專利名稱：：一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種復(fù)合糖汁脫色助劑的生產(chǎn)方法及其應(yīng)用，特別涉及一種復(fù)合磷酸鹽脫色劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：甘蔗制糖己有一千多年歷史。在現(xiàn)代甘蔗制糖工藝中，甘蔗首先經(jīng)初撕碎、壓榨、浸提而得到含糖混合汁，混合汁經(jīng)澄清脫色后經(jīng)濃縮、結(jié)晶、分離、干燥而得到較為純凈的白糖。在混合汁中含有數(shù)千種非糖物質(zhì)，如氨基酸、脂肪、蠟質(zhì)、膠質(zhì)、蛋白質(zhì)、無機(jī)質(zhì)、懸浮物、顯色質(zhì)等等。一般情況下，糖廠在糖汁濃縮前希望把這些非糖物質(zhì)盡可能脫除。在這些非糖物質(zhì)中對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量影響最為顯著的是顯色物質(zhì)，因而糖廠把顯色物質(zhì)脫除程度用來作為評(píng)價(jià)混合汁脫色澄清過程的主要指標(biāo)之一。目前有很多種混合汁脫色澄清工藝方法，在我國(guó)以苛化和硫熏作基本工藝過程之外，碳化和磷化是最為常用的混合汁脫色方法。雖然兩種方法各有特點(diǎn)，但磷化法以沉渣少、工藝過程簡(jiǎn)單方便、沉渣處理容易而成為大多數(shù)蔗糖廠首選的方法，也是最為常見的方法。在糖汁的澄清過程中，糖汁中磷酸鹽含量是一個(gè)很重要的影響因素。在甘蔗混合汁中本身含有一定量的磷酸鹽，含量多少取決于甘蔗品種、土壤肥力條件、氣候等各種綜合因素。在混合汁中磷酸鹽的存在形式主要有兩種一種是以游離的磷酸根無機(jī)物存在；另一種是以蛋白質(zhì)結(jié)合的不溶性有機(jī)物形式存在。在澄清過程中起主要作用的主要是以磷酸根存在的無機(jī)物，其含量稱為自然磷值。在澄清過程中磷酸根與石灰乳在混合汁中生成磷酸鈣沉淀，該沉淀為磷酸二鈣、磷酸三鈣或二者的混合物，這主要取決于混合汁的PH值。依靠磷酸鈣表面很強(qiáng)吸附能力對(duì)糖汁中的膠體、色素等非糖分進(jìn)行吸附，促進(jìn)混合汁的絮凝和沉降。在大多數(shù)情況下，為獲得澄清良好的糖汁，要求混合汁中有效磷酸根(以P20s計(jì))的含量在300400PPM之間。然而混合汁中自然磷值一般在150300PPM之間，因而，通過向混合汁中外加可溶性磷酸或磷酸鹽是必然選擇。根據(jù)"CaneSugarhandbook.JamesC.P.chenandchung-ci-chou.Johnuiley&sons.Inc.1993，P121"(《蔗糖手冊(cè)》)介紹，可溶性磷酸、磷酸鈣、磷酸鈉、磷酸銨等均可加入。但為減少其他陽離子的引入，磷酸和磷酸鈣加入是最為常用的方法。基于食品衛(wèi)生安全考慮，為避免砷、氟、重金屬等有害物質(zhì)引入，可溶性磷酸或磷酸鹽應(yīng)符合相關(guān)的食品級(jí)理化指標(biāo)要求。在磷酸鈣鹽中具有水溶性的僅有磷酸二氫鈣(俗稱磷酸一轉(zhuǎn))，但由于磷酸二氫鈣溶解時(shí)具有部份水解性，產(chǎn)生不溶性磷酸二鈣沉淀和磷酸Ca(H2P04)2CaHP04+H3P04因此若蔗糖廠采用磷酸二氫鈣加入時(shí)，在與磷酸二氫鈣接觸的設(shè)備、管線易發(fā)生結(jié)垢、沉淀物沉積造成堵塞等問題。雖然在磷酸二氫鈣存在20%30%(以總P20s計(jì))的游離磷酸時(shí)，可完全避免沉淀物產(chǎn)生，但含游離磷酸的磷酸二氫鈣在制備時(shí)干燥、粉碎較困難，吸濕性上升、結(jié)塊性增加，使其在制造、貯存、運(yùn)輸和使用過程中造成諸多問題和困難。通常，在我國(guó)的蔗糖廠基本上采用食品級(jí)磷酸加入糖汁中。根據(jù)混合汁自然磷值和工藝要求的磷酸根濃度來補(bǔ)加一定量食品級(jí)磷酸，以滿足混合汁凈化對(duì)磷酸鹽含量的需求。雖然食品級(jí)磷酸(通常85%濃度)在滿足食品衛(wèi)生安全的同時(shí)能達(dá)到良好澄清效果，但由于食品磷酸是一種粘稠狀腐蝕性液體，屬危險(xiǎn)化學(xué)品，在包裝、運(yùn)輸、貯存和使用過程中有一定限制性。并因此導(dǎo)致較高運(yùn)作費(fèi)用，加大蔗糖廠使用食品級(jí)磷酸的成本。由于食品級(jí)磷酸腐蝕性，蔗糖廠在稀釋、輸送、計(jì)量、添加等與食品級(jí)磷酸接觸的設(shè)備、管線有較高材質(zhì)要求。