氫氧化鈣,又名熟石灰或消石灰,一般呈粉末狀,生產原料十分廣泛,成本低廉,廣泛應用於食品、醫藥、化工及飲水處理等領域。
由於氫氧化鈣的溶解度比氫氧化鈉和氫氧化鉀的小很多,因而其溶液的腐蝕性和鹼性也相對較小,所以在食品中可用作酸度調節劑,起緩衝、中和、固化等作用。食品級氫氧化鈣活性比較高,結構比較疏鬆,純度高,白度較好,雜質含量少,不含Pb、As等有害元素。
1、食品級氫氧化鈣生產工藝
氫氧化鈣是由氧化鈣和水發生化學反應而得,原料石灰石經過清洗,高溫煅燒後得到生石灰(氧化鈣),生石灰生產氫氧化鈣的過程有幹法和溼法2種。
(1)氫氧化鈣幹法生產工藝
合格的生石灰經鄂式破碎機破碎至40mm左右,經由鬥式提升機,送入碎氧化鈣儲存罐,料倉中的石灰經穩流螺旋輸送機或定量稱重系統進入預消石灰攪拌機,在攪拌杆的強烈攪拌下初步消化(根據產量不同可分為單、雙、三軸),然後進入二消石灰攪拌機完成消化過程。消化好的石灰由消石灰提升機和進倉螺旋輸送機輸入消石灰倉,然後由加灰螺旋風分離器得到合格的精消石灰。精消石灰卸入成品消石灰倉,根據用戶需要再進行分包裝。
幹法生產氫氧化鈣是目前常見的加工方式,可實現自動生產,生產過程環保,產量大,質量穩定,生產的氫氧化鈣產品無雜質,活性好等優點,逐步成為主流的加工工藝。
幹法工藝生產的氫氧化鈣產品比乳狀氫氧化鈣應用更廣泛,主要用於化工、環保、建築、食品、醫療等多個域,另外儲存、運輸也比較方便。
(2)氫氧化鈣溼法生產工藝
原料生石灰由裝載機加入料倉中,並由振動加料機均勻加入顎式破碎機中破碎至30-50mm左右,在破碎過程中產生的粉塵由引風機經顎式破碎機上部的除塵罩引至車間外部的脈衝布袋除塵器中除塵,除塵器中的氧化鈣粉每周清理次。
破碎後的生石灰經鬥式提升機提升,送入位於消化車間消化機上部的石灰料倉中,生石灰經石灰料倉的下部的插板閥,稱重給料器均勻送入消化機中,同時以灰水比1:3.5的比例向消化機中加水,消化機啟動時15分鐘內可使用熱水罐內加熱至80℃的熱水(熱水罐的加熱介質為飽和蒸汽),當消化機溫度已經達到90度以上時,可停止熱水罐的熱水改用冷水消化(可用環化下水)。
消化機可使生石灰和水在攪拌槳葉高強度攪拌下進行消化反應,水化成氫氧化鈣乳液。大部分殘渣由消化機出渣口和振動篩中篩分出,殘渣被輸送機送至車間外的渣池,消化過程中產生的水蒸汽由消化機尾部的除塵罩收集排至車間外經水膜除塵器處理後排放,水膜除塵器排水用於消化機尾部洗渣。
經過濾後的粗漿液(約25%)自流進入粗漿池中,由漿泵抽取粗漿池中的漿液送至旋液除渣器,旋液除渣器分離出的不溶性灰渣經振動篩分離後送入車間外渣池。經旋液除渣器處理後的漿液約22%,進入精漿儲罐中加水配製氫氧化鈣含量至20%再由泵抽取送至環化塔,為更好的滿足環化工藝要求,可對精漿儲罐進行加熱使之升溫至65℃並保溫,加熱介質為飽和蒸汽。
精緻氫氧化鈣漿液再次經旋液除渣器處理,然後進入導熱油加熱滾筒連續乾燥機進行初步乾燥,然後進入噴霧乾燥機進行噴霧乾燥。將噴霧乾燥機進行噴霧乾燥後的氫氧化鈣粉末經氣流進入分級機進行篩選分級,分級後的氫氧化鈣經料倉進入包裝車間,包裝機進行包裝,得到溼法食品添加劑氫氧化鈣成品。
氫氧化鈣溼法生產工藝吸收劑利用率高(可大於90%),設備運轉率高,系統工作的可靠性高。
2、氫氧化鈣在食品工業中的應用
(1)氫氧化鈣在鈣劑生產中的應用
市場上的鈣劑有碳酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣、葡萄酸鈣等總計近200種。氫氧化鈣作為原料廣泛應用於鈣劑生產工業,其中常見的有葡萄糖酸鈣,在我國目前均採用發酵法生產,其工藝過程為:澱粉經糖化後用黑麴黴發酵,發酵液用石灰乳(氫氧化鈣)中和後經濃縮、結晶、精製得到葡萄糖酸鈣成品。
(2)氫氧化鈣在奶粉生產中的應用
