CN105917009A - 蔗糖溶液的精制方法和精制装置 - Google Patents

蔗糖溶液的精制方法和精制装置 Download PDF

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Abstract

将蔗糖溶液依次通入第一塔和第二塔，由此来进行蔗糖溶液的精制，所述第一塔填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂，所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂。根据该精制方法，第一，能够抑制装置内的钙等的析出，防止结垢并且得到高纯度的蔗糖溶液，进而能够减少糖水量和排水量并且降低成本，第二，能够在使精制装置再生时减少再生液的排水量。

Description

蔗糖溶液的精制方法和精制装置
技术领域
本发明涉及蔗糖溶液的精制方法和精制装置。
背景技术
1.蔗糖溶液的精制
在精制糖工厂的蔗糖精制工序中，进行如下的碳酸饱充处理：使原料糖溶解于温水中之后，向其中加入石灰和碳酸，使胶体状杂质在所形成的碳酸钙的微细晶体中聚集。接着，碳酸饱充处理后的蔗糖溶液在过滤后，利用骨炭或者活性炭进行脱色处理，经由作为最终精制的、利用Cl形阴离子交换树脂的脱色处理后，进行结晶化而成为精制蔗糖产品。一部分工厂中，在蔗糖的精制工序中，利用离子交换树脂对蔗糖溶液实施脱盐处理而制造蔗糖的晶体产品或者液态产品。
作为以蔗糖溶液的脱盐为目的的离子交换树脂装置，已知有(1)反向(reverse)法的单床-单床的二床塔式装置、(2)混合床(mix bed)法的混床式装置、(3)A-MB法的单床-混床的二床塔式装置。
(1)在反向法的二床塔式装置中，将蔗糖溶液用OH形强碱性阴离子交换树脂的单床塔进行处理后，用H形弱酸性阳离子交换树脂的单床塔进行处理，由此进行脱盐。
(2)混合床法的混床式装置中，将蔗糖溶液用混合有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂的混床塔进行处理，由此进行蔗糖溶液的脱盐。
(3)在A-MB法的二床塔式装置中，将蔗糖溶液用OH形强碱性阴离子交换树脂的单床塔进行处理后，通过利用OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂的混床塔的处理来进行脱盐(专利文献1)。
然而，对于上述(1)～(3)的精制装置而言，无法充分去除蔗糖溶液中的硬度成分。因此，如下所示，提出了在前段设置了硬度成分去除用的软化塔的脱盐装置。
(4)一种脱盐装置，其包含填充有阳离子交换树脂的软化塔和配置在其后段的A-MB法的二床塔式装置(专利文献2)。
2.蔗糖溶液的精制装置的再生
蔗糖溶液的精制装置中填充的离子交换树脂的再生是通过对强碱性阴离子交换树脂通入碱溶液、对弱酸性阳离子交换树脂通入酸溶液而进行的。填充有强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂的混床塔的再生是将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂利用它们的比重差等分离后，通过各自的离子交换树脂的再生而进行的。专利文献3中，提示了最初从塔的下部导入酸溶液而使塔内的弱酸性阳离子交换树脂流动再生，并且同时将强碱性阴离子交换树脂与弱酸性阳离子交换树脂分离的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2785833号说明书
专利文献2：日本特开平11-70000号公报
专利文献3：日本专利第3765653号说明书
发明内容
发明要解决的问题
1.蔗糖溶液的精制
蔗糖精制工序的碳酸饱充处理后的蔗糖溶液中含有大量的钙离子(Ca2+)、碳酸根离子(CO3 2-)、以及碳酸氢根离子(HCO3 -)。将这样的蔗糖溶液利用OH形的强碱性阴离子交换树脂进行脱盐时，钙离子以碳酸盐(CaCO3)或者氢氧化物(Ca(OH)2)的形式析出，导致蔗糖溶液的质量降低、在设备上结垢(沉积)。尤其是在未使用具有钙吸附能力的骨炭的蔗糖精制工序中，蔗糖溶液中的钙离子浓度变高，这一点成为问题。
作为对如上所述的问题的对应策略，可以如专利文献2所公开的那样，使用在蔗糖溶液的脱盐装置的前段配置钙离子去除用的软化塔而进行软化处理的方法。但是，在该方法中，由于增加了软化塔，因此总共需要三个塔，初始导入成本高。
