糖溶液的精制方法和精制装置

摘要

一种糖溶液的精制方法，包括将糖溶液与酚类吸附树脂接触的吸附步骤，和将糖溶液与离子交换树脂接触的离子交换步骤。特别地，一种方法，其包括将粗糖溶液(16)连续地通过酚吸附树脂柱(10)，强碱性阴离子交换树脂柱(12)，和由强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂两者填充的混合床柱(14)，因此获得无气味精制糖溶液(18)。根据此方法，可以除去糖溶液中包含的有气味组分，因此可以抑制有气味组分进入精制糖溶液。

说明书

技术领域

[0001]本发明通常涉及糖溶液的精制方法和精制装置，和更具体地涉及能够脱除糖溶液中包含的有难闻气味组分的糖溶液的精制方法和精制装置。

背景技术

[0002]糖溶液的精制典型地包括脱色处理如活性炭处理、骨炭(bonechar)处理、或离子交换树脂处理，和使用离子交换树脂处理的脱离子处理的组合。在蔗糖溶液的情况下，进行该脱离子处理的已知体系的例子包括所谓的反离子交换体系，其中将蔗糖溶液按顺序通过强碱性阴离子交换树脂容器和弱酸性阳离子交换树脂容器、混合床体系，其中将蔗糖溶液通过包含强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混合床容器，和将蔗糖溶液按顺序通过强碱性阴离子交换树脂容器，和包含强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混合床容器体系(例如，参见日本专利No.2785833)。

发明内容

[0003]近来，从已经经历精制处理的糖溶液散发的恶臭成为问题。尽管处理的糖溶液中包含的这些有恶臭组分的具体本质不清楚，已知甚至在最终生产过程之后恶臭组分仍保留在糖溶液中，在糖产物质量中引起显着的劣化。因此，有必要保证在涉及的精制过程之后最终获得的处理的糖溶液中不保留这些类型的有恶臭组分。

[0004]然而，使用上述脱离子处理，这些有恶臭组分从糖溶液的脱除证明有困难，该脱离子处理采用由离子交换树脂的处理。

[0005]考虑到上述情况，本发明提供允许有效脱去糖溶液中包含的有恶臭组分的糖溶液的精制方法和精制装置。

[0006]由于本发明深入的研究，本发明的发明人发现当采用酚类吸附树脂处理糖溶液时，糖溶液中包含的有恶臭组分可被除去。

[0007]本发明基于此发现，提供了一种糖溶液的精制方法，该方法包括将糖溶液与酚类吸附树脂接触的吸附处理步骤，和将糖溶液与离子交换树脂接触的离子交换处理步骤。

[0008]在所述糖溶液的精制方法中，离子交换处理步骤优选在吸附处理步骤之后进行。

[0009]本发明也提供一种糖溶液的精制装置，该装置包括将糖溶液与酚类吸附树脂接触的吸附处理设备，和将糖溶液与离子交换树脂接触的离子交换处理设备。

[0010]此外，在所述糖溶液的精制装置中，离子交换处理设备优选在吸附处理设备的下游提供。

[0011]此外，在上述糖溶液的精制方法或精制装置中，糖溶液优选是衍生自植物类原材料的糖溶液。

[0012]此外，在上述糖溶液的精制方法或精制装置中，糖溶液优选是蔗糖溶液。

附图简要说明

[0013]图1是显示根据本发明的糖溶液精制装置的一个例子的流程图。

进行本发明的最好方式

[0014]以下给出本发明的实施方案的描述。在糖溶液精制方法的吸附处理步骤中，和在根据此实施方案的糖溶液精制装置的吸附处理设备中，将糖溶液与酚类吸附树脂接触。酚类吸附树脂表示在多孔芳族聚合物的表面上含有多个酚OH基团的吸附树脂，在本实施方案中，可以使用任何具有此类型结构的吸附树脂。由于以上结构，酚类吸附树脂显示如下效应的组合：由多孔芳族聚合物提供的物理吸附效应，它类似于活性炭的效应，以及由酚OH基团提供的离子交换效应。在酸性或中性条件下，酚类吸附树脂吸附恶臭组分和颜色体，而在碱性条件下，树脂表面的本质发生改变，树脂释放出任何吸附的材料。因此，将糖溶液典型地与酚类吸附树脂在酸性条件(pH＝1-5)或中性条件(pH＝5-9)下接触，当酚类吸附树脂的吸附能力耗尽时，停止糖溶液进料流，使用碱溶液如氢氧化钠水溶液再生酚类吸附树脂。合适酚类吸附树脂的具体例子包括由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造的HS和KS树脂，和由Rohm和Haas Company制造的XAD761。

