一种高均匀性和稳定性的加碘盐及其制备方法

摘要

本发明属于化学工程喷雾干燥技术领域，具体涉及一种高均匀性和稳定性的加碘盐及其制备方法，所述加碘盐中氯化钠纯度不低于99.7％，以氯化钠含量计，碘元素含量为20‑30mg/kg；加碘盐的固体颗粒形貌为球状结构固体；球状结构固体的比例在80％以上。本发明加碘盐中氯化钠纯度不低于99.7％；固体颗粒形貌为球状结构固体，氯化钠与碘分布均匀；该制备方法采用纳滤分离技术和离心式喷雾干燥技术相结合，得到的产品杂质少，碘含量范围小、精确、稳定，颗粒超细，粒度分布均匀，平均粒径D[4,3]为10‑30μm，抗结块性好，该制备方法工艺简单、易于工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于加碘盐技术领域，具体涉及一种高均匀性和稳定性的的加碘盐及其制备方法。

背景技术

碘是人体必需的微量元素之一，有智力元素之称。碘在人体内的含量仅约为30mg，其中一半在甲状腺内，其余则分布于其他组织。碘是合成必需的甲状腺激素的重要原料，甲状腺激素影响着机体的生产、发育和代谢，大脑是它的第一靶器官。在胚胎期、婴幼儿期缺碘，将导致患者终生不同程度的智力障碍。世界卫生组织将碘缺乏危害简称IDD，为目前导致人类智力发育落后的最主要原因。现已证实，人脑发育大部分是在胚胎期和婴幼儿期完成的。在智力发育全过程中，如果碘摄入不足，就会在生长发育过程中产生一系列障碍，即使轻微缺碘，也会引起智力的轻度落后并持续终生。而严重的缺碘会对儿童的体格发育造成障碍，即身材矮小，性发育迟缓、智商低下。并可造成早产、死胎、先天畸形、聋、哑、痴呆等，更为常见的为地方性甲状腺肿(即粗脖子病)和地方性克汀病，这些损害统称为碘缺乏病。

碘存在于自然界中，人们主要从饮水、粮食、蔬菜和周围环境中摄取。由于年龄和生理上的差别，4岁以下的婴幼儿每天需碘量为70微克，成年人平均每天需150微克，孕妇和乳母每天则需要200微克左右。但我国大部分地区少碘，因此，持续摄入加碘盐可益智、健身、防病。

食盐是日常饮食不可或缺的调味料，将碘加入到食盐中可简单高效地解决缺碘问题。加碘盐指的是增加碘制剂后的食用盐，执行GB26878-2011标准，其碘含量的平均水平(以碘元素计)为20-30mg/kg，允许波动范围为所规定食用盐碘含量平均水平的±30％。而由于碘含量添加少，制备过程中添加碘的量容易超过这个波动范围，使得达标产品率低。

目前，加碘盐制备方法主要是直接混合法，即将氯化钠原料直接与碘酸钾或碘化钾，或直接在食用盐表面喷碘液，这样容易使得原料中的杂质进入加碘盐，且碘分布不均匀或不达标，不利于碘的日常摄取和保存，同时容易出现结块现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高均匀性和稳定性的加碘盐及其制备方法，该加碘盐中氯化钠纯度不低于99.7％；固体颗粒形貌为球状结构固体，氯化钠与碘分布均匀；该制备方法采用纳滤分离技术和离心式喷雾干燥技术相结合，得到的产品杂质少，碘含量的波动范围小、精确、稳定，颗粒超细，粒度分布均匀，平均粒径D[4,3]为10-30μm，抗结块性好。

本发明一方面是提供一种高均匀性和稳定性的加碘盐，所述加碘盐中氯化钠纯度不低于99.7％，以氯化钠含量计，碘元素含量为20-30mg/kg；

所述碘元素含量的波动范围为±15％；

所述加碘盐的固体颗粒形貌为球状结构固体；所述球状结构固体的比例控制在80％以上。

优选地，上述技术方案中，所述加碘盐颗粒的平均粒径D[4,3]范围为10-30μm。

优选地，上述技术方案中，所述加碘盐中还添加有0.01％的抗结剂，所述抗结剂为亚铁氰化钾或柠檬酸铁铵。

本发明另一方面还提供一种高均匀性和稳定性的加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将主原料破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.将S1所得滤液采用纳滤分离技术，分离出微量杂质离子，得到NaCl质量分数低于25％、杂质离子含量小于0.5％的精制氯化钠溶液；

