色的目标进行相应的调整、变化，从而得到更为优
化的工艺方案。 4.1 离子交换工艺
逆流再生能够获得低泄漏、品质良好的出料。 而脱色树脂的密度一般在 1.05～1.08 g/cm3 之间，能 够悬浮在糖浆中，为了解决这个问题在其脱色过程
中采用逆流运行，而再生则采用顺流再生。由于进
料糖浆中色素千变万化，这就决定了系统设计有单
团或少量官能团能够使其在高盐含量情况下应用，
良好的渗透强度使其能够适应不同的溶液环境（温 度、pH、浓度、氧化剂）。由于其对非极性色素分 子的吸附效果较强，普通的化学再生比较困难，而
且这种有机吸附剂的价格也比其他吸附介质要高，
但其对非极性色素分子高效吸附性能使其在抛光阶
段发挥重要作用，可以作为粉末活性炭的替代品。 3.3 范德华力效应
更高效，是制糖工业脱色主流工艺技术。
关键词：精制糖；脱色工艺；离子交换；活性炭 中图分类号：TS244+.5 文献标识码：A 文章编号：1005-9695(2016)01-0016-06
Refinery Sugar Decolor Process: Comparision between Ion Exchanger and Active Carbon Process
[2]
分数）中被脱除 。
脱色介质。
2 色素
色素主要特性是疏水性（无极性），其包括了较 大的分子量范围（表 1），它们在高 pH 值下表现出
根据色素自然属性，它们在结晶中或多或少会 被脱除一部分。而糖液中的色素来源很广，种类复
阴离子形态。
3 脱色原理
-18-
甘蔗糖业 2016 年第 1 期 Sugarcane and Canesugar
树脂主要包括有机合成类的离子交换树脂和吸
附树脂。离子交换树脂厂商都有供应不同基体和官 能团的脱色树脂，现市场上主要有 3 种基体类型的 树脂（图 1）。基于疏水性的差别，苯乙烯基体表现
出更强的疏水性，而丙烯酸系和酚醛系基体则表现 出较好的亲水性，这种亲、疏水性的特性对脱色效 果有着非常重要的影响。除了化学结构，有机吸附 剂还有一些非常重要的多孔结构。所有这些特性都 是影响树脂在糖汁中脱色的重要因素。
只有 0.3～0.5 BV/h，糖浆在脱色系统中有很长的停 留时间，另外，活性炭的再生需要专门的活化炉再
在精制糖与液体蔗糖生产领域，诺华赛具有超
过 40 年的工业经验，为全世界提供了 1200 万 t/年 的精制糖脱色装置、25 万 t/年的甜菜糖稀汁软化装
全面的分析及比较。
1 脱色介质
精制糖脱色系统中有很多长期应用的技术，且
───────────────
收稿日期：2015-11-09；修回日期：2016-01-17 作者简介：BRICHANT Damien (1976-)，工艺总经理，研究方向：工业生物技术领域分离纯化 引文格式：BRICHห้องสมุดไป่ตู้NT Damien，袁斌，陈贻虎. 精制糖脱色工艺：树脂与活性炭脱色技术经济性对比[J]. 甘蔗糖业，2016(1)：16-21.
