专利名称：制糖用复合型澄清剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及甘蔗糖厂糖汁澄清处理用澄清剂技术领域。
背景技术：
现阶段在我国的甘蔗亚硫酸法糖厂中，由于糖汁的清净脱色率低，白砂糖的色值和灰份以及SO2含量偏高，难于生产出优质的白砂糖。为了提高糖汁的清净脱色效果，糖厂通常在糖汁的清净过程中加入澄清脱色剂。因此澄清脱色剂是制糖澄清过程中必不可少的化学助剂之一，其使用效果直接影响产品质量和成本。一种高效澄清脱色剂的开发成功将会给制糖工艺带来一次新的改革，也使产品质量上升至一个新的台阶。几十年来，国内外的制糖工作者在这方面做了大量的研制工作，并且取得了一定的进展。
现有报导的糖用澄清脱色剂主要有聚合氯化铝(如G409、TR脱色清净剂)、聚合硅酸铝、聚合硅酸锌等无机澄清剂和聚丙烯酰胺、壳聚糖等阳离子有机高分子澄清剂。糖用澄清剂在糖汁的作用机理主要是基于这些阳离子型高分子物质对糖汁中带负电荷胶体和色素的电中和能力和较强的吸附性能。无机澄清剂一般具有较强的吸附电中和能力，但其分子量相对较低，在澄清过程中实现胶体颗粒间粘结架桥的能力有限，要获得理想架桥絮凝效果往往需要投入大剂量的澄清剂，导致药剂费用的增加和残留铝含量超标的问题。当用无机聚合氯化铝作糖用澄清剂处理蔗汁时其不足还在于它所形成的絮凝物细小、松散，体积大，沉降或上浮速度较慢，泥汁或浮渣较难处理。阳离子有机高分子澄清剂一般具有较高的分子量和线性的长分子结构，具有很强的颗粒间粘结架桥的能力，但由于阳离子有机高分子澄清剂电荷密度都不高，其电中和能力相对较弱，同时受到长链碳氢基原料和制造成本等限制，阳离子有机高分子澄清剂的使用成本较高。
对于糖汁的澄清脱色剂的基础研究已经有较多的文献报导，研究结果认为，用阳离子型的无机高分子物质和阳离子型的有机高分子物质配合作为糖用澄清脱色剂，对糖厂糖汁的澄清效果最佳。在文献报导中阳离子型的无机高分子物质和阳离子型的有机高分子物质的配合使用通常是在两点或两点以上的加药点分别加入单独的组分，各组分分别作用以达到最佳的澄清效果。因此需要的加药设备及仪器较多，操作程序较复杂，当糖汁的处理量不稳定时，操作及调整都比较困难。
超细粉体技术是随近代科技的发展而发展起来的一门新兴的科学技术，是材料科学的重要组成部分。在水处理技术中，应用超细粉体作为晶核以强化凝聚效果已经有相关报道。近年有报道在石灰乳中混入高岭土，碳酸钙，煤灰等超细颗粒用于蔗汁处理以强化澄清效果。但应用高纯度的硅藻土、珍珠岩粉、粘土等超细粉体与无机/有机阳离子进行复合作为一种糖用澄清剂尚未见报道。
鉴于上述原因，无机-有机-超细粉体复合型澄清剂既能充分发挥无机高分子的吸附电中和作用又能充分发挥有机高分子的粘结架桥作用，同时借助超细粉体的晶核作用强化了凝聚清净效果，而且在糖汁的澄清处理过程中只需要一次投加澄清剂就能达到高效澄清的目的，这对于提高澄清设备的处理能力，简化操作，提高效率等方面起重要作用，是一种很有前途的新型糖用澄清剂。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有制糖用澄清剂存在的缺点，提供一种高效、经济的制糖用复合澄清剂，用来辅助处理甘蔗糖厂的混合汁和滤清汁及粗糖浆；本发明的另一个目的是提供这种复合型糖用澄清剂的制备方法。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现一种制糖用复合型澄清剂，由聚合氯化铝、有机高分子材料、超细粉体混合而成，其中有机高分子材料是指壳聚糖、壳聚糖季铵盐、二甲基二烯丙基氯化铵聚合物、二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物其中之一或它们的组合，其特征在于各组分的重量比为
