在制糖工藝過程中，清凈效果的好壞，不僅決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對產(chǎn)糖度的高低也有著重要的影響。傳統(tǒng)的制糖工藝是利用化學(xué)澄清劑（如加灰法、亞硫酸法）將蔗糖中的非糖份盡可能變?yōu)槌恋砘蚶贸恋韺⑵湮匠ィ@種傳統(tǒng)工藝一直被國內(nèi)各大廠家看好。但這種工藝流程較長，操作繁瑣，同時(shí)還會(huì)將新的非糖份加到糖汁里面，對產(chǎn)品質(zhì)量、廢蜜產(chǎn)量均會(huì)有不同程度的影響。
活性炭吸附是跳出化學(xué)澄清的范圍，改用物理或物理化學(xué)的方法，可有效地提純糖汁，其脫色范圍更廣。
一、活性炭對糖漿的脫色原理
活性炭顆粒內(nèi)部有無數(shù)微細(xì)的孔隙縱橫相通，其孔徑從幾埃到幾微米。特別是幾埃到幾十埃的微孔甚多、并具有相應(yīng)的微孔表面積，這就使得它的比表面積非常大，1g活性良好的活性炭它的比表面積可達(dá)1000m2左右。由于活性炭表面上的原子力場是不飽和的，具有剩余價(jià)力，在如此大的比表面積上，其表面能是相當(dāng)可現(xiàn)的，正是因?yàn)槲阶饔貌攀沟没钚蕴勘砻娴牟伙柡土龅玫侥撤N程度上的補(bǔ)償，從而使表面能降低，所以在一定的溫度和壓力下，活性炭表面可以自動(dòng)地吸附那些能降低其表面能的物質(zhì)。但是活性炭從溶液中吸附的不同物質(zhì)間的數(shù)量比與這些物質(zhì)在溶液中濃度間的比例是不一致的，它總是力求使各溶質(zhì)在吸附表面上的濃度趨于相等為止。這樣，即使在同一吸附力下，糖液中濃度較低的非糖份要比濃度較高的蔗糖份易被吸附，而糖漿中的有色物質(zhì)一般分子較大、其分子量相應(yīng)也較大，通過吸附作用能使活性炭表面能更大程度得到降低，所以經(jīng)過活性炭處理以后的糖漿在很大程度上被脫色。正是由于活性炭對糖漿有脫色，提純作用，使得其在國外先進(jìn)的制糖業(yè)中得到很好的應(yīng)用，下表列出八十年代日本制糖業(yè)對活性炭的用量。
表1 日本制糖業(yè)對活性炭的用量
| 1983年 | 1984年 | 1985年 | 1986年 | 1987年 | 1988年 | |
| 白糖 | 2411 | 2400 | 2400 | 2520 | 2650 | 2780 |
| 淀粉糖 | 1744 | 1760 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 |
二、吸附速度
將再溶糖漿加入燒杯中，同時(shí)加入活性炭顆粒進(jìn)行攪拌。這時(shí)，和活性炭表面相接觸的那一部分糖漿中的有色物質(zhì)及其它的一些雜質(zhì)成分被吸附。然后遠(yuǎn)離活性炭的有色物質(zhì)依靠對流作用不斷地向活性炭表面移動(dòng)過來而被其吸附。這些表面吸附的物質(zhì)的一部分吸附在顆粒外部表面上，剩下的部分經(jīng)過顆粒點(diǎn)內(nèi)的細(xì)孔向活性炭粒深處移動(dòng)，被吸附在細(xì)孔壁上、并通過表面擴(kuò)散作用向活性炭粒的細(xì)孔深處越吸越里。在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)再容糖漿的溫度升高后，通過分光光度計(jì)可明顯測得活性炭對糖漿的脫色速度提高。這可能是由于溫度升高，分子平均動(dòng)能增加，布朗運(yùn)動(dòng)加劇，更有利于糖漿中的有色物質(zhì)向活性炭表面進(jìn)行對流移動(dòng)的結(jié)果。
三、活性炭型的選用
活性炭由于原材料及制造方法的不同，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也是不同的，這使得其吸附能力也不一樣。通常，吸附質(zhì)是低分子時(shí)、微孔多的椰殼活性炭比較適合，而對從低分子到較大分子吸附質(zhì)的溶液來講，則煤炭系統(tǒng)的活性炭較為適宜。表2給出幾種不同原材料所制造的活性炭性能比較。
表2 不同原村料所制造的活性炭的性能比較
| 原料 | 比表面積m/g | 細(xì)孔容積、細(xì)孔分布 | 碘值g/L |
酚值mg/L |
亞甲藍(lán)脫色能力（ml） | ||
| 7.5-75埃 | 7.5-75000埃 | 7.5-75000埃 | |||||
| 褐煤 | 1731 | 1.05 | 1.00 | 2.05 | 4.52 | 58.1 | 290 |
| 椰殼 | 1145 | 0.55 | 0.22 | 0.77 | 3.56 | 34.6 | 280 |
