阅读说明：本技术 一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法 (Method for removing pigment in syrup by using rosin-based anion macroporous adsorption resin ) 是由 李文 鄂羽羽 雷福厚 李�浩 程格格 孙耀 谢文博 杨建林 丁猛 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法,属于糖浆的精制技术领域。本发明将松香基阴离子大孔吸附树脂加入糖浆中,采用静态吸附法,松香基阴离子大孔吸附树脂用量控制在0.01-0.5g·mL<Sup>-1</Sup>,温度为30-80℃,吸附时间为0.5-24h,对糖浆中的色素有较好的去除效果,对糖浆中色素的去除率可达到90％以上。吸附饱和后的松香基阴离子大孔吸附树脂经洗涤,再生,树脂可以重复使用,安全,环保,无毒,成本低,适合推广应用。(The invention discloses a method for removing pigment in syrup by using rosin-based anionic macroporous adsorption resin, belonging to the technical field of syrup refining. The invention adds rosin-based anion macroporous adsorption resin into syrup, adopts a static adsorption method, and controls the dosage of the rosin-based anion macroporous adsorption resin to be 0.01-0.5 g.mL ‑1 The temperature is 30-80 ℃, the adsorption time is 0.5-24h, the pigment in the syrup is well removed, and the removal rate of the pigment in the syrup can reach more than 90%. The rosin-based anion macroporous adsorption resin after saturated adsorption is washed and regenerated, and the resin can be reused, is safe, environment-friendly, non-toxic, low in cost and suitable for popularization and application.)

一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法

技术领域

本发明属于糖浆的精制技术领域，具体涉及一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法。

背景技术

在蔗糖的生产过程中，糖的色值是重要指标。糖汁在高温下蒸发浓缩时，还原糖和氨基酸会不断发生美拉德反应生产类黑精色素，导致糖汁色值升高。生成的类黑精在蔗糖结晶时残留在晶体内部，导致砂糖色值偏高。因此，需要去除糖浆中的类黑精色素。

目前制糖工业中常用于去除类黑精色素的方法主要有：

1.何惠欢，梁贤惠等，亚硫酸法甘蔗糖厂澄清工艺条件对蔗汁除酚和脱色效果的影响[J]食品工业2015，112-115.其中提到使用亚硫酸法进行蔗汁澄清。

2.李文，甘蔗混合汁澄清的陶瓷膜过滤行为机理及关键问题研究[D].广西大学，2018：116-141.其中提到使用陶瓷膜去除糖浆中的色素。

3.中国专利102020745B公开了一种新型丙烯酸系脱色树脂及其制备方法，采用乙烯吡啶单体和脂肪族不饱和酯类单体，以多乙烯基单体为交联剂，在致孔剂存在的条件下悬浮聚合得到白球，所得白球与多乙烯多胺进行胺解反应引入胺基，所得胺球再与含有醇羟基的单体在碱性条件下反应得到丙烯酸系离子交换脱色树脂，该树脂同时具有含吡啶基团的强碱树脂以及弱碱树脂的性质。但是其原料主要是吡啶类化合物，具有一定致癌性，有食品安全隐患，难以用于食品级的分离。

4.Luo J,Hang X,et al.Refining sugarcane juice by an integratedmembrane process:Filtration behavior of polymeric membrane at hightemperature[J]Journal of Membrane Science,2016,509:105-115.其中提到使用高分子膜去除甘蔗汁中的色素。

膜技术虽然可以截留蔗汁中近100％的悬浮杂质及大部分色素，但其对蔗汁中还原糖及氨基酸的截留率很低，使得蔗汁在后续工艺中，还原糖和氨基酸不断发生美拉德反应，导致蔗汁色值重新升高，此外由于膜污染、生产成本高等问题难以解决使得膜技术很少使用。因此大孔吸附树脂法在制糖工业中逐渐受到重视，其利用树脂的交换基团及丰富的孔隙结构进行吸附、交换。但是目前还没有既安全环保，而且对糖浆中的色素有着明显去除效果的吸附树脂，因此，有必要寻找一种更为安全环保、吸附性能更好的吸附树脂来去除糖浆中的色素。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法，采用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中的色素，安全环保，对糖浆中的色素有着明显的去除效果。

本发明通过以下技术方案实现：

一种应用松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的方法，所述方法为将松香基阴离子大孔吸附树脂加入糖浆中，采用静态吸附法，松香基阴离子大孔吸附树脂用量控制在0.01-0.5g·mL^-1，温度为30-80℃，吸附时间为0.5-24h；所述松香基阴离子大孔吸附树脂的结构式为：

其中R为：

静态吸附法是指将一定量的吸附剂和一定量的溶液经过长时间的充分接触而达到平衡的方法；本发明所称的静态吸附法为将一定量的松香基阴离子大孔吸附树脂和一定量的糖浆经过长时间的充分接触而达到平衡的方法。

作为技术方案的优选，所述方法为将松香基阴离子大孔吸附树脂加入糖浆中，采用静态吸附法，松香基阴离子大孔吸附树脂用量控制在0.1-0.3g·mL^-1，温度为50-70℃，吸附时间为5-10h。

作为技术方案的优选，所述方法为将松香基阴离子大孔吸附树脂加入糖浆中，采用静态吸附法，松香基阴离子大孔吸附树脂用量控制在0.2g·mL^-1，温度为60℃，吸附时间为6h。