蔗糖的精制工序中产生糖水。糖水是指在预先装满水的脱盐装置内通入蔗糖溶液时，在初始的通液时从脱盐装置排出的低浓度的蔗糖溶液、精制结束后清洗脱盐装置时从脱盐装置排出的低浓度的蔗糖溶液。通常，在精制工序中为了增加收率，将糖水浓缩后，添加到原料糖溶液中，由此返回精制工序。对于如上所述地包含三个塔的脱盐装置而言，塔的数量增加，糖水的量也对应地增加。糖水的浓缩需要能量，成本增加，因此迫切期望减少精制工序中产生的糖水量。
2.蔗糖溶液的精制装置的再生
专利文献3公开了将混床塔内的2种离子交换树脂分离的方法。但是，迫切期望使包括填充有钙离子去除用的离子交换树脂的塔在内的蔗糖溶液的精制装置有效地再生的方法。专利文献2记载的精制装置由于由三个塔构成，因此再生液的排水量往往变多，期望减少排水量。
本发明是鉴于上述课题而作出的，第一，其目的在于，通过由两个塔构成精制装置并利用第一塔去除钙离子等，从而抑制装置内的钙等的析出而防止结垢，并且得到高纯度的蔗糖溶液。进而，本发明的目的在于，减少糖水量和排水量，并且降低成本。
第二，本发明的目的在于，使精制装置再生时，减少再生液的排水量。
用于解决问题的方案
一个实施方式涉及蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，将蔗糖溶液依次通入第一塔和第二塔，
所述第一塔填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂，
所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂。
另一实施方式涉及蔗糖溶液的精制装置，其特征在于，具有第一塔和第二塔，
所述第一塔填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂，
所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂。
发明的效果
第一，通过由两个塔构成精制装置并利用第一塔去除钙离子等，从而能够抑制装置内的钙等的析出而防止结垢，并且得到高纯度的蔗糖溶液。进而，能够减少糖水量和排水量，并且降低成本。
第二，使精制装置再生时，能够减少再生液的排水量。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的蔗糖溶液的精制装置的示意图。
图2是示出本发明的一个实施方式的蔗糖溶液的精制装置的示意图。
图3是示出本发明的一个实施方式的蔗糖溶液的精制方法的示意图。
图4是示出本发明的一个实施方式的蔗糖溶液的精制装置的再生方法的示意图。
图5是示出实施例1、比较例1以及2的蔗糖溶液的导电率的图。
图6是示出实施例1、比较例1以及2的蔗糖溶液的pH的图。
图7是示出实施例1、比较例1以及2的蔗糖溶液的色值的图。
图8是示出实施例1、比较例1以及2的蔗糖溶液的720nm下的吸光度的图。
具体实施方式
以下基于实施方式来说明本发明。但是，以下的实施方式为本发明的一例，本发明并不限定于下述的实施方式。
(蔗糖溶液的精制装置)
图1和2为示出本实施方式的蔗糖溶液的精制装置的示意图。图1的精制装置中，第一塔2为混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂的混床塔，第二塔4为混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂的混床塔。图2的精制装置中，第一塔2为在上段配置有Na形或K形阳离子交换树脂2a、在下段配置有OH形强碱性阴离子交换树脂2b的多层床塔，第二塔4为OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂的混床塔。
如图1和2所示，第一塔可以为混床塔也可以为多层床塔，但为了使蔗糖溶液的纯度更高，优选为混床塔。如图2所示，将第一塔设为多层床塔时，优选在上段(上游侧)配置Na形或K形阳离子交换树脂，在下段(下游侧)配置OH形强碱性阴离子交换树脂。通过如图2所示地配置离子交换树脂，能够防止蔗糖溶液在第一塔的上游侧形成高碱(高pH)的状态，能够去除钙离子等，因此能够抑制精制装置内的碳酸钙等的析出，防止结垢。
