談石油焦基活性炭脫色紅糖溶液工藝
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摘要：本文以石油焦為研究對(duì)象，采用KOH活化法制備了石油焦基活性炭，利用該活性炭對(duì)紅糖溶液進(jìn)行了脫色工藝條件的研究。通過(guò)在波長(zhǎng)560nm下采用分光光度計(jì)測(cè)定溶液的吸光度，篩選出適宜的脫色條件。研究結(jié)果表明，活性炭對(duì)紅糖溶液的最佳脫色條件為：活性炭加入量占紅糖質(zhì)量的3%，脫色溫度60℃，脫色時(shí)間30min，在此條件下，紅糖溶液的脫色率可達(dá)62.23%。
關(guān)鍵詞：石油焦基活性炭；紅糖溶液；脫色；吸光度
引言
白糖是人們生活中常見(jiàn)的調(diào)味品，它是以甘蔗和甜菜為主要原料，通過(guò)糖汁的提取，濃縮，提純脫色、精制、干燥等工序制備而成[1]。盡管我國(guó)是食糖的生產(chǎn)大國(guó)，工藝技術(shù)比較成熟，但是目前國(guó)內(nèi)市面上流通的白糖質(zhì)量與國(guó)際市場(chǎng)的精制糖相比仍存在一定的差距。因此，我國(guó)需求高品質(zhì)糖的食品行業(yè)往往需要糖品的進(jìn)口。為了充分利用我國(guó)甘蔗和甜菜資源，提高糖品的高附加值，必須對(duì)糖品制備工藝中的中間產(chǎn)品的提純脫色深入研究。在我國(guó)的制糖工業(yè)中，一般情況下，紅糖是制備白糖或精糖的中間產(chǎn)品。紅糖溶液中含有一些鐵及其他雜質(zhì)，在除去固形物后，溶液中含有各種溶解于水的其他有機(jī)或無(wú)機(jī)物，有些有顏色，有些沒(méi)顏色。進(jìn)一步精制時(shí)需要將其顯色物質(zhì)和雜質(zhì)脫除。糖液脫色的方法有很多：膜分離法、色譜分離法、離子交換法、活性炭脫色法、亞硫酸法[2-6],其中，活性炭脫色技術(shù)因其活性炭來(lái)源豐富、經(jīng)濟(jì)性高、脫色效果好、工藝技術(shù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文以石化行業(yè)的副產(chǎn)品石油焦為研究對(duì)象，高溫下通過(guò)KOH刻蝕活化，得到石油焦基活性炭。研究制備的活性炭在紅糖溶液中的脫色工藝條件。通過(guò)本文的研究一方面可以為活性炭脫色糖液拓寬活性炭原料的來(lái)源，另一方面為石油焦基活性炭脫色紅糖溶液工藝提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
質(zhì)量比為3:1堿焦比的活性炭；蔗糖為紅糖（市售紅糖，中國(guó)沈陽(yáng)北糖糖業(yè)有限公司）
1.2儀器與設(shè)備
DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州世紀(jì)雙科實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；紫外光譜（PerkinElmerLambda900UV/VIS/NIRspectrophotometer(USA)）可見(jiàn)分光光度計(jì)722S；超聲波清洗儀（濟(jì)南科爾超聲波設(shè)備有限公司，KR-300）；DHG-9108A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；FA2104N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1活性炭的制備以KOH為活化劑，按照質(zhì)量比3：1與石油焦混合，加入少量去離子水，充分混合后放置24h。在120℃干燥箱中干燥4h后轉(zhuǎn)移至活化爐內(nèi)N2保護(hù)下進(jìn)行活化處理，活化條件為：升溫速率2℃/min，終溫750℃，恒溫時(shí)間1h。自然冷卻至室溫后，取出活化產(chǎn)物。加入稀HCl（5%）和去離子水至中性。過(guò)濾后將濾紙放入烘箱干燥24h，得到石油焦基活性炭。
1.3.2紅糖溶液脫色效果的計(jì)算將紅糖溶液配置成0.1g/ml的溶液。再加入一定量的活性炭，攪拌后置于恒溫水浴鍋中脫色。將脫色后的紅糖溶液用蒸餾水稀釋一倍后，在波長(zhǎng)560nm(按照ICUMSA方法)下，以蒸餾水作為空白，用可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定溶液的吸光度。按下式計(jì)算脫色效果：脫色效果/%=C始-C終/C始式中：C始為脫色前飽和溶液稀釋一倍后的吸光度，C終為脫色后紅糖溶液稀釋一倍后的吸光度。
