絮凝剂在制糖过程的应用研究

【摘要】制糖产业以及化工产业的不断向强发展，絮凝剂的研发以及在制糖行业中的应用，为社会带来了巨大的经济效益。本文从絮凝剂的种类和作用机理、糖用有机絮凝剂，以及制糖过程中絮凝剂的使用这三个方面对絮凝剂在制糖过程的应用进行研究。

【关键词】絮凝剂；制糖；应用；研究

中图分类号：TL285文献标识码： A

一、前言

随着生活质量的不断提高，以及用糖产业的不断扩大，为了更好地生产所需要的糖，我们在制糖的过程中使用了絮凝剂。因此，我们需要对絮凝剂的使用进行研究。

二、絮凝剂的种类和作用机理

1.絮凝剂的种类

（1）无机絮凝剂

主要是铁盐,铝盐等。如三氯化铁,硫酸亚铁,聚合硫酸铁,碱式氯化铝,聚合氯化铝等。

其作用机理是通过水解形成胶状氢氧化物,以吸附溶液悬浮粒子,形成絮凝团而加速沉降。

（2）天然高分子絮凝剂

天然高分子物质,如淀粉,田箐胶等经化学处理增加活性基团,如华南理工大学研制的天然高分子絮凝剂F一691。

（3）合成高分子絮凝剂

合成高分子絮凝剂是以丙酞胺与烯酸钠聚合成的高分子聚合体。由于其聚合体分子量很大,由几百万到数千万,简称为PAM。

2.絮凝剂的絮凝机理

絮凝剂的一COONa 基团在水溶液中离解出Na+而留下负电基团一COO-因而使整个PAM分子带负电,所以亦称为负电性聚合电解质。丙烯酸钠与整个分子基团的相对数量对整个聚合物的影响很大,我们将其梭基比率称为水解度。

1.架桥理论

PAM是一条很长的链状聚合物，由数十万个单体相连接构成。

在其长链上分布有一定数量的负电基团一COO-，因此能与溶液中正电离子相结合。最典型的就是与糖液中Ca2+结合。

2.吸附作用

由于PAM分子与正电离子架桥形成的网状絮凝体结构松散,表面积很大,再加上带有一定电性,因此它对溶液其他微粒有很强的吸附力。

通常能网络各种成分不同、性质不同和大小不同的粒子,经特别处理后,就得到清净的糖液了。

三、糖用有机絮凝剂

糖用有机絮凝剂有合成有机高分子型和天然高分子型。有机高分子的絮凝作用机理主要分为两种：一种为高分子吸附架桥作用，另一种为电中和作用。糖用有机絮凝剂常常是上述两种絮凝作用共同起作用，使得糖液中非糖分达到快速沉淀成泥汁。

1.糖用合成有机高分子絮凝剂

聚丙烯酰胺（PAM）以其优良的絮凝效果，成为了在国内外糖厂中使用最广泛的的絮凝剂，在制糖工业多种流程中普遍使用。

制糖过程没有通用万能的絮凝剂。由于蔗汁胶体不是稳定的存在, 具有易变性, 其成分还随着甘蔗或甜菜品种、种植土壤、气候等条件不断发生变化, 导致絮凝剂的使用常常达不到预期的效果, 特别是亚法糖厂, 在处理霜冻蔗等顽性蔗汁时需要不断改变工艺条件，所以每个地区，甚至每间糖厂都应进行试验，选出合适的絮凝剂及其使用条件。为此, 各国制糖工作者进行了大量的研究。

伴随合成有机高分子絮凝剂的快速发展，各国的制糖工作者们提出了许多的适合于制糖实际生产的新工艺和研发了多种不同处理设备。英国Tate&Lyle 公司发明了Talo 澄清系统，

该澄清系统为世界三十多个国家的糖广所采用。在国内，絮凝剂在亚硫酸法、碳酸法、上浮法、磷浮法及各类改进设备或新设备中得到充分的应用。

改性的絮凝剂在制糖过程中也得到了应用研究。应用后取得了良好的絮凝效果。周北海等用改性絮凝剂FN- A2（含羧基的阴离子型絮凝剂）进行了生产性试验，处理后钙镁盐均明显减少，助滤性能佳，使滤泥转光度平均降低2.54%。CAG絮凝剂是由羧甲基纤维素和丙烯酰胺单体经过接枝共聚的产物，澄清效果与PAM相近。

2.糖用天然有机高分子絮凝剂

天然高分子絮凝剂具有原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解、无二次污染及具有分子量分布广等特点。天然有机高分子絮凝剂包括淀粉、纤维素、含胶植物、多糖类和蛋白质等类别的衍生物, 它们的研究开发为天然资源的利用或生产无毒絮凝剂开辟了新途径。

(1)蛋白絮凝剂

贺丰霞、芮汉明研究了豆浆对糖液的清净效果，研究表明在pH=10.5 时，添加10%的豆浆10g 煮沸10min 效果最好，此时糖液的透光率为98.8%，电导灰分为0.05530%。

(2)纤维素衍生物絮凝剂

孙潇等以甘蔗渣为原料，经改性得到蔗渣改性脱色剂，用于蔗汁脱色有很好的效果，色值在原有传统的基础上可降低近50%。赵丽娜等利用新型的季铵型阳离子蔗渣纤维素作为澄清剂，对甘蔗清汁进行吸附脱色研究。

