赵亚红 侯颜苹 于堃 迟雅丽 通讯作者 中粮糖业辽宁有限公司,辽宁营口,115009)
随着现代工业技术的发展,离子交换技术被广泛应用于各个领域,在生产精制糖过程中,离子交换树脂对降低糖浆中的色值起到了关键的作用,在制糖领域的应用研究也受到了广泛的关注[1]。胡瑞云等通过对比不同再生剂对大孔吸附树脂的再生情况得到较优的再生方案[2],王婧等采用离子交换树脂对肉苁蓉总寡糖进行脱盐脱色的研究[3]。但是,人们对于离子交换树脂对澄清过程中的溶液和再生液离子变化情况鲜有研究。
本文通过离子交换树脂对清糖浆脱色及树脂再生液的流出液离子情况,研究离子交换树脂再生对清糖浆流出液的影响及脱色树脂再生状态,从而了解离子交换树脂澄清工艺溶液的流出液离子变化及再生状态,同时对车间脱色工艺再生液的使用情况有指导意义。
清糖浆(来自中粮糖业辽宁有限公司生产车间);离子交换树脂,三乙醇胺、硝酸银、氯化钠、氢氧化钠均为分析纯。
折光仪,分光光度计,蠕动泵,电导率仪,离子分析仪。
脱色树脂:10%NaCl溶液+1%NaOH溶液以两倍柱体积动态再生至与原再生液电导率相同后,用蒸馏水洗至电导率200μS/cm以下。
称取清汁、流出糖液及再生液,按照甘蔗制糖分析方法[4]测定钙镁盐总量和钙盐,镁盐为二者的差值。
称取适量清汁、流出糖液及再生液于100mL烧杯中,加入60mL(1+1)1mol/L(pH8-10)三乙醇胺溶液,0.1mol/L氯化钠溶液为标准溶液,按照标准加入法用离子分析仪测定溶液中钠离子含量。
称取适量清汁、流出糖液及再生液于100mL烧杯中,加入60mL蒸馏水,0.1mol/L硝酸银为标准溶液滴定,离子分析仪测定溶液中氯离子含量。
2.4.1 脱色率
清汁及流出糖液稀释两倍调pH至7.00±0.02,经铺有0.45μm微孔滤膜的过滤器过滤后,过滤后的液体在420nm波长下测定糖液吸光度OD值,计算其色值。
式中:OD420为在420nm波长下的吸光度;b为比色皿厚度,cm;c为糖液浓度,g/mL;
MAU为糖浆的混浊度。
500mL脱色树脂经再生后,湿法填入保温离子交换柱中,蒸馏水在80℃下以2-3BV/h的流速流经树脂柱,至树脂柱平衡后,以2-3BV/h的流速补充清汁,每隔2000mL分析流出液中色值、钙镁盐含量、钠离子、氯离子,并计算脱色率。直至脱色率降至70%时停止进料,用蒸馏水以2-3BV/h的流速清洗树脂至无糖。
10%NaCl溶液+1%NaOH溶液以2-3BV/h的流速动态再生,每隔100mL检测电导率、钙镁盐含量、钠离子和氯离子含量,直至流出液与原再生液电导率相同后,用蒸馏水洗脱,再每隔100mL检测电导率、钙镁盐含量、钠离子和氯离子含量,直至流出液电导率200μS/cm以下停止进再生液。
离子交换树脂脱色动态洗脱方法见3.1,结果见表1。
由表1可知,4BV时流出液脱色率为81%,随着洗脱的进行,流出液中钙盐、镁盐和Na+含量与清汁相差不大,脱色率逐渐减小,Cl-含量也逐渐减小,可能是带有负电荷的色素物质受静电引力作用朝向交换剂的活性基团(Cl-)[5],使得Cl-向溶液中迁移,脱色率逐渐变小。
表1 离子交换树脂脱色动态洗脱数据
脱色树脂的再生方法见3.2,结果见表2。
由表2可知,随着再生的进行,流出液电导率、Na+和Cl-含量逐渐增加,表明被色素吸附的活性基团逐渐增加。再生液中没有钙镁盐,因此钙镁盐含量为零。从表中结果可以得出,再生液在800ml时Cl-浓度为5.62%,趋于10%NaCl中Cl-浓度。通过表2数据,从生产运行成本考虑可适当减少再生液的使用量。另外水洗过程是将再生的残留溶液清洗出去,因此电导率、Na+和Cl+含量逐渐减小,而清洗过程未引入钙镁盐,因此含量为零。
脱色树脂流出液中脱色率下降,Cl-含量逐渐减小,钙镁盐和Na+含量基本不变。脱色树脂再生时流出液电导率、Na+和Cl-含量逐渐增加,脱钙树脂再生时流出液电导率、Na+和Cl-含量逐渐增加,钙镁盐含量逐渐减小。