CN101294227A - 一种糖汁气浮清净的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种糖汁气浮清净方法,是以氮气取代空气作制泡气源,对糖厂的稀糖汁(混合汁、渗出汁、中和汁、清汁、滤汁)和浓糖汁(糖浆、糖蜜)进行上浮清净处理,本发明解决了以空气为制泡气源的气浮清净方法产生的氧气对糖汁中酚类物质的氧化增色副作用,降低了硫熏强度,以及糖汁低温发酵等问题,得到质量更好的糖汁,提高了糖厂的产品质量。

Description

一种糖汁气浮清净的方法
技术领域
本发明涉及一种糖厂糖汁气浮清净方法。
背景技术
目前,糖厂各种糖汁(包括混合汁、渗出汁、中和汁、清汁、滤汁、蒸发糖浆、回溶糖浆或糖蜜)的上浮清净处理工艺中,均以空气为气源制造微气泡。因此,在糖汁中充入了大量的氧气。氧气促进了糖汁中酚类物质的氧化褐变作用,由此引起的增色结果部分抵消了上浮法除去色素的效果;另外,氧气又促进了低温糖汁中好氧菌的大量繁殖,这是传统糖汁上浮清净处理工艺容易发生糖汁发酵、糖分转化和浮渣难过滤现象的原因之一。
2001年,我国首创了蔗汁低温磷浮法糖汁清净处理新工艺,为进一步提高糖厂蔗汁的质量创出了一条新路。(见“低温磷浮法-21世纪的制糖新工艺”,《广西轻工业》.2001(1).-21-26,霍汉镇,)其主要特点,是对蔗汁的“低温处理”:在较低的温度(45~60℃)下对蔗汁进行快速的(经过时间10~12分钟)浮清处理,它能解决原有碳酸法糖厂的滤泥污染问题,变全部污染物为有用的资源,又能显著地提高亚硫酸法糖厂的质量。杂质则凝结成为浮渣而分离除去,得到质量良好的浮清汁。但“低温磷浮法”在实施过程中尚存在以下几个问题,妨碍了低温磷浮工艺的实施与推广:1、低温下蔗汁极易发酵,而传统上浮器底部的沉渣累积,又加重了这一负面作用。2、低温浮渣粘度大、极难过滤。3、蔗汁在富氧状态下,氧气促进了糖汁中酚类物质的氧化褐变作用,由此引起的增色结果部分抵消了上浮法除去色素的效果。
最近几年,文献记载,在上浮清净处理工艺中也出现了一些新的研究,例如广西大学轻工与食品工程学院的孙卫东、梁欣泉、王双飞等研究了超效射流低温气浮提净糖汁新工艺《中国甜菜糖业》.2008(1).-1-4,结果表明,该技术在提高糖汁和糖浆纯度、减少蔗糖转化、降低糖汁色值、减少糖汁中钙盐含量从而防止结垢、降低糖汁混浊度,对保证成品糖质量、减少糖汁中P2O5残留量等方面均有不同程度的效果。其存在的不足之处也是蔗汁在富氧状态下,氧气促进了糖汁中酚类物质的氧化褐变作用,白糖的色值较高。
对粗糖浆、回溶糖浆进行強化处理方面,因糖浆粘度太高、过滤困难,目前上浮法处理仍是首选。我国专利CN85108102和CN87108285介绍了回溶糖浆先用冼涤后的锅炉烟道气进行饱充,再进行磷浮分离的低成本处理方法;《用于饱充的锅炉烟道气》(李丽,《广西蔗糖》2004第四期)详细介绍了锅炉烟道气用于炼糖厂回溶糖浆饱充的经验和数据;CN200510032858.7公布了锅炉烟道气用于粗糖浆饱充的实验数据。因此,用碳磷结合、上浮分离清净处理浓度高的糖浆仍是一种不错的选择,但存在的问题是:1、糖浆饱充后,难以用一次上浮把其中的碳酸钙和磷酸钙都浮出渣层,上浮糖浆容易混浊。2、浮渣粘度大、很难过滤,需多次处理。3传统制泡器的制泡效果还不理想,小于气泡的哪部分非糖分絮体难以被气泡托起浮出,故除杂、脱色率低。4、因传统上浮器的沉渣累积,使上浮系统运行时间越长,脱色率越低。5、在糖浆气浮分离清净处理的过程中,还遇到一种现象:糖浆在富氧的情况下,加入絮凝剂后形成的絮体小而少,影响上浮脱色效果,具体原因不明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种糖汁气浮清净的新方法,可以有效抑制糖汁中酚类物质的氧化褐变作用,以及糖汁发酵、糖分转化现象,降低硫熏强度,提高气浮清净效果和糖厂的产品质量。
