殼聚糖磷酸酯糖用澄清劑的制備及其應用工藝研究.pdf

1、白砂糖是國家戰(zhàn)略物資，廣西白砂糖產(chǎn)量約占全國總產(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提高白砂糖質(zhì)量，提高我國白砂糖國際競爭力至關(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，被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工等領域，成為當前研究熱點。
　　本課題將殼聚糖進行了磷酸化改性，制備殼聚糖磷酸酯(PCTS)，改善水溶性

2、，并將其應用于甘蔗混合汁澄清，探索無硫澄清工藝。
　　本課題包含以下研究內(nèi)容:
　　1.對殼聚糖的基本物理化學性質(zhì)進行了測定，包括脫乙酰度、粘均分子量。測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、殼聚糖磷酸酯對甘蔗混合汁的澄清效果。與傳統(tǒng)亞硫酸法澄清效果對比發(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探索殼聚糖磷酸酯制備的最佳工藝條件。采用正交試驗驗證m（殼聚糖）∶m（甲醛）、m（殼聚糖）∶m（磷酸）、微波功率、微波時間等因素對殼聚糖磷酸酯澄清效果的影響。實驗表明，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，微波時間9min，在此條件下，蔗汁脫色率達70％，純度提高2.5％。
　　3.(1)對最佳制備條件下所得的殼聚糖磷酸酯進行性質(zhì)測定，采用酸堿滴定法測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規(guī)則形態(tài)，表面粗糙，有較多褶皺，呈現(xiàn)凹凸狀。改性后的殼聚糖磷酸酯呈較規(guī)則的圓球狀，相同放大倍數(shù)下，可以看到，單個殼

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，變動較大，通過對比證實磷酸基團成功地引入了殼聚糖分子中。(4)探討了殼聚糖磷酸酯對甘蔗混合汁的澄清機理，研究殼聚糖磷酸酯對混合汁中酚類物質(zhì)的吸附特性。實驗過程中確定調(diào)節(jié)蔗汁pH值為7.0。吸附平衡實驗中，發(fā)現(xiàn)殼聚糖磷酸酯吸附甘蔗汁中酚類物質(zhì)吸附平衡時間為60min。進行動力學研究時發(fā)

6、現(xiàn)，殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)的動力學更符合二級動力學模型。等溫吸附實驗中證實，殼聚糖磷酸酯對蔗汁中的酚類物質(zhì)的等溫吸附模型更加符合Freundlich等溫吸附模型，熱力學分析表明，吸附過程ΔG0小于零，說明殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)的反應自發(fā)進行;ΔH0大于零，說明殼聚糖磷酸酯吸附蔗汁中酚類物質(zhì)屬于吸熱反應，當溫度升高時，利于酚類物資的吸附。ΔS0大于零表明殼聚糖磷酸酯對蔗汁中酚類物質(zhì)的吸附過程中固液界面的混亂度增大。

7、　　4.將殼聚糖磷酸酯應用于混合汁澄清，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，采用單因素實驗及響應面試驗確立有效P2O5含量、預灰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