技术文章

Application Note on Tulsion® Ion Exchange Resin
for Decolourization of Sugar Melt
简介Introduction:
杜笙树脂在糖浆脱色方面的应用
在*各地的所有消费食品中，糖具有zui不寻常的地位。蔗糖是由甘蔗或甜菜中生产出来的，事实上，所有
的精制糖大多是产自甘蔗(75％左右)，剩下的就是来自甜菜中的糖分。所有的糖可大致分为粗糖或精制糖。
粗糖：粗糖直接产自甘蔗，通过净化的方法，不使用磷酸，在汁液净化时zui少量地使用氧化钙，由此从甘蔗中产生
粗糖。这样的糖呈褐色，很少直接使用。
精制糖：精制糖是从粗糖中提炼出来的，颜色呈闪闪发光的白色。大部分糖厂购买/进口粗糖，然后对其进行处理，
得到精制糖。
精制糖的应用Applications of Refinedsugar:
除了少数亚洲和非洲国家外，世界各地都只用精制糖。一些zui终用户如软饮料制造商、乳制品行业、医药行业、
饮料、糖果厂等，他们愿意用特级精制糖。随着客户的不同，糖的规格也略有不同。
精制糖的一般规格General Specifications of Refined Sugar:
精制糖的生产Production of Refined Sugar:
由粗糖生产精制糖，可使用两种技术：一种是用活性炭，另一种是离子交换树脂。有些糖厂使用活性炭去除糖
溶解液中的颜色，在这个过程中粗糖重溶，白利糖度达到60-65 度，先用磷酸盐处理，再用活性炭处理。加工过的糖
浆经过浓缩和结晶，制成精制糖。糖厂常用的各类活性炭方法的成本一直在不断增加，因此，非常有必要找到一种
替代方法，将糖浆进行脱色。下面就是一般流程：
树脂柱
再生槽
与传统的活性炭方法相比，离子交换树脂具有一定的优势，详情如下所述:
很明显，与活性炭方法相比，树脂处理技术具有非常多的优势。因此，制糖厂使用离子交换树脂是大势所趋，
主要应用的地方是使用杜笙等级离子交换树脂对糖浆进行脱色。使用杜笙离子交换树脂脱色
Decolourization byusing Tulsion®
糖浆着色物的形成
Ion Exchange Resins:
Formation of colouring bodies in sugar melt:
粗糖中的颜色主要是由于在浓缩甘蔗汁时产生了着色，主要的原因为：
•浓缩时加热糖，形成焦糖。
•类黑精型杂质的形成。这些都是减少糖胺(如谷氨酸)中的糖(葡萄糖和果糖)含量的反应产物。
•黑色素的形成，这是黑色素多酚铁合成体产生的色素。
使用离子交换树脂脱色原理
Decolourization mechanism byusing ion exchange resin:
用于制糖的离子交换树脂是大孔强碱性阴离子交换树脂(I 型)，以氯离子的形式存在。通过离子交换除色的原理
可以表示为：RN+ (CH3)3 Cl- + CA → RN+ (CH3)3 A- + CCl
用于糖脱色中的树脂具有较高的孔隙度，确保了超高分子量着色剂的吸附。
除了功能组和结构，聚合物的性质在树脂脱色中起着重要作用。
杜笙离子交换树脂
Tulsion® Ion exchangeresins
在过去的30 年里，Thermax 公司生产的离子交换树脂在印度以及国外的水处理行业中被广泛应用，然而，这些用
于水处理行业的技术级树脂并不是适合于食品业，如制糖业，因为食品业对操作条件、zui终产品的纯度要求都是非
常严格的。
Thermax 公司开发了两种非常适合糖浆脱色的离子交换树脂： Tulsion® A-72 MP 和Tulsion®A-30 MP。
Tulsion® A-72 MP 是大孔苯乙烯基强碱性阴离子交换树脂，以氯离子形式提供。
Tulsion® A-72 MP 能有效用于高温( 60-70°C)的环境中，这种高温在制糖厂中比较普遍存在。这种树脂一般都
用于200-700ICUMSA 的糖液脱色。
Tulsion® A-30MP 是大孔丙烯酸强碱性阴离子交换树脂、以氯离子形式提供。这种树脂可有效地用于高温(70
度)环境中的糖浆脱色。由于其丙烯酸基体和高孔隙率，该树脂用于处理800-2000 ICUMSA 的深色糖液脱色。这种树
脂不像大孔苯乙烯基树脂Tulsion® A-72 MP，虽然对着色物有较低的亲和力，但经过氯化钠处理，易于再生。
Tulsion® A-72 MP 和Tulsion® A-30 MP 的典型树脂特征如附件1 所示。
用于糖浆脱色的杜笙树脂选型
Tulsion® Resin Configurations for Sugar Decolourisation
根据糖融化后着色物的浓度来决定是用一阶段或二阶段或三阶段处理流程。下表可以做为选择树脂的参考：
糖浆颜色Melt Color 树脂选型Resin Combination
Feedcolour < 200 ICU A-72 MP
原料颜色200-400 ICU A-72 MP followed by A-72MP*
400-1000 ICU A-30 MP followed by A-72MP
1000-2000 ICU A-30 MP -A-30 MP -A-72 MP
注：使用一个或两个单元是由处理过的糖浆质量来决定的。
