CN111349722B - 一种沉淀絮凝剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蔗糖检测技术领域，特别涉及沉淀絮凝剂及其应用。本发明的沉淀絮凝剂由由质量比为6:5的乙酸锌和氢氧化钙组成。该沉淀絮凝剂应用于蔗汁糖度和蔗糖分的检测，具体是在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理；本发明通过提供一种安全有效的絮凝沉淀剂，利用该絮凝沉淀剂替代铅粉进行甘蔗汁检测前絮凝沉淀处理，减少了对检测人员的健康危害及消除实验过程带来的环境污染，同时能够保证甘蔗汁分析结果的准确。

Description

一种沉淀絮凝剂及其应用

【技术领域】

本发明蔗糖检测技术领域，特别涉及一种沉淀絮凝剂及其应用。

【背景技术】

2018年我区甘蔗种植面积为88.6万公顷，产蔗量7292万吨，产糖量791.5万吨，同比增长14％，占全国总产量60.61％；涉及蔗农2000万人，蔗农种蔗总收入350亿元。50多个县(市、区)财政收入主要来源于糖业，主产县涉糖税收占财政收入的30-70％。全区31个糖业集团拥有糖厂104家，日均榨糖能力67万吨，平均单厂日榨能力6400吨，为全国平均数的两倍，处于全国领先水平。与其他蔗糖生产省相比，广西在全国的产糖量是最多的，为广西经济及环境市场带来很大的促进作用我区制糖企业87家，基本涉及到甘蔗品质分析。在标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》中，由于蔗汁色泽浑浊影响甘蔗糖度和蔗汁蔗糖分的分析结果，因此标准使用铅粉作为检测蔗汁蔗糖分时的蔗汁絮凝沉淀剂(每分析一个甘蔗样品需要碱性乙酸铅约12-20g)，对保证后期的检测蔗汁糖分结果准确有重要作用。但重金属铅元素对检测人员健康不利，且作为实验室废弃物，处理要求高、成本开支大，对环境污染严重。

因此，寻找高效、无毒、环境友好型的絮凝沉淀替代剂，对保护检测人员身体健康和减少环境污染、降低处理成本有显著的社会、生态和经济意义。

【发明内容】

有鉴于此，本发明目的在于通过提供一种沉淀絮凝剂，利用无毒无害的絮凝沉淀剂替代铅粉，减少了对检测人员的健康危害及消除实验过程带来的环境污染，同时能够保证了甘蔗分析结果的准确。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种沉淀絮凝剂，该沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙组成。

本发明中，进一步地，所述沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙按照质量比为6:5组成。

本申请还提供了上述沉淀絮凝剂的应用，所述沉淀絮凝剂应用于蔗汁糖度和蔗糖分的检测，具体是在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理。所用沉淀絮凝剂的量为每300mL检测样品即蔗汁，使用2.75g絮凝沉淀剂。

本发明中，进一步地，所述对甘蔗汁絮凝沉淀处理包括以下步骤：

(1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

(2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

(3)将锥形瓶置于55-60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理。

本申请还提供了采用上述絮凝剂对甘蔗汁进行澄清处理的甘蔗汁糖分检测方法，所述检测方法包括在对蔗汁糖分进行检测前，首先采用由乙酸锌和氢氧化钙组成沉淀絮凝剂对蔗汁进行澄清处理。

本发明中，进一步地，所述甘蔗汁糖分检测方法包括如下步骤：

1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

3)将锥形瓶置于55-60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理；

4)将经步骤3)处理后的滤液按照标准GB/T10499-2014测定原液旋光值、直接旋光值、转化旋光值(记录测定温度)；根据测定结果计算蔗汁的糖度、蔗糖分，计算时观测锤度用两次测量平均值计算，用锤度平均值查相应视密度。

本发明至少具有以下有益效果：

1.本发明通过提供一种安全有效的絮凝沉淀剂，利用该絮凝沉淀剂替代铅粉进行甘蔗汁检测前絮凝沉淀处理，减少了对检测人员的健康危害及消除实验过程带来的环境污染，同时能够保证了甘蔗汁糖分分析结果的准确。

2.本发明通过大量样本实验，对比国家标准，发现新的澄清剂不仅在实际操作中对澄清程度和澄清时间无差别影响，旋光数据的准确性也在误差允许范围内，但危害程度程度大大降低，基本处于零危害，人身危害和环境危害得到了有效遏制，环境成本大幅降低，环境经济效益有效提高，赢得了实验检测人员好评的同时也为保护环境提供了保障。

【具体实施方式】

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。

实施例1：

本实施例提供一种沉淀絮凝剂，该沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙按照质量比为6:5组成。

