一種基于制糖工藝的高純度二氧化氯制備方法技術

本發明專利技術公開了一種基于制糖工藝的高純度二氧化氯制備方法。以氯酸鈉為原料，蔗糖、葡萄糖、制糖生產過程中的糖汁或制糖生產過程中的糖漿為還原劑，在磷酸作用下制備高純度二氧化氯，反應產生的磷酸鹽可作為制糖生產中所用的澄清助劑加入糖汁中進行再利用，生成的二氧化氯純度在96%以上，原料轉化率在90%以上，糖汁滅菌率達98%以上。本方法原料來源方便，可在制糖企業內部獲得或以低價購買，工藝操作簡便、可連續生產、二氧化氯純度高、成本低廉、無廢渣廢液排出、安全性高，適合在制糖工藝中應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于消毒、殺菌劑領域，具體是。
技術介紹
二氧化氯是一種強氧化劑和高效殺菌劑，對微生物的作用是因二氧化氯對細胞壁有較強的吸附和穿透能力，有效地氧化細胞內含巰基的酶，快速抑制微生物蛋白質的合成，導致微生物代謝障礙而細胞死亡，對細菌、真菌、藻類、病毒以及細胞芽孢均具有較好的殺滅效果，但對人和動物卻是安全無害的。世界衛生組織已將其列為A I級廣譜、高效和安全的消毒劑，廣泛應用于飲用水、醫療衛生、工業三廢、石油開采、禽畜生產、水產養殖、食品加工和保鮮等方面的消毒、滅菌。二氧化氯的滅菌機理是發生了氧化反應而不是氯代反應，與氯氣不同，不產生氯代化合物，因此二氧化氯的消毒殺菌效果好于氯氣，不會產生三鹵甲烷等強“三致”(致癌、致畸、致突變)物質，歐美發達國家已廣泛應用二氧化氯替代氯氣進行飲用水的消毒。 目前生產二氧化氯常用亞氯酸鹽法和氯酸鹽法。亞氯酸鹽法屬氧化法，與鹽酸、硫酸或氯氣反應生成二氧化氯，雖然二氧化氯的產率可高達95%以上，且反應不需要加熱，產物中二氧化氯純度高，但因亞氯酸鈉原料成本昂貴，工業化生產難度大。氯酸鹽法屬還原法，因原料價格較低而被廣泛使用。氯酸鹽法主要以氯酸鈉為原料，在還原劑和酸性條件下制備二氧化氯。常用的還原劑有甲醇、二氧化硫、鹽酸、雙氧水和尿素等，酸性介質常為鹽酸或硫酸。以甲醇為還原劑，副產物多，二氧化氯純度低，反應速度慢，且甲醇有毒易燃，不適合在糖廠或飲用水處理中應用；以尿素、二氧化硫或雙氧水等為還原劑，均存在工藝難控制、原料轉化率低、生產成本高、二氧化氯純度低等缺點。以鹽酸為酸化劑和還原劑時，需要較高的酸濃度，生產的二氧化氯會摻雜約50%的氯氣，不僅二氧化氯純度低且會產生“三致”物質，存在安全隱患；以硫酸為酸化劑，因硫酸腐蝕性強，對設備和操作環境要求高，投資成本高。此外，以鹽酸或硫酸為酸化劑，還會產生大量的氯化鈉或芒硝等副產物，在連續生產時需及時排出才能保證反應順利進行，且副產物附加值并不高，而回收處理工藝復雜，成本高，特別是氯化鈉或芒硝等副產物和大量過剩的酸化劑進入制糖生產對生產設備造成腐蝕及影響產品質量，因此現有生產二氧化氯的方法不適用于制糖生產的滅菌。碳水化合物可作為還原劑，應用廣泛的碳水化合物主要為蔗糖和葡萄糖，而制糖生產過程中的糖汁和糖漿的主要成分亦為蔗糖，因此原料來源廣泛，廉價易得。磷酸為無機酸，性質較硫酸和鹽酸穩定，操作安全性高，是理想的制備二氧化氯的酸化劑，但至今未有以氯酸鹽為原料，將蔗糖或葡萄糖和磷酸應用于生產二氧化氯的專利報道。在甘蔗或甜菜糖廠，制糖原料入榨時會將大量細菌帶入生產過程中，特別是腸膜明串珠菌，不僅會消耗大量蔗糖，同時產生高粘度的葡聚糖，堵塞管路，并給后續的澄清、煮糖、分蜜等工段造成重要影響，降低了產品的質量與產量。有報道稱，由于腸膜明串珠菌的存在，每IOOOOt制糖原料約直接損失7t蔗糖。目前制糖行業普遍應用化學殺菌劑來處理微生物的污染問題，傳統化學殺菌劑中通常含有食品生產過程禁用的化學成分，因此需要一種高效、安全、廉價、環保、符合食品添加劑使用要求的殺菌劑應用于制糖行業。二氧化氯已被我國《食品添加劑使用衛生標準》(GB2760-2007)列入食品工業用加工助劑使用名單，但至今尚未有理想的適合制糖行業使用的生產二氧化氯的技術報道。因此迫切需要一種產品純度高、生產成本低、技術工藝簡便、適合制糖工藝的生產二氧化氯的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在 于提供。該方法產品純度高、生產成本低、技術工藝簡便且安全環保。本專利技術解決上述技術問題的技術方案為:是將質量百分濃度為15 50%的氯酸鈉溶液、質量百分濃度為10 65%的還原劑及酸化劑磷酸分別連續加入反應器中，氯酸鈉與還原劑的摩爾比為16 53:1,加入酸化劑磷酸使反應體系酸度為4 12mol/L,在溫度為50 85°C、壓力為0.01 0.06MPa、反應時間10 40min條件下進行反應，得到二氧化氯。