殼聚糖磷酸酯糖用澄清劑的制備及其應(yīng)用工藝研究.pdf

1、白砂糖是國(guó)家戰(zhàn)略物資，廣西白砂糖產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的60％以上，制糖業(yè)是廣西的支柱性產(chǎn)業(yè)。全國(guó)約90％以上的甘蔗糖廠采用亞硫酸法澄清工藝，但此法存在不足，研究探索新的澄清劑及工藝對(duì)提高白砂糖質(zhì)量，提高我國(guó)白砂糖國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。殼聚糖(CTS)具有較好的吸附性、成膜性、成纖性、吸濕性及生物相容性等，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。
　　本課題將殼聚糖進(jìn)行了磷酸化改性，制備殼聚糖磷酸酯(PCTS)，改善水溶性

2、，并將其應(yīng)用于甘蔗混合汁澄清，探索無(wú)硫澄清工藝。
　　本課題包含以下研究?jī)?nèi)容:
　　1.對(duì)殼聚糖的基本物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，包括脫乙酰度、粘均分子量。測(cè)得殼聚糖脫乙酰度為78％，粘均分子量M為6.19×105，并制備了殼聚糖磷酸酯粗產(chǎn)品。初步探討了殼聚糖、殼聚糖磷酸酯對(duì)甘蔗混合汁的澄清效果。與傳統(tǒng)亞硫酸法澄清效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，殼聚糖澄清效果與亞法相比，脫色率與純度差均有提高，但清汁鈣鹽含量較高，不利于后續(xù)的蒸發(fā)與煮糖。經(jīng)殼聚糖

3、磷酸酯處理后，清汁純度及脫色率均有提高，清汁鈣鹽含量低于傳統(tǒng)亞硫酸法。
　　2.將殼聚糖進(jìn)行磷酸化改性，制備殼聚糖磷酸酯，以脫色率和純度差為考核指標(biāo)探索殼聚糖磷酸酯制備的最佳工藝條件。采用正交試驗(yàn)驗(yàn)證m（殼聚糖）∶m（甲醛）、m（殼聚糖）∶m（磷酸）、微波功率、微波時(shí)間等因素對(duì)殼聚糖磷酸酯澄清效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明，微波合成殼聚糖磷酸酯制備的最佳工藝條件為:m(CH2O)∶m(殼聚糖)=1∶1，m(H3PO4)∶m(殼聚糖)=3.2

4、∶1，微波功率260W，微波時(shí)間9min，在此條件下，蔗汁脫色率達(dá)70％，純度提高2.5％。
　　3.(1)對(duì)最佳制備條件下所得的殼聚糖磷酸酯進(jìn)行性質(zhì)測(cè)定，采用酸堿滴定法測(cè)定殼聚糖磷酸酯的取代度為1.016。(2)采用電子掃描電鏡觀察殼聚糖磷酸酯的表面微觀形態(tài)，發(fā)現(xiàn)殼聚糖改性后微觀形態(tài)發(fā)生了較大變化。未改性的殼聚糖為無(wú)規(guī)則形態(tài)，表面粗糙，有較多褶皺，呈現(xiàn)凹凸?fàn)睢８男院蟮臍ぞ厶橇姿狨コ瘦^規(guī)則的圓球狀，相同放大倍數(shù)下，可以看到，單個(gè)殼

5、聚糖磷酸酯顆粒體積變小，且大小不一，表面有褶皺凸起。(3) FI-TR觀察殼聚糖磷酸酯的特征峰，鑒定殼聚糖磷酸酯的結(jié)構(gòu)。殼聚糖磷酸酯的紅外圖譜與殼聚糖相比，變動(dòng)較大，通過(guò)對(duì)比證實(shí)磷酸基團(tuán)成功地引入了殼聚糖分子中。(4)探討了殼聚糖磷酸酯對(duì)甘蔗混合汁的澄清機(jī)理，研究殼聚糖磷酸酯對(duì)混合汁中酚類物質(zhì)的吸附特性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中確定調(diào)節(jié)蔗汁pH值為7.0。吸附平衡實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)殼聚糖磷酸酯吸附甘蔗汁中酚類物質(zhì)吸附平衡時(shí)間為60min。進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究時(shí)發(fā)

6、現(xiàn)，殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)更符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。等溫吸附實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，殼聚糖磷酸酯對(duì)蔗汁中的酚類物質(zhì)的等溫吸附模型更加符合Freundlich等溫吸附模型，熱力學(xué)分析表明，吸附過(guò)程ΔG0小于零，說(shuō)明殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)的反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;ΔH0大于零，說(shuō)明殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)屬于吸熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，利于酚類物資的吸附。ΔS0大于零表明殼聚糖磷酸酯對(duì)蔗汁中酚類物質(zhì)的吸附過(guò)程中固液界面的混亂度增大。

7、　　4.將殼聚糖磷酸酯應(yīng)用于混合汁澄清，確立最佳澄清工藝。以純度差、脫色率、沉降速率、清汁鈣鹽含量為考核指標(biāo)，采用單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)確立有效P2O5含量、預(yù)灰pH、一次加熱溫度、殼聚糖磷酸酯用量、二次加熱溫度、絮凝劑用量等工藝參數(shù)。最終確定殼聚糖磷酸酯澄清混合汁的工藝參數(shù)為:有效P2O5含量為284 mg/L，第一次加熱溫度為50℃，預(yù)灰pH為7.0，殼聚糖磷酸酯添加量為125 mg/L，第二次加熱溫度為96℃，PAM添加量為4.8