專利名稱：一種糖汁脫色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制糖，具體是甘蔗糖廠糖汁脫色。
背景技術(shù)：
白糖的色澤和色值是白糖質(zhì)量的最主要指標(biāo)之一。糖汁脫色歷來是制糖工業(yè)的共性技術(shù)難題之一，也是精煉糖工業(yè)中一個最重要的過程，通常國際上制備精制糖的方法是先經(jīng)碳酸法、亞硫酸法或石灰法制備出原糖，原糖回溶后再經(jīng)脫色處理精加工成精制糖，需要經(jīng)過兩次結(jié)晶，俗稱“二步法”制備精制糖，我國現(xiàn)有的制糖清凈工藝大多采用亞硫酸法和碳酸法。這兩種脫色工藝不僅工藝復(fù)雜，設(shè)備投資高，糖分收回率低，石灰量消耗大，濾泥污染嚴(yán)重；而且成品儲存過程中顏色容易變黃，質(zhì)量較差而且不穩(wěn)定。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對白糖品質(zhì)的要求越來越高，對精制糖的需求量越來越大，而色素問題是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要因素，亞硫酸法和碳酸法已很難滿足對糖汁的脫色和提純的要求，離子交換法將成為重要的脫色方法。我國廣東順德糖廠、廣州華僑糖廠已利用原糖使用離子交換樹脂脫色制造精制糖。在制糖生產(chǎn)過程中，由于離子交換在除去糖液中的各種雜質(zhì)，特別是吸附、交換有色物質(zhì)和灰分方面顯示出了其優(yōu)異的性能，可提高清凈效率，降低糖蜜中非糖分含量。因此，用離子交換法處理糖汁，不但能提高蔗糖產(chǎn)品質(zhì)量，而且能增加糖分的收回率。近20 30年來，離子交換技術(shù)在國外制糖工業(yè)中得到了較好的應(yīng)用。近年有關(guān)離子交換法處理糖漿脫色、脫鹽的研究報(bào)道逐年增加，采用離子交換技術(shù)進(jìn)行蔗糖精加工代表了現(xiàn)代制糖業(yè)的發(fā)展方向。盡管離子交換樹脂在糖漿脫色過程中得到了廣泛使用但還存在明顯的缺點(diǎn)，主要是離子交換樹脂屬于大孔狀結(jié)構(gòu)，在脫色過程中孔道易堵塞，從而使得返洗困難。同時由于樹脂的吸附交換速度較慢，在大流量的制糖工藝流程中將增加交換設(shè)備的投資。還有就是交換樹脂再生較慢，而且再生后的廢液難以回收，對環(huán)境造成污染。離子交換纖維是一種新型的離子交換材料，應(yīng)用于制糖工業(yè)的研究始見于1983 年。iToshio Yoshioka和Masaharu Shimamura采用苯乙烯海島型離子交換纖維進(jìn)行了蔗糖回溶糖漿脫色的試驗(yàn)研究，證明了離子交換纖維用于糖漿脫色具有優(yōu)于樹脂的脫色速度和脫色效率。考慮到離子交換纖維比表面積大，分子量較大的物質(zhì)(如色素)易在纖維表面及孔道擴(kuò)散，采用離子交換纖維直接處理蔗糖清汁，將有可能實(shí)現(xiàn)在改進(jìn)現(xiàn)有制糖工藝的基礎(chǔ)上煉制出精制糖，因而具有重要的實(shí)際意義。廣西大學(xué)黃悅剛教授使用VS-2型離子交換纖維對亞法甘蔗澄清汁脫色脫鈣進(jìn)行了研究，其研究結(jié)果表明平均純度提高1. 62%，平均脫色率68. 86%，平均脫鈣率52. 07%,充分顯示了離子交換纖維在亞法糖廠應(yīng)有的良好前景。遼源市科學(xué)技術(shù)研究所在范家屯制糖廠使用國產(chǎn)VS-2型離子交換纖維處理甜菜糖漿，平均脫色率為79%，純度提高1. 6%，平均脫鈣率為48. 6%，脫色后糖漿熱穩(wěn)定性和抗氧化能力強(qiáng)。黃玉南等在中山糖廠裝設(shè)了處理量為每日20噸糖漿的小型試驗(yàn)設(shè)備，在煉糖生產(chǎn)中連續(xù)運(yùn)行，處理經(jīng)過二次浮清法的原糖糖漿6(Γ650Βχ，約75°C。連續(xù)約兩個月的數(shù)據(jù)表明，處理后糖液色值15(Tl70IU，脫色率平均 75. 8%，按此糖漿色值無疑可以煮制精制糖。脫色纖維柱的再生周期為12小時，用5%的鹽水再生，時間2-3小時。研究結(jié)果顯示這個方法的效果好，較易實(shí)行，有良好的發(fā)展前景。前期各個課題組使用VS-2型離子交換纖維為PVA系列，是以聚乙烯醇纖維(PVA)為基體，通過脫水碳化后接枝，引入季胺基，再轉(zhuǎn)變?yōu)槁刃褪褂?，該離子交換纖維的交換容量為2. Ommol/隨著人民生活水平的日益提高，人們對白糖的品質(zhì)提出了更高的要求，精制糖行業(yè)將逐步得到發(fā)展?，F(xiàn)有精制糖工藝是使用二步法，即先制成原糖，原糖回溶后通過活性碳脫色、離子交換樹脂脫色制成精糖漿，再結(jié)晶成精制糖。