【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于絮凝劑，具體為一種生物基絮凝劑及其在甘蔗汁澄清中的應用。
技術介紹
1、糖品是人類不可或缺的資源，糖品生產過程的安全性與人類健康密切相關。在制糖生產中，絮凝劑的使用對糖品的質量和產量至關重要。傳統的制糖澄清方法是利用磷酸、亞硫酸、石灰乳等澄清助劑和絮凝劑沉淀甘蔗汁中的懸浮顆粒、色素、膠體等雜質，有效降低甘蔗汁的濁度和色值，從而獲得澄清的甘蔗汁，供后續制糖工序使用。聚丙烯酰胺（pam）是國內外制糖業廣泛使用的一種絮凝劑。合成?pam?的前體是石油加工產品，不可再生，并且使用過程中容易殘留有毒單體，會給食糖安全帶來潛在風險。此外，pam?通常以溶液的形式使用，需要數小時才能溶解，不易保存，且濃度一般控制在0.1%左右，會帶來大量用水，給后續工藝帶來額外負荷。因此，迫切需要開發無需溶解、可直接添加的綠色無毒、安全高效的絮凝劑，以滿足日益增長的需求。
2、近年來，生物質絮凝劑因來源廣泛、具有可調的電荷性、生物降解性等特點，逐漸在甘蔗汁澄清和絮凝方面得到關注。在現有技術中：
3、1、論文：《synthesis?and?characterization?of?promising?economicbiopolymer?composite?as?a?clarifying?agent?for?sugar?industry》（sugar?tech(2023)，作者：m?mahgoub，an?gad，am?el-naggar，h?dardeer）中，殼聚糖絮凝劑（chs/cmc）和葡聚糖基絮凝劑被開發用于蔗汁澄清
4、2、另有現有論文：《grafted?sesbania?gum:?a?novel?derivative?forsugarcane?juice?clarification》（?int.?j.?biol.?macromol.?114?(2018)?第349–356頁，作者：p?pal，jp?pandey，g?sen）制備了田菁膠基絮凝劑（sg-g-p?(ca)），雖然絮凝劑的最佳用量較低，但絮凝后甘蔗汁的濁度仍然很高（約?350?ntu）。
5、3、還有現有論文：《moringa?seed?extract?with?a?potential?similarflocculant?activity?to?a?synthetic?polymer?during?sugarcane?clarification》（biomass?convers.?biorefinery?13?(2023)?，頁碼5197–5203，作者：vitor?teixeira等）使用辣木籽提取物作為絮凝劑。雖然這種絮凝劑在絮凝后的沉降速度與?pam?相當（3.74?cm/min），但濁度去除率（79.1%）卻遠低于?pam（87.8%）。
6、綜上所述，目前所報道的用于甘蔗汁絮凝的生物質材料仍存在用量大、絮凝效果差的問題。因此，開發用量少即可達到優異澄清效果的新型生物質絮凝劑仍是當務之急。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術提供一種生物基絮凝劑及其在甘蔗汁澄清中的應用，所述生物基絮凝劑應用在制糖澄清工藝中，在低劑量下就能達到很高的除濁效果，同時還具有較好的脫色效果。與傳統絮凝劑pam相比，si在安全兼容性、使用便利性和脫色方面的優勢突出。
2、本專利技術的具體方案為：
3、一種生物基絮凝劑，其原料包括海藻酸鈉和衣康酸通過自由基聚合反應接枝合成。
4、所述海藻酸鈉和衣康酸的重量比例為1:3~3:1。
5、所述原料中還包括引發劑k2s2o8，k2s2o8的用量為原料總重量的wt%1-5。
6、所述原料中還包括交聯劑mba，mba的用量為原料總重量的wt%1-5。
7、所述絮凝劑的制備方法包括下列步驟：
8、（1）、分別稱取海藻酸鈉和衣康酸溶于純水中，將兩種溶液混合在容器中；
9、（2）、將容器置于65-75?℃水浴中并保持連續攪拌；
10、（3）、向容器中通入n2吹掃，除去混合溶液中的溶解氧；
11、（4）、向溶液中加入單體比例1-5%的引發劑過硫酸鉀k2s2o8；
12、（5）、待10-15分鐘后再加入單體比例1-5%的交聯劑mba；繼續在65-75?℃下連續n2吹掃1-5?h；
13、（6）、將容器中的混合物在室溫下冷卻，待混合物降至室溫，向其中加入約40-80ml冰無水乙醇，用以沉淀所制備的聚合物；
14、（7）、通過離心、無水乙醇洗滌以收集沉淀；最后，將沉淀物在-60至-80?℃下真空干燥36?h獲得絮凝劑，將其磨成粉末并經過40-80目篩后密封保存。
15、所述生物基絮凝劑在制糖甘蔗汁澄清中的應用，在亞硫酸法制糖過程，絮凝劑在甘蔗汁達到二次加熱溫度時進行投加。
