专利名称：用于改进糖液和糖浆的碳酸盐化澄清的组合物和方法
技术领域：
本发明一般涉及改进糖液和糖浆的碳酸盐化澄清以及提供物质组合物的方法和引入所述组合物的工艺。相关技术糖液和糖浆澄清中的行业标准包括磷酸盐化或碳酸盐化工艺(Cane SugarHandbook (蔗糖手册)，第12版，第454-455页)。在碳酸盐化澄清工艺中，将石灰和二氧化碳加至糖液或糖浆中以形成碳酸钙结晶固体。碳酸钙的形成将杂质陷入结晶基质中或周围并且使这样处理的糖液通过过滤工艺以除去碳酸钙和在其中所除去的杂质。碳酸钙晶体还起到助滤剂的作用，由于碳酸钙晶体在滤器上积累，因此通过物理过滤方式除去其它杂质。可有益地加入聚合物促凝剂(例如由季铵促凝剂所示例的那些)以提高碳酸盐化工艺的颜色去除(Cane Sugar Handbook (鹿糖手册),第12版,第455页)。 用于糖液和糖浆澄清的较新的工艺包括授权于Gil等人的美国专利第5281279号示例的那些。这一专利描述了用于从粗制糖汁生产精制糖的工艺。所述工艺包括加入用于处理粗制糖汁的絮凝剂，其中所述絮凝剂选自石灰、磷酸根离子源、聚电解质及其组合。将这样处理的糖汁通过蒸发浓缩以形成糖浆，随后通过絮凝剂处理，之后过滤，并且之后使用离子交换树脂脱色并脱灰分。在美国专利第4247340号中，Cartier要求了纯化不纯糖溶液的工艺的权利，其包括同时脱色和澄清，包括将所述不纯糖溶液与处于大致球状珠的形式的亚显微离子交换树脂接触，所述离子交换树脂具有约0. 01至I. 5微米的直径，之后将这一离子交换树脂与糖溶液分离。所述离子交换树脂颗粒可以絮凝物的形式分离，其中所述絮凝物可以由不纯糖溶液中的杂质形成或通过在糖溶液中加入足够的絮凝剂以将所有树脂颗粒絮凝来形成。较新提议的糖澄清的另一个实例包括授权于Clarke等人的美国专利第5262328号，其详细说明了用于含糖汁和相关产品的澄清的组合物。所述组合物包含氯化羟铝、石灰和活性膨润土的干燥粉末混合物。所述组合物还可包含聚合物絮凝剂，例如聚丙烯酰胺。
发明内容
本发明提供了用于糖液和糖浆的改进的碳酸盐化澄清的组合物和方法。所述方法可包括向糖浆加入组合物，其中所述组合物包含至少一种颗粒硫试剂和一种或多种颗粒固体，其选自(A) 二氧化硅试剂、(B)颗粒含磷试剂、(C)颗粒碳质试剂、(D)颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂，例如硅藻土或珍珠岩、(F)聚合物脱色剂和(G)化学式中包含至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂。所述颗粒硫试剂是具有包含至少一个硫原子和至少三个氧原子的化学式的化合物。所述颗粒含磷试剂是化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的化合物。所述颗粒铝试剂是化学式中包含至少一个铝原子和至少三个氧原子的化合物。所述颗粒铵试剂是化学式中具有至少一个铵基(NH4)的化合物。
在一些实施方案中，所述组合物包含颗粒硫试剂、颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂。所述组合物的实施方案包含颗粒含磷试剂。用于处理糖精制工艺中碳酸盐化糖液的方法的其它实施方案包括向碳酸盐化糖液中加入组合物，其包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂以及任选地一种或多种颗粒固体，其选自(A)颗粒硫试剂、(B) 二氧化硅试剂、(C)颗粒含磷试齐IJ、(D)颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂和(F)颗粒铵试剂。所述组合物可在碳酸盐化糖液的过滤之前加入。在其它实施方案中，所述方法包括在碳酸盐化糖液的过滤之前向糖浆加入包含至少一种颗粒硫试剂的组合物。在实施方案中，所述组合物在最后一个碳酸盐化饱和器之后加入。在其它实施方案中，所述组合物加至碳酸盐化糖液贮槽中的碳酸盐化糖液中。所述组合物可作为(a)单独组分，(b)单独组分和组分预混合物的组合或(C)预先制备的混合物组合物加入。本发明还是在糖精制中使用的组合物，其中所述组合物包含至少一种颗粒硫试剂和一种或多种颗粒固体，其选自(A) 二氧化硅试剂、(B)颗粒含磷试剂、(C)颗粒碳质试剂、(D)颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂、(F)聚合物脱色剂和(G)颗粒铵试剂。示例性实施方案包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂；颗粒含磷试剂；颗粒碳质试剂、聚合物脱色剂和颗粒含磷试剂；或者颗粒铵试剂。
示例性组合物可包含约15%至约50%的商购状态的聚合物脱色剂、约50%至约75%的颗粒碳质试剂和约1%至约15%的颗粒硫试剂。示例性实施方案可包含约30%至约40%的聚合物脱色剂溶液、约55%至约65%的颗粒碳质试剂和约2%至约12%的颗粒硫试剂，其中所述聚合物脱色剂溶液是由约10%至85%的“商购状态”的聚合物脱色剂和包含水或其它适合溶剂的差额物料所制备的。实施方案可包含(A)约2%至约15%的范围内的量的颗粒铝试剂、(B)所述总混合物的约1%至约20%的范围内的量的二氧化硅试剂、
