CN107625133A - 一种食品级硅素的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品级硅素的生产方法，食品级硅素的生产方法包括：矿料分选、清洗、粉碎；配料混合；配料装填入炉；配料熔融反应；高温气化排杂；硅素晶体颗粒制备；硅素浓缩液制备；同时明确了生产环境、生产工艺设备要求及成品检测标准要求。用该方法生产的硅素不含有害重金属成份及有毒物质，可溶解于水中，使水体呈碱性，并且瞬间使水体富含大量对人体有益的偏硅酸及多种人体所需的矿物质元素。可作为食品、保健品添加剂或人体微量元素补充剂。

Description

一种食品级硅素的生产方法

技术领域

本发明属于食品添加剂及微量元素补充剂领域，涉及偏硅酸形态的硅元素补充剂，尤其是一种食品级硅素的生产方法。

背景技术

在生物有机体内，硅元素以烷基硅醇的状态存在，主要是单甲基硅烷醇和二甲基硅烷醇，含量的比例几乎是4：1。硅元素是生物正常生存发展的必要元素，硅元素主要存在于细胞外间质中，是结缔组织中的糖胺聚糖和相关的蛋白质复合物构成整体所需要的成分之一。硅在水中呈偏硅酸形态被人体吸收，主要分布于人体皮肤及结缔组织之中，在骨骼化过程中具有生理上的作用，促进骨骼发育生长。硅还参与多糖的代谢，是构成一些葡萄糖氨基多糖羧酸的主要成分。硅与心血管病有关，人如缺硅，可引起关节炎、动脉硬化、冠心病等心血管疾病。人体每日需摄入硅9-14mg左右，成年人体内硅消耗量为10-40mg/天，相当于30mg左右的偏硅酸。它的减少会引发结缔组织的变性，硅元素能够帮助被破坏的组织再生。

在自然界中的硅元素几乎都是以非反应性和反应性的有机硅和无机硅氧化的固态和砂土状组成。如：砂土、石块、晶体等，这些硅元素是人类无法直接吸收的。因此，大自然未受到污染之前的人类，只能从地下水，地表水，山泉水中摄取含有偏硅酸成分的水及人体所需要的矿物质营养成分。除此之外，人类要靠从土壤生成的农作物中摄取所能吸收的硅元素及各种微量矿物质元素来补充。在硅酸盐的土壤中成长的农作物，含硅元素及微量元素是很丰富的，人类足以通过饮食摄取到足够的硅和其他基础营养素。

随着工业化的飞速发展，尤其是化学工业的突飞猛进，给大自然地表水造成不同程度的严重污染。土壤中丰富的硅元素因大量投入的化学肥料、农药、化学强化剂等遭到破坏，使土壤中的硅元素及微量元素大量流失，农作物中的硅元素含量渐渐减少。精加工的农作物也进一步减少了可摄入硅元素的含量，因此今天的我们再也不能够通过日常饮食摄取到足量的硅元素及其它微量元素，从而造成了现代人体内硅元素及微量元素缺乏，很多人因此出现了原发性的硅元素缺乏病症，如心血管疾病、脑血管疾病、婴幼儿骨质发育不良、骨质疏松症等。

目前应用于人体的食用、饮用硅素补充剂在国内尚属空白，类似成份的工业化生产产品，主要应用于建筑、造纸等工业领域，其原材料纯度要求非常低，其中主要材料石英石、碳酸钠等普遍存在铝含量较高，重金属成分无法去除，无排杂工艺，以及生产过程中厂房、设备等条件并不符合食品级材料加工要求，容易造成二次污染，所生产产品无法达到食品级要求。

因此，研究开发出一种能够随时随地被人们取用，符合食品添加剂、营养元素补充剂生产标准，安全、无毒无害，并且轻易被人体吸收利用的食品级硅素，对于人类健康状况的进一步改善及预防、辅助治疗多种疾病都具有重大意义，值得全人类推广应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明要解决的技术问题是：通过对产品原材料的纯度要求控制及突破固体气化、再结晶排杂的工艺过程，彻底解决了有害物质进入最终产品的可能，本发明还提供了一种全生产工艺环节中可能会出现的二次污染问题解决方案。

