[发明专利]一种糖溶液脱色的方法

说明书

本发明涉及一种糖溶液脱色的方法，首先通过缓慢降温的方式将大量纤维素全部溶解到尿素、氢氧化钠水溶液中，然后使纤维素重新析出，从而制得纤维素膜，使用该膜作为过滤介质，将糖液中的色素分离，并得到脱色糖液。该方法所用原料均廉价、无毒；与现有技术相比，本发明溶解纤维素所需氢氧化钠、尿素、水的用量明显减少，且纤维素溶液的浓度远远超过现有技术；原糖脱色率可达90%以上，整个脱色过程具有简易、快速、低碳排放、不产生“三废”的优势。

技术领域

本发明涉及一种糖溶液脱色的方法，属于食品加工及化工分离技术领域。

背景技术

糖是人体必须的三大营养物质之一，也可用来制作绵白糖、砂糖、冰糖、糖果等。2017年全球糖产量接近1.8亿吨，其中巴西的产量居首。中国是蔗糖生产大国之一，也是糖消费大国。从甘蔗、甜菜等农作物中所榨取的糖液以及红糖、原糖、麦芽糖等初级产品含有较多色素分子，多以叶黄素、胡萝卜素、酚类、醌类、焦糖色为主。若要生产白糖、精制糖等高附加值的产品，则需要除去上述糖类产品的溶液（以下简称糖溶液）所含有的色素。糖的色素含量与产品质量可由糖溶液的色值加以衡量。目前国际上通过测定某糖溶液在420nm波长处的吸光度来计算糖液的色值，此吸光度值越高，糖液的色值越高。

传统的脱色方法主要包括吸附法（粘土、木炭、骨炭、活性炭）和离子交换法（树脂）两大类，前者主要针对分子极性较弱的非离子型色素，而后者主要针对离子型色素（约占色素总量的60%）。通过上述单一方法难以除去所有类型的色素分子，而且固定投资或操作成本较高，需要发展新的糖溶液脱色技术。

膜分离技术利用分子粒径的不同来实现选择性分离，具有高效、节能、环保、简单、易于控制等特征，已广泛应用于食品、医药、环保、化工、能源等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。根据膜孔径的大小，分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2~50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等。其中超滤可以截留的分子量范围在1000～300000，与糖溶液中色素的分子量范围（10000～1000000）相一致，因此通过超滤脱色具有可行性。

中国专利ZL201010288782.5提到了一种溶解纤维素并制备纤维素膜的方法，可将少量纤维素在急剧冷却条件下溶于尿素、氢氧化钠的水溶液（1～2分钟内完成溶解），并制得用于包装材料的纤维素膜。然而，这种方法对纤维素的溶解能力有限，溶液中纤维素的质量分数小于等于7%，需要消耗大量的氢氧化钠和尿素才能将少量纤维素溶解。另外，此专利也没有报道纤维素膜对糖溶液中色素的分离能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种糖溶液脱色的方法，该方法首先通过缓慢降温的方式将大量纤维素全部溶解到尿素、氢氧化钠水溶液中，然后使纤维素重新析出，从而制得纤维素膜；使用该膜作为过滤介质，将糖液中的色素分离，并得到脱色糖液，采用该方法原糖脱色率可达90%以上，整个脱色过程具有简易、快速、低碳排放、不产生“三废”的优势。

解决上述技术问题的技术方案是：一种糖溶液脱色的方法，包括以下步骤：

（一）混合：将纤维素固体与氢氧化钠、尿素、水在常温下混合，形成固液混合物；固液混合物中纤维素的质量分数为3～20%，氢氧化钠的质量分数为4～15%，尿素的质量分数为4～15%，余量为水；

（二）降温：将固液混合物以每分钟降温0.2～5℃的速率从常温降至-12～-22℃，得到粘稠的纤维素溶液；

（三）制膜：将此纤维素溶液用流延法或涂敷法铺展到平面上，或是加入凝固剂，或是将其加热，使纤维素固体重新析出，固化形成纤维素膜；

（四）脱色：在洗涤该纤维素膜后，使含有色素的糖溶液透过该纤维素膜层，收集滤液，滤液即为脱色的糖溶液产品。

所述凝固剂是水、稀酸、醇类或酮类中的一种、两种或两种以上的组合。

凝固剂的加入量是纤维素溶液质量的0.3～10倍。