本发明糖汁气浮清净方法的技术方案包括现有糖厂的蔗汁(混合汁)的气浮清净工艺和蒸发后糖浆的絮凝上浮澄清工艺过程,其特点是:将现有蔗汁(混合汁)的气浮清净工艺和蒸发后糖浆的絮凝上浮澄清过程中通入的空气改为氮气。
以上所述的气浮清净方法过程中,氮气纯度要求在99%以上,氮气使用量为糖汁体积的1-2%,氮气的使用压力为0.1-0.5Mpa,可以根据液体量的大小或上浮器的大小改变氮气使用量和使用压力。
所述的蔗汁的气浮清净工艺是在压榨后的蔗汁加入磷酸和石灰乳进行预灰,再加入二氧化硫、二氧化碳进行一次硫熏饱充,然后进入上浮器,加入絮凝剂,通入氮气(取代空气)进行气浮,得到浮清汁。浮清汁经调节PH值后进入下一道糖厂原有的澄清和浓缩流程;浮渣则加入部分蔗糠,加热后与沉降池的泥汁一起混合送吸滤机过滤。
所述的糖浆的絮凝上浮澄清工艺是将浮清汁经过糖厂原有的澄清和浓缩流程后得到的浓糖浆(或回煮糖蜜)进行硫熏和二氧化碳饱充,加入絮凝剂后进入反应箱,通入氮气(取代空气)进行气浮,采用磷酸上浮分离处理,便得到色值较低的清糖浆(糖蜜)。浮渣送回混合汁上浮处理。
以上所述的蔗汁是指浓度在25%以下的混合汁、渗出汁、中和汁、清汁或滤汁;所述的糖浆是指浓度在50%以上的蒸发糖浆、回溶糖浆或糖蜜。
本发明的糖汁的气浮清净工艺适合甘蔗糖厂,也适合甜菜糖厂气浮清净上浮过程,甜菜汁的清净阶段和浓缩以后的糖浆气浮过程都可以用氮气取代空气。
所述的渗出汁、中和汁、清汁、滤汁和回溶糖浆、糖蜜的气浮清净工艺也都与上述蔗汁、糖浆的上浮澄清工艺相似,都是将在原来通入空气进行上浮改为通入氮气。
所述的氮气可以直接向空气分离站购买(99%以上的商品氮气),或者糖厂自己制备。制备的工艺过程是:在糖厂原有空气站中,将空压机出口的压缩空气,经过滤器、除水器后进入制氮机,采用变压吸附、膜分离或低温空分技术(与现有空分厂的制氮制氧方法完全相同,此处不再详细描述),经过纯化,制得纯度为99%以上的氮气送入贮气罐,分离出的氧气可以通过管道输送锅炉工段燃烧,也可以净化后灌入钢瓶,提供氧焊或化工厂、冶炼厂(例如炼钢厂、需氧的生物加工厂)使用,或者进一步净化后提供医院病人吸氧使用。
与现有技术相比,本发明的突出的实质性特点和显著的进步是:
1、用氮气作制泡的气源,能显著地提高亚硫酸法糖厂蔗糖的质量,主要表现在:防止了蔗汁和糖浆在富氧状态下,由氧气造成糖汁中酚类物质的氧化褐变作用的影响;
2、在提高蔗汁和糖浆纯度、减少蔗糖转化、降低糖汁色值、降低糖汁混浊度,对保证成品糖质量、减少糖汁中P2O5残留量等方面均有不同程度的效果。
3、不改变现有制糖的工艺,无论是蔗汁(混合汁)的气浮清净工艺和蒸发后糖浆的絮凝上浮澄清工艺和设备与现有工艺和设备都几乎不改变,适合糖厂实施。
4、降低了硫熏強度,采用本发明氮气制泡的两次硫熏強度最高只为3-10,一般控制在3-6,而目前用空气上浮澄清工艺硫熏強度高达20左右,这样就使得本发明白糖的含硫量不超标,达到优级白沙糖的标准。
5、与使用空气上浮的工艺相比,具有杂质去除干净、脱色率高的特点。
6、氮气比空气更容易制泡,非糖分絮体很容易被气泡托起浮出。上浮器的沉渣不容易累积发酵,使上浮运行时间短,加入絮凝剂的用量少,特别在亚硫酸法糖厂中,因糖汁中亚硫酸钙不易被氧化为硫酸钙而减轻了结垢,可以节省的成本和提高工厂的经济效益。
附图说明
图1是本发明的糖厂糖汁气浮清净的工艺流程简图。
如图所示,糖浆进入硫熏塔,在硫熏塔中加入二氧化硫和二氧化碳和石灰乳后,通到制泡器;空气进入制氮机,制氮工艺可以采用变压吸附、膜分离或低温空分技术,具体制氮工艺已经很成熟,此处不再详细叙述。分离出氧气和纯度为99%以上的氮气后,氧气可以通过管道输送锅炉工段作为助燃气体,也可以灌入钢瓶;纯度为99%以上的氮气送入制泡器,与硫熏后的糖汁一起进入混合管,再加入磷酸和糖化钙溶液在反应箱反应,加入适量絮凝剂,然后进入上浮器,便得到色值较低的清糖浆,送到煮糖工序。浮渣送到加热器加入甘蔗渣,放到吸滤机吸出蔗汁回收,外排的滤泥作为肥料或提取有用物质的原料。
