专利名称：用于改进糖液和糖浆的磷酸盐化澄清的组合物和方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于改进糖液和糖浆的磷酸盐化澄清的组合物和方法。相关技术糖液和糖浆澄清的行业标准包括磷酸盐化或碳酸盐化工艺(Cane SugarHandbook (蔗糖手册)，第12版，第454-455页)。在磷酸盐化澄清工艺中，将石灰和磷酸加至糖液或糖浆中以形成磷酸钙絮凝物。絮凝物的形成将杂质陷入絮凝物基质中和周围，并且将空气通入糖液或糖浆中以使絮凝物和在其中所除去的杂质浮起。在澄清槽的顶部形成包含絮凝物和所陷入杂质的浮起的浮渣。将浮渣从澄清槽的顶部除去并且将纯化的糖液或糖浆从澄清槽的底部部分取出。可有利地加入聚合物絮凝剂和促凝剂，例如聚丙烯酰胺絮凝剂和季铵促凝剂所示例的那些，以增强磷酸盐化工艺(Cane Sugar Handbook(蔗糖手册)，第12版，第454-455页)。在磷酸盐化澄清之后，可给予糖液和糖浆额外的澄清度；这可通过厚沙床过滤和/或其它脱色工艺来实现，所述其它脱色工艺例如用粉末活性炭(PAC)和硅藻土(DE)过滤处理澄清的糖液，或将澄清的糖液通过颗粒活性炭(GAC)或离子交换树脂(IER)柱。用于糖液和糖浆澄清的较新的工艺包括授权于Gil等人的美国专利第5281279号所示例的那些。这一专利描述了通过用可以是石灰、磷酸根离子源、聚电解质及其组合的絮凝剂处理粗制糖汁来从粗制糖汁生产精制糖的方法。将所处理的粗制糖汁通过蒸发浓缩以形成糖浆，随后通过絮凝剂处理，之后过滤，之后使用离子交换树脂脱色并脱灰分。在美国专利第4247340号中，Cartier要求了纯化不纯糖溶液的工艺的权利，其包括同时脱色和澄清，包括将所述不纯糖溶液与处于大致球状珠的形式的亚显微离子交换树脂接触，所述离子交换树脂 具有约0.01至1.5微米的直径，之后将该离子交换树脂与糖溶液分离。所述离子交换树脂颗粒可以絮凝物的形式分离，所述絮凝物由不纯糖溶液中的杂质形成或通过在糖溶液中加入足够的絮凝剂以将所有树脂颗粒絮凝来形成。用于含糖汁和相关产品的糖澄清的另一个实例包括授权于Clarke等人的美国专利第5262328号中所描述的。所述组合物是氯化羟铝、石灰和活性膨润土的干燥粉末混合物。所述组合物还可包含聚合物絮凝剂，例如聚丙烯酰胺。
发明内容
根据上文描述的信息，本发明提供了导致糖液和糖浆的磷酸盐化澄清得到改进的新型组合物和方法。改进的方法可包括直接向磷酸盐化化学反应槽(加入传统磷酸盐化化学品处)加入组合物，或在磷酸盐化化学反应槽之前的某些阶段加入组合物，例如在糖熔化工段加入。所述组合物还可在糖纯化工艺中的任何位点加入。将本发明所提供的组合物密切混合至糖液或糖浆中并且允许反应以便使由此所获得的澄清糖液的某些特性得到改善，例如，当糖液或糖浆还与通常在磷酸盐化工艺中加入的化学品反应时。
所述方法可包括向糖液加入组合物，所述组合物具有至少一种颗粒硫试剂和至少一种或多种其它颗粒固体，其选自颗粒含磷试剂、二氧化硅试剂、颗粒碳质试剂、颗粒铝试齐 、颗粒助滤剂和颗粒铵试剂。所述颗粒硫试剂是具有包含至少一个硫原子和至少三个氧原子的化学式的化合物。所述颗粒含磷试剂是化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的化合物。所述颗粒铝试剂是化学式中包含至少一个铝原子和至少三个氧原子的化合物。所述颗粒铵试剂是化学式中具有至少一个铵基(NH4)的化合物。示例性颗粒助滤剂包括硅藻土和珍珠岩。在实施方案中，所述组合物可包含颗粒含磷试剂和二氧化硅试剂、颗粒铝试剂和/或颗粒碳质试剂。将所述组合物加至磷酸盐化化学反应槽或在磷酸盐化化学反应槽之前加入。在一些实施方案中，所述方法包括将包含至少一种颗粒硫试剂的组合物加至磷酸盐化化学反应槽或在磷酸盐化化学反应槽之前加入。在示例性方法中，在加入所述组合物之后至少5分钟将磷酸盐化化学品加至所述工艺过程中。所述磷酸盐化化学品可以是(例如)聚合物脱色剂、磷酸、石灰和絮凝剂。所述组合物的组分可单独加至糖液，或者可在加至糖液之前将所述组合物的两种或更多种组分混合。在使用所述方法时，所加入的磷酸盐化化学品的量可小于不加入所述组合物时所需的磷酸盐化化学品的量，或者可改善糖的纯度，如通过颜色、浊度和灰分中的一种或多种所测量的。用于在所述方法中使用的示例性组合物包含约55%至约85%的颗粒硫试剂、约15%至约35%的颗粒含磷试剂和约0.5%至约15%的二氧化硅试剂。示例性组合物可包含约55%至约75%的颗粒硫试剂、约5%至约25%的颗粒含磷试剂、约2%至约20%的碳质试剂、约0.5%至约15%的颗粒铝试剂和约0.5%至约10%的二氧化硅试剂。用于在本发明所述方法中使用的组合物可包含至少一种颗粒硫试剂和一种或多种其它颗粒固体，其选自二氧化硅试剂、颗粒含磷试剂、颗粒碳质试剂、颗粒铝试剂、选自硅藻土或珍珠岩的颗粒助滤剂和颗粒铵试剂。示例性组合物包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂和二氧化硅试剂。示例性实施方案还可包含颗粒铝试剂和碳质试剂。示例性实施方案可包含颗粒铵试剂。