活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭在精制糖生产中的脱色效果

　　在精制糖生产过程中，糖液脱色是决定成品白度、外观质量及市场竞争力的关键工序之一。原糖或粗糖在制备过程中通常含有多种色素杂质，如焦糖色素、类黑精、多酚类化合物、蛋白降解产物及微量金属络合物等。这些有色物质若不能有效去除，将直接影响白砂糖、绵白糖或液体糖浆的色值和稳定性。

　　目前，制糖工业中常用的脱色方法包括磷酸法、亚硫酸法、离子交换树脂法、骨炭法以及活性炭吸附法等。其中，活性炭脱色因其适应性强、操作灵活、对多种色素具有广谱吸附能力，在精制糖尤其是液体糖、功能糖及高端精制糖生产中得到了广泛应用。

　　本文系统阐述活性炭在精制糖过程中的脱色机理、影响因素、实际应用效果及工艺优化方向，为制糖厂在脱色工段的技术选型和生产管理提供参考。

　　精制糖中色素来源及脱色需求

　　糖液中色素的主要来源

　　在制糖生产中，糖液的颜色主要来自以下几个方面：

　　原料因素：甘蔗或甜菜在生长、储存过程中形成的天然色素，如多酚类、植物色素等。

　　加工过程生成的色素：高温蒸发过程中糖类发生美拉德反应，生成类黑精;糖在酸性或碱性条件下发生降解反应，形成焦糖色素。

　　杂质引入：包括蛋白质、胶体、有机酸及金属离子，与糖分子形成络合结构，增加脱色难度。

　　精制糖对白度和色值的要求

　　随着下游食品、饮料、医药及发酵行业对白砂糖和液体糖品质要求的提高，精制糖对白度、色值和稳定性的要求不断提升。特别是高端白砂糖要求色值低、晶体透明;液体糖和功能糖要求长期储存不返色;出口糖产品需满足国际色值标准(ICUMSA)。因此，高效、稳定的脱色工艺成为制糖厂技术升级的重要方向。

　　活性炭脱色的基本原理

　　活性炭是一种以碳为主要成分的多孔吸附材料，其显著特点包括：比表面积大(通常可达800–1500m²/g);孔结构发达，包含微孔、中孔和大孔;表面富含含氧官能团，具有一定极性。这些结构特性使活性炭对糖液中的多种有色杂质具有良好的吸附能力。

　　活性炭对糖液色素的吸附机理

　　物理吸附作用

　　色素分子通过范德华力、孔填充作用被吸附在活性炭孔道中。

　　化学吸附与表面作用

　　活性炭表面的羟基、羧基等官能团可与极性色素发生相互作用。

　　选择性吸附效应

　　活性炭对高分子量、共轭结构较多的色素(如类黑精)具有更强吸附能力，而对蔗糖分子吸附较弱，有利于减少糖损失。

　　活性炭在精制糖脱色中的实际应用效果

　　脱色效率：大量生产实践表明，在合理工艺条件下，活性炭对糖液的脱色率可达30%–70%(视原糖品质及炭种而定);对深色糖浆、回煮糖液及母液的脱色效果尤为明显。在精制糖联合工艺中，活性炭常作为树脂或膜分离工艺的前处理或后补脱色手段，显著改善整体脱色效果。

　　对糖品质的影响

　　合理使用活性炭具有这几点优势：明显降低糖液色值，提高成品白度;改善糖液透明度，减少返色风险;对蔗糖纯度影响较小，糖损失可控制在可接受范围内。

　　但若炭种选择不当或投加量过大，可能导致：蔗糖轻微吸附损失;糖液过滤负荷增加。

　　影响活性炭脱色效果的主要因素

　　活性炭种类与性能

　　不同来源和制备方式的活性炭在精制糖脱色中表现差异明显：

　　椰壳活性炭：孔径分布合理、强度高，适合精制糖脱色;

　　煤质活性炭：中孔发达，对大分子色素吸附能力较强;

　　粉末炭与颗粒炭：粉末炭脱色效率高，颗粒炭更利于连续化操作。

　　投加量与接触时间

　　投加量过低脱色不充分;投加量过高增加成本和糖损失;一般接触时间控制在20–60分钟较为合理。

　　糖液工艺条件

　　温度：适当升温有利于吸附，但过高可能加剧糖降解;

　　pH值：中性或微碱性条件下脱色效果较稳定;

　　糖液浓度：高浓度糖液中扩散受限，需适当调整工艺。

　　活性炭脱色工艺在制糖厂中的应用模式

　　间歇式脱色工艺

　　常用于中小型制糖厂或特殊糖品生产：工艺灵活;易于控制;适合多品种切换。

　　连续式脱色工艺

　　在大型精制糖厂中，活性炭多与过滤系统配合，实现连续运行：生产效率高;稳定性好;有利于自动化控制。

　　活性炭脱色技术的发展趋势

　　随着制糖行业向高品质、低能耗、绿色生产方向发展，活性炭脱色技术也呈现出新的趋势：专用制糖脱色活性炭的开发;活性炭表面改性，提高选择性吸附能力;再生与循环利用技术的应用，降低运行成本;与数字化控制系统结合，实现精准投加和过程优化。

　　总体来看，活性炭在精制糖生产中的脱色效果显著、适用范围广，在现代制糖工业中仍具有不可替代的重要地位。通过合理选择炭种、优化工艺参数，并与其他脱色技术协同应用，可在保证糖品质量的同时实现经济效益与生产稳定性的平衡。对于制糖厂而言，科学应用活性炭脱色技术，不仅有助于提升精制糖产品品质，也为企业在高端糖市场竞争中提供了有力支撑。

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