蔗汁(混合汁)的气浮清净工艺与图1的气浮清净的工艺流程相似,以纯度为99%以上的氮气代替空气,此处不再重复叙述。
具体实施方式
实施例1、对混合汁的上浮处理方法,其流程如下:
在混合汁中加入磷酸(50-150PPM)、石灰乳,PH值控制在6.8-7.8,并加热(50-65℃)后进入硫熏塔;在硫熏塔中加入少量的二氧化硫、二氧化碳和石灰乳,进行轻度一次硫熏中和及轻度二氧化碳饱充(PH值控制在7.2-7.8、硫熏強度控制在5-8);一次硫熏中和后的混合汁大部分直接进入上浮器的混合管,其它(10-30%)则加入聚合氯化铝(10-20PPM)后进入以99%以上的氮气为气源的制泡器,再进入混合管;在混合管内加入絮凝剂(1-3PPM),然后把混合管内的混合汁送入上浮器进行分离处理,便得到色值更低的浮清汁。浮清汁经二次预灰加入磷酸调节PH值6.8-7.0,进入下一道糖厂原有流程;浮渣则加入部分蔗糠,加热后与沉降池的泥汁一起混合送吸滤机过滤。
实施例2、对中和汁的上浮处理方法,其流程如下:
从中和器出来的中和汁大部分直接送入上浮器的混合管,其它(10-30%)则加入聚合氯化铝(10-20PPM)后进入以99%以上的氮气为气源的制泡器,再进入混合管;在混合管内加入阳离子型絮凝剂(1-3PPM),然后把混合管内的中和汁送入上浮器进行分离处理,便得到色值更低的浮清汁。浮清汁经二次预灰加入磷酸调节PH值7.0-7.3,进入下一道糖厂原有流程;浮渣则加入部分蔗糠,加热后与沉降池的泥汁一起混合送吸滤机过滤。
实施例3、对沉淀池清汁的上浮处理方法,其流程如下:
在微碱性沉淀池清汁(PH7.3-8.0)中,加入磷酸调整PH值在7.0-7.2,然后大部分直接进入上浮器的混合管,其它(10-30%)则加入聚合氯化铝(5-20PPM)后进入以99%以上的氮气为气源的制泡器,并送入混合管;在混合管内加入絮凝剂(1-3PPM),然后把混合管内的沉淀池清汁送入上浮器进行分离处理,便得到色值更低的浮清汁。浮清汁进入下一道糖厂原有流程;浮渣则加入部分蔗糠后,与沉淀池的泥汁一起混合送吸滤机过滤。
实施例4、对蒸发粗糖浆的上浮处理方法,其流程如下:
蒸发粗糖浆送入硫熏塔,在硫熏塔中加入少量的二氧化硫、二氧化碳和糖化钙溶液,对蒸发粗糖浆进行轻度硫熏及轻度二氧化碳饱充(PH值控制在7.0-7.3,硫熏強度控制在3-6),然后加热到70-87℃;加热后的蒸发粗糖浆,大部分直接进入反应箱;其它(10-30%)则加入聚合氯化铝(10-50PPM)后进入以99%以上的氮气为气源的制泡器,并送入反应箱;在反应箱内加入磷酸(50-200PPM,按五氧化二磷计),PH值控制在6.5-6.8;反应后的蒸发粗糖浆送入混合管;在混合管内加入絮凝剂(6-12PPM);把混合管内的蒸发粗糖浆送入上浮器进行分离处理,便得到色值低的清糖浆。浮渣送入蔗汁上浮器分离处理。
实施例5、对甲洗蜜和赤砂糖混合糖浆的上浮处理方法,其流程如下:
赤砂糖用经处理后的吸滤机滤清汁或沉淀池清汁回溶,并与回煮甲糖的部分甲洗混合,组成浓度为60-65%的混合糖浆。
混合糖浆送入硫熏塔,在硫熏塔中加入少量的二氧化硫、二氧化碳和糖化钙溶液,对混合糖浆进行轻度硫熏及轻度二氧化碳饱充(PH值控制在7.0-7.3,硫熏強度控制在3-6),然后加热到70-87℃;加热后的混合糖浆,大部分直接进入反应箱;其它(10-30%)则加入聚合氯化铝(10-50PPM)后进入以99%以上的氮气为气源制泡器,并送入反应箱;在反应箱内加入磷酸(50-200PPM,按五氧化二磷计),PH值控制在6.5-6.8;反应后的混合糖浆送入混合管;在混合管内加入絮凝剂(6-12PPM);把混合管内的混合糖浆送入上浮器进行分离处理,便得到色值低的清糖浆。浮渣送入蔗汁上浮器分离处理。