在实施方案中，颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的比例可从约1:1至约5:1或从约3: I至约4: I。示例性组合物可包含约55%至约85%的颗粒硫试剂、约15%至约35%的颗粒含磷试剂和约0.5%至约15%的二氧化硅试剂或者约55%至约75%的颗粒硫试剂、约5%至约25%的颗粒含磷试剂、约2%至约20%的碳质试剂、约0.5%至约15%的颗粒招试剂和约0.5%至约10%的二氧化娃试剂。本发明提供了之前尚未实现的超越现有方法的优点。本发明可使糖精制工艺中的生产能力和生产量得到提高。这可使单位时间的产量提高或生产相同量的糖所需的时间减少。本发明的组合物和方法还在澄清工艺之后提供了更加高度精制的糖。这可减少或消除对其它下游工艺的需要，例如离子交换树脂或活性炭脱色。消除或减少对下游工艺的需要可缩短精制时间，减少化学品的花费并且通过减少对化学处理的需要来节约成本。使用根据本发明的组合物和方法生产的精制冰糖通常表现出更低的浊度、更少的沉淀物、更少的灰分以及更浅的颜色。通过下文 详细的描述、讨论和所附的权利要求，本发明的其它新颖特征和其它目标将是显而易见的。
具体实施例方式尽管现在将描述本发明的具体实施方案，但是应当理解这些实施方案仅是举例说明并且仅仅说明了可以代表本发明原理的应用的多种可能的具体实施方案中的一小部分。如所附权利要求中所进一步定义的，本发明所属领域中的技术人员所做出的变化和改变在本发明的精神、范围和预期中。本文所引用的所有参考文献如同其每一个单独并入一样通过引用并入本文。本发明方法包括直接向磷酸盐化化学反应槽(加入传统磷酸盐化化学品处)加入组合物或在磷酸盐化化学反应槽之前的某一阶段加入组合物，例如在糖熔化工段加入，尽管如下文所进一步描述的，所述组合物可在精制工艺的其它阶段加入。在示例性实施方案中，根据本发明的组合物与在传统磷酸盐化工艺中通常所加入的成分结合加入。然而，本发明组合物的使用提供了改善的澄清并且同时有可能使澄清期间所使用的传统磷酸盐化试剂的量的减少。在一些示例性实施方案中，本发明的组合物在磷酸盐化步骤之前加入。例如，可在传统磷酸盐化处理之前加入所述组合物以与糖液接触至少约5分钟、在传统磷酸盐化处理之前加入以与糖液接触至少约10分钟、在磷酸盐化处理之前加入以与糖液接触至少约15分钟、在磷酸盐化处理之前加入以与糖液接触至少约20分钟或在磷酸盐化处理之前加入以与糖液接触至少约30分钟。所述磷酸盐化处理可在磷酸盐化化学反应槽中发生。磷酸盐化可包括以任何浓度、任何量使用在磷酸盐化工艺中常用的试剂的处理。然而，本发明可提供改善的结果，甚至当使用了减少量的磷酸盐化化学品时。例如，在使用聚合物脱色剂、磷酸、絮凝剂和消石灰的混合物的方法中，一种或多种试剂的量或试剂的总量可减少至低于通常所用量的约90%、低于通常所用量的约75%、低于通常所用量的约60%或低于通常所用量的约50%。例如，聚合物脱色剂的量可减少至另外所需量的约20%至约80%，磷酸的量可 减少至另外所需量的约30%至约80%，并且消石灰的量可减少至另外所需量的约60%至约90%。作为另外一种选择，所述组合物可在糖纯化工艺中的任何位点加入。将所述组合物密切混合至糖液或糖浆并且允许糖液或糖浆与所加入的组合物反应以便使由此所获得的澄清糖液的某些特性得到改善。如本文所用的，术语“糖液”或“糖浆”是指含有糖的任何液或浆。在示例性实施方案中，糖来自植物来源，例如(诸如)玉米、甘蔗或甜菜。糖液和/或糖浆的实例包括蔗糖或甜菜糖糖液或糖浆、淀粉水解物来源的甜味剂(例如高果糖玉米糖浆和葡萄糖)的溶液或本领域中所使用的其它溶液。根据本发明，在磷酸盐化工艺中可使用几种组合物。通常，所述组合物可包含一种或多种组分，其选自颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂、二氧化硅试剂、碳质试剂、颗粒助滤剂、颗粒铵试剂和聚合物脱色剂。之前已在糖精制工艺中使用了本发明组合物的一些组分。然而，一般来说，这些材料通常在下游工艺中使用，即在磷酸盐化澄清之后。已经发现在磷酸盐化工艺之前或者作为磷酸盐化工艺的一部分使用本发明组合物的处理提供了超越现有磷酸盐化工艺的优良结果和出乎意外的优点。颗粒硫试剂是化学式中包含至少一个硫原子和至少三个氧原子的颗粒固体。例如，颗粒硫试剂可以是包含具有通式SyOx的离子的化合物，其中y通常是1-2，并且X彡2.0y。在示例性颗粒硫试剂中，当y = l时，X是3或以上,并且当y = 2时，x = 4或以上。硫试剂的实例包括亚硫酸(S032_)盐、亚硫酸氢(HS03_)盐、硫酸(S042_)盐、硫酸氢(HSO4-)盐、焦亚硫酸(S2O5-2)盐、次硫酸(S2O4-2)盐等等。具体实例包括亚硫酸钠、亚硫酸氢纳、焦亚硫Ife纳、硫Ife纳、硫Ife龜!纳以及次硫Ife纳(连二亚硫Ife纳)。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒硫试剂的其它化合物。颗粒含磷试剂是化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒固体。例如，颗粒含磷试剂可以是包含具有通式PyOx化合物的离子的化合物，其中y通常为1-2，并且X彡2.0y。在示例性颗粒含磷试剂中，当y = I时，X是3或以上,并且当y = 2时，x =4或以上。含磷试剂的实例包括亚磷酸氢盐(ΗΡ032_)化合物、磷酸二氢盐(H2PO41O化合物、磷酸氢盐(ΗΡ042_)化合物、酸式焦磷酸盐(H2P2O72O化合物和偏磷酸盐(PO3)化合物。具体实例包括亚磷酸氢钠(Na2HPO3)、亚磷酸氢铵((NH4)2HPO3)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)、磷酸氢二铵((NH4)2H2PO4)和酸式焦磷酸钠(Na2H2P2O7)。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒含磷试剂的其它化合物。
