甘蔗制糖中和汁磷酸值的測(cè)定研究

鄧國(guó)聰

摘 要 中和汁物料的磷酸值一直是甘蔗制糖工藝中，決定整個(gè)工藝的澄清效果的重要指標(biāo)，其測(cè)定結(jié)果是否精準(zhǔn)，對(duì)工藝的澄清效果有很大影響。在傳統(tǒng)的甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法中，對(duì)于自然磷酸值的測(cè)定需要先對(duì)樣本進(jìn)行過(guò)濾，然后，檢測(cè)其磷酸值的含量。但是，對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)灰處理時(shí)，對(duì)于中和值中的磷酸測(cè)量存有弊端，針對(duì)廣西農(nóng)墾企業(yè)甘蔗制糖工藝過(guò)程中對(duì)中和汁磷酸值的測(cè)定進(jìn)行研究，探討一種更為科學(xué)準(zhǔn)確的檢驗(yàn)中和汁磷酸值的方法，對(duì)于制糖工藝的發(fā)展有著重要意義。

關(guān)鍵詞 磷酸值；中和汁；過(guò)濾；甘蔗制糖

中圖分類號(hào)：TS247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2014）27--02

在甘蔗制糖工藝流程中，其中和汁是讓壓榨出的甘蔗混合汁進(jìn)行預(yù)灰處理，也就是在加入石灰乳的同時(shí)，適當(dāng)加入磷酸，并導(dǎo)入二氧化硫氣體，使之發(fā)生中和發(fā)應(yīng)，產(chǎn)生混合糖汁，其pH值約為7.0。在這個(gè)過(guò)程中，磷酸量的多少直接決定澄清過(guò)程是否正常的關(guān)鍵指標(biāo)，是蔗糖生產(chǎn)廠家嚴(yán)密把控的環(huán)節(jié)。

1 自然磷酸值概述

磷酸作為影響甘蔗混合汁的重要因素之一，在甘蔗制糖工藝的壓榨過(guò)程中，需加水進(jìn)行滲透，多次擠壓能夠最大限度的擠出糖汁，這種未經(jīng)過(guò)預(yù)灰處理的混合汁，其甘蔗混合汁中含有磷酸酐，也就是五氧化二磷，可稱為自然磷酸值，自然磷酸值的含量受當(dāng)?shù)氐耐寥馈⒎柿系葪l件的影響。其檢測(cè)按《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》中所述過(guò)程進(jìn)行即可。

在制糖工藝過(guò)程中，如果其磷酸含量在300～500 mg/kg，已能夠滿足工藝需要。而檢測(cè)中和汁中的磷酸值，如果按照上述自然磷酸值的過(guò)程來(lái)檢測(cè)是不適用的。因?yàn)檫M(jìn)行亞硫酸法的澄清時(shí)，需要磷酸值的含量較高，比如在350 mg/kg以上，只需在預(yù)灰過(guò)程中加入少量磷酸就能有很好的澄清效果。由此可看到，磷酸含量直接決定著甘蔗混合汁的清亮透明程度，對(duì)其的控制環(huán)節(jié)非常重要。過(guò)多，易產(chǎn)生磷酸鈣等絮狀沉淀，增大體積，對(duì)于清汁的排出非常不利，在一定程度上影響了過(guò)濾效果。而過(guò)少加入磷酸，又不能達(dá)到澄清的效果。對(duì)于廣西地區(qū)而言，其自然磷酸值較低，需進(jìn)行科學(xué)測(cè)量比對(duì)，加入適量磷酸來(lái)獲取優(yōu)良的澄清效果。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)用材

中和汁：0.45 μm微孔濾膜；滴定管：真空抽濾裝置；定量濾紙：721可見分光光度計(jì)；電爐：100 mL容量瓶；燒杯。

2.2 檢測(cè)樣液

2.2.1 經(jīng)過(guò)濾的樣液檢測(cè)

將樣液混合搖勻，用滴定管吸取5 mL的樣品，然后，轉(zhuǎn)移至試驗(yàn)材料的100 mL的容量瓶中，進(jìn)行1∶200倍的加水稀釋，再進(jìn)行混合搖勻，然后過(guò)濾。接著，用滴定管吸取過(guò)濾后的樣液5 mL，再放入100 mL的容量瓶中進(jìn)行定容，然后加入適量鉬酸銨，再用滴定管滴入5滴氯化汞，等待顯色，再用721可見光分光光度計(jì)測(cè)量樣品的吸光度，將所得的吸光度的數(shù)值在標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中進(jìn)行計(jì)算，得出樣液的磷酸值。