[0015]在糖溶液精制方法的离子交换处理步骤中，和在根据此实施方案的糖溶液精制装置的离子交换处理设备中，将糖溶液与离子交换树脂接触。在糖溶液是蔗糖溶液的那些情况下，强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂可以用作该离子交换树脂，合适的树脂处理方案包括以下在(a)到(c)中列举的那些。

(a)方案，其中将糖溶液按顺序通过强碱性阴离子交换树脂，和弱酸性阳离子交换树脂。

(b)方案，其中将糖溶液通过包含强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混合床。

(c)方案，其中将糖溶液按顺序通过强碱性阴离子交换树脂，和包含强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混合床。

[0016]在这些不同的树脂处理方案中，在处理的溶液的最终质量方面优选是方案(c)。此外，在用于以上方案(b)和(c)的混合床中，在强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂之间的体积比优选为8∶1-1∶4，按照脱离子速率和处理的溶液的pH，2∶1的体积比是特别优选的。

[0017]以上强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂可以是能够达到糖溶液的脱离子而不引起糖转化的任何树脂。合适树脂的具体例子包括强碱性阴离子交换树脂如Amberlite(注册商标，这也适用于所有的随后树脂)IRA-402BL，IRA-900，IRA-411S，和XT-5007，都由Rohm和Haas Company制造，和Diaion(注册商标，这也适用于所有的随后树脂)PA-308和PA-412，由Mitsubishi Chemical Corporation制造，弱酸性阳离子交换树脂Amberlite IRC-76和Amberlite IRC-50，以及Diaion WK-11。

[0018]在本实施方案中，可以将糖溶液首先与酚类吸附树脂接触和然后与离子交换树脂接触，或可以首先与离子交换树脂接触，然后与酚类吸附树脂接触，但由于下面说明的原因，优选是前者的树脂方案。即，当将糖溶液首先与酚类吸附树脂接触时，依赖于用于再生酚类吸附树脂的方法，从酚类吸附树脂中洗脱出酸或碱，即糖溶液的pH成为酸性或碱性。在与酚类吸附树脂接触之后将糖溶液与离子交换树脂接触的优点是：由于与酚类吸附树脂接触而成为酸性或碱性的糖溶液的pH由于与离子交换树脂的接触而返回到基本中性数值(pH＝5.5-8.5)。此外，由于酚类吸附树脂显示脱色效应，在与离子交换树脂接触之前将糖溶液与酚类吸附树脂接触降低对以后阶段离子交换树脂的负荷，即由离子交换树脂提供的以后阶段的精制步骤能够处理更大数量的糖溶液同时仍然保持处理的糖溶液的质量在高纯度水平。

[0019]在本实施方案中，在与酚类吸附树脂和离子交换树脂接触期间的糖溶液的温度典型地为20℃-80℃，优选为30℃-70℃。如果在接触期间糖溶液的温度小于20℃，则处理效率下降，而如果温度超过80℃，酚类吸附树脂和离子交换树脂可劣化，或糖溶液自身可劣化。

[0020]此外，溶液通过吸附处理设备和离子交换处理设备的流量典型地为SV0.25-SV10，优选SV2-SV8，相对于酚类吸附树脂的数量。如果溶液流量小于SV0.25，则处理效率可下降，而如果流量超过SV10，则除臭，脱色，和去矿化的进行不令人满意。术语SV表示相对于填装树脂的数量，1小时内通过填装树脂的处理溶液的数量。

[0021]在本实施方案中用作处理目标的糖溶液可以是上述蔗糖溶液，或任何其它糖溶液如淀粉糖溶液或蜂蜜。包含有恶臭组分的糖溶液的例子包括含有植物衍生的有恶臭组分的糖溶液，如与从甜菜形成的蔗糖溶液相关的甜菜气味，和与从玉米或马铃薯形成的淀粉糖溶液相关的谷粒气味的糖溶液。在淀粉糖溶液的情况下，通常使用经历粗糖的洗涤，溶解，二氧化碳饱和，过滤，和脱色步骤的精制糖溶液作为糖溶液进料，尽管本发明并不限于这样的情况。

[0022]如上所述，根据本实施方案，可以有效地脱除糖溶液中包含的有恶臭组分，因此防止有恶臭组分进入处理的糖溶液中。

[0023]图1是显示根据本实施方案的糖溶液精制装置的一个例子的流程图。在图1中，数字10表示酚类吸附树脂容器(pH容器)，数字12表示强碱性阴离子交换树脂容器(A容器)，数字14表示包含强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混合床容器(MB容器)。在此例子中，酚类吸附树脂容器10构成吸附处理设备，和强碱性阴离子交换树脂容器12和混合床容器14的组合构成离子交换处理设备。在此例子的精制装置中，将粗糖溶液16按顺序通过酚类吸附树脂容器10，强碱性阴离子交换树脂容器12，和混合床容器14，因此得到没有恶臭的精制和处理的糖溶液18。

