澄清工序是制糖過程最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其目的是將蔗汁中的膠體、色素等非糖分除去。目前，我國的甘蔗糖廠大多數(shù)都采用亞硫酸法對蔗汁進(jìn)行澄清脫色，此法工藝成熟、設(shè)備簡單、成本低且效果良好，但存在不足之處：由于硫熏中和過程存在SO₂吸收不完全以及CaSO₃析出不充分，導(dǎo)致清汁中的SO₂殘留量偏高，而且硫熏中和的二次加熱要在高溫（約100℃）下進(jìn)行，蔗汁在高溫下會發(fā)生許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，如蔗蠟熔融、淀粉糊化、酚類物質(zhì)縮合反應(yīng)加劇等，對制糖過程造成-系列不良影響。此外，亞硫酸法蔗汁澄清過程普遍采用聚丙烯酰胺合成高分子作為絮凝劑，其中含有毒單體，如在蔗糖中殘留，將會對人體健康造成威脅。

H₂O₂-VC體系在蔗汁脫色中的應(yīng)用，主要利用過氧化氫釋放的羥自由基（·OH）的氧化性進(jìn)行脫色，以VC作為催化劑可加快·OH的產(chǎn)生速率，使糖汁中的色素分子的雙鍵被羥基自由基氧化而斷裂，蔗糖中的有色物質(zhì)分子被破壞生成分子量較低、含雙鍵較少，且不能再縮聚成有色物的物質(zhì)，從而達(dá)到脫色的目的。該方法能夠使糖汁的色值大大降低，無二氧化硫的殘留，但由于缺少吸附功能，脫色手段較單-，有色物質(zhì)分子不能被徹底除去，且該方法直接處理甘蔗初壓汁還需添加石灰、磷酸和聚丙烯酰胺等添加劑。膨潤土是-種天然的層狀型礦產(chǎn)材料，其儲量豐富、價格低廉、無毒無污染，在食品領(lǐng)域里有著較廣泛的應(yīng)用，具有陽離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、吸附性等-系列很有價值的特性。為了提高膨潤土對有機(jī)物、金屬離子等的吸附能力，常常對其進(jìn)行改性處理，改性后的蒙脫土層間距變大，能有效增強(qiáng)膨潤土對金屬離子和有機(jī)物的吸附能力。以不同種類的有機(jī)酸（如苯甲酸、葡萄糖酸等）和堿性鈣基膨潤土（簡稱堿性土）為原料，在有機(jī)脫水溶劑中堿性土與有機(jī)酸反應(yīng)制備得到-系列功能不同的有機(jī)酸膨潤土。維生素C（簡寫為VC），又稱抗壞血酸，是-種多羥基化合物，其分子中第2及第3位上兩個相鄰的烯醇式羥基極易解離而釋出H⁺，故具有酸的性質(zhì)。本文利用維生素C改性堿性土獲得維生素C膨潤土，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，并將其應(yīng)用于甘蔗汁脫色中，除堿性土和過氧化氫外不再添加其他絮凝劑，驗證其脫色效果，為開發(fā)無硫、低溫、無毒的澄清技術(shù)提供理論參考。

-、材料與方法

1、材料與試劑

維生素C（即L-抗壞血酸，上海麥克林化工股份有限公司）；無水乙醇（99.7％，成都市科隆化學(xué)品有限公司）；過氧化氫（30％，西隴化工股份有限公司），均為分析純，堿性鈣基膨潤土（參照文獻(xiàn)自制）；甘蔗汁，以果蔗（未去皮）為原料現(xiàn)榨獲得，果蔗從廣西柳州市柳江縣甘蔗園購買。

2、儀器與設(shè)備

集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（DF—10lS型，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；阿貝折射儀（2WAJ型，上海申光儀器儀表有限公司）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9013A型，上海-恒科學(xué)儀器有限公司）；分析天平（BS224S，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；循環(huán)水式真空泵（SHB-Ⅲ型，上海錦賦實(shí)驗儀器設(shè)備有限公司）；箱式爐（KOFll00300×200×200，南京南大儀器有限公司）；紫外分光光度計（T6，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；pH計（PHS-25CW型，上海精密科學(xué)儀器有限公司）；傅立葉紅外光譜儀（PerkinEler型，蘇州眾艾有限公司）；掃描電子顯微鏡（S-4800型，日本日立公司）；X-射線衍射儀（RigakuDmaX—rA型，日本理學(xué)）；熱重分析儀（TGA55型，美國TA公司）。

