一种甘蔗汁的脱色方法技术

一种甘蔗汁的脱色方法，将甘蔗汁与季铵功能化二醛纤维素掺杂季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶混合均匀，有效吸附甘蔗汁中的色素。所述的季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶是以二醛纤维素和氧化石墨烯为原料，采用聚乙烯亚胺、(3

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗汁的脱色方法


[0001]本专利技术涉及一种甘蔗汁的脱色方法，属于制糖工程


技术介绍

[0002]制糖业是与国民经济有关的基础产业，是粮食和农业部门不可分割的一部分。而糖是一般消费的必需品，因此具有重要的战略物质地位。蔗糖占糖产量的80％，中国是世界第三大甘蔗生产国。在2020至2021年期间，蔗糖占中国糖总产量的70％以上。生产精制糖的传统工艺主要包括甘蔗汁提取、澄清、脱色、蒸发和结晶四个步骤。甘蔗汁脱色是一个关键过程，将直接影响糖的最终颜色值。传统工艺中使用的化学品会影响糖的食品安全性并引发环境污染等问题。因此，亟需开发先进有效的替代方法来进一步解决这个问题。
[0003]吸附方法因其成本低、效率高、操作简单等特点而受到广泛关。强碱性大孔阴离子交换树脂由于其良好的吸附性能和可回收性而广泛用于甘蔗汁脱色。然而，这种树脂是一种苯乙烯含量高的高分子材料，由于苯乙烯是2B类致癌物，因此会危害食品安全和人体健康。本专利技术采用二醛纤维素和氧化石墨烯为原料，通过定向改性制备复合气凝胶，无毒无害，环境友好，且对甘蔗汁中的色素去除效果较好，很好的规避了传统工艺的弊端，解决了成品白砂糖色值偏高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种甘蔗汁的脱色方法，解决了成品白砂糖色值偏高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种甘蔗汁的脱色方法，是将甘蔗汁与季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶混合，吸附甘蔗汁中的色素，充分搅拌后进行过滤分离，得到脱色甘蔗汁；
[0007]优选地，甘蔗汁与季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶按质量比为20～200:1进行混合。
[0008]优选地，甘蔗汁与季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶混合搅拌的时间为1～3h。
[0009]所述的季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将二醛纤维素、质量分数为25％的聚乙烯亚胺水溶液、去离子水按质量体积比为2.0～6.0g:2.0～6.0g:20～60mL的比例混合均匀，水浴加热至45～55℃，搅拌1～3h；
[0011](2)向步骤(1)反应混合物中加入质量分数为30％的(3
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氯
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液，(3
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氯
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液与步骤(1)反应混合物的体积比为2～4:1，升温至65～75℃，继续搅拌3～5h；
[0012](3)用氢氧化钠溶液调节步骤(2)反应混合物pH，保持pH为7～8；
[0013](4)将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、去离子水按质量体积比为0.25～0.45g:2～4mL:35～45mL混合均匀，水浴加热至30～40℃，搅拌0.5～2.5h；
[0014](5)向步骤(4)反应混合物中加入质量分数为25％的聚乙烯亚胺水溶液，聚乙烯亚胺水溶液与步骤(4)反应混合物的质量体积比为1.5～3.5g:45～65mL，升温至45～55℃，继续搅拌1～3h；
[0015](6)向步骤(5)反应混合物中加入质量分数为30％的(3
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氯
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液，(3
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氯
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液与步骤(5)反应混合物的体积比为1～3:3～6，升温至65～75℃，继续搅拌3～5h；
[0016](7)将步骤(6)反应产物用去离子水冲洗后冷冻干燥得到季铵功能化氧化石墨烯；