应用效果1:
本发明人2006年,在广西、云南的一些糖厂开始试验本项技术,以此升级改造蔗汁低温磷浮工艺:我们用99%以上的氮气取代空气为气源制造微气泡,并对混合汁先进行一次硫熏中和,以及轻度二氧化碳饱充,再进行上浮处理。由于加入了惰性的氮气和具有杀菌作用的二氧化硫气体,有效抑制了蔗汁中酚类物质的氧化褐变作用及蔗汁发酵、蔗糖转化现象。同时,使用了新式防发酵上浮器,克服了传统上浮器因沉渣累积引起的增色现象。在磷酸加入量只有传统低温磷浮法的二分之一的条件下,混合汁的平均色值从3829IU降到1645IU。证实了本项技术的可行性。
应用效果2:
本发明人曾在广西一些糖厂对甲洗蜜、赤砂糖混合糖浆和蒸发粗糖浆分别进行如下的上浮处理:1、在硫熏塔中加入少量的二氧化硫、二氧化碳气体和糖化钙溶液,对混合糖浆(粗糖浆)进行轻度硫熏及轻度二氧化碳饱充,减少其粘度。2、采用以99%以上的氮气为气源的新型组合式制泡器。组合式制泡器内装有自主研发的微泡制泡器和超微泡制泡器,为上浮分别提供惰性的氮气微气泡和超微气泡,并在制泡器中加入少量的聚合氯化铝,让气泡带正电荷,去吸附有机非糖分絮体和絮凝剂,除故杂、脱色率较高。3、采用自主研发的新式糖浆上浮器,克服传统糖浆上浮器因沉渣累积引起的增色现象。糖浆经此法处理后,纯度平均提高1.30AP,色值平均下降48.56%。

Claims (7)

1、一种糖汁气浮清净方法,包括现有糖厂的蔗汁气浮清净工艺和蒸发粗糖浆的絮凝上浮澄清工艺过程,其特征在于:将现有蔗汁的气浮清净工艺和蒸发粗糖浆的絮凝上浮澄清工艺过程中通入的空气改为氮气。
2、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:所述的氮气是自制氮气或外购氮气,氮气纯度在99%以上,氮气使用量为糖汁体积的1-2%,氮气的使用压力为0.1-0.5MPa。
3、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:所述的蔗汁是指浓度在25%以下的混合汁、渗出汁、中和汁、清汁或滤汁;所述的糖浆是指浓度在50%以上的蒸发粗糖浆、回溶糖浆或糖蜜。
4、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:自制氮气的制备工艺过程是:在糖厂原有空气站中,将空压机出口的压缩空气,经过滤器、除水器后进入制氮机,采用变压吸附、膜分离或低温空分技术,制得纯度为99%以上的氮气送入贮气罐,分离出的氧气通过管道输送锅炉工段作为助燃气体,或者净化后灌入钢瓶供其它行业使用。
5、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:蔗汁的气浮清净工艺是在压榨后的蔗汁加入磷酸和石灰乳进行预灰,再加入二氧化硫、二氧化碳进行一次硫熏饱充,然后进入上浮器,加入絮凝剂,通入氮气进行气浮,得到浮清汁,浮清汁经调节PH值后进入下一道糖厂原有的澄清和浓缩流程;浮渣处理后送吸滤机过滤。
6、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:糖浆的絮凝上浮澄清工艺是将浮清汁经过糖厂原有的澄清和浓缩流程后得到的浓糖浆或回煮糖蜜进行轻度硫熏和二氧化碳饱充,加入絮凝剂后进入反应箱,通入氮气进行气浮,采用磷酸上浮分离处理,得到色值较低的清糖浆或糖蜜,浮渣送回混合汁上浮处理。
7、根据权利要求1所述的糖汁气浮清净方法,其特征在于:该方法在甜菜糖汁清净工艺上的应用。
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