樹脂在果汁加工中的應(yīng)用ppt課件

1、脫色脫酸樹脂的原理及運用脫色脫酸樹脂的原理及運用 離子交換的根本概念離子交換的根本概念 定義：利用離子交換劑能吸附溶液中一種離子同定義：利用離子交換劑能吸附溶液中一種離子同時放出另一種一樣電荷的離子的特點，使這種交時放出另一種一樣電荷的離子的特點，使這種交換劑和溶液之間進(jìn)展的同號離子相互交換景象叫換劑和溶液之間進(jìn)展的同號離子相互交換景象叫離子交換。離子交換。 離子交換反響是可逆的，逆反響稱之為再生。因離子交換反響是可逆的，逆反響稱之為再生。因此，離子交換劑經(jīng)再生后可反復(fù)運用。此，離子交換劑經(jīng)再生后可反復(fù)運用。離子交換劑離子交換劑 定義：凡具有離子交換才干的物質(zhì)，統(tǒng)稱為離子定義：凡具有離子交換才

2、干的物質(zhì)，統(tǒng)稱為離子交換劑。交換劑。 分類：離子交換劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類分類：離子交換劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類 目前用的最多的離子交換劑目前用的最多的離子交換劑 是人工合成的有機(jī)高是人工合成的有機(jī)高分子聚合物分子聚合物 離子交換樹脂。離子交換樹脂。 離子交換樹脂是一種不溶于酸堿和有機(jī)溶劑的網(wǎng)離子交換樹脂是一種不溶于酸堿和有機(jī)溶劑的網(wǎng)狀構(gòu)造的高分子化合物。狀構(gòu)造的高分子化合物。離子交換技術(shù)的開展離子交換技術(shù)的開展 1814年，英國人開場認(rèn)識了交換景象年，英國人開場認(rèn)識了交換景象 利用離子交換技術(shù)法軟化水始于利用離子交換技術(shù)法軟化水始于20世紀(jì)初期世紀(jì)初期 在在30年代，由于離子交換樹脂的出現(xiàn)

3、，離子交換年代，由于離子交換樹脂的出現(xiàn)，離子交換技術(shù)的運用迅速開展，廣泛運用于化工、醫(yī)藥、技術(shù)的運用迅速開展，廣泛運用于化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域食品等領(lǐng)域 離子交換樹脂離子交換樹脂 目前最常用的離子交目前最常用的離子交換樹脂是苯乙烯換樹脂是苯乙烯二二乙烯苯的聚合物。乙烯苯的聚合物。 組成組成離子交離子交換樹脂換樹脂母體母體(骨架骨架)活性基團(tuán)活性基團(tuán)固固 定定 離離 子子可交換離子可交換離子苯乙烯苯乙烯( (單體單體) )+ +二乙烯苯二乙烯苯( (交聯(lián)劑交聯(lián)劑) )母體母體共聚共聚H2SO4功功能能基基反反應(yīng)應(yīng)R SO3 H固定離子固定離子 可交換離子可交換離子母體母體常用的離子交換樹脂常用的

4、離子交換樹脂據(jù)所含交換基團(tuán)的性質(zhì)分為：據(jù)所含交換基團(tuán)的性質(zhì)分為：陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 強酸型強酸型 ：含磺酸基團(tuán)：含磺酸基團(tuán) (R-SO3H) 中等酸型中等酸型 ：含磷酸基團(tuán)：含磷酸基團(tuán) (-O-PO2H4) 弱酸型：弱酸型： 含酚基、羧基含酚基、羧基陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂 強堿強堿 ：含季胺基團(tuán)：含季胺基團(tuán) -N+(CH3)3 弱堿弱堿 ：含叔胺、伯胺基團(tuán)：含叔胺、伯胺基團(tuán)-N(CH3)2 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 陽離子交換樹脂：合成樹脂的本體上帶有酸性活陽離子交換樹脂：合成樹脂的本體上帶有酸性活性基團(tuán)，可以被陽離子所交換的樹脂。性基團(tuán)，可以被陽離子所交換的樹脂。 不能交

5、換的離子稱固定離子，可交換的離子稱平不能交換的離子稱固定離子，可交換的離子稱平衡離子。衡離子。 磺酸型離子交換樹脂所含有的活性基團(tuán)磺酸基磺酸型離子交換樹脂所含有的活性基團(tuán)磺酸基 ( (一一SO3H)SO3H)中，含有一個可被交換的陽離子中，含有一個可被交換的陽離子H+H+和一個和一個不能交換的陰離子不能交換的陰離子S03 -S03 -陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂 陰離子交換樹脂：本體上帶有堿性活性基陰離子交換樹脂：本體上帶有堿性活性基團(tuán)，可以被陰離子所交換的樹脂。團(tuán)，可以被陰離子所交換的樹脂。 其活性基團(tuán)，都含有一個可以交換的陰離其活性基團(tuán)，都含有一個可以交換的陰離子和一個不能交換的陽離子。子