這種工藝的不足之處就是需要二次結(jié)晶，汽耗量增大，增加能源消耗；傳統(tǒng)的亞硫酸法和碳酸法只能煮制耕地白糖，品質(zhì)可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)糖和一級糖標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)精制糖的關(guān)鍵是能將糖汁中的色素和雜質(zhì)去除。為節(jié)約能耗，降低成本，有很多科研人員都在進(jìn)行研究，試圖結(jié)合傳統(tǒng)的亞硫酸法和碳酸法進(jìn)行一步法生產(chǎn)精制糖，研究取得了一定的進(jìn)展。例如云南曲溪糖廠就使用離子交換樹脂進(jìn)行了這方面的研究，但離子交換樹脂是孔內(nèi)交換，因此容易被堵塞，不能適應(yīng)甘蔗糖廠清汁的要求。離子交換纖維和離子交換樹脂相比，最大的區(qū)別就在于它是在纖維表面進(jìn)行交換而不是孔內(nèi)交換，因此它是處理甘蔗糖廠清汁的一個良好載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種糖汁脫色的方法。為解決糖汁脫色的難題，簡化蔗糖生產(chǎn)工藝，提高蔗糖品質(zhì)，增加企業(yè)競爭力，本發(fā)明瞄準(zhǔn)離子交換纖維在糖業(yè)上應(yīng)用的良好發(fā)展前景，首先建立了以聚丙烯(PP)纖維為基體，通過輻照接枝后引入季胺基制備離子交換纖維的生產(chǎn)線，生產(chǎn)的離子交換纖維的交換容量達(dá)3. Ommol/g以上，視密度(濕)為0. ^g/ml，最高耐溫為100°C，為糖汁之脫色工藝提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。利用離子交換纖維具有交換速度快，交換容量大，再生容易等特點(diǎn)， 通過交換和吸附，將糖汁中色素帶電離子等雜質(zhì)交換或吸附在離子交換纖維表面上，使清汁的色值降低，純度升高，以達(dá)到對糖汁清凈的目的。本發(fā)明的糖汁脫色方法，所使用離子交換纖維是以聚丙烯纖維為基體而制成的， 脫色具體步驟為
(1)用70-90°C的蒸餾水預(yù)熱離子交換纖維柱，流向自下而上；
(2)糖汁自下而上依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱脫色、第二級陽離子交換纖維柱脫鹽、第三級陰離子交換纖維柱脫色，得到脫色糖汁。為了達(dá)到更好的脫色效果，糖汁泵入時的溫度為7(T90°C。本發(fā)明中，糖汁流速選擇范圍為0. 15-0. 50m/min，優(yōu)選糖汁流速為0. 20-0. 40 ml/ min。離子交換纖維柱的高徑比為3-12，優(yōu)選離子交換纖維柱的高徑比為4-8。離子交換纖維裝填于柱中的裝填密度為0. 1-0. 4g/ml。這里的裝填密度是以離子交換纖維的干重計(jì)算的。本發(fā)明在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊孔徑60-100目的不銹鋼多孔板，內(nèi)襯一層80-120目的不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層60-100目的不銹鋼篩網(wǎng)。同時在泵入糖汁的泵的進(jìn)料口加一層80-120目的不銹鋼篩網(wǎng)。采用自下而上入汁方式，可以保證清汁交換時的均勻性和清汁流動的均勻性。在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊不銹鋼多孔板，并內(nèi)襯不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層不銹鋼篩網(wǎng)，可以解決纖維的泄漏問題，并且使每節(jié)柱子安裝時方便和柱中纖維狀況保持穩(wěn)定。在泵頭加一層合適目數(shù)的不銹鋼網(wǎng)，可以除去糖汁中的泥、蔗渣、懸浮物等固體物質(zhì)，避免這些物質(zhì)會附在纖維表層上，使纖維結(jié)塊，從而解決纖維的污染問題，確保離子交換纖維的脫色效果。前文所述的在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊不銹鋼多孔板， 并內(nèi)襯不銹鋼篩網(wǎng)，以及在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層不銹鋼篩網(wǎng)，也是為了更進(jìn)一步地濾除固體物質(zhì)提高脫色效果。本發(fā)明的方法中，離子交換纖維在脫色達(dá)到飽和后需要使用鹽或酸或堿進(jìn)行再生，如NaCl、CaCl2、HC1、NaOH、KCl。再生方法與離子交換樹脂的再生相類似。