(C)所述总混合物的约2%至约25%的范围内的量的颗粒含磷试剂、(D)所述总混合物的约2%至约40%的范围内的量的颗粒助滤剂和(E)所述总混合物的约2%至约20%的范围内的量的颗粒铵试剂中的一种或多种。在包含颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂的实施方案中，颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂的比例可以是从约5 : I至约I : 2或从约4 : I至约I : 3。实施方案可包含(A)所述总混合物的约5%至约5%的范围内的量的颗粒铝试剂、(B)所述总混合物的约I %至约20 %的范围内的量的二氧化硅试剂、(C)所述总混合物的约5 %至约85%的范围内的量的颗粒碳质试剂、(D)所述总混合物的约5%至约50%的范围内的量的颗粒助滤剂、(E)所述总混合物的约2%至约50%的范围内的量的颗粒铵试剂和(F)所述总混合物的约10%至约50%的范围内的量的聚合物脱色剂。示例性组合物包含约10%至约30%的商购状态的聚合物脱色剂、约2%至约15%的颗粒含磷试剂、约15%至约40%的颗粒硫试剂以及约35%至约55%的颗粒碳质试剂。用于在糖碳酸盐化中使用的示例性组合物包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂以及任选地包含至少一种颗粒固体，其选自(A)颗粒硫试剂、(B) 二氧化硅试剂、(C)颗粒含磷试剂、(D)颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂和(F)颗粒铵试剂。本发明提供了之前没有实现的超越现有方法的优点。本发明使得糖精制工艺中的生产能力和生产量得到提高。这可使得单位时间的产量提高或生产相同量的糖所需的时间减少。本发明的组合物和方法还在澄清工艺之后提供了更加高度精炼的糖。这可减少或消除对其它下游工艺的需要，例如离子交换树脂和碳澄清。消除或减少对下游工艺的需要可缩短精制时间，减少用于化学品的花费并且通过减少对化学品处理的需要来节约成本。使用根据本发明的组合物和方法澄清的糖通常还显示出更低的浊度、更少的不溶物质以及更浅的颜色。通过下文详细的描述、讨论和所附的权利要求，本发明的其它新颖特征和其它优点将是显而易见的。
具体实施例方式尽管现在将描述本发明的具体实施方案，但是应当理解这些实施方案仅以示例的方式并且仅仅说明了可以代表本发明原理的应用的多种可能的具体实施方案中的一小部分。如所附权利要求中所进一步定义的，本发明所属领域中的技术人员所做出的变化和改变在本发明的精神、范围和预期中。本文所引用的所有参考文献如同其每一个单独并入一样通过引用并入本文。本发明包括用于改进糖加工中的碳酸盐化步骤的组合物和方法。糖精制可利用碳 酸盐化工艺，其中通常在碳酸盐化饱和器中，将二氧化碳气体鼓泡至用石灰预先处理的糖液或糖浆中。根据本发明，本文描述的组合物可在最后一个碳酸盐化饱和器之后但是在碳酸盐化糖液的过滤之前直接加至碳酸盐化糖液中。如下文所进一步描述的，所述组合物中的至少一些可在精制工艺的其它部分加入。使用碳酸盐化的大多数炼糖厂使用串联的两个碳酸盐化饱和器来运行；因此，在这些炼糖厂中，所述组合物在串联的第二个饱和器(即串联的第二个饱和器是所述“最后一个碳酸盐化饱和器”)之后加至糖液或糖浆中。如果炼糖厂使用串联的3或4个碳酸盐化饱和器来运行，那么所述“最后一个碳酸盐化饱和器”分别是第3或第4个饱和器，对于具有多于4个碳酸盐化饱和器的系统来说同样如此。一般来说，在精制工艺中存在一个或多个接纳来自碳酸盐化饱和器的液流的碳酸盐化糖液贮槽。在这些贮槽(或简单地，“贮槽”，即使存在串联或并联的多于一个这样的贮槽)中，通常搅拌碳酸盐化糖液以保持碳酸钙结晶固体处于溶液中并且避免碳酸钙从溶液中沉淀出来。碳酸盐化糖液贮槽一般可容纳足够的糖液以用于至少15分钟，并且常常30至60分钟的工艺液流。选择贮槽的体积以用作“缓冲”区从而保持糖厂中液流稳定，即使是在微小过程扰动的情况下。当使用时，贮槽提供适合的环境从而为本发明的组合物留出适合的混合和反应时间。因此，在具有贮槽的系统中，本发明的组合物可直接加至碳酸盐化糖液贮槽中或在碳酸盐化糖液贮槽上游和最后一个碳酸盐化饱和器下游之间的某些位点处加入。如果未使用碳酸盐化糖液贮槽，所述组合物可优选地在碳酸盐化糖液的第一阶段过滤的上游和最后一个碳酸盐化饱和器的下游之间的任何位置处加入，例如靠近最后一个碳酸盐化饱和器的糖液出口液流处。尽管存在上述内容，所述组合物还可在糖纯化工艺中的任何其它位点处加入。将所述组合物密切混合至糖液或糖浆中并且留出足够的时间与糖液或糖浆反应以便使由此获得的澄清糖液的一些特性得到改进。已经鉴定了几种可以用于改进碳酸盐化工艺的组合物。通常，所述组合物可包含一种或多种组分，其选自颗粒硫试剂、颗粒含磷试齐IJ、颗粒铝试剂、二氧化硅试剂、颗粒碳质试剂、颗粒助滤剂、颗粒铵试剂和聚合物脱色剂。之前已经在糖精制工艺中使用了本发明组合物的一些组分。然而，已发现使用本文描述的组合物对已通过碳酸盐化工艺的糖进行处理提供了超越现有工艺的优良结果和优点。
如本文所用的术语“碳酸盐化液”或“碳酸盐化糖液”是指出自最后一个碳酸盐化饱和器并且在第一过滤步骤之前的糖液。如本文所用的术语“糖液”或“糖浆”是指含糖的任何液或浆。在示例性实施方案中，糖来自植物来源，例如(诸如)玉米、甘蔗或甜菜。糖液和/或糖浆的实例包括蔗糖或甜菜糖糖液或糖浆、淀粉水解物来源的甜味剂(例如高果糖玉米糖浆和葡萄糖)的溶液或本领域中所使用的其它溶液。如本文所定义的，术语“聚合物脱色剂”是指通常分类为在糖溶液中使用的颜色沉淀剂并且通常可以是液体或蜡质物质的有机聚合物。可在糖纯化加工中使用的任何聚合物脱色剂都是可接受的，例如含有氮原子上正电荷的那些。示例性聚合物脱色剂包括二甲胺-环氧氯丙烷聚合物(例如Magnafloc LT-31)、二甲基二烷基氯化铵聚合物(例如由Ciba Chemicals提供的Magnafloc LT-35)和二甲基二牛脂氯化铵。可在水中或其它适合的溶剂中将聚合物脱色剂制备为稀释的溶液；除非另外说明，否则在本文中将混合物的聚合物脱色剂的重量百分比定义为加至混合物中的聚合物溶液的重量百分比而不考虑所述 聚合物溶液是以“商购状态”(通常30-50%的固体含量)还是以用水或其它适合溶剂“进一步稀释的状态”加入的。如果首先在水中或其它适合的溶剂中稀释聚合物脱色剂，那么相对于该溶剂可将其稀释为“商购状态”的聚合物重量计的约5%至95%，例如，“商购状态”的聚合物重量计的约10%至80%或“商购状态”的聚合物重量计的约40%至75%，其中差额物料由水或其它适合的溶剂组成。在其它实例中，可以约3 I的可商购脱色剂比水的比例至约I : 3的可商购脱色剂比水的比例用水稀释可商购的聚合物脱色剂。