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當前位置：首頁 > 技術支持 > 食用、食品類 > 不同煅燒工藝下食品添加劑硫酸鈣（無水）的差異分析
（荊門市磊鑫石膏制品有限公司 湖北荊門 448000）
摘 要:無水硫酸鈣在食品中可以作為穩(wěn)定劑、凝固劑等，用途十分廣泛。雖然國家有強制執(zhí)行標準GB1892-2007，但只規(guī)定了含量等相關要求，并沒有對生產工藝進行明確的規(guī)定，而這兩種工藝煅燒生產的無水硫酸鈣在本質上又有區(qū)別，為了弄清楚兩種工藝的優(yōu)劣，本文簡單介紹了無水硫酸鈣的現(xiàn)代煅燒工藝和傳統(tǒng)煅燒工藝，選擇了有代表的兩種煅燒工藝的無水硫酸鈣，表征了其微量元素含量、pH值、白度、氣味、雜質、干燥減量和穩(wěn)定性能。結果表明，現(xiàn)代工藝生產的無水硫酸鈣各項指標均優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。參照GB1892-2007《食品添加劑 硫酸鈣》中規(guī)定，現(xiàn)代工藝比傳統(tǒng)工藝生產的無水硫酸鈣更能滿足食品添加劑的要求。
關鍵詞:食品添加劑；無水硫酸鈣；煅燒工藝
The Difference Analysis in Calcining Food Additives Calcium Sulfate(Anhydrous) with Different Calcining Craft
Huang Ming-jie ,Zhang Xiao-ying
(Jingmen City Leixin Gypsum Product Co.,Ltd., Jingmen 448000,China)
Abstract: Anhydrous calcium sulfate can be used as a stabilizer in food, coagulant, use is very extensive. Although the national mandatory standard GB1892-2007, but only the provisions of the relevant requirements of content, and no clear rules for the production process, and the two process of calcining and production of anhydrous calcium sulfate in nature and has the difference, in order to make clear the two kinds of process quality, this paper introduces the modern technique and traditional calcination process of anhydrous calcium sulfate, selected two representative of the calcination process of anhydrous calcium sulfate, the trace elements content, pH value, whiteness, odor, impurities, loss on drying and stable performance characterization. The results show that, anhydrous calcium sulfate indexes of modern production process is superior to the traditional process. Refer to the rules of GB1892-2007 "food additive calcium sulfate", modern technology can meet the requirements of food additives is more than the traditional production process of anhydrous calcium sulfate.
Key words: food additives; calcium sulfate anhydrous; calcining craft
引 言
《GB2760—2011食品添加劑使用標準》[1]中規(guī)定無水硫酸鈣在食品中可以作為穩(wěn)定劑、凝固劑、增稠劑、酸度調節(jié)劑以及不限制最大殘留量的加工助劑使用。具體應用于豆類制品、烘焙食品、肉制品中。在《GB2760-2011食品添加劑使用標準》附錄A（食品添加劑的使用規(guī)定）中對硫酸鈣有如下規(guī)定：
硫酸鈣（又名石膏） calcium sulfate
CNS號18.001 INS號516
功能 穩(wěn)定劑和凝固劑、增稠劑、酸度調節(jié)劑
表1GB2760—2011中對食品添加劑硫酸鈣的使用規(guī)定
食品分類號 | 食品名稱 | 最大使用量/(g/kg) | 備注 |
04.04 | 豆類制品 | 按生產需要適量使用 | |