本实施例还提供上述一种沉淀絮凝剂的应用，用于在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理；并提供了该沉淀絮凝剂对甘蔗汁絮凝沉淀处理的具体步骤如下：

(1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

(2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

(3)将锥形瓶置于60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理。

实施例2：

本实施例提供一种沉淀絮凝剂，该沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙按照质量比为6:5组成。

本实施例还提供上述一种沉淀絮凝剂的应用，用于在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理；并提供了该沉淀絮凝剂对甘蔗汁絮凝沉淀处理的具体步骤如下：

(1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

(2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

(3)将锥形瓶置于60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理。

实施例3：

本实施例提供一种沉淀絮凝剂，该沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙按照质量比为6:5组成。

本实施例还提供上述一种沉淀絮凝剂的应用，用于在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理；并提供了该沉淀絮凝剂对甘蔗汁絮凝沉淀处理的具体步骤如下：

(1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

(2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

(3)将锥形瓶置于58℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理。

实施例4

本实施例提供一种甘蔗汁糖分的检测方法，所述检测方法包括在对蔗汁糖分进行检测前，首先采用由乙酸锌和氢氧化钙组成沉淀絮凝剂对蔗汁进行澄清处理。

该检测方法的具体步骤如下：

1)取分析用蔗汁样液300ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

2)接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

3)将锥形瓶置于60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理；

4)将经步骤3)处理后的滤液按照标准GB/T10499-2014测定原液旋光值、直接旋光值(氯化钠)、转化旋光值(盐酸)；根据测定结果计算蔗汁的糖度、蔗糖分，计算时观测锤度用两次测量平均值计算，用锤度平均值查相应视密度。

试验例：

本实验室广西壮族自治区农业科学院农产品质量安全与检验技术研究所对糖料甘蔗糖度试验进行多年的研究，对糖料甘蔗糖度试验方法有实践经验，在糖料甘蔗糖度试验方法具有较强的代表性。在各项政策的支持下，通过多年研究，广西壮族自治区农业科学院农产品质量安全与检验技术研究所在糖料甘蔗糖度获取重大突破，对试验的研究做了大量实验，采用一种混合制剂替代铅粉作为蔗汁絮凝沉淀剂，已完成实验室开发，为求证该制剂使用效果和检测结果(过滤时间、蔗汁糖度、蔗汁蔗糖分)精密度，特采用不同的甘蔗样品进行验证实验。

本实验分为以下三个阶段，首先择优筛选出过滤效果好的絮凝沉淀剂，接着通过二次筛选验证絮凝剂组合使用是否优于单独使用，最后通过试验确定絮凝剂组合的最优比例，将上述三阶段分为试验一、试验二、试验三，具体记录如下：

试验一：

分为13组，每组取300ml蔗汁，分别用3克乙酸钙、乙酸锌、氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钠、氧化镁、二氧化硅、活性炭、高岭土、硫酸铜、碳酸钠、草酸、碳酸钙、硝酸铵絮凝沉淀，对甘蔗汁进行沉淀过滤试验。以絮凝时间、滤液颜色，滤液澄清度为衡量标准，择优筛选出过滤效果好的絮凝沉淀剂。记录结果如表1所示：

表1不同沉淀絮凝剂过滤效果对比表

由于所有的糖类都有旋光性，自然界中的蔗糖是右旋的，本标准利用蔗糖的旋光性检测确定其浓度，溶液的澄清度严重影响旋光的准确度，因此本实验主要以溶液的澄清度为保证检测结果准确性的基础，絮凝时间、颜色等为过滤效率的准绳。

由表1结果可看出氢氧化钙、氧化钙、乙酸锌滤液不浑浊，絮凝时间较短的为乙酸锌(6min)、氢氧化钙(7min)，因此本次实验筛选出的相对较优的沉淀絮凝剂为乙酸锌、氢氧化钙。

试验二：

以试验一的结果为基础，结合蔗汁主要成分(蔗糖、果糖、葡萄糖、有机酸、氨基酸、蛋白质、粘液质、鞣质、酸性物质、胶体物质)及碱性醋酸铅的沉淀絮凝原理——铅粉与蔗汁中的成分形成有机胶体吸附，团聚下沉，起到澄清作用。在试验一初筛结果中，乙酸锌与氢氧化钙，乙酸锌与氧化钙混合与碱性铅粉有相似的化学性质。因此本实验以乙酸锌+氢氧化钙混合沉淀剂、乙酸锌、氢氧化钙、碱性乙酸铅为实验对象进行沉淀过滤试验，比较过滤效果。分为四组，同样以絮凝沉淀300ml蔗汁为试验样品，其中，混合沉淀剂每种成分各1.5g，乙酸锌、氢氧化钙、碱性铅粉各加3g，过滤结果如表2所示：