颗粒铝试剂是选自化学式由至少一个铝原子和至少三个氧原子组成的铝化合物的颗粒固体。具体实例包括硫酸铝铵(AlNH4(SO4)2)、羟基氯化铝(Al2(OH)5Cl)、三氧化二铝(Al2O3)、硫酸铝钾(AlK(SO4)2)、硫酸铝钠(AlNa(SO4)2)、硫酸铝(Al2(SO4)3)和由通式(AlnCl(3n_m) (OH)m)表示的通常称为聚合氯化铝或水合氯化铝的化合物的多种排列。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒铝试剂的其它化合物。如本文所定义的，术语“聚合物脱色剂”是指通常分类为用于在糖溶液中使用的颜色沉淀剂并且通常可以是液体或蜡质物质的有机聚合物。可在糖纯化加工中使用的任何聚合物脱色剂都是可接受的，例如，含有氮原子上的正电荷的那些。示例性聚合物脱色剂包括二甲胺-环氧氯丙烷聚合物(例如Magnafloc LT-31)、二甲基二烷基氯化铵聚合物(例如由Ciba Chemicals提供的Magnafloc LT-35)和二甲基二牛脂氯化铵。可在水中或其它适合的溶剂中将聚合物脱色剂制备为稀释溶液；除非另外说明，否则在本文中将混合物的聚合物脱色剂的重量百分比定义为加至混合物的聚合物溶液的重量百分比，而不考虑所述聚合物溶液是以“商购状态”(通常30-50%固体含量)还是以用水或其它适合溶剂“进一步稀释的状态”加入的。如果聚合物脱色剂首先在水中或其它适合的溶剂中稀释，那么相对于溶剂可将其稀释为“商购状态”的聚合物重量计的约5%至95%，例如“商购状态”的聚合物重量计的约10%至80%，或“商购状态”的聚合物重量计的约40%至75%，其中差额物料由水或其它适合的溶剂组成。在其它实例中，可以约3: I的可商购的脱色剂比水的比例至约1: 3的可商购的脱色剂比水的比例用水稀释可商购的聚合物脱色剂。例如，可通过将约三份的可商购的试剂加至约一份水中，或将约2份的可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份的可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份的可商购的试剂加至约2份水中或将约I份的可商购的试剂加至约3份水中来制备聚合物脱色剂溶液。可使用水溶液,例如含有如本文所描述的一种或多种颗粒试剂的溶液的糖溶液，代替纯水来稀释可商购的聚合物脱色剂。将聚合物脱色剂从“商购状态”稀释可促进聚合物脱色剂与根据本发明的多种实施方案的多种粉末的混合。二氧化娃试剂是分类为无定形二氧化娃(amorphous silica)或无定形二氧化娃(amorphous silicon dioxide)(无定形SiO2)的颗粒固体。这些二氧化娃试剂有时也称为“沉淀的二氧化硅”。在实施方案中，二氧化硅试剂可作为溶胶凝胶加入。颗粒碳质试剂是分类为活性炭的颗粒固体并且本文中可替换地称为颗粒活性炭。可使用任何颗粒活性炭；示例性碳质试剂包括(例如)脱色活性炭，例如酸活化的脱色碳。颗粒碳质试剂可以是适合在糖精制工艺中使用的任何颗粒碳质试剂。在示例性实施方案中，颗粒碳质试剂可以在下列范围内或者具有下列范围内的平均粒度，例如，约0.01微米大至约300微米；约I微米至约300微米；约5微米至约250微米；或约50微米至约250微米。如本文所使用的，颗粒助滤剂是指通常分类为助滤剂的任何颗粒固体。可使用适于在糖纯化加工中使用的任何助滤剂。示例性颗粒助滤剂包括硅藻土和珍珠岩。颗粒铵试剂是包含铵源(NH4)的颗粒固体。具体实例包括碳酸氢铵(NH4HCO3)、磷酸氢二铵((ΝΗ4)2ΗΡ04)、亚硫酸铵((NH4)2SO3)、亚磷酸氢二铵((NH4)2HPO3)和磷酸二氢铵(NH4H2PO4)。在一些 实施方案中，颗粒铵试剂是提供在水溶液中获得高于7.0的pH值的铵源(NH4+)的化合物。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒铵试剂的其它化合物。在示例性实施方案中，在所述组合物中使用的颗粒组分的粒度可在下列范围中或具有下列范围中的平均粒度,例如,约0.01微米大至约300微米；约I微米至约300微米；约30微米至约300微米；或约50微米至约250微米。根据本发明的组合物可在磷酸盐化化学反应槽之前的一些阶段加入，可直接加至磷酸盐化化学反应槽以及可在糖纯化工艺中的任何其它位点加入。在一些情况下，如本文描述的包含多种颗粒固体的组合物可为所述方法提供更大的改进。