本发明的技术方案如下：

一种食品级硅素的生产方法，其特征在于，食品级硅素生产方法如下：

第一步，矿料分选、清洗、粉碎：在洁净厂房中从天然石英石中分选出高纯度天然石英石(≥99.9％)经高纯水浸泡，超声波清洗、烘干、粉碎至80-200目；

第二步，配料混合：将上述石英粉与食品级纯碱(总碱量以Na₂CO₃计≥98.0％；氯化物以NaCl计≤1.20％；铁(Fe)含量≤0.01％)按照重量比为(1-3)：1.77的比例配比，使用搅拌设备进行充分搅拌，形成混合物；

第三步，配料装填入炉：将第二步形成的混合物通过送料机均匀送入窑炉坩埚内；

第四步，配料熔融反应：将窑炉升温至1400℃～1500℃的范围内，熔融反应3～8小时后，配料熔融反应产物生成硅酸钠以及CO₂；

第五步，高温气化排杂：将上述熔融反应产物升温至1500℃～2000℃气化，将高温气体导入异形坩埚，实现产物的气化排杂，之后窑炉温度再次下降至1400℃～1500℃，使导入的气体在异形坩埚内变为熔融态；

第六步，硅素晶体颗粒制备：将上述的二次熔融态硅酸钠熔浆经出料口输送至高纯水冷却槽内淬冷，待进一步自然冷却、过滤、通风干燥后获得成品硅素晶体；

第七步，硅素浓缩液制备：将淬冷硅素晶体颗粒输送入溶解槽内，通入蒸汽进行溶解，溶解后经沉淀、过滤、浓缩后获得成品硅素浓缩液。

进一步，第一步中洁净厂房为GMP净化生产车间，粉碎机为医用级不锈钢立式球磨机，出料粒度为80-200目，清洗机为食品级超声波清洗机。

进一步，第二步中所述搅拌设备为SUS201或SUS304食品级不锈钢混料机。

进一步，第三步中窑炉坩埚为氧化锆、刚玉或粘土坩埚，其耐热温度大于2000度。

进一步，第四步中配料熔融反应产物中Na₂O·(1-3)SiO₂含量>98％；SiO₂<0.3％；Na₂O<0.1％；其它<1.6％。

进一步，第五步中气体收集装置为异形坩埚，其所收集气体变为熔融态后，产物中Na₂O·(1-3)SiO₂含量>99％；SiO₂<0.3％；Na₂O<0.1％；其它<0.6％。

进一步，第六步中冷却槽为SUS201或SUS304食品级不锈钢。

进一步，第七步中溶解槽设备为常压SUS201或SUS304食品级不锈钢容器。

本发明的效果和益处是：

本发明通过对全生产工艺、厂房、设备进行规范，并且突破了高温气化排杂的技术难题，研究开发出一种能够符合食品添加剂、营养元素补充剂生产标准，安全、无毒无害，并且轻易被人体吸收利用的食品级硅素，对于人类健康状况的进一步改善及预防、辅助治疗多种疾病都具有重大意义，值得全人类推广应用。

附图说明

图1食品级硅素的工艺过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清晰明确的界定。

如说明书附图1所示，本发明实施例包括：

提供一种食品级硅素的生产制造工艺，其特征在于包括以下步骤：

第一步，矿料分选、清洗、粉碎：在洁净厂房中从天然石英石中分选出高纯度天然石英石(≥99.9％)经高纯水浸泡，超声波清洗、烘干、粉碎至80-200目；

第二步，配料混合：将上述石英粉与食品级纯碱(总碱量以Na₂CO₃计≥99.8％；氯化物以NaCl计≤0.002％；铁(Fe)含量≤0.0005％)按照重量比为：(1-3)：1.77的比例配比进行充分搅拌,形成混合物；

第三步，配料装填入炉：将上述的混合物通过送料机均匀送入窑炉坩埚内；

第四步，配料熔融反应：将窑炉升温至1400℃～1500℃的范围内，熔融反应3～8小时后，所述的混合物生成硅酸钠以及CO₂；

第五步，高温气化排杂：将上述熔融反应产物升温至1500℃～2000℃气化，将高温气体导入另一坩埚内，实现产物的气化排杂，之后窑炉温度再次下降至1400℃～1500℃，使导入的气体在另一坩埚内变为熔融态；

