北方偉業(yè)計(jì)量集團(tuán)有限公司
磷酸是一種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)酸,屬于中強(qiáng)酸,廣泛應(yīng)用于洗滌、食品、制藥、顏料、電鍍、防銹等行業(yè)。根據(jù)生產(chǎn)方式不同可分為熱法磷酸(Thermalmethodphosphoricacid,以下簡(jiǎn)稱TPA)和濕法磷酸(Wetphosphoricacid,簡(jiǎn)稱WPA)兩類。由于WPA雜質(zhì)較多需經(jīng)凈化處理后才能達(dá)到與熱法磷酸相同品質(zhì),因此產(chǎn)生了濕法凈化磷酸產(chǎn)品(PurifiedWetPhosphoricAcid,以下簡(jiǎn)稱PPA)。TPA生產(chǎn)工藝所制磷酸質(zhì)量較好、濃度更高,但由于能耗大、成本高(電耗:約2812度電/噸磷酸,煤耗:約0.31噸標(biāo)煤/噸磷酸),易產(chǎn)生毒性氣體(2012年11月,歐洲最大的黃磷生產(chǎn)商ThermphosInternational因鎘、二惡英等污染物的排放無(wú)法達(dá)標(biāo)而宣告破產(chǎn))等因素,近年來(lái)國(guó)際上已采用PPA產(chǎn)品全面取代TPA。而國(guó)內(nèi)由于資源優(yōu)勢(shì),部分企業(yè)仍在生產(chǎn)并使用。PPA工藝相對(duì)TPA而言,其生產(chǎn)成本可減少20%~30%,能耗降低2/3,經(jīng)過(guò)凈化工序后,產(chǎn)品純度能媲美于TPA,且副產(chǎn)物磷酸鈣殘?jiān)捎米麾}肥生產(chǎn)原料,實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用。因此,具有環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)。PPA產(chǎn)品主要有工業(yè)級(jí)、食品級(jí)(磷酸含量:85%~86%,執(zhí)行GB1886.15-2015,主要用于食品添加劑行業(yè))、電子級(jí)三種。美國(guó)、歐盟等地區(qū)的食品級(jí)磷酸主要來(lái)自凈化濕法酸,而我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1886.15—2015《食品添加劑磷酸》中則規(guī)定,該標(biāo)準(zhǔn)僅適用于熱法生產(chǎn)的食品添加劑磷酸。
在《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760—2014)中食品工業(yè)用加工助劑使用中有明確規(guī)定,磷酸可作為食品工業(yè)用加工助劑(澄清劑、脫膠劑及發(fā)酵用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))在制糖、油脂精煉、生物發(fā)酵工藝上使用,但該標(biāo)準(zhǔn)僅針對(duì)的是TPA,而PPA則只能做為制糖工業(yè)中的澄清劑使用。因此本文特將PPA作為澄清劑、脫膠劑及發(fā)酵用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在制糖、油脂精煉脫膠、微生物發(fā)酵工藝中進(jìn)行試驗(yàn),并與TPA作為對(duì)照以驗(yàn)證其在以上三種行業(yè)中的應(yīng)用性能與TPA是否存在差異。為探究PPA是否可應(yīng)用于食品行業(yè),特將PPA產(chǎn)品相關(guān)指標(biāo)與TPA進(jìn)行對(duì)比。食品級(jí)85%PPA產(chǎn)品相關(guān)指標(biāo)如表1所示。
根據(jù)表1TPA與PPA各指標(biāo)分析比對(duì)可知,PPA各指標(biāo)與TPA無(wú)明顯差異且部分指標(biāo)優(yōu)于TPA。為探究PPA在制糖、油脂精煉脫膠、微生物發(fā)酵工藝應(yīng)用過(guò)程中是否與TPA存在差異,本文設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)方案。
1、探究PPA作為澄清劑
