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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(jī)物(糖汁中的有色物大部分屬于這類)，并善于吸附含有三個(gè)碳原子以上的其他有機(jī)物。它對不帶電物質(zhì)的吸附力較強(qiáng)，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(qiáng)，堿性溶液中較弱。因?yàn)槿跛嵝晕镔|(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(qiáng)，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(jìn)行。活性炭對無機(jī)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(dá)。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(qiáng)、過濾速度快等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)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(dá)的中孔結(jié)構(gòu)、脫色速度快、吸附容量大，過濾時(shí)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(jìn)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(jià)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(dá)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(jià)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(bǔ)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(dòng)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(jìn)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(shí)加入活性炭顆粒攪拌。此時(shí)，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(yuǎn)離活性炭的有色物質(zhì)通過對流運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的孔隙移動(dòng)到活性炭顆粒的深度，吸附在孔隙壁上，通過表面擴(kuò)散吸收到活性炭顆粒的深度。在本實(shí)驗(yàn)中，隨著糖漿溫度的升高，用分光光度計(jì)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(dòng)能的增加和布朗運(yùn)動(dòng)，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?；钚蕴康拿撋芰υ綇?qiáng)。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(lán)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(jī)雜質(zhì)的官能團(tuán)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(fù)電流。因此，它可以與糖漿中有機(jī)物的雜質(zhì)結(jié)合。此時(shí)，應(yīng)通過對實(shí)際糖漿的脫色試驗(yàn)，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(jìn)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(yùn)行管理費(fèi)、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(dá)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(jī)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(dòng)床吸附脫色、移動(dòng)床吸附脫色等，同時(shí)，各種吸附脫色方法又可分為一個(gè)脫色塔，一個(gè)階段在下游脫色，另一個(gè)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(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，糖漿在脫色前應(yīng)進(jìn)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(gè)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?；钚蕴坑捎诰哂酗@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(jìn)一步發(fā)展，活性炭將有更廣闊的發(fā)展前景。