科海思離子交換糖脫色工藝助力制糖企業(yè)降本增效

　　離子交換樹(shù)脂在制糖行業(yè)中的應(yīng)用

　　隨著生活水平的提高，人們對(duì)高品質(zhì)糖的消費(fèi)越來(lái)越大，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題受到越來(lái)越多人的關(guān)注。在制糖生產(chǎn)過(guò)程中脫色和提純是較為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，脫色效果的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是精糖和優(yōu)質(zhì)糖漿的生產(chǎn)上。

　　離子交換樹(shù)脂以其顯著的過(guò)柱流速大、脫色范圍廣、脫色容量高、可反復(fù)再生重用以及對(duì)雜質(zhì)離子具有軟化作用或去離子作用等方面的優(yōu)勢(shì)在制糖生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

　　與傳統(tǒng)單獨(dú)使用木炭、骨炭、活性炭處理糖漿的方法相比，采用離子交換的脫色工藝，更加符合現(xiàn)階段食品安全要求，同時(shí)可以大大提高糖漿的質(zhì)量，提高糖的生產(chǎn)率，為企業(yè)降低工藝成本。

　　離子交換的原理

　　離子交換樹(shù)脂，是帶有官能團(tuán)(有交換離子的活性基團(tuán))、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。

　　在離子交換樹(shù)脂的高分子表面上有許多和膠體表面相似的雙電子層，被緊緊地吸附在高分子表面的離子層稱為固定層，也就是內(nèi)層離子，在其外面是一層符號(hào)相反，活動(dòng)性較大，容易向溶液中逐漸擴(kuò)散的反離子層，稱為擴(kuò)散層。

　　離子交換樹(shù)脂遇到含有電解質(zhì)的水溶液時(shí)發(fā)生交換作用。當(dāng)一種具有一定離子型的交換樹(shù)脂和需要除去一個(gè)或多個(gè)離子的溶液相接觸時(shí)，它們將有效地進(jìn)行離子交換直到達(dá)成平衡為止。

　　在這之后，如果想把已經(jīng)用過(guò)的樹(shù)脂重復(fù)利用，需要使其恢復(fù)到原來(lái)的離子型狀態(tài)，也就是說(shuō)，要使用某種溶液將樹(shù)脂中吸附的離子和其他雜質(zhì)洗脫出來(lái)，使之再生，從而恢復(fù)原來(lái)的性能。

　　離子交換工藝是如何實(shí)現(xiàn)脫色的?

　　在制糖行業(yè)中色值是糖廠產(chǎn)品檢驗(yàn)中的一個(gè)重要指標(biāo)，脫色問(wèn)題歷來(lái)都是制糖過(guò)程的難題之一。那么離子交換工藝為什么是制糖工業(yè)脫色主流工藝技術(shù)呢?

　　離子交換樹(shù)脂大都是用有機(jī)合成方法制成，基體制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類，通過(guò)聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，然后再在骨架上導(dǎo)入不同類型的化學(xué)活性基團(tuán)(通常為酸性或堿性基團(tuán))而制成。

　　離子交換樹(shù)脂中的這種化學(xué)活性基團(tuán)，即是交換官能團(tuán)，能夠在水溶液中能離解出某些陽(yáng)離子(如H+或Na+) 或陰離子 (如OH-或C1-)，同時(shí)吸附溶液中原來(lái)存有的其他陽(yáng)離子或陰離子。這也是樹(shù)脂中的離子與溶液中的離子互相交換從而將溶液中的離子分離出來(lái)的原理所在。

　　苯乙烯系樹(shù)脂擅長(zhǎng)吸附芳香族物質(zhì)，善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負(fù)電的或不帶電的);但在再生時(shí)較難洗脫。

