二甲酸鉀的合成工藝及其在飼料防霉上的擴展應用研究

傳統的抗生素飼料添加劑在給養殖業帶來巨大變革的同時,其引發的細菌耐藥性、藥物殘留、環境污染等問題日益凸顯并倍受關注。二甲酸鉀是歐盟批準的第一種用于替代抗生素促生長劑的綠色飼料添加劑,其在促進動物生長、預防疾病發生以及提高飼料轉化率等方面起到了與抗生素促生長劑相似的良好效果,而其良好的適口性與安全性是抗生素促生長劑所不能比擬的。然而,目前二甲酸鉀的生產技術尚不成熟,尤其在國內的生產尚處于起步階段。因此對二甲酸鉀合成工藝的系統研究,以及對其應用的進一步拓展具有重要意義。本文選擇了二甲酸鉀的三條合成路線,考察了過程工藝條件對合成反應的影響,選出了較優合成路線,并進一步考察了二甲酸鉀產品的吸濕性能,最后嘗試了將二甲酸鉀應用于飼料防霉,主要研究工作及結果如下:（1）分別采用甲酸-甲酸鉀法、甲酸-碳酸鉀法與甲酸-氫氧化鉀法合成二甲酸鉀,考察反應條件對二甲酸鉀產品產率的影響,通過正交實驗進一步優化合成工藝,同時對產品質量作分析檢測。結果表明,甲酸-甲酸鉀法最佳合成工藝條件為:原料摩爾比n（HCOOH）/n（HCOOK）1.3/1.0、反應溫度65℃、反應時間30 min;甲酸-碳酸鉀法最佳合成工藝條件為:原料摩爾比n（HCOOH）/n（K₂CO₃）4.4/1.0、反應溫度85℃、反應時間90 min;甲酸-氫氧化鉀法最佳合成工藝條件為:原料摩爾比n（HCOOH）/n（KOH）2.2/1.0、反應溫度70℃、反應時間30 min。三條合成路線在其最佳工藝條件下所得二甲酸鉀產品的產率分別為94.0%、89.9%與98.4%。經三者的原料價格、能耗以及產品產率與質量的比較發現,甲酸-氫氧化鉀法優于其它兩種方法,是一條符合綠色化學原理的合成路線。（2）采用靜態重量法首次研究了二甲酸鉀產品的吸濕性能,結果表明,30℃下,二甲酸鉀產品吸濕過程中前12h內的吸濕速率與相對濕度呈良好的線性關系,由所擬合的線性方程可估算其在不同相對濕度下的吸濕速率。同樣,二甲酸鉀產品的平衡吸濕量與環境相對濕度關系密切,可根據所擬合的多項式方程估算其在不同相對濕度下的平衡吸濕量。二甲酸鉀產品的臨界相對濕度為46.2%。相對濕度低于46.2%時,其平衡含水量小于0.11g/g二甲酸鉀;當相對濕度高于46.2%,平衡含水量迅速增大,最高可超過2.0g/g二甲酸鉀。二甲酸鉀具有很強的吸濕性能,此研究可為二甲酸鉀的制備及其后處理過程操作條件的選擇提供一定參考。（3）采用飼料中霉菌總數測定的通用方法,考察二甲酸鉀在飼料中的防霉效果。結果表明,當添加量為0.1wt%與0.3wt%時,其防霉有效期可保持兩個月左右,延長飼料貯藏期35天。當添加量為0.6wt%及以上時,其防霉有效期可達三個月以上,延長飼料貯藏期60天以上。二甲酸鉀具有良好的防霉效果,其防霉性能優于常用飼料防霉劑雙乙酸鈉,可在替代抗生素促生長劑的同時,替代常用飼料防霉劑。