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饲料添加剂原料的生产方法
山东农业大学 杨在宾
饲料添加剂种类繁多,性质各异。从化学结构上讲,有结构简单的无机化合物,还有结构复杂的大分子有机化合物;在化学性质上,有些稳定性强,有一些则易氧化,易吸水,易变性等。酶、激素、微生态制剂属于生物活性物质,生产、使用、保存都需要特殊工艺。微量元素添加剂,如硫酸亚铁,生产工艺简单,普通化工技术即可完成;而氨基酸工业、抗生素的合成则属于跨学科、跨行业的工业化大生产。综合饲料添加剂原料的生产方法和工艺要求,目前普遍应用的是化学法、发酵法、提取法和基因工程技术等。
第一节 化 学 法
化学法是指用化学工程生产各种产品的工艺方法。化学工程则是研究化学工业与其他过程工业生产过程中所进行的化学过程、物理过程及其所用设备设计与操作和优化共同规律的一门工程学科。在饲料工业中应用化学工程技术,可以快速、安全、经济地生产价格低、质量高的饲料添加剂原料。在饲料添加剂原料中,很多生产过程都是用化学法来完成的,如各种微量元素添加剂,某些饲料改良剂以及大部分维生素。
一、饲料添加剂原料生产中应用的化学工程技术
与生产其它化学产品一样,饲料添加剂原料的化学法生产也涉及无机化工、石油化工、精细化工、高分子化工和生物化工等主要类型。
石油化工和高分子化工:为饲料添加剂原料生产提供初级原料,如烟酸生产需要的3-甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶,维生素B6生产需要的氯乙酸等。
无机化工:最早用于各种酸、碱的生产。在合成氨基础上,饲料用尿素的生产是无机化工在饲料添加剂原料生产中的用途之一。
精细化工:是饲料添加剂原料化学法生产的主要途径。其生产设备小、效率高、操作控制方便、适应性强、能一器多用、采用间歇操作。大部分维生素、微量元素添加剂原料都是精细化工产品。
生物化工:最早用于有机化合物合成。在饲料添加剂方面,可用于饲料改良剂和维生素生产,如柠檬酸、乳酸等;后来应用于某些抗生素添加剂的合成,如喹乙醇等。目前,生物化工已与发酵工程和基因工程结合,进入新的发展阶段,用于抗生素、烟酸,甚至氨基酸的合成工业。
二、常用饲料添加剂原料化学法生产
(一)用化学法生产的饲料添加剂 饲料添加剂原料中,能用化学法生产的添加剂种类很多,所有矿物质添加剂、大部分维生素和饲料改良剂都是用化学法生产的。表2-1列出了能用化学法生产的维生素原料。
表2-1 化学法生产的维生素添加剂
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维生素名称 |
起始原料 |
常用方法 |
最终产品 |
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VA |
β-紫罗兰酮 |
O.Isler法
(甲醛合成法) |
VA 棕榈酸酯 |
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VK |
甲基苯醌
或β-甲基萘 |
加成反应 |
硫酸甲萘醌 |
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VE |
1、2、4-三甲苯 |
缩合反应 |
己酸VE |
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VB1 |
丙烯腈 |
加成、缩合反应 |
盐酸VB1 |
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VB2 |
葡萄糖 |
缩合、环化 |
VB2 |
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烟酸 |
2-甲基-5-乙基吡啶
3-甲基吡啶 |
硝化氧化法
氨或高锰酸钾氧化 |
烟酸 |
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VB6 |
氯乙酸 |
缩合、环化反应 |
盐酸VB6 |
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氯化胆碱 |
环氧乙烷或氯乙醇 |
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氯化胆碱 |
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泛酸 |
异丁醛 |
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D-泛酸钙 |
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B11 |
对硝基苯甲酸 |
酰化反应 |
叶酸 |
(二)化学法生产工艺示例
1.烟酸化学法生产的典型生产工艺 烟酸的生产工艺是化学法生产维生素的典型工艺。
首先是2-甲基-5-乙基吡啶和硝酸混合,进入反应器,反应后产物经膨胀分成两相。液相经脱水后进入结晶器,分出的二氧化氮气体进入吸收器与水反应生成硝酸,回收再利用。从结晶器出来的粗烟酸硝酸盐经离心机与水分开,分离的固体经溶解、中和后制成烟酸,经结晶、离心、干燥、过筛得烟酸产品。该法的特点是生产规模大,技术成熟,产品纯度高,原料价廉易得,生产成本低。
2.硫酸亚铁化学法生产工艺 用废铁和硫酸反应生产硫酸亚铁是微量元素酸解法生产的典型方法,其简单工艺流程如图2-2。整个工艺过程分酸解、过滤、结晶、干燥等过程。该法工艺简单,设备投资少,适合于中小型企业。
3.尿素生产工艺 尿素的生产方法是用无机化工进行化学合成饲料添加剂的典型方法。其原料只用液氨和二氧化碳,生产中只涉及气液相非催化反应。反应过程比较简单,中间产物只有氨基甲酸铵,产物只有尿素和水,不需要复杂的工艺过程。
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