蔗糖溶液的精制方法和精制裝置的制造方法
【專利摘要】將蔗糖溶液依次通入第一塔和第二塔，由此來進行蔗糖溶液的精制，所述第一塔填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂，所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和H形弱酸性陽離子交換樹脂。根據(jù)該精制方法，第一，能夠抑制裝置內(nèi)的鈣等的析出，防止結(jié)垢并且得到高純度的蔗糖溶液，進而能夠減少糖水量和排水量并且降低成本，第二，能夠在使精制裝置再生時減少再生液的排水量。
【專利說明】
蔗糖溶液的精制方法和精制裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及蔗糖溶液的精制方法和精制裝置。
【背景技術】
[0002] 1.蔗糖溶液的精制
[0003] 在精制糖工廠的蔗糖精制工序中，進行如下的碳酸飽充處理:使原料糖溶解于溫 水中之后，向其中加入石灰和碳酸，使膠體狀雜質(zhì)在所形成的碳酸鈣的微細晶體中聚集。接 著，碳酸飽充處理后的蔗糖溶液在過濾后，利用骨炭或者活性炭進行脫色處理，經(jīng)由作為最 終精制的、利用C1形陰離子交換樹脂的脫色處理后，進行結(jié)晶化而成為精制蔗糖產(chǎn)品。一部 分工廠中，在蔗糖的精制工序中，利用離子交換樹脂對蔗糖溶液實施脫鹽處理而制造蔗糖 的晶體廣品或者液態(tài)廣品。
[0004] 作為以蔗糖溶液的脫鹽為目的的離子交換樹脂裝置，已知有（1)反向（reverse)法 的單床-單床的二床塔式裝置、（2)混合床(mix bed)法的混床式裝置、（3)A-MB法的單床-混 床的二床塔式裝置。
[0005] (1)在反向法的二床塔式裝置中，將蔗糖溶液用0H形強堿性陰離子交換樹脂的單 床塔進行處理后，用Η形弱酸性陽離子交換樹脂的單床塔進行處理，由此進行脫鹽。
[0006] (2)混合床法的混床式裝置中，將蔗糖溶液用混合有0Η形強堿性陰離子交換樹脂 和Η形弱酸性陽離子交換樹脂的混床塔進行處理，由此進行蔗糖溶液的脫鹽。
[0007] (3)在Α-ΜΒ法的二床塔式裝置中，將蔗糖溶液用0Η形強堿性陰離子交換樹脂的單 床塔進行處理后，通過利用0Η形強堿性陰離子交換樹脂和Η形弱酸性陽離子交換樹脂的混 床塔的處理來進行脫鹽(專利文獻1)。
[0008] 然而，對于上述(1)~(3)的精制裝置而言，無法充分去除蔗糖溶液中的硬度成分。 因此，如下所示，提出了在前段設置了硬度成分去除用的軟化塔的脫鹽裝置。
[0009] (4)-種脫鹽裝置，其包含填充有陽離子交換樹脂的軟化塔和配置在其后段的Α-ΜΒ法的二床塔式裝置(專利文獻2)。
[0010] 2.蔗糖溶液的精制裝置的再生
[0011]蔗糖溶液的精制裝置中填充的離子交換樹脂的再生是通過對強堿性陰離子交換 樹脂通入堿溶液、對弱酸性陽離子交換樹脂通入酸溶液而進行的。填充有強堿性陰離子交 換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂的混床塔的再生是將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂 利用它們的比重差等分離后，通過各自的離子交換樹脂的再生而進行的。專利文獻3中，提 示了最初從塔的下部導入酸溶液而使塔內(nèi)的弱酸性陽離子交換樹脂流動再生，并且同時將 強堿性陰離子交換樹脂與弱酸性陽離子交換樹脂分離的方法。
[0012]現(xiàn)有技術文獻 [0013]專利文獻
[0014] 專利文獻1:日本專利第2785833號說明書 [0015] 專利文獻2:日本特開平11-70000號公報
[0016] 專利文獻3:日本專利第3765653號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明要解決的問題
[0018] 1.蔗糖溶液的精制
[0019] 蔗糖精制工序的碳酸飽充處理后的蔗糖溶液中含有大量的鈣離子(Ca2+)、碳酸根 離子(C0，）、以及碳酸氫根離子(HC(V)。將這樣的蔗糖溶液利用0H形的強堿性陰離子交換 樹脂進行脫鹽時，媽離子以碳酸鹽(CaC0 3)或者氫氧化物(Ca(0H)2)的形式析出，導致蔗糖溶 液的質(zhì)量降低、在設備上結(jié)垢(沉積）。尤其是在未使用具有鈣吸附能力的骨炭的蔗糖精制 工序中，蔗糖溶液中的鈣離子濃度變高，這一點成為問題。
[0020] 作為對如上所述的問題的對應策略，可以如專利文獻2所公開的那樣，使用在蔗糖 溶液的脫鹽裝置的前段配置鈣離子去除用的軟化塔而進行軟化處理的方法。但是，在該方 法中，由于增加了軟化塔，因此總共需要三個塔，初始導入成本高。