所述還原劑溶液為蔗糖、葡萄糖、制糖生產過程中的糖汁或制糖生產過程中的糖漿。將生成的二氧化氯引出，并加入制糖生產線的糖汁中進行滅菌處理，反應生成的磷酸鹽按實際制糖生產需要加入糖汁中進行再利用。上述氯酸鈉溶液的質量百分濃度優選為20 45%。上述氯酸鈉與還原劑的摩爾比優選為20 48:1。上述加入酸化劑磷酸使反應體系酸度優選為5 10mol/L。上述反應溫度優選為60 80°C，反應時間優選為15 30min。本專利技術的化學反應如下:I)以蔗糖或糖漿為還原劑的反應:48NaC103+C12H220n+16H3P04 — 48C102 i +16Na3P04+12C02 +35H202)以葡萄糖為還原劑的反應:24NaC103+C6H1206+8H3P04 — 24C102 +8Na3P04+6C02 +18H20本專利技術的益效如下:1.蔗糖為制糖生產產品，葡萄糖是廉價的單糖，糖汁或糖漿(蔗糖質量百分含量約為(10 65%)為制糖生產中間制品，而酸化劑磷酸為制糖加工助劑，因此用于制備二氧化氯的原料來源方便，均可在制糖企業內部獲得或以低價購買，降低了生產及儲運成本，且反應消耗的蔗糖遠遠小于由微生物帶來的蔗糖損失，對提高制糖企業經濟效益有重要意義。2.本專利技術以磷酸為酸化劑，反應不產生氯氣，產品純度高，原料轉化率高，反應速率快，生成的磷酸鹽可繼續在制糖工藝中進行全部回用，無廢渣廢液排出，無環境污染，實現清潔循環利用，適于工業化與連續生產，尤其適合在制糖行業應用。具體實施例方式下面通過實施例對本專利技術作進一步詳細說明。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例1基于制糖工藝的高純度二氧化氯制備方法:將氯酸鈉溶解成質量百分濃度為20%的溶液，將蔗糖溶解成質量百分濃度為10%的溶液，連續將兩溶液按氯酸鈉與蔗糖摩爾比48: I在反應器中進行混合，保持反應體系溫度為70°C，連續加入磷酸控制反應體系酸度為8mol/L，保持反應器內壓力為0.06MPa，反應30min，將生成的二氧化氯加入制糖生產線的糖汁中，5min后取樣測定作用前后糖汁中菌落總數，二氧化氯滅菌率為99.2%，反應產生的磷酸鹽按實際制糖生產需要加入糖汁中進行再利用。另在相同原料配比和反應條件下進行反應，檢測二氧化氯純度和氯酸鈉轉化率，將產生的二氧化氯氣體用冰水吸收，測定反應液及吸收液中C102、C103_及Cl2含量，ClO2純度為97.7%，轉化率為93.6%ο實施例2基于制糖工藝的高純度二氧化氯制備方法:將氯酸鈉溶解成質量百分濃度為30%的溶液，將蔗糖溶解成質量百分濃度為30%的溶液，連續將兩溶液按氯酸鈉與蔗糖摩爾比40: I在反應器中進行混合，保持反應體系溫度為75°C，連續加入磷酸控制反應體系酸度為5mol/L，保持反應器內壓力為0.05MPa，反應40min，將生成的二氧化氯加入制糖生產線的糖汁中，5min后取樣測定作用前后糖汁中菌落總數，二氧化氯滅菌率為99.0%，反應產生的磷酸鹽按實際制糖生產需要加入糖汁中進行再利用。另在相同原料配比和反應條件下進行反應，檢測二氧化氯純度和氯酸鈉轉化率，將產生的二氧化氯氣體用冰水 吸收，測定反應液及吸收液中C102、C103_及Cl2含量，ClO2純度為96.8%，轉化率為91.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于制糖工藝的高純度二氧化氯制備方法，其特征在于:將質量百分濃度為15～50%的氯酸鈉溶液、質量百分濃度為10～65%的還原劑及酸化劑磷酸分別連續加入反應器中，氯酸鈉與還原劑的摩爾比為16～53∶1，加入酸化劑磷酸使反應體系酸度為4～12mol/L，在溫度為50～85℃、壓力為0.01～0.06MPa、反應時間10～40min條件下進行反應，得到二氧化氯；所述還原劑溶液為蔗糖、葡萄糖、制糖生產過程中的糖汁或制糖生產過程中的糖漿；將生成的二氧化氯引出，并加入制糖生產線的糖汁中進行滅菌處理，反應生成的磷酸鹽按實際制糖生產需要加入糖汁中進行再利用。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷光鴻，姜毅，王元春，羅左青，曹敏，雷鳴，魏承厚，姚曉麥，黃忠華，韋艷君，梁智，
申請(專利權)人：廣西輕工業科學技術研究院，
類型：發明
國別省市：