S3.在S2所得氯化钠溶液中，添加一定质量的食品级碘酸钾，配成常温下氯化钠的不饱和溶液，在常温下悬浮搅拌0.5-3h，搅拌转速为200-600r/min；

S4.将S3所得不饱和溶液采用离心式喷雾干燥机进行干燥，制得微米级超细加碘盐。

纳滤分离技术是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，采用该技术可将氯化钠原料中的主要杂质如硫酸根离子、钙离子、镁离子、铁离子等去除，脱出率可达99％以上；离心喷雾干燥技术是利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使液体物质以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，由于空气的摩擦、阻碍、撕裂的作用，随圆盘旋转产生的切向加速度与离心力产生的径向加速度，结果以一合速度在圆盘上运动，其轨迹为一螺旋形，液体沿着此螺旋线自圆盘上抛出后，就分散成很微小的液滴以平均速度沿着圆盘切径方向运动，同时液滴受到地心吸力而下落获得细粉产品。本发明通过将纳滤分离技术和离心喷雾干燥技术相结合，通过优化喷雾干燥过程中进液量、雾化器类型及转速等关键操作参数，促使溶液在喷雾塔中进行滴状雾化，产生合适的雾滴大小、提高雾滴的均匀性，从而使雾滴下落过程中快速与热风接触与干燥，最终产生具有球状结构的颗粒，该制备出的加碘盐，能将碘含量波动范围缩小，粒度均匀超细、碘钠组分分布均匀、稳定。

优选地，上述技术方案中，在S2的精制氯化钠溶液中加入0.01％的抗结剂，并混合均匀。本发明通过加入少量的抗结剂，可有效提高微米级加碘盐的抗结块性能，流动性好。

优选地，上述技术方案S1中，所述主原料为天然晶质石盐矿石、天然含泥质石盐矿石、天然钾石盐矿石、食品级氯化钠中的一种或几种。

本发明可采用广泛的氯化钠原料，其中，天然晶质石盐矿石中主要化学组成为90-99％NaCl、0-0.01％KCl、0-0.05％Na

优选地，上述技术方案S2中，所述纳滤分离技术的工艺条件为：膜面积0.24-1.0m

本发明技术方案中纳滤分离技术采用纳滤膜深度脱除微量杂质，利用纳滤膜良好的分离能力，可快速高效的去除氯化钠溶液中的硫酸根等高价离子，且不会引入新的杂质，采用本技术方案的纳滤条件可以脱除氯化钠原料液中微量高价离子杂质，脱除率可达99％以上。

优选地，上述技术方案S3中，通过控制碘酸钾的添加量，以氯化钠含量计，控制所述不饱和溶液中碘元素含量为20-30mg/kg。

优选地，上述技术方案S4中，在喷雾离心干燥时，调节溶液进料泵速为50-400mL/min，雾化器转速为7500-20000r/min，进风温度为180-220℃，出风温度为80-110℃。

相对于现有技术的有益效果：

1、本发明采用纳滤分离技术对钠盐原料进行除杂，除杂率高，对钠盐原料要求不高、适应性广。

2、本发明制备得到的加碘盐产品颗粒为球状结构，氯化钠与碘分布均匀；该制备方法采用纳滤分离技术和离心式喷雾干燥技术相结合，得到的产品杂质少，颗粒超细，平均粒径D[4,3]为10-30μm，粒度分布均匀；颗粒间存在一定程度的团聚，能谱分析发现在加碘盐产品中，NaCl分散程度很均匀，KIO

3、本发明采用喷雾离心干燥技术，通过保证喷雾干燥塔中液滴的雾化效果，控制各工艺参数，制备出粒度均匀、碘钠组分分布均匀，该产品流动性好、具有较好抗结块性，通过溶液添加方式在氯化钠原料液中添加少量的抗结剂后，抗结块性能进一步提高，该制备方法工艺简单、易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明加碘盐的晶型及结构图；

