活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭脫色糖廠糖汁，本次研究采用旋風(fēng)分離器對粉狀活性炭進(jìn)行處理，對糖泥汁進(jìn)行脫色處理。使用過的活性炭再次被允許用于糖汁脫色。表征活性炭的顏色去除率(CR%)和脫色能力(DC)與此時用于制糖的脫色劑類似。在pH7.0下，活性炭具有的CR%達(dá)到81.03%，并且以0.5g / 50ml的糖汁的量添加活性炭。有兩種可接受的機(jī)制說明酚和羧酸根離子之間的附著。在本文中，我們通過控制活性炭來進(jìn)行簡單而快速的深色液體脫色，這將用于處理深色液體糖脫色。

　　活性炭脫色仍廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)領(lǐng)域，如糖精煉以去除不同類型果汁中的色素。在生產(chǎn)過程中發(fā)生的反應(yīng)是制糖過程中這些有色化合物形成的主要原因。此外，在許多情況下，不可能確定相關(guān)著色化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)并且難以控制。黑色素，類黑色素和焦糖類型是糖碳酸化過程中形成的最適當(dāng)?shù)挠猩�成分。甘蔗中�?1種酚類化合物，據(jù)了解，精制糖中有四種顏色，原糖中有近十種。此外，紅色醌，吲哚和黑色素衍生物是由酚類化合物的氧化產(chǎn)生的。因此，我們可以得出結(jié)論，多酚是糖加工中顏色形成的原因。隨著與糖生產(chǎn)和環(huán)境影響相關(guān)的能源成本不斷上漲，重新評估舊的脫色技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常重要。這些技術(shù)包括復(fù)篩，碳化或被分類為初級脫色階段磷酸鹽化，和次級昂貴脫色為基礎(chǔ)的技術(shù)，離子交換樹脂。此外，用過氧化氫或二氧化硫處理過量會產(chǎn)生一些毒副作用，因此，為了生產(chǎn)高果汁澄清度和優(yōu)質(zhì)白糖產(chǎn)品，開發(fā)了一種新的用于處理糖汁的低成本活性炭是非常有必要的。

　　我們打算找到一種替代的，有效的降低成本的方法，以消除高濃縮糖泥罐(黑糖漿)中不可接受的糖缺陷，如顏色和濁度。此外，確定了活性炭的使用，并且通過吸附技術(shù)將其與參考商業(yè)活性炭相比用于糖汁的脫色過程，并且根據(jù)系統(tǒng)測量所使用的活性炭表面參數(shù)。首先準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用的材料，糖汁的一系列樣品在拋光過濾器中收集。使用前將樣品新鮮取出并儲存在冰箱中，活性炭從旋風(fēng)出口球閥收集。助濾劑，商用強(qiáng)力無定形二氧化硅，所有其他試劑按原樣使用。

　　圖1:糖汁深色液體，旋風(fēng)分離器球閥活性炭收集器(a)，活性炭(b，c)。

　　糖廠糖汁通過活性炭連續(xù)過程脫色

　　為了檢測活性炭糖汁脫色性能的分析方法，最初進(jìn)行了批次技術(shù)吸附實(shí)驗(yàn)。糖汁溶液通過0.45-μm濾紙過濾以去除任何重質(zhì)懸浮顆粒，對于渾濁溶液，使用3-(N-嗎啉代)丙烷磺酸(MOPS)緩沖液。將已知質(zhì)量(0.5g)的商業(yè)活性炭，活性炭和普通活性炭吸附劑加入到三個單獨(dú)的封閉派熱克斯玻璃瓶中的三種溶液中。將不同的瓶子保持在恒溫恒溫水浴中并定期恒定振蕩直至達(dá)到平衡。然后再次過濾溶液，并在波長420nm處使用紫外可見分光光度計(jì)測定吸光度。

　　測量碘值和糖蜜的數(shù)量

　　制備2.7g I2和4.1g KI在1L溶液中的儲備溶液，將50ml溶液從該溶液加入到0.5g活性炭加商業(yè)活性炭在10mL 5%HCl溶液中。攪拌15分鐘后，過濾樣品，記錄樣品的CR%，并根據(jù)需要的0.1M硫代硫酸鈉的體積(使用淀粉作為指示劑)記錄空白濾液。對于糖蜜數(shù)(MN)測試，將10g黑糖甜菜糖蜜和15g Na2HPO4溶解在500mL水中，并將足夠量的H3PO4加入以調(diào)節(jié)pH約6.5，將上述混合物稀釋至1L并使用5g的光助濾劑(二氧化硅型)過濾。在另一瓶中，在劇烈攪拌下將50mL該溶液加入到0.5g每種脫色劑中，直到溶液沸騰。分光光度法測定樣品和空白的CR%。

　　三種活性炭的特征

　　圖2顯示了20和100μ放大倍數(shù)下的脫色劑的表面形態(tài)和質(zhì)地。(圖2a)顯示商業(yè)活性炭作為參考是非常有效的，內(nèi)部孔隙展現(xiàn)出規(guī)則的多孔層狀結(jié)構(gòu)，在另一方面，在(圖2B)，本次測試活性炭示出了相似于商業(yè)活性炭。由于高白氧化鎂含量，表面紋理類似于無定形片和多分枝層。在普通活性炭的情況下(圖2c)由于二氧化硅來自海洋，最終可以看到不同的結(jié)構(gòu)，并且普通活性炭的表面結(jié)構(gòu)具有深孔和環(huán)，并且結(jié)晶模式?jīng)]有意義。由于二糖分子占據(jù)這些空間的可能性，所有這些紋理特征有助于糖色吸附。

　　圖2：商業(yè)活性炭(a)活性炭(b)普通活性炭(c)在100和20μm放大倍率下的顯微照片。

　　活性炭與其他脫色劑的比較

　　使用原糖樣品作為吸附溶液的最大CR%用作活性炭和其他吸附劑之間的比較的模型。這項(xiàng)研究的結(jié)果很明顯，活性炭具有高CR%，符合標(biāo)準(zhǔn)的脫色結(jié)構(gòu)。任何糖脫色劑的性能系統(tǒng)地取決于其CR%，然而，由于不包括母體負(fù)載顏色，僅CR%是不夠的。為了確定CR%的性能，工藝技術(shù)應(yīng)與色料供應(yīng)相結(jié)合。吸附劑的吸附能力比其他不同的基于碳或離子交換劑的脫色劑的吸附能力相對較高。我們的研究結(jié)果揭示了這些動力學(xué)的潛力，成為一種有效的廢水吸附劑，用于從水系統(tǒng)中去除有機(jī)顏色。

　　活性炭對糖精煉中糖泥汁的脫色具有極大的活性。活性炭的高比表面積增強(qiáng)吸附和顏色去除。發(fā)現(xiàn)這次研制的活性炭與實(shí)際用于糖修復(fù)的吸附劑的活性炭相當(dāng)。此外，活性炭的表面形貌與商業(yè)參考活性炭非常相似，正確的CR%為81.20%，能夠去除大部分酚類化合物，其機(jī)理是基于表面紋理功能性質(zhì)和表面電荷親和力。

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