制糖脫色清凈劑、糖液脫色清凈方法及直接生產(chǎn)精制白糖工藝

一種制糖脫色清凈劑，包含如下通式所示高分子量鋁聚合物：Al權(quán)利要求(16)1.制糖脫色清凈劑，包含具有如下通式的高分子量鋁聚合物：Ala(OH)bXc式中，X為選自Cl-、ClO-、ClO4-、Br-、NO3-、SO42-、H2PO4-、HPO42-、HCOO-和CH3COO-的一種或幾種酸根離子，a∶b∶c＝1∶2.1-2.9∶0.9-0.1，所述高分子量鋁聚合物的平均分子量為1-6萬(wàn)道爾頓。2.如權(quán)利要求1所述的制糖脫色清凈劑，其中所述高分子量鋁聚合物包含20～60％的分子量為5×104～1×105之間的聚合大分子或膠體粒子、40～80％的分子量小于1×104的多核羥鋁配合物的聚合物、以及0～10％的六配水合鋁離子或單核羥鋁配合物。3.如權(quán)利要求1所述的制糖脫色清凈劑，其中所述高分子量鋁聚合物的鹽基度為70～93％。4.如權(quán)利要求1所述的制糖脫色清凈劑，其中還包含其它脫色助劑和/或輔料。5.如權(quán)利要求4所述的制糖脫色清凈劑，其中所述脫色助劑為磷酸和/或二氧化硫；所述輔料為選自絮凝劑和pH調(diào)節(jié)劑、高價(jià)鐵鹽、硅酸鹽和表面活性劑中的一種或幾種物質(zhì)。6.用權(quán)利要求1所述制糖脫色清凈劑進(jìn)行糖液澄清脫色、脫膠的方法，其特征在于包括如下步驟：(1)按重量計(jì)，加入糖液總量0.02-3.0％的制糖脫色清凈劑；(2)將混合物的pH調(diào)節(jié)在5.5-9.5；(3)于30-90℃反應(yīng)2分鐘至1小時(shí)；(4)分離得到澄清的糖液。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述制糖脫色清凈劑的用量為0.1-2.0％。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述pH調(diào)節(jié)為7.0-8.0。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述pH的調(diào)節(jié)使用含OH-的陰離子交換樹脂或選自NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2、糖化鈣的堿性物質(zhì)。10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述反應(yīng)溫度為60-80℃。11.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述反應(yīng)時(shí)間為5-10分鐘。12.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分離糖液采用沉降、上浮、過(guò)濾或離心法。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述過(guò)濾采用板框過(guò)濾。14.采用權(quán)利要求1所述脫色清凈劑直接生產(chǎn)精制糖的工藝，其特征在于包含如下步驟：(1)在粗糖漿或低溫磷浮后的浮清汁中加入1％-3％脫色清凈劑，調(diào)節(jié)pH值至6-8后，在45-90℃溫度下攪拌脫色除膠；(2)上浮分離得精糖漿；(3)精糖漿脫鹽、煮糖、分蜜后得精制糖。15.如權(quán)利要求14所述的直接生產(chǎn)精制糖工藝，其中還在脫色步驟中加入選自磷酸、糖化鈣和絮凝劑的一種或幾種脫色助劑。16.如權(quán)利要求14所述的直接生產(chǎn)精制糖工藝，其中還在上浮分離出精糖漿的同時(shí)，從浮渣中回收糖分并返回原流程。說(shuō)明制糖脫色清凈劑、糖液脫色清凈方法 及直接生產(chǎn)精制白糖工藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制糖工業(yè)，具體涉及制糖工業(yè)中使用的脫色清凈劑、糖液的脫色清凈方法及提高糖產(chǎn)品質(zhì)量、直接生產(chǎn)精制白糖的工藝。

發(fā)明背景制糖工業(yè)中糖液的脫色澄清(清凈)問(wèn)題是關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要因素，以甘蔗制糖為例，任何糖廠所生產(chǎn)的白砂糖，其色值都是由于蔗糖晶體包含一定量的色素引起的。這些色素是以兩種形式存在于蔗糖晶體的：其一，包藏于結(jié)晶體內(nèi)；其二，吸附于結(jié)晶體表面。一般來(lái)說(shuō)，吸附于結(jié)晶體表面的糖蜜類色素可以用打水打汽的方法來(lái)除去。而對(duì)于包藏于結(jié)晶體中的色素則不可能采用打水打汽的方法來(lái)除去，它們與蔗糖晶體是共存的。因此，蔗糖結(jié)晶體內(nèi)包藏的色素雜質(zhì)愈多，它的色值就愈高，產(chǎn)品質(zhì)量就愈低。由此可知，限制或減少色素雜質(zhì)在結(jié)晶體中的包藏，是提高白砂糖質(zhì)量的根本途徑。

