糖液脫色用活性炭的性能研究

呂靜波 胡洪君 王曉紅 于海紅

摘要： 現(xiàn)在玉米深加工行業(yè)，普遍以活性炭作為葡萄糖脫色的加工助劑，去除糖液中的有色物質(zhì)及異味。本文深入研究不同品種活性炭的各項指標及內(nèi)在聯(lián)系，并在實驗室模擬糖液脫色試驗，進一步確定影響活性炭脫色的關鍵指標。

關鍵詞： 活性炭；脫色；關鍵指標

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

當前玉米深加工行業(yè)，淀粉糖產(chǎn)品是其主要產(chǎn)品，主要應用在食品行業(yè)。淀粉糖生產(chǎn)工藝中，以淀粉乳作為原料，經(jīng)過酶制劑作用，通過液化、糖化生產(chǎn)出DE值或DP分布符合要求的產(chǎn)品，再進行過濾脫色、精制等工序。在脫色工序中，目前行業(yè)通用的是活性炭脫色。活性炭因其具有較大的比表面積、極為豐富的孔隙結構能有效地去除糖液中的有色物質(zhì)和異味，被廣泛應用于淀粉糖行業(yè)中。

根據(jù)生產(chǎn)活性炭所用原料的不同，可分為果殼炭，煤質(zhì)炭，木質(zhì)炭這三種。不同種類的活性炭，由于其加工工藝的特殊性，故其表面積和孔隙結構存在差別，即使同一品種的活性炭采用不同的加工工藝，其比表面積和孔徑分布也不盡相同，所以表現(xiàn)出來的吸附效果也會有明顯差異，如何選擇既經(jīng)濟又具有最佳脫色效果的活性炭非常重要。

本文通過對煤質(zhì)炭和椰殼炭這二種顆粒活性炭，在實驗室檢測各項理化指標進行對比，又通過脫色實驗及模擬碳柱脫色條件，研究這二種活性炭在糖液脫色應用中的差別，為淀粉糖行業(yè)在選擇活性炭脫色時，根據(jù)自己工藝的特點，量身定制符合要求的活性炭提供依據(jù)。

二、理化指標對比

（一）、儀器設備

電子天平；紫外可見分光光度計；制樣機配碳化鎢料缽；鼓風干燥箱；碳密度儀；振篩機。

（二）、實驗數(shù)據(jù)（見圖1）

（三）、數(shù)據(jù)分析

1、粒度分布

樣品4和樣品6與其它幾個樣品的粒度存在明顯差別，不同企業(yè)可根據(jù)自己的實際情況，要求供應商調(diào)整粒度分布。

2、糖蜜值與磨損值

磷酸法椰殼炭糖蜜值高達1000以上，但是其磨損值較低，在78-80%左右。

淀粉糖行業(yè)所選用的活性炭應該重點關注糖蜜值（后續(xù)的脫色性能試驗進一步驗證了，脫色率與糖蜜值密不可分），糖蜜值越高，則強度和磨損值越低，碳的損失越大，所以需要綜合考慮這三個制約指標。

3、漂浮物

煤質(zhì)炭的漂浮物接近0，但是磷酸法椰殼炭漂浮物較多，有不溶性炭粉及顆粒，物理法椰殼炭中有一個樣品的漂浮顆粒較多，此漂浮物對碳柱過濾器會造成堵塞，不溶性的炭粉對產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生影響，所以漂浮物多的活性炭，在使用前必須用純水徹底清洗干凈才能上柱。

三、脫色試驗

（一）、設備

阿貝折光儀；恒溫循環(huán)水浴鍋；紫外可見分光光度計

（二）、步驟

1、從生產(chǎn)線取葡萄糖碳柱進料的糖液，DS：33.8%，用分光光度計在280nm，1cm比色皿測定顏色。

2、5g 絕干顆粒活性炭+100g糖液（pH3.5，4.0），混合均

勻。分別放入72℃和75℃的水浴鍋內(nèi)脫色30分鐘。

4、對脫色的樣品聞氣味，過濾后按1）方法測顏色。

5、計算脫色率=（脫色前顏色-脫色后顏色）/脫色前顏色×100%

（三）、數(shù)據(jù)分析

由上表可看出，磷酸法椰殼炭脫色效果最強，物理法椰殼炭脫色效果最差。

活性炭脫色率隨糖蜜值增大而增大，線性回歸后，R2=0.8316。

在影響活性炭脫色的幾個因素中，pH、溫度、活性炭種類，從下面活性炭脫色率的主效應圖中，得知活性炭的種類或生產(chǎn)方法是影響脫色率的主要因素。

四、碳柱模擬實驗

（一）、設備

蠕動泵；程控全自動部分收集器；夾套層析柱。

（二）、模擬流程圖

（三）、步驟

分別將已知重量的不同活性炭，裝入夾套層析柱中，設置循環(huán)水浴鍋的溫度為75℃，糖液DS值為33.8%，在蠕動泵帶動下使糖液從夾套層析柱的底部進入，從夾套層析柱的上部收集流出液，用紫外可見分光光度計在280nm波長，1cm比色皿，檢測流出液在15%ds的吸光值。

（四）、數(shù)據(jù)分析

從如下吸附曲線，可以看出磷酸法椰殼炭的脫色效果比煤質(zhì)炭好，物理法椰殼炭脫色效果最差。

五、結論

綜上所述，磷酸法椰殼炭的脫色及除味效果明顯高于煤質(zhì)炭和物理法椰殼炭，但是磷酸法椰殼炭必須用純水徹底清洗，以去除漂浮物及磷酸殘留，吸收性pH接近7.0，無化學試劑氣味。經(jīng)過水洗后，酸溶鐵含量也會下降，對后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量更有保證。

磷酸法椰殼炭在保證糖蜜值不低于1000的基礎上，要求廠家通過調(diào)整微孔結構及比例提高強度，使強度達到煤質(zhì)炭或物理法椰殼炭的指標，才能更好地應用于淀粉糖行業(yè)中。