[0017](8)将季铵功能化氧化石墨烯、步骤(3)反应混合物按质量体积比为0.5～1.0g:22～35mL混合均匀；
[0018](9)连续搅拌，向步骤(8)反应混合物加入步骤(8)反应混合物体积的0.05～0.25倍的质量分数为25％的戊二醛溶液，老化10～30min后，冷冻干燥得到季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶。
[0019]优选地，所述的硅烷偶联剂是KH550。
[0020]与现有技术比较，本专利技术具有的有益效果：
[0021](1)本专利技术以二醛纤维素、氧化石墨烯为原料制备甘蔗汁脱色剂，聚乙烯亚胺、(3
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羟丙基)三甲基氯化铵的添加大大丰富了材料表面氨基、季铵功能基团的数量，对于甘蔗汁中有色物质(带负电)具有优异的选择性清除性能，可以很好的解决成品白砂糖色值偏高的问题。
[0022](2)本专利技术采用的二醛纤维素具有无毒、良好的生物相容性、可生物降解性等优点，且二醛纤维素含有大量醛基，有利于根据甘蔗汁中的色素的结构性质定向改性二醛纤维素。由于色素带有负电荷，故通过希夫碱反应、亲核取代等引入含有大量氨基、季铵官能团的功能试剂，如聚乙烯亚胺、(3
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羟丙基)三甲基氯化铵，大幅度提高了对甘蔗汁中色素的捕获效率。
[0023](3)本专利技术采用的氧化石墨烯含有较多含氧官能团，可以经由这些含氧官能团与功能单体发生反应，定向改性氧化石墨烯。同时，本专利技术向复合气凝胶中中掺入氧化石墨烯可以增强机械强度，而改性后的氧化石墨烯还可以改善交联反应引起部分吸附位点的损失。
[0024](4)在现有技术中，苯乙烯(二乙烯基苯)阴离子交换树脂虽对甘蔗汁中的色素有去除效果但苯乙烯及二乙烯基苯均来源于石油，其原料不可再生，且它们均被国际癌症研究机构列为2B类致癌物。而活性炭只能通过物理吸附去除色素，难再生、耗能大且产生的固体废物较多。本专利技术以二醛纤维素和氧化石墨烯为原料制备糖用脱色剂来吸附去除甘蔗汁中的有色物质，具有原料获取方便、价格便宜、稳定无毒等优势。
[0025](5)本专利技术根据甘蔗汁中的色素结构特性引入氨基、季铵官能团定向改性二醛纤维素和氧化石墨烯，且气凝胶具有丰富的比表面积和网状结构，可提供充分的吸附位点，因此本专利技术的复合气凝胶有着较高的脱色性能。同时，相较于现有的吸附剂，复合气凝胶有着较好的可循环利用性能，通过简单的离子交换反应使吸附剂再生并用于新一轮的吸附，很大程度上降低了经济成本。
具体实施方式
[0026]实施例1
[0027]本实施例是采用本专利技术的方法对甘蔗汁脱色的一个应用实施例。
[0028]季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶的制备按以下方法进行：
[0029](1)将二醛纤维素、质量分数为25％的聚乙烯亚胺水溶液、去离子水按质量体积比为2g:2g:20mL的比例混合均匀，水浴加热至55℃，搅拌3h；
[0030](2)向步骤(1)反应混合物中滴加质量分数为30％的(3
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液，(3
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗汁的脱色方法，其特征在于，将甘蔗汁与季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶混合，吸附甘蔗汁中的色素，充分搅拌后进行过滤分离，得到脱色甘蔗汁；所述的季铵功能化二醛纤维素/季铵功能化氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将二醛纤维素、质量分数为25％的聚乙烯亚胺水溶液、去离子水按质量体积比为2.0～6.0g:2.0～6.0g:20～60mL的比例混合均匀，水浴加热至45～55℃，搅拌1～3h；(2)向步骤(1)反应混合物中加入质量分数为30％的(3
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羟丙基)三甲基氯化铵溶液与步骤(1)反应混合物的体积比为2～4:1，升温至65～75℃，继续搅拌3～5h；(3)用氢氧化钠溶液调节步骤(2)反应混合物pH，保持pH为7～8；(4)将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、去离子水按质量体积比为0.25～0.45g:2～4mL:35～45mL混合均匀，水浴加热至30～40℃，搅拌0.5～2.5h；(5)向步骤(4)反应混合物中加入质量分数为25％的聚乙烯亚胺水溶液，聚乙烯亚胺水溶液与步骤(4)反应混合物的质量体积比为1.5～3.5g:45～65mL，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾冉，熊艳舒，周丽舒，范博欢，唐嘉忆，陈静，张霞，李文，陆海勤，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：