色素等雜質(zhì)之所以可能包藏于蔗糖結(jié)晶體中，是因?yàn)檎崽蔷w在生長(zhǎng)過(guò)程中，生長(zhǎng)環(huán)境及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等條件的變化，使母液糖漿中的色素等雜質(zhì)包裹于結(jié)晶體內(nèi)所致。換言之，蔗糖晶體中雜質(zhì)包裹體的形成有兩個(gè)必要條件：第一，糖漿母液中存在一些色素等雜質(zhì)；第二，在蔗糖晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，生長(zhǎng)環(huán)境和晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定程度的變化。因此，限制或減少色素在蔗糖晶體中的包藏，就必須盡可能地減少糖漿母液中所存在的色素以及保持蔗糖晶體生長(zhǎng)環(huán)境和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

糖漿母液的色素主要包括植物色素和糖類分解色素兩大類，前者對(duì)生產(chǎn)有影響的主要是酚類化合物，屬于芳香族色素，后者主要是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的，屬于非芳香族色素。大多數(shù)情況下糖品中以植物色素為主，在操作控制不當(dāng)?shù)那闆r下糖類分解色素也會(huì)大大增加。有一些色源物質(zhì)，如一些酚酸、還原糖和氨基酸等，它們本身是無(wú)色的，但經(jīng)過(guò)催化氧化或跟其他物質(zhì)反應(yīng)也會(huì)顯色，影響糖品的質(zhì)量。另外，鐵跟酚類物會(huì)生成深色的絡(luò)合物，對(duì)糖的生產(chǎn)和質(zhì)量控制有很大的影響。因此，多酚類物、鐵和氧、氨基酸等物質(zhì)是糖品出現(xiàn)深色的基本原因。減少任何一個(gè)因素都能夠使糖品的顏色變淺。由于鐵和氧在生產(chǎn)過(guò)程中難以避免，氨基氮去除較為困難，所以目前的脫色澄清方法中有效去除多酚類物質(zhì)顯得重要。

另外，糖漿中的膠體物質(zhì)對(duì)制糖過(guò)程也有很大的影響。大部分膠體并不顯色，但它們的存在對(duì)*終糖產(chǎn)品的色值也有間接影響。首先，膠體物質(zhì)會(huì)增大糖液的粘度，增加過(guò)濾困難，使得糖液/糖漿在澄清中難以處理，降低清凈效果，間接增加了糖產(chǎn)品的色值。其次，過(guò)量膠體的存在會(huì)影響糖的結(jié)晶速度，防礙晶體的正常生長(zhǎng)，甚至造成晶體變異，增加“包藏體”的數(shù)量。這也會(huì)導(dǎo)致糖產(chǎn)品色值增加，質(zhì)量下降。因此，糖液/糖漿清凈過(guò)程中，除了色素的去除外，其他膠體類物質(zhì)的絮凝去除也是一個(gè)很重要的方面。

而蔗糖晶體生長(zhǎng)環(huán)境及晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題，與結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其操作運(yùn)行的情況直接相關(guān)。一般人們所采取的方法是通過(guò)強(qiáng)化煮煉工序的管理，并用比較先進(jìn)的結(jié)晶設(shè)備和操作方法有可能使蔗糖晶體的生長(zhǎng)過(guò)程中色素、膠體物質(zhì)等雜質(zhì)的包裹減少。

目前國(guó)際上關(guān)于糖的脫色澄清(清凈)技術(shù)主要有兩個(gè)發(fā)展方向：一是以離子交換為特征的脫色澄清技術(shù)，二是以膜分離為特征的脫色澄清技術(shù)。其中離子交換法在原糖生產(chǎn)精制白糖方面已有應(yīng)用，其技術(shù)的成熟度比膜技術(shù)略高，但兩者的成本均較高，應(yīng)用條件要求也高，目前還無(wú)法應(yīng)用于粗糖漿脫色澄清以制造精制白糖。

國(guó)內(nèi)一些甘蔗糖廠對(duì)傳統(tǒng)的石灰法、亞硫酸法和碳酸法進(jìn)行了許多改進(jìn)，涌現(xiàn)出不少新型的脫色澄清技術(shù)，如磷酸氣浮、離子交換、電解氣浮方法等，同時(shí)出現(xiàn)許多澄清用的化學(xué)助劑。如有的甘蔗糖廠使用對(duì)蔗汁和糖漿進(jìn)行脫色的脫色劑有磷酸鈣、亞硫酸鈣，也有的加入聚合鐵、改性的膨潤(rùn)土、顆粒狀活性碳(GAC)等。以下是一些公開文獻(xiàn)記載的制糖生產(chǎn)脫色的報(bào)道：1、“A型脫色澄清劑在制糖生產(chǎn)中使用的效果及其推廣前景”(福建糖業(yè)，1994(1))提出利用新型高離子澄清劑G409來(lái)改善蔗汁清凈系統(tǒng)和增加糖漿的脫色處理，執(zhí)行合理的煮糖制度和嚴(yán)格煮糖管理，嚴(yán)格控制糖膏的分蜜操作。