從樣品中按照4個(gè)不同的時(shí)段選取中和汁樣液，依次標(biāo)記為中和汁樣液a，中和汁樣液b，中和汁樣液c，中和汁樣液d，然后，對(duì)這些樣液進(jìn)行兩平行檢測(cè)，如表中所示的1和2.然后計(jì)算出每一樣品的磷酸值的平均數(shù)。

表1 經(jīng)過(guò)濾樣液磷酸值

項(xiàng)目 樣液磷酸值

中和汁樣液a 中和汁樣液b 中和汁樣液c 中和汁樣液d

1 180 200 175 180

2 178 186 178 184

平均值 179 193 177 182

2.2.2 未過(guò)濾的樣液檢測(cè)

與已過(guò)濾樣液檢測(cè)過(guò)程基本一致，按其樣品標(biāo)記編號(hào)，進(jìn)行檢測(cè)，但是，需要注意的是，在進(jìn)行完第一次的稀釋定容之后，不進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)濾過(guò)程，直接將5 mL的稀釋樣液至于100 mL的容量瓶中，后序步驟同已過(guò)濾的樣液檢測(cè)相同，進(jìn)行相應(yīng)的顯色，定容，然后采用721可見光度計(jì)進(jìn)行吸光度的測(cè)量，同樣，將其所測(cè)數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中進(jìn)行計(jì)算，得出樣液的磷酸值。

表2 未過(guò)濾樣液磷酸值

項(xiàng)目 樣液磷酸值

中和汁樣液a 中和汁樣液b 中和汁樣液c 中和汁樣液d

1 380 401 350 370

2 385 399 348 372

平均值 383 400 349 371

2.3 喹鉬檸酮容量法

2.3.1 檢測(cè)方法

取上述表中同編號(hào)樣品，按照喹鉬檸酮容量法過(guò)程來(lái)測(cè)定各樣品中的磷酸值。

2.3.2 樣液制作與分析

用儀器測(cè)量1和2 的樣品各10 mL，分別置于200 mL的燒杯中，滴入5 mL的硝酸，對(duì)其極性分解，然后，將分解處理后的樣液再倒入100 mL的容量瓶中，加入適量蒸餾水，直至混合液達(dá)到容量瓶的刻度線位置，然后將該濾液取出25 mL再置于250 mL的燒杯中，放置在電爐上進(jìn)行加熱煮沸，然后取表面皿蓋上，注意，加入大量的喹鉬檸酮溶液時(shí)需要不停的攪動(dòng)，讓其發(fā)生作用，使樣液中的磷沉淀下來(lái)，持續(xù)加熱1 min，再將該燒杯冷卻降溫，與室溫相同，運(yùn)用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)，沉淀物采用蒸餾水進(jìn)行洗滌，直至其pH值在7.0附近。

使用一個(gè)250 mL的錐形瓶將樣液的沉淀以及濾膜倒入其中，然后加入NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入的時(shí)候注意不斷搖動(dòng)錐形瓶，使其沉淀完全溶解，觀察其沒(méi)有沉淀時(shí)，再加入6 mL的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，注意，需要記錄所加的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的總量。然后，用50 mL的蒸餾水進(jìn)行混合，用滴管滴入2滴酚酞試劑，接著，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定進(jìn)行檢測(cè)，滴定所呈現(xiàn)的粉紅色一消失就停止滴定。

表3 樣液磷酸值

項(xiàng)目 樣液磷酸值

中和汁樣液a 中和汁樣液b 中和汁樣液c 中和汁樣液d

1 383 396 350 368

2 384 394 352 370

平均值 384 395 351 369

喹鉬檸酮容量法測(cè)定各樣品的結(jié)果重現(xiàn)性相對(duì)較為理想，該方法是一種比較合適的檢測(cè)方法。

3 討論

綜合上述3種檢測(cè)過(guò)程，分別得出的相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果，在數(shù)據(jù)比對(duì)的過(guò)程中，分析個(gè)檢測(cè)方法的優(yōu)劣，然后確定一種較為科學(xué)實(shí)用的檢測(cè)方法，這個(gè)過(guò)程夠?yàn)闃悠窓z測(cè)提供最優(yōu)的檢測(cè)方案。

