納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法

納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法
【專利摘要】本發明涉及一種納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，依次包括以下步驟：預灰、一次加熱、二次加灰、二次加熱、絮凝沉降，預灰中加入納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色。本發明更佳的方案是，在絮凝沉降工序后，再加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理。本發明納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿石灰法澄清法脫色方法，脫色及除濁均優于未添加納米氧化鋅的石灰法對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果。本發明納米氧化鋅強化石灰澄清法聯用二氧化氯氧化脫色方法，脫色及除濁均優于直接加入二氧化氯對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果，而且二氧化氯的用量大幅度減少，該工藝具有簡單、高效、氧化劑用量少、成本低以及綠色環保等優點。
【專利說明】納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種赤砂糖回溶糖漿脫色的方法。

【背景技術】
[0002]赤砂糖是一步法制取白砂糖產生的末級產品，高溫煮煉過程中產生的蔗糖熱降解物一焦糖、美拉德反應產物一類黑精和果糖堿性降解產物等色素，導致赤砂糖色值高，生產過程中雜質的累積使得非糖雜質含量高，因此，導致市場需求量和商品價值都較低。制糖企業一般通過直接回溶處理或“套種法”，利用赤砂糖生產白砂糖，如將赤砂糖先回溶再進行硫漂處理后送至煮糖工段回煮白砂糖。但生產實踐發現，硫漂處理并不能根本解決赤砂糖回煮白砂糖色值偏高的問題。所以，發展赤砂糖回溶糖漿綠色的澄清脫色工藝具有重要現實意義。
[0003]石灰法是在糖漿中通入石灰乳，通過石灰乳除去糖漿中的部分有機酸、蛋白質、果膠以及色素的一種方法。常規石灰法有很明顯的缺點:澄清效果不夠理想，幾乎沒有脫色作用，加灰量大，容易造成糖廠設備和管路形成大量積垢和堿性條件下一系列增色反應等問題。國外制糖企業原糖生產，對單一石灰法進行改進，運用間斷加灰和PH值偏中性操作條件減少石灰用量，能克服單一石灰法的缺點得到較澄清的糖汁。
[0004]ClO2是一種強氧化劑，二氧化氯的漂白機理是通過放出原子氧和自身的強氧化能力而達到分解色素和雜質的目的。可對赤砂糖回溶糖漿中的有機物質如有機氮化物、有機酸類、酚類、色素等高效氧化漂白。而且，C12具有較高的安全性，不會導致有害物質產生，目前，已廣泛應用于自來水的消毒、脫色、除臭等。
[0005]ZnO的鋅離子有較強的中和膠體表面電荷以及凝聚的能力。納米ZnO具有納米材料的結構特點和性質，如較高比表面積和較強的化學活性等。目前，尚未見將納米ZnO用于糖汁澄清脫色的研究報道，更未見有采用納米ZnO強化石灰澄清法聯用二氧化氯對赤砂糖回溶糖漿氧化脫色的方法。


【發明內容】

[0006]本發明要解決的主要技術問題是:提供一種納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，該方法脫色及除濁均優于未添加納米氧化鋅的石灰法對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果。
[0007]本發明要解決的進一步技術問題是:提供一種采用納米ZnO強化石灰澄清法聯用二氧化氯對赤砂糖回溶糖漿氧化脫色的方法，該方法脫色及除濁優于直接加入二氧化氯對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果，而且二氧化氯的用量大幅度減少，具有簡單、高效、成本低等優點。
[0008]解決上述技術問題的技術方案是:一種納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，包括以下步驟:
(I)預灰:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入以P2O5計為300?400mg的磷酸和75?125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為6.6^7.0,預灰時間2(T30min，預灰溫度30?45°C ；
(2)一次加熱:攪拌加熱至7(T80°C并恒溫5?15分鐘；
(3)二次加灰:加入石灰乳調節pH值為7.Γ7.5 ；
(4)二次加熱:加熱至95?105°C并恒溫2?8分鐘；
(5)絮凝沉降:加入絮凝劑，靜置冷卻分層，得上清液。
[0009]本發明的進一步技術方案是:該納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法還包括有(6)氧化脫色步驟，具體操作為:取上清液，加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理，ClO2加入量按Ikg上清液加入80(T900mg ClO2計，氧化反應初始pH值為6.4?6.8，氧化反應溫度為4(T60°C，氧化反應時間為15飛Omin。
