深色糖物料的特性及其对树脂脱色影响的研究

摘要

甘蔗糖厂在生产白砂糖的过程中，产生许多低级深色的糖物料，如甲原蜜、甲洗蜜、乙原蜜、乙洗蜜、赤砂糖等。深色糖物料处理效果的好坏对产糖率及白砂糖质量均会造成很大的影响，特别是在生产榨季初期、末期。制糖生产中要在不影响产品质量的前提下尽量从低级深色的糖物料中回收蔗糖分，因而必须根据深色糖物料的特性，采用合理、高效的方法对其进行处理。
　　 本文对深色糖物料的特性进行系统的研究，检测分析各深色糖物料的主要非糖分杂质的含量，探索了各深色糖物料的质量变化规律；同时引入树脂技术处理深色糖物料，根据物料的特性，选择合适的树脂，确定树脂的工作条件，从静态脱色、动态脱色及再生情况三方面对树脂进行评价，分析深色糖物料的非糖分杂质对树脂的污染情况，及树脂脱色应用的可行性。为深色糖物料的常规处理、树脂技术处理提供理论依据和数据支持。
　　 本课题的主要研究内容及结果如下：
　　 1.检测分析各深色糖物料的酚类色素、铁、可溶性硅酸盐、总酸、总氮量。结果表明，除赤砂糖外，其它各深色糖物料的酚类色素含量为979.83-5536.86mg/kg·OBx、总氮量为8689.43-18385.20mg/kg·oBx，数值较大，可溶性硅酸盐含量为12.50-58.69mg/kg·OBx，数值较小；废蜜的铁含量远高于其它糖蜜，原蜜的铁含量高于相应的洗蜜，甲洗蜜的铁含量最低，为22.18mg/kg·OBx，赤砂糖含铁量为68.24mg/kg;废蜜的总酸量最高，其次是甲原蜜，为0.6449mol/L，洗蜜的总酸量低于相应的原蜜。
　　 2.研究糖蜜、糖糊、赤砂糖存放时间与质量变化的关系，及赤砂糖晶体的色值情况。糖蜜存放不超过8h，质量变化微小，当存放时间达到16h，纯度降低0.37-0.44GP、色值升高162.97-340.16IU560;丙糖糊在80℃存放8h，纯度降低0.43GP、色值升高633.45IU560;赤砂糖的色值随存放时间增加而增大；赤砂糖各表征性状的色值大小为：糖块>正常晶形>糖粉，糖粉的色值与正常晶形相差不大，但糖块的色值比正常晶形高916.39IU560;赤砂糖晶体色值分层分布状况和白砂糖晶体相似，均是从内向外递增。
　　 3.根据深色糖物料的特性，选用D730、D750、D290、D296、D280、SD300、201*7树脂，确定树脂的工作条件。各树脂在糖液锤度为40oBx有较好的脱色率；D730、D750、D290、D296树脂在50℃脱色效果较好，D280、SD300、201*7树脂在60℃有较好的脱色率；各树脂经静态脱色4h，脱色达到平衡；各阴离子交换树脂的脱色率随物料pH值升高而增大，大孔吸附树脂SD300的情况则相反。
　　 4.系统评价树脂的效能。各树脂的吸附等温线的线性相关均较显著，从吸附等温线的位置可判断出各树脂的静态脱色效果为：D750>D296>D290>D730>D280>201*7>SD300，各吸附等温线斜率均较大，超出经验式所定义的容易吸附的标准；D280、SD300、201*7树脂的动态脱色效果不佳；D730树脂具有较高的交换吸附速度，D750、D290、D296树脂受过柱流速的影响较大；在使用常规再生方法时，D730、D290、D296树脂的再生情况较好，D750树脂的首次脱色效果最好，但其再生情况一般。
　　 5.研究深色糖物料的非糖分杂质对树脂脱色效果的影响。铁对树脂脱色效果的影响较大，被铁污染的树脂的再生情况不佳，比正常情况再生后的脱色率低8％左右；硅对树脂脱色效果的影响较小；有机酸随着自身分子量增大、含-COOH增多，对树脂脱色效果的影响增大。此外，鞣酸对深色糖物料有一定的澄清脱色作用。
　　 6.选取脱色效能较好的D730、D290树脂对各深色糖物料进行处理，并进行可行性分析。研究表明，两种树脂对甲原蜜、甲洗蜜、赤砂糖糖浆的脱色率较高，达到60％以上，再生情况良好，而对乙原蜜、乙洗蜜的脱色、再生效果均欠佳；两种树脂对各深色糖物料的混浊度有很好的降低作用，对物料铁离子的脱除率为39.66～48.00％，酚类色素的脱除率为39.00％～45.62％;且经两种树脂脱色后，各物料的重力纯度均有一定的提高。乙原蜜、乙洗蜜不适合用树脂进行脱色处理；甲原蜜、甲洗蜜、赤砂糖糖浆的树脂脱色和后续利用具有一定的可行性。