聚合氯化铝 45～90％；有机高分子材料 1～10％；超细粉体 5～50％。
所述的超细粉体为珍珠岩粉、硅藻土或粘土其中之一或它们的组合。
所述的聚合氯化铝中Al2O3含量为28.5～30％，盐基度65～95％。
所述壳聚糖的脱乙酰度为80～90％。
所述超细粉体的细度为200～400目。
一种如上所述的制糖用复合型澄清剂的制备方法，其特征在于包括下列步骤步骤一，用溶剂将有机高分子材料溶解成一定浓度的溶液；步骤二，将步骤一所配溶液与超细粉体按混合成为有机复合材料；步骤三，将步骤三所得有机复合材料再与具有一定盐基度的聚合氯化铝混合成为有机无机复合材料；步骤四，最后将具有一定脱乙酰度的壳聚糖加入到步骤三所得的有机无机复合材料并在常温常压下混合搅拌即成为粉状的复合型糖用澄清剂成品。
混合搅拌机转速为100～500r/m，混合搅拌温度为常温。
为简化工艺流程，也可以将上述步骤二、步骤三和步骤四合为步骤二，将步骤一所配溶液与超细粉体、聚合氯化铝和壳聚糖一起放入混合机中混合搅拌成为复合型糖用澄清剂成品。
由上述方法制得的复合型糖用澄清剂可应用在甘蔗糖厂混合汁和滤汁及粗糖浆的澄清处理过程。
本复合型糖用澄清剂在甘蔗糖厂混合汁和滤汁及粗糖浆澄清处理过程中的作用原理是当将复合型糖用澄清剂加入到混合汁和滤汁及粗糖浆时，澄清剂中具有较强吸附电中和能力的无机阳离子的聚合氯化铝使混合汁及滤汁中含有的带负电性有色物质和胶体物质电中和脱稳，并起吸附架桥作用。但由于其分子量相对较低，在澄清过程中实现胶体颗粒物间粘结架桥的能力有限，此时复合型糖用澄清剂中具有很强颗粒物间粘结架桥的能力的有机阳离子高分子利用其具有大的分子量和线性的长分子链结构，使无机阳离子作用所形成的矾花颗粒增大、密实。
在甘蔗糖厂混合汁和滤汁澄清及粗糖浆处理过程中，絮凝颗粒受混合汁和滤汁糖浆密度大的影响，固液分离的时间往往比较长，影响了澄清效果。复合型糖用澄清剂中的超细粉体在糖汁中起到了晶核的作用，澄清剂的超细粉体会与混合汁或滤汁或糖浆中的胶体物质、色素等非糖份交错地结合在一起，形成更大的絮凝颗粒。在混合汁和滤汁的澄清过程中这些更大的絮凝颗粒以较快的速度沉降；而在糖浆的澄清过程中这些更大的絮凝颗粒会与微气泡报包裹在一起，在浮力的作用下迅速浮液面；从而实现了短时间的固液分离。
本复合型糖用澄清剂可通过控制澄清剂中阳离子无机高分子聚合氯化铝与阳离子有机高分子材料及超细粉体的配比，优化阳离子无机高分子的强电中和作用和阳离子有机高分子的粘结架桥作用以及超细粉体的晶核作用，从而达到混合汁和滤汁及粗糖浆的高效澄清处理。
与现有技术对比，本发明具有如下实质性特点和显著进步1.充分利用了有机阳离子高分子分子链上所带正电荷与无机阳离子的正电荷的相叠加效应，增强了压缩双电层能力，使得颗粒间产生广泛的局部接触凝聚，从而提高脱色效果。充分利用了有机阳离子高分子分子链在脱稳颗粒物之间架桥及超细粉体的晶核强化作用形成较大絮团而加速沉降或在微气泡的作用下迅速上浮。因而缩短了固液分离的时间，大大提高了澄清设备的利用率。
2.充分利用了无机阳离子/有机阳离子对超细粉体的改性修饰作用，在复合型糖用澄清剂配制成使用液的过程中使负电性的超细粉体呈正电性，强化了糖用澄清剂的压缩双电层能力及吸附能力，使澄清脱色效果达到较高的水平。
3.本发明的复合型糖用澄清剂原料来源易得，制造方法简单，成本低，易于实现工业化生产。
4.本发明的复合型糖用澄清剂由于具有较高的澄清效率，因此在甘蔗亚硫酸法糖厂澄清过程中使用时，它不仅提高了白砂糖的产品质量(如减少白砂糖的色值、浊度、二氧化硫等)，而且还可以减少原亚硫酸法流程中辅助材料如磷酸等用量，降低生产成本。
