专利名称：一种糖汁脱色方法白糖的色泽和色值是白糖质量的最主要指标之一。糖汁脱色历来是制糖工业的共性技术难题之一，也是精炼糖工业中一个最重要的过程，通常国际上制备精制糖的方法是先经碳酸法、亚硫酸法或石灰法制备出原糖，原糖回溶后再经脱色处理精加工成精制糖，需要经过两次结晶，俗称“二步法”制备精制糖，我国现有的制糖清净工艺大多采用亚硫酸法和碳酸法。这两种脱色工艺不仅工艺复杂，设备投资高，糖分收回率低，石灰量消耗大，滤泥污染严重；而且成品储存过程中颜色容易变黄，质量较差而且不稳定。随着经济的发展和人们生活水平的提高，对白糖品质的要求越来越高，对精制糖的需求量越来越大，而色素问题是影响产品质量的一个重要因素，亚硫酸法和碳酸法已很难满足对糖汁的脱色和提纯的要求，离子交换法将成为重要的脱色方法。我国广东顺德糖厂、广州华侨糖厂已利用原糖使用离子交换树脂脱色制造精制糖。在制糖生产过程中，由于离子交换在除去糖液中的各种杂质，特别是吸附、交换有色物质和灰分方面显示出了其优异的性能，可提高清净效率，降低糖蜜中非糖分含量。因此，用离子交换法处理糖汁，不但能提高蔗糖产品质量，而且能增加糖分的收回率。近20 30年来，离子交换技术在国外制糖工业中得到了较好的应用。近年有关离子交换法处理糖浆脱色、脱盐的研究报道逐年增加，采用离子交换技术进行蔗糖精加工代表了现代制糖业的发展方向。尽管离子交换树脂在糖浆脱色过程中得到了广泛使用但还存在明显的缺点，主要是离子交换树脂属于大孔状结构，在脱色过程中孔道易堵塞，从而使得返洗困难。同时由于树脂的吸附交换速度较慢，在大流量的制糖工艺流程中将增加交换设备的投资。还有就是交换树脂再生较慢，而且再生后的废液难以回收，对环境造成污染。离子交换纤维是一种新型的离子交换材料，应用于制糖工业的研究始见于1983 年。iToshio Yoshioka和Masaharu Shimamura采用苯乙烯海岛型离子交换纤维进行了蔗糖回溶糖浆脱色的试验研究，证明了离子交换纤维用于糖浆脱色具有优于树脂的脱色速度和脱色效率。考虑到离子交换纤维比表面积大，分子量较大的物质(如色素)易在纤维表面及孔道扩散，采用离子交换纤维直接处理蔗糖清汁，将有可能实现在改进现有制糖工艺的基础上炼制出精制糖，因而具有重要的实际意义。广西大学黄悦刚教授使用VS-2型离子交换纤维对亚法甘蔗澄清汁脱色脱钙进行了研究，其研究结果表明平均纯度提高1. 62%，平均脱色率68. 86%，平均脱钙率52. 07%,充分显示了离子交换纤维在亚法糖厂应有的良好前景。辽源市科学技术研究所在范家屯制糖厂使用国产VS-2型离子交换纤维处理甜菜糖浆，平均脱色率为79%，纯度提高1. 6%，平均脱钙率为48. 6%，脱色后糖浆热稳定性和抗氧化能力强。黄玉南等在中山糖厂装设了处理量为每日20吨糖浆的小型试验设备，在炼糖生产中连续运行，处理经过二次浮清法的原糖糖浆6(Γ650Βχ，约75°C。连续约两个月的数据表明，处理后糖液色值15(Tl70IU，脱色率平均 75. 8%，按此糖浆色值无疑可以煮制精制糖。脱色纤维柱的再生周期为12小时，用5%的盐水再生，时间2-3小时。研究结果显示这个方法的效果好，较易实行，有良好的发展前景。前期各个课题组使用VS-2型离子交换纤维为PVA系列，是以聚乙烯醇纤维(PVA)为基体，通过脱水碳化后接枝，引入季胺基，再转变为氯型使用，该离子交换纤维的交换容量为2. Ommol/随着人民生活水平的日益提高，人们对白糖的品质提出了更高的要求，精制糖行业将逐步得到发展。现有精制糖工艺是使用二步法，即先制成原糖，原糖回溶后通过活性碳脱色、离子交换树脂脱色制成精糖浆，再结晶成精制糖。这种工艺的不足之处就是需要二次结晶，汽耗量增大，增加能源消耗；传统的亚硫酸法和碳酸法只能煮制耕地白糖，品质可以达到优质糖和一级糖标准。生产精制糖的关键是能将糖汁中的色素和杂质去除。为节约能耗，降低成本，有很多科研人员都在进行研究，试图结合传统的亚硫酸法和碳酸法进行一步法生产精制糖，研究取得了一定的进展。例如云南曲溪糖厂就使用离子交换树脂进行了这方面的研究，但离子交换树脂是孔内交换，因此容易被堵塞，不能适应甘蔗糖厂清汁的要求。离子交换纤维和离子交换树脂相比，最大的区别就在于它是在纤维表面进行交换而不是孔内交换，因此它是处理甘蔗糖厂清汁的一个良好载体。