不同添加剂的数目以及每一种的量均可变化以获得所期望的澄清量。所述组合物可作为单独的组分加入到该工艺过程中，或者首先将它们制备为制备的混合物并且作为复合材料加入该工艺过程中。还可以通过在加入之前混合某些组分并且单独加入其它组分来加入组合物。在本发明中有用的组合物的实例包括:示例性实施方案(I):将至少一种颗粒硫试剂在磷酸盐化化学反应槽时或者之前加入。任选地，除了硫试剂之外，所述组合物可包含颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂、二氧化硅试齐U、颗粒碳质试剂、颗粒助滤剂和颗粒铵试剂中的一种或多种。在存在其它组分的情况下，所述硫试剂可以所述组合物的约1%至约99% (重量计)，例如，约10%至99%或约20%至97%的量存在。示例性实施方案(2):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒含磷试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述含磷试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述含磷试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述含磷试剂。示例性实施方案(3):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒铝试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述铝试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述铝试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约85%的所述硫试剂和约15%的所述铝试剂。
示例性实施方案(4):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种二氧化硅试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述二氧化硅试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约5%至约95%的所述硫试剂和约95%至约5%的所述二氧化硅试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约95%的所述硫试剂和约5%的所述二氧化硅试剂。示例性实施方案(5):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒碳质试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述碳质试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述碳质试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约90%的所述硫试剂和约10%的所述碳质试剂。示例性实施方案(6):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒助滤剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述颗粒助滤剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述颗粒助滤剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述颗粒助滤剂。示例性实施方案(7):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒铵试剂的混合物。在根据这一实施 方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述颗粒铵试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述颗粒铵试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述颗粒铵试剂。示例性实施方案(8):任何实施方案(I)至(7)的组合，作为三组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂和至少一种二氧化硅试剂的组合)，或作为四组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂和至少一种碳质试剂的组合)，或作为五组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂、至少一种碳质试剂和至少一种铝试剂的组合)，或作为六组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂、至少一碳质试剂、至少一种铝试剂和至少一种颗粒助滤剂的组合)，或作为七组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试齐U、至少一种碳质试剂、至少一种铝试剂、至少一种颗粒助滤剂和至少一种颗粒铵试剂的组合)。