16、所述生物基絮凝劑的添加量為0-25ppm。
17、所述二次加熱溫度為70-105℃。
18、海藻酸鈉（sa）是一種天然多糖，因其來源豐富、環境友好、可生物降解、安全無毒，被廣泛應用于食品和醫藥行業。sa?分子結構中有大量羥基和羧基，具有與懸浮顆粒相互作用的能力，可通過電荷中和有效中和吸附系統中的懸浮顆粒。此外，sa?與?ca2??反應形成獨特的?“蛋盒?”結構，有助于捕捉懸浮顆粒。然而，由于sa的分子量相對較低，并且缺乏復雜的分支結構，當?sa?直接用于處理陽離子污染物時，其絮凝效果并不理想。為了提高絮凝的效果，我們可以將?sa?與其他單體接枝，以獲得分子量和電荷密度更高的產品。
19、衣康酸（ia）是一種從淀粉、纖維素和其他生物質中提取的有機酸，因其綠色、無毒和可持續再生的特性而廣受認可。衣康酸含有可聚合的烯烴鍵，使其能夠通過引發聚合與各種單體發生反應，從而產生分子量更大、電荷密度更高的接枝共聚物。因此。將ia單體引入sa主鏈，可使接枝產物具有更長的聚合鏈，更高的電荷密度，進而提高絮凝性能。
20、在合成?si?絮凝劑的過程中，單體比例、引發劑含量、交聯劑含量和聚合時間會影響最終產物的官能團性質、電荷密度、分子量和接枝率，從而對絮凝性能產生重大影響。sa與?ia?的比例決定了從原料中引入的官能團的密度和最終分子量大小，若sa與ia的比例過高，會使體系中反應活性單體ia濃度不足，導致接枝率過低，聚合物的電荷密度和分子量過小，削弱絮凝過程中的電荷中和與吸附橋接。若sa與ia的比例過低，體系中sa的可用反應位點不足，導致ia無法有效接枝，聚合過程副反應加劇。引發劑可產生自由基，促進自由基聚合反應進行并提高接枝速率，在引發劑濃度較低時，自由基數量不足會限制聚合反應的引發，導致反應結束后的聚合物分子量過低，且結構松散。但過量的引發劑會加速終止反應，導致聚合物鏈縮短，分子量降低，最終降低絮凝性能。添加交聯劑會本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種生物基絮凝劑，其特征在于：其原料包括海藻酸鈉和衣康酸通過自由基聚合反應接枝合成。
2.根據權利要求1所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述海藻酸鈉和衣康酸的重量比例為1:3~3:1。
3.根據權利要求2所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述原料中還包括引發劑K2S2O8，K2S2O8的用量為原料總重量的1-5wt%。
4.根據權利要求2所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述原料中還包括交聯劑MBA，MBA的用量為原料總重量的1-5wt%。
5.根據權利要求1所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述絮凝劑的制備方法包括下列步驟：
6.根據權利要求1所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述生物基絮凝劑在制糖甘蔗汁澄清中的應用，在亞硫酸法制糖過程，絮凝劑在甘蔗汁達到二次加熱溫度時進行投加。
7.根據權利要求6所述生物基絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述生物基絮凝劑的添加量為0-25ppm。
8.根據權利要求6所述生物基絮凝劑在制糖甘蔗汁澄清中的應用，其特征在于，所述二次加熱溫度為70-105℃。
【技術特征摘要】
1.一種生物基絮凝劑，其特征在于：其原料包括海藻酸鈉和衣康酸通過自由基聚合反應接枝合成。
2.根據權利要求1所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述海藻酸鈉和衣康酸的重量比例為1:3~3:1。
3.根據權利要求2所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述原料中還包括引發劑k2s2o8，k2s2o8的用量為原料總重量的1-5wt%。
4.根據權利要求2所述生物基絮凝劑，其特征在于，所述原料中還包括交聯劑mba，mba的用量為原料總重量的1-5wt%。
【專利技術屬性】
技術研發人員：李凱，房韜文，黃齊齊，陸文德，杭方學，牛德寶，謝彩鋒，黃智，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：發明
國別省市：
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