如果两个单元连续使用，可以进一步改善脱色的结果。*单元主要是清洗，第二单元则是抛光使用杜笙离子交换树脂脱色
Decolourization byusing Tulsion®
糖浆着色物的形成
Ion Exchange Resins:
Formation of colouring bodies in sugar melt:
粗糖中的颜色主要是由于在浓缩甘蔗汁时产生了着色，主要的原因为：
•浓缩时加热糖，形成焦糖。
•类黑精型杂质的形成。这些都是减少糖胺(如谷氨酸)中的糖(葡萄糖和果糖)含量的反应产物。
•黑色素的形成，这是黑色素多酚铁合成体产生的色素。
使用离子交换树脂脱色原理
Decolourization mechanism byusing ion exchange resin:
用于制糖的离子交换树脂是大孔强碱性阴离子交换树脂(I 型)，以氯离子的形式存在。通过离子交换除色的原理
可以表示为：RN+ (CH3)3 Cl- + CA → RN+ (CH3)3 A- + CCl
用于糖脱色中的树脂具有较高的孔隙度，确保了超高分子量着色剂的吸附。
除了功能组和结构，聚合物的性质在树脂脱色中起着重要作用。
杜笙离子交换树脂
Tulsion® Ion exchangeresins
在过去的30 年里，Thermax 公司生产的离子交换树脂在印度以及国外的水处理行业中被广泛应用，然而，这些用
于水处理行业的技术级树脂并不是适合于食品业，如制糖业，因为食品业对操作条件、zui终产品的纯度要求都是非
常严格的。
Thermax 公司开发了两种非常适合糖浆脱色的离子交换树脂： Tulsion® A-72 MP 和Tulsion®A-30 MP。
Tulsion® A-72 MP 是大孔苯乙烯基强碱性阴离子交换树脂，以氯离子形式提供。
Tulsion® A-72 MP 能有效用于高温( 60-70°C)的环境中，这种高温在制糖厂中比较普遍存在。这种树脂一般都
用于200-700ICUMSA 的糖液脱色。
Tulsion® A-30MP 是大孔丙烯酸强碱性阴离子交换树脂、以氯离子形式提供。这种树脂可有效地用于高温(70
度)环境中的糖浆脱色。由于其丙烯酸基体和高孔隙率，该树脂用于处理800-2000 ICUMSA 的深色糖液脱色。这种树
脂不像大孔苯乙烯基树脂Tulsion® A-72 MP，虽然对着色物有较低的亲和力，但经过氯化钠处理，易于再生。
Tulsion® A-72 MP 和Tulsion® A-30 MP 的典型树脂特征如附件1 所示。
用于糖浆脱色的杜笙树脂选型
Tulsion® Resin Configurations for Sugar Decolourisation
根据糖融化后着色物的浓度来决定是用一阶段或二阶段或三阶段处理流程。下表可以做为选择树脂的参考：
糖浆颜色Melt Color 树脂选型Resin Combination
Feedcolour < 200 ICU A-72 MP
原料颜色200-400 ICU A-72 MP followed by A-72MP*
400-1000 ICU A-30 MP followed by A-72MP
1000-2000 ICU A-30 MP -A-30 MP -A-72 MP
注：使用一个或两个单元是由处理过的糖浆质量来决定的。
如果两个单元连续使用，可以进一步改善脱色的结果。*单元主要是清洗，第二单元则是抛光推导床容积数量大致的方法
Methodology for deducing approximate quantity of bed volumes:
从图1 可看出，使用Tulsion® A-72 MP 树脂，350ICUMSA 颜色大约需要50 bv 的输出值，而且能减少约80%的颜
色。同样，深颜色(650ICUMSA)的糖浆，需要40-45 bv，相当于减少78%的糖浆颜色。
图2 表明，通过使用Tulsion® A-30 MP，糖浆进色为650 ICUMSA 预计需要40-45 BV 的输出，这样能够再次减
少80％的颜色。同样，非常高的色度(2000ICUMSA)，需要25-30BV，相当于减少60 ％糖浆颜色。
如前所述，色度高于400-500ICUMSA的，建议使用Tulsion® A-30 MP 和Tulsion® A-72 MP组成的两阶段
树脂柱。同样，对于非常高的色度(2000ICUMSA)，甚至必需用三阶段的树脂柱。对于色度为300-700ICUMSA的糖浆，
可以考虑减少75％至80％的颜色，然而对于非常高的进气色，可考虑减少60％。整体而言，将有30-50BV 的输出。
除了颜色，还有糖浆的其他参数，如pH 值、电导率，浓缩糖浆，经过树脂床后几乎没有变化，因此不会影响提
高糖的质量。如下所示：
树脂处理对成品糖颜色的影响
Effect of Resin Treatment on Colour of the Sugar Produced:
从数据中可以看出，通过选择适当的树脂组合，可能会产生色度小于100ICUMSA的糖浆。此糖浆蒸发和结晶时将
产生小于或等于30 色度的糖。如前所述，树脂处理也减少了糖浆中硫酸和磷酸盐的含量。这反过来有助于提高成品