Каковы свойства, применение и процессы производства ванилина?

Обзор ванилина
Ванилин - первый синтезированный человечеством ароматизатор, который был успешно синтезирован доктором М. Халльманом и доктором Г. Тиманном из Германии в 1874 году. Обычно его делят на метил-ванилин и этил-ванилин.
(1) Метил ванилин: белые или желтоватые кристаллы, с ароматом ванили и насыщенным молочным вкусом, самый большой сорт в индустрии специй, является основным ингредиентом популярного сливочно-ванильного аромата. Его применение очень широко, например, в пищевой, косметической, табачной промышленности в качестве сырья для благовоний, корректирующего агента или фиксированного ароматического агента, из которых напитки, кондитерские изделия, выпечка, печенье, хлеб и жареные продукты и другие пищевые продукты с большей частью дозировки. Нет соответствующих данных о том, что ванилин вреден для человеческого организма.
(2) Этил ванилин: белые или слегка желтые игольчатые кристаллы или кристаллический порошок, похожий на аромат ванильных бобов, аромат сильнее, чем у метил ванилина. Это специя широкого спектра действия, одна из самых важных синтетических специй в современном мире, а также важное и незаменимое сырье в индустрии пищевых добавок. Его аромат в 3-4 раза превышает аромат ванилина, он обладает сильным ароматом ванильных бобов, и его аромат держится долгое время. Он широко используется в продуктах питания, шоколаде, мороженом, напитках и косметике повседневного использования для усиления и закрепления аромата. Кроме того, этил ванилин может использоваться в качестве добавки в корма, осветлителя в гальванической промышленности и промежуточного продукта в фармацевтической промышленности.
Важные ароматизаторы
Ванилин широко известен как ванильный порошок, ванилин, ванильный порошок, ванильный экстракт, ванилин, из Brassicaceae растения ванильные бобы в добыче важной специи, является одним из крупнейших производства синтетических специй, является развертывание шоколада, мороженого, жевательной резинки, выпечки и табака ароматизации важных сырьевых материалов. В естественном виде он встречается в стручках ванили, а также в гвоздичном масле, масле дубового мха, перуанском бальзаме, тюльпановом бальзаме и бензоиновом бальзаме.
Ванилин обладает сильным и уникальным ароматом ванильных бобов, стабильным ароматом, не летучим при высоких температурах. Он легко поддается воздействию света, постепенно окисляется на воздухе и легко меняет цвет при контакте со щелочью или щелочными веществами. Водный раствор реагирует с хлористым железом, образуя сине-фиолетовый раствор. Он может быть использован во многих повседневных химических формулах ароматизаторов, но в основном применяется в пищевых ароматизаторах. Особенно широко он используется в конфетах, шоколаде, напитках, мороженом, алкоголе, а также очень полезен в сигаретных ароматизаторах.IFRA не имеет ограничительных предписаний. Однако следует быть осторожным при использовании его в белых ароматизированных продуктах, так как он склонен вызывать обесцвечивание.
Ванилин также является важной съедобной специей, как основа специи, используется почти во всех ароматах, большое количество пищевой промышленности, как пищевой ароматизатор широко используется в хлебе, сливках, мороженом, коньячном вине и т.д., в кондитерских изделиях, печенье, количество добавок в 0,01 ~ 0,04%, конфеты для 0,02 ~ 0,08%. Это одна из самых используемых специй в выпечке, ее можно применять в шоколаде, печенье, тортах, пудингах и мороженом. Перед использованием растворите в теплой воде для лучшего результата. Максимальный уровень использования составляет 220 мг/кг для выпечки и 970 мг/кг для шоколада.
Он широко используется в косметических ароматизаторах в качестве фиксатора, гармонизатора и модификатора. Это также важный усилитель вкуса для напитков и продуктов питания. Он также используется в производстве фармацевтических препаратов L-допа и метилдопа. Он также может быть использован в качестве осветлителя никелевых, хромовых металлических покрытий.
Эталонный стандарт качества ванилина, используемого в производстве ароматизаторов и отдушек