[0021] 蔗糖的精制工序中產(chǎn)生糖水。糖水是指在預先裝滿水的脫鹽裝置內(nèi)通入蔗糖溶液 時，在初始的通液時從脫鹽裝置排出的低濃度的蔗糖溶液、精制結(jié)束后清洗脫鹽裝置時從 脫鹽裝置排出的低濃度的蔗糖溶液。通常，在精制工序中為了增加收率，將糖水濃縮后，添 加到原料糖溶液中，由此返回精制工序。對于如上所述地包含三個塔的脫鹽裝置而言，塔的 數(shù)量增加，糖水的量也對應地增加。糖水的濃縮需要能量，成本增加，因此迫切期望減少精 制工序中產(chǎn)生的糖水量。
[0022] 2.蔗糖溶液的精制裝置的再生
[0023] 專利文獻3公開了將混床塔內(nèi)的2種離子交換樹脂分離的方法。但是，迫切期望使 包括填充有鈣離子去除用的離子交換樹脂的塔在內(nèi)的蔗糖溶液的精制裝置有效地再生的 方法。專利文獻2記載的精制裝置由于由三個塔構成，因此再生液的排水量往往變多，期望 減少排水量。
[0024] 本發(fā)明是鑒于上述課題而作出的，第一，其目的在于，通過由兩個塔構成精制裝置 并利用第一塔去除鈣離子等，從而抑制裝置內(nèi)的鈣等的析出而防止結(jié)垢，并且得到高純度 的蔗糖溶液。進而，本發(fā)明的目的在于，減少糖水量和排水量，并且降低成本。
[0025] 第二，本發(fā)明的目的在于，使精制裝置再生時，減少再生液的排水量。
[0026] 用于解決問題的方案
[0027] -個實施方式涉及蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，將蔗糖溶液依次通入第一 塔和第二塔，
[0028] 所述第一塔填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂，
[0029] 所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Η形 弱酸性陽離子交換樹脂。
[0030] 另一實施方式涉及蔗糖溶液的精制裝置，其特征在于，具有第一塔和第二塔，
[0031] 所述第一塔填充有0Η形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或Κ形陽離子交換樹脂，
[0032] 所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Η形 弱酸性陽離子交換樹脂。
[0033] 發(fā)明的效果
[0034] 第一，通過由兩個塔構成精制裝置并利用第一塔去除鈣離子等，從而能夠抑制裝 置內(nèi)的鈣等的析出而防止結(jié)垢，并且得到高純度的蔗糖溶液。進而，能夠減少糖水量和排水 量，并且降低成本。
[0035] 第二，使精制裝置再生時，能夠減少再生液的排水量。
【附圖說明】
[0036] 圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的蔗糖溶液的精制裝置的示意圖。
[0037] 圖2是示出本發(fā)明的一個實施方式的蔗糖溶液的精制裝置的示意圖。
[0038] 圖3是示出本發(fā)明的一個實施方式的蔗糖溶液的精制方法的示意圖。
[0039] 圖4是示出本發(fā)明的一個實施方式的蔗糖溶液的精制裝置的再生方法的示意圖。
[0040] 圖5是示出實施例1、比較例1以及2的蔗糖溶液的導電率的圖。
[0041 ]圖6是示出實施例1、比較例1以及2的蔗糖溶液的pH的圖。
[0042 ]圖7是示出實施例1、比較例1以及2的蔗糖溶液的色值的圖。
[0043]圖8是示出實施例1、比較例1以及2的蔗糖溶液的720nm下的吸光度的圖。
【具體實施方式】
[0044]以下基于實施方式來說明本發(fā)明。但是，以下的實施方式為本發(fā)明的一例，本發(fā)明 并不限定于下述的實施方式。
[0045](蔗糖溶液的精制裝置）
[0046] 圖1和2為示出本實施方式的蔗糖溶液的精制裝置的示意圖。圖1的精制裝置中，第 一塔2為混合填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂的混床塔，第 二塔4為混合填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Η形弱酸性陽離子交換樹脂的混床塔。圖 2的精制裝置中，第一塔2為在上段配置有Na形或Κ形陽離子交換樹脂2a、在下段配置有0Η形 強堿性陰離子交換樹脂2b的多層床塔，第二塔4為0H形強堿性陰離子交換樹脂和Η形弱酸性 陽離子交換樹脂的混床塔。
[0047] 如圖1和2所示，第一塔可以為混床塔也可以為多層床塔，但為了使蔗糖溶液的純 度更高，優(yōu)選為混床塔。如圖2所示，將第一塔設為多層床塔時，優(yōu)選在上段(上游側(cè))配置Na 形或K形陽離子交換樹脂，在下段(下游側(cè))配置0H形強堿性陰離子交換樹脂。通過如圖2所 示地配置離子交換樹脂，能夠防止蔗糖溶液在第一塔的上游側(cè)形成高堿(高pH)的狀態(tài)，能 夠去除鈣離子等，因此能夠抑制精制裝置內(nèi)的碳酸鈣等的析出，防止結(jié)垢。