6、和一個不能交換的陽離子。 螯合樹脂：螯合樹脂： 樹脂含有特殊的活性基團(tuán)，可與某些金屬離子構(gòu)樹脂含有特殊的活性基團(tuán)，可與某些金屬離子構(gòu)成螯合物，適用于分別富集金屬離子或某些有機(jī)成螯合物，適用于分別富集金屬離子或某些有機(jī)化合物?；衔?。 大孔吸附樹脂：大孔吸附樹脂： 分為：極性分為：極性 非極性非極性 中極性中極性 具有比較大的孔，適于大分子物質(zhì)的吸附，且洗具有比較大的孔，適于大分子物質(zhì)的吸附，且洗脫性良好，被吸附物可以容易地被洗脫下來。脫性良好，被吸附物可以容易地被洗脫下來。 新型離子交換樹脂新型離子交換樹脂作用原理作用原理陽離子交換樹脂大都含有磺酸基陽離子交換樹脂大都含有磺酸基SO3HSO3H

7、、羧基、羧基COOHCOOH或苯酚基或苯酚基C6H4OHC6H4OH等酸性基團(tuán)，其中的等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)展交換。比如氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)展交換。比如 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2H+ 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2H+ 陰離子交換樹脂普通含有季胺基陰離子交換樹脂普通含有季胺基 -NNCH3CH33OH3OH、胺基、胺基NH2NH2或亞胺基或亞胺基NRHNRH等堿性基團(tuán)。它們在水等堿性基團(tuán)。它們在水中能生成中能生成OH-OH-離子，可與各種陰離子交換，比如：離子，可與各種陰離子交

8、換，比如： RN RNCH3CH33OH + Cl- = RN3OH + Cl- = RNCH3CH33Cl + 3Cl + OH- OH- 型號：為了區(qū)分別子交換樹脂同一類型的不同種類，用三位型號：為了區(qū)分別子交換樹脂同一類型的不同種類，用三位阿拉伯?dāng)?shù)字表示阿拉伯?dāng)?shù)字表示 第一位：代表產(chǎn)品分類；第二位：代表骨架第一位：代表產(chǎn)品分類；第二位：代表骨架的差別；第三位：為順序號，用以區(qū)別基團(tuán)的差別；第三位：為順序號，用以區(qū)別基團(tuán)代號分類名稱骨架名稱0強酸性苯乙烯系1弱酸性丙烯酸系2強堿性酚醛系3弱堿性環(huán)氧系4螯合性乙烯哌啶系5兩性脲醛系6氧化還原氯乙烯系離子交換樹脂的理化性能離子交換樹脂的理化性能

9、 外觀：球形、淡色為宜，粒度大小為外觀：球形、淡色為宜，粒度大小為16-6016-60目目90%90% 機(jī)械強度：機(jī)械強度：90%90%； 含水量：含水量：0.3-0.7g/g 0.3-0.7g/g 樹脂；樹脂； 交換容量：分量交換容量、體積交換容量、任務(wù)交換容量：分量交換容量、體積交換容量、任務(wù)交換容量或稱表觀交換容量在某一條件下；交換容量或稱表觀交換容量在某一條件下； 穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性；穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性； 膨脹度：交聯(lián)度、活性基團(tuán)的性質(zhì)與數(shù)量、活性膨脹度：交聯(lián)度、活性基團(tuán)的性質(zhì)與數(shù)量、活性離子的性質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)和濃度、骨架構(gòu)造；離子的性質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)和濃度、骨架構(gòu)造

10、； 濕真密度：單位體積濕樹脂的分量；濕真密度：單位體積濕樹脂的分量； 孔度、孔徑、比外表積孔度、孔徑、比外表積 含水量和密度含水量和密度 商品離子交換樹脂具有親水性，常含有一定的商品離子交換樹脂具有親水性，常含有一定的結(jié)合水分。結(jié)合水的含量與其官能基的性質(zhì)及結(jié)合水分。結(jié)合水的含量與其官能基的性質(zhì)及交聯(lián)度有關(guān)，并隨著空氣濕度變化而改動。交聯(lián)度有關(guān)，并隨著空氣濕度變化而改動。 粒度粒度 樹脂的粒度關(guān)系到離子交換速度、樹脂床中液樹脂的粒度關(guān)系到離子交換速度、樹脂床中液流分布均勻性和液流壓強降，以及反洗時樹脂流分布均勻性和液流壓強降，以及反洗時樹脂流失等流失等 。 交聯(lián)度交聯(lián)度 交聯(lián)劑在樹脂單體總量中