Физические и химические свойства
Ванилин обладает сильным и неповторимым ароматом ванильных бобов, в естественных условиях встречается в стручках ванили, а также в гвоздичном масле, масле дубового мха, перуанском бальзаме, бальзаме Тулу и бензоине. При сульфировании хвойной древесной массы красной жидкостью или сульфонатом лигнина в щелочных условиях, при окислительном гидролизе под высоким давлением выпадает белый или светло-желтый кристаллический порошок или иглоподобные кристаллы.
Осажденные из петролейного эфира могут также производить тетрагональные кристаллы кристаллической системы, ароматический газ, слегка сладкий, постепенно окисляется в воздухе, легкое разложение, щелочь обесцвечивается, относительная молекулярная масса 152,15, относительная плотность 1,056. Температура плавления варьируется в зависимости от кристаллического типа, тетрагональная кристаллическая система на 81-83 ℃, игольчатые кристаллы на 77-79 ℃, температура кипения 285 ℃ (в углекислом газе), 170 ℃ (2,00 × 10e3Pa), температура кипения 2,00 × 10e3Pa. 10e3Pa), 162℃ (1,33×10e3Pa), 146℃ (0,533×10e3Pa), сублимация без разложения, температура вспышки 162℃, слегка растворим в холодной воде, растворим в горячей воде, растворим в этаноле, эфире, ацетоне, бензоле, хлороформе, дисульфиде углерода, ледяной уксусной кислоте, пиридине и летучем масле. Водный раствор реагирует с хлоридом железа, образуя сине-фиолетовый раствор. Пероральная ЛД(50) 1580 мг/кг, перкутанная ЛД(50) 1500 мг/кг.
Промышленный метод производства заключается в том, что эвгенол образует изоэвгенол в присутствии гидроксида калия, а затем реагирует с уксусным ангидридом, образуя изоэвгенолацетат, который затем получают путем окисления и гидролиза. Это важное сырье для производства шоколада, мороженого, жевательной резинки, кондитерских изделий и табачных ароматизаторов. Он также может использоваться в качестве гармонизатора и фиксатора парфюмерной композиции для косметических ароматов. Он также является сырьем для фармацевтической промышленности.
В последние годы в ванилиновом товаре появилась новая мода. Гвоздичное масло или масло гвоздичного базилика извлекают эвгенол в качестве сырья, путем изомеризации и окисления полученного ванилина, потому что его можно рассматривать как природный эквивалент, поэтому он известен как природный уровень ванилина и выходит на рынок специй, цена примерно в 5 раз больше, чем у синтетических продуктов. Функции и применение
(1) Съедобный ароматизатор: Ванилин является съедобным ароматизатором, с ароматом ванильных бобов и сильным молочным вкусом, он является незаменимым и важным сырьем в промышленности пищевых добавок, и широко используется в различных ароматизаторах продуктов, которые должны увеличить молочный вкус, таких как торты, прохладительные напитки, шоколад, конфеты, печенье, лапша быстрого приготовления, хлеб, табак, ароматизированные ликеры, зубная паста, мыло, парфюмерия и косметика, мороженое, напитки, а также косметика ежедневного использования для усиления вкуса и закрепления аромата. Его можно использовать в косметике для усиления и закрепления аромата. Также может использоваться в мыле, зубной пасте, парфюмерии, резине, пластике и фармацевтике. Соответствует стандарту FCCIV.
(2) Отечественный ванилин в основном используется в пищевых добавках. В последние годы расширяется применение в области медицины, и она стала наиболее потенциальной областью применения ванилина. В настоящее время внутреннее потребление ванилина: на пищевую промышленность приходится 55%, на фармацевтические полуфабрикаты - 30%, на кормовые ароматизаторы - 10%, на косметику и так далее - 5%.
Сферы применения ванилина в зарубежных странах очень широки, большое количество из них используется в производстве фармацевтических полупродуктов, также применяется в стимуляторе роста растений, фунгициде, пеногасителе смазочных масел, осветлителе гальванических покрытий, проводящем агенте для производства печатных плат и так далее.
Процесс приготовления ванилина
(1) Концентрированный ванилин Концентрированный ванилин обладает сильным и стойким ароматом гвоздики и ванили, а интенсивность его аромата в 16-25 раз превышает интенсивность аромата ванилина. Концентрированный ванилин был успешно разработан еще в 1920-х годах. Первоначальный синтетический маршрут заключается в использовании сафрола в качестве сырья, спиртового раствора с гидроксидом калия для горячей реакции давления, чтобы открыть кольцо, а затем этилсульфат натрия, чтобы сделать кольцо на гидроксиле этилированным, и, наконец, в растворе этанола с серной кислотой гидролиз будет получен сильно ароматизированный ванилин. Однако из-за недостаточной чистоты аромата продуктов этого метода, он редко используется на практике.
В 1950-х годах был разработан синтетический способ получения ванилина из эвгенола (патент США 2663741), что позволило наладить промышленное производство ванилина, а в 1960-х годах советские химики-вкусотехники успешно разработали синтетический способ, используя в качестве сырья более дешевый и легкодоступный катехол. Во-первых, катехол моноалкилирования с хлористым аллилом, выход 75%, с последующей реакцией перегруппировки, выход 35% до 38%, а затем моноэтилирование с этилсульфатом натрия, выход 82%, и, наконец, изомеризации с гидроксидом калия будет получен толстый Fu Fu ванилин, выход 84%, сырой продукт температура плавления после перекристаллизации 85,5 ~ 86 ℃.