由于各種糖汁中的成分不同，顏色深淺不一，在實(shí)際應(yīng)用中，單位量的離子交換纖維處理不同的糖汁，在達(dá)到同樣的效果時，處理量會有差異。本發(fā)明的糖汁脫色方法中，聚丙烯(PP)纖維為基體的離子交換纖維的交換容量達(dá) 3. Ommol/g以上，視密度(濕)為0. ^g/ml，最高耐溫為100°C，為糖汁之脫色工藝提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。本發(fā)明具有脫色效能好、脫色速度快、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能滿足糖廠大規(guī)模生產(chǎn)需求和脫除糖汁中大量而高濃度色素的需求，可適用于甘蔗糖廠混合汁、清汁、濾清汁或糖漿，脫色后糖汁色值達(dá)到精糖的要求，同時還可提高糖的純度。


圖1是本發(fā)明的糖汁脫色方法的步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1亞硫酸法制糖的澄清汁脫色
所使用的離子交換纖維是以聚丙烯纖維為基體而制成的，具體型號為陰離子交換纖維的型號是觀-2，陽離子交換纖維的型號是觀-1。第一級位于最下面。裝填陰離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為16. 5千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，裝填密度為0. 30g/ml。第二級位于中間。裝填陽離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為10千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，裝填密度為0. 24g/mL·第三級位于最上部。裝填陰離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為16. 5千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，直徑為325mm，裝填密度為 0.30g/ml。在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊孔徑100目的不銹鋼多孔板，內(nèi)襯一層 120目的不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層100目的不銹鋼篩網(wǎng)。同時在泵入糖汁的泵的進(jìn)料口加一層120目的不銹鋼篩網(wǎng)。首先，用溫度90°C蒸餾水自下而上依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱、第二級陽離子交換纖維柱、第三級陰離子交換纖維柱，流速為1. 3m/min。然后，將糖汁自下而上泵入依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱脫色、第二級陽離子交換纖維柱脫鹽、第三級陰離子交換纖維柱脫色，得到脫色糖汁。糖汁流過時的流速為 0.27m/min。入汁為亞硫酸法制糖的澄清汁，色值4357IU，糖純度87. 27%，錘度14. 55%，溫度 84°C, PH 6. 98，鈣鹽0. 78%Bx。脫色后清汁參數(shù)色值1401仏糖純度89.6洲，錘度13. 15%，溫度79°C，PH: 6. 95，鈣鹽0. 07%Bxo脫色率=(4357-140)/4357 X 100%=96. 79% ； 脫鈣率=(0. 78-0. 07) /0. 78X 100%=91· 03% ； 純度差=89. 62%-87. 27%=2. 35%0實(shí)施例2碳酸法制糖的清汁脫色
所使用的離子交換纖維是以聚丙烯纖維為基體而制成的，具體型號為陰離子交換纖維的型號是ZB-2，陽離子交換纖維的型號是觀-1。第一級位于最下面。裝填陰離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為9. 5千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，裝填密度為0. 18g/ml。第二級位于中間。裝填陽離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為5千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，裝填密度為0. 12g/ml。第三級位于最上部。裝填陰離子交換纖維到不銹鋼圓形柱中，裝填量為9. 5千克，不銹鋼圓形柱高度為1300mm，直徑為325mm，高徑比為4，裝填密度為0. 18g/ml，