本发明的目的是提供一种糖汁脱色的方法。为解决糖汁脱色的难题，简化蔗糖生产工艺，提高蔗糖品质，增加企业竞争力，本发明瞄准离子交换纤维在糖业上应用的良好发展前景，首先建立了以聚丙烯(PP)纤维为基体，通过辐照接枝后引入季胺基制备离子交换纤维的生产线，生产的离子交换纤维的交换容量达3. Ommol/g以上，视密度(湿)为0. ^g/ml，最高耐温为100°C，为糖汁之脱色工艺提供了良好的物质基础。利用离子交换纤维具有交换速度快，交换容量大，再生容易等特点， 通过交换和吸附，将糖汁中色素带电离子等杂质交换或吸附在离子交换纤维表面上，使清汁的色值降低，纯度升高，以达到对糖汁清净的目的。本发明的糖汁脱色方法，所使用离子交换纤维是以聚丙烯纤维为基体而制成的， 脱色具体步骤为(1)用70-90°C的蒸馏水预热离子交换纤维柱，流向自下而上；(2)糖汁自下而上依次经过第一级阴离子交换纤维柱脱色、第二级阳离子交换纤维柱脱盐、第三级阴离子交换纤维柱脱色，得到脱色糖汁。为了达到更好的脱色效果，糖汁泵入时的温度为7(T90°C。本发明中，糖汁流速选择范围为0. 15-0. 50m/min，优选糖汁流速为0. 20-0. 40 ml/ min。离子交换纤维柱的高径比为3-12，优选离子交换纤维柱的高径比为4-8。离子交换纤维装填于柱中的装填密度为0. 1-0. 4g/ml。这里的装填密度是以离子交换纤维的干重计算的。本发明在每级离子交换纤维柱的上下各安置一块孔径60-100目的不锈钢多孔板，内衬一层80-120目的不锈钢筛网，在每级离子交换纤维柱的出口处设置一层60-100目的不锈钢筛网。同时在泵入糖汁的泵的进料口加一层80-120目的不锈钢筛网。采用自下而上入汁方式，可以保证清汁交换时的均勻性和清汁流动的均勻性。在每级离子交换纤维柱的上下各安置一块不锈钢多孔板，并内衬不锈钢筛网，在每级离子交换纤维柱的出口处设置一层不锈钢筛网，可以解决纤维的泄漏问题，并且使每节柱子安装时方便和柱中纤维状况保持稳定。在泵头加一层合适目数的不锈钢网，可以除去糖汁中的泥、蔗渣、悬浮物等固体物质，避免这些物质会附在纤维表层上，使纤维结块，从而解决纤维的污染问题，确保离子交换纤维的脱色效果。前文所述的在每级离子交换纤维柱的上下各安置一块不锈钢多孔板， 并内衬不锈钢筛网，以及在每级离子交换纤维柱的出口处设置一层不锈钢筛网，也是为了更进一步地滤除固体物质提高脱色效果。本发明的方法中，离子交换纤维在脱色达到饱和后需要使用盐或酸或碱进行再生，如NaCl、CaCl2、HC1、NaOH、KCl。再生方法与离子交换树脂的再生相类似。由于各种糖汁中的成分不同，颜色深浅不一，在实际应用中，单位量的离子交换纤维处理不同的糖汁，在达到同样的效果时，处理量会有差异。本发明的糖汁脱色方法中，聚丙烯(PP)纤维为基体的离子交换纤维的交换容量达 3. Ommol/g以上，视密度(湿)为0. ^g/ml，最高耐温为100°C，为糖汁之脱色工艺提供了良好的物质基础。本发明具有脱色效能好、脱色速度快、抗污染能力强等优点，能满足糖厂大规模生产需求和脱除糖汁中大量而高浓度色素的需求，可适用于甘蔗糖厂混合汁、清汁、滤清汁或糖浆，脱色后糖汁色值达到精糖的要求，同时还可提高糖的纯度。图1是本发明的糖汁脱色方法的步骤示意图。

所使用的离子交换纤维是以聚丙烯纤维为基体而制成的，具体型号为阴离子交换纤维的型号是观-2，阳离子交换纤维的型号是观-1。第一级位于最下面。装填阴离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为16. 5千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，装填密度为0. 30g/ml。第二级位于中间。装填阳离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为10千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，装填密度为0. 24g/mL·第三级位于最上部。