作为技术方案的优选，所述松香基阴离子大孔吸附树脂为球形多孔材料，其平均孔径为10-35nm，比表面积为10-20m²/g。

所述的松香基阴离子大孔吸附树脂采用申请人同日申请公开的专利技术《一种松香基阴离子大孔吸附树脂及其制备方法》制备。

本发明的松香基阴离子大孔吸附树脂对糖浆中色素的去除率为80％以上。

本发明的松香基阴离子大孔吸附树脂可以重复使用，其步骤为：将在糖浆中吸附饱和后的松香基阴离子大孔吸附树脂用水洗去残留的糖浆和杂质，然后用2％NaOH溶液将树脂转为阴离子型，再用水将松香基阴离子大孔吸附树脂洗涤直至接近中性。

本发明的松香基阴离子大孔吸附树脂的吸附、再生原理为：

(1)树脂的吸附过程为：

R(OH^-)+R₁ ^-→R₂R₁ ^-+OH^-；

(2)树脂的再生过程为：R₂R₁ ^-+OH^-→R(OH^-)+R₁ ^-；其中R₁ ^-代表带负电的色素分子。

树脂吸附过程主要是：树脂上的官能团-N⁺(CH₃)₃OH^-与色素分子R₁ ^-发生了离子交换。树脂吸附饱和后，然后使用0.01-5％NaOH溶液将树脂转换为阴离子型，可以循环重复使用。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

(1)本发明应用的松香基阴离子大孔吸附树脂是以松香为原料合成的一种聚酯类高分子材料，具备可完全生物降解的性能，在对糖浆中色素的去除过程中绿色环保，特别具有无毒的特点，使其适合在糖浆中使用；而且机械强度高，有着较强的耐压性能，成本较低，有良好的应用前景。

(2)本发明应用的松香基阴离子大孔吸附树脂对糖浆中的色素有较好的去除效果，对糖浆中色素的去除率为80％以上。吸附饱和后的松香基阴离子大孔吸附树脂经洗涤，再生，可以重复使用，重复使用10次对糖浆中色素的吸附量依然可以达到56％以上，有着良好的应用前景。

(3)当松香基阴离子大孔吸附树脂投加量控制在在0.1-0.3g·mL^-1，温度为50-70℃，吸附时间为5-10h，对糖浆中色素的去除效果较好，去除率可达到90％以上；特别是当松香基阴离子大孔吸附树脂投加量控制在控制在0.2g·mL^-1，温度为60℃，吸附时间为6h，对糖浆中色素的去除效果最好，去除率可达到92.25％。

附图说明

图1为本发明实施例9的松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的重复使用性能结果图；

图2为本发明实施例10的松香基阴离子大孔吸附树脂去除糖浆中色素的动态吸附性能效果图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图说明对本发明进一步详细说明，但不限于本发明的保护范围。

本发明所用的松香基阴离子大孔吸附树脂的结构式为：

其中R为：

松香基阴离子大孔吸附树脂的平均孔径为10-35nm，比表面积为10-20m²/g。采用申请人同日申请公开的专利技术《一种含松香基的三元共聚物及其制备方法》制备。

实施例1

向50mL糖浆中加入10g的松香基阴离子大孔吸附树脂，60℃恒温振荡6h。色素的去除率为92.25％。

实施例2

向50mL糖浆中加入15g的松香基阴离子大孔吸附树脂，70℃恒温振荡10h。色素的去除率为90.12％。

实施例3

向50mL糖浆中加入7.5g的松香基阴离子大孔吸附树脂，55℃恒温振荡8h。色素的去除率为87.12％。

实施例4

向50mL糖浆中加入5g的松香基阴离子大孔吸附树脂，50℃恒温振荡5h。色素的去除率为86.75％。

实施例5

向50mL糖浆中加入2.5g的松香基阴离子大孔吸附树脂，65℃恒温振荡15h。色素的去除率为86.33％。

实施例6

向50mL糖浆中加入20g的松香基阴离子大孔吸附树脂，40℃恒温振荡3h。色素的去除率为86.56％。

实施例7

向50mL糖浆中加入0.5g的松香基阴离子大孔吸附树脂，30℃恒温振荡24h。色素的去除率为85.56％。

实施例8

向50mL糖浆中加入25g的松香基阴离子大孔吸附树脂，80℃恒温振荡0.5h。色素的去除率为82.25％。

实施例9

将实施例1的在糖浆中吸附饱和后的松香基阴离子大孔吸附树脂用水洗去残留的糖浆和杂质，然后用2％NaOH溶液将树脂转为阴离子型，再用水将松香基阴离子大孔吸附树脂洗涤直至接近中性。

将松香基阴离子大孔吸附树脂重复使用10次的结果如图1所示，由图1可知，松香基阴离子大孔吸附树脂首次使用时对糖浆中色素的去除率为1.1mg·g^-1，重复使用10次后对糖浆中色素的去除率仍可达到将近0.8mg·g^-1，为首次使用时的70％以上，可见松香基阴离子大孔吸附树脂具有良好的重复使用性。

对实施例2-8的在糖浆中吸附饱和后的松香基阴离子大孔吸附树脂进行同样的重复使用性能测试，所得测试结果高度吻合，说明松香基阴离子大孔吸附树脂具有良好的重复使用性。

实施例10

在柱内径为1.5cm、高为20cm的吸附柱内填充松香基阴离子大孔吸附树脂，填装过程中不断震荡吸附柱，确保分布均匀，实验前用纯水浸泡柱中松香基阴离子大孔吸附树脂12h，顶部加脱脂棉保证液体分布均匀；然后在柱内填充3g树脂，控制温度60℃，流速2mL·min^-1；收集流出液，测其动态吸附曲线，结果如图2所示。由图2可知，松香基阴离子大孔吸附树脂对美拉德色素去除量可达到1.02mg·g^-1，可见本发明的松香基阴离子大孔吸附树脂对糖浆中的色素有着很好的去除效果。