[0048] 在圖1和2所示的精制裝置中，在第一塔2中進行蔗糖溶液的軟化(鈣離子等的去 除）和陰離子的去除、以及脫色。具體而言，通過第一塔2的Na形或K形陽離子交換樹脂吸附 蔗糖溶液中的陽離子(鈣離子(Ca 2+)等），通過0H形強堿性陰離子交換樹脂吸附蔗糖溶液中 的陰離子(碳酸根離子(C0，)和碳酸氫根離子(HCXV)等）。進而，通過這些離子交換樹脂吸 附蔗糖溶液中的色素。因此，能夠抑制精制裝置內(nèi)的鈣等的析出，防止結(jié)垢。因此，能夠抑制 因鈣等的析出、結(jié)垢而使精制裝置的脫鹽能力降低，從而得到高純度的蔗糖溶液。以往，設 置了蔗糖溶液的軟化用的單獨的塔，因此需要總共包含三個塔的精制裝置。與此相對，本實 施方式中，可以通過兩個塔來進行蔗糖溶液的精制(脫鹽和脫色）。因此，能夠減少用于設置 裝置的空間，并且減少精制工序中產(chǎn)生的糖水的量和排水量，降低成本。
[0049] 進而，蔗糖溶液除了包含色素、無機離子以外，還包含氨基酸、有機酸、多糖類等陰 離子雜質(zhì)。這些陰離子雜質(zhì)有時會與鈣離子等陽離子形成復合體。即使將包含該復合體的 蔗糖溶液通入具有軟化用的單獨的塔和填充有陰離子交換樹脂的單獨的塔的精制裝置，鈣 離子等也不會從復合體解離，因此在任一塔中均無法去除鈣離子等。與此相對，本實施方式 的精制裝置中，在第一塔2內(nèi)填充有0H形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹 脂這兩種離子交換樹脂。因此，陰離子雜質(zhì)吸附于0H形強堿性陰離子交換樹脂，因此復合體 中的鈣離子等發(fā)生游離。游離的鈣離子等吸附于Na形或K形陽離子交換樹脂。因此，即使在 蔗糖溶液含有陰離子雜質(zhì)的情況下，也能夠在第一塔2內(nèi)有效地將其去除，能夠使蔗糖溶液 為高純度。
[0050] 第二塔4的Η形弱酸性陽離子交換樹脂吸附由于第一塔2中的鈣離子(Ca2+)等的吸 附而脫離的鈉離子(Na+)或鉀離子(Κ+)，0Η形強堿性陰離子交換樹脂吸附在第一塔2中未能 去除的碳酸根離子(C0 321和碳酸氫根離子(HC(V)等。進而，在第二塔4內(nèi)，也能夠進行蔗糖 溶液的脫色。
[0051] 對第一塔2和第二塔4中填充的0H形強堿性陰離子交換樹脂的種類沒有特別限定， 優(yōu)選在第一塔2中填充丙烯酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂、在第二塔4中填充苯乙烯類0H 形強堿性陰離子交換樹脂。通常在蔗糖溶液中含有色素，但丙烯酸類0H形強堿性陰離子交 換樹脂具有與色素的親和性低、與色素的吸附力弱的特性。另一方面，苯乙烯類0H形強堿性 陰離子交換樹脂具有與色素的親和性高、與色素的吸附力強的特性。此處，蔗糖溶液中所含 的色素中存在從與離子交換樹脂的吸附力高的物質(zhì)到吸附力低的物質(zhì)。
[0052]因此，丙烯酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂中主要吸附與離子交換樹脂的吸附力 高的色素。丙烯酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂原本與色素的吸附力就弱，因此吸附于該 離子交換樹脂的色素能夠通過再生劑而容易地從離子交換樹脂脫離。其結(jié)果，不會使丙烯 酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂劣化，能夠?qū)⑵湓偕褂谩?br>[0053]如上所述，第一塔2中主要吸附與離子交換樹脂的吸附力高的色素，因此在通入第 一塔2之后的蔗糖溶液中殘留的主要是與離子交換樹脂的吸附力低的色素。因此，第二塔4 的苯乙烯類0H形強堿性陰離子交換樹脂中主要吸附與離子交換樹脂的吸附力低的色素。因 此，即使是吸附于與色素的吸附力高的苯乙烯類0H形強堿性陰離子交換樹脂的色素，也能 夠通過再生劑而容易地脫離。其結(jié)果，不會使苯乙烯類0H形強堿性陰離子交換樹脂劣化，能 夠使其再生而使用。
[0054]如上所述，通過在第一塔2中填充丙烯酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂、在第二塔 4中填充苯乙烯類0H形強堿性陰離子交換樹脂，不會使這些離子交換樹脂因脫色（色素吸 附)而劣化，能夠以較高的能力進行蔗糖溶液的脫鹽。
[0055] 作為第一塔2中填充的丙烯酸類0H形強堿性陰離子交換樹脂，例如可列舉出 AMBERLITE(注冊商標、以下同樣）IRA958、IRA458(D0W Chemical Company制）、PUR0LITE(注 冊商標、以下同樣)A860、A850(Purolite Corporation制）等。丙稀酸類0H形強堿性陰離子 交換樹脂中，尤其凝膠型樹脂的交換容量大、能夠處理的蔗糖溶液的量變多，因此是有利 的。作為凝膠型丙烯酸類強堿性陰離子交換樹脂，可列舉出AMBERLITE IRA458(D0W Chemical Company制）、PUR0LITE A850(Purolite Corporation制）〇