例如，可通过将约三份可商购的试剂加至约一份水中，或将约2份可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份可商购的试剂加至约2份水中，或将约I份可商购的试剂加至约3份水中制备聚合物脱色剂溶液。水溶液，例如含有如本文所描述的一种或多种颗粒试剂的溶液的糖溶液可代替纯水用于稀释可商购的聚合物脱色剂。将聚合物脱色剂从“商购状态”稀释可促进聚合物脱色剂与根据本发明的多种实施方案的多种粉末混合。如本文所定义的，术语“颗粒助滤剂”是指通常分类为助滤剂的任何颗粒固体。适于在糖纯化加工中使用的任何助滤剂都是可接受的。示例性颗粒助滤剂包括硅藻土或珍珠岩助滤剂。已经鉴定了几种用于在本发明的方法中引入的物质组合物。所述组合物可包含一种或多种组分，其选自颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂、二氧化硅试剂、颗粒碳质试齐U、颗粒助滤剂、颗粒铵试剂和聚合物脱色剂。之前已经在糖精制工艺中使用了本发明组合物的一些组分。然而，已经发现使用本发明提供的组合物并且根据本发明方法的处理提供了超越现有工艺的优良结果和优点。在示例性实施方案中，所述组合物的粒度可在下列范围中或具有下列范围中的平均粒度，例如，约0. 01微米最大至约300微米；约I微米至约300微米；约30微米至约300微米；或约50微米至约250微米。颗粒硫试剂是化学式中包含至少一个硫原子和至少三个氧原子的颗粒固体。例如，所述固体可包括具有化学式SyOx的化合物或离子，其中y通常是1-2，并且X彡2. Oy0在示例性颗粒硫试剂中，当y = l时，X是3或以上,并且当y = 2时，X = 4或以上。颗粒硫试剂的实例包括亚硫酸(SO32O盐、亚硫酸氢(hso3_)盐、硫酸(so42_)盐、硫酸氢(hso4_)盐、焦亚硫酸(s205_2)盐、次硫酸(S204_2)盐等等。具体的实例包括亚硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫酸钠、硫酸氢钠以及次硫酸钠(连二亚硫酸钠)。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒硫试剂的其它化合物。颗粒含磷试剂是化学式中包含至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒固体。例如，所述固体可包括具有化学式PyOx的化合物或离子，其中y通常为1-2，并且X彡2. 0y。在示例性颗粒含磷试剂中，当y = I时，X是3或以上,并且当y = 2时，X = 4或以上。颗粒含磷试剂的实例包括亚磷酸氢盐(HP032_)化合物、磷酸二氢盐(H2PO41O化合物、磷酸氢盐化合物(HP042_)、酸式焦磷酸盐(H2P2O72O化合物和偏磷酸盐(PO3)化合物。具体的实例包括亚磷酸氢钠(Na2HPO3)、亚磷酸氢铵((NH4)2HPO3)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2)、磷酸二氢铵((NH4)H2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)、磷酸氢 二铵((NH4)2HPO4)和酸式焦磷酸钠(Na2H2P2O7)。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒含磷试剂的其它化合物。颗粒铝试剂是选自化学式中由至少一个铝原子和至少三个氧原子组成的铝化合物的颗粒固体。具体实例包括硫酸铝铵(AlNH4(SO4)2)、羟基氯化铝(Al2 (OH)5Cl)、三氧化二铝(Al2O3)、硫酸铝钾(AlK(SO4)2)、硫酸铝钠(AlNa(SO4)2)、硫酸铝(Al2(SO4)3)和由通式(AlnCl(3n_ffl) (OH)ffl)表示的通常称为聚合氯化铝或水合氯化铝的化合物的多种排列。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒铝试剂的其它化合物。二氧化娃试剂是分类为无定形二氧化娃(amorphous silica)或无定形二氧化娃(amorphous silicon dioxide)(无定形SiO2)的颗粒固体。这些二氧化娃试剂有时也称为“沉淀的二氧化硅”。在实施方案中，二氧化硅试剂可以作为溶胶凝胶加入。颗粒碳质试剂是分类为活性炭的颗粒固体并且在本文中可替换地称为颗粒活性炭。可使用任何颗粒活性炭；示例性碳质试剂包括脱色活性炭，例如酸活化的脱色碳。颗粒碳质试剂可以是适合在糖精制工艺中使用的任何颗粒碳质试剂。在示例性实施方案中，颗粒碳质试剂可以在下列范围内或者具有下列范围内的平均粒度，例如，约0.01微米最大至约300微米；约I微米至约300微米；约5微米至约250微米；或约50微米至约250微米。颗粒铵试剂是包含铵源(NH4+)的颗粒固体。具体实例包括碳酸氢铵(NH4HCO3)、磷酸氢二铵((NH4)2HP04)、亚硫酸铵((NH4)2SO3)、亚磷酸氢二铵((NH4)2HPO3)和磷酸二氢铵(NH4H2PO4)。在一些实施方案中，颗粒铵试剂是提供在水溶液中获得高于7. 0的pH值的铵源(NH4+)的化合物。本领域中的技术人员将识别作为适合颗粒铵试剂的其它化合物。如果使用，根据本发明的组合物可直接加至碳酸盐化糖液贮槽，或者在碳酸盐化糖液的第一过滤阶段的上游和最后一个碳酸盐化饱和器的下游之间的一些位点处以及在糖纯化工艺中的任何位点处加入。通常，包含多种组分的组合物有时可提供改进的结果。所述组合物可作为单独组分加至所述工艺中，或者首先将它们制备为制备混合物并且作为复合材料加至所述工艺中。也可通过在加入之前混合某些组分并且单独加入其它组分来加入组合物。本发明的范围内的组合物的实例包括示例性实施方案⑴将至少一种颗粒硫试剂直接加至碳酸盐化糖液贮槽，或者在碳酸盐化糖液贮槽的上游和最后一个碳酸盐化饱和器的下游之间的一些位点处加入。任选地，除了颗粒硫试剂之外，所述组合物可包含颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂、二氧化硅试剂、颗粒碳质试剂、颗粒助滤剂、聚合物脱色剂和颗粒铵试剂中的一种或多种。