[0010]步驟(6)中使用HCl或NaOH調節氧化反應初始pH值。
[0011]步驟(5)所述的絮凝劑是聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量3ppm。
[0012]本發明之納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿石灰法澄清法脫色方法，通過試驗證明其工藝是可行的，脫色及除濁均優于未添加納米氧化鋅的石灰法對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果。在最佳工藝(納米ZnO用量125mg/kg、預灰溫度40°C、預灰時間20min、預灰pH值7.00)條件下，脫色率可達9.9%，除濁率可達96.0%。該工藝克服了常規石灰法需要加入較大堿量造成的諸多問題，為運用石灰法對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色方面提供了改進思路，具有較好的應用前景。
[0013]本發明之納米氧化鋅強化石灰澄清法聯用二氧化氯氧化脫色方法，通過試驗證明其工藝可行，脫色及除濁均優于直接加入二氧化氯對赤砂糖回溶糖漿澄清脫色處理效果，而且二氧化氯的用量大幅度減少。在脫色最佳工藝(納米氧化鋅用量125 mg/kg、二氧化氯用量900 mg/kg、氧化反應初始pH值6.60、氧化反應時間15min、氧化反應溫度為40°C )條件下，脫色率可達40.0% ;在除池最佳工藝(納米氧化鋅用量75 mg/kg、二氧化氯用量800 mg/kg、氧化反應初始pH值6.40、氧化反應時間60min、氧化反應溫度為50°C )條件下，除濁率可達89.5%。直接氧化法在ClO2用量為1100mg/kg時，脫色率僅為39.4%，接近于強化聯用法40.0%的脫色率，但是造成直接氧化法多消耗約22.2%的ClO2氧化劑。在實際生產中，生產量大，采用直接加入二氧化氯氧化法，氯化劑消耗多，將會大幅度增加生產成本。另外直接氧化法的除濁率最高僅為52.6%，比強化聯用法最佳除濁率89.5%低37.9%。本發明之納米氧化鋅強化石灰澄清法聯用二氧化氯氧化脫色方法，工藝具有簡單、高效、氧化劑用量少、成本低以及綠色環保等優點，在赤砂糖回溶糖漿澄清脫色方面具有較好的應用前景。
[0014]下面，結合實施例對本發明之納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法的技術特征作進一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:本發明實施例1-3工藝流程圖。
[0016]圖2:本發明實施例4-7工藝流程圖。
[0017]圖3:對比實驗I結果對比圖。
[0018]圖4:對比實驗2結果對比圖。

【具體實施方式】
[0019]實施例1:一種納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，包括以下步驟:
(1)預灰:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳(1Be)調節pH值為7.0，預灰時間20min,預灰溫度40°C ;中和酸性糖漿，防止蔗糖水解，使石灰乳、磷酸以及糖汁中的非糖分初步反應；
(2)一次加熱:預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；對糖汁起到“預凈”作用；
(3)二次加灰:加入石灰乳調節pH=7.20，微堿性的條件，可保證鈣離子與磷酸的充分反應，同時有利于較多的非糖分生成鈣鹽沉淀；
(4)二次加熱:加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘，可以使反應更充分，生成鈣鹽絮狀沉淀，并使蛋白質等非糖分變性凝結；
(5)絮凝沉降:加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層，取上清液；利用絮凝劑的“架橋”、“卷掃”、“網捕”作用進行二次絮凝沉降，進一步減少上清汁中的懸浮顆粒，達到深度除濁效果。
[0020]本實施例得到的上清液脫色率可達9.9%,除濁率可達96.0%。
[0021]實施例2:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為6.6，預灰時間30min,預灰溫度40°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節PH=7.20，加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘，加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層，取上清液。本實施例得到的清液脫色率可達9.8%，除濁率可達96.2%。
[0022]實施例3:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為7.0，預灰時間20min,預灰溫度30°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節pH=7.20，加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘，加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層，取上清液。本實施例得到的清液脫色率可達9.2%，除濁率可達95.0%。