在图1和2所示的精制装置中，在第一塔2中进行蔗糖溶液的软化(钙离子等的去除)和阴离子的去除、以及脱色。具体而言，通过第一塔2的Na形或K形阳离子交换树脂吸附蔗糖溶液中的阳离子(钙离子(Ca2+)等)，通过OH形强碱性阴离子交换树脂吸附蔗糖溶液中的阴离子(碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)等)。进而，通过这些离子交换树脂吸附蔗糖溶液中的色素。因此，能够抑制精制装置内的钙等的析出，防止结垢。因此，能够抑制因钙等的析出、结垢而使精制装置的脱盐能力降低，从而得到高纯度的蔗糖溶液。以往，设置了蔗糖溶液的软化用的单独的塔，因此需要总共包含三个塔的精制装置。与此相对，本实施方式中，可以通过两个塔来进行蔗糖溶液的精制(脱盐和脱色)。因此，能够减少用于设置装置的空间，并且减少精制工序中产生的糖水的量和排水量，降低成本。
进而，蔗糖溶液除了包含色素、无机离子以外，还包含氨基酸、有机酸、多糖类等阴离子杂质。这些阴离子杂质有时会与钙离子等阳离子形成复合体。即使将包含该复合体的蔗糖溶液通入具有软化用的单独的塔和填充有阴离子交换树脂的单独的塔的精制装置，钙离子等也不会从复合体解离，因此在任一塔中均无法去除钙离子等。与此相对，本实施方式的精制装置中，在第一塔2内填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂这两种离子交换树脂。因此，阴离子杂质吸附于OH形强碱性阴离子交换树脂，因此复合体中的钙离子等发生游离。游离的钙离子等吸附于Na形或K形阳离子交换树脂。因此，即使在蔗糖溶液含有阴离子杂质的情况下，也能够在第一塔2内有效地将其去除，能够使蔗糖溶液为高纯度。
第二塔4的H形弱酸性阳离子交换树脂吸附由于第一塔2中的钙离子(Ca2+)等的吸附而脱离的钠离子(Na+)或钾离子(K+)，OH形强碱性阴离子交换树脂吸附在第一塔2中未能去除的碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)等。进而，在第二塔4内，也能够进行蔗糖溶液的脱色。
对第一塔2和第二塔4中填充的OH形强碱性阴离子交换树脂的种类没有特别限定，优选在第一塔2中填充丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂、在第二塔4中填充苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂。通常在蔗糖溶液中含有色素，但丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂具有与色素的亲和性低、与色素的吸附力弱的特性。另一方面，苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂具有与色素的亲和性高、与色素的吸附力强的特性。此处，蔗糖溶液中所含的色素中存在从与离子交换树脂的吸附力高的物质到吸附力低的物质。
因此，丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂中主要吸附与离子交换树脂的吸附力高的色素。丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂原本与色素的吸附力就弱，因此吸附于该离子交换树脂的色素能够通过再生剂而容易地从离子交换树脂脱离。其结果，不会使丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂劣化，能够将其再生而使用。
如上所述，第一塔2中主要吸附与离子交换树脂的吸附力高的色素，因此在通入第一塔2之后的蔗糖溶液中残留的主要是与离子交换树脂的吸附力低的色素。因此，第二塔4的苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂中主要吸附与离子交换树脂的吸附力低的色素。因此，即使是吸附于与色素的吸附力高的苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂的色素，也能够通过再生剂而容易地脱离。其结果，不会使苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂劣化，能够使其再生而使用。
如上所述，通过在第一塔2中填充丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂、在第二塔4中填充苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂，不会使这些离子交换树脂因脱色(色素吸附)而劣化，能够以较高的能力进行蔗糖溶液的脱盐。
