用于甜菜糖精炼的离子交换树脂

离子交换树脂广泛用于甜菜糖精炼操作，用于稀汁软化和甜菜糖蜜的色谱分离。利用离子交换树脂改善炼油操作、节省成本、提高生产能力和解决环境问题的机会更多。甜菜厂目前的一些树脂技术如下所述。在甜菜糖精炼中也有许多潜在的离子交换树脂应用。
 
脱钙：甜菜糖（Gryllus、NRS、Weak Catex）
碳酸化过程使果汁在溶液中含有大量的 Ca++ 离子，这些离子会沉淀并结垢传热表面，例如厚果汁蒸发器或真空锅，从而导致能源成本和化学煮沸（除垢）成本增加。除了降低能源成本外，采用糖蜜脱糖的甜菜工厂还需要软化糖蜜以使色谱分离树脂保持单价形式。
 
Gryllus 工艺使用一价形式的强酸性阳离子树脂。二价钙和镁对树脂具有更高的亲和力，将交换到树脂上，然后同时释放 Na+ 和/或 K+ 离子。在硬度耗尽后，树脂再生回一价形式的浓汁，其 Na+ 和 K+ 离子的浓度通过蒸发增加，可以克服选择性差异。与 Na+ 或 K+ 相比，转移回浓汁中的 Ca++ 和 Mg++ 会增加糖蜜的消耗，这是因为这些离子的产麦素效应较低。这个过程不会导致化学物质的使用、稀释或浪费。
 
NRS 工艺还使用一价形式的强酸性阳离子树脂。 NRS 和 Gryllus 之间的区别在于再生。 NRS 在较低温度下利用软化稀汁中的 NaOH 将 Ca++ 离子从树脂中剥离。在较低温度下，Ca(OH)2 与蔗糖形成可溶性络合物，防止 Ca(OH)2 沉淀，直到将其循环回碳酸化过程中，温度升高，络合物破裂，钙以 CaCO3 形式沉淀.这个过程不会导致稀释或浪费。
 
Weak Catex 工艺利用 H+ 形式的弱酸性阳离子树脂去除硬度。最初，树脂上的 H+ 离子被稀汁中的 K+ 和 Na+ 离子交换，随后被对树脂具有更高选择性的 Ca++ 和 Mg++ 离子交换。再生是通过 H2SO4 和含有 CaSO4 的再生剂流出物用作纸浆压榨助剂来完成的。

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昆汀流程：
为了达到最大的糖蜜消耗（最低的蔗糖纯度），有时将 B-green 糖浆通过 Mg++ 离子形式的强酸性阳离子树脂。由于糖浆中存在高浓度的 Na+ 和 K+ 离子，树脂会将 Mg++ 交换为 Na+ 和 K+ 离子。与 Na+ 和 K+ 相比，Mg++ 离子的产麦素较低，因此它们的存在会降低蔗糖的溶解度，从而使更多的糖结晶。用完后，树脂用 MgCl2 溶液再生，以将树脂转化为 Mg++ 形式，以进行更多的糖浆处理。

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糖蜜的色谱分离：
由于甜菜中大约 15% 的蔗糖以糖蜜形式出厂，因此通过使用色谱分离树脂将蔗糖与非糖分分离来回收这种糖分的经济动力很强。此外，糖蜜中含有大量甜菜碱，这是一种有价值的氨基酸，也可以使用相同的树脂进行分离。当糖蜜通过树脂时，盐将被离子排除在与大分子有色体一起进入树脂珠内部。这些将首先退出分隔符。蔗糖将扩散到树脂珠中并用水洗脱。这延迟了蔗糖在柱中的通过。甜菜碱通过与树脂的相互作用被进一步延迟。可以对流出物进行三个单独的馏分，盐级分（萃余液）、蔗糖级分（提取物）和甜菜碱级分。在耦合循环分离器中，第一个分离器将只进行甜菜碱切割，第二个分离器将进行蔗糖切割。糖蜜中超过 90% 的蔗糖可以被回收用于蒸发和结晶。

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浓汁或提取物的脱色：
在甜菜生产后期，随着甜菜堆中的甜菜变质，工厂生产的浓汁颜色增加。 Cl-型强碱阴离子树脂可用于降低浓汁颜色，节省结晶能量并增加白糖产量。由于糖蜜中的许多有色体都很小，它们会在脱糖过程中以与蔗糖相同的速率通过树脂床，并在提取液中离开色谱柱。这些发色体很容易用强碱性阴离子树脂去除。

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稀汁或提取物的脱矿质：
可以使用离子交换树脂将稀汁或提取物脱色和脱矿质成水白色液体糖或转化溶液。然而，去除大量盐和氨基酸负载的化学成本很少证明该过程是合理的。

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蔗糖反转：
当从蔗糖生产液体转化溶液时，转化过程可以通过 H+ 形式的强酸性阳离子树脂完成。与直接加酸和中和的反相相比，反相将包含更少的杂质和灰分。反转的程度由停留时间和温度控制。

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