[0056] 第一塔2中填充的Na形或K形陽離子交換樹脂可以是強酸性陽離子交換樹脂，也可 以是弱酸性陽離子交換樹脂。作為Na形強酸性陽離子交換樹脂，例如可列舉出AMBERLITE IR120B Na、IR124Na、200CT Na、252Na(D0W Chemical Company制）、DIAION(注冊商標、以下 同樣）SK1B、PK216(三菱化學株式會社制）、PUR0LITE C100E(Purolite Corporation制）。也 可以使用通過將公知的Η形強酸性陽離子交換樹脂用NaOH、KOH等再生劑進行再生而轉(zhuǎn)化為 Na形或K形強酸性陽離子交換樹脂的物質(zhì)。同樣地，也可以使用通過將公知的Η形弱酸性陽 離子交換樹脂用NaOH、KOH等再生劑進行再生而轉(zhuǎn)化為Na形或Κ形弱酸性陽離子交換樹脂的 物質(zhì)。
[0057]作為第二塔4中填充的苯乙烯類0H形強堿性陰離子交換樹脂，例如可列舉出 AMBERLITE IRA900、IRA402、IRA402BL(D0W Chemical Company制）、PUR0LITE A500S (Purolite Corporation制）、DIAI0N SA10A、PA308(三菱化學株式會社制）等。
[0058] 作為第二塔4中使用的Η形弱酸性陽離子交換樹脂，例如可列舉出AMBERLITE IRC76、D0WEX(注冊商標、以下同樣)MAC-3(D0W Chemical Company制）、PUR0LITE C115E (Purolite Corporation制）、DIAI0N WK10、WK11(三菱化學株式會社制）等。
[0059] (蔗糖溶液的精制方法）
[0060] 圖3為示出使用圖1的精制裝置的蔗糖溶液的精制方法的示意圖。該精制方法中， 沿著圖中箭頭的方向通入蔗糖溶液，最初向第一塔2內(nèi)通入蔗糖溶液，然后將通入第一塔2 之后的蔗糖溶液通入第二塔4內(nèi)。該第一塔2的Na形或K形陽離子交換樹脂能夠吸附蔗糖溶 液中的陽離子(鈣離子Ca 2+等）、0H形強堿性陰離子交換樹脂能夠吸附陰離子(碳酸根離子 (C0，)和碳酸氫根離子(HC(V)等）。通過這些離子交換樹脂，能夠吸附蔗糖溶液中的色素。 因此，能夠抑制第一塔2中的鈣等的析出而防止精制裝置內(nèi)的結(jié)垢，并且由此能夠抑制第一 塔2的脫鹽能力降低，從而得到進行了脫鹽和脫色的高純度的蔗糖溶液。與以往的精制裝置 相比較，能夠減少設置裝置的空間，并且能夠減少精制工序中產(chǎn)生的糖水的量和排水量，降 低成本。進而，在蔗糖溶液中含有陰離子雜質(zhì)和鈣離子等的復合體的情況下，通過向第一塔 2內(nèi)通入該蔗糖溶液，由于陰離子雜質(zhì)從該復合體吸附于0H形強堿性陰離子交換樹脂，因此 鈣離子等發(fā)生游離。游離的鈣離子等吸附于Na形或K形強酸性陽離子交換樹脂，因此在第一 塔2內(nèi)能夠有效地去除復合體，能夠使蔗糖溶液為高純度。
[0061] 第二塔4的Η形弱酸性陽離子交換樹脂去除由于第一塔2中的鈣離子(Ca2+)等的吸 附而脫離的鈉離子(Na+)或鉀離子(Κ+)，0Η形強堿性陰離子交換樹脂去除通入第一塔2之后 仍殘留在蔗糖溶液中的碳酸根離子(C0，)和碳酸氫根離子(HC0O等。進而，在第二塔4內(nèi)也 能夠進行蔗糖溶液的脫色。
[0062] 作為用于精制的蔗糖溶液，沒有特別限定，用于精制的蔗糖溶液優(yōu)選為進行碳酸 飽充處理和過濾處理之后的過濾液;在上述過濾處理后進一步進行了活性炭處理之后、或 通過其他處理去除了雜質(zhì)的溶液。這些蔗糖溶液含有大量的鈣離子、鎂離子等雜質(zhì)。因此， 通過用本實施方式的精制裝置對這些蔗糖溶液進行精制，能夠得到高純度的蔗糖溶液。需 要說明的是，通入第一塔2之前的蔗糖溶液優(yōu)選鈣離子與鎂離子的濃度之和為0.001m 〇l/L 以上、更優(yōu)選為〇.〇〇2mol/L以上。本實施方式中，即使是含有上述那樣的高濃度的鈣離子和 鎂離子的蔗糖溶液，也能夠在第一塔2內(nèi)有效地去除這些離子，得到高純度的蔗糖溶液。 [0063](蔗糖溶液的精制裝置的再生方法）
[0064]圖4的A~圖4的D為示出使圖1的精制裝置再生的方法的示意圖。通過蔗糖溶液的 精制，Na離子(Na+)或K離子(K+)從第一塔2內(nèi)的Na形或K形陽離子交換樹脂脫離，主要吸附鈣 離子(Ca2+)等。氫氧化物離子(0!〇從第一塔2內(nèi)的0Η形強堿性陰離子交換樹脂脫離，主要吸 附碳酸根離子(C0，）、碳酸氫根離子(HC0O以及氯化物離子(CD等。氫離子(H+)和氫氧化 物離子(Ο?Γ)分別從第二塔4內(nèi)的Η形弱酸性陽離子交換樹脂和0H形強堿性陰離子交換樹脂 脫離，主要吸附Na離子(Na+)或Κ離子(Κ+)、以及碳酸根離子(C0，)和碳酸氫根離子(HCOf)。 即，蔗糖溶液的精制后，第一塔2內(nèi)的OH形強堿性陰離子交換樹脂主要變?yōu)镃0，_強堿性陰 離子交換樹脂、HC(V-強堿性陰離子交換樹脂以及Cr-強堿性陰離子交換樹脂，Na形或K形 陽離子交換樹脂主要變?yōu)镃a 2+-陽離子交換樹脂。精制后，第二塔4內(nèi)的Η形弱酸性陽離子交 換樹脂主要變?yōu)镹a+-弱酸性陽離子交換樹脂或Κ+-弱酸性陽離子交換樹脂，0Η形強堿性陰離 子交換樹脂主要變?yōu)镃0，-強堿性陰離子交換樹脂和HC(V-強堿性陰離子交換樹脂。