3.1 數(shù)據(jù)比對(duì)

經(jīng)過(guò)濾處理的檢測(cè)樣液進(jìn)行比色法測(cè)定與未經(jīng)過(guò)濾處理的檢測(cè)樣液進(jìn)行比色法測(cè)定和喹鉬檸酮容量法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，如下表。從表中可以看出，比色法中未經(jīng)過(guò)濾操作的檢測(cè)結(jié)果與喹鉬檸酮容量法絕對(duì)偏差最小。經(jīng)過(guò)濾操作的檢測(cè)結(jié)果則與喹鉬檸酮溶量法和未經(jīng)過(guò)濾。

表4 數(shù)據(jù)比對(duì)表

中和汁樣品 比色法 喹鉬檸酮容量法 絕對(duì)偏差

過(guò)濾處理 未過(guò)濾處理 過(guò)濾與未過(guò)濾 過(guò)濾比色法與喹鉬檸酮容量法 未過(guò)濾比色法與喹鉬檸酮容量法

a 179 383 384 204 205 -2

b 193 400 395 207 202 5

c 177 349 351 172 174 -2

d 182 371 369 189 187 2

由上表可以看出，其比色法的絕對(duì)偏差比較大，能夠證明在未過(guò)濾處理的中和汁樣液的比色法可以獲取正確的磷酸值。

3.2 產(chǎn)生偏差的原因

（1） 物料性質(zhì)的不同導(dǎo)致偏差的產(chǎn)生。在進(jìn)行磷酸值的檢測(cè)時(shí)，其過(guò)濾處理過(guò)的測(cè)試數(shù)據(jù)比未經(jīng)過(guò)濾處理所得的數(shù)據(jù)，明顯偏小，究其原因，是因?yàn)樵跇右褐屑尤氲氖胰?，產(chǎn)生了磷酸鈣沉淀，進(jìn)行過(guò)濾處理，能夠?qū)⒘姿徕}沉淀濾除，所檢測(cè)的磷酸值不是其中和汁樣品的磷酸值的總量。

（2）工藝需要導(dǎo)致偏差的產(chǎn)生。在制糖工藝過(guò)程中，需要先加入石灰乳然后同時(shí)進(jìn)行磷酸的加入，如果顛倒前后順序，是否能夠排除磷酸鈣沉淀的影響？甘蔗汁經(jīng)壓榨后，呈現(xiàn)偏酸性，如果先進(jìn)行磷酸的加入，會(huì)使混合汁中的蔗糖在強(qiáng)酸作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化。所以，進(jìn)行預(yù)灰處理的同時(shí)需要加入適量的磷酸，將甘蔗汁的pH值控制在中性范圍，能夠保證蔗糖成分的正常化，同時(shí)，一定的磷酸鈣沉淀可以保證工藝澄清過(guò)程的正常開展。所以，需進(jìn)行采樣分析時(shí)，根據(jù)樣液具體特征來(lái)選用適合的有效檢測(cè)方法。

從上述分析可得出，未過(guò)濾處理的比色法與容量法能夠呈現(xiàn)出較好的重現(xiàn)性檢測(cè)結(jié)果，比較方便快捷，同時(shí)，其偏差較小，由此可判斷在比色法中，對(duì)未過(guò)濾樣液的磷酸值的測(cè)定是科學(xué)有效的。同時(shí)，容量法雖然偏差不大，但其檢測(cè)過(guò)程較為繁瑣，不利于生產(chǎn)推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中和汁物料的磷酸值是決定工藝過(guò)程的澄清效果的重要指標(biāo)，只有通過(guò)科學(xué)有效的檢測(cè)方法才能確定中和汁中磷酸量是否滿足工藝水平需要。通過(guò)對(duì)樣液選取不同的檢測(cè)方法進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)與論證，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，總結(jié)出能夠適應(yīng)廣西農(nóng)墾企業(yè)甘蔗制糖生產(chǎn)需要的科學(xué)有效的檢測(cè)方法來(lái)為蔗糖生產(chǎn)提供幫助。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)，我們認(rèn)為在比色法檢測(cè)中，可以取消過(guò)濾操作，同樣能偶測(cè)定中和汁的磷酸值且符合工藝要求。

（責(zé)任編輯：劉昀）