装填阴离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为16. 5千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，直径为325mm，装填密度为 0.30g/ml。在每级离子交换纤维柱的上下各安置一块孔径100目的不锈钢多孔板，内衬一层 120目的不锈钢筛网，在每级离子交换纤维柱的出口处设置一层100目的不锈钢筛网。同时在泵入糖汁的泵的进料口加一层120目的不锈钢筛网。首先，用温度90°C蒸馏水自下而上依次经过第一级阴离子交换纤维柱、第二级阳离子交换纤维柱、第三级阴离子交换纤维柱，流速为1. 3m/min。然后，将糖汁自下而上泵入依次经过第一级阴离子交换纤维柱脱色、第二级阳离子交换纤维柱脱盐、第三级阴离子交换纤维柱脱色，得到脱色糖汁。糖汁流过时的流速为 0.27m/min。入汁为亚硫酸法制糖的澄清汁，色值4357IU，糖纯度87. 27%，锤度14. 55%，温度 84°C, PH 6. 98，钙盐0. 78%Bx。脱色后清汁参数色值1401仏糖纯度89.6洲，锤度13. 15%，温度79°C，PH: 6. 95，钙盐0. 07%Bxo脱色率=(4357-140)/4357 X 100%=96. 79% ； 脱钙率=(0. 78-0. 07) /0. 78X 100%=91· 03% ； 纯度差=89. 62%-87. 27%=2. 35%0实施例2碳酸法制糖的清汁脱色
所使用的离子交换纤维是以聚丙烯纤维为基体而制成的，具体型号为阴离子交换纤维的型号是ZB-2，阳离子交换纤维的型号是观-1。第一级位于最下面。装填阴离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为9. 5千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，装填密度为0. 18g/ml。第二级位于中间。装填阳离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为5千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，装填密度为0. 12g/ml。第三级位于最上部。装填阴离子交换纤维到不锈钢圆形柱中，装填量为9. 5千克，不锈钢圆形柱高度为1300mm，直径为325mm，高径比为4，装填密度为0. 18g/ml，
在每级离子交换纤维柱的上下各安置一块孔径100目的不锈钢多孔板，内衬一层120 目的不锈钢筛网，在每级离子交换纤维柱的出口处设置一层100目的不锈钢筛网。同时在泵入糖汁的泵的进料口加一层120目的不锈钢筛网。首先，用温度90°C蒸馏水自下而上依次经过第一级阴离子交换纤维柱、第二级阳离子交换纤维柱、第三级阴离子交换纤维柱，流速为1. 3m/min。然后，将糖汁自下而上泵入依次经过第一级阴离子交换纤维柱脱色、第二级阳离子交换纤维柱脱盐、第三级阴离子交换纤维柱脱色，得到脱色糖汁。糖汁流过时的流速为 0. 40m/mino入汁为碳酸法制糖的清汁，色值78°S t，糖纯度89. 18%，锤度15.洲，温度87°C， PH 8. 5，钙盐0. 88%Bx。脱色后清汁参数色值7. 8°S t，纯度89. 87%，锤度15. 3%，温度84 °C, PH 8. 46. 95，钙盐0. 07%Bxo脱色率=(78-7. 8) /78 X 100%=90% ；
脱钙率=(0. 88-0. 07) /0. 88X100%=92. 05% ； 纯度差=89. 87%-89. 18%=0. 69%。


一种糖汁脱色方法，所使用离子交换纤维是以聚丙烯纤维为基体而制成的，脱色具体步骤为(1)用70-90℃的蒸馏水预热离子交换纤维柱，流向自下而上；(2)糖汁自下而上依次经过第一级阴离子交换纤维柱脱色、第二级阳离子交换纤维柱脱盐、第三级阴离子交换纤维柱脱色，得到脱色糖汁。该方法具有脱色效能好、脱色速度快、抗污染能力强等优点，能满足糖厂大规模生产需求和脱除糖汁中大量而高浓度色素的需求，可适用于甘蔗糖厂混合汁、清汁、滤清汁或糖浆，脱色后糖汁色值达到精糖的要求，同时还可提高糖的纯度。