作为第一塔2中填充的丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂，例如可列举出AMBERLITE(注册商标、以下同样)IRA958、IRA458(DOW Chemical Company制)、PUROLITE(注册商标、以下同样)A860、A850(Purolite Corporation制)等。丙烯酸类OH形强碱性阴离子交换树脂中，尤其凝胶型树脂的交换容量大、能够处理的蔗糖溶液的量变多，因此是有利的。作为凝胶型丙烯酸类强碱性阴离子交换树脂，可列举出AMBERLITE IRA458(DOWChemical Company制)、PUROLITE A850(Purolite Corporation制)。
第一塔2中填充的Na形或K形阳离子交换树脂可以是强酸性阳离子交换树脂，也可以是弱酸性阳离子交换树脂。作为Na形强酸性阳离子交换树脂，例如可列举出AMBERLITEIR120B Na、IR124Na、200CT Na、252Na(DOW Chemical Company制)、DIAION(注册商标、以下同样)SK1B、PK216(三菱化学株式会社制)、PUROLITE C100E(Purolite Corporation制)。也可以使用通过将公知的H形强酸性阳离子交换树脂用NaOH、KOH等再生剂进行再生而转化为Na形或K形强酸性阳离子交换树脂的物质。同样地，也可以使用通过将公知的H形弱酸性阳离子交换树脂用NaOH、KOH等再生剂进行再生而转化为Na形或K形弱酸性阳离子交换树脂的物质。
作为第二塔4中填充的苯乙烯类OH形强碱性阴离子交换树脂，例如可列举出AMBERLITE IRA900、IRA402、IRA402BL(DOW Chemical Company制)、PUROLITE A500S(Purolite Corporation制)、DIAION SA10A、PA308(三菱化学株式会社制)等。
作为第二塔4中使用的H形弱酸性阳离子交换树脂，例如可列举出AMBERLITEIRC76、DOWEX(注册商标、以下同样)MAC-3(DOW Chemical Company制)、PUROLITE C115E(Purolite Corporation制)、DIAION WK10、WK11(三菱化学株式会社制)等。
(蔗糖溶液的精制方法)
图3为示出使用图1的精制装置的蔗糖溶液的精制方法的示意图。该精制方法中，沿着图中箭头的方向通入蔗糖溶液，最初向第一塔2内通入蔗糖溶液，然后将通入第一塔2之后的蔗糖溶液通入第二塔4内。该第一塔2的Na形或K形阳离子交换树脂能够吸附蔗糖溶液中的阳离子(钙离子Ca2+等)、OH形强碱性阴离子交换树脂能够吸附阴离子(碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)等)。通过这些离子交换树脂，能够吸附蔗糖溶液中的色素。因此，能够抑制第一塔2中的钙等的析出而防止精制装置内的结垢，并且由此能够抑制第一塔2的脱盐能力降低，从而得到进行了脱盐和脱色的高纯度的蔗糖溶液。与以往的精制装置相比较，能够减少设置装置的空间，并且能够减少精制工序中产生的糖水的量和排水量，降低成本。进而，在蔗糖溶液中含有阴离子杂质和钙离子等的复合体的情况下，通过向第一塔2内通入该蔗糖溶液，由于阴离子杂质从该复合体吸附于OH形强碱性阴离子交换树脂，因此钙离子等发生游离。游离的钙离子等吸附于Na形或K形强酸性阳离子交换树脂，因此在第一塔2内能够有效地去除复合体，能够使蔗糖溶液为高纯度。
第二塔4的H形弱酸性阳离子交换树脂去除由于第一塔2中的钙离子(Ca2+)等的吸附而脱离的钠离子(Na+)或钾离子(K+)，OH形强碱性阴离子交换树脂去除通入第一塔2之后仍残留在蔗糖溶液中的碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)等。进而，在第二塔4内也能够进行蔗糖溶液的脱色。
作为用于精制的蔗糖溶液，没有特别限定，用于精制的蔗糖溶液优选为进行碳酸饱充处理和过滤处理之后的过滤液；在上述过滤处理后进一步进行了活性炭处理之后、或通过其他处理去除了杂质的溶液。这些蔗糖溶液含有大量的钙离子、镁离子等杂质。因此，通过用本实施方式的精制装置对这些蔗糖溶液进行精制，能够得到高纯度的蔗糖溶液。需要说明的是，通入第一塔2之前的蔗糖溶液优选钙离子与镁离子的浓度之和为0.001mol/L以上、更优选为0.002mol/L以上。本实施方式中，即使是含有上述那样的高浓度的钙离子和镁离子的蔗糖溶液，也能够在第一塔2内有效地去除这些离子，得到高纯度的蔗糖溶液。
