离子交换树脂在甜菜糖厂和甘蔗糖厂中的应用

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1、离子交换树脂在甜菜糖厂和甘蔗糖厂中的应用制糖科技网(2004-02-1715:35:50)1、将糖汁高度提纯甜菜糖厂都用碳酸法清净，国外一些甜菜糖厂将二碳清汁(或其他物料)顺序用阳离子树脂和阴离子树脂处理，将糖汁中的非糖份绝大部分除去。前面用强酸性阳离子树脂(氢型)，如Duolite C-25D，后面用弱碱性阴离子树脂，如Duolite ES340。如以CA代表糖汁中的盐类(C与A分别代表其中的阳离子和阴离子)，则通过两种树脂时发生如下反应：R-SO3H+CA─→R-SO3C+HAR-NR'2+HA─→R-NR'2H

2、A这两个反应式的左面第一项为树脂(R表树脂的骨架部分，R'代表胺基结合的碳氢基)。在第一树脂柱，树脂的氢离子置换了溶液中的阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)，放出的氢离子使溶液pH大幅度下降。在第二树脂柱，弱碱性树脂再吸附除去阴离子和各种负电性物质(Cl－、SO42－、负电色素等)，以及整个的酸性分子(硅酸及未离解的色素等)，使溶液pH升高至中性或微碱性。这种处理能除去多数盐类和有机物的整体，提纯效果最好。它的缺点是糖汁在第一柱变成酸性，pH很低，会增加蔗糖转化损失(树脂也有催化蔗糖转化的作用)，强酸性树脂

3、的再生也较困难(要用较多强酸)。为减少蔗糖转化，糖汁进入树脂柱前要冷却到15℃或以下，并要以较高的速度通过，缩短停留时间。一个糖厂将部分二碳清汁与煮炼的洗蜜混合到约30ºBx，通过这种处理前后的糖汁质量情况如下表。项目处理前处理后除去率%纯度AP80.8～81.693.6～95.1－非糖份%蔗糖22.5～23.75.15～6.84 70.8～77.2有机氮%蔗糖1.17～1.380.29～0.3073.2～77.2总氨基氮%蔗糖0.24～0.390.0675.0～80.7Ca%蔗糖0.08～0.090100Na%蔗糖

4、0.89～1.00.03～0.0594.9～96.6K%蔗糖1.49～1.590.03～0.0497.4～98.0Cl%蔗糖0.90～1.010.0199.0色值IU(560nm)2340～252049～6497～98 pH 8.7～8.97.1～7.3－可见，这种方法对无机物的除去率极高，多数超过95%，对色素的除去也如此，对氮化合物的除去率也在70%以上。处理后的糖液可浓缩成高级糖浆产品或煮制精糖。物料在处理前的冷却通常经过三级，首先是用处理后的冷汁与热汁热交换，回收部分热能，然后用冷水冷却，再用蒸汽喷射器抽到很

5、高真空度，使糖汁自蒸发而降温。日本一个甜菜糖厂将二碳清汁先冷却到12℃，然后顺序通过四种树脂：强酸性阳树脂，弱碱性阴树脂，强碱性阴树脂和弱酸性阳树脂。所用的树脂牌号为SK1B、WA30、PA310和WK10，均为日本Diaion的牌号，前三者为苯乙烯系，末者为甲基丙烯酸系。提纯的效果很高。近年国内有甜菜糖厂研究应用离子交换树脂对三砂糖(相应于甘蔗糖厂的赤糖)的回溶糖浆进行脱色，脱色率为35～66％。减少了该糖浆返回煮甲糖时带入的色素，相应降低了白糖的色值。2、清汁用钠型阳离子树脂脱钙镁盐欧美的部分甜菜糖厂使用钠型阳离

6、子树脂处理二碳清汁，除去其中的钙镁盐，以减少蒸发罐的积垢，这亦称为糖汁的软化。钠型阳离子树脂与糖汁中钙镁离子交换的性能较强，反应式为：2(R-SO3Na)+Ca2+─→(R-SO3)2Ca+2Na+反应后糖汁的钙镁离子减少，亦即降低了硬度，但增加了钠离子；糖汁中的阴离子基本不变。前苏联奥特拉金(甜菜)糖厂从1964年开始用离子交换树脂处理清汁。所用的树脂为磺酸基钠型阳离子树脂，头５年用的型号是AlassionCS-H，以后为KY-2-8。配备４个树脂柱，直径2.3m，高4.8m，三个柱工作，一个再生和备用。用过的树脂

7、用盐水再生。使用该装置后，设备的积垢就很少，可以整个生产期(100多天)不停机洗罐。蒸发罐所用汽压降低，煮糖速度加快，吸收较好，晶粒均匀一致，有明显棱角，伪晶减少，产品质量较好。在甜菜质量不良或操作波动时，工艺过程受影响较少。此外，如果将钠型树脂处理后的糖汁(清汁或糖浆)再用强碱性树脂处理，可以使糖汁色值降低60～70%，纯度提高，废蜜产率降低用钠型树脂除钙是有效的，其缺点是树脂再生要用较多的食盐和水，并产生废水要处理；钠的造蜜能力高于钙，增加糖蜜的含糖量。匈牙利制糖研究所提出一种改良的方法，用脱钙后的清汁所得的糖浆

8、来将使用过的树脂再生(不用其他化学再生剂)，糖浆中的钠转回钙，这样糖浆中的无机物的组成大体与原来的清汁相同。此法实质上是将清汁中的钙越过蒸发罐直接转到糖浆中。克拉维茨等研究了这种方法并评价了它的效果美国Amalgamated糖业公司的甜菜糖厂从1984年开始，将二次碳酸法的清汁用氢型弱酸性阳离子树脂软化。所用的树脂柱体积较小，使清汁以高速(40