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科海思離子交換糖脫色工藝助力制糖企業降本增效

2023-06-2135

  離子交換樹脂在制糖行業中的應用

  隨著生活水平的提高,人們對高品質糖的消費越來越大,產品質量問題受到越來越多人的關注。在制糖生產過程中脫色和提純是較為關鍵的技術環節,脫色效果的好壞直接影響到產品的質量,特別是精糖和優質糖漿的生產上。

  離子交換樹脂以其顯著的過柱流速大、脫色范圍廣、脫色容量高、可反復再生重用以及對雜質離子具有軟化作用或去離子作用等方面的優勢在制糖生產中得到廣泛的應用。

  與傳統單獨使用木炭、骨炭、活性炭處理糖漿的方法相比,采用離子交換的脫色工藝,更加符合現階段食品安全要求,同時可以大大提高糖漿的質量,提高糖的生產率,為企業降低工藝成本。

  離子交換的原理

  離子交換樹脂,是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。

  在離子交換樹脂的高分子表面上有許多和膠體表面相似的雙電子層,被緊緊地吸附在高分子表面的離子層稱為固定層,也就是內層離子,在其外面是一層符號相反,活動性較大,容易向溶液中逐漸擴散的反離子層,稱為擴散層。

  離子交換樹脂遇到含有電解質的水溶液時發生交換作用。當一種具有一定離子型的交換樹脂和需要除去一個或多個離子的溶液相接觸時,它們將有效地進行離子交換直到達成平衡為止。

  在這之后,如果想把已經用過的樹脂重復利用,需要使其恢復到原來的離子型狀態,也就是說,要使用某種溶液將樹脂中吸附的離子和其他雜質洗脫出來,使之再生,從而恢復原來的性能。

  離子交換工藝是如何實現脫色的?

  在制糖行業中色值是糖廠產品檢驗中的一個重要指標,脫色問題歷來都是制糖過程的難題之一。那么離子交換工藝為什么是制糖工業脫色主流工藝技術呢?

  離子交換樹脂大都是用有機合成方法制成,基體制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類,通過聚合反應生成具有三維空間立體網絡結構的骨架,然后再在骨架上導入不同類型的化學活性基團(通常為酸性或堿性基團)而制成。

  離子交換樹脂中的這種化學活性基團,即是交換官能團,能夠在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+) 或陰離子 (如OH-或C1-),同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。這也是樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換從而將溶液中的離子分離出來的原理所在。

  苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質,善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負電的或不帶電的);但在再生時較難洗脫。

  丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數離子型色素,脫色容量大,而且吸附物較易洗脫,便于再生,在糖廠中可用作主要的脫色樹脂。

  也就是說苯乙烯系樹脂可除去離子型色素和芳香性色素,但不易再生,成本較高;丙烯酸系樹脂能除去大部分陰離子色素,而不能除去芳香性色素,但易再生(用食鹽溶液即可)。從另一方面來說丙烯酸骨架的樹脂比苯乙烯骨架的樹脂具有更大的脫色容量,而后者有較大的脫色選擇性。

  因此,糖液脫色可充分發揮兩者的長處,先用丙烯酸樹脂進行粗脫色,再用苯乙烯樹脂進行精脫色。

  另外離子交換樹脂基團對色素的離子交換作用、樹脂骨架的溶解作用和樹脂內表面對色素的分子吸附作用是樹脂脫色功能的根本原因。所以吸附色素的種類及脫色容量取決于樹脂骨架結構、交換基團的類別以及樹脂的物理孔徑和化學孔徑。

  而脫色速率除了與樹脂的孔徑有關外,與樹脂的顆粒度亦有關系。一般來說,粒度愈小則脫色速率愈高。當然外界條件如、溫度、流速等對脫色范圍、脫色容量及脫色速率都有較大影響。

  科海思制糖脫色工藝優勢

  通過離子交換工藝,去除著色體的機理可以表示為:

  RN+ (CH3) 3 Cl- + CA ? RN+ (CH3) 3 A- + CCl

  A-陰離?雜質或有?化合物 I R-樹脂-苯?烯環I Cl-可交換氯化物

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  其工藝優勢具體表現為:

  低成本。由于再生液價格低廉,樹脂再生成本低。因此,樹脂脫色是活性炭或其他傳統方法的低成本替代方案。

  易操作。樹脂工藝易于處理,也可以自動化處理。再生劑和樹脂裝在一個封閉的容器內,因此該工藝相對于其他脫色工藝更加衛生。

  高速率。這種方法可以在更高的流速下操作。因此,給定的液體流量需要較輕的容器。此外,更短的保留時間可減少脫色過程中蔗糖的降解。

  科海思脫色工藝使用樹脂

  

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  Tulsimer? A-722樹脂

  Tulsimer ?A-722是一款具有便于顏色和有機物去除具有控制孔徑的大孔強堿性Ⅰ型陰特種脫色用離子交換樹脂,其本身的大孔特性而顯示出了優越的物理特性和化學穩定性,適合于在廣泛的PH范圍內和溫度條件下使用。

  重要參數

  

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  Tulsimer? A-30MP樹脂

  Tulsimer ?A-30 MP 是一款具有季胺官能基的基于聚丙烯酰胺主體結構的大孔強堿性陰離子交換樹脂,使用壽命長,交換能力,沖洗要求低,同時因為其為優良的堿性樹脂,具有更大的再生效率且很容易用堿性鹽溶液再生。廣泛應用于制糖工業中糖的脫色問題的解決。

  重要參數

  

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  科海思脫色工藝使用樹脂特征

  

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  科海思脫色工藝使用樹脂操作條件

  

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  使用10%氯化鈉溶液進行樹脂再生。再生后,會產生一定量的再生液,其中再生液的處理是一個關鍵問題。為了滿足這一需求,選擇了納濾技術,該技術可以回收大約80-85%的氯化鈉。恢復后,該鹽可與新鮮鹽混合以再生樹脂,從而將廢物截留率降低70-80%。


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