在这一示例性实施方案的任何组合物中，所述组合物可包含约1%至约95% (重量计)的所述硫试剂，或约10 %至90 %的所述硫试剂，或约50 %至85 %的所述硫试剂。这些组合物还可包含约O %至约95% (重量计)的所述含磷试剂，或约10%至90%的所述含磷试剂，或约10%至30%的所述含磷试剂。这些组合物还可包含约0%至约95% (重量计)的所述铝试剂，或约5%至90%的所述铝试剂，或约7%至20%的所述铝试剂。这些组合物还可包含约O %至约95% (重量计)的所述二氧化硅试剂，或约3%至90%的所述二氧化硅试剂，或约2%至15%的所述二氧化硅试剂。这些组合物还可包含约O %至约95% (重量计)的所述碳质试剂，或约5%至90%的所述碳质试剂,或约5%至50%的所述碳质试剂。这些组合物还可包含约O %至约95% (重量计)的所述颗粒助滤剂，或约5%至90%的所述颗粒助滤剂，或约5%至50%的所述颗粒助滤剂。这些组合物还可包含约O %至99% (重量计)的所述颗粒铵试剂，或约I %至95%的所述铵试剂，或约3%至15%的所述颗粒铵试剂。示例性实施方案(9):包含至少一种颗粒碳质试剂和至少一种聚合物脱色剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约50%至约90% (重量计)的所述碳质试剂和约50%至约10% (重量计)的所述聚合物脱色剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约50%至约75%的所述碳质试剂和约50%至约25%的所述聚合物脱色剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约60%至约70%的所述碳质试剂和约40%至约30%的所述聚合物脱色剂。示例性实施方案(10):至少一种颗粒活性炭和至少一种聚合物脱色剂与一种或多种颗粒材料的任意组合混合的混合物，所述颗粒材料选自(I)颗粒硫试剂、(2) 二氧化娃试剂、(3)颗粒铝试剂、(4)颗粒含磷试剂、(5)颗粒助滤剂或(6)颗粒铵试剂。这一实施方案因此将包括三、四、五组分、六组分、七组分和八组分组合物。在根据这一实施方案的任何这些三、四和五、六、七和八组分组合物中，所述组合物包含约10%至约90% (重量计)的所述碳质试剂，或约20%至75%的所述碳质试剂,或约30%至70%的所述碳质试剂。这些组合物还可包含约5%至约45% (重量计)的所述聚合物脱色剂,或约10%至40%的所述聚合物脱色剂，或约20%至40%的所述聚合物脱色剂。这些组合物还可包含约0%至约90% (重量计)的所述硫试剂,或约3%至75%的所述硫试剂,或约3%至60%的所述硫试剂。这些组合物还可包含约O %至约45% (重量计)的所述含磷试剂，或约3%至30%的所述含磷试剂，或约3%至20%的所述含磷试剂。这些组合物还可包含约0%至约45%(重量计)的所述铝试剂，或约3%至30%的所述铝试剂，或约3%至20%的所述铝试剂。这些组合物还可包含约O %至约45 % (重量计)的所述二氧化硅试剂，或约3 %至30 %的所述二氧化硅试剂，或约2%至20%的所述二氧化硅试剂。这些组合物还可包含约O %至约50% (重量计)的所述颗粒助滤剂，或约5%至40%的所述颗粒助滤剂，或约10%至30%的所述颗粒助滤剂。这些组合物还可包含约O %至约45% (重量计)的所述铵试剂，或约2 %至30 %的所述铵试剂，或约2 %至20 %的所述铵试剂。
可在本发明所述方法中使用示例性实施方案(I)至(10)中所列的组分的混合物的任意组合。可通过直接加至糖工艺的固体给料方法(使用(例如)螺旋输送机的连续或批次固体给料)或其中首先将所述组合物加至水、糖液、糖浆或其它适合的液体中并且泵送至糖工艺的液体给料方法将本发明的组合物加至糖液或糖浆中。如本文所用的，液体包括浆体、悬浮液和溶液。加入固体和/或液体的其它适合的方式也可使用。在固体和液体都加入的一些实施方案中，可通过固体给料加入一些组分，而通过泵送加入其它组分。本发明的组合物可在糖纯化工艺的任何阶段加入。在示例性实施方案中，将根据本发明的所述组合物直接加至磷酸盐化化学反应槽。在其它示例性实施方案中，在磷酸盐化化学反应槽之前的工艺过程中的位点处加入所述组合物。在其它实施方案中，在该工艺过程中的其它位点处加入所述组合物。在一些实施方案中，在进入磷酸盐化化学反应槽之前，所述组合物与糖液或糖浆具有至少一些接触时间。例如，在进入磷酸盐化化学反应槽之前，所述组合物与糖液或糖浆可具有至少约3分钟的接触时间，或在进入磷酸盐化化学反应槽之前，与糖液或糖浆可具有至少约5分钟的接触时间。使本发明组合物在进入磷酸盐化化学反应槽之前对糖液或糖浆至少部分起作用将可以是有益的。根据本发明的组合物的使用和根据本发明的方法的使用可为磷酸盐化工艺提供改进。例如，本发明的实践可导致如通过(例如)糖液颜色所测量的糖液澄清的改进。