丁酸是我國規(guī)定允許使用的食用香料,常用于黃油、干酪和水果香精的增香。在工業(yè)方面,丁酸也是一種重要的精細化工原料,主要用于合成丁酸纖維素和丁酸酯。
生產(chǎn)丁酸乙酯
丁酸乙酯是無色透明液體,類似鳳梨香氣,它在香精、食品、醫(yī)藥和化學(xué)等工業(yè)上有廣泛用途。例如,可用于配制菠蘿、草莓、香蕉、葡萄等水果香型食用香精和大曲型酒用香精以及煙草香精等,可用于糖果、飲料、冰淇淋等食品,也可以用于多種用途的溶劑。
傳統(tǒng)工藝:
采用丁酸和乙醇為原料,在工業(yè)丁酸乙酯的制備過程中,一般以采用苯等物質(zhì)與乙醇、水形成三元共沸物,從而除去水的方法較為常見;在食用丁酸乙酯的制備過程中,為了保持產(chǎn)品的純凈性和食用的安全性,不允許苯等物質(zhì)參與工藝過程中,所以食用丁酸乙酯的生產(chǎn)一般采用丁酸與過量的乙醇進行酯化,酯化結(jié)束后,加入液堿中和未酯化的丁酸,使之生成丁酸鈉而分層,上層丁酸乙酯粗酯經(jīng)水洗、精餾后,得丁酸乙酯成品,下層丁酸鈉溶液經(jīng)回收乙醇、濃縮后,加入濃硫酸進行酸化、脫水,從而回收部分丁酸。此傳統(tǒng)工藝存在的主要問題是;丁酸產(chǎn)率僅為73~80%、原料消耗高、生產(chǎn)周期長、設(shè)備生產(chǎn)能力低、設(shè)備投資大、廢水排放量大等。
新工藝:
以丁酸(含量97~98%)和乙醇(含量92~93%)為原料,以硫酸為催化劑,底料配比為丁酸∶乙醇=3.0~5.0∶1(摩爾比),滴加料配比為丁酸∶乙醇=0.85~1.05∶1(摩爾比);待底料中乙醇基本完全酯化后,將滴加料連續(xù)地加入反應(yīng)釜內(nèi),同時將丁酸乙酯和水以二元共沸物的形式連續(xù)地從塔頂蒸出;蒸出的二元共沸物經(jīng)冷凝分層后,將上層丁酸乙酯粗酯(含酯量95~96%)的全部和下層水的一部分移出酯化反應(yīng)系統(tǒng),而下層水的另一部分作為回流液返回塔頂,起調(diào)節(jié)頂溫和補充形成二元共沸物所需水分的雙重作用;在整個連續(xù)酯化操作過程中,控制回流速率和出料速率,使移出酯化反應(yīng)系統(tǒng)的丁酸乙酯和水的量,分別與滴加料經(jīng)酯化反應(yīng)生成的丁酸乙酯和水以及乙醇原料中含有的水的量基本相等,保持反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)液的成分基本不變,由此形成以水帶酯,使酯化反應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定地進行;丁酸乙酯粗酯經(jīng)淡堿水洗、減壓精餾后,得丁酸乙酯成品。
生產(chǎn)醋酸丁酸纖維素
醋酸丁酸纖維素 (Cellulose acetate butyrate,簡稱CAB) 是一種纖維素混合脂肪酸酯,用于制作高透明度、耐候性好的塑料片基、薄膜和各種涂料的流平劑、成膜物質(zhì)等。CAB 的分子中除羥基、乙?;膺€含有丁?;?,其性能與三種基團的含量有關(guān)。熔點和拉伸強度隨乙?;吭龈叨兇?,與增塑劑的相容性和薄膜的柔性在一定范圍內(nèi)隨乙?;拷档投黾?。羥基含量增加促進其在極性溶劑中的溶解度。丁酰基含量增加則使其密度降低,溶解范圍擴大。
醋酸經(jīng)高溫裂解法制成醋酐。醋酐與丁酸以酸酐交換法制成丁酐。利用精制棉短絨以硫酸為觸媒,醋酸、丁酸為溶劑與醋丁酐進行均相酯化反應(yīng)即得粗制品,再經(jīng)水解、中和、沉析、水洗、蒸煮、干燥得最終成品醋酸丁酸纖維素。