CN101538620A

CN101538620A - 一种糖汁碳酸法澄清的改进工艺

Info

Publication number: CN101538620A
Application number: CN200910114022A
Authority: CN
Inventors: 刘慧霞; 迈克尔·沙士卡
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: CN101538620B

Abstract

一种糖汁碳酸法澄清的改进工艺，先将待澄清的糖汁添加石灰乳或氢氧化钙至pH10.8－11.8得加灰汁；后用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH9.7－11，固液分离得一清汁；再用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH7.8－8.4得二碳汁，将二碳汁先中和后加热再过滤得到澄清汁。可出产符合国标的一级或优级白砂糖。本发明处理一吨甘蔗使用CaO重量仅需0.3～0.5％，清汁纯度提高1～1.5，白砂糖的含硫量大幅降低或不含硫。且因强碱性滤泥量减少60～75％，滤泥中的有机质比例大，用糖蜜酒精废液中和后可制成高效有机肥，彻底解决滤泥污染问题。

Description

一种糖汁碳酸法澄清的改进工艺

技术领域

本发明涉及一种用石灰和二氧化碳作澄清剂的糖汁碳酸法澄清的改进工艺领域。

背景技术

甘蔗制糖工业已有一百多年历史，传统的糖汁澄清方法主要有石灰法、亚硫酸法和碳酸法。国内甘蔗糖厂糖汁澄清主要应用亚硫酸法和碳酸法。

石灰法以石灰作为主要的澄清剂，其特点为石灰用量少、流程短、蔗糖转化少、投资省，但澄清效果较差，只能生产粗糖。

亚硫酸法以石灰和二氧化硫为主要澄清剂。通过预灰、加热、硫熏中和、沉降、过滤等工序来澄清糖汁。目前各糖厂普遍使用的澄清方法为磷酸亚硫酸法，此法还加入磷酸作为辅助澄清剂。所得清汁色值较低、白砂糖产品含非糖分较少，但残硫量普遍较高，其清净效率远低于碳酸法，生产流程和生产成本也低于碳酸法。我国甘蔗制糖工业大多数采用亚硫酸法澄清，习惯采用高硫熏的澄清工艺条件。

碳酸法以石灰(有效成份是CaO)和二氧化碳作为主要的澄清剂，它主要是通过一次加热、预灰、一碳加灰饱充、一次过滤、二次加热、二碳饱充、二次过滤、三次加热、硫漂等工序，利用碳酸钙为主的沉淀物有效地去除各种非糖分。其清汁色值低、产品非糖分少，清净效率在常用澄清方法中是最高的。所得产品白砂糖的纯度高，色泽较低，贮存时较少变色，产品残硫量不高。但碳酸法的缺点是生产流程长、设备多，耗用大量石灰和二氧化碳，生产成本较高，而且碳酸法澄清会生成污染环境还难以处理的大量强碱性滤泥。目前传统碳酸法澄清产生的大量强碱性滤泥对环境的污染，已成为碳酸法能否可持续发展的问题。

随着人们生活水平的提高，我国对白砂糖产品的质量、特别是产品的二氧化硫含量提出了更高的要求。新修订的GB317-2006《白砂糖》国家标准采用了国际标准，在卫生指标中，二氧化硫含量比老标准更加严格：一、二级白砂糖的二氧化硫从≤40降为≤30mg/kg，优级白砂糖二氧化硫从≤20降为≤15mg/kg，精制白砂糖二氧化硫修订到≤6mg/kg。我国一般亚硫酸法白砂糖二氧化硫含量为15-30mg/kg，碳酸法产品二氧化硫含量低于10mg/kg。制糖企业只有降低白砂糖的二氧化硫含量，才能提高产品的市场竞争力。近年来，能源和硫磺，磷酸等物资紧缺，价格一路飙升，糖厂必须降低生产成本和提高产品质量同时进行，故碳酸法和亚硫酸法糖厂都在设法减少澄清剂，特别是减少硫磺的使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可大幅减少碳酸法澄清的石灰使用量和滤泥排放量、或取代亚硫酸法澄清的糖汁碳酸法澄清的改进工艺。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

糖汁碳酸法澄清的改进工艺为：

以石灰和二氧化碳作为主要澄清剂，采用预灰、加热、加灰、饱充、过滤、硫漂的工序，利用碳酸钙为主的沉淀物去除各种非糖分，其特征是：加灰和饱充的工艺操作分开来实施，首先将待澄清的糖汁添加石灰乳或氢氧化钙乳液至pH值10.8-11.8得加灰汁，再用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值9.7-11，直接进行固液分离得一清汁；再用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值7.8～8.4得二碳汁。

对二碳汁采用先中和后加热再过滤的工艺：将二碳汁或与初压汁混合的一清汁用磷酸或二氧化硫，或磷酸加二氧化硫中和至pH值6.8-7.5，经加热后再分离其中的沉淀物得澄清汁。