否則易造成腐蝕問題，并把腐蝕產(chǎn)物帶入糖汁中形成新的雜質(zhì)成份。這也成為蔗糖廠使用食品磷酸另一個(gè)缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述用食品級(jí)磷酸作為蔗糖磷化脫色處理時(shí)，由于食品磷酸屬危險(xiǎn)品造成的生產(chǎn)成本高，易腐蝕的問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑，包括以下組分磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂、沉淀二氧化硅、游離磷酸。本發(fā)明一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑可制備成粉末狀物料，使用時(shí)將其溶于水后添加于蔗糖廠混合汁中用于糖汁脫色澄清過程。其中磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂除能提供外加磷酸根外，還能提供鈣、鎂陽離子形成沉淀，減少石灰乳消耗，磷酸二氫鎂溶解時(shí)并沒有水解現(xiàn)象產(chǎn)生，也不會(huì)產(chǎn)生像磷酸二氫鈣溶解時(shí)出現(xiàn)沉淀物，特別是當(dāng)與磷酸二氫鈣同時(shí)溶解時(shí)，磷酸二氫鎂能抑制磷酸二氫鈣水解反應(yīng)；游離磷酸除能提供外加磷酸根外，還能在溶解時(shí)抑制磷酸二鈣沉淀物生成；沉淀二氧化硅既能吸附顯色物質(zhì)增強(qiáng)脫色效果，還能在復(fù)合磷酸鹽脫色劑制備、貯存、運(yùn)輸過程中作為抗結(jié)塊劑，提高其流動(dòng)性及其相關(guān)物理性能。本發(fā)明所制備的糖汁脫色劑與食品級(jí)磷酸相比具有以下兩方面的優(yōu)點(diǎn)首先該產(chǎn)品是一種白色粉末狀物料，在包裝、貯存、運(yùn)輸和使用過程較為方便、經(jīng)濟(jì)，不存在涉及危險(xiǎn)化學(xué)品所帶來的一系列的限制措施；其二由于該產(chǎn)品含有可溶性磷酸鹽和游離磷酸，其在糖汁脫色過程中的功能與食品級(jí)磷酸相同，另外組分中還含有具有脫色能力的沉淀二氧化硅成分，與磷酸鈣產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此在相同情況下具有比食品磷酸更好的脫色效果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)先方案，該復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑中各組分重量百分比如下磷酸二氫鈣50%85%、磷酸二氫鎂0.5%10%、沉淀二氧化硅0.5%6.5%、游離磷酸5%15%。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)先方案，該復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑中各組分重量百分比如下磷酸二氫鈣75%80%、磷酸二氫鎂0.5%8%、沉淀二氧化硅0.8%5%、游離磷酸(以P20s計(jì))8%12%。作為本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)先方案，本發(fā)明一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑在使用前可以溶于水配制成重量百分比為5%20%的水溶液，其余與應(yīng)用食品級(jí)磷酸作脫色劑相同，無其他特殊要求。本發(fā)明所述的復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑的組成物可通過各自單一組份經(jīng)物理混合、干燥、粉碎得到，也可選用適宜的原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到。