在存在其它组分的情况下，所述硫试剂可以所述组合物的约I %至约99% (重量计)，例如约10%至99%或约20%至97%的量存在。示例性实施方案(2):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒含磷试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述含磷试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90 %的所述硫试剂和约90 %至约10 %的所述含磷试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述含磷试剂。示例性实施方案(3):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒铝试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述铝试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述铝试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约85%的所述硫试剂和约15%的所述铝试剂。
示例性实施方案(4):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种二氧化硅试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述二氧化硅试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约95%的所述硫试剂和约90%至约5%的所述二氧化硅试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约95%的所述硫试剂和约5%的所述二氧化硅试剂。示例性实施方案(5):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种碳质试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约1%至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述碳质试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述碳质试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约90%的所述硫试剂和约10%的所述碳质试剂。示例性实施方案(6):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒助滤剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述颗粒助滤剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述颗粒助滤剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述颗粒助滤剂。示例性实施方案(7):包含至少一种颗粒硫试剂和至少一种颗粒铵试剂的混合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约I %至约99%的所述硫试剂和约99%至约1%的所述颗粒铵试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约10%至约90%的所述硫试剂和约90%至约10%的所述颗粒铵试剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约75%的所述硫试剂和约25%的所述颗粒铵试剂。示例性实施方案(8):实施方案(I)至(7)中任一个的组合，作为三组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂和至少一种二氧化硅试剂的组合)，或者作为四组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂和至少一种碳质试剂的组合)，或者作为五组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂、至少一种碳质试剂和至少一种铝试剂的组合)，或者作为六组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试齐U、至少一种二氧化硅试剂、至少一碳质试剂、至少一种铝试剂和至少一种颗粒助滤剂的组合)，或者作为七组分混合物(例如，至少一种颗粒硫试剂、至少一种颗粒含磷试剂、至少一种二氧化硅试剂、至少一种碳质试剂、至少一种铝试剂、至少一种颗粒助滤剂和至少一种颗粒铵试剂的组合)。在这一示例性实施方案的任何组合物中，所述组合物可包含约1%至约95 % (重量计)的所述硫试剂，或约10 %至90 %的所述硫试剂，或约50 %至85 %的所述硫试剂。这些组合物还可包含约0%至约95% (重量计)的所述含磷试剂,或约10%至90%的所述含磷试剂，或约10%至30%的所述含磷试剂。这些组合物还可包含约0%至约95%(重量计)的所述铝试剂，或约5%至90%的所述铝试剂，或约7%至20%的所述铝试剂。这些组合物还可包含约0%至约95% (重量计)的所述二氧化硅试剂，或约3%至90%的所述二氧化硅试剂，或约2%至15%的所述二氧化硅试剂。这些组合物还可包含约0%至约95% (重量计)的所述碳质试剂,或约5%至90%的所述碳质试剂,或约5%至50%的所述碳质试剂。这些组合物还可包含约0%至约95% (重量计)的所述颗粒助滤剂，或约5%至90 %的所述颗粒助滤剂，或约5 %至50 %的所述颗粒助滤剂。