满足了工厂环保要求，尤其对于那些废水排放有严 格要求的客户，图 5 是卤水回收的工艺概况。
-20-
甘蔗糖业 2016 年第 1 期 Sugarcane and Canesugar
NaCl+NaOH
NaCl NaOH
图 5 离交脱色废液再生剂回收系统
4.2 活性炭脱色工艺 活性炭系统基本上有 3 种方式：固定床、脉动
现在大孔吸附树脂（图 2）也渐渐开始在工业 脱色中得到应用，较大孔径的特性使其能够吸附有 机大分子色素。
虽然现行市场上大部分的有机吸附剂和离子交 换树脂都是球状，但颗粒状和粉末状有机材料也有 相应的应用。
苯乙烯聚合
丙烯酸聚合
图 1 典型的有机聚合物结构
酚醛树脂聚合
图 2 大孔树脂的结构
1.3 其他脱色介质 相 关 文 献 资 料 中 也 提 到 用 超 滤 膜 (UF:
经过大量研究和讨论，下面的脱色原理被广泛
认可。 3.1 空间结构效应
色素分子有着不同的分子量，糖液中甜菜糖的 色素分子为 5～40 KDa，蔗糖的色素分子为 30～100
KDa[3]，而吸附剂孔径是影响脱色效果的重要因素。 为了达到较好的脱色效果，吸附剂中微孔、中孔、 大孔的比例显得非常重要。这就是为什么脱色运行 都在相对较低的流速下进行，其吸附机理主要是液 膜扩散原理。表 2 是不同类型吸附剂的特性。
Ultra-filtration) 和 化 学 氧 化 剂 作 为 脱 色 材 料 在 有 机
胺脱色中应用，但在精制糖生产领域较少使用这些
[1]
杂。大量的研究 旨在把这些色素分类，它们整体
可分为 2 大类：来自于甘蔗的天然色素和糖汁生产
过程中产生的色素。而大量色素是在洗糖步骤（50%
质量分数
）和澄清步骤（40%质量
-19-
情况下（1000 IU 以下）倾向于选择苯乙烯系树脂， 而进料糖浆色素较高时选择丙烯酸系树脂。目前大 部分工艺结合了 2 种树脂类型以满足进料色素波动
的要求，从而得到理想的脱色效果。图 4 为离子交 换脱色工艺流程。
离子键
范德华力
图 3 离交树脂吸附色素的机理
精制糖液
盐碱溶液
进料糖液
再生废液
甘蔗糖业 2016 年第 1 期，2016 年 2 月 Sugarcane and Canesugar No. 1, Feb. 2016
精制糖脱色工艺-树脂与活性炭脱色技术经济性对比
BRICHANT Damien，袁 斌，陈贻虎
（诺华赛分离技术(上海)有限公司，上海 201203）
摘 要：综合精制糖脱色技术领域会议报告与实际运行数据，主要介绍了脱色介质活性炭和离子交换树
BRICHANT Damien 等：精制糖脱色工艺-树脂与活性炭脱色技术经济性对比
-17-
近年来得到了持续发展。 1.1 活性炭
不同材质和形状的活性炭在市场应用广泛。常 用于糖汁脱色的主要有粉末活性炭(PAC: Powdered Activated Carbon) 和 颗 粒 活 性 炭 (GAC: Granular Activated Carbon)。 1.2 树脂
BRICHANT Damien, YUAN Bin, CHEN Yi-hu
(Novasep Asia Co. Ltd., Shanghai 201203)
Abstract: This article combined lots of decolorization technology of refinery sugar and real production data, mainly introduced decolor intermediate on active carbon and ion exchange resin, analyzed color type, mole weight, color contents in natural color and sugar producing byproduct color, and discussed the different decolor principle on space structure effect, intermolecular force, hydrophobic interaction, ion exchange, H bond interaction. Compared technology advantage and disadvantage of two different decolorization process on active carbon and ion exchange resin, ion exchange resin integrate with salts recovery NF (Nano-filtration) system could get running cost to 0.85~1.20 dollar/t-sugar(1000 t/d sugar), and ion exchange decolor process was more flexible and efficiency technical to be a global refinery sugar main employed technology. Keywords: Refinery sugar; Decolor process; Ion exchange; Active carbon
脂的区别，分析天然色素和糖液加工中产生色素的类型、分子量、色素含量等特性，同时研究和讨论空
间结构效应、范德华力、疏水作用、离子交换、氢键作用等不同的脱色原理。在此基础上进行活性炭和 离子交换脱色工艺优缺点的全面对比，并作出 2 种工艺运行成本分析，得出离子交换结合卤水膜回收工 艺运行成本为 0.85～1.20 美元/t 糖（1000 t 糖/天），同时满足不同进料糖液的色值要求，且设计更灵活、
表 1 色素的分类
天然色素
黄酮类
N/A ＜1 KDa
黑色素
N/A ＞150 KDa
主要颜色质量含量百分比
叶绿素/叶黄素/类胡萝卜素 N/A
＜1 KDa 2%（总天然色素）
糖液加工过程产生的色素
类黑素
美拉德反应产物 ＜50 KDa 18%
焦糖
果糖/葡萄糖酸降解产物 ＞25 KDa 30%
HAPDs 色素
形成的静电吸引力。颗粒活性炭(GAC)吸附机理主 要是范德华力，离子交换树脂吸附机理结合了离子 交换、范德华力、氢键等（图 3）。
4 脱色工艺
离子交换树脂(IER: Ion-exchange Resin)和颗粒 活性炭(GAC)在工艺上大部分是相似的，但树脂系 统设计更灵活，可以根据进料的色素情况和所要脱