2結(jié)果與討論
2.1標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制
紅糖溶液中含有除了含有蔗糖分子外，還含有一些能使蔗糖溶液具有顏色的其他分子。本文主要研究活性炭對(duì)這些使蔗糖溶液顯示顏色的分子的吸附效果。因此需要確定在紫外光下這些分子的最大吸收波長(zhǎng)。采用紫外光譜對(duì)配置的蔗糖溶液進(jìn)行分析，如圖1所示。從圖1中可知，紅糖溶液的紫外光譜中出現(xiàn)了兩個(gè)峰，分別位于280nm和560nm附近[7-8]。由圖1可知，280nm附近為蔗糖分子的最大吸收峰，560nm附近為顯色物質(zhì)分子的最大吸收峰位置。因此，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程選擇560nm作為分光光度計(jì)的吸收波長(zhǎng)。將已配置成0.1g/ml的溶液稀釋不同的濃度，在560nm的吸收波長(zhǎng)下測(cè)試溶液的吸光度。紅糖溶液濃度與吸光度的關(guān)系為：A=0.03872C+0.03774，并且擬合的曲線具有良好的線性相關(guān)度（見(jiàn)圖2所示）。
2.2不同活性炭用量對(duì)紅糖溶液脫色效果的影響
分別稱取不同質(zhì)量的活性炭，加入已配置好的紅糖溶液中?；钚蕴刻砑恿糠謩e為1%，2%，3%，4%和5%，在60℃的條件下吸附30min。布氏漏斗過(guò)濾出活性炭，剩余的濾液采用分光光度計(jì)在560nm的波長(zhǎng)下測(cè)試其吸光度（見(jiàn)圖3所示）。由圖3可見(jiàn)當(dāng)活性炭用量為3%，具有最小的吸光度，此時(shí)得到的濾液中顯色雜質(zhì)被吸附的最多。因此單獨(dú)考察活性炭添加量對(duì)紅糖溶液脫色效果的影響時(shí)，活性炭的用量為溶液的3%是效果最優(yōu)。
2.3不同溫度對(duì)紅糖溶液脫色效果的影響
分別在40℃，50℃，60℃，70℃和80℃的溫度，活性炭添加量3%的條件下，脫色25min。活性炭吸附后，紅糖溶液過(guò)濾，濾液的吸光度見(jiàn)圖4所示。由圖4可知在溫度60℃時(shí)，吸光度最小，因此，最佳脫色溫度為60℃。溫度過(guò)高脫色效果反而不好，可能是在較高溫度下活性炭吸附的色素又解吸了。
2.4不同溫度對(duì)紅糖溶液脫色效果的影響
在60℃，活性炭添加量為3%的條件下，考察脫色時(shí)間對(duì)脫色效果的影響，如圖5.如圖5，最佳脫色時(shí)間為30min，此時(shí)的吸光度為0.102，折算脫色率為65%。從圖3可知，當(dāng)脫色時(shí)間超過(guò)30min時(shí)，吸光度升高，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)榛钚蕴康奈绞且粋€(gè)吸附和解吸的動(dòng)態(tài)過(guò)程，時(shí)間長(zhǎng)了吸光度反而升高可能是因?yàn)槲降纳赜轴尫帕顺鰜?lái)。
3結(jié)論
通過(guò)本實(shí)驗(yàn)證明，石油焦基活性炭對(duì)紅糖溶液的最適宜的脫色條件為活性炭用量3%，脫色溫度60℃，脫色時(shí)間30min，在此條件下，紅糖溶液的脫色率可達(dá)62.23%。
參考文獻(xiàn)
[1]黃琴,陳博儒,高梓原,等.改性甜菜纖維的制備及其在糖液脫色中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2019,19(02):121-129.
[2]楊海耀,賴風(fēng)英,林慶生,等.陽(yáng)離子表面活性劑糖漿脫色除濁[J].中國(guó)甜菜糖業(yè),2003(2):8-10.
[4]孫煥煥,楊鋒,羅佐帆,等.射流空化強(qiáng)化糖液亞硫酸法脫色的研究[J].廣西糖業(yè),2016(1):24-30.
[5]沈石妍,郭家文,崔杰,等.制糖生產(chǎn)糖液脫色方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)糖料,2015(05):70-73.
[6]馬永香,華欲飛,孔祥珍,等.離子交換樹(shù)脂對(duì)大豆糖蜜上清液脫鹽脫色工藝的研究[J].中國(guó)油脂,2015(01):70-75.
[8]柴博華,趙振剛,扶雄.改性甘蔗渣吸附劑在糖液脫色中的應(yīng)用及其再生方法的研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械,2013(14):71-74.
作者：吳秋萍 甘愛(ài)波 張曉慶 付學(xué)順 程俊霞 單位：遼寧科技大學(xué)