这些组合物还可包含约0 %至99% (重量计)的所述颗粒铵试剂,或约1%至95%的所述铵试剂,或约3%至15%的所述颗粒铵试剂。示例性实施方案(9):包含至少一种颗粒碳质试剂和至少一种聚合物脱色剂的混·合物。在根据这一实施方案的示例性组合物中，所述组合物包含约50%至约90% (重量计)的所述碳质试剂和约50%至约10% (重量计)的所述聚合物脱色剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约50%至约75%的所述碳质试剂和约50%至约25%的所述聚合物脱色剂。在其它示例性实施方案中，所述组合物包含约60%至约70%的所述碳质试剂和约40%至约30%的所述聚合物脱色剂。示例性实施方案(10):至少一种颗粒碳质试剂和至少一种聚合物脱色剂与一种或多种颗粒材料的任意组合混合的混合物，所述颗粒材料选自(I)颗粒硫试剂、(2) 二氧化硅试剂、(3)颗粒铝试剂、(4)颗粒含磷试剂、(5)颗粒助滤剂或(6)颗粒铵试剂。这一实施方案因此将包括三、四、五组分、六组分、七组分和八组分组合物。根据这一实施方案，在这些三、四和五、六、七和八组分组合物的任一种中，所述组合物包含约10%至约90% (重量计)的碳质试剂，或约20%至75%的碳质试剂,或约30%至70%的碳质试剂。这些组合物还可包含约5%至约45% (重量计)的聚合物脱色剂，或约10%至40%的聚合物脱色剂，或约20%至40%的聚合物脱色剂。这些组合物还可包含约0%至约90% (重量计)的硫试剂，或约3 %至75 %的硫试剂，或约3 %至60 %的硫试剂。这些组合物还可包含约0 %至约45 % (重量计)的含磷试剂，或约3 %至30 %的含磷试剂，或约3 %至20 %的含磷试剂。这些组合物还可包含约0%至约45% (重量计)的铝试剂，或约3%至30%的铝试剂，或约3%至20%的铝试剂。这些组合物还可包含约0%至约45% (重量计)的二氧化硅试剂，或约3%至30%的二氧化硅试剂，或约2%至20%的二氧化硅试剂。这些组合物还可包含约0%至约50% (重量计)的颗粒助滤剂,或约5%至40%的颗粒助滤剂,或约10%至30%的颗粒助滤剂。这些组合物还可包含约0%至约45% (重量计)的铵试剂，或约2%至30%的铵试剂，或约2 %至20 %的铵试剂。示例性实施方案(I)至(10)中所列的组分的混合物的任意组合均可在本发明所述的方法中使用。
实施方案可包括(例如)颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂的组合,例如,如上文示例性实施方案(2)中所示的。尽管可使用任何上文提及的颗粒硫试剂，但是在示例性实施方案中，所述颗粒硫试剂是焦亚硫酸钠。尽管可使用任何上文提及的颗粒含磷试剂，但是在示例性实施方案中，所述颗粒含磷试剂是硫酸二氢钠。在这些实施方案中，颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的比例可在约5 I至约I : 3、约4 I至约I : 2、约4 I至约I : I或约4 I至约3 2或约3 I的范围内。如上文所描述的，可将其它材料加入至这一混合物中，例如，所加入的量可以如上文所描述的任何实施方案中所示。在其它实例中，最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约25%、所述总混合物的5%至约25%、所述总混合物的约2%至约15%、所述总混合物的约2%至约10%、所述总混合物的约5%至约20%、所述总混合物的10%至约20%、所述总混合物的约10%或所述总混合物的约15%的范围的量的颗粒铝试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约5%至约25%、所述总混合物的约10%至约20%、所述总混合物的约 1%至约25%、所述总混合物的约1%至约20%、所述总混合物的约2%至约20%、所述总混合物的约3%至约15%、所述总混合物的约0. 5%至约15%、所述总混合物的约0. 5%至约10%或所述总混合物的约3%至约5%的范围的量的二氧化硅试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约5%至约85%、所述总混合物的约5%至约50%、所述总混合物的约5%至约15%、所述总混合物的约8%至约30%、所述总混合物的约10%至约20%、所述总混合物的约8%至约12%或所述总混合物的约10%的范围的量的颗粒碳质试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约50%、所述总混合物的约2%至约40%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约10%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围的量的颗粒助滤剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约50%、所述总混合物的约5%至约30%、所述总混合物的约5%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约5%至约15%的范围的量的颗粒铵试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2 %至约60 %、所述总混合物的约2 %至约40 %、所述总混合物的约20%至约60%、所述总混合物的约25%至约50%、所述总混合物的约5%至约30%、所述总混合物的约10%至约50%、所述总混合物的约10%至约40%或所述总混合物的约10%至约25%的范围的量的聚合物脱色剂。为了处理碳酸盐化糖液，可将包含作为主要组分的颗粒硫试剂和颗粒含磷试剂的组合物以约0. Ikg至约I. Okg/吨糖固体,约0. Ikg至约0. 5kg/吨糖固体,或约0. 2kg至约