[0065]本實施方式的再生方法中，首先如圖4的A所示，向第二塔4內(nèi)通入Η形弱酸性陽離 子交換樹脂用的第一再生液。此時，第一再生液從第二塔4的底部向頂部通入。由此，第二塔 4內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂發(fā)生流動，由于這些離子交換樹脂 的比重差異而被分離。本實施方式中，通過分離，在第二塔4內(nèi)，強堿性陰離子交換樹脂4a被 配置于上部，弱酸性陽離子交換樹脂4b被配置于下部。利用第一再生液，Na離子(Na+)或K離 子(K+)從第二塔4內(nèi)的弱酸性陽離子交換樹脂脫離而再生，成為Η形弱酸性陽離子交換樹 脂。
[0066] 接著，從第二塔4的頂部回收第一再生液，從第一塔2的頂部向底部通入。此時，由 于第一再生液從第二塔4的底部向頂部通入，因此不需要以與第一再生液對流的方式流通 水等溶液。因此，不會因水等而使第一再生液的濃度降低，能夠從第二塔4進行回收。通過向 第一塔2內(nèi)通入第一再生液，從而使吸附于第一塔2內(nèi)的陽離子交換樹脂的鈣離子(Ca 2+)等 發(fā)生脫離，取而代之地吸附氫離子(H+)，成為Η形陽離子交換樹脂。
[0067] 第一再生液只要是酸溶液就沒有特別限定，優(yōu)選可以使用鹽酸水溶液。鹽酸水溶 液中的鹽酸濃度只要不會使離子交換樹脂劣化就沒有特別限定，優(yōu)選為〇. 05~2.0當量，更 優(yōu)選為〇 . 1~1. 〇當量。如上所述，使用鹽酸水溶液作為第一再生液時，通過向第二塔4內(nèi)通 入第一再生液，碳酸根離子(COt)和碳酸氫根離子(HCOf)從吸附有碳酸根離子(C0，)和碳 酸氫根離子(HCOf)的第二塔4內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂脫離，吸附氯化物離子(CH，成 為Cr-強堿性陰離子交換樹脂。同樣地，通過向第一塔2內(nèi)通入第一再生液，第一塔2內(nèi)的、 吸附有碳酸根離子(C0 32-)和碳酸氫根離子(HCOf)的強堿性陰離子交換樹脂成為Cr-強堿 性陰離子交換樹脂。
[0068] 上述的工序中，第一塔2和第二塔4內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂被再生。即，通過該 再生，吸附于強堿性陰離子交換樹脂的母體結(jié)構等的雜質(zhì)(色素等)被去除。
[0069]接著，如圖4的B所示，從第二塔4的頂部通入含有鈉離子或鉀離子的0H形強堿性陰 離子交換樹脂用的第二再生液，并且從第二塔4的底部通入水。通過使該水與第二再生液對 流，水到達至第二再生液在第二塔4內(nèi)的下部被分離的Η形弱酸性陽離子交換樹脂，能夠防 止Η形弱酸性陽離子交換樹脂的離子形轉(zhuǎn)化為Na形或Κ形。通過向第二塔4內(nèi)通入第二再生 液，使氯化物離子(CD從第二塔4內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂脫離，取而代之地吸附氫氧 化物離子(CMT)，轉(zhuǎn)化為0H形強堿性陰離子交換樹脂。
[0070]如上所述地通入第二塔4內(nèi)的第二再生液和水如圖4的B所示，由位于彼此分離的 OH形強堿性陰離子交換樹脂和Η形弱酸性陽離子交換樹脂的邊界部的中間收集器進行回 收。接著，將通入第二塔4內(nèi)之后的第二再生液和水從第一塔2的頂部向底部通入。由此，第 一塔2內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂被粗再生，使一部分氯化物離子(CD脫離，取而代之地 吸附氫氧化物離子(0!〇,形成0H形強堿性陰離子交換樹脂。與此同時，使第一塔2內(nèi)的Η形 陽離子交換樹脂的氫離子(Η+)脫離，取而代之地吸附鈉離子(Na+)或鉀離子(Κ+)，分別形成 Na形或K形陽離子交換樹脂。第二再生液只要是含有鈉離子或鉀離子的堿溶液就沒有特別 限定，優(yōu)選使用氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液，更優(yōu)選使用氫氧化鈉水溶液。氫氧化鈉 水溶液中的氫氧化鈉濃度只要不會使離子交換樹脂劣化就沒有特別限定，優(yōu)選為〇. 〇 5~ 3.0當量、更優(yōu)選為0.5~2.0當量。