(蔗糖溶液的精制装置的再生方法)
图4的A～图4的D为示出使图1的精制装置再生的方法的示意图。通过蔗糖溶液的精制，Na离子(Na+)或K离子(K+)从第一塔2内的Na形或K形阳离子交换树脂脱离，主要吸附钙离子(Ca2+)等。氢氧化物离子(OH-)从第一塔2内的OH形强碱性阴离子交换树脂脱离，主要吸附碳酸根离子(CO3 2-)、碳酸氢根离子(HCO3 -)以及氯化物离子(Cl-)等。氢离子(H+)和氢氧化物离子(OH-)分别从第二塔4内的H形弱酸性阳离子交换树脂和OH形强碱性阴离子交换树脂脱离，主要吸附Na离子(Na+)或K离子(K+)、以及碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)。即，蔗糖溶液的精制后，第一塔2内的OH形强碱性阴离子交换树脂主要变为CO3 2--强碱性阴离子交换树脂、HCO3 --强碱性阴离子交换树脂以及Cl--强碱性阴离子交换树脂，Na形或K形阳离子交换树脂主要变为Ca2+-阳离子交换树脂。精制后，第二塔4内的H形弱酸性阳离子交换树脂主要变为Na+-弱酸性阳离子交换树脂或K+-弱酸性阳离子交换树脂，OH形强碱性阴离子交换树脂主要变为CO3 2--强碱性阴离子交换树脂和HCO3 --强碱性阴离子交换树脂。
本实施方式的再生方法中，首先如图4的A所示，向第二塔4内通入H形弱酸性阳离子交换树脂用的第一再生液。此时，第一再生液从第二塔4的底部向顶部通入。由此，第二塔4内的强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂发生流动，由于这些离子交换树脂的比重差异而被分离。本实施方式中，通过分离，在第二塔4内，强碱性阴离子交换树脂4a被配置于上部，弱酸性阳离子交换树脂4b被配置于下部。利用第一再生液，Na离子(Na+)或K离子(K+)从第二塔4内的弱酸性阳离子交换树脂脱离而再生，成为H形弱酸性阳离子交换树脂。
接着，从第二塔4的顶部回收第一再生液，从第一塔2的顶部向底部通入。此时，由于第一再生液从第二塔4的底部向顶部通入，因此不需要以与第一再生液对流的方式流通水等溶液。因此，不会因水等而使第一再生液的浓度降低，能够从第二塔4进行回收。通过向第一塔2内通入第一再生液，从而使吸附于第一塔2内的阳离子交换树脂的钙离子(Ca2+)等发生脱离，取而代之地吸附氢离子(H+)，成为H形阳离子交换树脂。
第一再生液只要是酸溶液就没有特别限定，优选可以使用盐酸水溶液。盐酸水溶液中的盐酸浓度只要不会使离子交换树脂劣化就没有特别限定，优选为0.05～2.0当量，更优选为0.1～1.0当量。如上所述，使用盐酸水溶液作为第一再生液时，通过向第二塔4内通入第一再生液，碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)从吸附有碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)的第二塔4内的强碱性阴离子交换树脂脱离，吸附氯化物离子(Cl-)，成为Cl--强碱性阴离子交换树脂。同样地，通过向第一塔2内通入第一再生液，第一塔2内的、吸附有碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)的强碱性阴离子交换树脂成为Cl--强碱性阴离子交换树脂。
上述的工序中，第一塔2和第二塔4内的强碱性阴离子交换树脂被再生。即，通过该再生，吸附于强碱性阴离子交换树脂的母体结构等的杂质(色素等)被去除。
接着，如图4的B所示，从第二塔4的顶部通入含有钠离子或钾离子的OH形强碱性阴离子交换树脂用的第二再生液，并且从第二塔4的底部通入水。通过使该水与第二再生液对流，水到达至第二再生液在第二塔4内的下部被分离的H形弱酸性阳离子交换树脂，能够防止H形弱酸性阳离子交换树脂的离子形转化为Na形或K形。通过向第二塔4内通入第二再生液，使氯化物离子(Cl-)从第二塔4内的强碱性阴离子交换树脂脱离，取而代之地吸附氢氧化物离子(OH-)，转化为OH形强碱性阴离子交换树脂。