本發(fā)明還提供一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，該復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑包括以下組分磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂、二氧化硅、游離磷酸，該制備方法包括以下步驟(1)在攪拌和加溫條件下，在反應(yīng)容器中將滑石粉加入食品級(jí)磷酸水解液中進(jìn)行溶解，得到溶有磷酸二氫鎂分散沉淀二氧化硅的磷酸水溶液；(2)在混合器中先放入定量的重質(zhì)碳酸鈣粉，并在攪拌下加入(1)步的磷酸水溶液，磷酸水溶液與碳酸鈣劇烈反應(yīng)釋放出二氧化碳，并放出大量熱量，物料接近沸騰狀態(tài)，反應(yīng)使物料水分蒸發(fā)并逐步固化，即得到含濕的復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑。上述制備方法選用重質(zhì)碳酸鈣為鈣源，滑石粉(水合硅酸鎂)為鎂源、硅源，食品級(jí)磷酸為磷源，用化學(xué)的方法制備所述復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑。雖然也可選用其他的很多物質(zhì)取代上述原料，但綜合比較而言，上述所采用物料來源廣、廉價(jià)易得因而最具經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)與物理法相比更顯示出在生產(chǎn)成本上極大優(yōu)勢(shì)。作為上述方法發(fā)明的一種優(yōu)先方案，上述制備方法中滑石粉占原料的重量百分比為0.54，食品級(jí)磷酸占原料的重量百分比為6973，重質(zhì)碳酸鈣占原料的重量百分比為2327.上述方法制得的復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑各組份比例可在很大范圍內(nèi)變動(dòng)，但由于對(duì)各組份功能、產(chǎn)品理化性能、制備難易程度和經(jīng)濟(jì)性等各種綜合因素考慮，通過采用表一的原料比例，使最終產(chǎn)品達(dá)到表二所述組成為宜。表一原料比例范圍(占總物料量重量比)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表二產(chǎn)品最終組成范圍(重量比)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)本發(fā)明的方法，復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑化學(xué)制備過程可由大家熟知的設(shè)備來完成，無須特殊專用設(shè)備。作為上述方法發(fā)明的一種優(yōu)先方案，該制備方法還包括以下步驟(3)將所述步驟(2)中得到的組成物干燥；(4)將上述步驟(3)中所得物料粉碎，即得白色粉末狀制品。作為上述方法發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)先方案，步驟(1)中滑石粉與食品級(jí)磷酸的反應(yīng)溫度為6(TC15(TC，反應(yīng)最佳溫度為85-C12(TC，反應(yīng)時(shí)間為IO分鐘120分鐘，反應(yīng)最佳時(shí)間為30分鐘60分鐘；所述步驟(3)中，在溫度為9(TC14(TC對(duì)組成物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為20分鐘80分鐘，其中最佳干燥溫度為11(TC13(TC，干燥時(shí)間最佳為30分鐘60分鐘。圖1為本發(fā)明一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備流程圖2以坐標(biāo)曲線的方式顯示本發(fā)明一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑(選用下述試驗(yàn)中的4#樣溶于水配制成10%濃度水溶液使用時(shí))與使用常規(guī)的食品級(jí)磷酸在不同磷酸根濃度時(shí)脫色能力的比較。具體實(shí)施例方式由于本發(fā)明糖汁脫色劑涉及食品生產(chǎn)安全。實(shí)施本發(fā)明的方法需精心選擇原料。磷酸選擇食品級(jí)磷酸。滑石粉和重質(zhì)碳酸鈣粉除滿足相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)具有較低的砷、鉛、重金屬含量，以使最終產(chǎn)品達(dá)相關(guān)食品級(jí)要求，在糖汁脫色劑生產(chǎn)過程中不引入新的有毒、有害物質(zhì)，符合糖廠的食品衛(wèi)生安全。