0.4kg/吨糖固体，或约0. 3kg/吨糖固体的比率加至碳酸盐化糖液中。另一个示例性实施方案包含颗粒硫试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂。尽管可使用任何前文提及的颗粒硫试剂，但在示例性实施方案中所述颗粒硫试剂是焦亚硫酸钠。尽管可使用任何上文描述的聚合物脱色剂以及其它聚合物脱色剂，但示例性聚合物脱色剂是二甲胺环氧氯丙烷。相似地，可使用任何前文提及的颗粒碳质试剂，但在示例性实施方案中所述颗粒碳质试剂是活性炭。在示例性实施方案中，首先将商购状态(通常30%-50%固体含量)的聚合物脱色剂在水中稀释。例如，可以约3 I的可商购脱色剂比水的比例至约I : 3的可商购脱色剂比水的比例用水稀释可商购聚合物脱色剂试剂。例如，可通过将约三份可商购的试剂加至约一份水中，或将约2份可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份可商购的试剂加至约I份水中，或将约I份可商购的试剂加至约2份水中，或将约I份可商购的试剂加至约3份水中制备聚合物脱色剂溶液。将聚合物脱色剂，任选地稀释的聚合物脱色剂，与颗粒碳质试剂和颗粒硫试剂合并从而使不包括为了稀释所加入的任何额外的水，在这一示例性组合物中“商购状态”的聚合物脱色剂的最终量可在约10%至约40%、约15%至约33%或约25%至约30%的范围内。颗粒硫试剂在所述组合物中可以约2%至约15%、约5%至约15%、约3%至约12%、约7%至约12%或约5_10%的量存在，不计超出所述聚合物脱色剂的“商购状态”之外的用于聚合物脱色剂稀释所加入的任何额外的水。颗粒碳质试剂在所述组合物中可以约50%至约75%、约60%至约70%或约62%至约65%的量存在，不计超出所述聚合物脱色剂的“商购状态”之外的用于聚合物脱色剂稀释所加入的任何额外的水。以稀释的聚合物脱色剂(通过加入额外的水将所述聚合物脱色剂稀释超出“商购状态”)所表述的，所述组合物可包含 约15%至约50%的稀释的聚合物脱色剂、约15%至约40%的稀释的聚合物脱色剂、约25%至约40%的稀释的聚合物脱色剂、约30%至约40%的稀释的聚合物脱色剂或约34%的稀释的聚合物脱色剂；约50%至约75%的颗粒碳质试剂，或约55%至约65%的颗粒碳质试剂,或约58%的颗粒碳质试剂；以及约1%至约15%的颗粒硫试剂,或约2%至约12%的颗粒硫试剂或约2%至约8%的颗粒硫试剂。如本文所描述的，可将其它材料加至包含作为主要成分的颗粒硫试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂的组合物中以获得不同试剂的终浓度，例如，所加入的量可如上文所描述的任何实施方案中所示，它将明显改变已存在的试剂的总量，但是将不会显著改变已存在材料的相对量，即颗粒硫试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂的相对量。例如，最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约25%、所述总混合物的5%至约25%、所述总混合物的约2%至约15%、所述总混合物的约2%至约10%、所述总混合物的约5%至约20%、所述总混合物的10%至约20%、所述总混合物的约10%或所述总混合物的约15%的范围的量的颗粒铝试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约5%至约25%、所述总混合物的约10%至约20%、所述总混合物的约1%至约25%、所述总混合物的约1%至约20%、所述总混合物的约2%至约20%、所述总混合物的约3%至约15%、所述总混合物的约0. 5%至约15%、所述总混合物的约0. 5%至约10%或所述总混合物的约3%至约5%的范围的量的二氧化硅试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约40%、所述总混合物的约2%至约25%、所述总混合物的约2%至约15%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约4%至约20%或所述总混合物的约5%至约10%的范围的量的颗粒含磷试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约50%、所述总混合物的约2%至约40%、所述总混合物的约15%至约40%、所述总混合物的约10%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约25%的范围的量的颗粒助滤剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约50%、所述总混合物的约5%至约30%、所述总混合物的约5%至约30%、所述总混合物的约20%至约30%或所述总混合物的约5%至约15%的范围的量的颗粒铵试剂。为了处理碳酸盐化糖液，可将包含作为主要组分的颗粒硫试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂的组合物以约0. Ikg至约I. Okg/吨糖固体,或约0. 2kg至约0. 8kg/吨糖固体,或约0. 3kg至约0. 6kg/吨糖固体的比率加至碳酸盐化糖液中。另一个示例性实施方案包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂。尽管可使用任何前文提及的颗粒硫试剂，但是在示例性实施方案中所述颗粒硫试剂是焦亚硫酸钠。尽管可使用任何前文提及的颗粒含磷试剂，但是在示例性实施方案中所述颗粒含磷试剂是磷酸二氢钠。尽管可使用任何之前描述的聚合物脱色剂以及其它聚合物脱色剂，但示例性聚合物脱色剂是可商购的二甲胺环氧氯丙烷聚合物脱色剂。相似地，可使用任何前文提及的颗粒碳质试剂，但在示例性实施方案中，所述颗粒碳质试剂是活性炭。在示例性实施方案中，首先在水中稀释如以商购溶液所获得时的聚合物脱色剂。例如，可通过将约3份可商购的试剂加至约一份水中来稀释可商购的材料。