表2不同沉淀絮凝剂过滤效果对比表

由表2可看出，从絮凝时间短，过滤速度快的顺序为：碱性铅粉>乙酸锌+氢氧化钙>乙酸锌>氢氧化钙。通过试验可以确定乙酸锌与氢氧化钙的混合物过滤效果要优于乙酸钙与氢氧化钙单独使用。

试验三：

本试验同样以300ml甘蔗汁为试验样品，以中碱性铅粉过滤滤液的检测结果为标准对照，通过不同比例乙酸锌与氢氧化钙混合，研究出氢氧化钙、乙酸锌的最佳使用量。

1.筛选最优乙酸锌用量

本实验先固定氢氧化钙的含量为1.5g，分别与0.5g、1g、1.5g、2g、2.5g、3g乙酸锌组成不同含量混合剂进行实验，以得出乙酸锌的最佳使用量。实验样品编号分别为1号样品(1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6)，2号样品(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6),1-0、2-0为1、2号样品碱性乙酸铅对照。试验方法如实施例4所述，计算结果涉及到锤度及查得相应视密度为过滤前参数，所以每个样品在过滤前测定，数据统一，实验旋光值及计算蔗汁糖度、蔗糖分结果如表3所示：

表3不同乙酸锌含量混合絮凝剂过滤甘蔗蔗汁的糖度、蔗糖分结果变化

由表3结果可以看出在不同样品中，300ml蔗汁的澄清过滤乙酸锌的使用量在1.5g及以上含量，蔗汁蔗糖分(相对误差0.02)、糖度(相对误差0.01)的结果与碱性铅粉的结果误差均在标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》要求的误差以内，符合标准检测精密度结果可信。从保证检测结果的准确性及最小环境影响、低成本角度考虑，1.5g乙酸锌的含量既满足检测结果要求，因此乙酸锌1.5g为混合絮凝剂的最佳使用量。

2.筛选最优氢氧化钙用量

以3个甘蔗样品分别取300ml的蔗汁以保证甘蔗糖度、蔗糖分结果检测精密度为基础，最优过滤效果及时间为目标，进行本试验。以上述试验1中确定的最佳乙酸锌1.5g为乙酸锌用量，通过改变氢氧化钙的使用量，以期在保证检测结果精密度的前提下，从节约环境和资源成本出发，得出最佳的氢氧化钙使用量。氢氧化钙的含量分别为0.5g、0.75g、1.0g、1.25g、1.5g、2.0g与1.5g乙酸锌组成不同含量混合剂进行实验。各样品编号分别为3号样品(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)，4号样品(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6)，5号样品(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6)，3-0、4-0、5-0为3、4、5号样品碱性铅粉的检测结果。结果如表4所示：

表4不同氢氧化钙含量混合絮凝剂过滤甘蔗蔗汁的糖度、蔗糖分结果变化

从表4可以看出，3个甘蔗样品的蔗汁糖度、蔗糖分3-4、4-4、5-4编号的检测结果与碱性铅粉的结果误差均在标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》要求误差范围内，其余组的结果误差在不同样品中部分超出标准精确度要求，这三组样品的氢氧化钙的使用量均为1.25g，因此通过本试验得出最优氢氧化钙在混合絮凝剂中的最佳使用量在1.25g。

应用例：

在以上的试验中得出，过滤300ml甘蔗汁混合絮凝剂(1.5g乙酸锌+1.25g氢氧化钙)能满足标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》的要求，为了进一步验证絮凝沉淀剂的使用效果，本项目进一步进行不同样品试验验证。

1.供试材料

甘蔗样品：广西农科院农产品质量安全与检测技术研究所收到客户委托检测样品，一共8份样品。

絮凝剂：A为对照CK碱性乙酸铅粉标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》规定使用的沉淀絮凝剂、B为替代剂，即发明人试验混合絮凝剂沉淀剂1.5g乙酸锌+1.25g氢氧化钙。

2.分析过程记录与检测方法

比对实验按照标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》检测方法和步骤，每个甘蔗样品同时设置A铅粉(CK)和B替代剂絮凝剂，其他步骤按标准要求进行。