11、所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為交聯(lián)劑在樹脂單體總量中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為交聯(lián)度。普通交聯(lián)度為交聯(lián)度。普通交聯(lián)度為414，常見為，常見為8。 其中交聯(lián)度的影響有：其中交聯(lián)度的影響有：1網(wǎng)狀構(gòu)造的嚴(yán)密度網(wǎng)狀構(gòu)造的嚴(yán)密度 2孔徑大小孔徑大小3交換速度交換速度 4選擇性選擇性 溶脹變化溶脹變化 干的離子交換樹脂浸入純水后，水即分散入樹脂干的離子交換樹脂浸入純水后，水即分散入樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)。此時，樹脂交換基團(tuán)在水中即發(fā)生交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)。此時，樹脂交換基團(tuán)在水中即發(fā)生解離，并構(gòu)成水合離子，從而使樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔增解離，并構(gòu)成水合離子，從而使樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔增大，發(fā)生膨脹，稱為樹脂膨脹。大，發(fā)生膨脹，稱為樹脂膨脹。 溶脹變化通常按干樹脂

12、所汲取的水的百分率來表溶脹變化通常按干樹脂所汲取的水的百分率來表示，或稱溶脹率示，或稱溶脹率 。 交換容量交換容量 交換容量是闡明樹脂的交換才干，通常按每克干交換容量是闡明樹脂的交換才干，通常按每克干樹脂所能交換的離子的毫摩爾來表示。樹脂所能交換的離子的毫摩爾來表示。 在工業(yè)上，常按單位體積樹脂所能交換的物質(zhì)的在工業(yè)上，常按單位體積樹脂所能交換的物質(zhì)的量量 (摩爾摩爾)表示。表示。 選擇性選擇性 選擇性是指離子交換劑對不同離子的親和力。選擇性是指離子交換劑對不同離子的親和力。 在低濃度的水溶液中和室溫條件下，多價離子比在低濃度的水溶液中和室溫條件下，多價離子比單價離子優(yōu)先交換。等價離子的選擇性

13、隨著原子單價離子優(yōu)先交換。等價離子的選擇性隨著原子序數(shù)的添加而添加。序數(shù)的添加而添加。 在高濃度溶液中，多價離子的選擇性隨著濃度的在高濃度溶液中，多價離子的選擇性隨著濃度的提高而減小。提高而減小。 影響離子交換的主要要素影響離子交換的主要要素離子的水化半徑：半徑較小的離子易吸附。離子的水化半徑：半徑較小的離子易吸附。離子的化合價：化合價愈高愈易吸附。離子的化合價：化合價愈高愈易吸附。溶液的溶液的pHpH：要思索樹脂及被分別物質(zhì)的酸堿穩(wěn)定性：要思索樹脂及被分別物質(zhì)的酸堿穩(wěn)定性樹脂的交聯(lián)度：交聯(lián)度大，膨脹度小的樹脂選擇性樹脂的交聯(lián)度：交聯(lián)度大，膨脹度小的樹脂選擇性 較好。較好。攪拌速度：在一定程度

14、上，越大越快。攪拌速度：在一定程度上，越大越快。溶液濃度：當(dāng)交換速度為外分散控制時，濃度越大溶液濃度：當(dāng)交換速度為外分散控制時，濃度越大，交換速度越快。，交換速度越快。樹脂再生樹脂再生 由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂普通用適當(dāng)濃度的無機(jī)酸或堿進(jìn)展洗滌，可恢復(fù)到原形狀而反復(fù)運用，此過程稱為再生。 再生的目的：恢復(fù)樹脂的交換才干 再生劑的種類： 陽離子交換樹脂：HCl4% 陰離子交換樹脂：NaOH4% 再生劑用量：1.23.0 倍樹脂體積。 再生方式：順流再生 逆流再生樹脂處置技術(shù)在果糖消費中的運用樹脂處置技術(shù)在果糖消費中的運用 蘋果果糖是以蘋果汁為原料消費的天然果汁果糖。它是碳