第六步，硅素晶体颗粒制备：将上述的二次熔融态硅酸钠熔浆经出料口输送至高纯水冷却槽内淬冷，待进一步自然冷却、过滤、通风干燥后获得成品硅素晶体；

第七步；硅素浓缩液制备：将淬冷硅素晶体颗粒输送入溶解槽内，通入蒸汽进行溶解，溶解后经沉淀、过滤、浓缩后获得成品硅素浓缩液；。

一种利用上述工艺生产的食品级硅素产品，其主要成份为食品级硅酸钠矿物质晶体或其浓缩液体。

本实施例中的所用矿石采用陕西省商南县石英矿区的一级石英原矿石，其主要成份比例如表1：

表1石英砂成分

本实施例中的所用食品级纯碱为百纯化工有限公司的产品，其成分含量如表2：

表2食品级纯碱成分

本实施例中使用上述材料，经说明书附图1所示工艺步骤，生产出的食品级硅素，其产成品经分析检测主要元素含量如下：

表3食品级硅素成分

使用本实施案例中所生产的硅素浓缩液，按不同含量比例测定其溶液中的偏硅酸含量如表4：

表4硅素浓缩液偏硅酸含量

通过表1-表4，可以看出：在本实施案例中，其生产成品——硅素中已彻底排除了重金属杂质及有毒有害物质，并且在其稀释液中富含大量人体所需的硅素。因此本发明所提供的食品级硅素生产方法完全符合食品添加剂或微量元素补充剂的产品标准。

本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似步骤而得到的食品级硅素制品，均在本发明保护范围内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种食品级硅素的生产方法，其特征在于，食品级硅素生产方法如下：

第一步，矿料分选、清洗、粉碎：在洁净厂房中从天然石英石中分选出高纯度天然石英石(≥99.9％)经高纯水浸泡，超声波清洗、烘干、粉碎至80-200目；

第二步，配料混合：将上述石英粉与食品级纯碱(总碱量以Na₂CO₃计≥98.0％；氯化物以NaCl计≤1.20％；铁(Fe)含量≤0.01％)按照重量比为(1-3)：1.77的比例配比，使用搅拌设备进行充分搅拌，形成混合物；

第三步，配料装填入炉：将第二步形成的混合物通过送料机均匀送入窑炉坩埚内；

第四步，配料熔融反应：将窑炉升温至1400℃～1500℃的范围内，熔融反应3～8小时后，配料熔融反应产物生成硅酸钠以及CO₂；

第五步，高温气化排杂：将上述熔融反应产物升温至1500℃～2000℃气化，将高温气体导入异形坩埚，实现产物的气化排杂，之后窑炉温度再次下降至1400℃～1500℃，使导入的气体在异形坩埚内变为熔融态；

第六步，硅素晶体颗粒制备：将上述的二次熔融态硅酸钠熔浆经出料口输送至高纯水冷却槽内淬冷，待进一步自然冷却、过滤、通风干燥后获得成品硅素晶体；

第七步，硅素浓缩液制备：将淬冷硅素晶体颗粒输送入溶解槽内，通入蒸汽进行溶解，溶解后经沉淀、过滤、浓缩后获得成品硅素浓缩液。

2.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于：所述洁净厂房为GMP净化生产车间，粉碎机为医用级不锈钢立式球磨机，出料粒度为80-200目，清洗机为食品级超声波清洗机。

3.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述搅拌设备为SUS201或SUS304食品级不锈钢混料机。

4.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述窑炉坩埚为氧化锆、刚玉或粘土坩埚，其耐热温度大于2000度。

5.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述配料熔融反应产物中Na₂O·(1-3)SiO₂含量>98％；SiO₂<0.3％；Na₂O<0.1％；其它<1.6％。

6.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述异形坩埚收集气体变为熔融态后，产物中Na₂O·(1-3)SiO₂含量>99％；SiO₂<0.3％；Na₂O<0.1％；其它<0.6％。

7.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述冷却槽为SUS201或SUS304食品级不锈钢。

8.根据权利要求1所述的一种食品级硅素的生产方法及设备，其特征在于，所述溶解槽设备为常压SUS201或SUS304食品级不锈钢容器。