具体实施例方式
下面将结合实施例对本发明作进一步详细的说明实施例1步骤一，用水溶解二甲基二烯丙基氯化铵均聚物成浓度为10％的溶液，取8千克于储罐中；步骤二，取300目硅藻土30千克、300目珍珠岩粉10千克于混合机中，在转速为100转/分的条件下不停搅拌，同时将8千克10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液缓慢加入粉体中，聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液加入完毕后，继续搅拌15分钟；步骤三，然后将150千克的聚合氯化铝(盐基度为85％，Al2O3含量为30％)加入到混合机中；步骤四，最后将5千克脱乙酰度为85％的壳聚糖加入到混合机中，尔后继续搅拌30分钟后停止；步骤五，从混合机中取出混合物，并入袋包装即得本发明的复合型糖用澄清剂-1。
本实例中各组分的重量百分比含量为聚合氯化铝 75％，硅藻土 15％，珍珠岩粉5％，二甲基二烯丙基氯化铵均聚物 0.4％，壳聚糖 2.5％。
应用在日榨750吨的甘蔗亚硫酸法糖厂生产线上将上述复合型糖用澄清剂-1稀释后加入蔗汁预灰后的混合汁箱中，复合型糖用澄清剂-1的添加量为300kg/1000吨甘蔗，磷酸添加量减少为未加复合型糖用澄清剂-1时的50％(即140kg磷酸/1000吨甘蔗)，连续加药176小时。结果如下表1由表可见，复合型糖用澄清剂-1不仅有效地提高了蔗汁的脱色除浊效果、减少滤泥的残糖、减少了生产的糖份损失。而且减少了澄清过程的辅助材料，降低了生产成本。
表一
实施例2步骤一，取7.5千克浓度为10％的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物和7.5千克含10％壳聚糖季铵盐的水溶液于储罐中并混合均匀成为有机高分子材料混合液；步骤二，取300目硅藻土30千克、300目珍珠岩粉15千克和300目粘土21千克于混合器中，在转速为100转/分的条件下不停搅拌；将步骤一的有机高分子混合液缓慢加入粉体中步骤二的混合器中，继续搅拌15分钟；步骤三，再将75千克的聚合氯化铝(盐基度为85％，Al2O3含量为30％)加入混合器中；步骤四，最后将5千克脱乙酰度为90％的壳聚糖加入混合器中继续搅拌30分钟后停止；步骤五，从混合机中取出混合物，并入袋包装即得本发明的复合型糖用澄清剂-2。
本实例各组分的重量百分比含量为聚合氯化铝50％，
硅藻土20％，珍珠岩粉 10％，粘土 14％，二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物 0.5％，壳聚糖季铵盐 0.5％，壳聚糖3.0％。
应用在日处理滤汁1500吨的甘蔗亚硫酸法糖厂生产线上，将复合型糖用澄清剂-2稀释后按添加量约100kg/1000吨滤汁(从无滤布真空吸滤机来的滤汁)的比例加入下面滤汁快速沉降处理系统的工艺流程中。表2为试验的结果，结果表明复合型糖用澄清剂在滤汁快速沉降澄清处理的工艺中其脱色效果及对滤汁清度的提高和纯度的提高是相当有效的。从快速沉降池处理滤汁现场运作情况也可以看到，加入澄清剂后从设备的第一个泥汁视镜可观察到沉淀颗粒粗大且快速沉降的情况，设备的第二个泥汁视镜基本看不到沉淀颗粒。这就说明了复合型澄清剂配合快速沉降池使用不仅可以提高滤清汁的质量，而且可以缩短滤汁在快速沉降池的停留时间，从而提高了设备的处理能力。
附
图1为本应用实例的工艺流程图。
表二