图2为本发明加碘盐的粒度分布图；

图3为本发明加碘盐产品微观形貌扫描电镜图(其中，左边为10μm，右边为20μm)；

图4为本发明加碘盐的表面元素分布50μm扫描电镜-能谱图(其中，a为Na元素分布，b为Cl元素分布，c为I元素分布)。

具体实施方式

本发明的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案，但本发明不仅仅局限于这些实施例，同样这些实施例也不以任何方式限制本发明。

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的制剂若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种高均匀性和稳定性的加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将天然晶质石盐矿石破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.将S1所得滤液采用纳滤分离技术，控制纳滤工艺条件为膜面积0.24m

S3.在S2所得氯化钠溶液中，添加一定质量的食品级碘酸钾，配成常温下氯化钠不饱和溶液，以氯化钠含量计，控制所述不饱和溶液中碘元素含量为20mg/kg，在常温下悬浮搅拌0.5h，搅拌转速为600r/min；

S4.将S3所得不饱和溶液采用离心式喷雾干燥机进行干燥，调节溶液进料泵速为50mL/min，雾化器转速为7500r/min，进风温度为180℃，出风温度为80℃，制得微米级超细球状结构的加碘盐，经多点采样检测该加碘盐中碘含量(以碘元素计)的平均值为20.2mg/kg，范围在17.5-22.0mg/kg之间，与20mg/kg的标准相比，波动范围在-12.5％到10％之间。

实施例2

一种高均匀性和稳定性的加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将食品级氯化钠破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.将S1所得滤液采用纳滤分离技术，控制纳滤工艺条件为膜面积0.5m

S3.在S2所得氯化钠溶液中，添加一定质量的食品级碘酸钾，配成常温下氯化钠不饱和溶液，以氯化钠含量计，控制所述不饱和溶液中碘元素含量为30mg/kg，在常温下悬浮搅拌2h，搅拌转速为400r/min；

S4.将S3所得不饱和溶液采用离心式喷雾干燥机进行干燥，调节溶液进料泵速为200mL/min，雾化器转速为12000r/min，进风温度为200℃，出风温度为100℃，制得微米级超细球状结构的加碘盐，经多点采样检测该加碘盐中碘含量(以碘元素计)的平均值为29.5mg/kg，范围在26.0-34.0mg/kg之间，与30mg/kg的标准相比，波动范围在-13.3％到13.3％之间。

实施例3

一种高均匀性和稳定性的加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将天然含泥质石盐矿石破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.将S1所得滤液采用纳滤分离技术，控制纳滤工艺条件为膜面积1.0m

S3.在S2所得氯化钠溶液中，添加一定质量的食品级碘酸钾，配成常温下氯化钠不饱和溶液，以氯化钠含量计，控制所述不饱和溶液中碘元素含量为25mg/kg，在常温下悬浮搅拌3h，搅拌转速为200r/min；

S4.将S3所得不饱和溶液采用离心式喷雾干燥机进行干燥，调节溶液进料泵速为400mL/min，雾化器转速为20000r/min，进风温度为220℃，出风温度为110℃，制得微米级超细球状结构的加碘盐，经多点采样检测该加碘盐中碘含量(以碘元素计)的平均值为24.7mg/kg，范围在21.5-28.0mg/kg之间，与25mg/kg的标准相比，波动范围在-14％到12％之间。

实施例4

一种高均匀性和稳定性的加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将食品级氯化钠破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.将S1所得滤液采用纳滤分离技术，控制纳滤工艺条件为膜面积0.5m

S3.在S2所得氯化钠溶液中，添加一定质量的食品级碘酸钾，配成常温下氯化钠不饱和溶液，以氯化钠含量计，控制所述不饱和溶液中碘元素含量为30mg/kg，在常温下悬浮搅拌2h，搅拌转速为400r/min；

