糖液脱色用活性炭的性能研究

吕静波 胡洪君 王晓红 于海红

摘要： 现在玉米深加工行业，普遍以活性炭作为葡萄糖脱色的加工助剂，去除糖液中的有色物质及异味。本文深入研究不同品种活性炭的各项指标及内在联系，并在实验室模拟糖液脱色试验，进一步确定影响活性炭脱色的关键指标。

关键词： 活性炭；脱色；关键指标

ABSTRACT Activated Carbon is normally used as processing aids to remove color and off-odor of glucose liquor in maize development industry now. The article is to study different carbon items and inner relations， also to simulate glucose decolor trial in lab to confirm which critical items affect carbon decoloring.

KEY WORDS Activated Carbon；Decolor；Critical Items

一、概述

当前玉米深加工行业，淀粉糖产品是其主要产品，主要应用在食品行业。淀粉糖生产工艺中，以淀粉乳作为原料，经过酶制剂作用，通过液化、糖化生产出DE值或DP分布符合要求的产品，再进行过滤脱色、精制等工序。在脱色工序中，目前行业通用的是活性炭脱色。活性炭因其具有较大的比表面积、极为丰富的孔隙结构能有效地去除糖液中的有色物质和异味，被广泛应用于淀粉糖行业中。

根据生产活性炭所用原料的不同，可分为果壳炭，煤质炭，木质炭这三种。不同种类的活性炭，由于其加工工艺的特殊性，故其表面积和孔隙结构存在差别，即使同一品种的活性炭采用不同的加工工艺，其比表面积和孔径分布也不尽相同，所以表现出来的吸附效果也会有明显差异，如何选择既经济又具有最佳脱色效果的活性炭非常重要。

本文通过对煤质炭和椰壳炭这二种颗粒活性炭，在实验室检测各项理化指标进行对比，又通过脱色实验及模拟碳柱脱色条件，研究这二种活性炭在糖液脱色应用中的差别，为淀粉糖行业在选择活性炭脱色时，根据自己工艺的特点，量身定制符合要求的活性炭提供依据。

二、理化指标对比

（一）、仪器设备

电子天平；紫外可见分光光度计；制样机配碳化钨料钵；鼓风干燥箱；碳密度仪；振筛机。

（二）、实验数据（见图1）

（三）、数据分析

1、粒度分布

样品4和样品6与其它几个样品的粒度存在明显差别，不同企业可根据自己的实际情况，要求供应商调整粒度分布。

2、糖蜜值与磨损值

磷酸法椰壳炭糖蜜值高达1000以上，但是其磨损值较低，在78-80%左右。

淀粉糖行业所选用的活性炭应该重点关注糖蜜值（后续的脱色性能试验进一步验证了，脱色率与糖蜜值密不可分），糖蜜值越高，则强度和磨损值越低，碳的损失越大，所以需要综合考虑这三个制约指标。

3、漂浮物

煤质炭的漂浮物接近0，但是磷酸法椰殼炭漂浮物较多，有不溶性炭粉及颗粒，物理法椰壳炭中有一个样品的漂浮颗粒较多，此漂浮物对碳柱过滤器会造成堵塞，不溶性的炭粉对产品质量会产生影响，所以漂浮物多的活性炭，在使用前必须用纯水彻底清洗干净才能上柱。

三、脱色试验

（一）、设备

阿贝折光仪；恒温循环水浴锅；紫外可见分光光度计

（二）、步骤

1、从生产线取葡萄糖碳柱进料的糖液，DS：33.8%，用分光光度计在280nm，1cm比色皿测定颜色。

2、5g 绝干颗粒活性炭+100g糖液（pH3.5，4.0），混合均

匀。分别放入72℃和75℃的水浴锅内脱色30分钟。

4、对脱色的样品闻气味，过滤后按1）方法测颜色。

5、计算脱色率=（脱色前颜色-脱色后颜色）/脱色前颜色×100%

（三）、数据分析

由上表可看出，磷酸法椰壳炭脱色效果最强，物理法椰壳炭脱色效果最差。

活性炭脱色率随糖蜜值增大而增大，线性回归后，R2=0.8316。

在影响活性炭脱色的几个因素中，pH、温度、活性炭种类，从下面活性炭脱色率的主效应图中，得知活性炭的种类或生产方法是影响脱色率的主要因素。

四、碳柱模拟实验

（一）、设备

蠕动泵；程控全自动部分收集器；夹套层析柱。

（二）、模拟流程图

（三）、步骤

分别将已知重量的不同活性炭，装入夹套层析柱中，设置循环水浴锅的温度为75℃，糖液DS值为33.8%，在蠕动泵带动下使糖液从夹套层析柱的底部进入，从夹套层析柱的上部收集流出液，用紫外可见分光光度计在280nm波长，1cm比色皿，检测流出液在15%ds的吸光值。

（四）、数据分析

从如下吸附曲线，可以看出磷酸法椰壳炭的脱色效果比煤质炭好，物理法椰壳炭脱色效果最差。

五、结论

综上所述，磷酸法椰壳炭的脱色及除味效果明显高于煤质炭和物理法椰壳炭，但是磷酸法椰壳炭必须用纯水彻底清洗，以去除漂浮物及磷酸残留，吸收性pH接近7.0，无化学试剂气味。经过水洗后，酸溶铁含量也会下降，对后续产品质量更有保证。

磷酸法椰壳炭在保证糖蜜值不低于1000的基础上，要求厂家通过调整微孔结构及比例提高强度，使强度达到煤质炭或物理法椰壳炭的指标，才能更好地应用于淀粉糖行业中。