CN106824074A - 一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，将其具有置于水或溶液中快速分散并沉降于水底的特性，颗粒活性炭主要由水溶性高分子化合物与粉状活性炭混合粘结制作而成；所述水溶性高分子化合物为聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N‑乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制而成。本发明所使用活性炭及添加剂均为食品级水溶性或粉状不溶性添加剂，添加剂使用量少，不影响活性炭自生吸附性能，可应用于液相食品行业，酒、调味品、环保净化等行业。

Description

一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及食品、环保净化技术领域，具体为一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺。
背景技术
活性炭作为多孔、高效的吸附剂，其用途极为广泛，尤其在食品、调味品等领域应用较多，对食品的脱色、脱味、着色、深度净化等都有明显的作用。粉状活性炭由于具备很高的比表面积和接触面积，广泛用于工业生产中。由于粉状粒子细小，装填比重轻，粉状活性炭在运输和投料过程中，粉尘大，细炭粉颗粒会扩散于空气中从而影响操作人员工作环境，且有引发爆炸的潜在危险。粉状活性炭在与溶液混合使用过程中，由于其疏水特性，存在漂浮难以浸润的现象，严重影响使用者实际生产效率。为解决上述现有粉状活性炭应用问题，本发明提出了一种全新的液相用快速分散颗粒活性炭。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，用以针对粉状活性炭在运输、液相使用过程中存在的一些问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，将其具有置于水或溶液中快速分散并沉降于水底的特性，颗粒活性炭主要由水溶性高分子化合物与粉状活性炭混合粘结制作而成；所述水溶性高分子化合物为聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制而成；快速分散颗粒活性炭组成成分中，包括以下重量份数配比的原料：活性炭85%-99%；水溶性高分子化合物1%-15%；液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制成总的含固质量分数为1%-15%的水溶液备用；
S2：称取水分在10%-50%的粉状活性炭，将上述试剂水溶液与该活性炭置于捏合机中混合均匀；
S3：将上述混合物料运输置造粒机进行造粒，可根据需求选择制造柱状、球状或片状等形状；
S4：成型后活性炭颗粒可直接进入恒温烘干床进行烘干，如颗粒规则性不够可进行二次造粒后再烘干，烘干料进行筛分装袋即可。
优选的，作为分散颗粒活性炭的主要粘结剂，其水溶液（或悬浮液）的配制、浓度和成品所占百分比都是影响成品性能的因素之一，需添加的食品级水溶性高分子化合物包括聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）、活性白土、膨润土、蒙脱土、硅溶胶其中的一种或多种配制而成：
（1）将上述添加剂中的一种或多种至于容器中，加50-100℃纯水进行溶解或分散，如出现絮凝现象可通过搅拌器辅助添加剂的溶解，直至添加剂完全溶解或分散开，添加剂溶液（或悬浮液）浓度控制在1%-30%；
（2）待溶解充分的试剂冷却后补充蒸发水分，置于阴凉、干燥区域密封保存待用，食品级高分子化合物均属于高分子有机物范畴，需防止其溶液的微生物分解而变质，所以常温存放周期不得超过三天，食品级无机矿物则需防止其被污染。
优选的，利用上述中配制的溶液，将食品级粉状炭与其混合，在捏合机作用力下混合均匀，控制混合料水分在40-75%范围内；
优选的，将上述中混合均匀的物料至于造粒机中进行造粒；造粒形状可根据需求选择不同造粒机进行造粒，可选用油压式造粒机或螺旋挤出造粒机造柱状型，选用制粒锅制作球型。
优选的，造粒完成后物料运输至恒温烘箱进行烘干，烘干温度可控制在50-200℃，烘干后半成品经筛分挑选合格尺寸颗粒后包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明制备工艺简单、易操作、成本低，所使用试剂及原料活性炭均为食品级，生产过程中无废气、废水、废渣等污染物产生；
2、本发明相比市面颗粒活性炭，具备了可分散于水等液相溶液的特性，相比于粉状活性炭，改进了其沉降速度、过滤速度、分散速度，解决了粉状活性炭在使用过程中难以浸润分散等问题，大大改善了使用者的工作环境及使用生产效率；