例如，颜色退去可改进至少10% (也就是说，如以ICUMSA(IU)单位所测量的，使用本发明的颜色是使用传统磷酸盐化工艺将会获得的值的90% )、至少15%、至少25%、至少30%、至少40 %、至少50 %或者甚至至少60 %或至少65 %。另外，本发明的使用可导致精制糖中浊度去除的改进。例如，本发明的实践可导致如通过(例如)由此所生产的冰糖的浊度所测量的糖液澄清的改进。例如，冰糖浊度可进一步减少至少10% (也就是说，如对IU所测量的，使用本发明的浊度是使用传统磷酸盐化工艺将会获得的值的90% )、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%。本发明的使用还可使精制糖中的灰分减少。例如，本发明的实践可导致如通过(例如)由此所生产的冰糖中的灰分所测量的糖液澄清的改进。例如，冰糖灰分可减少至少10% (使用本发明获得的精制糖中灰分的百分比是使用传统磷酸盐化工艺将会获得的值的90% )、至少15%、至少20%或至少25%。通过使用本发明可类似地改进测量糖精制结果的其它参数。此外，根据本发明的组合物和方法的使用可提供用于提高精制生产率的方法。由于使用本发明所获得的精制糖的品质更高，因此可生产较大量的高度精制糖。因此，生产率可提高2%或以上、5%或以上、10%或以上、15%或以上或20%或以上。本发明的示例性实施方案使用了颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂的组合。在这些实施方案中，颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的比例可在约1:1至约5: 1、约2: I至约5:1或约4: I至约3: I的范围内。示例性实施方案以4: I或约3: I的比例包含颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂。可加入其它试剂同时保持颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的相同比例。在另一个示例性实施方案中，除颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂之外，所述组合物包含二氧化硅试剂。其它示例性实施方 案包含二氧化硅试剂、颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂和碳质试剂。在示例性实施方案中，根据本发明的组合物包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、碳质试剂、颗粒铝试剂和二氧化硅试剂。示例性颗粒硫试剂是焦亚硫酸钠，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒硫试剂。示例性颗粒含磷试剂是磷酸二氢钠，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒含磷试剂。示例性碳质试剂是活性炭，尽管也可使用如本文描述的其它碳质试剂。示例性颗粒铝试剂是聚合氯化铝，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒铝试剂。示例性二氧化硅试剂是无定形二氧化硅，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒试剂。包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、碳质试剂、颗粒招试剂和二氧化娃试剂的实施方案可包含(例如)约55%至约75%的颗粒硫试剂；约60%至约70%的颗粒硫试剂；或者约65%的颗粒硫试剂。该实施方案可包含约2%至约35%的颗粒含磷试剂；约5%至约25%的颗粒含磷试剂；约10%至约20%的颗粒含磷试剂；约2%至约25%的颗粒含磷试剂；或约15%的颗粒含磷试剂。该实施方案可包含约2%至约20%的碳质试剂；约5%至约15%的碳质试剂；或约10%的碳质试剂。该实施方案可包含约0.5%至约25%的颗粒铝试剂；约0.5 %至约15 %的颗粒铝试剂；约0.5 %至约10 %的颗粒铝试剂；约5 %至约10 %的颗粒铝试剂；或约6.5%的颗粒铝试剂。该实施方案可包含约0.5%至约15%的二氧化硅试剂；约0.5%至约10%的二氧化硅试剂；约1%至约5%的二氧化硅试剂；或约3.5%的二氧化娃试剂。如本文所描述的，可向该混合物中加入其它材料，例如以如上文所描述的任何实施方案中所示的可加入量加入。在实施方案中，最终混合物可包含所述总混合物的约10%至约50%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约20%至约40%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围内的量的颗粒助滤剂。