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大孔吸附樹脂在淀粉糖中脫味的應(yīng)用研究  

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

[關(guān)鍵詞]大孔吸附樹脂；淀粉糖；脫味；脫色

1 前言

淀粉糖是以谷物、薯類等農(nóng)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，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的淀粉糖行業(yè)出現(xiàn)了快速發(fā)展的趨勢。淀粉糖品種增多，應(yīng)用范圍大，廣泛地用于罐頭水果、谷物、化學(xué)品、藥物、藥劑、調(diào)味品、糖果類、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)的糖漿才會有更好更廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)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(yīng)用。利用大孔吸附樹脂對淀粉糖進(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。

大孔吸附樹脂是內(nèi)部呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子珠狀體，具有優(yōu)良的孔結(jié)構(gòu)和很大的比表面積，通過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，大孔吸附樹脂吸附法具有吸附效果好、脫附再生容易、性能穩(wěn)定、適用范圍寬、實(shí)用性好、可實(shí)現(xiàn)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(yàn)部分

2.1儀器和試劑

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

2.1.2試驗(yàn)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(yàn)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(dǎo)率5.26μs/cm、色度為10、透光率98%、伴有異味。

2.1.4試驗(yàn)樹脂：爭光大孔吸附樹脂。

2.1.5 試驗(yàn)吸附柱：直徑為2.0cm，長為30cm玻璃吸附柱。

2.2實(shí)驗(yàn)過程

新樹脂先用去離子水浸泡24小時(shí)，讓樹脂充分溶脹，再用去離子水洗至浸泡水澄清無雜質(zhì)。對樹脂進(jìn)行預(yù)處理，先用2倍樹脂體積丙酮對樹脂浸泡24小時(shí)，清洗到無丙酮味，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倍樹脂體積4%的氫氧化鈉溶液處理樹脂，用去離子水洗到pH值為8，備用。

取80ml處理好的大孔吸附樹脂裝填在交換柱中，在室溫條件下，將料液從上向下通過樹脂層，運(yùn)行流量為2.5BV/h，每5BV取交換柱流出液檢測pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)交換柱流出液中有異味或pH值小于4.5時(shí)，停止吸附。當(dāng)樹脂吸附飽和后，用4樹脂體積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(yàn)結(jié)果

2.3.1第一周期吸附數(shù)據(jù)見表1，pH、電導(dǎo)率變化曲線見圖1。

表1  第一周期流出液pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味數(shù)據(jù)

圖1 第一周期流出液pH、電導(dǎo)率變化曲線

2.3.2第二周期吸附數(shù)據(jù)見表2，pH、電導(dǎo)率變化曲線見圖2。

表2  第二周期流出液pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味數(shù)據(jù)

圖2 第二周期流出液pH、電導(dǎo)率變化曲線

2.3.3第三周期吸附數(shù)據(jù)見表3，pH、電導(dǎo)率變化曲線見圖3。

表3  第三周期流出液pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味數(shù)據(jù)

圖3 第三周期流出液pH、電導(dǎo)率變化曲線

2.4數(shù)據(jù)分析

從三個(gè)周期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，大孔吸附樹脂對淀粉糖有很好的脫味脫色效果。樹脂對淀粉糖液進(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，特別是流出液無異味。在整個(gè)運(yùn)行過程中，流出液pH值下降緩慢，在運(yùn)行25BV后才下降到6左右，可處理糖液在175BV以上，流出液電導(dǎo)率也很低，維持1μs/cm左右，只是在運(yùn)行到快失效時(shí)，pH值接近4.5時(shí)，才開始上升，而此時(shí)樹脂也失效了。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只需在大孔吸附樹脂后加小陽柱調(diào)pH即可。

三個(gè)周期的運(yùn)行結(jié)果基本一致，說明大孔吸附樹脂的重復(fù)性好、洗脫率高。大孔吸附樹脂，具有特殊的孔結(jié)構(gòu)和比表面積，非常適合吸附有機(jī)分子類物質(zhì)。經(jīng)洗脫后，此樹脂可重使用。同時(shí)，該樹脂抗污染能力強(qiáng)，具有很高的吸附能力、耐溫性、穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，非常適合實(shí)際生產(chǎn)。

3 應(yīng)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脂吸附法對淀粉糖脫味脫色進(jìn)行精制。大孔吸附樹脂是一類不含離子交換基團(tuán),具有大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。理化性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于酸、堿及有機(jī)溶媒,對有機(jī)物有濃縮、分離的作用,且不受無機(jī)鹽類及強(qiáng)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(jié)構(gòu)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脂對淀粉糖脫味脫色，該公司經(jīng)過大量應(yīng)用對比試驗(yàn)，最終選用國內(nèi)離子交換樹脂行業(yè)具有先進(jìn)制造技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的龍頭企業(yè)----浙江爭光實(shí)業(yè)股份有限公司開發(fā)的大孔吸附樹脂處理對淀粉糖脫味脫色精制。

3.1 試驗(yàn)情況

^{脫味交換器裝填4m3大孔吸附樹脂，麥芽糖二級離交出料pH4.14、電導(dǎo)率5.26μs/cm、色度為10、透光率98%、伴有嗆人的異味。運(yùn)行流速2.5BV／h，溫度50～55℃下吸附，經(jīng)大孔吸附樹脂處理的麥芽糖液完全無味，運(yùn)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(jì)效益。}

大孔吸附樹脂實(shí)際應(yīng)用流出液pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味數(shù)據(jù)見表4，pH、電導(dǎo)率變化曲線見圖4。

表4  實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行流出液pH、電導(dǎo)率、色度、透光率、異味數(shù)據(jù)

圖4 實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行流出液pH、電導(dǎo)率變化曲線

3.2 試驗(yàn)樹脂性能評價(jià)

為了觀察樹脂應(yīng)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脂SD300取樣進(jìn)行分析檢測，同時(shí)與新樹脂的性能進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5  大孔吸附樹脂運(yùn)行初期和運(yùn)行兩年性能對比

從上表看，樹脂在運(yùn)行兩年來，樹脂的性能基本上沒有發(fā)生大的變化，說明樹脂在使用一年后樹脂各項(xiàng)性能指標(biāo)下降很小。樹脂有效粒徑有所降低，這是因?yàn)闃渲谑褂靡荒旰?，由于受轉(zhuǎn)型體積發(fā)生變化以及樹脂在反洗沖洗過程中的影響，樹脂難免會受到磨損，少量的樹脂顆粒變細(xì)。使用兩年后，大孔吸附樹脂的磨后圓球率下降幅度為8.2%，大孔吸附樹脂基本上仍保持圓球狀，說明大孔吸附樹脂整體的強(qiáng)度仍符合實(shí)際生產(chǎn)。樹脂使用兩年后，其性能基本上沒有發(fā)生變化，還完全可以用于實(shí)際生產(chǎn)。

4 結(jié)論

綜合大孔吸附樹脂對麥芽糖液脫味脫色試驗(yàn)以及在現(xiàn)場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(jié)論：

4.1采用大孔吸附樹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(jì)效益好。用稀堿進(jìn)行洗脫，洗脫率高，重復(fù)性好。

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

4.3此法工藝簡單，不需要特殊設(shè)備，技術(shù)容易掌握，可實(shí)現(xiàn)自動化。裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過程中熱能、電能消耗較低。使用大孔吸附樹脂對淀粉糖液進(jìn)行脫味脫色，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。