[0071] 接著，如圖4的C所示，從第一塔2的頂部向底部通入0H形強堿性陰離子交換樹脂用 的第三再生液。由此，使吸附于第一塔2內(nèi)的強堿性陰離子交換樹脂的一部分的碳酸根離子 (co，)和碳酸氫根離子(hc〇 3-)、以及氯化物離子(CD脫離，取而代之地吸附氫氧化物離子 (01〇,轉(zhuǎn)化為0H形強堿性陰離子交換樹脂。第三再生液只要是堿溶液就沒有特別限定，優(yōu) 選采用與第二再生液相同的再生液。
[0072] 接著，如圖4的D所示，從第二塔4的底部向第二塔4內(nèi)流通壓縮空氣，使在第二塔4 內(nèi)分離配置的0H形強堿性陰離子交換樹脂與Η形弱酸性陽離子交換樹脂流動并混合。由此， 壓縮空氣的流通結(jié)束后的第二塔4中，混合填充有0Η形強堿性陰離子交換樹脂和Η形弱酸性 陽離子交換樹脂，第二塔4成為混床。
[0073]上述再生方法中，在圖4的Α的工序中不需要流通水等溶液。進而，與以往的使三個 塔的精制裝置再生的情況相比，能夠減少再生液的量。
[0074] 向各塔通入各再生液之后，向各塔通入水，將各塔中殘留的再生液趕出并使其向 塔外排出。也可以在圖4的D的工序之后向各塔通入水，清洗塔內(nèi)的離子交換樹脂。由于本實 施方式的精制裝置包含兩個塔，因此與包含三個塔的精制裝置相比較，也能夠減少上述工 序中使用的水的量。上述實施方式中，在圖4的C的工序之后實施圖4的D的工序，但也可以在 圖4的D的工序之后實施圖4的C的工序，也可以同時實施圖4的C和4的D的工序。
[0075] 實施例
[0076] (實施例1)
[0077]作為蔗糖溶液，使用將進行了碳酸飽充處理和過濾處理后的過濾液經(jīng)過活性炭處 理后的溶液(Brix糖度55%、導電率250yS/cm、色值80ICUMSA(國際糖分析統(tǒng)一方法委員會， International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis)、Abs720 0.002 (100mm比色皿測定））。將該蔗糖溶液以50°C、300mL/h、按照第一塔2和第二塔4的順序通入 圖1的精制裝置。然后，監(jiān)測第二塔4出口的蔗糖溶液的導電率、pH、色值、濁度(720nm下的吸 光度）。需要說明的是，第一塔2和第二塔4中使用下述表1所示的離子交換樹脂。
[0078]接著，將0.5當量的鹽酸水溶液(第一再生液)500mL以800mL/h從第二塔4的底部向 頂部通入。由此，在第二塔4內(nèi)使AMBERLITE IRC76和402BL進行流動，使AMBERLITE IRA402BL分離至第二塔4的上部、使AMBERLITE IRC76分離至下部。然后，將從第二塔4的頂 部排出的廢液(第一再生液)從第一塔2的頂部向底部通入。接著，以該流速向第二塔4內(nèi)流 通純水300mL，將塔內(nèi)的鹽酸水溶液趕出。接著，向第二塔4內(nèi)流通純水800mL，清洗塔內(nèi)的離 子交換樹脂。
[0079] 接著，從第二塔4的頂部以400mL/h流通2當量的氫氧化鈉水溶液（第二再生液） 150mL，與此同時，從第二塔4的底部以400mL/h流通純水。將從位于AMBERLITE IRA402BL與 AMBERLITE IRC76的邊界的中間收集器取出的廢液(第二再生液和純水)通入第一塔2內(nèi)。然 后，從第二塔4的頂部和底部以400mL/h通入純水200mL，將殘留在第二塔4內(nèi)的氫氧化鈉趕 出。接著，從第二塔4的頂部以800mL/h的流速流通純水1200mL，從第二塔4的底部排出。然 后，從第二塔4的底部導入壓縮空氣，使AMBERLITE IRA402BL與AMBERLITE IRC76混合，再次 形成混床。
[0080] 接著，從第一塔2的頂部以400mL/h通入1當量的氫氧化鈉水溶液（第三再生液） 100mL，使其從第一塔2的底部排出。接著，以該流速向第一塔2內(nèi)流通純水200mL，將第一塔2 內(nèi)的氫氧化鈉趕出后，以800mL/h向第一塔2內(nèi)流通純水1200mL，實施最終清洗。
[0081] 將上述蔗糖溶液的精制和精制裝置的再生作為1個循環(huán)并重復3次。將第一塔2和 第二塔4內(nèi)使用的離子交換樹脂的種類示于表1，將第3次循環(huán)的結(jié)果示于圖5~8。
[0082](實施例2)
[0083]作為蔗糖溶液，使用將進行了碳酸飽充處理和過濾處理后的過濾液經(jīng)過活性炭處 理后的溶液（Brix糖度55%、導電率300yS/cm、色值725ICUMSA)。將該蔗糖溶液以50°C、 300mL/h、總計3.6L，與實施例1同樣地通入圖1的精制裝置內(nèi)。將精制處理后的蔗糖溶液全 部回收，測定導電率、PH、色值。接著，用與實施例1同樣的方法進行圖1的精制裝置的再生。 將上述蔗糖溶液的精制和精制裝置的再生作為1個循環(huán)并重復20次。將第一塔2和第二塔4 內(nèi)使用的離子交換樹脂的種類示于表2,將第1次循環(huán)、第10次循環(huán)、以及第20次循環(huán)的結(jié)果 示于表3。將使用前后(新品和20次循環(huán)后）的各離子交換樹脂的交換容量的測定結(jié)果示于 表4。