氫氧化鈣在作為酸度調節劑,可使用在乳粉(包括加糖乳粉)和奶油乳粉及其調製產品、嬰幼兒配方食品中,使用量是按生產需要適量使用。因為奶粉尤其是嬰幼兒配方奶粉或食品中含有一定量不同種類的蛋白質,由於蛋白質表面離子化側鏈的存在,蛋白質帶淨電荷,這些側鏈都是可以滴定的,對於每個蛋白都存在一個pH使它的表面淨電荷為零即等電點。在等電點時,蛋白質分子以兩性離子形式存在,其分子淨電荷為零(即正負電荷相等),此時蛋白質分子顆粒在溶液中因沒有相同電荷的相互排斥,分子相互之間的作用力減弱,其顆粒極易碰撞、凝聚而產生沉澱,在乳粉中添加一定量的氫氧化鈣,起到調節乳粉pH以使其在水中溶解時可以分散均勻,且鈣離子也可以起到營養強化的作用。
(3)氫氧化鈣在米豆腐和冰涼粉製作中的應用
採用浸泡好的大米,加水,研磨成米漿,加入熟石灰水攪拌均勻,加熱,攪拌至米漿煮熟,呈濃稠狀態。將熬煮好的米漿倒入模具中,完全冷卻後,就可以用刀切成小塊,米豆腐就製成了。其中熟石灰起到凝固劑的作用。同時也提供鈣元素。冰涼粉的製作過程中,也需要加入熟石灰,同樣,起到凝固劑的作用。
(4)氫氧化鈣在皮蛋製作中的應用
用熟石灰、純鹼和草木灰等為原料調成漿狀包裹在蛋的表面,一段時間後,經化學作用就成了能直接食用的皮蛋。蛋白質遇到強鹼,逐步變成清水狀,若鹼性溶液通過半透膜繼續進入蛋內,鹼性繼續增高,鹼性蛋白分子開始聚合粘度逐步增大,變成凝膠體,形成皮蛋。如果鹼過量,將不利於皮蛋的品質。
(5)氫氧化鈣在魔芋食品生產中的應用
我國民間製作和使用魔芋凝膠食品有2千年的歷史,製作方法魔芋粉中添加3050倍數量的水,攪拌成糊狀,添加魔芋粉5%-7%的氫氧化鈣經混合、凝固而得。在魔芋凝膠食品製作過程中,行業中慣例使用的是氫氧化鈣,因為魔芋食品必須在鹼中才能凝固,同時使用氫氧化鈣製造出的魔芋凝膠食品,從凝膠、口味、色澤和經濟性幾方面都優於其他鹼,這也是我國自古以來一直使用的鹼,且鈣離子還可以被人體吸收。另一方面,製成的魔芋凝膠食品又必須浸泡在液體中保存,因此氫氧化鈣又起到酸度調節劑的作用。在日本,氫氧化鈣也是魔芋食品行業公認使用的鹼(酸度調節劑)。
(6)氫氧化鈣在製糖工業中的應用
在製糖過程中要用氫氧化鈣來中和糖漿裡的酸,然後再通入二氧化碳使剩餘的氫氧化鈣變成沉澱過濾出去,這樣才能減少糖的酸味。還能和蔗糖結合形成蔗糖鹽,故能用於糖蜜脫糖或砂糖精製。
甘蔗渣是製糖工業的副產品,是廉價的粗飼料,但由於其木質化程度高,消化率低,所以不直接做動物飼料。國內外嘗試各種方法處理甘蔗渣,其中鹼處理最為有效,用8%氫氧化鈣溶液處理的皮髓質混合蔗渣與菠蘿渣青貯混合物,其體外乾物質消化率可達61.53%。
(7)氫氧化鈣在其他食品領域的應用
氫氧化鈣作為緩衝劑、中和劑、固化劑,可用於啤酒、乾酪和可可製品。因其pH調節和凝固的作用,還可用於醫藥、食品添加劑的合成、高技術生物材料HA的合成、飼料添加劑的VC磷酸脂的合成,及環烷酸鈣、乳酸鈣、檸檬酸鈣、製糖業的添加劑和水處理及其他高檔有機化工的合成。對製備食用肉類半制品,魔芋製品,飲料製品,醫藥灌腸劑等酸度調節劑和鈣源提供有幫助。
國外的氫氧化鈣行業發展較早,其年產量可達到千萬噸以上,以英、美、德為主,日本、韓國等以生產高純度、高白度為主。與國外企業相比,我國食品級氫氧化鈣企業生產能力遠遠不足,高品位產品因技術原因也無法符合國際市場的需求,無論是量還是質都無法和國外企業相比。因此,高起點、高速度發展國內氫氧化鈣企業是非常必要的。隨著中國現在生物領域的技術開發,氫氧化鈣的應用領域將越來越廣泛,尤其食品級氫氧化鈣需求量巨大。
參考資料:[1]徐寶民,鄭淑珍,周君華,等.氫氧化鈣在食品工業中的應用[J].中國食品添加劑,2013(01):186-188.
[2]鄧長徵,鄧金營,楊雷.氫氧化鈣的開發與利用[J].廣東化工,2019,46(20):62.