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Tulsion离子交换树脂在制糖业的应用

 

Tulsion® 树脂在糖浆脱色方面的应用

简介:
    在全世界各地的所有消费食品中,糖具有最不寻常的地位。蔗糖是由甘蔗或甜菜中生产出来的,事实上,所有的精制糖大多是产自甘蔗(75%左右),剩下的就是 来自甜菜中的糖分。所有的糖可大致分为粗糖或精制糖。粗糖:粗糖直接产自甘蔗,通过净化的方法,不使用磷酸,在汁液净化时最少量地使用氧化钙,由此从甘蔗 中产生粗糖。这样的糖呈褐色,很少直接使用。
精制糖:精制糖是从粗糖中提炼出来的,颜色呈闪闪发光的白色。大部分糖厂购买/进口粗糖,然后对其进行处理,得到精制糖。

精制糖的应用:
    除了少数亚洲和非洲国家外,世界各地都只用精制糖。一些最终用户如软饮料制造商、乳制品行业、医药行业、饮料、糖果厂等,他们愿意用特级精制糖。随着客户的不同,糖的规格也略有不同。
精制糖的一般规格:


极化  转化糖  灰

ICUMSA Colour

 精制糖

99.8-99.9%

0.04% max 

0.04% max

30-80

精制糖的生产:

    由粗糖生产精制糖,可使用两种技术:一种是用活性炭,另一种是离子交换树脂。有些糖厂使用活性炭去除糖溶解液中的颜色,在这个过程中粗糖重溶,白利糖度达 到60-65度,先用磷酸盐处理,再用活性炭处理。加工过的糖浆经过浓缩和结晶,制成精制糖。糖厂常用的各类活性炭方法的成本一直在不断增加,因此,非常 有必要找到一种替代方法,将糖浆进行脱色。下面就是一般流程:

与传统的活性炭方法相比,离子交换树脂具有一定的优势,详情如下所述:

 

活性炭处理

树脂处理

1、只可用批处理操作而

可以使用树脂柱操作

2、再生是非常困难的,只有热再生是可能

树脂可以轻易用廉价的再生剂再生

3、过滤后的碳构成的处置问题,需要丢

通过回收处理后的盐水,可以消除污水问题

4、经过一定的接触时间,碳可能开始浸出颜色

树脂不浸出吸附后的颜色

     很明显,与活性炭方法相比,树脂处理技术具有非常多的优势。因此,制糖厂使用离子交换树脂是大势所趋,主要应用的地方是使用Tulsion离子交换树脂对糖浆进行脱色。

使用Tulsion离子交换树脂脱色

糖浆着色物的形成

粗糖中的颜色主要是由于在浓缩甘蔗汁时产生了着色,主要的原因为:
•浓缩时加热糖,形成焦糖。
•类黑精型杂质的形成。这些都是减少糖胺(如谷氨酸)中的糖(葡萄糖和果糖)含量的反应产物。
•黑色素的形成,这是黑色素多酚铁合成体产生的色素。

使用离子交换树脂脱色原理

    用于制糖的离子交换树脂是大孔强碱性阴离子交换树脂(I型),以氯离子的形式存在。通过离子交换除色的原理可以表示为:RN+ (CH3)3 Cl- + CA → RN+ (CH3)3 A- + CCl
用于糖脱色中的树脂具有较高的孔隙度,确保了超高分子量着色剂的吸附。除了功能组和结构,聚合物的性质在树脂脱色中起着重要作用。

Tulsion离子交换树脂

    在过去的30年里,Thermax公司生产的离子交换树脂在印度以及国外的水处理行业中被广泛应用,然而,这些用于水处理行业的技术级树脂并不是适合于食品业,如制糖业,因为食品业对操作条件、最终产品的纯度要求都是非常严格的。

    Thermax公司开发了两种非常适合糖浆脱色的离子交换树脂:Tulsion A-72 MPTulsion A-30 MPTulsion A-72 MP是大孔苯乙烯基强碱性阴离子交换树脂,以氯离子形式提供。Tulsion A-72 MP能有效用于高温( 60-70°C)的环境中,这种高温在制糖厂中比较普遍存在。这种树脂一般都用于200-700ICUMSA的糖液脱色。
    Tulsion A-30 MP是大孔丙烯酸强碱性阴离子交换树脂、以氯离子形式提供。这种树脂可有效地用于高温(70度)环境中的糖浆脱色。由于其丙烯酸基体和高孔隙率,该树脂用于处理800-2000 ICUMSA的深色糖液脱色。这种树脂不像大孔苯乙烯基树脂TulsionA-72 MP ,虽然对着色物有较低的亲和力,但经过氯化钠处理,易于再生。Tulsion A-72 MPTulsion A-30 MP的典型树脂特征如附件1所示。

