在制糖工藝過程中，清凈效果的好壞，不僅決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對產(chǎn)糖度的高低也有著重要的影響。傳統(tǒng)的制糖工藝是利用化學(xué)澄清劑（如加灰法、亞硫酸法）將蔗糖中的非糖份盡可能變?yōu)槌恋砘蚶贸恋韺⑵湮匠�，這種傳統(tǒng)工藝一直被國內(nèi)各大廠家看好。但這種工藝流程較長，操作繁瑣，同時還會將新的非糖份加到糖汁里面，對產(chǎn)品質(zhì)量、廢蜜產(chǎn)量均會有不同程度的影響。
活性炭吸附是跳出化學(xué)澄清的范圍，改用物理或物理化學(xué)的方法，可有效地提純糖汁，其脫色范圍更廣。
一、活性炭對糖漿的脫色原理
活性炭顆粒內(nèi)部有無數(shù)微細(xì)的孔隙縱橫相通，其孔徑從幾埃到幾微米。特別是幾埃到幾十埃的微孔甚多、并具有相應(yīng)的微孔表面積，這就使得它的比表面積非常大，1g活性良好的活性炭它的比表面積可達(dá)1000m2左右。由于活性炭表面上的原子力場是不飽和的，具有剩余價力，在如此大的比表面積上，其表面能是相當(dāng)可現(xiàn)的，正是因為吸附作用才使得活性炭表面的不飽和力場得到某種程度上的補償，從而使表面能降低，所以在一定的溫度和壓力下，活性炭表面可以自動地吸附那些能降低其表面能的物質(zhì)。但是活性炭從溶液中吸附的不同物質(zhì)間的數(shù)量比與這些物質(zhì)在溶液中濃度間的比例是不一致的，它總是力求使各溶質(zhì)在吸附表面上的濃度趨于相等為止。這樣，即使在同一吸附力下，糖液中濃度較低的非糖份要比濃度較高的蔗糖份易被吸附，而糖漿中的有色物質(zhì)一般分子較大、其分子量相應(yīng)也較大，通過吸附作用能使活性炭表面能更大程度得到降低，所以經(jīng)過活性炭處理以后的糖漿在很大程度上被脫色。正是由于活性炭對糖漿有脫色，提純作用，使得其在國外先進(jìn)的制糖業(yè)中得到很好的應(yīng)用，下表列出八十年代日本制糖業(yè)對活性炭的用量。
表1 日本制糖業(yè)對活性炭的用量
| 1983年 | 1984年 | 1985年 | 1986年 | 1987年 | 1988年 | |
| 白糖 | 2411 | 2400 | 2400 | 2520 | 2650 | 2780 |
| 淀粉糖 | 1744 | 1760 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 |
二、吸附速度
將再溶糖漿加入燒杯中，同時加入活性炭顆粒進(jìn)行攪拌。這時，和活性炭表面相接觸的那一部分糖漿中的有色物質(zhì)及其它的一些雜質(zhì)成分被吸附。然后遠(yuǎn)離活性炭的有色物質(zhì)依靠對流作用不斷地向活性炭表面移動過來而被其吸附。這些表面吸附的物質(zhì)的一部分吸附在顆粒外部表面上，剩下的部分經(jīng)過顆粒點內(nèi)的細(xì)孔向活性炭粒深處移動，被吸附在細(xì)孔壁上、并通過表面擴散作用向活性炭粒的細(xì)孔深處越吸越里。在本實驗中，當(dāng)再容糖漿的溫度升高后，通過分光光度計可明顯測得活性炭對糖漿的脫色速度提高。這可能是由于溫度升高，分子平均動能增加，布朗運動加劇，更有利于糖漿中的有色物質(zhì)向活性炭表面進(jìn)行對流移動的結(jié)果。
三、活性炭型的選用
活性炭由于原材料及制造方法的不同，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也是不同的，這使得其吸附能力也不一樣。通常，吸附質(zhì)是低分子時、微孔多的椰殼活性炭比較適合，而對從低分子到較大分子吸附質(zhì)的溶液來講，則煤炭系統(tǒng)的活性炭較為適宜。表2給出幾種不同原材料所制造的活性炭性能比較。
表2 不同原村料所制造的活性炭的性能比較
| 原料 | 比表面積m/g | 細(xì)孔容積、細(xì)孔分布 | 碘值g/L |
酚值mg/L |
亞甲藍(lán)脫色能力（ml） | ||
| 7.5-75埃 | 7.5-75000埃 | 7.5-75000埃 | |||||
| 褐煤 | 1731 | 1.05 | 1.00 | 2.05 | 4.52 | 58.1 | 290 |