3、實(shí)驗方法

（1）維生素C膨潤土的制備
分別稱取5g200目的堿性土和適量的維生素C，維生素C用蒸餾水制成20％的溶液；在三口燒瓶加入適量的-定濃度的乙醇和堿性土，在加熱和攪拌的條件下用滴液漏斗滴加維生素C溶液，使其與堿性土發(fā)生反應(yīng)；滴加完后繼續(xù)反應(yīng)-定時間后停止反應(yīng)，過濾，用50％乙醇洗滌，50℃烘干12上，粉碎，即可得到維生素C改性膨潤土材料（簡稱維生素C膨潤土）。

按以上步驟進(jìn)行單因素實(shí)驗，考察反應(yīng)溫度、時間、乙醇濃度、維生素C用量等因素對產(chǎn)品有機(jī)物含量的影響，確定最優(yōu)的工藝條件。

（2）結(jié)構(gòu)表征方法

①電鏡掃描（SEM）分析：樣品噴金處理后，采用掃描電子顯微鏡對維生素C膨潤土進(jìn)行表面形貌掃描，觀測其表面形貌特征。測試條件：電壓25KV，放大2000～10000倍。

②傅里葉紅外光譜（FT—IR）分析：將樣品在4000～400cm^-1范圍內(nèi)攝譜，分別分析維生素C、堿性土、維生素C膨潤土的主要成分及官能團(tuán)，試樣采用KBr壓片，以漫反射的方法進(jìn)行樣品分析。

③X射線衍射（XRD）分析：采用X射線衍射儀對維生素C、堿性土、維生素C膨潤土進(jìn)行晶型結(jié)構(gòu)的分析。測試條件為CuKα輻射（λ=0.154nm），管電壓40KV，電流200mA，掃描范圍20～60^ο，掃描速度2^ο·min^-1。

④熱重分析（TGA）分析：采用TGA-55熱分析系統(tǒng)對維生素C、堿性土、維生素C膨潤土進(jìn)行熱失重分析。測試條件：空氣氣氛，程序升溫加熱至800℃并達(dá)到穩(wěn)定，升溫速率為10℃·min^-1。

（3）維生素C膨潤土在甘蔗汁脫色中的應(yīng)用

量取40mL的蔗汁放人燒杯中，在攪拌器情況下，先加入堿性土調(diào)節(jié)pH，然后往蔗汁燒杯中加入2mL過氧化氫，再加入適量的維生素C膨潤土反應(yīng)、吸附-定的時間。最后抽濾，取濾液檢測其色值。其工藝流程如圖1。

4、分析方法

（1）維生素C膨潤土有機(jī)物含量的測定

維生素C膨潤土制備堿性土的有機(jī)化改性過程，其反應(yīng)程度可通過測定產(chǎn)品的有機(jī)燒失量得到。燒失量的測定方法為：將產(chǎn)品先在馬弗爐中200℃恒溫1h，冷卻后稱重（Wa）；然后升溫至800℃灼燒1h，冷卻后稱殘余重量（W_b）。樣品中有機(jī)燒失量（S）的計算式為：

（2）蔗汁色值的測定與計算

取待測蔗汁樣品，在室溫下用阿貝折光儀測出折光錘度，并記下折光儀上顯示的溫度，用該溫度查表得出觀測錘度，又通過觀測錘度查表得出視密度，再利用紫外可見分光光度計測出相應(yīng)蔗汁的吸光度A，測量時將光度計的波長調(diào)節(jié)為560nm，空白液為蒸餾水。
糖汁色值的計算公式如下：

IU_560nm=1000×A_560nm／（b×c）

式中：IU_560nm——波長560nm處的國際糖色值；

A_560nm——波長為_560nm時測得樣液的吸光度；

b——比色皿厚度，cm；

c——固溶物的修正濃度（20℃），g／mL；其中，c=折光錘度×20℃時的相應(yīng)視密度／100。

脫色率的計算公式如下：

脫色率=（Ao-A）／Ao×100％

式中：Ao—-原糖汁色值，IU_560nm；

A——脫色后糖汁色值，IU_560nm。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：過氧化氫，維生素C，無水乙醇