[0023]實施例4:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為6.6^6.8，預灰時間20min,預灰溫度40°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節PH=7.20 ;加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘；加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層；取上清液，加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理，ClO2加入量按Ikg上清液加入900mg ClO2計，氧化反應初始pH值為6.6 (即加入ClO2后使用HCl、NaOH調節氧化反應初始pH值為6.6),氧化反應溫度為40°C,氧化反應時間為15min,反應結束后得到清汁脫色率可達40.0% ;除濁率可達80.6%。
[0024]實施例5:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和75mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為6.6^6.8，預灰時間20min,預灰溫度40°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節PH=7.20 ;加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘；加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層；取上清液，加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理，ClO2加入量按Ikg上清液加入800mg ClO2計，氧化反應初始pH值為6.4 (即加入ClO2后使用HCl、NaOH調節氧化反應初始pH值為6.4),氧化反應溫度為50°C,氧化反應時間為60min,反應結束后得到清汁除濁率可達89.5%,脫色率可達35.1%。
[0025]實施例6:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸(以P2O5計)和75mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節PH值為6.6^6.8，預灰時間20min,預灰溫度40°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節PH=7.20 ;加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘；加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層；取上清液，加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理，ClO2加入量按Ikg上清液加入800mg ClO2計，氧化反應初始pH值為6.8 (即加入ClO2后使用HCl、NaOH調節氧化反應初始pH值為6.8),氧化反應溫度為50°C,氧化反應時間為45min,反應結束后得到清汁脫色率可達34.8%,除濁率可達84.5%。
[0026]實施例7:按Ikg赤砂糖回溶糖衆加入350mg磷酸和125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖衆中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節pH值為6.6^6.8,預灰時間20min,預灰溫度40°C;預灰汁放入恒溫磁力攪拌器中攪拌加熱至76°C并恒溫10分鐘；加入石灰乳調節pH=7.20 ;加熱溫度控制在100°C并恒溫5分鐘；加入絮凝劑聚丙烯酰胺2ppm，靜置冷卻分層；取上清液，加入氧化劑ClO2對上清汁進行氧化脫色處理，ClO2加入量按Ikg上清液加入800mg ClO2計，氧化反應初始pH值為6.4 (即加入ClO2后使用HCl、NaOH調節氧化反應初始pH值為6.4),氧化反應溫度為60°C,氧化反應時間為30min,反應結束后得到清汁脫色率可達34.7%,除濁率可達85.1%。
[0027]對比實驗例1:
第一組初步對比試驗按實施例1步驟(I)?(5)進行，其中，Ca)石灰法，步驟(I)中不加納米氧化鋅，(b)ZnCl2強化石灰法，步驟(I)中用ZnCl2替代納米氧化鋅，ZnCl2用量 126mg/kg (CZn2+=9.2 X lO-W/L)，(c)納米 ZnO 強化石灰法，納米 ZnO 用量 75mg/kg(CZn2+=9.2X l(T4mol/L)。如圖3所示，與ZnCl2強化石灰法(b)相比，納米ZnO強化石灰法(c)的脫色率和除濁率都有一定程度提高，相對于石灰法(a)更高。
