一種硬水軟化方法和高鈣甜菜粕及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域 [0001]本發(fā)明涉及一種以制糖工業(yè)副產(chǎn)物一一甜菜柏為原料的硬水軟化方法，具體地說是一種甜菜柏的高鈣化和適于中國西北鹽堿地區(qū)生活用水或制糖生產(chǎn)用水的硬水軟化方法，屬于制糖工程領(lǐng)域或農(nóng)副產(chǎn)品加工領(lǐng)域。 背景技術(shù) [0002]高硬度的水不僅影響工業(yè)生產(chǎn)，譬如導(dǎo)致制糖車間蒸發(fā)罐或煮糖罐結(jié)垢而影響傳熱或危及生產(chǎn)安全;高硬度水也不利于人類健康:硬水在加熱的情況下，會沉淀出碳酸鈣和碳酸鎂，由于碳酸鈣、碳酸鎂不溶于水，長期飲用就會危及人類健康，如導(dǎo)致結(jié)石。 [0003]目前，軟化硬水的方法主要有以下五種:⑴離子交換法:采用特定的陽離子交換樹月旨，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法雖是目前*常用的標準方式，但需要經(jīng)常做樹脂的再生，化料使用量大，排出大量的含鹽廢水易引起管道腐蝕，同時帶來再生廢水的處理問題;⑵膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度，但是對進水壓力有較高要求，設(shè)備投資、運行成本都較高，一般較少用于專門的軟化處理；⑶石灰法:向水中加入石灰，主要是用于處理大流量的高硬水，只能將硬度降到一定的范圍，不能確保達到國家飲用水標準;⑷電磁法:采用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形成，但是效果不夠穩(wěn)定，沒有統(tǒng)一的衡量標準，而且由于主要功能僅是影響一定范圍內(nèi)的水垢的物理性能，所以處理后的水的使用時間、距離都有一定局限，不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補給水的處理(同時由于該種設(shè)備的機理并未得到真正的理論證實)；(5)加藥法:向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性，從而使水垢不能析出、沉積，但水量較大時運行成本偏高，由于加入了化學(xué)物質(zhì)，所以水的應(yīng)用受到很大限制，一般情況下不能應(yīng)用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。 [0004] 綜上所述，以上方法雖能在一定程度上達到軟化硬水的效果，但成本高，不環(huán)保，應(yīng)用范圍比較狹窄。 發(fā)明內(nèi)容 [0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新疆鹽堿地區(qū)硬水軟化的新方法，既軟化硬水，又副產(chǎn)高有機鈣的甜菜柏飼料。本發(fā)明首先對甜菜柏進行預(yù)處理，如粉碎、過篩、洗滌和吸水膨脹等，得含水量大于83%的甜菜濕柏，再以濕柏在一定濕度、溫度和pH條件下吸附處理硬水，得到高有機鈣的甜菜濕柏和軟化水:甜菜濕柏因其鈣含量大大提高可作動物的有機鈣飼料，促進動物的鈣吸收;軟化水因其鈣含量降低可用作制糖生產(chǎn)用水避免蒸發(fā)罐結(jié)垢或生活用水避免結(jié)石。可見，本發(fā)明不僅可以軟化硬水，還產(chǎn)高鈣甜菜柏，提高甜菜柏的利用效率。 [0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下: [0007] 一種硬水軟化方法，包括下述步驟: [0008]⑴甜菜柏預(yù)處理:將甜菜干柏或甜菜顆粒柏經(jīng)挑揀，粉碎或絞碎，過篩，洗滌后瀝干至不滴水，備用； [0009]⑵預(yù)處理甜菜柏軟化硬水:將瀝干后的甜菜濕柏與待處理的硬水混合，調(diào)節(jié)pH值；在4 0C?80 0C下水浴I?3h，得到甜菜柏渣水； [0010]⑶渣水分離:將甜菜柏渣水過濾或離心分離得軟化水和高鈣甜菜柏。 [0011]步驟⑴甜菜柏的洗滌方法:先用蒸餾水浸泡(5-20min);再用自來水快速洗滌;*后用蒸餾水沖洗，瀝干。 [0012]步驟⑴所述的甜菜柏為干柏或顆粒柏，蒸餾水浸泡時間為5?20min，篩孔徑為60 ?400目。 [0013] 步驟⑵所述甜菜濕柏與待處理的硬水按照0.2?0.4g/mL的比例混合。 [0014] 步驟(2)所述pH值為6.0?9.0。 [0015] 步驟⑵所述硬水的硬度為927mg/L?1127mg/L。 [0016]上述方法制備的高鈣甜菜柏，以對干基重量百分數(shù)計，所述的高鈣甜菜柏的含水量為85?92%，灰分為3.26?4.3%。 [0017] 步驟⑵所述的硬水為井水或自來水，硬度為927mg/L?1127mg/L。 [0018] 步驟⑶所述的硬水軟化后硬度379.6?498.2mgCa0/L，達到或接近生活用水GB5749-2006 的硬度 <450mgCa0/L 要求。 [0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點: [0020]⑴降低了干旱、鹽堿地區(qū)井水或自來水的硬度，能達到生活用水GB5749-2006的標準(<450mg/L)，利于民生，解決或部分解決制糖生產(chǎn)或生活用水的問題，能減少制糖生產(chǎn)蒸發(fā)罐或鍋爐結(jié)垢或人畜飲用后出現(xiàn)結(jié)石的問題。 [0021]⑵甜菜柏中纖維素富集分離硬水中的無機鈣后，將自來水或井水中的無機鈣轉(zhuǎn)化為甜菜柏中的有機鈣后，甜菜柏作為飼料營養(yǎng)價值更高，有機鈣更有利于動物吸收，體現(xiàn)在高鈣甜菜柏燃燒后灰分4.3%比干柏的灰分3.26%高。 [0022]⑶整個硬水軟化過程無添加任何有毒有害化學(xué)試劑，無有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生。 附圖說明 [0023]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。 具體實施方式 [0024]以下通過實施例及附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 [0025] 實施例1 [0026]如圖1所示，一種以甜菜柏為原料的硬水軟化方法，具體步驟如下: [0027] (I)甜菜柏的預(yù)處理:甜菜干柏經(jīng)挑揀，粉碎或絞碎，過60目篩，用蒸餾水浸泡5min，再用自來水快速洗滌，*后用蒸饋水沖洗，瀝干備用； [0028] (2)預(yù)處理甜菜柏軟化硬水:稱取40g預(yù)處理后的甜菜柏于圓底燒瓶中，加入200mL硬度為927mg/L(以CaO計)的自來水，調(diào)節(jié)pH 6.0,混合體系在80°C下水浴Ih； [0029] (3)渣水分離:將混合體系過濾后離心，分離得到高鈣甜菜柏和軟化水。用10mL移液管移取10mL清液于250mL錐形瓶中，加入5mL氨鹽緩沖溶液和少許鉻黑T指示劑，用EDTA標準溶液滴定，溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{色即為終點，記錄所消耗EDTA的體積并計算此時水的硬度。通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為490.5mg/L，濕柏的灰分為3.8% (重量百分數(shù)，對干基)ο按含水90 %計算(實際甜菜柏含水92 % )，絕干甜菜柏消耗量為4克。