如上所述地通入第二塔4内的第二再生液和水如图4的B所示，由位于彼此分离的OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂的边界部的中间收集器进行回收。接着，将通入第二塔4内之后的第二再生液和水从第一塔2的顶部向底部通入。由此，第一塔2内的强碱性阴离子交换树脂被粗再生，使一部分氯化物离子(Cl-)脱离，取而代之地吸附氢氧化物离子(OH-)，形成OH形强碱性阴离子交换树脂。与此同时，使第一塔2内的H形阳离子交换树脂的氢离子(H+)脱离，取而代之地吸附钠离子(Na+)或钾离子(K+)，分别形成Na形或K形阳离子交换树脂。第二再生液只要是含有钠离子或钾离子的碱溶液就没有特别限定，优选使用氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，更优选使用氢氧化钠水溶液。氢氧化钠水溶液中的氢氧化钠浓度只要不会使离子交换树脂劣化就没有特别限定，优选为0.05～3.0当量、更优选为0.5～2.0当量。
接着，如图4的C所示，从第一塔2的顶部向底部通入OH形强碱性阴离子交换树脂用的第三再生液。由此，使吸附于第一塔2内的强碱性阴离子交换树脂的一部分的碳酸根离子(CO3 2-)和碳酸氢根离子(HCO3 -)、以及氯化物离子(Cl-)脱离，取而代之地吸附氢氧化物离子(OH-)，转化为OH形强碱性阴离子交换树脂。第三再生液只要是碱溶液就没有特别限定，优选采用与第二再生液相同的再生液。
接着，如图4的D所示，从第二塔4的底部向第二塔4内流通压缩空气，使在第二塔4内分离配置的OH形强碱性阴离子交换树脂与H形弱酸性阳离子交换树脂流动并混合。由此，压缩空气的流通结束后的第二塔4中，混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂，第二塔4成为混床。
上述再生方法中，在图4的A的工序中不需要流通水等溶液。进而，与以往的使三个塔的精制装置再生的情况相比，能够减少再生液的量。
向各塔通入各再生液之后，向各塔通入水，将各塔中残留的再生液赶出并使其向塔外排出。也可以在图4的D的工序之后向各塔通入水，清洗塔内的离子交换树脂。由于本实施方式的精制装置包含两个塔，因此与包含三个塔的精制装置相比较，也能够减少上述工序中使用的水的量。上述实施方式中，在图4的C的工序之后实施图4的D的工序，但也可以在图4的D的工序之后实施图4的C的工序，也可以同时实施图4的C和4的D的工序。
实施例
(实施例1)
作为蔗糖溶液，使用将进行了碳酸饱充处理和过滤处理后的过滤液经过活性炭处理后的溶液(Brix糖度55％、导电率250μS/cm、色值80ICUMSA(国际糖分析统一方法委员会，International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis)、Abs720 0.002(100mm比色皿测定))。将该蔗糖溶液以50℃、300mL/h、按照第一塔2和第二塔4的顺序通入图1的精制装置。然后，监测第二塔4出口的蔗糖溶液的导电率、pH、色值、浊度(720nm下的吸光度)。需要说明的是，第一塔2和第二塔4中使用下述表1所示的离子交换树脂。
接着，将0.5当量的盐酸水溶液(第一再生液)500mL以800mL/h从第二塔4的底部向顶部通入。由此，在第二塔4内使AMBERLITE IRC76和402BL进行流动，使AMBERLITEIRA402BL分离至第二塔4的上部、使AMBERLITE IRC76分离至下部。然后，将从第二塔4的顶部排出的废液(第一再生液)从第一塔2的顶部向底部通入。接着，以该流速向第二塔4内流通纯水300mL，将塔内的盐酸水溶液赶出。接着，向第二塔4内流通纯水800mL，清洗塔内的离子交换树脂。
接着，从第二塔4的顶部以400mL/h流通2当量的氢氧化钠水溶液(第二再生液)150mL，与此同时，从第二塔4的底部以400mL/h流通纯水。将从位于AMBERLITE IRA402BL与AMBERLITE IRC76的边界的中间收集器取出的废液(第二再生液和纯水)通入第一塔2内。然后，从第二塔4的顶部和底部以400mL/h通入纯水200mL，将残留在第二塔4内的氢氧化钠赶出。接着，从第二塔4的顶部以800mL/h的流速流通纯水1200mL，从第二塔4的底部排出。然后，从第二塔4的底部导入压缩空气，使AMBERLITE IRA402BL与AMBERLITE IRC76混合，再次形成混床。
接着，从第一塔2的顶部以400mL/h通入1当量的氢氧化钠水溶液(第三再生液)100mL，使其从第一塔2的底部排出。接着，以该流速向第一塔2内流通纯水200mL，将第一塔2内的氢氧化钠赶出后，以800mL/h向第一塔2内流通纯水1200mL，实施最终清洗。
将上述蔗糖溶液的精制和精制装置的再生作为1个循环并重复3次。将第一塔2和第二塔4内使用的离子交换树脂的种类示于表1，将第3次循环的结果示于图5～8。
(实施例2)
