是上述攪拌床是通過(guò)的氣體流動(dòng)來(lái)流化固體微粒而獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是上述氣體的流動(dòng)是熱空氣的流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是上述熱空氣入口溫度在100℃至180℃之間，而60℃至150℃更好。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征是上述固體微粒的組分與所要制備的酸或磷酸鹽的組分是相同的。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征是前質(zhì)溶液的化學(xué)計(jì)算與NaAl3H14(PO4)8·4H2O公式所獲的酸式磷酸鋁鈉是相等的。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備酸式結(jié)晶磷酸鋁鈉的方法，它符合下列公式Na
文檔編號(hào)C01B25/45GK1033611SQ8810852
公開(kāi)日1989年7月5日 申請(qǐng)日期1988年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月21日
發(fā)明者保羅·米歇爾 申請(qǐng)人:羅納·布朗克化學(xué)公司