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糖廠用活性炭比例
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我國“糖液脫色用活性炭”的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，活性炭產(chǎn)品分為優(yōu)級品、一級品和二級品三種。其水分都低于10%;焦糖脫色率分別高于100、90和80，灰分分別低于3%、4%和5%(用磷酸法生產(chǎn)的活性炭可在7%～9%，不分等級)，酸溶物分別低于1%、1.5%和2%，還有鐵含量和氯含量的規(guī)定。它們的pH值都在3～5之間。
活性炭具有芳香環(huán)式的結(jié)構(gòu)，善于吸附芳香族有機物(糖汁中的有色物大部分屬于這類)，并善于吸附含有三個碳原子以上的其他有機物。它對不帶電物質(zhì)的吸附力較強，而對帶電物質(zhì)(如陰離子)的吸附較弱。對后者的吸附與溶液pH值有關(guān)：在酸性溶液中吸附較強，堿性溶液中較弱。因為弱酸性物質(zhì)在低pH下帶電較少以至不帶電，較易被吸附;高pH下電荷較強，不利于吸附。為避免蔗糖轉(zhuǎn)化，糖液用活性炭處理一般在中性下進行。活性炭對無機離子的吸附作用很弱，但用磷酸作活化劑的活性炭，及經(jīng)過適當(dāng)羧基化處理的活性炭，也能吸附少量的金屬離子。
糖用活性炭是糖廠提純脫色工序中比較常用的一種活性炭產(chǎn)品，主要以優(yōu)質(zhì)木屑為原料，采用氯化鋅法生產(chǎn)。為黑色粉末、無毒無味、孔隙發(fā)達。采用物理和化學(xué)法工藝生產(chǎn),經(jīng)后處理科學(xué)配方精制而成的高吸附性能活性碳。具有吸附能力強、過濾速度快等優(yōu)點。適用于蔗精、麥芽糖、葡萄糖、飴糖、核糖、乳糖、木糖、淀粉糖等糖類的脫色和精制。同時也適用于檸檬酸、胱氨酸、甘油、植物油、醬油、香料及食品添加劑等的提純和精制。
糖用活性炭特性
糖用活性炭具有發(fā)達的中孔結(jié)構(gòu)、脫色速度快、吸附容量大，過濾時間短、疏水性優(yōu)良等特性。在制糖過程中被用來吸附有色物質(zhì)、膠體、氣味不良物質(zhì)和其它雜質(zhì),對改進或保證糖(特別是貯存中糖)的色澤與質(zhì)量,生產(chǎn)特種糖品具有重要意義。
糖用活性炭技術(shù)指標(biāo)
色值是糖的主要技術(shù)指標(biāo),綿白糖國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:精制糖色值指數(shù)不超過48;優(yōu)級糖不超過80;一級糖不超過160。糖液中亞鐵離子在氧化酶作用下變成三價鐵與多元酚生成的有色物質(zhì)等等。這些色素物質(zhì)多屬陰離子型,粒徑較大,膠體分子量一般為8,。00~15,000。糖中色素除了來自原料外,主要為制糖過程中的生成物,如:蔗糖、萄葡糖、果糖受熱脫水縮合的醉類(焦糖);還原糖類與氨纂酸(谷酞胺、谷氨酸、天冬胺酸)生成的暗褐色或黑色無定形物質(zhì)一類黑精;對蔗糖晶體色值影響較大的是類黑精,膠體色素對產(chǎn)品色值的影響為非膠體色素的八倍。活性炭對除去糖中色素是有效的,焦糖比天然著色物質(zhì)更易吸附。活性炭對蔗糖二砂再溶糖漿(錘度56.8)的脫色率(糖液50毫升,活性炭0 .1克)。
1、 活性炭對糖漿的脫色原理