最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约40%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约3%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围内的量的颗粒铵试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约5%至约60%、所述总混合物的约5%至约50%、所述总混合物的约2%至约60%、所述总混合物的约25%至约50%、所述总混合物的约10%至约45%、所述总混合物的约20%至约40%或所述总混合物的约30%至约40%的范围内的量的聚合物脱色剂。可通过在糖液磷酸盐化之前与糖液接触(即合并)来使用包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、碳质试剂、颗粒铝试剂和二氧化硅试剂的实施方案。在示例性实施方案中，在传统磷酸盐化处理之前将所述组合物与糖液接触至少约5分钟，在磷酸盐化处理之前接触至少约10分钟，在磷酸盐化处理之前接触至少约15分钟，在磷酸盐化处理之前接触至少约20分钟或者在磷酸盐化处理之前接触至少约30分钟。磷酸盐化处理可在磷酸盐化化学反应槽中发生。在另一个特定实施方案中，根据本发明的组合物包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂和二氧化硅试剂。示例性颗粒硫试剂是焦亚硫酸钠，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒硫试剂。示例性颗粒含磷试剂是磷酸二氢钠，尽管也可使用如本文描述的其它颗粒含磷试齐[J。示例性二氧化硅试剂是无定形二氧化硅试剂，尽管也可使用如本文描述的其它二氧化娃试剂。包含颗粒硫试剂、颗粒含磷 试剂、二氧化硅试剂的实施方案可包含(例如)约55%至约85%的颗粒硫试剂；约65%至约75%的颗粒硫试剂；或约70%的颗粒硫试剂。该实施方案可包含约2%至约35%的颗粒含磷试剂；约15%至约35%的颗粒含磷试剂；约20%至约30%的颗粒含磷试剂；约5%至约30%的颗粒含磷试剂；或约25%的颗粒含磷试剂。该实施方案可包含约0.5%至约20%的二氧化硅试剂；约0.5%至约15%的二氧化硅试剂；约2%至约15%的二氧化硅试剂；约2%至约10%的二氧化硅试剂；约3%至约5%的二氧化硅试剂；或约5%的二氧化硅试剂。如本文所描述的，可向该混合物中加入其它材料，例如以如上文所描述的任何实施方案中所示的可加入量加入。例如，最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约25%、所述总混合物的约5%至约25%、所述总混合物的约5%至约20%、所述总混合物的约10%至约20%、所述总混合物的约10%或所述总混合物的约15%的范围内的量的颗粒铝试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约3%至约25%、所述总混合物的约5%至约15%、所述总混合物的约5%至约20%、所述总混合物的约8%至约12%或所述总混合物的约10%的范围内的量的颗粒碳质试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约10%至约50%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约20%至约40%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围内的量的颗粒助滤剂。最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约40%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约3%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围内的量的颗粒铵试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约5%至约60%、所述总混合物的约5%至约50%、所述总混合物的约2%至约60%、所述总混合物的约25%至约50%、所述总混合物的约10%至约45%、所述总混合物的约20%至约40%或所述总混合物的约30%至约40%的范围内的量的聚合物脱色剂。 实施例 下列非限制性实施例说明了如上文所描述的一些组合物、使用方法以及优点。实施例仅是对要点的说明并且不意欲限制本发明的范围。实施例1制备了组合物(“组合物#1”)，其包含64%的焦亚硫酸钠(Na2S2O5)、16%的磷酸二氢钠(NaH2PO4)、10%的粉末活性炭、6.5%的颗粒聚合氯化铝和3.5%的无定形二氧化硅。将组合物#1加入到炼糖厂中的熔融糖液中，并且在糖到达磷酸盐化化学反应槽之前与熔融糖液接触约30分钟。将与组合物#1 一起使用的化学品的用量与使用组合物#1测试之前的工艺中所使用的化学品的常规用量相比较，并示于表I中:表1:磷酸盐化工艺中化学品用量的比较
权利要求