将聚合物脱色剂，任选地稀释的聚合物脱色剂，与颗粒碳质试剂、颗粒含磷试剂和颗粒硫试剂合并从而使不包括为了稀释所加入的任何额外的水，在这一示例性组合物中“商购状态”的聚合物脱色剂的最终量可在约15%至约40%、约20%至约35%或约30%的范围内。可在合并以形成组合物之前将所述试剂中的一些预混合。例如，在与任选地稀释的聚合物脱色剂、碳质试剂以及(如果之前仅部分混合)颗粒硫试剂的剩余物合并之前，颗粒含磷试剂可与全部或部分颗粒硫试剂合并。颗粒含磷试剂在所述组合物中可以约3%至约15%、约5%至约10%或约7%的量存在，不计超出所述聚合物脱色剂的“商购状态”之外的用于聚合物脱色剂稀释所加入的任何额外的水。颗粒硫试剂在所述组合物中可以约15%至约40%、约22%至约32%或约27%至约29%的量存在，不计超出所述聚合物脱色剂的“商购状态”之外的用于聚合物脱色剂稀释所加入的任何额外的水。颗粒碳质试剂在所述组合物中可以约35%至约55%、约 40%至约50%或约45%的量存在，不计超出所述聚合物脱色剂的“商购状态”之外的用于聚合物脱色剂稀释所加入的任何额外的水。如本文中所描述的，通过以如上文所描述的组合物开始并加入其它试剂，可将其它材料加至包含作为主要成分的颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂的组合物中以获得不同试剂的终浓度，例如，所加入的量可如上文所描述的任何实施方案中所示，它将明显改变已存在的试剂的总量但是将不会显著改变已存在组分的相对量，即颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂相对于彼此的量。例如，最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约25%的范围的量、所述总混合物的约2%至约15%的范围的量或所述总混合物的约2%至约5%的范围的量的颗粒铝试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约25%的范围的量、所述总混合物的约2%至约20%的范围的量或所述总混合物的约2%至约5%的范围的量的二氧化硅试剂。最终混合物可包含所述总混合物的约2%至约50%的范围的量、所述总混合物的约2%至约25%的范围的量或所述总混合物的约10%至约25%的范围的量的颗粒助滤剂。最终混合物可包含所述总混合物的约1%至约50%的范围的量、所述总混合物的约2%至约25%的范围的量或所述总混合物的约3%至约10%的范围的量的颗粒铵试剂。为了处理碳酸盐化糖液，可将包含作为主要成分的颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、聚合物脱色剂和颗粒碳质试剂的组合物以约0. Ikg至约I. 5kg/吨糖固体，或约0. 2kg至约
I.Okg/吨糖固体,或约0. 5kg至约0. 8kg/吨糖固体的比率加至碳酸盐化糖液中。通过直接加至糖工艺的固体给料方法(使用(例如)螺旋输送机的连续或批次固体给料)或其中首先将一种或多种组合物加至水(或其它适合的液体，例如糖液、糖浆或者液体或稀释的聚合物脱色剂)中并泵送至糖工艺的液体给力方法将本发明的组合物加至糖液或糖浆。如本文所用的，液体包括浆体、悬浮液和溶液。添加固体和/或液体的其它适合的方式也可使用。在固体和液体都加入的一些实施方案中，可通过固体给料加入一些组分，而通过泵送加入其它组分。本发明涉及将根据本发明的组合物直接加至碳酸盐化糖液贮槽中，或在最后一个碳酸盐化饱和器的下游和在碳酸盐化糖液的第一过滤阶段之前的中间的某些位点处加入。所述组合物也可在糖纯化工艺中的任何位点处加入。在一些实施方案中，所述组合物在到达碳酸盐化糖液的第一过滤阶段之前与糖液或糖浆具有至少一些接触时间。例如，所述组合物在到达碳酸盐化糖液的第一过滤阶段之前与糖液或糖浆可具有至少约5分钟的接触时间，和在到达碳酸盐化糖液的第一过滤阶段之前与糖液或糖浆可具有至少约10分钟的接触时间。实施例下列实施例说明了上文所描述的某些组合物、使用方法以及优点。实施例仅是对 要点的说明并且不意欲限制本发明的范围。实施例I首先通过将可商购的二甲胺-环氧氯丙烷聚合物脱色剂稀释为重量计73%的聚合物脱色剂(商购状态)和27%的水(重量计)的溶液来制备稀释的聚合物脱色剂溶液。制备了组合物(之后称为“组合物#1”)，其包含58%的粉末活性炭、8%的焦亚硫酸钠(Na2S2O5)以及34%的稀释的聚合物脱色剂溶液。在糖到达碳酸盐化糖液的过滤阶段之前，将组合物#1加至蔗糖炼糖厂的碳酸盐化糖液贮槽并且与碳酸盐化糖液接触约20分钟。与常规碳酸盐化工艺相比，碳酸盐化糖液中0. 4kg组合物#1/吨糖固体的用量获得了下列纯度上的改进表I :与常规碳酸盐化工艺滤液相比使用组合物#1的滤液的纯度
权利要求
1.一种用于在糖精制工艺中处理碳酸盐化糖液的方法，其包括向糖浆加入组合物，所述组合物包含由至少一个硫原子和至少三个氧原子组成的至少一种颗粒硫试剂和一种或多种颗粒固体，该颗粒固体选自由(A) 二氧化硅试剂、(B)化学式中含有至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、(C)颗粒碳质试剂、(D)化学式中含有至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂、(F)聚合物脱色剂和(G)化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂组成的组。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述组合物包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中所述组合物包含颗粒含磷试剂。
