大孔吸附樹(shù)脂在淀粉糖中脫味的應用研究  

[摘要]本文主要介紹了大孔吸附樹(shù)脂吸附法對淀粉糖脫味的應用試驗和應用實(shí)例，糖液經(jīng)陽(yáng)陰離交柱后，糖液偶有微黃色并帶有一絲異味，通過(guò)大孔吸附樹(shù)脂對糖液進(jìn)行脫味精制處理，達到脫色除異味目的。結果表明，大孔吸附樹(shù)脂具有很好的吸附性能、吸附容量和洗脫性能，吸附樹(shù)脂物化性能穩定。

[關(guān)鍵詞]大孔吸附樹(shù)脂；淀粉糖；脫味；脫色

1 前言

淀粉糖是以谷物、薯類(lèi)等農產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的糖品，其中最主要的原料是玉米。近幾年來(lái)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的淀粉糖行業(yè)出現了快速發(fā)展的趨勢。淀粉糖品種增多，應用范圍大，廣泛地用于罐頭水果、谷物、化學(xué)品、藥物、藥劑、調味品、糖果類(lèi)、膠質(zhì)、奶制品、冰淇淋、冷凍甜點(diǎn)、果凍制品及大部分的碳酸飲料、食品等。但淀粉糖質(zhì)量參差不齊，而更高品質(zhì)的糖漿才會(huì )有更好更廣泛的應用，相應的技術(shù)附加值更高。

淀粉糖經(jīng)液化、糖化、脫色、離交換后，成品可以確保一定的品質(zhì)，但產(chǎn)品中仍偶有微黃色并伴有一定的異味，這就制約了淀粉糖更好的應用。利用大孔吸附樹(shù)脂對淀粉糖進(jìn)行最終產(chǎn)品精制是一種很好的方法，進(jìn)一步脫味和脫色，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

大孔吸附樹(shù)脂是內部呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )結構的高分子珠狀體，具有優(yōu)良的孔結構和很大的比表面積，通過(guò)范德華引力可從淀粉糖中吸附異味和色素。與其它方法相比，大孔吸附樹(shù)脂吸附法具有吸附效果好、脫附再生容易、性能穩定、適用范圍寬、實(shí)用性好、可實(shí)現綜合利用等特點(diǎn)，是對淀粉糖液最終產(chǎn)品精制的有效方法。

2 試驗部分

2.1儀器和試劑

2.1.1試驗儀器： 50mL磨口比色管，755B紫外可見(jiàn)分光光度計，REF 103型折光儀，pHS-25pH計，DDS-11A電導率儀。

2.1.2試驗試劑：A.R丙酮，30%工業(yè)鹽酸，30%工業(yè)氫氧化鈉，去離子水。

2.1.3試驗進(jìn)料：山東諸城東曉生物科技有限公司二級離交陰柱麥芽糖出料，pH4.14、電導率5.26μs/cm、色度為10、透光率98%、伴有異味。

2.1.4試驗樹(shù)脂：爭光大孔吸附樹(shù)脂。

2.1.5 試驗吸附柱：直徑為2.0cm，長(cháng)為30cm玻璃吸附柱。

2.2實(shí)驗過(guò)程

新樹(shù)脂先用去離子水浸泡24小時(shí)，讓樹(shù)脂充分溶脹，再用去離子水洗至浸泡水澄清無(wú)雜質(zhì)。對樹(shù)脂進(jìn)行預處理，先用2倍樹(shù)脂體積丙酮對樹(shù)脂浸泡24小時(shí)，清洗到無(wú)丙酮味，再用4%鹽酸溶液和4%氫氧化鈉溶液交替處理2次，每次用2倍樹(shù)脂體積的用量浸泡8小時(shí)并用去離子洗至中性。最后用4倍樹(shù)脂體積4%的氫氧化鈉溶液處理樹(shù)脂，用去離子水洗到pH值為8，備用。

取80ml處理好的大孔吸附樹(shù)脂裝填在交換柱中，在室溫條件下，將料液從上向下通過(guò)樹(shù)脂層，運行流量為2.5BV/h，每5BV取交換柱流出液檢測pH、電導率、色度、透光率、異味。運行時(shí)，當交換柱流出液中有異味或pH值小于4.5時(shí)，停止吸附。當樹(shù)脂吸附飽和后，用4樹(shù)脂體積4%氫氧化鈉溶液進(jìn)行解析，用去離子水洗到pH值為8，再進(jìn)行下一個(gè)周期的吸附。

2.3實(shí)驗結果

2.3.1第一周期吸附數據見(jiàn)表1，pH、電導率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

表1  第一周期流出液pH、電導率、色度、透光率、異味數據

圖1 第一周期流出液pH、電導率變化曲線(xiàn)

2.3.2第二周期吸附數據見(jiàn)表2，pH、電導率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

表2  第二周期流出液pH、電導率、色度、透光率、異味數據

圖2 第二周期流出液pH、電導率變化曲線(xiàn)

2.3.3第三周期吸附數據見(jiàn)表3，pH、電導率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

表3  第三周期流出液pH、電導率、色度、透光率、異味數據

圖3 第三周期流出液pH、電導率變化曲線(xiàn)

2.4數據分析

從三個(gè)周期的試驗數據來(lái)看，大孔吸附樹(shù)脂對淀粉糖有很好的脫味脫色效果。樹(shù)脂對淀粉糖液進(jìn)行精制，流出液色度、透光率相對進(jìn)料得到進(jìn)一步提高，特別是流出液無(wú)異味。在整個(gè)運行過(guò)程中，流出液pH值下降緩慢，在運行25BV后才下降到6左右，可處理糖液在175BV以上，流出液電導率也很低，維持1μs/cm左右，只是在運行到快失效時(shí)，pH值接近4.5時(shí)，才開(kāi)始上升，而此時(shí)樹(shù)脂也失效了。在實(shí)際應用時(shí)，只需在大孔吸附樹(shù)脂后加小陽(yáng)柱調pH即可。

