粉洗鹽晶型修復(fù)試驗(yàn)研究

楊 毅，張 萬(wàn)，劉立平

(天津長(zhǎng)蘆漢沽鹽場(chǎng)有限責(zé)任公司，天津 300480)

1 前言

《鹽業(yè)體制改革方案》新政實(shí)施后，現(xiàn)有的食用鹽品種不能滿(mǎn)足產(chǎn)銷(xiāo)一體化及市場(chǎng)多樣化的需求。在發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、韓國(guó)、澳大利亞等在品種鹽方面，按照不同用途、口味、包裝、規(guī)格、顆粒和消費(fèi)習(xí)慣細(xì)分，品種有千個(gè)以上，針對(duì)消費(fèi)者不同心里需求，發(fā)展多品種、系列化的鹽產(chǎn)品必將是我國(guó)食用鹽市場(chǎng)趨勢(shì)。粉碎洗滌鹽(簡(jiǎn)稱(chēng)“粉洗鹽”)是以?xún)?yōu)質(zhì)海鹽為原料，經(jīng)過(guò)粉碎和洗滌的物理方法進(jìn)行深加工得到的鹽產(chǎn)品，能充分體現(xiàn)天然綠色無(wú)污染海鹽特色，可以得到不同粒徑的多品種鹽產(chǎn)品，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。但是，目前市場(chǎng)上的粉洗鹽產(chǎn)品存在產(chǎn)品晶型較差，含雜質(zhì)高，流動(dòng)性差，細(xì)粉鹽含量較多，不能作為高端產(chǎn)品的問(wèn)題。

2 晶型修復(fù)主要參數(shù)的選擇

在結(jié)晶過(guò)程中，溶液的過(guò)飽和度對(duì)結(jié)晶過(guò)程有很大影響，它決定著結(jié)晶過(guò)程所發(fā)生的不同過(guò)程及其不同過(guò)程的速率，因而直接影響到產(chǎn)品的粒度與粒度分布，而過(guò)飽和度受溫度的影響比較大，因此溫度影響結(jié)晶的過(guò)程[1]。影響結(jié)晶的因素不只是過(guò)飽和度，還有停留時(shí)間[2]。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)晶時(shí)間越長(zhǎng)晶體粒度越大。所以，實(shí)驗(yàn)主要研究修復(fù)溫度和修復(fù)時(shí)間對(duì)晶體粒度及其表面的影響，通過(guò)控制變量法研究各條件對(duì)修復(fù)的影響，從而找出最優(yōu)工藝參數(shù)，為工業(yè)化生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。

由于原鹽在粉碎過(guò)程中會(huì)產(chǎn)部分細(xì)粉鹽，細(xì)粉鹽混入成品鹽中，不僅降低鹽產(chǎn)品質(zhì)量，而且細(xì)粉鹽在成品鹽的間隙中，使產(chǎn)品更容易結(jié)塊[3]。同時(shí)在粉碎過(guò)程中晶體的晶型也被破壞，粉碎后的晶體奇形怪狀，不僅影響產(chǎn)品美觀(guān)，也是造成鹽結(jié)塊的原因之一[4]。

3 試驗(yàn)

3.1 原料

原料鹽。來(lái)自漢沽鹽場(chǎng)日曬海鹽,經(jīng)對(duì)輥粉碎機(jī)粉碎成2 mm粉碎鹽。理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 粉碎鹽理化指標(biāo)Tab.1 Physcial and chemical instruction sheet of crushed salt

飽和鹽水。用漢沽鹽場(chǎng)日曬海鹽制成飽和溶液，經(jīng)過(guò)凈化、過(guò)濾處理所得的飽和鹽水(20 ℃)。

3.2 試驗(yàn)設(shè)備

冷熱一體攪拌釜(圖1)、手持式電子顯微鏡、離心機(jī)、水環(huán)真空泵、干燥箱、天平、不同孔徑網(wǎng)篩、抽濾瓶、布氏漏斗、量筒、燒杯等。

圖1 冷熱一體攪拌釜Fig.1 Cold-hot stirred tank

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.3.1 實(shí)驗(yàn)1，不同溫度、不同修復(fù)時(shí)間條件下對(duì)鹽晶型及粒度的影響

將20 L飽和鹽水加入到50 L的攪拌釜中，再加入4 271 g粉碎原鹽，用下壓式攪拌槳攪拌，轉(zhuǎn)速控制在250 r/min保證固體分散在液態(tài)中。溫度選擇40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃四組。修復(fù)時(shí)間分別在4組溫度實(shí)驗(yàn)中，修復(fù)4 h、修復(fù)6 h、修復(fù)8 h和修復(fù)8 h后靜置15 h的固液混合液中取樣，取樣后將其離心脫水，再將離心脫水的濕鹽在100 ℃干燥箱內(nèi)烘干60 min，稱(chēng)取烘干后的干鹽用1.41 mm、1.10 mm、0.71 mm、0.5 mm、0.25 mm和0.149 mm孔徑的網(wǎng)篩篩分，記錄并計(jì)算出不同粒度鹽的質(zhì)量占比，并與粉碎原鹽中的同粒度進(jìn)行對(duì)比，比較修改前后相同粒度質(zhì)量變化。