用于糖浆脱色的Tulsion树脂选型

根据糖融化后着色物的浓度来决定是用一阶段或二阶段或三阶段处理流程。下表可以做为选择树脂的参考:

注:使用一个或两个单元是由处理过的糖浆质量来决定的。
如果两个单元连续使用,可以进一步改善脱色的结果。第一单元主要是清洗,第二单元则是抛光。

用于糖脱色的Tulsion树脂包含多个步骤。每个步骤如下:
•服务周
•洗糖
•反洗
•再生
•甜味剂S
服务周期

    将需要脱色的糖溶液(60-65糖度),在700℃时以2 - 4 BV/ hr的流速通过树脂床,通过树脂床的流速取决于糖液想要达到的质量。如果流速高,可能会导致吸附的着色物非常少,还可能形成细粒,最终引起树脂床压力降低。颜色泄漏的增加或者达到预定量,都表明服务周期的结束

洗糖和其他操作

     上述每个步骤的做法如下:洗糖和树脂的反洗是用热水(50-55℃)去除悬浮物和重新恢复树脂颗粒。再生通常使用2 BV 的10% w/v含有0.5%至1 %的氢氧化钠的碱性盐溶液在高温(50-55°C)中完成。偶尔几个周期后建议定期用5%盐酸处理,以彻底清洁树脂。

用于糖浆脱色的Tulsion树脂的特性
    图1和图2为Tulsion A-72 MP和Tulsion A-30 MP树脂脱色性能及渗漏特征(下面为测试条件)。
1.使用的树脂:
Tulsion A-30 MP,Tulsion A-72 MP
2.服务流量:3 BV/小时
3.温度:70℃
4.干燥的物质:58-60°糖度
5.进料颜色:350,650和2000年国际糖色值ICUMSA
6.再生水平:200克/ L 氯化钠和20g / L氢氧化钠(10%+1%W / V)

推导床容积数量大致的方法

    从图1可看出,使用Tulsion A-72 MP树脂,350ICUMSA颜色大约需要50 bv的输出值,而且能减少约80%的颜色。同样,深颜色(650ICUMSA)的糖浆,需要40-45 bv,相当于减少78%的糖浆颜色。
    图2表明,通过使用
Tulsion A-30 MP,糖浆进色为650 ICUMSA预计需要40-45 BV的输出,这样能够再次减少80%的颜色。同样,非常高的色度(2000ICUMSA),需要25-30BV,相当于减少60 %糖浆颜色。
    如前所述,色度高于400-500ICUMSA的,建议使用
TulsionA-30 MP和TulsionA-72 MP组成的两阶段树脂柱。同样,对于非常高的色度(2000ICUMSA),甚至必需用三阶段的树脂柱。对于色度为300-700ICUMSA的糖浆,可以考虑减少75%至80%的颜色,然而对于非常高的进气色,可考虑减少60%。整体而言,将有30-50BV的输出。
    除了颜色,还有糖浆的其他参数,如pH值、电导率,浓缩糖浆,经过树脂床后几乎没有变化,因此不会影响提高糖的质量。如下所示:

 

入口原料分析

出口原料分析

浓度

60° brix

60° brix

PH

7 to 7.3

6.3 to 6.6

电导率μs/cm

18 to 22

20 to 30

还原糖%

0.25

0.19 to 0.25

 树脂处理对成品糖颜色的影响

    从数据中可以看出,通过选择适当的树脂组合,可能会产生色度小于100ICUMSA的糖浆。此糖浆蒸发和结晶时将产生小于或等于30色度的糖。如前所述,树脂处理也减少了糖浆中硫酸和磷酸盐的含量。这反过来有助于提高成品糖的清晰度和白度。

    如需更多信息,请与科海思(北京)科技万达大玩家彩票联系,谢谢!

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