[0084](實施例3)
[0085] 作為圖1的第一塔2的強堿性陰離子交換樹脂，使用表2所示的丙烯酸類強堿性陰 離子交換樹脂(AMBERLITE IRA458)，除此以外，用與實施例2同樣的方法進行蔗糖溶液的精 制和精制裝置的再生。將第一塔2和第二塔4內(nèi)使用的離子交換樹脂示于表2,將第1次循環(huán)、 第10次循環(huán)、以及第20次循環(huán)的結(jié)果示于表5。將使用前后(新品和20次循環(huán)后）的各離子交 換樹脂的交換容量的測定結(jié)果示于表6。
[0086] (比較例1)
[0087]如表1所示，除了在圖1的第一塔2中不使用Na形陽離子交換樹脂（AMBERLITE IR120B)以外，用與實施例1同樣的方法進行蔗糖溶液的精制。
[0088]第一塔2和第二塔4內(nèi)的離子交換樹脂的再生各自分開進行。
[0089]第二塔4內(nèi)的離子交換樹脂的再生如以下所述地進行。以800mL/h從第二塔4的底 部通入0.5當量的鹽酸水溶液500mL。由此，在第二塔4內(nèi)使AMBERLITE IRC76和IRA402BL進 行流動，使AMBERLITE IRA402BL分離到第二塔4的上部，使AMBERLITE IRC76分離到下部。接 著，以該流速向第二塔4內(nèi)流通純水300mL，將塔內(nèi)的鹽酸趕出。接著，向第二塔4內(nèi)流通純水 800mL，清洗塔內(nèi)的離子交換樹脂。
[0090]接著，從第二塔4的頂部以400mL/h流通1當量的氫氧化鈉水溶液150mL，與此同時， 從第二塔4的底部以400mL/h流通純水。從位于AMBERLITE IRA402BL與AMBERLITE IRC76的 邊界的中間收集器使廢液排出。然后，從第二塔4的頂部和底部以400mL/h通入純水200mL， 將殘留在第二塔4內(nèi)的氫氧化鈉趕出。接著，從第二塔4頂部以800mL/h的流速流通純水 1200mL，使其從第二塔4的底部排出。然后，從第二塔4的底部導入壓縮空氣，使AMBERLITE IRA402BL與AMBERLITE IRC76混合，再次形成混床。
[0091] 第一塔2內(nèi)的離子交換樹脂的再生如以下所述地進行。從第一塔2的頂部以400mL/ h通入1當量的氫氧化鈉水溶液300mL，使其從第一塔2的底部排出。接著，以該流速向第一塔 2內(nèi)流通純水200mL，將第一塔2內(nèi)的氫氧化鈉趕出之后，以800mL/h向第一塔2內(nèi)流通純水 1200mL，實施最終清洗。
[0092] 將上述蔗糖溶液的精制和精制裝置的再生作為1個循環(huán)并重復3次。將第一塔2和 第二塔4內(nèi)使用的離子交換樹脂的種類示于表1，將第3次循環(huán)的結(jié)果示于圖5~8。
[0093](比較例2)
[0094] 如表1所示，在圖1的第一塔2中不使用Na形陽離子交換樹脂(AMBERLITE IR120B)， 取而代之在第一塔2的前段進一步設置填充有Na形陽離子交換樹脂(AMBERLITE IR120B)的 軟化塔。除此以外，用與實施例1同樣的方法進行蔗糖溶液的精制。
[0095] 第一塔2和第二塔4內(nèi)的離子交換樹脂的再生與比較例1同樣地進行。第1段的軟化 塔內(nèi)的AMBERLITE IR120B的再生如以下所述地進行。最初，以200mL/h從軟化塔的頂部通入 10質(zhì)量％的~&(：1水溶液100mL，使其從底部排出。然后，以該流速向軟化塔內(nèi)流通純水50mL， 進而以400mL/h向軟化塔內(nèi)通入純水400mL，清洗AMBERLITE IR120B。
[0096] 將上述蔗糖溶液的精制和精制裝置的再生作為1個循環(huán)并重復3次。將第一塔2和 第二塔4內(nèi)使用的離子交換樹脂的種類示于表1，將第3次循環(huán)的結(jié)果示于圖5~8。
[0097][表1]
[0098]表 1
[0099]
[0103][表 3]
[0104] 表3.實施例2的結(jié)果
[0105]
[0109] [表 5]
[0110] 表5.實施例3的結(jié)果
[0111]
[0115] 根據(jù)圖5~8的結(jié)果可知，實施例1與比較例1相比，導電率、色值、720nm下的吸光度 大幅降低。根據(jù)實施例1與比較例2的結(jié)果可知，利用2塔的精制裝置(實施例1)能夠達成與3 塔的精制裝置（比較例2)同等的導電率、色值、720nm下的吸光度。進而，對于在精制工程中 產(chǎn)生的、Brix糖度為2~30%的糖水的量，在比較例2中為45〇11^，而在實施例1中為36〇1^，能 夠使糖水的量減少20%。