一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑的制備方法1.石粉反應(yīng)在1升玻璃燒杯中稱取一定食品磷酸，在加熱和攪拌下逐漸加入所需的滑石粉，保持溫度在95。C110。C繼續(xù)攪拌反應(yīng)約40分鐘，保溫待用。2.重質(zhì)碳酸鈣反應(yīng)在5升不銹鋼耐腐蝕敞口混合器中，加入定量的重質(zhì)碳酸鈣粉，在攪拌下，以泡沫狀物料不外溢為前提快速加入1步生成溶液。反應(yīng)產(chǎn)生大量C02揮發(fā)，同時(shí)反應(yīng)熱使料液蒸發(fā)大量水份。隨著攪拌進(jìn)行，物料固化并被攪拌槳葉破碎，得到一個(gè)濕的顆粒物料。3.干燥取出混合器中濕物料用不銹鋼方盤盛裝，放置120°C烘箱內(nèi)干燥40分鐘。4.粉碎在一個(gè)不銹鋼小型渦流粉碎機(jī)中粉碎干燥后的物料，得到一個(gè)白色粉體即為成品。按上述的實(shí)施方案，以不同原料配比進(jìn)行的8次試驗(yàn)及產(chǎn)品分析測(cè)定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在上述表四的最終產(chǎn)品測(cè)定中，以CaO的測(cè)定值來表征磷酸二氫鈣在產(chǎn)品中的重量百分比含量、以MgO的測(cè)定值來表征磷酸二氫鎂在產(chǎn)品中的重量百分比含量、以P205的測(cè)定值來表征游離磷酸在產(chǎn)品中的重量百分比含量。根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合糖汁脫色劑，其使用時(shí)先溶于水配置成5%20%水溶液，其余與使用食品級(jí)磷酸作糖汁脫色劑完全相同。為測(cè)試本發(fā)明所述產(chǎn)品實(shí)際脫色效果，采用模擬糖廠磷酸一亞硫酸工藝流程的靜態(tài)試驗(yàn)，并分別采用食品級(jí)磷酸和本發(fā)明所述的試驗(yàn)產(chǎn)品中的4#樣品作比較。在1.5升燒杯中量取1升混合計(jì)(新鮮汁含糖14.8%)，在攪拌下于50。C加入石灰乳(12.3y。CaO含量)預(yù)灰，使混合汁PH值約為8左右。加入食品級(jí)磷酸或本發(fā)明產(chǎn)品(配成10%水溶液)使混合汁的磷值達(dá)所需要求。采用10%亞硫酸12毫升(相當(dāng)于硫重強(qiáng)度為9.8毫升)加入混合，隨后用石灰乳調(diào)節(jié)PH值約為7.2，攪拌混合約5分鐘后移入1升量筒中于8(TC恒溫水浴中保溫沉降2小時(shí)后測(cè)定?；旌现禍y(cè)定混合汁用濾紙過濾后，濾液在560納米下用分光光度計(jì)透光率，再換算為相應(yīng)的色值。澄清汁色值測(cè)定取澄清后上部清夜用濾紙過濾，濾液在560納米下用分光光度計(jì)測(cè)定透光率，再換算為相應(yīng)色值。脫色率計(jì)算脫色率=1_澄清汁色值/混合汁色值根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制的本發(fā)明所述產(chǎn)品與食品級(jí)磷酸脫色率比較圖(圖2)，以圖中可看出本發(fā)明所述的產(chǎn)品具有比食品磷酸較好脫色率，顯示本發(fā)明所述產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)所在。權(quán)利要求1、一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑，其特征在于，包括以下組分磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂、沉淀二氧化硅、游離磷酸。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑，其特征在于，該復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑中各組分重量百分比如下磷酸二氫鈣75%80%、磷酸二氫鎂O.5%8%、沉淀二氧化硅O.8%5%、游離磷酸(以P20s計(jì))8%12%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑，其特征在于:在使用前將所述復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑溶于水配制成重量百分比為5%20%的水溶液。