本發(fā)明涉及一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法。

背景技術(shù)：

1、白砂糖的色值是白砂糖最重要、技術(shù)難度最大的質(zhì)量指標(biāo)。糖品中有色物質(zhì)的種類(lèi)非常多而復(fù)雜，包括甘蔗中原來(lái)含有的及在生產(chǎn)過(guò)程中生成的有色物質(zhì)兩大類(lèi)。甘蔗中原來(lái)含有的色素主要有脂溶性及水溶性兩大類(lèi)，前者與蔗汁中類(lèi)脂物共存，基本上不溶于水，大部分可在加熱時(shí)除去。水溶性色素主要是各種多酚類(lèi)物質(zhì)，它們是使白砂糖和各種糖品帶色的主要原因。另一方面，在制糖生產(chǎn)過(guò)程中，除了澄清處理除去部分有色物質(zhì)外，都不斷生成新的有色物質(zhì)，原來(lái)無(wú)色或淺色的物質(zhì)變成更深色的物質(zhì)。因此，降低白砂糖的色值，必須從澄清環(huán)節(jié)抑制或避免制糖過(guò)程新的有色物質(zhì)的生成方面入手。

2、為了提高澄清劑對(duì)蔗汁的吸附和絮凝能力，很多研究者嘗試引入多孔的、大比表面的物質(zhì)作為蔗汁澄清劑，比如活性炭、大孔樹(shù)脂、粘土、膨潤(rùn)土、活性白土、多孔氧化鎂等，也有很多學(xué)者合成了多孔的復(fù)合材料應(yīng)用于蔗汁澄清，如：bac-膨潤(rùn)土、活性炭負(fù)載殼聚糖、多孔硅酸鎂、多孔無(wú)機(jī)/聚合物復(fù)合材料等，雖然這些吸附澄清劑都有很好的蔗汁澄清效果，但因難于與亞硫酸法相結(jié)合而推廣受限。

3、堿性鈣基膨潤(rùn)土是在活性白土的基礎(chǔ)上以石灰改性而得，性質(zhì)同堿性白土（又稱負(fù)載氫氧化鈣活性白土）（僅為制備方法上略有差異，一個(gè)濕法，另一個(gè)為半干法），因其層間及表面具有較多的-oh在水中呈強(qiáng)堿性，又具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)的吸附性能。中國(guó)發(fā)明專利cn200710027154.x公開(kāi)了一種有機(jī)酸膨潤(rùn)土及其制備方法，采用不同種類(lèi)的有機(jī)酸（羧酸、羥基酸、氨基酸和苯磺酸其中一種）和堿性基膨潤(rùn)土原料，在有機(jī)脫水溶劑中堿性鈣基膨潤(rùn)土與有機(jī)酸反應(yīng)制備得到一系列功能不同的有機(jī)酸膨潤(rùn)土；該有機(jī)酸膨潤(rùn)土其結(jié)構(gòu)仍為膨潤(rùn)土材料的層狀結(jié)構(gòu)，其層間的鈣離子與有機(jī)酸根以離子鍵方式結(jié)合；該有機(jī)酸膨潤(rùn)土應(yīng)用范圍主要有以下三個(gè)方面：一是利用其傳統(tǒng)的憎水親油特性，用于有機(jī)溶液或乳液的增稠或防沉；二是對(duì)穩(wěn)定性較差的有機(jī)酸進(jìn)行保護(hù)，有機(jī)酸固定于膨潤(rùn)土層間后，其耐熱、抗氧化及抗紫外線能力大大提高；三是用于制備各種有機(jī)物/膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料。

4、目前未見(jiàn)有采用堿性鈣基膨潤(rùn)土與無(wú)機(jī)酸（如亞硫酸、磷酸等）反應(yīng)制備無(wú)機(jī)酸膨潤(rùn)土應(yīng)用于甘蔗汁澄清脫色領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，采用堿性鈣基膨潤(rùn)土與無(wú)機(jī)酸（亞硫酸、磷酸或碳酸）反應(yīng)制備無(wú)機(jī)酸膨潤(rùn)土，該無(wú)機(jī)酸膨潤(rùn)土能夠作為糖汁澄清脫色的澄清劑，具有澄清脫色效果好，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