作为蔗糖溶液，使用将进行了碳酸饱充处理和过滤处理后的过滤液经过活性炭处理后的溶液(Brix糖度55％、导电率300μS/cm、色值725ICUMSA)。将该蔗糖溶液以50℃、300mL/h、总计3.6L，与实施例1同样地通入图1的精制装置内。将精制处理后的蔗糖溶液全部回收，测定导电率、pH、色值。接着，用与实施例1同样的方法进行图1的精制装置的再生。将上述蔗糖溶液的精制和精制装置的再生作为1个循环并重复20次。将第一塔2和第二塔4内使用的离子交换树脂的种类示于表2，将第1次循环、第10次循环、以及第20次循环的结果示于表3。将使用前后(新品和20次循环后)的各离子交换树脂的交换容量的测定结果示于表4。
(实施例3)
作为图1的第一塔2的强碱性阴离子交换树脂，使用表2所示的丙烯酸类强碱性阴离子交换树脂(AMBERLITE IRA458)，除此以外，用与实施例2同样的方法进行蔗糖溶液的精制和精制装置的再生。将第一塔2和第二塔4内使用的离子交换树脂示于表2，将第1次循环、第10次循环、以及第20次循环的结果示于表5。将使用前后(新品和20次循环后)的各离子交换树脂的交换容量的测定结果示于表6。
(比较例1)
如表1所示，除了在图1的第一塔2中不使用Na形阳离子交换树脂(AMBERLITEIR120B)以外，用与实施例1同样的方法进行蔗糖溶液的精制。
第一塔2和第二塔4内的离子交换树脂的再生各自分开进行。
第二塔4内的离子交换树脂的再生如以下所述地进行。以800mL/h从第二塔4的底部通入0.5当量的盐酸水溶液500mL。由此，在第二塔4内使AMBERLITE IRC76和IRA402BL进行流动，使AMBERLITE IRA402BL分离到第二塔4的上部，使AMBERLITE IRC76分离到下部。接着，以该流速向第二塔4内流通纯水300mL，将塔内的盐酸赶出。接着，向第二塔4内流通纯水800mL，清洗塔内的离子交换树脂。
接着，从第二塔4的顶部以400mL/h流通1当量的氢氧化钠水溶液150mL，与此同时，从第二塔4的底部以400mL/h流通纯水。从位于AMBERLITE IRA402BL与AMBERLITE IRC76的边界的中间收集器使废液排出。然后，从第二塔4的顶部和底部以400mL/h通入纯水200mL，将残留在第二塔4内的氢氧化钠赶出。接着，从第二塔4顶部以800mL/h的流速流通纯水1200mL，使其从第二塔4的底部排出。然后，从第二塔4的底部导入压缩空气，使AMBERLITEIRA402BL与AMBERLITE IRC76混合，再次形成混床。
第一塔2内的离子交换树脂的再生如以下所述地进行。从第一塔2的顶部以400mL/h通入1当量的氢氧化钠水溶液300mL，使其从第一塔2的底部排出。接着，以该流速向第一塔2内流通纯水200mL，将第一塔2内的氢氧化钠赶出之后，以800mL/h向第一塔2内流通纯水1200mL，实施最终清洗。
将上述蔗糖溶液的精制和精制装置的再生作为1个循环并重复3次。将第一塔2和第二塔4内使用的离子交换树脂的种类示于表1，将第3次循环的结果示于图5～8。
(比较例2)
如表1所示，在图1的第一塔2中不使用Na形阳离子交换树脂(AMBERLITE IR120B)，取而代之在第一塔2的前段进一步设置填充有Na形阳离子交换树脂(AMBERLITE IR120B)的软化塔。除此以外，用与实施例1同样的方法进行蔗糖溶液的精制。
第一塔2和第二塔4内的离子交换树脂的再生与比较例1同样地进行。第1段的软化塔内的AMBERLITE IR120B的再生如以下所述地进行。最初，以200mL/h从软化塔的顶部通入10质量％的NaCl水溶液100mL，使其从底部排出。然后，以该流速向软化塔内流通纯水50mL，进而以400mL/h向软化塔内通入纯水400mL，清洗AMBERLITE IR120B。
将上述蔗糖溶液的精制和精制装置的再生作为1个循环并重复3次。将第一塔2和第二塔4内使用的离子交换树脂的种类示于表1，将第3次循环的结果示于图5～8。
[表1]
表1
[表2]
表2
[表3]
表3.实施例2的结果
循环数 1 10 20
导电率(μS/cm) 0.2 0.4 0.4
pH 7.0 7.2 7.2
色值(ICUMSA) 3 6 10
[表4]
表4
[表5]
表5.实施例3的结果
循环数 1 10 20
导电率(μS/cm) 0.2 0.4 0.4
pH 7.0 7.2 7.1
色值(ICUMSA) 3 5 6
[表6]
表6