[0116] 根據(jù)表3、5的結(jié)果可知，在實施例2和3中，即使在20次循環(huán)后蔗糖溶液的pH也基本 不變，可得到低導電率和色值的蔗糖溶液。需要說明的是，隨著循環(huán)數(shù)的增加，色值也略有 增加，但關于色值的上升幅度，實施例3比實施例2更小，可知通過在第一塔中使用丙烯酸類 陰離子交換樹脂，離子交換樹脂的劣化速度變緩慢。
[0117] 根據(jù)表4、6的結(jié)果可知，實施例3的在第一塔中使用丙烯酸類陰離子交換樹脂 (AMBERLITE IRA458)的情況下，第一塔的丙烯酸類陰離子交換樹脂不易被色素等污染，因 此與實施例2的第一塔的苯乙烯類陰離子交換樹脂(AMBERLITE IRA402BL)相比，能夠大幅 抑制使用后的總交換容量降低。進而，關于第二塔的苯乙烯類陰離子交換樹脂(AMBERLITE IRA402BL)可知，在第一塔中使用丙烯酸類陰離子交換樹脂的實施例3與在第一塔中使用苯 乙烯類陰離子交換樹脂的實施例2相比，能夠抑制使用后的總交換容量降低。
[0118] 附圖標記說明
[0119] 2 第一塔
[0120] 2a Na形或K形陽離子交換樹脂
[0121] 2b 0H形強堿性陰離子交換樹脂
[0122] 4 第二塔
[0123] 4a強堿性陰離子交換樹脂
[0124] 4b弱酸性陽離子交換樹脂
【主權項】
1. 一種蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，將蔗糖溶液依次通入第一塔和第二塔， 所述第一塔填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂， 所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和H形弱酸 性陽尚子交換樹脂。2. 根據(jù)權利要求1所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，所述第一塔為混合填充有 所述OH形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂的混床塔。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于， 所述第一塔中填充的OH形強堿性陰離子交換樹脂為丙烯酸類的OH形強堿性陰離子交 換樹脂， 所述第二塔中填充的OH形強堿性陰離子交換樹脂為苯乙烯類的OH形強堿性陰離子交 換樹脂。4. 根據(jù)權利要求1~3中任一項所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，通入所述第 一塔之前的蔗糖溶液中，鈣離子與鎂離子的濃度之和為0.00 Imo I /L以上。5. 根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，在將蔗糖溶 液通入所述第一塔和第二塔之后，還依次具有如下的工序： 向所述第二塔內(nèi)通入H形弱酸性陽離子交換樹脂用的第一再生液的工序； 將通入所述第二塔內(nèi)之后的第一再生液通入所述第一塔的工序； 向所述第二塔內(nèi)通入含有鈉離子或鉀離子的OH形強堿性陰離子交換樹脂用的第二再 生液的工序;和 將通入所述第二塔內(nèi)之后的第二再生液通入所述第一塔的工序。6. 根據(jù)權利要求5所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，向所述第二塔內(nèi)通入第一 再生液的工序中， 向所述第二塔內(nèi)通入第一再生液，在所述第二塔內(nèi)使強堿性陰離子交換樹脂和弱酸性 陽離子交換樹脂流動而彼此分離。7. 根據(jù)權利要求5或6所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，還具有向所述第一塔 內(nèi)通入OH形強堿性陰離子交換樹脂用的第三再生液的工序。8. -種蔗糖溶液的精制裝置，其特征在于，具有第一塔和第二塔， 所述第一塔填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和Na形或K形陽離子交換樹脂， 所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形強堿性陰離子交換樹脂和H形弱酸 性陽尚子交換樹脂。9. 根據(jù)權利要求8所述的蔗糖溶液的精制裝置，其特征在于，所述第一塔中填充的OH形 強堿性陰離子交換樹脂為丙烯酸類的OH形強堿性陰離子交換樹脂， 所述第二塔中填充的OH形強堿性陰離子交換樹脂為苯乙烯類的OH形強堿性陰離子交 換樹脂。
【文檔編號】B01J39/00GK105917009SQ201580002711
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】八尾英也, 荻野修大, 淺野伸, 越川直己, 安田學
【申請人】奧加諾株式會社