07.01 | 面包 | 10.0 | |
07.02 | 糕點 | 10.0 | |
07.03 | 餅干 | 10.0 | |
08.02.02 | 腌臘肉制品（如咸肉、臘肉、板鴨、中式火腿、臘腸等）（僅限臘腸） | 5.0 | |
08.03.05 | 肉灌腸類 | 3.0 |
在《GB2760-2011食品添加劑使用標準》附錄C（食品工業(yè)用加工助劑使用規(guī)定）中也規(guī)定了硫酸鈣可作為可在各類食品加工過程中使用，殘留量不需限定的加工助劑。
1儀器和檢測
1.1儀器
設備 | 型號 | 產地 |
X射線熒光光譜儀 | Axios advanced | 荷蘭帕納科公司 |
白度計 | WSB-2 | 上海昕瑞儀器儀表有限公司 |
馬弗爐 | SX2－4－10（溫控） | 上海雙彪儀器設備有限公司 |
1.2氣味對比及雜質水洗檢測
（1）在一個干凈的400ml的燒杯中稱重20克左右的CaSO4；
（2）加50ml無任何異味的蒸餾水到燒杯中，用鋁泊紙蓋在燒杯上；
（3）將所有的CaSO4粉末混合到水中，旋轉蓋上的燒杯10秒鐘；
（4）除掉蓋子并嗅混合物的氣味，尋找特征氣味或者是不好的氣味；
（5）攪拌溶液在溶液表面、燒杯底部觀察粉料中的雜質和異物。
圖1統(tǒng)工藝和現(xiàn)代工藝生產的食品添加劑硫酸鈣（無水）氣味雜質對比
圖1為統(tǒng)工藝和現(xiàn)代工藝生產的食品添加劑硫酸鈣（無水）氣味雜質對比圖片，通過上述實驗方法，傳統(tǒng)工藝如圖1（a）、（b）所示，通過水洗法可以發(fā)現(xiàn)溶液表面有黑色浮層，燒杯底部有一定的黑色雜質和其它物質，且伴有一定的臭雞蛋氣味和其它異味，分析原因是由于將煤、木材等燃料直接與礦石原料進行接觸，這些燃料燃燒時產生的SO2、H2S等氣體會殘留于無水硫酸鈣產品中，同時由于后期人工處理環(huán)節(jié)上的缺陷，傳統(tǒng)工藝沒有辦法完全去掉異味和雜質，從而生產的產品存在不同程度的缺陷。
現(xiàn)代工藝工藝如圖1（c）、(d)所示，通過水洗法溶液表面、燒杯底部均無黑色雜質及黑點，分析原因是現(xiàn)代工藝從源頭上就礦石原料和燃料分開，簡化了中間的人工處理環(huán)節(jié)，避免了不良氣味的混入，減少了雜質混入的風險。
2結果與討論
2.1GB1892-2007食品添加劑硫酸鈣指標和其它國家相關要求
在GB1892-2007《食品添加劑 硫酸鈣》中規(guī)定可以使用的食品添加劑硫酸鈣有二水硫酸鈣和無水硫酸鈣兩種，均只能由天然石膏除雜后制備。其中雖然天然硬石膏的主要成分是無水硫酸鈣，但由于含量、雜質等因素，實際食品添加劑無水硫酸鈣都是通過天然二水石膏（主要成分為二水硫酸鈣）煅燒加工而成，食品添加劑硫酸鈣在不同國家中的相關要求見表2所示。
表2硫酸鈣指標和其它國家相關要求
項目 | 指標 | ||||
GB1892-2007[2] | FCC(Ⅴ)[3] | 日本食品添加劑公定書 （第六版）[4] | |||
CaSO4 | CaSO4·2H2O | CaSO4 | CaSO4·2H2O | CaSO4·2H2O | |
硫酸鈣（CaSO4）質量分數(shù) （以干基計）/% | 98.0 | 98.0 | 98.0 | 98.0 | 98.0~105.0(以二水計) |
鉛（Pb）質量分數(shù)/% ≤ | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.002 |
砷（As）質量分數(shù)/% ≤ | 0.0002 | 0.0002 | - | - | 0.0004（以As2O3計） |
氟化物（F）質量份數(shù)/% ≤ | 0.005 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | - |
干燥減重質量份數(shù) /% | ≤1.5 | 19.0~23.0 | ≤1.5 | 19.0~23.0 | 18.0~24.0 |
硒（Se）質量分數(shù)/% ≤ | 0.003 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | - |
易碳化物 | - | - | - | - | 合格 |
氯化物（Cl）質量份數(shù)/%≤ | - | - | - | - | 0.21 |
游離堿 | - | - | - | - | 合格 |
2.2.1傳統(tǒng)煅燒工藝2.2無水硫酸鈣兩種煅燒工藝比較
傳統(tǒng)工藝的起源于公元前164年，淮南王劉安，為求長生不老之藥 ，招方士數(shù)千人著書煉丹。在煉丹中以黃豆汁培育丹苗，豆汁偶與石膏相遇，形成了鮮嫩綿滑的豆腐。劉安煉丹未成卻發(fā)明豆腐。之后，豆腐技法傳入民間。后來發(fā)現(xiàn)將石膏放入火中燒酥后碾為粉后做豆腐的使用上工藝更易掌控，慢慢開始流傳至今。
進入工業(yè)化生產后，生產工藝上仍然是基于傳統(tǒng)的加工原理將天然石膏礦石（生石膏，主要成分為二水硫酸鈣）直接與一定量的煤和木材等燃料混合煅燒，具體工藝流程是通常采用立面半開口頂面全開口的土法石灰窯；一層煤及其它燃料一層未清洗的石膏原礦間隔堆滿整個窯體后在頂面蓋上鐵板罩子；從窯體下底火道點火引燃煤及其它燃料，待煤及其它燃料燃盡自然冷卻后，采用人工將煅燒后的石膏礦石與煤渣等雜物分離出窯；然后繼續(xù)采用人工對出窯后塊狀石膏進行生熟分級、表面去雜等工序后進行粉磨、包裝而成。