　　丙烯酸系樹(shù)脂能交換吸附大多數(shù)離子型色素，脫色容量大，而且吸附物較易洗脫，便于再生，在糖廠中可用作主要的脫色樹(shù)脂。

　　也就是說(shuō)苯乙烯系樹(shù)脂可除去離子型色素和芳香性色素，但不易再生，成本較高;丙烯酸系樹(shù)脂能除去大部分陰離子色素，而不能除去芳香性色素，但易再生(用食鹽溶液即可)。從另一方面來(lái)說(shuō)丙烯酸骨架的樹(shù)脂比苯乙烯骨架的樹(shù)脂具有更大的脫色容量，而后者有較大的脫色選擇性。

　　因此，糖液脫色可充分發(fā)揮兩者的長(zhǎng)處，先用丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行粗脫色，再用苯乙烯樹(shù)脂進(jìn)行精脫色。

　　另外離子交換樹(shù)脂基團(tuán)對(duì)色素的離子交換作用、樹(shù)脂骨架的溶解作用和樹(shù)脂內(nèi)表面對(duì)色素的分子吸附作用是樹(shù)脂脫色功能的根本原因。所以吸附色素的種類及脫色容量取決于樹(shù)脂骨架結(jié)構(gòu)、交換基團(tuán)的類別以及樹(shù)脂的物理孔徑和化學(xué)孔徑。

　　而脫色速率除了與樹(shù)脂的孔徑有關(guān)外，與樹(shù)脂的顆粒度亦有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，粒度愈小則脫色速率愈高。當(dāng)然外界條件如、溫度、流速等對(duì)脫色范圍、脫色容量及脫色速率都有較大影響。

　　科海思制糖脫色工藝優(yōu)勢(shì)

　　通過(guò)離子交換工藝，去除著色體的機(jī)理可以表示為：

　　RN+ (CH3) 3 Cl- + CA ? RN+ (CH3) 3 A- + CCl

　　A-陰離?雜質(zhì)或有?化合物 I R-樹(shù)脂-苯?烯環(huán)I Cl-可交換氯化物

　　其工藝優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)為：

　　低成本。由于再生液價(jià)格低廉，樹(shù)脂再生成本低。因此，樹(shù)脂脫色是活性炭或其他傳統(tǒng)方法的低成本替代方案。

　　易操作。樹(shù)脂工藝易于處理，也可以自動(dòng)化處理。再生劑和樹(shù)脂裝在一個(gè)封閉的容器內(nèi)，因此該工藝相對(duì)于其他脫色工藝更加衛(wèi)生。

　　高速率。這種方法可以在更高的流速下操作。因此，給定的液體流量需要較輕的容器。此外，更短的保留時(shí)間可減少脫色過(guò)程中蔗糖的降解。

　　科海思脫色工藝使用樹(shù)脂

　　Tulsimer? A-722樹(shù)脂

　　Tulsimer ?A-722是一款具有便于顏色和有機(jī)物去除具有控制孔徑的大孔強(qiáng)堿性Ⅰ型陰特種脫色用離子交換樹(shù)脂，其本身的大孔特性而顯示出了優(yōu)越的物理特性和化學(xué)穩(wěn)定性，適合于在廣泛的PH范圍內(nèi)和溫度條件下使用。

　　重要參數(shù)

　　Tulsimer? A-30MP樹(shù)脂

　　Tulsimer ?A-30 MP 是一款具有季胺官能基的基于聚丙烯酰胺主體結(jié)構(gòu)的大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，使用壽命長(zhǎng)，交換能力，沖洗要求低，同時(shí)因?yàn)槠錇閮?yōu)良的堿性樹(shù)脂，具有更大的再生效率且很容易用堿性鹽溶液再生。廣泛應(yīng)用于制糖工業(yè)中糖的脫色問(wèn)題的解決。

　　重要參數(shù)

　　科海思脫色工藝使用樹(shù)脂特征

　　科海思脫色工藝使用樹(shù)脂操作條件

　　使用10%氯化鈉溶液進(jìn)行樹(shù)脂再生。再生后，會(huì)產(chǎn)生一定量的再生液，其中再生液的處理是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了滿足這一需求，選擇了納濾技術(shù)，該技術(shù)可以回收大約80-85%的氯化鈉。恢復(fù)后，該鹽可與新鮮鹽混合以再生樹(shù)脂，從而將廢物截留率降低70-80%。