| 煙煤 | 997 | 0.52 | 0.50 | 1.02 | 3.79 | 31.0 | 230 |
| 煙煤 | 865 | 0.47 | 0.32 | 0.79 | 5.06 | 30.5 | 210 |
| 椰殼 | 712 | 0.36 | 0.24 | 0.60 | 3.99 | 36.8 | 200 |
| 煙煤 | 769 | 0.45 | 0.50 | 0.95 | 5.00 | 33.3 | 160 |
| 椰殼 | 583 | 0.30 | 0.24 | 0.56 | 4.20 | 30.5 | 190 |
| 木材 | 845 | 0.45 | 0.34 | 0.79 | 5.34 | 40.5 | 190 |
| 褐煤 | 651 | 0.39 | 0.69 | 1.08 | 4.52 | 34.6 | 160 |
| 煙煤 | 731 | 0.41 | 0.37 | 0.78 | 5.35 | 36.0 | 190 |
| 煤 | 326 | 0.25 | 0.25 | 0.50 | 5.34 | 25.0 | 120 |
| 說明 |
碘值：由240g/l減少到0.05g/l所需要的活性量（g/l）; 酚值 ：由2×10-10（W/W）減少到2×10-10（W/W）所需要的活性炭量（mg/l）； 亞甲藍(lán)脫色能力：每g活性炭吸附亞甲藍(lán)（濃度為1.2g/l）的毫升數(shù)。 |
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從表2中也可看出表面積越大，活性炭的脫色能力也就越強(qiáng)，然而在涉及到化學(xué)吸附時(shí)，僅僅根據(jù)活性炭廠家提供的一般性能，如亞甲藍(lán)吸附量、碘值、酚值吸附量以及比表面積等來選定活性炭不是十分準(zhǔn)確的，尤其是糖漿中的有機(jī)物雜質(zhì)其官能團(tuán)，大都有羥基（酚型）、羧基、醛基和內(nèi)酯型的氧化物等，很容易使活性炭表面的極性增加，使活性炭表面可能帶正電，也可能帶負(fù)電，從而與糖漿中的有機(jī)物雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，這時(shí)應(yīng)通過對實(shí)際糖漿的脫色試驗(yàn)來選擇合適的活性炭。
四、活性炭吸附脫色裝置的選用
在選用糖漿脫色裝置時(shí)，首先應(yīng)考慮的是：
（1）用粒狀炭還是用粉狀炭；
（2）吸附脫色方式；
（3）預(yù)處理問題。
選擇粒狀還是粉狀炭，這應(yīng)該對建設(shè)費(fèi)用、建設(shè)用地、吸附脫色裝置的利用率、運(yùn)行管理費(fèi)以及活性炭的來源等進(jìn)行綜合性探討之后加以確定。目前市面上的炭粉1噸只有幾千元人民幣，而粒狀炭粉1噸可賣到一萬多元，質(zhì)量好的可達(dá)兩萬多元。
波濤活性炭廠家推薦使用的是活性炭粉，相對應(yīng)的吸附脫色方式為攪拌桶吸附脫色。即將活性炭按一定比例投加到已注人再溶糖漿的攪拌桶內(nèi)，用機(jī)械攪拌使之與糖漿接觸的方法。經(jīng)吸附后的活性炭可以過濾分離出來，因此也稱為接觸過濾法。
此外，還有固定床吸附脫色法、移動(dòng)床吸附脫色法、流動(dòng)床吸附脫色法等。同時(shí)，各種吸附脫色方法又分為只用一個(gè)脫色塔的方式，順流一級脫色，順流多級脫色和逆流多級脫色方式等，并在使用中適當(dāng)選用，充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)。
這里需要著重強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，糖漿進(jìn)行脫色處理前應(yīng)該進(jìn)行預(yù)處理，通常采用過濾的方法將糖漿中懸濁物除去，另外在制造過程中，活性炭由于加工工藝的不同，最終的活性炭產(chǎn)品可能是偏酸性的，也可能是偏堿性的。對于制糖工藝來講，在酸性條件下，蔗糖容易發(fā)生轉(zhuǎn)化，在堿性條件下，蔗糖容易發(fā)生還原反應(yīng)，這對整個(gè)制糖過程是不利的。因此，在活性炭使用前應(yīng)進(jìn)行pH值調(diào)整，將活性炭的pH調(diào)于中性。
制糖生產(chǎn)中關(guān)鍵是脫色和提純，活性炭以其顯著的脫色、提純效果，在許多精糖生產(chǎn)工藝得到廣泛應(yīng)用。隨著制糖技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，活性炭將有著更加廣闊的發(fā)展前景。