生產工藝流程圖如下：
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2.2.2現(xiàn)代煅燒工藝
現(xiàn)代工藝生產無水硫酸鈣時將天然石膏礦石（生石膏，主要成分為二水硫酸鈣）通過間接煅燒的方式將煤與礦石原料分離開來，精確控制溫度、濕度、壓強等因素，待二水硫酸鈣中的結晶水完全脫水變?yōu)闊o水硫酸鈣以后，再對物料進行冷卻、粉磨、風選等后序加工而成。
生產工藝流程圖如下：
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2.3兩種無水硫酸鈣指標比較
2.3.1微量元素的全分析
……
2.3.2pH值對比
……
2.3.3白度對比
傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代工藝生產的食品添加劑硫酸鈣（無水）白度對比分析試驗，在同等實驗條件下，分別隨機抽取樣品500g通過WSB-2型白度儀進行多次測試，如表4所示，傳統(tǒng)工藝產品白度為89.6，傳統(tǒng)工藝生產的食品添加劑硫酸鈣因為涉及到更多的生產環(huán)節(jié)和關鍵控制點，受到雜質和其它物質的污染的風險很高?，F(xiàn)代工藝產品白度為98.1，經過試驗測試證明現(xiàn)代工藝生產的硫酸鈣產品白度比傳統(tǒng)工藝生產的產品要高很多。實證研究表明白度與硫酸鈣的主含量也成正比，白度越高，含量越高。
2.3.4干燥減量
……
2.3.5產品穩(wěn)定性對比
傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代工藝上最大的區(qū)別在于生產工藝流程的標準化上，這種區(qū)別給產品的持續(xù)穩(wěn)定性上造成了巨大差異。
傳統(tǒng)工藝的流程上一個煅燒窯一般能夠裝二十幾噸礦石，最后成品在十五噸左右，每次從點火到冷卻出窯要5-7天。從入窯、點火、出窯全部是人工作業(yè)，出窯后的去雜、篩選仍然是人工作業(yè)。由于在煅燒窯內礦石的厚度、碼放以及燃料的選擇和堆碼的不一樣，包括不同的操作人員的工作習慣和責任心等等的差異，給最后成品的穩(wěn)定性帶來了巨大挑戰(zhàn)。每一個煅燒窯出來的產品，甚至是同一個煅燒窯出來的不同批次的產品都有相當?shù)牟町?。這個需要定量精確配方的食品行業(yè)帶來了巨大的困惑和挑戰(zhàn)！
現(xiàn)代生產工藝正是針對傳統(tǒng)工藝的不足，從原料礦石開始精選，進入煅燒環(huán)節(jié)及后面生產環(huán)節(jié)后能精確控制生產批量、溫度、濕度、氣壓等環(huán)境因素，可以更加容易的控制產品質量，保證產品的持續(xù)穩(wěn)定性，滿足標準化食品添加劑生產的需要。
3結論
傳統(tǒng)工藝是中國特有的食品添加劑硫酸鈣（無水）生產工藝，但是考察歐洲和美洲國家，普遍采用的分級煅燒、閃燒等間接煅燒的現(xiàn)代工藝。
隨著社會的不斷進步，食品添加劑發(fā)展的需要，健康、安全、持續(xù)穩(wěn)定的產品是食品原料的主流，食品添加劑硫酸鈣（無水）現(xiàn)代工藝本身就是在研究傳統(tǒng)工藝缺陷的基礎上一次次的改良，采用現(xiàn)代工藝條件下生產的產品回避掉了傳統(tǒng)工藝條件下的諸多弊端，產品白度更高、純度更好、無臭無味、更加安全、質量穩(wěn)定性更好，相信會得到市場越來越多的認可！
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參考文獻
[1] 國家食品藥品監(jiān)督管理局食品安全監(jiān)管司著.GB2760-2011食品添加劑使用標準[S].北京市：中國醫(yī)藥科技出版社,2011.09.
[2] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB1892-2007食品添加劑 硫酸鈣[S].北京市：中國標準出版社.2007.
[3] Committee on Food Chemicals Codex, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine.0309088666 Food chemicals codex [S].Washington,D.C.:National Academy Press, 2003.
[4] Japan’s Specifications and Standards for Food Additives, Seventh Edition. [S]. The Ministry of Health and Welfare.2000
[5] 趙豐麗.新型面包改良劑的研制[C].中國農業(yè)大學，2002.7-7.
版權聲明：
此文章已成功發(fā)表在《中國非金屬礦工業(yè)》導刊2014年第5期，未以書面同意不得轉載，違者必究！
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