根据图5～8的结果可知，实施例1与比较例1相比，导电率、色值、720nm下的吸光度大幅降低。根据实施例1与比较例2的结果可知，利用2塔的精制装置(实施例1)能够达成与3塔的精制装置(比较例2)同等的导电率、色值、720nm下的吸光度。进而，对于在精制工程中产生的、Brix糖度为2～30％的糖水的量，在比较例2中为450mL，而在实施例1中为360mL，能够使糖水的量减少20％。
根据表3、5的结果可知，在实施例2和3中，即使在20次循环后蔗糖溶液的pH也基本不变，可得到低导电率和色值的蔗糖溶液。需要说明的是，随着循环数的增加，色值也略有增加，但关于色值的上升幅度，实施例3比实施例2更小，可知通过在第一塔中使用丙烯酸类阴离子交换树脂，离子交换树脂的劣化速度变缓慢。
根据表4、6的结果可知，实施例3的在第一塔中使用丙烯酸类阴离子交换树脂(AMBERLITE IRA458)的情况下，第一塔的丙烯酸类阴离子交换树脂不易被色素等污染，因此与实施例2的第一塔的苯乙烯类阴离子交换树脂(AMBERLITE IRA402BL)相比，能够大幅抑制使用后的总交换容量降低。进而，关于第二塔的苯乙烯类阴离子交换树脂(AMBERLITEIRA402BL)可知，在第一塔中使用丙烯酸类阴离子交换树脂的实施例3与在第一塔中使用苯乙烯类阴离子交换树脂的实施例2相比，能够抑制使用后的总交换容量降低。
附图标记说明
2 第一塔
2a Na形或K形阳离子交换树脂
2b OH形强碱性阴离子交换树脂
4 第二塔
4a 强碱性阴离子交换树脂
4b 弱酸性阳离子交换树脂

Claims (9)

1.一种蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，将蔗糖溶液依次通入第一塔和第二塔，
所述第一塔填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂，
所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，所述第一塔为混合填充有所述OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂的混床塔。
3.根据权利要求1或2所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，
所述第一塔中填充的OH形强碱性阴离子交换树脂为丙烯酸类的OH形强碱性阴离子交换树脂，
所述第二塔中填充的OH形强碱性阴离子交换树脂为苯乙烯类的OH形强碱性阴离子交换树脂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，通入所述第一塔之前的蔗糖溶液中，钙离子与镁离子的浓度之和为0.001mol/L以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，在将蔗糖溶液通入所述第一塔和第二塔之后，还依次具有如下的工序：
向所述第二塔内通入H形弱酸性阳离子交换树脂用的第一再生液的工序；
将通入所述第二塔内之后的第一再生液通入所述第一塔的工序；
向所述第二塔内通入含有钠离子或钾离子的OH形强碱性阴离子交换树脂用的第二再生液的工序；和
将通入所述第二塔内之后的第二再生液通入所述第一塔的工序。
6.根据权利要求5所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，向所述第二塔内通入第一再生液的工序中，
向所述第二塔内通入第一再生液，在所述第二塔内使强碱性阴离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂流动而彼此分离。
7.根据权利要求5或6所述的蔗糖溶液的精制方法，其特征在于，还具有向所述第一塔内通入OH形强碱性阴离子交换树脂用的第三再生液的工序。
8.一种蔗糖溶液的精制装置，其特征在于，具有第一塔和第二塔，
所述第一塔填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和Na形或K形阳离子交换树脂，
所述第二塔配置在第一塔的后段且混合填充有OH形强碱性阴离子交换树脂和H形弱酸性阳离子交换树脂。
9.根据权利要求8所述的蔗糖溶液的精制装置，其特征在于，所述第一塔中填充的OH形强碱性阴离子交换树脂为丙烯酸类的OH形强碱性阴离子交换树脂，
所述第二塔中填充的OH形强碱性阴离子交换树脂为苯乙烯类的OH形强碱性阴离子交换树脂。
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