S4.将S3所得不饱和溶液采用离心式喷雾干燥机进行干燥，调节溶液进料泵速为200mL/min，雾化器转速为12000r/min，进风温度为200℃，出风温度为100℃，制得微米级超细球状结构的加碘盐，经多点采样检测该加碘盐中碘含量(以碘元素计)的平均值为29.3mg/kg，范围在25.5-33mg/kg之间，与30mg/kg的标准相比，波动范围在-15％到10％之间。

对比例1

一种加碘盐的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将食品级氯化钠破碎，溶解于一定量水中，固液分离出不溶物，得到滤液；

S2.向滤液中添加一定质量的食品级碘酸钾，以氯化钠含量计，配成常温下碘元素含量为30mg/kg的溶液，在常温下悬浮搅拌2h，搅拌转速为400r/min；

S3.将S2所得溶液进行真空干燥得到加碘盐，多点采样检测该加碘盐中碘含量(以碘元素计)的平均值为25.4mg/kg，范围在,19.8-38.2mg/kg之间，与30mg/kg的标准相比，波动范围在-34％到27.3％之间。

对比例2

抗结剂亚铁氰化钾的加入方式为在喷雾干燥法制得加碘盐后加入，并混合均匀，其它方法同实施例4。

对比例3

抗结剂为2％二氧化硅，其它方法同实施例4。

对比例4

抗结剂为0.1％碱式碳酸镁，其它方法同实施例4。

采用ICP-OES元素分析方法检测实施例所得加碘盐的成分含量；采用XRD(X射线衍射)分析实施例2所得加碘盐的晶型及结构，结果如图1所示；利用马尔文粒度分析仪分析实施例2所得加碘盐产品的粒度分布，结果如图2所示；采用SEM-EDS(SEM扫描电镜能谱)分析实施例2所得加碘盐的微观形貌结及表面元素分布，结果如图3-4所示。

经检测，实施例2所得加碘盐中碘含量为29.5mg/kg(多点平均值)，氯化钠含量为99.7％；从图1可以看出，由于碘含量很低，XRD图谱中并未显示出KIO

对照实施例1-4和对比例1，本发明制备方法的得到的加碘盐碘含量波动范围在-15％到13.3％之间，较加碘盐GB26878-2011标准中波动范围为±30％波动范围更小，质量稳定；而对比例1的加碘盐碘含量波动在-34％到27.3％之间，波动范围大，甚至超出标准波动范围，质量相对不稳定。

检测实施例1-4以及对比例1-4的抗结块性能，结果如表1所示。检测方法为：将加碘盐均匀平铺在表面皿中，放入恒温箱内，控制恒温箱内温度为23-26℃，湿度为45-90％，观察加碘盐的流动相及软团聚现象。

表1抗结块性能

从表1的结果可以看出，对照实施例1-2和对比例1，本发明采用纳滤分离技术和离心式喷雾干燥技术相结合的制备方法得到的超细加碘盐抗结块性能好，在未添加抗结剂的情况下，放置7天未发现显著结块且保持很好的流动性，而普通制备方法得到的加碘盐7天结块致密，流动性差；实施例3和4中添加少量抗结剂后，放置20天都未发现显著结块且保持很好的流动性，说明本发明制备方法制备的加碘盐粒度分布均匀，具有良好的流动性和抗结块性，添加少量亚铁氰化钾或柠檬酸铁铵后，流动性和抗结块性更佳。

对照实施例4和对比例2，将抗结剂以溶液形式添加在氯化钠原料溶液中，然后进行喷雾干燥，制得的加碘盐的抗结块性能和流动性更好。

对照实施例4和对比例3-4，采用2％二氧化硅和0.1％碱式碳酸镁作为抗结剂，虽然添加量相对较大，但是其抗结块性能均不如亚铁氰化钾。

综上所述，本发明通过采用纳滤分离技术和离心式喷雾干燥技术相结合的制备方法，得到的加碘盐固体颗粒形貌为球状结构固体，碘含量相比于GB26878-2011标准中波动范围更小，在-15％到13.3％之间，更精确，氯化钠与碘分布均匀、稳定；颗粒超细，粒度分布均匀，流动性和抗结块性好。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。