2、解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，按100ml乙醇加入4～11g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)，將乙醇與堿性鈣基膨潤(rùn)土混合，加熱至30～70℃并恒溫，在攪拌的條件下向乙醇中或是加入亞硫酸溶液/磷酸溶液與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)，從加入溶液開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間0.5～7小時(shí)，或是連續(xù)通入二氧化硫氣體/二氧化碳?xì)怏w與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)0.5～3.5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到濾餅，濾餅用乙醇洗滌，經(jīng)干燥后得到改性膨潤(rùn)土。

3、進(jìn)一步的，所述乙醇的質(zhì)量濃度為25.0～99.8%。

4、進(jìn)一步的，亞硫酸溶液的加入量按100ml乙醇加入0.05～0.5g亞硫酸計(jì)。

5、進(jìn)一步的，加入的亞硫酸溶液質(zhì)量濃度為1～5%，反應(yīng)時(shí)間為1～3小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

6、進(jìn)一步的，磷酸溶液的加入量按100ml乙醇加入0.1～5g磷酸計(jì)。

7、進(jìn)一步的，加入的磷酸溶液質(zhì)量濃度為2～20%，反應(yīng)時(shí)間為3～5小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

8、進(jìn)一步的，通入二氧化碳?xì)怏w的速度為80～120?ml/min，反應(yīng)時(shí)間為2.5～3.5小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入5～10g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

9、進(jìn)一步的，通入二氧化硫氣體的速度為80～120?ml/min，反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

10、本發(fā)明的原理是：

11、堿性鈣基膨潤(rùn)土表面及層間帶有比較活潑的氫氧根-oh與酸性物質(zhì)亞硫酸（so2溶于水所得）、磷酸、碳酸（co2溶于水所得）發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生成相應(yīng)的改性膨潤(rùn)土。新生成的改性膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的吸附能力，可用于蔗汁澄清。其反應(yīng)式如下：

12、bent-ca-oh?+?h2so3?→?bent-ca-o-so3?+?h2o

13、bent-ca-oh?+?h2po4?→?bent-ca-o-po4?+?h2o

14、bent-ca-oh?+?h2co3?→?bent-ca-o-co3?+?h2o

15、堿性鈣白土在強(qiáng)酸性條件（ph<3）下不太穩(wěn)定，但在乙醇-水溶液中進(jìn)行逐步滴加反應(yīng)，使其與酸的反應(yīng)過(guò)程緩慢，保證結(jié)構(gòu)不被破壞。

16、將本發(fā)明制備的改性膨潤(rùn)土作為澄清劑應(yīng)用到糖汁澄清脫色中，具有以下有益效果：

17、（1）可在較低溫度下進(jìn)行澄清，蔗汁不需加熱至高溫，副反應(yīng)物少，能耗低；流程短，操作簡(jiǎn)便。

18、（2）處理后糖汁色值低，從而使成品白砂糖的色值低，產(chǎn)品質(zhì)量高。白砂糖色值受到糖漿質(zhì)量以及操作條件的影響，因而糖汁的色值直接影響到白砂糖的色值。脫色處理的糖汁，其脫色率達(dá)到88%-96%，極大地降低了糖汁的色值，提高了白砂糖的質(zhì)量。

19、（3）白砂糖含硫量低。通過(guò)亞硫酸/磷酸/碳酸改性膨潤(rùn)土對(duì)混合汁進(jìn)行脫色處理，將極大減輕硫熏中和所需要的硫熏強(qiáng)度，甚至可以不需要硫熏工藝；通過(guò)對(duì)清汁或糖漿進(jìn)行改性膨潤(rùn)土脫色，可以取消二次硫熏（糖漿硫漂）；上述兩種情況均可使加入糖汁的so2量減少，同時(shí)也使殘留在糖汁中的so32-量大大減少（降低30%以上），從而降低白砂糖中硫的含量。