(3)甲壳素衍生物絮凝剂

国内外制糖界对壳聚糖澄清蔗汁也做了不少研究。如日本在多年前已用壳聚糖澄清混合汁和废蜜取得了极好的效果。在国内，范恒斌[25]用几丁质对蔗汁进行初步澄清试验，清晰透明近似于无色的清汁。陆冬梅、杨连生研究了壳聚糖与聚丙烯酰胺联合使用处理混合汁，从正交试验结果来看，处理后蔗汁色值可降低80%左右，试验清汁浊度优于糖厂实际生产的清汁。梁平、赖凤英[27]利用壳聚糖絮凝剂对复筛原糖浆进行气浮清净试验，脱色率为61.5 %，除浊率达56.4 %；对净榨季粗糖浆试验，脱色率和除浊率分别为48.7 %和52.4 %。杜敏华用壳聚糖对甘蔗汁进行澄清试验，结果得出，甘蔗原汁的透光率能达到80 %以上。徐晓燕等[29]人合成改性壳聚糖季铵盐，利用其对糖液的澄清，糖液脱色率分别提高34％(420 nm)及28％(560 nm)。

四、制糖过程中絮凝剂的使用

由于蔗汁其成分随着甘蔗品种、种植土壤、气候等条件不断发生变化，尤其是胶体等杂质具有易变性，在制糖过程中应对絮凝剂的种类和使用量进行及时调整，并且在中和汁、泥汁、滤汁和糖浆使用与其相适应的絮凝剂。没有能适用于各种条件的万能的聚合物，但对某一特定的工厂，应该有一种一贯应用的聚合物。糖厂应备有几种不同水解度的絮凝剂产品，根据生产的需要而选用。选用聚丙烯酰胺首先要考虑聚丙烯酰胺的质量标准中水解度指标，不同的水样性质会有不同的水解度产品与其相对应。在甘蔗亚法制糖中和汁澄清选用聚丙烯酰胺的水解度一般在30- 35%。

选择了合适的水解度可以将悬浮物混凝析出后，使用分子量高的絮凝剂其使用量会明显减少。絮凝剂的使用量并非是越多越好，絮凝剂的使用量应和中和汁的悬浮物含量相适应，悬浮物含量多则絮凝剂的使用量相应增加。所以在升高硫熏强度的时候应适当增加絮凝剂的使用量。

在悬浮物含量少而加入絮凝剂多的时候，多余的絮凝剂没有足够的悬浮物絮凝而形成疏松的絮凝体，疏松的絮凝体比重较轻上升而形成浮渣。聚丙烯酰胺是水溶的并且粘度较大，有相当数量的絮凝剂会不可避免地保留在清汁中，在正常的操作情况下对过滤没有不利影响，但过多加入絮凝剂残留量较高，使蔗汁粘度升高对产品质量和糖分收回等等影响相当严重。目前我国的亚法生产中和汁沉降絮凝剂使用量一般为1- 3ppm 是适宜的, 最好控制在1- 1.5pmm，如果使用量过大应考虑絮凝剂的选型和使用方法是否正确。

PAM的使用对中和汁质量有明显改善，但在设备、操作和管理等方面均有不少问题，其配制方法要求严格、加入量较难控制，这些都会严重影响絮凝剂的性能和絮凝效果。絮凝剂的使用要求应该是比较严格的，制糖过程使用絮凝剂往往没有达到预期的要求，和在相比效果相差较大，在实验室可以高兴地看到中和汁迅速出现清浊界面，沉降速度很快，清汁透亮，但在大生产上则往往达不到理想的效果。这固然和动态的生产过程有很大的关系，但和操作者的使用方法和管理方法也密不可分。首先应该在实验室对将要使用的絮凝剂进行综合的评价，详见《糖用絮凝剂实验室评价及使用量确定》（《广西蔗糖》，1998 年第4期）。配制絮凝剂溶液时要注意溶解桶材质、用水质量、用水温度、搅拌转速等等，在将絮凝剂联系定量加入动态的生产过程中既要保证絮凝剂和悬浮物有充分的接触机会，又要保证已生成的团状的易打碎的絮凝物不被打碎，在生产中被打碎的絮凝物很难重新絮凝起来。

五、结语

总的来说，絮凝剂的使用时的制糖行业得到了长足的发展，同时制糖行业也促进了絮凝剂的发展，两者相互促进共同发展，因此我们应当对他们进行详细的研究。

参考文献

[1]李强,张晓霞,胡星琪 絮凝剂的研究现状及其应用前景 [J] 化工时刊. 2005(11)

[2]卢家炯,梁欣泉,李凯,韦宇糖业竞争力与糖食品安全 [J] 广西蔗糖. 2009(04)

[3]吴春兰,卢家炯,孙卫东,李楠,杭方学 微生物絮凝剂在甘蔗糖业中应用的初步研究 [J] 甘蔗糖业. 201102)

[4]李坚斌,雷光鸿 糖用絮凝剂实验室评价及使用量确定 [J] 广西蔗糖2010(04)