蔗渣澄清剂无硫澄清工艺研究

论文摘要

传统亚硫酸法制得白砂糖含硫量高,质量不够理想,而且随着新的白砂糖国家标准的出台,其弊端显得更加突出。为了加入国际市场的竞争行列,应谋求改进亚硫酸法工艺,生产出高质量的白砂糖,提高现有糖厂产品的产值,增加收益。根据我国国情,可以尝试一些过渡的新型澄清工艺,设备和方法来改善当前现状。本课题探索研究了一项制糖澄清过程的新型无硫澄清工艺,该工艺采用传统石灰法和新型阳离子蔗渣澄清剂相结合的方法,对甘蔗混合汁进行两步澄清应用研究。除此之外,还就该蔗渣澄清剂的吸附动力学、再生及澄清后糖汁的稳定性等方面进行了系统试验研究。由于此工艺不添加SO2,成品糖中无残硫,并且成本较低,这将在糖液脱色和提纯方面取得全新突破。论文的主要研究内容和结果如下:1.依据单因素试验,设计了包括阳离子蔗渣澄清剂加入量、反应温度、接触时间和pH值四个重要因素以确定它们对澄清作用的影响情况。然后,在单因素试验的基础上,该论文又设计了正交试验并进行了结果分析。最优澄清条件如下:阳离子蔗渣澄清剂加入量0.4g/100mL清汁、反应温度80℃、接触时间40min及pH8。2.通过静态吸附试验,得出:表明脱色反应是以液膜扩散为主控步骤,即交换速率大小控制了在固-液界面上交换质的滞留时间,交换反应速率常数k=5.57×10-3S-1,并且该阳离子蔗渣澄清剂的脱色过程遵循Freundish等温式。通过动态吸附试验,得出:随着待脱色清汁样品流速的增大,脱色率降低;增加离子交换柱高径比,可提高脱色效果。3.最佳再生条件的研究:质量分数1%HCl+质量分数10%NaCl的组合再生剂,再生后澄清剂的交换容量损失少;在80℃时再生效果较好,解吸为吸热过程,提高温度利于解吸,但是温度太高时,可能由于澄清剂纤维在高温下发生化学降解和结构变化,导致脱色效果下降。4.清汁热稳定性研究及色素废水的处理:未经蔗渣澄清剂脱色处理的清汁热稳定性差,随温度升高色值上升很快。而脱色后的清汁在高温下较稳定,说明阳离子蔗渣澄清剂对色素的清除彻底,高温条件下不再产生新的色素物质。解吸出来的色素废水中不含蔗糖成分。因此色素废水可以用来冲锅炉煤灰,没有废液排出,符合环保要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 澄清理论基础
• 1.1.1 澄清基本原理
• 1.1.2 澄清方法
• 1.1.3 澄清助剂及其特性
• 1.1.4 澄清工艺及设备
• 1.1.5 阳离子蔗渣澄清剂的研制方法
• 1.2 蔗汁的成分研究
• 1.2.1 蔗汁中的天然色素物质分析
• 1.2.2 工艺过程中产生的色素物质
• 1.3 本课题的立题背景、研究现状和研究内容
• 1.3.1 立题背景
• 1.3.2 研究现状和意义
• 1.3.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料与主要试验仪器
• 2.2 主要试剂及药品
• 2.3 实验流程
• 2.4 实验测定方法
• 2.4.1 色值的测定方法
• 2.4.2 简纯度的测定方法
• 第三章 石灰法初步澄清混合汁的工艺研究
• 3.1 石灰法三种分类方法的工艺流程及理论分析
• 3.1.1 三种分类方法的工艺流程
• 3.1.2 三种分类方法的优、缺点
• 3.2 最佳初步澄清方法的确定
• 3.2.1 加灰过程中pH的确定
• 3.2.2 最佳初步澄清方法的确定
• 3.3 本章小结
• 第四章 蔗渣澄清剂的最佳澄清工艺参数研究
• 4.1 阳离子蔗渣澄清剂的制备
• 4.1.1 天然蔗渣预处理
• 4.1.2 阳离子蔗渣澄清剂的精制
• 4.2 实验流程图
• 4.3 单因素试验
• 4.3.1 阳离子蔗渣澄清剂加入量对纯度、色值的影响
• 4.3.2 接触时间对纯度、色值的影响
• 4.3.3 反应温度对纯度、色值的影响
• 4.3.4 pH值对纯度、色值的影响
• 4.4 结果与讨论
• 4.5 正交试验
• 4.5.1 正交试验设计方法
• 4.5.2 试验因素的选择和各因素水平的确定
• 4.5.3 正交表格的选择及结果分析方法
• 4.5.4 正交试验设计及分析
• 4.6 结果与讨论
• 4.7 本章小结
• 第五章 蔗渣澄清剂的动力学研究
• 5.1 固液吸附澄清原理概述
• 5.1.1 固液界面吸附的特点
• 5.1.2 表观吸附量
• 5.1.3 吸附剂的用量和吸附能力
• 5.1.4 温度对吸附杂质的影响
• 5.1.5 pH值对吸附剂吸附作用的影响
• 5.2 有机阳离子型澄清剂的澄清原理
• 5.3 吸附动力学试验
• 5.3.1 静态吸附试验方法
• 5.3.2 静态吸附性能试验
• 5.3.2.1 吸附速率的测定
• 5.3.3 动态吸附试验方法
• 5.3.4 动态吸附试验
• 5.4 阳离子蔗渣澄清剂吸附机理初探
• 5.5 本章小结
• 第六章 蔗渣澄清剂的再生及清汁热稳定性研究
• 6.1 不同再生剂的再生效果比较
• 6.2 温度对再生效果的影响
• 6.3 清汁热稳定性研究
• 6.4 色素废水的处理
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论、创新点与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文