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精细化工工艺学安赛蜜的开发摘要：本文介绍了新型甜味剂安赛蜜的应用范围及国内外发展现状，概括了目前常用的四条合成路线，经比较选择了反应条件温和、收率高且可连续化生产的工艺路线，分别进行了小试和中试阶段的分析，并做了市场分析以及经济估算，原料来源广，生产成本低，具有开发价值和广阔的应用前景。关键词：安赛蜜，甜味剂，食品添加剂，市场分析，经济估算引言：安赛蜜(学名：乙酰磺胺酸钾，AcesulfamePotassium)化学名称为6一甲基一3，4一二氢一4一酮一1，2，3一氧噻嗪一2，2一二氧化物钾盐，简称AsK[1]。安赛蜜是1967年由德国赫斯特公司的研究人员Karl·Clanss发明的，1978年世界卫生组织(WHO)按其学名乙酰磺酸钾正式登记(商品名：Sunett)，FA0／WHO联合食品添加剂专家委员会国际组织认可其安全性[2]。是高甜度甜味剂新品，是蔗糖甜度的200倍，具有稳定性好、良好的口感、无热量、不腐蚀牙齿、摄人体内不代谢，不吸收，24小时内从尿中完全排出，对人体安全无害，可用于餐桌用甜味佐料、食品和饮料。因此适合于中老年人，肥胖病人，糖尿病患者的使用。除用于食品外，还用于药品、化妆品等以掩盖某些组分的苦味。安赛蜜对光、热(能耐225℃高温)稳定，pH值适用范围较广(pH二3一7)，是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一，适用于焙烤食品和酸性饮料。此外，安赛蜜的安全性高，甜味纯正而强烈，甜味持续时间长，与阿斯巴甜l:l合用有明显增效作用。安赛蜜的生产工艺不复杂、价格便宜、性能优于阿斯巴甜，由于其耐热、耐酸、可靠的安全性、原料可立足国内，无疑具有广阔的前景。目前国内已有生产，但吨位较小，我们在武汉市科委的支持下开展了安赛蜜合成工艺的攻关，开发了一条适合国情的合成路线，在产品分离、收率方面取得了很好的结果。目前世界上已有美国、欧盟和加拿大等多个国家获得准在食品中添加使用，安赛蜜于1990年，在中国被批准使用[3]。安赛蜜在生产中没有发现安赛蜜和其他食品辅料发生反应，特别是香精香料，因此用安赛蜜增甜的产品，只要香精香料本身不发生变化，其品质保持稳定。安赛蜜特有的稳定性，使得它的应用范围更加08级化学工程与工艺精细化工作业广泛。目前，国内外许多大型食品饮料企业正大量使用这一甜味剂以改善产品口感，降低成本，提高档次。目前国内有很多企业在生产安赛蜜，其中青岛瑞辰进出口有限公司是一家全球的安赛蜜的专业供应商，靠近青岛前湾港，毗邻黄海，靠近胶济铁路，与亚欧大陆桥仅有百余公里，交通便捷，，凭借对行业的资源优势，对市场的灵敏反应把握优势，产品出口到全球各地。上海潆绿食品贸易有限公司，位于太平洋西岸的经济、贸易、金融、航运中心—上海，公司有一套严格的管理体系，与国内外多家知名食品企业建立了良好的合作关系，拥有了多方面的进货、销售渠道,主要销往日本、韩国、新加坡及欧美等国家，在本市及广东、山东、福建、浙江、江西等省享有较高的知名度和信誉度。根据查阅资料，安赛蜜的合成路线有四条：(1)氨基磺酰氟一双乙烯酮法[4]，的优点是原料易得，工艺条件较温和，但工序复杂，收率尚低。(2)乙酰乙酰胺一三氧化硫法，它的缺点是要在相当低的温度下进行反应，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、碳酸钾、氟硫酰氟和氢氧化钾为原料，它反应条件不苛刻，收率也高，但某些原料不易得到，而且氟化物腐蚀性强，且环境污染严重。(4)双乙烯酮—三氧化硫法，此方法原料易得，工艺条件温和。经调查，这种甜味剂以双烯酮为起始原料，经加成、环合、水解、成盐等工艺合成，其总收率达81.6%[5]。与国内相同的工业路线相比，产品总收率处于国内领先水平。工艺流程：综合考虑原料、工艺条件的可行性及经济效益，我们选择了以双乙烯酮和三氧化硫为原料合成安赛蜜，其主要工艺流程如下[6]：1.小试阶段安赛蜜低温法合成[7]操作步骤三氧化硫的制备：在三口烧瓶中加入含50％三氧化硫的发烟硫酸200ml，接收瓶中加入二氯甲烷420ml，加热发烟硫酸使之慢慢沸腾，搅拌下用二氯甲烷吸收冷凝下来的三氧化硫，可得到含三氧化硫30％的二氯甲烷溶液，并保持吸收与存放温度不超过0℃。②氨基磺酸三乙胺的制备溶于二氯甲烷内的30g氨基磺酸用56g三乙胺中和，同时用冰水冷至温度小于20℃，至氨基磺酸溶解后继续搅拌l小时，得到的溶液备用。氨基磺酸三乙胺的制备：溶于二氯甲烷内的30g氨基磺酸用56g三乙胺中和，同时用冰水冷至温度小于20℃，至氨基磺酸溶解后继续搅拌l小时，得到的溶液备用。