活性炭顆粒中有許多微孔，其孔徑從幾埃到幾微米不等。特別是有許多從幾埃到幾十埃的微孔，它們都有相應(yīng)的微孔表面積，使其比表面積很大。活性良好的1G活性炭比表面積可達1000m2左右。由于活性炭表面的原子力場是不飽和的，并且存在殘余價力，因此在如此大的比表面積上，其表面能是非常明顯的。正是由于吸附作用，活性炭表面的不飽和力場得到了一定程度的補償，從而降低了表面能。因此，在一定的溫度和壓力下，活性炭的表面能自動吸附一種降低其表面能的物質(zhì)。但活性炭從溶液中吸附不同物質(zhì)的量比與這些物質(zhì)在溶液中的比例并不一致。它總是努力使吸附表面上的溶質(zhì)濃度趨于相等。這樣，即使在吸附容量相同的情況下，糖液中濃度較低的非糖比濃度較高的蔗糖更容易被吸附，糖漿中的有色物質(zhì)一般分子較大，分子量也相應(yīng)較大。通過吸附，活性炭的表面能得到較大程度的降低，使活性炭處理后的糖漿得到很大程度的脫色。正是由于活性炭對糖漿的脫色凈化作用，使其在國外先進糖業(yè)中得到了很好的應(yīng)用。上世紀(jì)80年代日本糖業(yè)使用活性炭的數(shù)量如下表所示。
2、 吸附率
將重新溶解的糖漿加入燒杯中，同時加入活性炭顆粒攪拌。此時，糖漿中與活性炭表面接觸部分的有色物質(zhì)和其他雜質(zhì)被吸附。然后，遠離活性炭的有色物質(zhì)通過對流運動到活性炭表面并被其吸收。這些吸附在表面的物質(zhì)有的吸附在顆粒的外表面，其余的通過顆粒點的孔隙移動到活性炭顆粒的深度，吸附在孔隙壁上，通過表面擴散吸收到活性炭顆粒的深度。在本實驗中，隨著糖漿溫度的升高，用分光光度計可明顯測定活性炭對糖漿的脫色率。這可能是由于溫度的升高、平均動能的增加和布朗運動，更有利于糖漿中有色物質(zhì)向活性炭表面的對流。
3、 活性炭類型的選擇
由于原料和制備方法的不同，活性炭的理化性質(zhì)也不同，這就使得活性炭的吸附能力不同。一般來說，椰子殼的低分子和微孔炭比較合適，但對于從低分子到大分子吸附劑的溶液，煤系活性炭比較合適。活性炭的脫色能力越強。但在化學(xué)吸附方面，僅根據(jù)活性炭生產(chǎn)廠家提供的一般性能，如亞甲基藍吸附量、碘值、酚值吸附量、比表面積等來選擇活性炭并不十分準(zhǔn)確。特別是糖漿中有機雜質(zhì)的官能團多為羥基（苯酚），羧基、醛基和內(nèi)酯類的氧化容易增加活性炭表面的極性，使活性炭表面產(chǎn)生正負電流。因此，它可以與糖漿中有機物的雜質(zhì)結(jié)合。此時，應(yīng)通過對實際糖漿的脫色試驗，選擇合適的活性炭。
（1） 粒狀炭或粉狀炭；
（2） 吸附脫色法；
（3） 對問題進行預(yù)處理。
顆粒炭或粉狀炭的選擇應(yīng)在綜合考慮建設(shè)成本、建設(shè)用地、吸附脫色裝置利用率、運行管理費、活性炭來源等因素后確定。目前市場上一噸碳粉只有幾千元，而一噸顆粒狀碳粉能賣到一萬多元，而且碳粉的質(zhì)量能達到兩萬元。
竹之韻活性炭廠家推薦的活性炭粉是相應(yīng)的吸附脫色方法是攪拌筒。將活性炭加入到按一定比例注入糖漿的糖漿攪拌桶中，通過機械攪拌使其與糖漿接觸。吸附后的活性炭可過濾分離，故又稱接觸過濾。另外，還有固定床吸附脫色、移動床吸附脫色、移動床吸附脫色等，同時，各種吸附脫色方法又可分為一個脫色塔，一個階段在下游脫色，另一個階段是下游多階段脫色和脫色采用逆流多級脫色等方法，并進行適當(dāng)?shù)倪x擇，充分發(fā)揮各自的特點。這里需要強調(diào)的是，糖漿在脫色前應(yīng)進行預(yù)處理，糖漿中的懸浮物通常通過過濾去除。另外，在制造過程中，由于加工工藝不同，活性炭產(chǎn)品可能是酸性的，也可能是堿性的。在制糖過程中，蔗糖在酸性條件下易轉(zhuǎn)化，在堿性條件下易還原，不利于整個制糖過程。因此，活性炭的pH值在使用前應(yīng)調(diào)整到中性。脫色和純化是制糖生產(chǎn)的關(guān)鍵。活性炭由于具有顯著的脫色和凈化效果，在許多精制糖生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著制糖技術(shù)的進一步發(fā)展，活性炭將有更廣闊的發(fā)展前景。