4、一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，該復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑包括以下組分磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂、二氧化硅、游離磷酸，該制備方法采用滑石粉、食品級(jí)磷酸和重質(zhì)碳酸鈣為原料，該制備方法包括以下步驟(1)在攪拌和加溫條件下，在反應(yīng)容器中將滑石粉加入食品級(jí)磷酸水解液中進(jìn)行溶解，得到溶有磷酸二氫鎂分散沉淀二氧化硅的磷酸水溶液；(2)在混合器中先放入定量的重質(zhì)碳酸鈣粉，并在攪拌下加入(1)步的磷酸水溶液，磷酸水溶液與碳酸鈣劇烈反應(yīng)釋放出二氧化碳，并放出大量熱量，物料接近沸騰狀態(tài)，反應(yīng)使物料水分蒸發(fā)并逐步固化，即得到含濕的復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于所述制備方法中滑石粉占原料的重量百分比為O.54，食品級(jí)磷酸占原料的重量百分比為6973，重質(zhì)碳酸鈣占原料的重量百分比為2327。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于該制備方法還包括以下步驟(3)將所述步驟(2)中得到的組成物干燥；(4)將上述步驟(3)中所得物料粉碎，即得白色粉末狀制品。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于所述步驟(1)中滑石粉與食品級(jí)磷酸的反應(yīng)溫度為6(rC15(TC，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘120分鐘。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于所述步驟(3)中在溫度為90'C14(TC對(duì)組成物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為20分鐘80分鐘。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于所述步驟(1)中滑石粉與食品級(jí)磷酸的反應(yīng)溫度為85""C12(TC，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘60分鐘；所述步驟(3)中，在溫度為ll(rC13(TC對(duì)組成物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為30分鐘60分鐘。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑制備方法，其特征在于所述步驟(4)中對(duì)物料粉碎在渦流式球磨或振動(dòng)磨內(nèi)進(jìn)行，使物料成為粉狀。全文摘要一種復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑及其制備方法，本發(fā)明屬于化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，該脫色劑由以下四種成分組成(1)磷酸二氫鈣、(2)磷酸二氫鎂、(3)沉淀二氧化硅、(4)游離磷酸，該脫色劑制備方法包括(1)將滑石粉加入食品級(jí)磷酸水解液中進(jìn)行溶解，得到溶有磷酸二氫鎂分散沉淀二氧化硅的磷酸水溶液；(2)在混合器中放入重質(zhì)碳酸鈣粉，加入(1)步的磷酸水溶液，反應(yīng)使物料水分蒸發(fā)并逐步固化，即得到含濕的復(fù)合磷酸鹽糖汁脫色劑。該脫色劑與現(xiàn)行糖廠使用的食品級(jí)磷酸相比，具有脫色效果好、經(jīng)濟(jì)、方便、而不涉及危險(xiǎn)化學(xué)品的使用等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C13B20/08GK101440412SQ200810233769公開日2009年5月27日申請(qǐng)日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日發(fā)明者萬榮惠,后雪松,斌王,饒志臻,馬興良申請(qǐng)人:云南江磷集團(tuán)股份有限公司