亚硫酸钙的应用

【背景及概述】^[1][2]

亚硫酸钙是一种白色结晶粉末，密度1.595，在100℃失去结晶水，在650℃分解，微溶于水。在空气中缓慢氧化成硫酸钙，在酸中分解产生二氧化硫。亚硫酸钙是将二氧化硫通入石灰乳或石灰水或由亚硫酸钠与硫酸钙反应制得。亚硫酸钙能去除水中的余氯包括化合性余氯NH₂Cl，NHCl₂及NCl₃和游离性余氯CLO^-，HOCl，Cl₂等，与传统的活性炭相比，除氯效果更显高效，安全，耐高温，不滋生细菌等优级点，在日本、韩国、马来西亚、台湾等东南亚国家和地区被大量应用于各种水中去除余氯。亚硫酸钙的性状为白色结晶粉末，如果直接装填于各种形式的滤罐或滤(容)器，流体阻力高，效率低，应用困难。因此，亚硫酸钙颗粒化，很重要。

目前，国内市场上食品级颗粒亚硫酸钙，亚硫酸钙成份含量一般都低于85％，主要来自美国、日本、台湾等地区。如美国的BSHAPK公司，台湾溢友国际事业有限公。有研究公开了亚硫酸钙的一种应用，它是在粉末状亚硫酸钙中加入粘结剂，压制成块状亚硫酸钙，将制得的块状亚硫酸钙放在洗衣机进水通道中，使得流经块状亚硫酸钙的自来水中的游离余氯能与亚硫酸钙发生氧化还原反应，而除去游离氯。台湾溢友公司则是烧制成颗粒状的亚硫酸钙陶瓷。这几种形式产品，存在亚硫酸钙成份含量低、单位体积装填密度低、即时除氯效率低、单位克重或单位体积的亚硫酸钙除氯量低等缺点。因此提供一种解决现有技术中的亚硫酸钙成份含量低、单位体积装填密度低、即时除氯效率低、单位克重或单位体积的亚硫酸钙除氯量低的技术问题尤为重要。

【应用】^[2][3]

亚硫酸钙可用于钙塑材料、纤维素制品漂白脱氯剂、食品防腐剂和发酵杀菌剂，尤其在制糖工业中具有广泛的应用。新生亚硫酸钙在制糖工业中的应用主要体现在甘蔗糖汁的清净过程中。清净效果不仅影响糖汁的过滤性和蔗糖结晶，并且还会影响清汁色泽、蔗糖晶体的形貌以及杂质含量。然而，糖汁中悬浮的胶微粒性质十分稳定，在重力的作用下不易沉降下来。因此，研究糖汁微粒间的相互作用以及絮凝沉降过程尤为重要。在过去的几十年中，亚硫酸法因其流程短、能耗低、操作简单而被广泛运用。其清净工艺的原理是通过石灰乳与SO2反应生成亚硫酸钙微粒来吸附糖汁中的非糖杂质，通常用石灰乳将糖汁预灰至pH 6.2～6.5之间，SO2则可通过燃烧硫磺制成，硫熏pH值维持在7.2～7.3附近，这样沉淀后得到的凊汁可以达到pH 7.0的状态。糖汁在进入沉淀池前加热至沸腾，以排除残留的空气和促进亚硫酸钙生成，最后在絮凝剂的作用下，通过压缩双电层、架桥、网捕、卷扫等机制发生絮凝沉降，从而降低糖汁的色值和提高糖纯度。

一方面，亚硫酸钙作为一种吸附剂，在糖汁清净过程中吸附并凝聚糖汁中的酚类、色素等非糖成分；另一方面，亚硫酸钙作为一种促凝剂，通过压缩双电层，影响糖汁中胶体粒子的稳定性，使糖汁小微粒凝聚形成大颗粒；同时SO2还具有一定的还原性，能有效抑制酶促褐变和非酶褐变以及还原色素和色素前驱体中的不饱和双键，从而达到降低糖汁色值的目的。因此，吸附和凝聚是亚硫酸钙对糖汁起清净作用的关键。目前，国内外在糖汁清净工艺优化和改进方面的研究较多，对清净机理的研究较少。亚硫酸钙的结构和表面物理化学性质在很大程度上影响着糖汁清净过程中的主要化学反应和清净效率。

【制备】^[1]

一种制造亚硫酸钙颗粒的方法，所述的亚硫酸钙颗粒的制造方法中包括了一个称量原料组份的步骤，其中，在所述的称量原料组份的步骤中，按以下重量百分比称取以下物质，粉末状亚硫酸钙  73％～88％，胶粘剂11％～26％，造孔剂 0.8％～1.2％，在完成称量原料组份的步骤之后，进行配制水溶液的步骤，在所述的配制水溶液的步骤中，将所述的胶粘剂配置成水溶液，胶粘剂水溶液的质量百分比浓度在15％～18％之间，将所述的造孔剂配置成水溶液，所述的造孔剂水溶液的质量百分比浓度在0.1％～0.5％之间，并且配制交联剂水溶液，所述的交联剂水溶液的质量百分比浓度在0.1％～1.5％之间，完成了所述的配制水溶液的步骤之后，进行混合搅拌的步骤，在所述的混合搅拌的步骤中，将称量好的上述粉末亚硫酸钙置入搅拌机料槽内，然后将胶粘剂水溶液和造孔剂水溶液混合后加入搅拌机料槽内，在搅拌机料槽中搅拌均匀，之后进行造粒步骤，在所述的造粒步骤中，将上一步骤中搅拌混匀好的物质一起置入造粒机中进行造粒，然后进行交联的步骤，在所述的交联的步骤中，将上一步骤中获得的颗粒后加入所述的交联剂水溶液进行浸泡交联，5～30分钟后，捞出并控干水，此后进行预交联、烘培、整形的步骤，在所述的预交联、烘培、整形的步骤中，将控干水后的物质放入温度设定在95～105℃的烘箱中继续进行交联整形，最后将交联整形后的颗粒干燥后包装。

【主要参考资料】

[1] 武义；王钦华.一种亚硫酸钙颗粒及制造方法. CN200810200845.X，申请日
2008-10-07

[2] 向富友, 李利军, 程昊. 新生亚硫酸钙在糖汁清净过程中的机理[J]. 食品科学, 2017, 38(23): 39-44.

[3] 向富友, 李利军, 程昊, 等. 新生亚硫酸钙形貌和结构的调控对糖汁清净作用的研究[J]. 食品科技, 2016 (9): 91-98.