乙酰乙酰氨基磺酸盐的合成：在上一步得到的溶液中加入冰醋酸l0ml，并降温至5℃以下，缓慢滴加双乙烯酮20g，加完后继续保温在15℃以下，搅拌2h，得到的溶液备用。ASH的合成：在三口烧瓶中加入已制得的三氧化硫的二氯甲烷溶液120ml，再加入二氯甲烷稀释，深冷至30℃以下，缓慢滴加乙酰乙酰氨基磺酸盐，保持温度低于一30℃，保温l小时，缓慢滴加水40ml，并保持温度在一5℃，再保温，分出硫酸相，硫酸相用二氯甲烷分两次萃取操作后合并有机相。有机相中加入水，在0℃搅拌2h，分层，得到有机层。ASK的合成：在上述分出的有机溶液中加入氢氧化钾中和至溶液pH值为8～lO，分出水层，用活性炭脱色后，蒸发结晶，得到产品。实验结果表明，套用溶剂，安赛蜜平均收率为49％，含量99．O％，色泽白，不含硫酸盐，产品合格。以安赛蜜收率为49％计，安赛蜜低温法合成原料成本为l21.05元／kg。08级化学工程与工艺精细化工作业讨论：小试安赛蜜低温法合成工艺路线已经成熟，但采用低温法必须在-30℃以下反应，反应温度低，制冷量大，且低温时反应物在溶剂中的溶解度有限，溶剂量大。由于溶剂沸点低(40℃)，用量大，回收损失必然大。2.中试阶段安赛蜜常温法合成在小试实验的基础上进行放大，中试试验要采用-30℃温度比较困难，因此采用常温法合成安赛蜜来进行中试。萃取剂的回收：在小试实验的基础上进行放大，中试试验要采用-30℃温度比较困难，因此采用常温法合成安赛蜜来进行中试。中试在放大小试的实验步骤后，要把萃取剂二氯甲烷进行回收。取出回流的二氯甲烷分析，使其中水分不高于0．05％。由于三氧化硫与水会引起剧烈反应，使三氧化硫的作用失效，控制水分的含量十分重要。当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≤0.02％[8]。讨论：通过中试试验，安赛蜜常温法合成工艺收率达到预计的目标。对比低温法可看出，低温法收率高于常温法4～5个百分点，而常温法对设备的要求没有低温法苛刻，使用企业中现有的盐水冷冻装置即可达到所需的温度要求，无需-40℃以下的深冷装置；常温法主反应时间短，仅为数秒钟，而低温法则至少为两昼夜；常温法控制反应为连续化，使生产更加便于控制，稳定可靠，可以随时分析主反应情况，而低温法无法进行中间控制，不利于监控产品质量，易产生全锅报废。以氨基磺酸、三乙胺、双乙烯酮、三氧化硫为主要原料，经环化、水解、中和合成了新一代甜味剂安赛蜜；环化反应的加料方式为三氧化硫溶液滴入环化剂溶液中；三氧化硫用量为氨基磺酸物质的量的5倍，环化时间选用0.5h，水解时间为1.5h.。选用上述优化条件，安赛蜜收率可达81.6%[9]。08级化学工程与工艺精细化工作业经济估算：原料及辅助材料每吨产品消耗（吨）×单价（元/吨）×年产量（吨）总价（万元）发烟硫酸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双乙烯酮0.4×3000×10001200000氢氧化钾0.3×3000×1000900000三乙胺0.4×4000×10001600000燃料及动力消耗总计（万元）水800电1500工资工人数×平均工资/人（万元）总计（万元）直接生产工人工资60×5300车间经费车间固定资产原值（万元）×比率总计（万元）折旧费2500×5%125修理费2500×3%75车间管理费2500×5%125车间总成本=原料及辅助材料费+燃料及动力消耗费+工资福利费+车间经费=5103125（万元）总结：甜味剂安赛蜜作为一种较新型的非营养型甜昧剂有广阔的应用前景。使用双乙烯酮和三氧化硫合成安赛蜜原料来源广，生产成本低。反应温度在0℃以上并且可以连续化生产的安赛蜜常温法合成路线适用于工业化生产，具有进一步开发的价值。参考文献【1】谭东．第四代合成甜味剂安赛蜜的制法[J]．广西化工，1992，2l(1)：40-43【2】唐赞，冯锐．甜味剂安赛蜜的合成研究[J]．四川I师范学院学报(自然科学版)，l999，20(1)：55-59．【3】段湘生，王洪成，王楚萍，等．乙酰磺胺酸钾的合成．精细化工，1996(5)：22【4】闫福安.国内外合成甜味剂的发展现状及趋势.广州食品工业科技,1998,19(1)【5】于遵宏.化工过程开发.华东理工大学出版社【6】江玉.甜味剂安赛蜜的合成研究.科技创新导报，2008,35【7】吴定.新型甜味剂安赛蜜及其应用.安徽科技，1996,5【8】汪文陆，陈子昂，李韶雄.新型低热量甜味剂──安赛蜜（A一K糖）.中国食品添加剂，1994,4【9】李清筱，张庆霞.食品添加剂现状及发展趋势探讨.广西轻工业，2011,1【10】赵建国.新甜味剂的市场动向及其应用.糖业食品科技，1993,2