三個(gè)周期的運行結果基本一致，說(shuō)明大孔吸附樹(shù)脂的重復性好、洗脫率高。大孔吸附樹(shù)脂，具有特殊的孔結構和比表面積，非常適合吸附有機分子類(lèi)物質(zhì)。經(jīng)洗脫后，此樹(shù)脂可重使用。同時(shí)，該樹(shù)脂抗污染能力強，具有很高的吸附能力、耐溫性、穩定性和機械強度，非常適合實(shí)際生產(chǎn)。

3 應用實(shí)例

山東諸城東曉生物科技有限公司作為淀粉糖行業(yè)領(lǐng)頭公司，賽先采用大孔吸附樹(shù)脂吸附法對淀粉糖脫味脫色進(jìn)行精制。大孔吸附樹(shù)脂是一類(lèi)不含離子交換基團,具有大孔結構的高分子吸附劑。理化性質(zhì)穩定,不溶于酸、堿及有機溶媒,對有機物有濃縮、分離的作用,且不受無(wú)機鹽類(lèi)及強離子、低分子化合物的干擾。其吸附性能,與范德華力或氫鍵有關(guān)。同時(shí),網(wǎng)狀結構和高比表面積,使得其具有篩選性能。了解到可采用大孔吸附樹(shù)脂對淀粉糖脫味脫色，該公司經(jīng)過(guò)大量應用對比試驗，最終選用國內離子交換樹(shù)脂行業(yè)具有先進(jìn)制造技術(shù)和應用技術(shù)的龍頭企業(yè)----浙江爭光實(shí)業(yè)股份有限公司開(kāi)發(fā)的大孔吸附樹(shù)脂處理對淀粉糖脫味脫色精制。

3.1 試驗情況

^{脫味交換器裝填4m3大孔吸附樹(shù)脂，麥芽糖二級離交出料pH4.14、電導率5.26μs/cm、色度為10、透光率98%、伴有嗆人的異味。運行流速2.5BV／h，溫度50～55℃下吸附，經(jīng)大孔吸附樹(shù)脂處理的麥芽糖液完全無(wú)味，運行失效后，以4%氫氧化鈉溶液為洗脫劑，洗脫流速1～2BV／h，50℃條件下洗脫，洗脫效果好，最終產(chǎn)品的質(zhì)量得到很大的提高，具有很大的經(jīng)濟效益。}

大孔吸附樹(shù)脂實(shí)際應用流出液pH、電導率、色度、透光率、異味數據見(jiàn)表4，pH、電導率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

表4  實(shí)際應用中運行流出液pH、電導率、色度、透光率、異味數據

圖4 實(shí)際應用中運行流出液pH、電導率變化曲線(xiàn)

3.2 試驗樹(shù)脂性能評價(jià)

為了觀(guān)察樹(shù)脂應用于實(shí)際生產(chǎn)中性能變化，在兩年的生產(chǎn)中我們對大孔吸附樹(shù)脂SD300取樣進(jìn)行分析檢測，同時(shí)與新樹(shù)脂的性能進(jìn)行對比。試驗結果見(jiàn)表5。

表5  大孔吸附樹(shù)脂運行初期和運行兩年性能對比

從上表看，樹(shù)脂在運行兩年來(lái)，樹(shù)脂的性能基本上沒(méi)有發(fā)生大的變化，說(shuō)明樹(shù)脂在使用一年后樹(shù)脂各項性能指標下降很小。樹(shù)脂有效粒徑有所降低，這是因為樹(shù)脂在使用一年后，由于受轉型體積發(fā)生變化以及樹(shù)脂在反洗沖洗過(guò)程中的影響，樹(shù)脂難免會(huì )受到磨損，少量的樹(shù)脂顆粒變細。使用兩年后，大孔吸附樹(shù)脂的磨后圓球率下降幅度為8.2%，大孔吸附樹(shù)脂基本上仍保持圓球狀，說(shuō)明大孔吸附樹(shù)脂整體的強度仍符合實(shí)際生產(chǎn)。樹(shù)脂使用兩年后，其性能基本上沒(méi)有發(fā)生變化，還完全可以用于實(shí)際生產(chǎn)。

4 結論

綜合大孔吸附樹(shù)脂對麥芽糖液脫味脫色試驗以及在現場(chǎng)使用兩年后性能的變化，以及淀粉糖液的通用性，可以得出以下結論：

4.1采用大孔吸附樹(shù)脂對淀粉糖有很好的脫味脫色效果。對淀粉糖液脫味脫色處理量大，吸附效果好。淀粉糖液經(jīng)吸附后，產(chǎn)品質(zhì)量有很大的提高，經(jīng)濟效益好。用稀堿進(jìn)行洗脫，洗脫率高，重復性好。

4.2吸附樹(shù)脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機溶劑的性能，機械強度較好，可在50～60℃以下長(cháng)期使用，在正常情況下，樹(shù)脂年損耗率小于10％。

4.3此法工藝簡(jiǎn)單，不需要特殊設備，技術(shù)容易掌握，可實(shí)現自動(dòng)化。裝置運轉過(guò)程中熱能、電能消耗較低。使用大孔吸附樹(shù)脂對淀粉糖液進(jìn)行脫味脫色，具有很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。