[0028]第二組初步對比實驗石灰法條件按實施例5中石灰法的操作步驟進行，其中，(A)ClO2直接氧化脫色工藝，(B)石灰法澄清聯用ClO2氧化脫色工藝、(C)納米ZnO強化石灰澄清法聯用ClO2氧化脫色工藝，納米ZnO用量75mg/kg。ClO2氧化脫色反應條件均為:二氧化氯用量800 mg/kg、氧化反應初始pH值6.40、氧化反應時間45min、氧化反應溫度60°C。如圖3所示，石灰澄清法聯用ClO2氧化脫色工藝(B)相比ClO2直接氧化脫色工藝(A)，脫色率和除濁率都有一定程度提高，表明聯用ClO2氧化脫色法具有實用價值。與(B)相比，納米ZnO強化石灰澄清法聯用ClO2氧化脫色工藝(C)的脫色率和除濁率又有進一步的提高，表明(C)效果最佳。
[0029]對比實驗例2:
在最優條件下，對直接氧化法(即直接加入ClO2對赤砂糖回溶糖漿進行澄清脫色處理工藝)與強化聯用法(即與納米ZnO強化石灰澄清法聯用ClO2氧化脫色工藝)的脫色和除濁效果進行對比。在氧化反應初始PH值6.60、氧化反應時間15min、氧化反應溫度40°C的條件下，考察直接氧化法和強化聯用法對脫色率的影響，結果如圖4所示，直接氧化法在ClO2用量為1100mg/kg時，脫色率僅為39.4%，接近于強化聯用法40.0%的脫色率。但是造成直接氧化法多消耗約22.2%的ClO2氧化劑，其原因是，未經過石灰法澄清的情況下，糖汁濁度高出石灰法上清汁8、倍，含有大量的懸浮顆粒與有機雜質必定消耗一定量的ClO2，從而影響脫色效果。直接氧化法的除濁率為52.6%，比強化聯用法最佳除濁率89.5%低37.9%，這是由于大量的懸浮顆粒、膠體雜質在直接氧化法中被ClO2氧化分解更小、更難沉降的微粒，懸浮微粒的總截面積增大，導致測量濁度時吸光度值的增大，除濁率降低；而強化聯用法先進行了澄清除雜，之后再氧化脫色，在一定的程度上避免了大量的懸浮顆粒、膠體雜質被ClO2氧化分解。在ClO2用量80(T900mg/kg范圍內，同樣ClO2用量的情況下，本發明強化聯用法的脫色率和除濁率明顯高于ClO2直接氧化法的脫色率和除濁率。
[0030]本發明色值測定方法如下:
依照國際機構ICUMSA (糖品分析統一方法國際委員會)的統一規定進行色值測定。調節糖液PH值至7.00后，將其過濾，收集濾液測其在560nm波長下的吸光度、折光錘度以及溶液溫度。從而計算出糖液色值。
[0031]計算公式如下所示:
IU56tl=A56tl/(b.。)X 1000
其中=IU56tl—色值；A56(i—波長為560nm下所測得的吸光度山一比色皿的厚度(cm)；c一樣液溶質的濃度(g/mL)可用下式計算:c=清汁折光錘度X相應視密度(20°C)/100。
[0032]脫色率由下式計算得出:
D= ( IU 前-1Ujg)/ IU 前 X 100%
其中:D—脫色率(％ ) ; IUti—處理前糖液色值；IUjg—處理后糖液色值。
[0033]本發明濁度測定方法如下:
M =過濾前糖液衰減指數-過濾后糖液衰減指數 =1000 (A560 ; /b.C) - 1000 (A560/b.C)
其中:M—濁度，單位為MAU (毫衰減單位);A56/、A56tl+波長為560nm下所測得的吸光度；b—比色皿的厚度(cm) ； c一樣液溶質的濃度(g/mL)可用下式計算:c=清汁折光錘度X相應視密度(20°C )/100。
[0034]除濁率由下式計算:
T= ( M原-Mj=)/ Mg X 100%
其中:T一除濁率) ； Mlg—原糖液濁度；Mjg—處理后糖液濁度。
【權利要求】
1.一種納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)預灰:按1kg赤砂糖回溶糖衆加入以P205計為300?400mg的磷酸和75?125mg納米氧化鋅計，向赤砂糖回溶糖漿中加入磷酸和納米氧化鋅，加石灰乳調節pH值為6.6^7.0，預灰時間2(T30min，預灰溫度30?45°C ； (2)一次加熱:攪拌加熱至7(T80°C并恒溫5?15分鐘； (3)二次加灰:加入石灰乳調節pH值為7.Γ7.5 ； (4)二次加熱:加熱至95?105°C并恒溫2?8分鐘； (5)絮凝沉降:加入絮凝劑，靜置冷卻分層，得上清液。
2.根據權利要求1所述的納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，其特征在于:該納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法還包括有(6)氧化脫色步驟，具體操作為:取上清液，加入氧化劑C102對上清汁進行氧化脫色處理，C102加入量按1kg上清液加入80(T900mg C102計，氧化反應初始pH值為6.4?6.8，氧化反應溫度為4(T60°C，氧化反應時間為15?60min。
3.根據權利要求2所述的納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，其特征在于:步驟(6)中使用HC1或NaOH調節氧化反應初始pH值。
4.根據權利要求1、2或3所述的納米氧化鋅強化赤砂糖回溶糖漿脫色的方法，其特征在于:步驟(5)所述的絮凝劑是聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量:Γ3ρρπι。
【文檔編號】C13B20/08GK104450980SQ201410564381
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】李利軍, 李彥青, 程昊, 黃文藝, 黃彩信 申請人:廣西科技大學