3、本发明针对食品行业，应用了食品级水溶性高分子化合物，既保留了活性炭的高效吸附性，也不影响所需净化物质的属性。
4、本发明彻底解决了粉状活性炭在运输和投料过程中潜在的粉尘大引发爆炸的危险性问题，美化了环境。
附图说明
图1所示为液相用快速分散颗粒活性炭的生产工艺流程图；
图2所示为液相用快速分散炭成品效果图；
图3所示为液相用快速分散炭分散过程效果图；
图4所示为液相用快速分散炭分散后溶液效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行亲楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，将其具有置于水或溶液中快速分散并沉降于水底的特性，颗粒活性炭主要由水溶性高分子化合物与粉状活性炭混合粘结制作而成；所述水溶性高分子化合物为聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制而成；快速分散颗粒活性炭组成成分中，包括以下重量份数配比的原料：活性炭85%-99%；水溶性高分子化合物1%-15%；液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
第一步：将聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制成总的含固质量分数为1%-15%的水溶液备用；
第二步：称取水分在10%-50%的粉状活性炭，将上述试剂水溶液与该活性炭置于捏合机中混合均匀；
第三步：将上述混合物料运输置造粒机进行造粒，可根据需求选择制造柱状、球状或片状等形状；
第四步：成型后活性炭颗粒可直接进入恒温烘干床进行烘干，如颗粒规则性不够可进行二次造粒后再烘干，烘干料进行筛分装袋即可。
作为分散颗粒活性炭的主要粘结剂，其水溶液（或悬浮液）的配制、浓度和成品所占百分比都是影响成品性能的因素之一，需添加的食品级水溶性高分子化合物包括聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）、活性白土、膨润土、蒙脱土、硅溶胶其中的一种或多种配制而成：
（1）将上述添加剂中的一种或多种至于容器中，加50-100℃纯水进行溶解或分散，如出现絮凝现象可通过搅拌器辅助添加剂的溶解，直至添加剂完全溶解或分散开，添加剂溶液（或悬浮液）浓度控制在1%-30%；
（2）待溶解充分的试剂冷却后补充蒸发水分，置于阴凉、干燥区域密封保存待用，食品级高分子化合物均属于高分子有机物范畴，需防止其溶液的微生物分解而变质，所以常温存放周期不得超过三天，食品级无机矿物则需防止其被污染。
利用上述中配制的溶液，将食品级粉状炭与其混合，在捏合机作用力下混合均匀，控制混合料水分在40-75%范围内；将上述中混合均匀的物料至于造粒机中进行造粒；造粒形状可根据需求选择不同造粒机进行造粒，可选用油压式造粒机或螺旋挤出造粒机造柱状型，选用制粒锅制作球型。
造粒完成后物料运输至恒温烘箱进行烘干，烘干温度可控制在50-200℃，烘干后半成品经筛分挑选合格尺寸颗粒后包装。
实施例1
先将一种或多种食品级粘结剂共15g-30g溶于985g-970g水中，制备成浓度1.5%-3.0%的溶胶液备用；
取细粉状活性炭（过325目，水分10%）333g，湿态活性炭（过200目，水分50%）1400g，将两者置于捏合机中混合均匀，加入配制好的溶胶液667g，再加入一定量纯水将物料水分调配至60%-75%后混合均匀取出待用；
将（2）中混合物料置于陶粒砂制粒锅中制成球状取出，置于恒温干燥箱中，80℃-120℃烘干即可。
得到直径在4mm-8mm区间内的颗粒较多，检测其溶解分散速度＜30s，亚甲基蓝吸附值7ml/0.1g，A法焦糖脱色力15%。
实施例2
（1）依据实施例1中的相同方法配制溶胶液备用；
（2）取细粉状活性炭（过325目，水分10%）333g，湿态活性炭（过200目，水分50%）900g，将两者置于捏合机中混合均匀，加入配制好的溶胶液500g，再加入一定量纯水将物料水分调配至60%-75%后混合均匀取出待用；
（3）将（2）中混合物料置于陶粒砂制粒锅中制成球状取出，置于恒温干燥箱中，80℃-120℃烘干即可。
得到直径在4mm-8mm区间内的颗粒较多，检测其溶解分散速度＜10s，亚甲基蓝吸附值10ml/0.1g，A法焦糖脱色力25%。
实施例3
（1）依据实施例1中的相同方法配制溶胶液备用；
（2）取细粉状活性炭（过325目，水分10%）555g，加入配制好的溶胶液400g，再加入一定量纯水将物料水分调配至60%-75%后混合均匀取出待用；
（3）将（2）中混合物料置于陶粒砂制粒锅中制成球状取出，置于恒温干燥箱中，80℃-120℃烘干即可。
得到直径在2mm-5mm区间内的颗粒较多，检测其溶解分散速度＜30s，亚甲基蓝吸附值14ml/0.1g，A法焦糖脱色力85%。