實施例2 [0030]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0031 ]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用400目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為20min，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為80g，硬水為自來水，其初始硬度調(diào)整為927mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為8.0，在40°C下水浴2h。 [0032] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為379.62mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為3.26% (重量百分數(shù)，對干基)ο按含水90%計算(濕甜菜柏含水85% )，絕干甜菜柏消耗量為8克。 [0033] 實施例3 [0034]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0035]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜干柏，使用200目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為lOmin，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為60g，硬水調(diào)整為井水，其初始硬度調(diào)整為1027mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為8.0，在40°C下水浴2h。 [0036] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為432.9mg/L(以CaO計，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.3%(重量百分數(shù)，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水90 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0037] 實施例4 [0038]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0039]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用100目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為lOmin，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為40g，硬水為井水，其初始硬度調(diào)整為1127mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為9.0，在60°C下水浴3h。 [0040] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為498.2mg/L(以CaO計，甜菜濕柏的灰分含量為4.2% (重量百分數(shù)，對干基)。按含水90%計算(濕甜菜柏含水92%)，絕干甜菜柏消耗量為4克。 [0041 ] 實施例5 [0042]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0043]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜干柏，使用300目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為15min，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為60g，硬水為井水，其初始硬度調(diào)整為1027mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為8.0，在25°C下水浴2h。 [0044] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為395.2mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.1 %(重量百分數(shù)，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水89 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0045] 實施例6 [0046]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0047]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用400目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為15min，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為60g，硬水為井水，其初始硬度調(diào)整為1027mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為8.0，在4°C下處理2h。 [0048] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為430.7mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.2%(重量百分數(shù)，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水89 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0049] 實施例7 [0050]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0051]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用100目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調(diào)整為5min，將步驟⑵中的預(yù)處理后的濕甜菜柏用量調(diào)整為50g，硬水為井水，其初始硬度調(diào)整為1127mg/L(以CaO計)，調(diào)節(jié)混合體系的pH為8.0，在40 °C下處理2h。 [0052] 在步驟⑶中，通過計算，經(jīng)甜菜柏處理后的水硬度為488.4mg/L(以CaO計)，接近生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.3%(重量百分數(shù)，對干基)。按含水90%計算(有報道濕甜菜柏含水91%)，絕干甜菜柏消耗量為5克。 [0053]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，其他的任何未背離本發(fā)明的思路與原理下所作的條件變換以及等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。