2、“利用多級(jí)上浮法降低亞法糖漿色值的研究”(甘蔗糖業(yè)，1995(3))提出糖漿多級(jí)上浮清凈法比普通單級(jí)上浮法更能使亞法糖漿獲得較高的脫色率，澄清劑的用量及添加方式對(duì)各種級(jí)數(shù)的糖漿脫色率都有一定程度的影響。

3、“離子交換樹脂對(duì)甲原蜜脫色的研究”(廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自科版，199621(2))采用陰離子交換樹脂對(duì)澄清的甲原蜜脫色進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，290#大孔強(qiáng)堿性樹脂脫色效果良好。

4、“超濾技術(shù)在生產(chǎn)精制糖漿中的應(yīng)用”(中國(guó)甜菜糖業(yè)，1999(6))研究了不同操作條件下對(duì)不銹鋼膜超濾原糖漿的影響，通過(guò)加入高離子澄清劑G409提高糖漿的脫色與除濁效率，并改良其超濾性能。與傳統(tǒng)工藝相比，這種絮凝與膜濾相結(jié)合的技術(shù)能顯著提高脫色與除濁效率。不銹鋼膜具有耐酸堿，耐高溫，抗脆裂，易清洗的優(yōu)點(diǎn)。

5、“榨季糖漿氣浮法中使用新澄清劑的探討”(甘蔗糖業(yè)，1999(3))通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，選出了固體澄清劑C為粗糖漿氣浮法價(jià)廉而有效的澄清劑，其脫色、除濁率與傳統(tǒng)的澄清劑相當(dāng)，但成本降低約40％。

6、“絮凝劑氣浮澄清效果的研究”(廣西輕工業(yè)，2001(2))選用法國(guó)X公司的十一種絮凝劑及日本Jin-Floc-1150和國(guó)產(chǎn)南中PHP-3絮凝劑進(jìn)行室內(nèi)糖漿氣浮試驗(yàn)，結(jié)果表明，陰離子型絮凝劑明顯優(yōu)于陽(yáng)離子及非離子型絮凝劑，其中又以AN923VHM及AN9565Swatechliuhede。

7、“一種新的糖漿脫色方法”(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.01142190)利用一種以合成纖維為骨架的離子交換纖維進(jìn)行糖漿脫色，與目前通用的樹脂型離子交換劑相比，具有比表面積大、交換容量大、脫色效率高、再生時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

從上述公開的文獻(xiàn)可知，上述各種脫色澄清劑和脫色澄清方法雖然各有優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處，離子交換法由于進(jìn)口樹脂價(jià)格昂貴，且國(guó)外的技術(shù)封鎖，使我國(guó)制糖行業(yè)應(yīng)用離子交換樹脂工藝技術(shù)落后，產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有質(zhì)的突破；有的固體脫色劑或澄清劑來(lái)源不廣，對(duì)后工序有影響；超濾技術(shù)也由于糖漿粘度高，對(duì)操作不方便。

本發(fā)明者考慮到，多酚類物質(zhì)大多顯弱酸性，在中性或弱堿性的情況下帶負(fù)電，在這種情況下脫色清凈劑所帶正電荷越高，對(duì)多酚類物質(zhì)的吸附能力越強(qiáng)。帶負(fù)電的多酚類物質(zhì)可以通過(guò)氧原子或環(huán)上的π電子與無(wú)機(jī)金屬原子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。另外，多酚類物質(zhì)還可以通過(guò)與其他物質(zhì)形成氫鍵而被除去。利用這些性質(zhì)都可以有效地去除糖品中的酚類物質(zhì)。高分子量聚鋁化合物具有分子量高、吸附能力強(qiáng)、電荷密度高等特點(diǎn)，可以高效吸附帶負(fù)電荷的酚類物質(zhì)，甚至有可能跟酚類物質(zhì)絡(luò)合，而聚鋁化合物中大量的羥基也可以和酚類物形成氫鍵，在沉淀時(shí)一起被除去。同時(shí)，大分子量的高正電荷離子，還可以大大壓縮溶液中帶負(fù)電的膠體(包括大分子色素膠體)的雙電層，使其脫穩(wěn)凝聚，達(dá)到高效脫色除膠的清凈效果?；谏鲜隹紤]，本發(fā)明者通過(guò)潛心研究，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新型的制糖脫色清凈劑。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用這種新型的制糖脫色清凈劑進(jìn)行糖液脫色、除膠(清凈)的方法。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供用這種新型的制糖脫色清凈劑使糖產(chǎn)品質(zhì)量提高；從甘蔗、甜菜等原料直接生產(chǎn)精制白糖的工藝。