Концентрированный ванилин может использоваться в рецептурах пищевых ароматизаторов, таких как конфеты, напитки, мороженое и т.д. FEMA № 2922, он также может использоваться в косметических и повседневных ароматических составах, таких как мыло. Он может использоваться не только как ароматизатор, но и как синергист и антиоксидант. Ароматизаторы в бывшем Советском Союзе придерживались иного мнения об ароматических свойствах сильно пахнущего ванилина. Они добавляли его в шоколад и другие пищевые ароматизаторы и обнаружили, что продукт не имеет аромата ванилина, поэтому они решили, что его нельзя использовать в качестве заменителя ванилина в пищевых ароматизаторах. Однако, при использовании в тесте на ароматизацию мыла, обнаружилось, что образцы мыла с сильным гвоздичным и ванильным ароматом, а также с ванилином и изоэвгенолом отличаются от сильного форте ванилина на щелочь, свет, окисление очень стабильны, образцы мыла при хранении не меняют цвет. Считается, что ванилин подходит для использования в повседневных химических ароматических рецептурах, особенно подходит для ароматизаторов фантазийного типа.
(2) Промышленное производство ванилина Метод промышленного производства ванилина имеет более чем 100-летнюю историю, люди изучили ряд синтетических способов и методов производства, но применили для крупномасштабного промышленного производства следующие три метода.
A. Маршрут лигнина. В качестве сырья берут сульфонат лигнина, содержащийся в сульфитной жидкости отходов бумажной промышленности, гидролизуют его щелочью при высокой температуре и высоком давлении, затем обезвоживают и окисляют. В Канаде и США этот метод используется в основном для производства ванилина.

B. Гваяколо-формальдегидный путь. Гваякол является наиболее важным сырьем для синтеза ванилина, а синтетический маршрут с использованием гваякола, формальдегида и п-нитрозодиметиланилина в качестве сырья также известен как нитрозильный метод. Этот метод в основном используется в таких странах, как бывший Советский Союз и Китай.

C.Гваяково-глиоксалатный путь. В качестве сырья используются гваякол и глиоксалевая кислота, а ванилин получают путем конденсации, окисления и декарбоксилирования.