4.一种用于在糖精制工艺中处理碳酸盐化糖液的方法，其包括向碳酸盐化糖液加入组合物，所述组合物包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂，并且任选地包含选自由(A)由至少一个硫原子和至少三个氧原子组成的颗粒硫试剂、(B) 二氧化硅试剂、(C)化学式中含有至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、(D)化学式中含有至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂和(F)化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂组成的组的一种或多种颗粒固体。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述组合物在所述碳酸盐化糖液过滤之前加入。
6.一种用于在糖精制工艺中处理碳酸盐化糖液的方法，其包括在所述碳酸盐化糖液过滤之前向糖浆加入组合物，所述组合物包含至少一种由至少一个硫原子和至少三个氧原子组成的颗粒硫试剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述组合物在最后一个碳酸盐化饱和器之后加入。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述组合物加至碳酸盐化糖液贮槽中的所述碳酸盐化糖液。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述组合物作为(a)单独组分，(b)单独组分和组分预混合物的组合或(C)预先制备的混合物组合物中的一种加入。
10.一种在糖精制中使用的组合物，所述组合物包含至少一种化学式中包含至少一个硫原子和至少三个氧原子的颗粒硫试剂和选自由(A) 二氧化硅试剂、(B)化学式中含有至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、(C)颗粒碳质试剂、(D)化学式中含有至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、(E)颗粒助滤剂、(F)聚合物脱色剂和(G)化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂所组成的组的一种或多种颗粒固体。
11.根据权利要求10所述的组合物，所述组合物包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色剂。
12.根据权利要求10所述的组合物，所述组合物包含颗粒含磷试剂。
13.根据权利要求10所述的组合物，所述组合物包含颗粒碳质试剂、聚合物脱色剂和颗粒含磷试剂。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的组合物，所述组合物包含颗粒铵试剂。
15.根据权利要求11所述的组合物，所述组合物包含约15%至约50%的处于商购状态的聚合物脱色剂、约50%至约75%的所述颗粒碳质试剂和约1%至约15%的所述颗粒硫试剂。
16.根据权利要求11所述的组合物，所述组合物包含约30%至约40%的聚合物脱色剂溶液、约55%至约65%的所述颗粒碳质试剂和约2%至约12%的所述颗粒硫试剂,其中所述聚合物脱色剂溶液包含约10%至85%的处于“可商购状态”的聚合物脱色剂以及包含水或其它适合溶剂的差额物料。
17.根据权利要求15或16所述的组合物，所述组合物包含一种或多种组分，其选自(A)约2%至约15%的范围内的量的颗粒铝试剂、(B)总混合物的约1%至约20%的范围内的量的二氧化硅试剂、(C)总混合物的约2%至约25%的范围内的量的颗粒含磷试剂、(D)总混合物的约2%至约40%的范围内的量的颗粒助滤剂和(E)总混合物的约2%至约20%的范围内的量的颗粒铵试剂。
18.根据权利要求12所述的组合物，其中颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的比例是约5 I 至约 I : 2。
19.根据权利要求12所述的组合物，其中颗粒硫试剂与颗粒含磷试剂的比例是约4 I 至约 I : 3。
20.根据权利要求18或19所述的组合物，所述组合物包含一种或多种组分，其选自(A)总混合物的约5%至约5%的范围内的量的颗粒铝试剂、(B)总混合物的约1%至约20%的范围内的量的二氧化硅试剂、(C)总混合物的约5%至约85%的范围内的量的颗粒碳质试剂、(D)总混合物的约5%至约50%的范围内的量的颗粒助滤剂、(E)总混合物的约2%至约50%的范围内的量的颗粒铵试剂和(F)总混合物的约10%至约50%的范围内的量的聚合物脱色剂。
21.根据权利要求13所述的组合物，所述组合物包含约10%至约30%的处于商购状态的所述聚合物脱色剂、约2%至约15%的所述颗粒含磷试剂、约15%至约40%的所述颗粒硫试剂和约35%至约55%的所述颗粒碳质试剂。
22.—种在糖碳酸盐化中使用的组合物，所述组合物包含颗粒碳质试剂和聚合物脱色齐U，并且任选地包含选自由(A)由至少一个硫原子和至少三个氧原子组成的颗粒硫试剂、(B)二氧化硅试剂、(C)化学式中含有至少一个磷原子和至少三个氧原子的颗粒含磷试剂、(D)化学式中含有至少一个铝原子和至少三个氧原子的颗粒铝试剂、(E)选自硅藻土或珍珠岩的颗粒助滤剂和(F)化学式中具有至少一个铵基(NH4)的颗粒铵试剂所组成的组的一种或多种微粒固体。
全文摘要
本发明涉及用于改进糖液和糖浆的碳酸盐化澄清的组合物和方法。所述改进的方法包括将组合物直接加至碳酸盐化糖液贮槽(最后一个碳酸盐化饱和器之后)中的糖液，或在碳酸盐化糖液过滤之前在碳酸盐化糖液贮槽的上游和末级碳酸盐化饱和器的下游之间加入，或在糖纯化工艺中的任何阶段加入。将本发明中提供的组合物密切混合至糖液或糖浆中，并且留出足够的时间反应以便使由此所获得的澄清糖液得到改进。所述组合物可包含颗粒硫试剂、颗粒含磷试剂、颗粒铝试剂、二氧化硅试剂、颗粒碳质试剂、颗粒助滤剂、聚合物脱色剂和颗粒铵试剂中一种或多种的组合。
文档编号C13B20/06GK102725425SQ201080061053
公开日2012年10月10日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者伊曼纽尔·M·萨里尔, 詹姆斯·布尚 申请人:卡博Ua有限公司