再用電子顯微鏡觀(guān)察修復(fù)前后鹽的表面和晶型，修復(fù)后的鹽表面是否光滑，晶型是否完整。

(1) 不同時(shí)間、相同修復(fù)溫度對(duì)粒徑及晶型影響，見(jiàn)圖2～圖5。

根據(jù)圖2、圖3、圖4和圖5數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度一定時(shí)，修復(fù)后的粉洗鹽粒度分布更均勻，并且4 h、6 h和8 h均能起到修復(fù)作用，但考慮生產(chǎn)效率時(shí)，時(shí)間越短越好。

圖2 40 ℃粒徑變化Fig.2 Particle size change at 40 ℃

圖3 50 ℃粒徑變化Fig.3 Particle size change at 50 ℃

圖4 60 ℃粒徑變化Fig.4 Particle size change at 60 ℃

圖5 70 ℃粒徑變化Fig.5 Particle size change at 70 ℃

(2) 不同溫度、相同修復(fù)時(shí)間對(duì)粒徑及晶型影響，見(jiàn)圖6～圖8。

根據(jù)圖6、圖7和圖8數(shù)據(jù)，當(dāng)取樣時(shí)間一定時(shí)，溫度越高，粒度分布曲線(xiàn)越緩和，每種粒度占比均勻；同時(shí)溫度越高，修復(fù)效果越明顯。

圖6 不同溫度修復(fù)4 h曲線(xiàn)圖Fig.6 Repairing 4 h curve at different temperatures

圖7 不同溫度修復(fù)6 h曲線(xiàn)圖Fig.7 Repairing 6 h curve at different temperatures

圖8 不同溫度修復(fù)8 h曲線(xiàn)圖Fig.8 Repairing 8 h curve at different temperatures

圖9為顯微鏡下鹽晶體形狀多得照片，左側(cè)為修復(fù)前粉洗鹽照片，表面粗糙、形狀各異；右側(cè)為修復(fù)后粉洗鹽照片，表面光滑，晶體透明度更好。

圖9 修復(fù)前和修復(fù)后晶型對(duì)比Fig.9 Contrast of crystal shape before and after repair

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)靜置15 h后，小粒度的鹽比例有所減少，原因是溫度降低液體溶解度降低，有部分析出的鹽結(jié)合在固體鹽上，因此粒度有所增大。通過(guò)這一結(jié)果，制定了實(shí)驗(yàn)2，探索先升溫，再恒溫，最后降溫條件對(duì)鹽修復(fù)。

3.3.2 實(shí)驗(yàn)2，先升溫溶解，再恒溫修復(fù)，最后降溫結(jié)晶條件對(duì)鹽修復(fù)的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)2仍是將20 L飽和鹽水加入到50 L的攪拌釜中，溫度升至25 ℃時(shí)加入4 271 g粉碎原鹽，用下壓式攪拌槳攪拌，轉(zhuǎn)速控制在250 r/min保證固體分散在液態(tài)中。加入粉碎原鹽后，開(kāi)始升溫，用1 h升至60 ℃、65 ℃、70 ℃和80 ℃，恒溫修復(fù)2 h、再用3 h緩慢降至常溫，離心、干燥、篩分，計(jì)算粒度分布情況，結(jié)果見(jiàn)圖10。

根據(jù)圖10數(shù)據(jù)，采用先升溫，保溫，再降溫后小粒度的鹽比例減少，且比只升溫修復(fù)的修復(fù)效果更明顯。

圖10 先升溫、保溫、再降溫不同鹽粒度曲線(xiàn)圖Fig.10 Curve charts of different salt size for warming up,insulation and cooling

修復(fù)后的粉碎洗滌鹽產(chǎn)品晶瑩剔透，具有較好外觀(guān)及流動(dòng)性，氯化鈉含量達(dá)到99.1%以上，水不溶物降低到0.1%，水溶性雜質(zhì)也相應(yīng)降低，粒度大于0.5 mm的鹽占80%以上，除產(chǎn)品透光性好白度低于優(yōu)級(jí)食用精制鹽標(biāo)準(zhǔn)外，其它指標(biāo)全部外達(dá)到優(yōu)級(jí)食用鹽標(biāo)準(zhǔn)。修復(fù)前后的鹽與食用鹽國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5461-2000)理化指標(biāo)對(duì)比，見(jiàn)表2。

表2 食用鹽理化指標(biāo)表Tab.2 Physical and chemical instruction sheet of edible salt

4 結(jié)論

通過(guò)以上兩組實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

1) 修復(fù)后的鹽表面更光滑，外表更美觀(guān)，同時(shí)晶體也得到修復(fù)。

2) 修復(fù)時(shí)間在4 h、6 h和8 h均有修復(fù)效果。在考慮生產(chǎn)效率時(shí)，時(shí)間控制在4 h～5 h。

3) 先升溫、保溫、再降溫的修復(fù)方式比直接升溫的效果更好。

4) 溫度高的比低的修復(fù)效果好，同時(shí)粒度分布更均勻，不易結(jié)塊。在考慮成本條件下，溫度控制在70 ℃～80 ℃較好。

5) 通過(guò)修復(fù)粉洗鹽的理化指標(biāo)得到提高，氯化鈉含量大于99%，水分降低到0.3%以下，水溶性雜質(zhì)和不容物含量均有所減少，達(dá)到優(yōu)級(jí)食用鹽標(biāo)準(zhǔn)。