实施例

[0024]使用一系列实施例，以下给出本发明具体情况的描述。然而，本发明决不由以下呈现的实施例限制。

[0025](实施例：pH容器→A容器→MB容器)

制备配置与图1中所示的精制装置相同的测试装置。通过采用作为酚类吸附树脂的HS(100mL)(由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造)填装柱制备酚类吸附树脂填装的容器(pH容器)，通过采用作为强碱性阴离子交换树脂的Amberlite IRA402BL(50mL)填装柱制备强碱性阴离子交换树脂容器(A容器)，通过采用作为强碱性阴离子交换树脂的Amberlite IRA402BL(50mL)和作为弱酸性阳离子交换树脂的AmberliteIRC-76(25mL)的混合物填装柱制备混合床容器(MB容器)。

[0026]在包括50℃的溶液温度和400mL/hr的溶液流量的条件下，将性能如表1所示的2800mL蔗糖溶液(粗糖溶液)按顺序通过pH容器，A容器，和MB容器，因此得到处理的糖溶液。在表1中，Bx表示白利(Brix)糖浓度(％)。此外，颜色值(color value)表示使用以下所示的公式计算的数值。使用数字折射计(RX-1000，由Atago Co.，Ltd.制造)测量糖溶液的白利糖浓度，使用分光光度计(U-3010，由Hitachi，Ltd.制造)测量吸光度。

[0027]颜色值＝[(OD420nm-OD720nm)×1000×100]/[Bx×糖溶液比重(g/ml)×5cm]

Bx：白利糖浓度(％)

OD420nm：在420nm波长下的吸光度(使用5cm池)

OD720nm：在720nm波长下的吸光度(使用5cm池)

[0028]表1

  分析项目  粗糖溶液  BX  56.2  pH  4.35  电导率(μS/cm)  117.7  总阴离子(mg·CaCO₃/L)  605  总阳离子(mg·CaCO₃/L)  595  颜色值  12.5

[0029](对比例1：A容器→MB容器)

通过从用于实施例的精制装置中除去酚类吸附树脂容器(pH容器)，制备仅包括强碱性阴离子交换树脂容器(A容器)和混合床容器(MB容器)的精制装置。在包括50℃的溶液温度和400mL/hr的溶液流量的条件下，将性能如表1所示的2800mL蔗糖溶液(粗糖溶液)按顺序通过A容器和MB容器，因此得到处理的糖溶液。

[0030](对比例2：pH容器)

通过从用于实施例的精制装置中除去强碱性阴离子交换树脂容器(A容器)和混合床容器(MB容器)，制备仅包括酚类吸附树脂容器(pH容器)的精制装置。在包括50℃的溶液温度和400mL/hr的溶液流量的条件下，将性能如表1所示的2800mL蔗糖溶液(粗糖溶液)通过pH容器，因此得到处理的糖溶液。

[0031]由于引起恶臭的材料的本质仍然不十分清楚，使用讨论小组(根据4级规格评价每个溶液的5个男人和5个女人的讨论小组，和也总结他们对每个溶液的评论)由感觉评定评价粗糖溶液和在实施例和对比例中获得的处理的糖溶液的恶臭。结果见下表2。结果确认在实施例和对比例2中，其中将糖溶液与酚类吸附树脂接触时，从糖溶液除去有恶臭组分。相反，在对比例1中，其中将糖溶液不与酚类吸附树脂接触，显然的是几乎没有从糖溶液除去任何有恶臭的组分。

[0032]表2

  平均评价  总结  粗糖溶液  2.8  可注意到强烈恶臭  实施例  0.3  注意不到恶臭  对比例1  2.1  可注意到恶臭  对比例2  0.5  注意不到恶臭

讨论小组规模：10人

评价规格(4级规格)

+3：可注意到强烈恶臭

+2：可注意到恶臭

+1：可注意到微弱恶臭

0：注意不到恶臭

[0033]此外，在实施例和对比例1和2中获得的处理的糖溶液的性能见表3。Bx和颜色值也如上所定义。

[0034]表3

  分析项目  粗糖溶液  实施例 对比例1  对比例2  Bx  56.2  56.2  56.2  56.2  pH  4.35  8.14  7.96  4.40  电导率  (μS/cm)  117.7  0.83  0.72  118.9  颜色值  12.5  2.1  2.7  3.9

[0035]从表3所示的结果清楚的是与粗糖溶液的颜色值相比，相当地降低了来自对比例2的处理溶液的颜色值，表明粗糖溶液中包含的颜色体被酚类吸附树脂吸附。此外，与来自对比例2的处理糖溶液的pH相比，来自实施例的处理糖溶液的pH更接近中性，表面与离子交换树脂接触引起糖溶液的pH靠近中性值。因此，如上所述，应当优选将糖溶液首先与酚类吸附树脂接触，随后与离子交换树脂接触。