1.一种用于糖液磷酸盐化处理的方法，其包括向糖液加入组合物，所述组合物包含含有至少一个硫原子和至少三个氧原子的至少一种颗粒硫试剂和至少一种或多种其它颗粒固体，其选自二氧化硅试剂、化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、颗粒碳质试剂、化学式中包含至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、颗粒助滤剂和化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物包含颗粒含磷试剂和二氧化硅试剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述组合物包含颗粒铝试剂和颗粒碳质试剂。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中将所述组合物加至所述磷酸盐化化学反应槽。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中将所述组合物在所述磷酸盐化化学反应槽之前加入。
6.一种用于糖液磷酸盐化处理的方法，其包括向糖液加入组合物，所述组合物包含含有至少一个硫原子 和至少三个氧原子的至少一种颗粒硫试剂，其中将所述组合物加至所述磷酸盐化化学反应槽或在所述磷酸盐化化学反应槽之前加入。
7.根据权利要求1或6所述的方法，还包括在加入所述组合物之后至少5分钟将磷酸盐化化学品加至所述工艺过程。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中磷酸盐化包括加入聚合物脱色剂、磷酸、石灰和絮凝剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中将所述组合物的组分单独加至所述糖液。
10.根据权利要求1-5中任一项或7所述的方法，其中在加至所述糖液之前将所述组合物的两种或更多种组分混合。
11.根据权利要求2所述的方法，其中所述组合物包含约55%至约85%的 所述颗粒硫试剂、约15%至约35%的所述颗粒含磷试剂和约0.5%至约15%的所述二氧化硅试剂。
12.根据权利要求3所述的方法，其中所述组合物包含约55%至约75%的所述颗粒硫试剂、约5%至约25%的所述颗粒含磷试剂、约2%至约20%的所述碳质试剂、约0.5%至约15%的所述颗粒招试剂和约0.5%至约10%的所述二氧化娃试剂。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所加入的磷酸盐化化学品的量少于不加入所述组合物时所需的磷酸盐化化学品的量或者所述糖的纯度得到改善，如通过颜色、浊度和灰分中的一种或多种所测量的。
14.在糖精制磷酸盐化澄清中使用的组合物，其包含含有至少一个硫原子和至少三个氧原子的至少一种颗粒硫试剂和至少一种或多种其它颗粒固体，其选自二氧化硅试剂、化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、颗粒碳质试剂、化学式中包含至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、选自硅藻土或珍珠岩的颗粒助滤剂和化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂。
15.根据权利要求14所述的组合物，所述组合物包含颗粒含磷试剂和二氧化硅试剂。
16.根据权利要求14或15所述的组合物，所述组合物包含颗粒铝试剂和碳质试剂。
17.根据权利要求14-16中一项所述的组合物，所述组合物还包含颗粒铵试剂。
18.根据权利要求15-17中一项所述的组合物，其中所述颗粒硫试剂与所述颗粒含磷试剂的比例是约1:1至约5: 1。
19.根据权利要求18所述的组合物，其中所述颗粒硫试剂与所述颗粒含磷试剂的比例是约3: I至约4:1。
20.根据权利要求15所述的组合物，其包含约55%至约85%的所述颗粒硫试剂、约15%至约35%的所述颗粒含磷试剂和约0.5%至约15%的所述二氧化娃试剂。
21.根据权利要求16所述的组合物，其包含约55%至约75%的所述颗粒硫试剂、约5%至约25%的所述颗粒含磷试剂、约2%至约20%的所述碳质试剂、约0.5%至约15%的所述颗粒铝试剂和约0 .5%至约10%的所述二氧化硅试剂。
全文摘要
用于改进糖的磷酸盐化澄清的方法可包括向糖液加入组合物，所述组合物具有至少一种颗粒硫试剂和至少一种或多种其它颗粒固体，其选自颗粒含磷试剂、颗粒碳质试剂、颗粒铝试剂、颗粒助滤剂和颗粒铵试剂。可将所述组合物加至磷酸盐化化学反应槽或在磷酸盐化化学反应槽之前加入。可在加入所述组合物后至少五分钟将磷酸盐化化学品，例如聚合物脱色剂、磷酸、石灰和絮凝剂，加至该工艺过程中。在使用所述方法时，所加入的磷酸盐化化学品的量小于不加入所述组合物时所需的磷酸盐化化学品的量或者糖的纯度得到改善，如通过颜色、浊度和灰分中的一种或多种所测量的。
文档编号C13B20/08GK103210095SQ201080061054
公开日2013年7月17日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者詹姆斯·布尚, 伊曼纽尔·M·萨里尔 申请人:卡博Ua有限公司