15、酸飲料最正確主劑基料，不僅賦予碳酸飲料低甜度、低熱值的屬性，而且賦予飲料維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。因此，近年來，隨著消費構(gòu)造的調(diào)整，迫使歐美、日等興隆國家飲料消費商將目光轉(zhuǎn)向蘋果果糖，因此蘋果果糖市場容量很大。蘋果果糖消費工藝流程蘋果果糖消費工藝流程 蘋果原料揀選清洗破碎壓榨前巴氏殺菌酶解超濾離子交換與吸附脫色脫酸去離子濃縮后巴氏殺菌灌裝 樹脂有很好的吸附和再生性能、高度選擇性。樹脂處置技術(shù)具有操作簡單、本錢低、易于實現(xiàn)自動化以及可以循環(huán)運用等優(yōu)點，從而使該技術(shù)在果汁脫色、脫酸等方面得到廣泛的運用。曾經(jīng)成為消費性能穩(wěn)定、質(zhì)量優(yōu)良、無農(nóng)藥殘留果汁的重要助劑。隨著一些新型樹脂的問世，使它在果汁消費

16、中的運用越來越廣泛。在果汁脫酸中的運用在果汁脫酸中的運用 蘋果果糖要求果酸0.02%，其技術(shù)難度高。為處理果酸問題，我們利用陰離子交換樹脂對蘋果汁中的果酸(主要為蘋果酸)進(jìn)展交換吸附，使蘋果果糖中的果酸含量低于0.02%。在果汁脫色方面的運用在果汁脫色方面的運用 色值是反映濃縮蘋果汁顏色深淺程度的一項色值是反映濃縮蘋果汁顏色深淺程度的一項理化目的。果汁在儲存中，會發(fā)生非酶促褐變理化目的。果汁在儲存中，會發(fā)生非酶促褐變反響，導(dǎo)致色素添加，顏色變深，降低了產(chǎn)質(zhì)反響，導(dǎo)致色素添加，顏色變深，降低了產(chǎn)質(zhì)量量、價錢和可接受性。因此，提高脫色效率量量、價錢和可接受性。因此，提高脫色效率、降低褐變速度對提升

17、濃縮果汁的質(zhì)量、添加、降低褐變速度對提升濃縮果汁的質(zhì)量、添加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。 吸附樹脂對色素的分別與純化表現(xiàn)出獨特的優(yōu)越性。在濃縮果汁加工中, 對已發(fā)生的褐變, 普通采用吸附脫色的方法, 提高色值, 降低褐變指數(shù)。 美拉德反響是復(fù)原糖和氨基酸之間經(jīng)過三個美拉德反響是復(fù)原糖和氨基酸之間經(jīng)過三個階段反響，伴隨階段反響，伴隨5-HMF(5-5-HMF(5-羥甲基糠醛羥甲基糠醛) )的積累，的積累，觸發(fā)鏈?zhǔn)綇?fù)合反響產(chǎn)生褐變色素，是濃縮蘋果、觸發(fā)鏈?zhǔn)綇?fù)合反響產(chǎn)生褐變色素，是濃縮蘋果、梨汁儲存期間的褐變主要緣由。因此，降低氨基梨汁儲存期間的褐變主要緣由。因此，降低氨基酸

18、的含量可降低美拉德反響的速度，從而降低濃酸的含量可降低美拉德反響的速度，從而降低濃縮梨汁儲存中非酶促褐變的速度?？s梨汁儲存中非酶促褐變的速度。 用陽離子樹脂脫氨基酸，可降低氨基酸濃度用陽離子樹脂脫氨基酸，可降低氨基酸濃度及褐變指數(shù)及褐變指數(shù)(T440nm)(T440nm)。類型：大孔陽離子交換樹脂類型：大孔陽離子交換樹脂作用原理：氫離子能與溶液中的金屬離子或作用原理：氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)展交換。比如其他陽離子進(jìn)展交換。比如: : 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2RSO3H + Ca2+ = (RSO3)2Ca + 2H+ 2H+ 作用作用 ：脫鹽：脫鹽Na+ Ca2+ Mg2+ K+Na+ Ca2+ Mg2+ K+A A柱出來后柱出來后PH PH ：1-2 1-2 強酸性強酸性出廠方式出廠方式 ：鈉型：鈉型LX-100LX-100型樹脂型樹脂再生再生 ：HClHClA A 柱柱B B柱：柱： 類型：大孔陰離子交換樹脂類型：大孔陰離子交換樹脂作用原理：在水中能生成作用原理：在水中能生成OH-OH-離子，可與各離子，可與各種陰離子交換，比如：種陰離子交換，比如：RNRNCH3CH33OH+Cl- = RN3OH+Cl- = RNCH3CH33Cl 3Cl + OH- + OH- 作