20、（4）白砂糖的純度提高。在蔗糖的結(jié)晶過(guò)程中，雖然糖漿中的有色物質(zhì)（色素）大部分不易進(jìn)入晶體中，但糖漿中的高分子量的有色物質(zhì)會(huì)以較大比例進(jìn)入到白砂糖或原糖晶體中，成為白砂糖或原糖的主要色素。通過(guò)改性膨潤(rùn)土對(duì)糖汁進(jìn)行處理，由于其對(duì)糖汁中色素分子被改性膨潤(rùn)土所吸附，而且不能再縮聚成有色物的物質(zhì)，從而使糖汁中總的有色物質(zhì)減少了，使晶體中的色素分子大大減少，白砂糖的純度提高。

21、（5）成本低。通過(guò)改性膨潤(rùn)土對(duì)糖汁進(jìn)行處理，可以減少硫磺（用于產(chǎn)生so2）和石灰（用于產(chǎn)生ca(oh)2）的用量，更為重要的是，可以取消投資大、運(yùn)行費(fèi)用較高的糖汁磷浮法，大大減少投資運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)減輕了蔗糖的損失。

22、下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：按100ml乙醇加入4～11g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)，將乙醇與堿性鈣基膨潤(rùn)土混合，加熱至30～70℃并恒溫，在攪拌的條件下向乙醇中或是加入亞硫酸溶液/磷酸溶液與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)，從加入溶液開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間0.5～7小時(shí)，或是連續(xù)通入二氧化硫氣體/二氧化碳?xì)怏w與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)0.5～3.5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到濾餅，濾餅用乙醇洗滌，經(jīng)干燥后得到改性膨潤(rùn)土。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：所述乙醇的質(zhì)量濃度為25.0～99.8%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：亞硫酸溶液的加入量按100ml乙醇加入0.05～0.5g亞硫酸計(jì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：加入的亞硫酸溶液質(zhì)量濃度為1～5%，反應(yīng)時(shí)間為1～3小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：磷酸溶液的加入量按100ml乙醇加入0.1～5g磷酸計(jì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：加入的磷酸溶液質(zhì)量濃度為2～20%，反應(yīng)時(shí)間為3～5小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：通入二氧化碳?xì)怏w的速度為80～120?ml/min，反應(yīng)時(shí)間為2.5～3.5小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入5～10g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，其特征在于：通入二氧化硫氣體的速度為80～120?ml/min，反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)，堿性鈣基膨潤(rùn)土的加入量按100ml乙醇加入4～6g堿性鈣基膨潤(rùn)土計(jì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種糖汁澄清脫色用澄清劑改性膨潤(rùn)土的制備方法，將乙醇與堿性鈣基膨潤(rùn)土混合，加熱至30～70℃并恒溫，在攪拌的條件下向乙醇中或是加入亞硫酸溶液/磷酸溶液與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)，從加入溶液開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間0.5～5.5小時(shí)，或是連續(xù)通入二氧化硫氣體/二氧化碳?xì)怏w與堿性鈣基膨潤(rùn)土發(fā)生反應(yīng)0.5～3.5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到濾餅，濾餅用乙醇洗滌，經(jīng)干燥后得到改性膨潤(rùn)土。本發(fā)明采用堿性鈣基膨潤(rùn)土與無(wú)機(jī)酸（亞硫酸、磷酸或碳酸）反應(yīng)制備無(wú)機(jī)酸膨潤(rùn)土，該無(wú)機(jī)酸膨潤(rùn)土能夠作為糖汁澄清脫色的澄清劑，具有澄清脫色效果好，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃承都,黃永春,曹艷,唐湘毅,莫莉莉,黃敏儀,黃海達(dá),黃祿雯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9