用离子交换纤维从糖蜜酒精废液中提取色素的研究

论文摘要

目前我国甘蔗糖厂的废弃物处理还处于较低的水平。本课题研究了用离子交换纤维从糖蜜酒精废液中提取色素产品，为糖厂废液的综合利用提供了新的途径。实验以糖蜜酒精废液为原料提取色素，探讨了废液澄清，纤维脱色，纤维再生的最佳工艺条件，对提取得到的色素进行了检测，并在此基础上对离子交换纤维的作用机理进行了初步研究。具体研究内容及结果如下：1．研究了絮凝剂投加量、絮凝体系温度、絮凝体系pH值、搅拌速度等因素对糖蜜酒精废液澄清处理的影响，并在单因素实验基础上设计正交试验，确定了废液澄清的最佳条件：絮凝剂投加量为每0．2mg／100mL、絮凝体系温度为40℃、絮凝体系pH值为9、搅拌速度为60 r·min-1。2．研究了废液流速、高径比、脱色体系温度等因素对糖蜜酒精废液动态脱色的影响，并在单因素实验基础上设计正交试验，确定了使用10．00克纤维动态脱色的最佳条件：废液流速为3mL·min-1、高径比为15、脱色体系温度为60℃。3．研究了再生液体积、再生液流速、再生体系温度等因素对纤维再生的影响，并在单因素实验基础上设计正交试验，确定了对10．00克纤维再生的最佳条件：再生液流速为3mL／min、再生体系温度为70℃、再生液体积为600mL。4．从糖蜜酒精废液中提取的色素具有焦香味，用水稀释后，溶液澄清，色率为40790（EBC单位），红色指数为5．3，pH值为5．2，耐盐性较好，耐酸性差，色素含有与单倍焦糖色素相似的官能团，而且还含有含羰基的化合物。5．根据移动边界模型对实验过程的描述，确定ZB-2型聚丙烯基氯型强碱性阴离子交换纤维对色素的离子交换过程为颗粒扩散控制。通过考察搅拌速率，溶液固溶物浓度以及反应温度对交换过程影响以及得到的表观速率常数，表观活化能，可求得离子交换过程的速率常数为48．16，并得到交换过程的动力学总方程式为：1-3（1-F）2／3+2（1-F）=48．16r-2Ci1.2633exp[-19950/RT]×t方程为用离子交换纤维从糖蜜酒精废液中提取色素的进一步研究提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 色素提取的研究现状
• 1.1.1 利用萃取原理提取色素的方法
• 1.1.2 利用离子交换原理提取色素的方法
• 1.2 甘蔗糖厂的糖蜜酒精废液
• 1.2.1 糖蜜酒精废液的性质
• 1.2.2 糖蜜酒精废液的危害
• 1.2.3 糖蜜酒精废液的治理原则
• 1.2.4 糖蜜酒精废液的综合利用现状
• 1.3 离子交换纤维
• 1.3.1 离子交换纤维及其特点
• 1.3.2 离子交换纤维的应用
• 1.4 色素
• 1.4.1 糖蜜酒精废液中的色素
• 1.4.2 焦糖色素的性质
• 1.4.3 焦糖色素的分类
• 1.4.4 焦糖色素的理化性质
• 1.4.5 焦糖色素在食品工业中的应用
• 1.4.6 焦糖色素使用中的安全性问题
• 1.5 课题的研究意义及内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 第二章 糖蜜酒精废液的澄清处理
• 2.1 实验材料与设备
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.2 单因素试验与结果分析
• 2.2.1 絮凝剂使用方法
• 2.2.2 混浊度的测定方法
• 2.2.3 沉降速度的测定方法
• 2.2.4 结果与分析
• 2.3 综合因素的正交试验与结果分析
• 2.3.1 正交试验
• 2.3.2 絮凝条件正交试验结果及方差分析
• 2.3.3 PAM絮凝条件正交试验结果及方差分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 离子交换纤维对糖蜜酒精废液的脱色试验
• 3.1 实验材料与设备
• 3.1.1 原料与试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.2 单因素试验与结果分析
• 3.2.1 离子交换纤维（IEF）的预处理
• 3.2.2 糖蜜酒精废液的脱色
• 3.2.3 色值及脱色率的计算方法
• 3.2.4 结果与分析
• 3.3 综合因素的正交试验与结果分析
• 3.3.1 正交实验
• 3.3.2 IEF动态脱色条件正交试验结果及方差分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 离子交换纤维的再生试验
• 4.1 实验材料与设备
• 4.1.1 原料与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.2 单因素试验与结果分析
• 4.2.1 纤维预处理
• 4.2.2 色值及脱色率的计算方法
• 4.2.3 再生率的表示方法
• 4.2.4 再生剂的选择
• 4.2.5 再生方法
• 4.2.6 结果与分析
• 4.3 综合因素的正交试验与结果分析
• 4.3.1 正交试验
• 4.3.2 IEF再生条件正交试验结果及方差分析
• 4.4 疲劳试验
• 4.5 本章小结
• 第五章 色素的分析与测定
• 5.1 实验材料与设备
• 5.1.1 原料与试剂
• 5.1.2 仪器与设备
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 蒸发洗脱液得到色素的方法
• 5.2.2 色素的感官指标评定
• 5.2.3 色率的测定
• 5.2.4 红色指数的测定
• 5.2.5 pH值的测定
• 5.2.6 色素耐盐性检测
• 5.2.7 色素耐酸性检测
• 5.2.8 红外吸收光谱分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 蒸发洗脱液后得到色素的质量
• 5.3.2 色素感官评定结果
• 5.3.3 色素的色率
• 5.3.4 色素的红色指数
• 5.3.5 色素的pH值
• 5.3.6 色素的耐盐性
• 5.3.7 色素的耐酸性
• 5.3.8 所得色素与单倍焦糖色素标准样的红外吸收光谱对比分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 离子交换纤维吸附色素的动力学研究
• 6.1 离子交换法动力学的理论基础
• 6.2 实验材料与设备
• 6.2.1 原料与试剂
• 6.2.2 仪器与设备
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 纤维的预处理
• 6.3.2 纤维截面直径的测定
• 6.3.3 交换度的计算方法
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 离子交换控制步骤的选取
• 6.4.2 搅拌速率对交换速率的影响
• 6.4.3 溶液固溶物浓度对交换速率的影响
• 6.4.4 温度对交换速率的影响
• 6.4.5 动力学总方程的确定
• 6.4.6 动力学总方程的检验
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论、创新点与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录