Этот метод был успешно исследован и разработан в основном французской компанией Rhone-Poulenc и в настоящее время производится в больших масштабах. Используемая глиоксалевая кислота может быть получена путем озонолиза диметилмалеата (патент Германии 3224795). Этот синтетический путь считается наиболее подходящим в настоящее время из-за удобного источника сырья, меньшего количества реакционных стадий, низкой стоимости и меньшего загрязнения тремя отходами.
Анализ содержания
Метод 1: Анализ методом ультрафиолетовой абсорбционной спектрофотометрии (см. GT-29). Приготовление стандартного раствора Точно взвесьте около 100 мг фармацевтического эталонного стандарта ванилина, поместите его в 250 мл колбу и смешайте с метанолом. Возьмите 2,0 мл этого раствора, поместите в колбу объемом 100 мл и смешайте с метанолом. Приготовление раствора образца Точно взвесьте образец около 100 мг, метод приготовления тот же, что и при приготовлении стандартного раствора выше. Операция взять вышеуказанные растворы были помещены в 1 см кварцевой ячейки, в максимуме поглощения длина волны около 308 нм, чтобы определить поглощение. Рассчитывают содержание (X) ванилина (C8H8O3) в образце (мг) по следующей формуле: X=12,5c(Au/As), где c-концентрация ванилина в стандартном растворе, мкг/мл; Au-абсорбция раствора образца; As -Au - абсорбция раствора образца; As - абсорбция стандартного раствора. Метод 2: Определение методом газовой хроматографии (GT-10-4) с неполярной колонкой.
Токсичность и пределы использования
LD(50) перорально у крыс, морских свинок: 1580, 1400мг/кг (Дженнер)Предельно допустимый уровень использования FEMA (мг/кг):безалкогольные напитки63;холодные напитки95;кондитерские изделия200;хлебобулочные изделия220;пудингиХимическая книга120;жевательные конфеты270;шоколадные конфеты970;ламинирующие слои150; маргарин 0.20; сироп 330～20000. По данным FAO/WHO: максимально допустимый уровень для консервированного детского питания и злаков, используемых в полуфабрикатах, составляет 70 мг/кг (1992).
Пищевые добавки Максимально допустимый уровень использования Максимально допустимый уровень остатков Стандарт

Состояние развития отрасли
По данным "China Vanillin Market Development Research and Investment Value Report (2019 Edition)", опубликованным Lignite Consulting, ежегодное потребление ванилина на мировом рынке составляет 16 000-20 000 тонн, а ежегодное потребление ванилина в Китае - 2 000-2 500 тонн. Основными отечественными предприятиями являются Jiaxing Zhonghua Chemical, Liaoning Shixing Pharmaceutical and Chemical, Ningbo Wanglong и др. Спрос и предложение в основном сбалансированы.
У отечественных предприятий есть две основные проблемы. Во-первых, отечественные предприятия имеют относительно единичную продукцию, недостаточно интегрированы в цепочку производства "вверх-вниз" и "вверх-вверх", а также имеют определенные недостатки в технологии. Во-вторых, такие предприятия, как Jiaxing Zhonghua, не расположены в парке, а сброс сточных вод гваякола велик, поэтому есть некоторая неопределенность в перспективах бизнеса.

 

Кроме того, основными продуктами компании Kunshan Yaxiang Natural Flavors являются эвгеноловый ванилин и ванилин феруловой кислоты, то есть ванилин, произведенный из возобновляемых веществ, таких как эвгенол, феруловая кислота и т. д., и компания стала одним из основных производителей таких продуктов в мире. В 2019 году компания продаст в общей сложности около 200 тонн вышеуказанной продукции, что составит примерно 30% от доли мирового рынка аналогичной продукции, а основными покупателями будут компании Chihuateng, ABT из США и другие.
Компания Brother Technology планирует инвестировать 1,26 млрд юаней в строительство производственного комплекса по выпуску фенилендиола мощностью 20 000 тонн и производных фенилендиола мощностью 31 100 тонн в индустриальном парке Исан, который будет реализован в два этапа. На первом этапе проект будет производить 10 000 тонн гидрохинона (включая 6 000 тонн катехола и 4 000 тонн гидрохинона), 3 430 тонн гваякола, 2 625 тонн этил гваякола, 3 000 тонн ванилина, 2 500 тонн этил ванилина, 500 тонн эфира ресвератрола, 500 тонн п-фенилендианизола, 2 000 тонн п-гидроксианизола и т.д. Проект будет реализован в два этапа.