分析过程中取蔗汁样液300ml，4份于干净的锥形瓶内，其中2份分别加入约3克铅粉，另外2份分别加入(混合沉淀剂)摇匀(先加入1.5g乙酸锌摇动锥形瓶使之溶解，再加入1.25g氢氧化钙，摇动锥形瓶使之充分与蔗汁混合，将锥形瓶放入60℃水浴中，在出现絮凝时摇动锥形瓶(一般5分钟左右，不同蔗汁会有一分钟左右差别)，再放入水浴中直到第二次出现絮凝(约2分钟)再次摇动后过滤)，用烧杯接收过滤液。滤液按照标准GB/T10499-2014测定原液旋光值、直接旋光值(氯化钠)、转化旋光值(盐酸)。测定结果计算蔗汁的糖度、蔗糖(表1)，计算时观测锤度及查得相应的视密度为过滤前检测指标，因此每个样品用两次测量平均值计算。

3.检测结果计算方式及精密度

糖度计算公式，数值以％表示，计算结果保留小数点后两位：

糖度精密度：在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的1％。

蔗糖分计算公式，数值以％表示，计算结果保留小数点后两位：

蔗糖分精密度：在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的2％。

4.检测结果

通过对8份不同甘蔗样品使用碱性铅粉与混合絮凝剂过滤，每份絮凝剂均做平行样品，并按照标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》进行相关的旋光检测，计算蔗汁蔗糖分、糖度结果及相关的检测精密度。检测结果、精密度如表5所示：

表5絮凝沉淀剂、碱性铅粉重复性精密度试验检测结果

本沉淀絮凝剂使用后涉及到的检测参数蔗汁糖度和蔗汁蔗糖分分别计算其结果，两个参数均做平行样，8个样品两次平行的结果蔗汁糖度误差分别为：0.001，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000均小于允许误差0.01，符合标准规定精密度要求；8个样品蔗汁蔗糖分误差分别为：0.002，0.000，0.001，0.000，0.000，0.000，0.004，0.001均小于允许误差0.01，符合标准规定精密度要求。与国标《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》检测方法碱性铅粉使用的蔗汁糖度检测结果误差分别为：0.007，0.008，0.007，0.007，0.007，0.003，0.002，0.008均小于允许误差0.01符合标准精密度要求。

蔗汁蔗糖分在两种絮凝沉淀剂下检测误差分别为：0.002，0.000，0.001，0.000，0.000，0.000，0.004，0.001均符合标准精密度0.02要求。与国标《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》检测方法碱性铅粉使用的蔗汁蔗糖分检测结果误差分别为：0.008，0.012，0.013，0.013，0.011，0.002，0.008，0.011均小于允许误差0.02，符合标准精密度要求。

5.结论

综上结果表明，在检测300mL的蔗汁糖分时，使用乙酸锌1.5g+氢氧化钙1.25g，能满足在标准《GB/T10499-2014糖料甘蔗试验》的要求，确保了结果的准确性、有效性，同时降低了有害重金属铅的使用，极大的降低了环境成本，为糖料甘蔗检测试验的绿色可持续发展提供科学依据。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (3)

1.一种沉淀絮凝剂的应用，其特征在于，所述应用具体是在检测分析蔗汁糖分前，对甘蔗汁絮凝沉淀处理，其中所述沉淀絮凝剂由乙酸锌和氢氧化钙按照质量比为 6:5 组成；

所述对甘蔗汁絮凝沉淀处理包括以下步骤：

（1）取分析用蔗汁样液300 ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

（2）接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

（3）将锥形瓶置于55-60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理。

2.一种应用权利要求1所述沉淀絮凝剂对甘蔗汁进行澄清处理的甘蔗汁糖分检测方法，其特征在于，所述检测方法包括在对蔗汁糖分进行检测前，首先采用由乙酸锌和氢氧化钙组成沉淀絮凝剂对蔗汁进行澄清处理。

3.根据权利要求2所述的一种甘蔗汁糖分的检测方法，其特征在于，该检测方法包括如下步骤：

1）取分析用蔗汁样液300 ml于干净的锥形瓶内，先加入1.5g乙酸锌，并通过摇动锥形瓶使之充分溶解；

2）接着加入1.25g氢氧化钙，继续摇动锥形瓶使之充分混匀；

3）将锥形瓶置于55-60℃的水浴中，在出现絮凝时将锥形瓶取出摇动，再放入水浴中直到第二次出现絮凝，再次摇动后将锥形瓶内的物料进行过滤，取滤液做检测用，即可完成絮凝沉淀处理；

4）将经步骤3）处理后的滤液按照标准GB/T10499-2014测定原液旋光值、直接旋光值、转化旋光值记录检测温度；根据测定结果计算蔗汁的糖度、蔗糖分，计算时观测锤度用两次测量平均值计算，用锤度平均值查相应视密度。