[01350215]微波引发固相反应生产脱氢乙酸钠的绿色化工技术

(一)脱氢乙酸及应用 脱氢乙酸是一种高效广谱食品防腐剂,其防腐效果比山梨酸钾和苯甲酸钠高2~10倍,对细菌、霉菌、酵母菌均有良好的抑制作用,经联合国FAO/WHO Codex批准,在欧美、亚洲的国家和地区广泛使用。我国将脱氢乙酸钠作用于熟肉制品、腌渍菜、焙烤食品、复合调味料、果蔬汁等十几大类食品中的防腐和保鲜,每年保障着4900亿（本研究500亿）以上产值的食品不发生腐败、变质,是食品安全的一个重要措施。 ,在国内产销量名列第二,产品被用于肉制品、酱菜、渍菜、酱油、醋等调味品、焙烤食品等产品,使用单位包括双汇、丰源、六必居、海天等国内著名品牌和大型食品企业。 （二）技术创新及领先水平 1、技术创新 与传统的生产工艺不同点是：1)固相反应生产脱氢乙酸钠是将脱氢乙酸和固体碱（氢氧化钠、碳酸钠）在研磨条件下的反应物之间相互作用,反应过程除水蒸气及二氧化碳气体外无其他物质排放,使传统工艺（溶剂法）跨越到绿色化工的水平（创新点1）;2)该固相反应使用微波场辐射引发,解决固相反应无催化剂引发的关键问题（创新点2）;3)通过反应热平衡控制使反应过程在特定的温度范围内进行,实现节能制造（创新点3）;4)通过对反应时间、物料配比、磨介配比、微波场能量等条件的控制,达到固相反应的平稳快速进行,既达到产品质量要求,又去除了传统方法的分离、提取、精制等后处理步骤,使工艺达到整体环保节能特征：简单、高产、设备投资少、占用厂房小,不产生环境污染的废水和废渣（创新点4）;5)在反应的末端再次馈入微波辐射,促进固相反应进行到底（创新点5）。 固相反应生产脱氢乙酸钠的工艺过程简式如下： 脱氢乙酸+固体碱（碳酸钠、氢氧化钠） 脱氢乙酸钠 +水+CO2↑ 以上3种固体物质的结构特点共性是：分子具有电磁偶极,可以在微波场中获得能量而激活,为微波技术用于固相生产工艺奠定了物质化学结构基础。 2、领先水平 以微波场引发固相研磨反应生产脱氢乙酸钠的技术在国内外都是首创,在国际和国内外均无文献报道。 （三）技术指标及产品质量指标 1、技术指标与传统溶剂反应比较： 1)工艺简化,只需要连续研磨就可以完成;2)设备投资减少到溶剂工艺的40%,使用生产场地减少到溶剂工艺的30%;3)不产生“固、液废”,不使用催化剂,生产成本降低80%;4)工艺过程不需要加热和冷却,可节省能源90%。 2、质量指标 微波引发固相研磨反应法生产的脱氢乙酸钠,无催化剂加入,重金属（砷、铅）含量减少70%以上,产品安全性得到提高;普通产品水分含量降低了10~50%,特殊产品可以降低到＜2%以下。 （四）技术推广及延伸 微波引发固相研磨反应技术生产脱氢乙酸钠项目,在2005年开始在哈尔滨康源食品原料公司中试并投产后,经不断完善技术已经成熟,生产规模达到了1000吨/年（国内外市场占有率为12%）。研究表明,此技术不但可以在生产脱氢乙酸钠产品中使用,还可以在多数的固体有机酸生产其有机盐中推广应用,例如,利用此技术原理还完成了山梨酸钾、琥珀酸钠两个产品的工业化生产,对其它有机酸盐的固相研磨反应工艺研究也正在进行中。 要特别提出：本反应的催化基础研究为大跨度波段电磁场混频技术（微波和紫外线协同技术）引发化学反应,其延伸还包括食品安全技术和电磁场产品两方面;本课题在食品安全技术方面发展了电磁场的“冷杀菌”技术,保障了西方餐饮条件引进国内后大量生鲜食材和冷餐的灭菌效果,保障了生鲜食品安全,同时也保障了有机食品的质量（不能使用化学品清洁、灭菌）,该方面延伸获得中国商业联合会特等奖。在电磁场产品方面引导出以美的微波炉（美的集团）为代表的一系列产业创新,促进了微波炉自主创新的跨越式进步,完成全球最大的微波炉生产基地和国际品牌,该方面两次获得中国食品工业协会一等奖并曾在2011年国家科技进步奖中进入会评。