對(duì)制糖澄清工藝中的影響。根據(jù)糖廠甘蔗榨糖工藝流程,實(shí)驗(yàn)室模擬磷酸一亞硫酸法澄清工藝,通過(guò)添加TPA與PPA進(jìn)行澄清對(duì)比,以脫色率、色值、渾濁度等為衡量指標(biāo),以驗(yàn)證PPA澄清效果。
2、探究PPA作為脫膠劑對(duì)油脂精煉脫
膠的影響。采用大豆、油菜籽、花生、葵花四種毛油進(jìn)行脫膠實(shí)驗(yàn),以探究PPA對(duì)油脂加工工藝中脫膠工段的影響。實(shí)驗(yàn)以水化法、檸檬酸酸化法、TPA酸化法與PPA酸化肥進(jìn)行脫膠對(duì)比,以脫膠率為判斷依據(jù),驗(yàn)證PPA酸化法對(duì)植物毛油脫膠的影響。
3、探究PPA作為發(fā)酵用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)
微生物發(fā)酵的影響。采用釀酒酵母菌、枯草芽孢桿菌進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn),以基礎(chǔ)發(fā)酵培養(yǎng)基中添加磷酸鹽、TPA為對(duì)照組,研究菌株單菌落直徑、生長(zhǎng)量、發(fā)酵能力、產(chǎn)酒精量、總酸量、產(chǎn)淀粉酶能力等指標(biāo)的變化,以探索PPA對(duì)微生物發(fā)酵的影響。
一、實(shí)驗(yàn)部分
1、原料及試劑
原料:市售甘蔗、大豆毛油、菜籽毛油、花生毛油、葵花毛油(物理壓榨方式制取,磷脂含量分別為:2.64、9.68、0.66、2.31mg/g)、釀酒酵母菌、枯草芽孢桿菌(由貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院菌種保存室提供)。
試劑:食品添加劑磷酸(濕法)(85%),食品添加劑磷酸(熱法)(85%)、食品級(jí)石灰乳、亞硫酸、濃鹽酸、三乙醇胺、鉬酸鈉、氯化亞錫、磷酸二氫鉀、酵母粉、蛋白胨、葡萄糖、瓊脂、硫酸銨、氯化鈉、氧化鈣、牛肉膏、氫氧化鈉,氫氧化鉀、碳酸鈣、無(wú)水葡萄糖、酒石酸鉀鈉、結(jié)晶酚、亞硫酸鈉、可溶性淀粉、碘粒、碘化鉀等,以上試劑均為分析純;發(fā)酵用酵母培養(yǎng)基YPD、枯草芽孢培養(yǎng)基LB及試劑參照((微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程(第四版)》進(jìn)行配制。
2、主要儀器和設(shè)備
甘蔗榨汁機(jī)(手動(dòng)式)、pH計(jì)(PHSJ-4A)、阿貝折射儀(WAY~2S)、濾膜過(guò)濾器(0.45μm濾膜)、精密天平、馬弗爐(可控溫度主要使用溫度在550℃~600℃)、立式壓力蒸汽滅菌鍋(BXM一30R)、恒溫培養(yǎng)箱(DHP-9052B)、高速離心機(jī)(TDL—5—A)、超凈工作臺(tái)(帶紫外燈)、偏光顯微鏡、石墨加熱板(DB—XAB)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(PELambda)等。
3、實(shí)驗(yàn)方法
(1)PPA作為澄清劑在制糖工藝中應(yīng)用試驗(yàn)方案
方案見(jiàn)表2。詳細(xì)試驗(yàn)過(guò)程如下:取500g甘蔗汁于1000mL燒杯中,加入150mg磷酸,并用石灰乳調(diào)節(jié)pH至7.5,加熱至65℃后,加入20mL亞硫酸,并用石灰調(diào)節(jié)中和汁pH至6.8,再次加熱到沸騰后,靜置,取上層清汁進(jìn)行分析。試驗(yàn)設(shè)三個(gè)重復(fù)。
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國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等5項(xiàng)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的公告中,對(duì)生活飲用水水質(zhì)要求、生活飲用水水源水質(zhì)要求、集中式供水單位衛(wèi)生要求、二次供水衛(wèi)生要求、涉及飲用水衛(wèi)生安全的產(chǎn)品衛(wèi)生要求中,對(duì)水中總α和總β放射性活度的有指導(dǎo)值要求。其中總α指導(dǎo)值小于0.5Bq/L、總β指導(dǎo)值小于1Bq/L。
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