备注空白为8小时，表中数据为样品分析数据的平均值实施例3步骤一，用水溶解二甲基二烯丙基氯化铵均聚物成浓度为10％的溶液，取10千克于储罐中；步骤二，取400目硅藻土15千克于混合机中，在转速为100转/分的条件下将10千克10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液缓慢加入粉体中，聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液加入完毕后，继续搅拌15分钟；步骤三，然后将165千克的聚合氯化铝(盐基度为85％，Al2O3含量为30％)加入到混合机中；步骤四，最后将15千克脱乙酰度为85％的壳聚糖加入到混合机中，尔后继续搅拌30分钟后停止；步骤五，从混合机中取出混合物，并入袋包装即得本发明的复合型糖用澄清剂-3。
本实例中各组分的重量百分比含量为聚合氯化铝 82.5％，硅藻土 7.5％，二甲基二烯丙基氯化铵均聚物 0.5％，壳聚糖 7.5％。
应用在日榨甘蔗2500吨的甘蔗亚硫酸法糖厂的粗糖浆气浮澄清处理生产流程中，将复合型糖用澄清剂-3稀释后按添加量约200kg/1000吨糖浆的比例代替原工艺流程的净水剂加入粗糖浆气浮澄清处理系统中。结果如表3所示。由表3可见，本复合型糖用澄清剂可有效地对粗糖浆进行澄清处理，相对原使用的净水剂处理效果更好。
附图2为糖厂粗糖浆气浮澄清工艺流程图，表三
注1)国家一级白砂糖标准色值＜170IU混浊度＜9度不溶物＜50mg/kg。
权利要求
1.一种制糖用复合型澄清剂，由聚合氯化铝、有机高分子材料、超细粉体混合而成，其中有机高分子材料是指壳聚糖、壳聚糖季铵盐、二甲基二烯丙基氯化铵聚合物、二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物其中之一或它们的组合，其特征在于各组分的重量比为聚合氯化铝 45～90％；有机高分子材料 1～10％；超细粉体 5～50％。
2.根据权利要求1所述复合型澄清剂，其特征在于所述的超细粉体为珍珠岩粉、硅藻土或粘土的其中之一或它们的组合。
3.根据权利要求1所述复合型澄清剂，其特征在于所述的聚合氯化铝中Al2O3含量为28.5～30％，盐基度65～95％；壳聚糖的脱乙酰度为80～90％；超细粉体的细度为200～400目。
4.一种如权利要求1或2或3所述的制糖用复合型澄清剂的制备方法，其特征在于包括下列步骤步骤一，将有机高分子材料用稀释剂配成一定浓度的溶液；步骤二，将步骤一所配溶液与超细粉体按比例混合成为有机复合材料；步骤三，将步骤二所得有机复合材料再与具有一定盐基度的聚合氯化铝混合成为有机无机复合材料；步骤四，最后将壳聚糖加入到步骤三所得的有机无机复合材料并在常温常压下经混合搅拌即成为复合型糖用澄清剂成品。
5.如权利要求4所述的制糖用复合型澄清剂的制备方法，其特征在于将步骤二、步骤三和步骤四合为步骤二，将步骤一所配溶液与超细粉体、聚合氯化铝和壳聚糖一起放入混合机中混合搅拌成为复合型糖用澄清剂成品。
全文摘要
本发明涉及甘蔗糖厂糖汁澄清处理用澄清剂技术领域，提供一种制糖用复合型澄清剂，其由聚合氯化铝、有机高分子材料(包括壳聚糖、壳聚糖季铵盐、聚二甲基二烯丙基氯化铵等)和超细粉体(包括珍珠岩粉、硅藻土、粘土等)按比例(45～90∶1～10∶5～50)混合而成。该复合型澄清剂不仅具有优良的电中和能力，和高效能的架桥作用，而且具有成本低，固液分离速度快，使用方便，安全无毒。特别适应于甘蔗糖厂混合汁和滤汁及糖浆的澄清处理。本发明原料来源丰富，合成步骤简单，操作方便。
文档编号C13B20/00GK1958811SQ20061003683
公开日2007年5月9日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者黄玉南, 黄俊生, 徐晓燕, 童禧玲, 邬尔文 申请人:广州甘蔗糖业研究所