[发明专利]一种改性甜菜粕纤维吸附剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于制糖工程技术领域，特别涉及一种改性甜菜粕纤维吸附剂及其制备方法与在糖液脱色中的应用。

背景技术

甜菜粕是一种来源广泛、成本低廉的农业副产物，其干物质中含73％以上的膳食纤维，其主要成分为纤维素、半纤维素、果胶及少量蛋白等成分。甜菜粕纤维素是由许多β-吡喃葡萄糖通过β-(1-4)-糖苷键连接的聚合物，分子内含有大量的亲水性羟基基团，这一结构特点使其可以作为吸附剂应用于多种吸附行业中。由于甜菜纤维呈线性结构，所以纤维分子可以在平面内进行任意方向的弯曲，这使得其分子结构具有一定的灵活弯曲性。但由于纤维素具有活性多羟基结构，其羟基很容易与别的羟基形成氢键，形成特殊的分子间和分子内氢键构型，这种氢键作用增强了纤维素分子链线性结构的稳定性，呈现高度有序的结晶区，而吸附过程主要发生在无定形区，这种结晶区阻碍了吸附过程，吸附效果受到很大程度的限制。

目前，在糖液脱色领域，常用的脱色方法有活性炭法、骨炭法、硅藻土法、臭氧法、膜分离法、过氧化氢法以及离子交换树脂或离子交换纤维法等。部分方法在实验室研究过程中表现出较佳的效果，但由于制备成本高或对设备要求严格或受外界条件的影响而未能应用在实际生产中。现在糖厂常用活性炭、离子交换树脂以及吸附法对糖液进行脱色，其中吸附法已被认为是除去糖液中非糖分最经济最有效的方法之一。

综上所述，为了提高纤维吸附能力，实现甜菜粕纤维作吸附剂的循环使用，需要对甜菜粕纤维素进行一系列的化学改性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种改性甜菜粕纤维吸附剂的制备方法。本发明制备方法以甜菜粕为原料，通过酸提醇沉法去除果胶，得到甜菜粕纤维，再进行碱预处理，将预处理之后的纤维进行环氧化和胺化等化学改性，得到改性甜菜粕纤维吸附剂。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的改性甜菜粕纤维吸附剂。本发明改性甜菜粕纤维吸附剂为吸附力强且可再生循环利用的新型吸附剂，大大提高了甜菜粕的利用效率。

本发明再一目的在于提供上述改性甜菜粕纤维吸附剂在糖液脱色中的应用。利用本发明改性甜菜粕纤维吸附剂对糖液进行脱色可实现高达64.6％的脱色率，且脱色后改性甜菜粕纤维吸附剂可进行再生循环用于脱色，其再生率达到98.42％，利用效率高。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种改性甜菜粕纤维吸附剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)甜菜粕纤维的制备与预处理：采用酸提醇沉的方法除去甜菜粕中的果胶，得到甜菜粕纤维；将其与碱液混合反应，得到碱预处理后的甜菜粕纤维；

(2)甜菜粕纤维的改性：包括环氧化和胺化，

其中，环氧化包括以下步骤：将碱预处理后的甜菜粕纤维、环氧氯丙烷混合，在碱性条件下加热反应，得到环氧化甜菜粕纤维；

胺化包括以下步骤：将环氧化甜菜粕纤维、碳酸氢钠和乙二胺在水溶液体系中反应，得到改性甜菜粕纤维吸附剂。

步骤(1)中所述甜菜粕纤维与碱液的质量体积比为1:10g/mL～1:100g/mL。

所述混合反应的时间优选为5～300min。

所述的碱液优选为NaOH溶液，更优选为浓度0.1～0.8mol/L的NaOH溶液。

所述碱预处理后的甜菜粕纤维优选洗涤至中性并烘干备用。

所述甜菜粕优选进行粉碎、过筛后再进行使用。

步骤(2)中所用甜菜粕纤维、环氧氯丙烷的质量体积比为1:3g/mL～1:8g/mL。

所述加热反应优选为在30～90℃条件下搅拌1～7h。

所述碱性条件优选通过添加碱液调节。所用碱液与环氧氯丙烷的体积比为10:1～10:7。所述的碱液优选为NaOH溶液，更优选为浓度0.1～1.0mol/L的NaOH溶液。

所述得到环氧化甜菜粕纤维优选洗涤至中性后置于45℃下干燥24h备用。

所用环氧化甜菜粕纤维、碳酸氢钠和乙二胺的质量比为(1～10)：(1～10)：(10～120)。

所述胺化的反应体系中，所述乙二胺的浓度优选为5～60wt％。所述碳酸氢钠的浓度优选为0.5～5wt％。

所述胺化的改性中，所述反应优选为在0℃～100℃反应0.5h～8h。