| 椰殼 | 1145 | 0.55 | 0.22 | 0.77 | 3.56 | 34.6 | 280 |
| 煙煤 | 997 | 0.52 | 0.50 | 1.02 | 3.79 | 31.0 | 230 |
| 煙煤 | 865 | 0.47 | 0.32 | 0.79 | 5.06 | 30.5 | 210 |
| 椰殼 | 712 | 0.36 | 0.24 | 0.60 | 3.99 | 36.8 | 200 |
| 煙煤 | 769 | 0.45 | 0.50 | 0.95 | 5.00 | 33.3 | 160 |
| 椰殼 | 583 | 0.30 | 0.24 | 0.56 | 4.20 | 30.5 | 190 |
| 木材 | 845 | 0.45 | 0.34 | 0.79 | 5.34 | 40.5 | 190 |
| 褐煤 | 651 | 0.39 | 0.69 | 1.08 | 4.52 | 34.6 | 160 |
| 煙煤 | 731 | 0.41 | 0.37 | 0.78 | 5.35 | 36.0 | 190 |
| 煤 | 326 | 0.25 | 0.25 | 0.50 | 5.34 | 25.0 | 120 |
| 說明 |
碘值：由240g/l減少到0.05g/l所需要的活性量（g/l）; 酚值 ：由2×10-10（W/W）減少到2×10-10（W/W）所需要的活性炭量（mg/l）； 亞甲藍(lán)脫色能力：每g活性炭吸附亞甲藍(lán)（濃度為1.2g/l）的毫升數(shù)。 |
||||||
從表2中也可看出表面積越大，活性炭的脫色能力也就越強，然而在涉及到化學(xué)吸附時，僅僅根據(jù)活性炭廠家提供的一般性能，如亞甲藍(lán)吸附量、碘值、酚值吸附量以及比表面積等來選定活性炭不是十分準(zhǔn)確的，尤其是糖漿中的有機物雜質(zhì)其官能團，大都有羥基（酚型）、羧基、醛基和內(nèi)酯型的氧化物等，很容易使活性炭表面的極性增加，使活性炭表面可能帶正電，也可能帶負(fù)電，從而與糖漿中的有機物雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，這時應(yīng)通過對實際糖漿的脫色試驗來選擇合適的活性炭。
四、活性炭吸附脫色裝置的選用
在選用糖漿脫色裝置時，首先應(yīng)考慮的是：
（1）用粒狀炭還是用粉狀炭；
（2）吸附脫色方式；
（3）預(yù)處理問題。
選擇粒狀還是粉狀炭，這應(yīng)該對建設(shè)費用、建設(shè)用地、吸附脫色裝置的利用率、運行管理費以及活性炭的來源等進(jìn)行綜合性探討之后加以確定。目前市面上的炭粉1噸只有幾千元人民幣，而粒狀炭粉1噸可賣到一萬多元，質(zhì)量好的可達(dá)兩萬多元。
波濤活性炭廠家推薦使用的是活性炭粉，相對應(yīng)的吸附脫色方式為攪拌桶吸附脫色。即將活性炭按一定比例投加到已注人再溶糖漿的攪拌桶內(nèi)，用機械攪拌使之與糖漿接觸的方法。經(jīng)吸附后的活性炭可以過濾分離出來，因此也稱為接觸過濾法。
此外，還有固定床吸附脫色法、移動床吸附脫色法、流動床吸附脫色法等。同時，各種吸附脫色方法又分為只用一個脫色塔的方式，順流一級脫色，順流多級脫色和逆流多級脫色方式等，并在使用中適當(dāng)選用，充分發(fā)揮各自的特點。
這里需要著重強調(diào)一點，糖漿進(jìn)行脫色處理前應(yīng)該進(jìn)行預(yù)處理，通常采用過濾的方法將糖漿中懸濁物除去，另外在制造過程中，活性炭由于加工工藝的不同，最終的活性炭產(chǎn)品可能是偏酸性的，也可能是偏堿性的。對于制糖工藝來講，在酸性條件下，蔗糖容易發(fā)生轉(zhuǎn)化，在堿性條件下，蔗糖容易發(fā)生還原反應(yīng)，這對整個制糖過程是不利的。因此，在活性炭使用前應(yīng)進(jìn)行pH值調(diào)整，將活性炭的pH調(diào)于中性。
制糖生產(chǎn)中關(guān)鍵是脫色和提純，活性炭以其顯著的脫色、提純效果，在許多精糖生產(chǎn)工藝得到廣泛應(yīng)用。隨著制糖技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，活性炭將有著更加廣闊的發(fā)展前景。