在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊孔徑100目的不銹鋼多孔板，內(nèi)襯一層120 目的不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層100目的不銹鋼篩網(wǎng)。同時在泵入糖汁的泵的進(jìn)料口加一層120目的不銹鋼篩網(wǎng)。首先，用溫度90°C蒸餾水自下而上依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱、第二級陽離子交換纖維柱、第三級陰離子交換纖維柱，流速為1. 3m/min。然后，將糖汁自下而上泵入依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱脫色、第二級陽離子交換纖維柱脫鹽、第三級陰離子交換纖維柱脫色，得到脫色糖汁。糖汁流過時的流速為 0. 40m/mino入汁為碳酸法制糖的清汁，色值78°S t，糖純度89. 18%，錘度15.洲，溫度87°C， PH 8. 5，鈣鹽0. 88%Bx。脫色后清汁參數(shù)色值7. 8°S t，純度89. 87%，錘度15. 3%，溫度84 °C, PH 8. 46. 95，鈣鹽0. 07%Bxo脫色率=(78-7. 8) /78 X 100%=90% ；
脫鈣率=(0. 88-0. 07) /0. 88X100%=92. 05% ； 純度差=89. 87%-89. 18%=0. 69%。
權(quán)利要求
1.一種糖汁脫色方法，使用離子交換纖維，其特征是離子交換纖維是以聚丙烯纖維為基體而制成的，脫色具體步驟為(1)用70-90°C的蒸餾水預(yù)熱離子交換纖維柱，流向自下而上；(2)糖汁自下而上依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱脫色、第二級陽離子交換纖維柱脫鹽、第三級陰離子交換纖維柱脫色，得到脫色糖汁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是糖汁泵入時的溫度為7(T90°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是糖汁流速為0.15-0. 50 ml/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的糖汁脫色方法，其特征是糖汁流速為0.20-0. 40 ml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是離子交換纖維柱的高徑比為3-12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5的糖汁脫色方法，其特征是離子交換纖維柱的高徑比為4-8。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是離子交換纖維裝填于柱中的裝填密度為 0. 1-0. 4g/ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊孔徑80目的不銹鋼多孔板，內(nèi)襯一層120目的不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層100目的不銹鋼篩網(wǎng)；在每級離子交換纖維柱的上下各安置一塊孔徑 60-100目的不銹鋼多孔板，內(nèi)襯一層80-120目的不銹鋼篩網(wǎng)，在每級離子交換纖維柱的出口處設(shè)置一層60-100目的不銹鋼篩網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的糖汁脫色方法，其特征是泵入糖汁的泵的進(jìn)料口加一層80-120 目的不銹鋼篩網(wǎng)。
全文摘要
一種糖汁脫色方法，所使用離子交換纖維是以聚丙烯纖維為基體而制成的，脫色具體步驟為(1)用70-90℃的蒸餾水預(yù)熱離子交換纖維柱，流向自下而上；(2)糖汁自下而上依次經(jīng)過第一級陰離子交換纖維柱脫色、第二級陽離子交換纖維柱脫鹽、第三級陰離子交換纖維柱脫色，得到脫色糖汁。該方法具有脫色效能好、脫色速度快、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能滿足糖廠大規(guī)模生產(chǎn)需求和脫除糖汁中大量而高濃度色素的需求，可適用于甘蔗糖廠混合汁、清汁、濾清汁或糖漿，脫色后糖汁色值達(dá)到精糖的要求，同時還可提高糖的純度。
文檔編號C13B20/14GK102492781SQ20111039157
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者周定懷, 曾慶軒, 曾桂生, 李運(yùn)穩(wěn) 申請人:桂林正翰科技開發(fā)有限責(zé)任公司