食品级水溶性高分子化合物，其主要特征为：①可作为食品添加剂，对人体无毒害作用，这将决定该发明的应用领域；②水溶性特性有助于成品在液相领域中的使用，提高成品分散性，且不影响客户使用粉状炭的生产设备体系；③高分子具有水溶液胶粘度强的特性，具有较好的流变性，对成型起着关键性作用。
食品级粉状不溶性无机矿物，其主要特征为：①本身是食品添加剂作为工业助滤剂应用于食品和食品添加剂加工工业，对人体无毒害作用，这将决定该发明的应用领域；②粉状不溶性无机矿物作为助滤剂特性有助于成品在液相领域中的使用，提高成品分散和过滤性能，减少客户使用粉状炭二次添加粉状助滤剂的操作过程；③粉状不溶性无机矿物，具有较好的流变性，对成型起着关键性作用。
样品 分散时间(s) 亚甲基蓝(ml/0.1g) A法焦糖脱色力(%) 颗粒直径范围(mm)
样1 ＜10 7 15 2-8
样2 ＜10 10 25 2-8
样3 ＜30 14 85 2-8
表1 实例样品性能表
本发明采用采用简易工艺将粉状活性炭制作成为颗粒状，在不影响原炭吸附性能的前提下，改善了粉状活性炭在使用过程中的粉尘飞扬、难于分散于液相、滤速过缓等一些列问题。上述仅为本发明的部分优选实施方式，对于本技术领域的其他改进和润饰，只要不脱离本发明技术原理的前提下，这些改进与润饰也应被视为本发明的保护范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，其特征在于：将其具有置于水或溶液中快速分散并沉降于水底的特性，颗粒活性炭主要由水溶性高分子化合物与粉状活性炭混合粘结制作而成；所述水溶性高分子化合物为聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制而成；速溶分散性颗粒活性炭组成成分中，包括以下重量份数配比的原料：活性炭85%-99%；水溶性高分子化合物1%-15%；液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）其中的一种或多种配制成总的含固质量分数为1%-15%的水溶液备用；
S2：称取水分在10%-50%的粉状活性炭，将上述试剂水溶液与该活性炭置于捏合机中混合均匀；
S3：将上述混合物料运输置造粒机进行造粒，可根据需求选择制造柱状、球状或片状等形状；
S4：成型后活性炭颗粒可直接进入恒温烘干床进行烘干，如颗粒规则性不够可进行二次造粒后再烘干，烘干料进行筛分装袋即可。
2.根据权利要求1所述的一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，其特征在于：作为分散颗粒活性炭的主要粘结剂，其水溶液（或悬浮液）的配制、浓度和成品所占百分比都是影响成品性能的因素之一，需添加的食品级水溶性高分子化合物包括聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖、N-乙酰氨基葡萄糖、阳离子瓜尔胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、水溶性淀粉、聚丙烯酸钠（ASAP）、活性白土、膨润土、蒙脱土、硅溶胶其中的一种或多种配制而成：
（1）将上述添加剂中的一种或多种至于容器中，加50-100℃纯水进行溶解或分散，如出现絮凝现象可通过搅拌器辅助添加剂的溶解，直至添加剂完全溶解或分散开，添加剂溶液（或悬浮液）浓度控制在1%-30%；
（2）待溶解充分的试剂冷却后补充蒸发水分，置于阴凉、干燥区域密封保存待用，食品级高分子化合物均属于高分子有机物范畴，需防止其溶液的微生物分解而变质，所以常温存放周期不得超过三天，食品级无机矿物则需防止其被污染。
3.根据权利要求2所述的一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，其特征在于：利用上述中配制的溶液，将食品级粉状炭与其混合，在捏合机作用力下混合均匀，控制混合料水分在40-75%范围内。
4.根据权利要求3所述的一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，其特征在于：将上述中混合均匀的物料至于造粒机中进行造粒；造粒形状可根据需求选择不同造粒机进行造粒，可选用油压式造粒机或螺旋挤出造粒机造柱状型，选用制粒锅制作球型。
5.根据权利要求4所述的一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺，其特征在于：造粒完成后物料运输至恒温烘箱进行烘干，烘干温度可控制在50-200℃，烘干后半成品经筛分挑选合格尺寸颗粒后包装。
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