或将一清汁直接用二氧化碳或磷酸或二氧化硫或其中任二种中和至pH值6.3-7.5，经加热后再分离其中的沉淀物得澄清汁。

本发明处理每吨甘蔗使用CaO重量仅需0.3～0.5％，清汁纯度提高1～1.5，整个澄清过程蔗糖量的转化和损失可减少1.5～2.5％，澄清后的蔗汁色值为2500～3500IU420nm，较好的可以达到2000IU。白砂糖的含硫量大幅降低，甚至不含硫。同时，由于强碱性滤泥重量减少60～75％，不仅滤泥带走糖份的损失相应减少，而且滤泥中的有机质比例大大增加，预期用糖厂副产品糖蜜酒精生产过程的糖蜜酒精废液完全可以中和这些强碱性滤泥，将这些滤泥制成高效有机肥料，可彻底解决碳酸法澄清强碱性滤泥对环境的污染问题，实现糖业的可持续发展。

具体实施方式

实践证明：碳酸法澄清比亚硫酸法更高效。但由于传统的碳酸法工艺条件较粗放且不够合理，远远偏离最佳的澄清工艺条件，澄清过程每100T甘蔗耗用CaO 1.8-2.2T，不仅澄清成本和糖份损失大，且产生的大量强碱性滤泥对环境造成严重污染。

本发明公开了一种甘蔗汁澄清的新方法。首先将传统碳酸法的一次加灰饱充操作的加灰和饱充分开来实施：将待澄清的蔗汁加入石灰乳(有效CaO重量大于80％)或氢氧化钙乳液至强碱，再送入反应器用二氧化碳进行碳酸饱充，碳酸饱充后的混浊蔗汁进行固液分离去除固体杂质，得到的一碳清汁再次用二氧化碳饱充至pH值7.8-8.4得二碳汁。然后，将传统碳酸法的二碳汁先过滤后中和再加热的工艺步骤改为先中和后加热再过滤：即先以二氧化碳或磷酸或二氧化碳加磷酸对二碳汁进行中和处理至中性附近得到中和汁，再将中和汁加热至沸腾后进行固液分离，得到质量与现行碳酸法和亚硫酸法质量类似的澄清汁，可出产符合国标的一级或优级白砂糖。

将传统碳酸法的一次加灰饱充操作中的加灰和饱充分开来实施，在加灰完成后才进行二氧化碳饱充，可减少石灰用重量60-75％，强碱性滤泥减少60-75％；通过用磷酸代替硫磺作辅助澄清剂，可使白砂糖产品完全不含硫；通过改变加热温度和二次过滤的次序，使清汁含钙重量比传统碳酸法减少约20％，使钙盐沉淀生成更完全，清汁含钙盐降低，改善糖汁蒸发的传热效能又提高清汁纯度。

本发明采用的工艺步骤是：

1.将压榨所得混合汁立即加适量石灰或氢氧化钙乳液至pH值7.0-7.6；混合汁包括二压汁、赤砂糖液或粗糖洗蜜等待澄清原料。

2.将蔗汁加热至30-60℃，最好选择在40-50℃。

3.添加石灰或氢氧化钙乳液，加入的石灰量(CaO)为需进行一碳加灰处理的糖汁重量的0.2-0.4％，控制pH值10.8-11.8；本步骤耗用时间为1-5分钟

4.用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值9.7-11得一碳汁；本步骤耗用时间为4-10分钟。

5.添加聚丙烯酰胺聚合物，加入量为1-10mg/L；最好选择在2-5mg/L，加入的聚丙烯酰胺聚合物分子量要在1,000,000以上。

6.除去一碳汁的沉淀物，得到一清汁。可采用重力沉降与机械过滤或滤布过滤的方法分离，或只采用机械过滤或滤布过滤的方法分离；若通过沉降器来完成，则泥汁送去过滤。蔗汁在沉降器的停留时间为15-40分钟。

7.将一清汁用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值7.8-8.4得二碳汁；其作用是充分生成碳酸钙沉淀，同时可减少磷酸或硫磺的用量。

8.将二碳汁用磷酸或二氧化硫中和至pH值6.3-7.5得中和汁；其作用是充分生成钙盐沉淀，显著减少蒸发积垢，提高蒸发罐的传热效率。(若步骤7用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值6.3-6.8，则此步骤可省略)

9.将中和汁加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺聚合物，过滤得澄清汁。加热至沸腾可减少糖汁中残留的钙盐，同时使糖汁易于过滤。分离方法可采用上浮或过滤，过滤可采用压滤或真空吸滤。其滤泥重量约为中和汁重量0.1％。

实施例1：

将压榨所得混合汁加适量石灰乳至pH值7.4，将蔗汁加热至40℃，添加石灰乳至pH值11.3，用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值10.4，得一碳汁，加聚丙烯酰胺2mg/L汁，泵至沉降器中分离出一清汁，泥汁经过滤后与一清汁合并，再用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值8.2得二碳汁，将二碳汁用磷酸中和至pH值6.7得中和汁，中和汁加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺1mg/L汁，用压滤机过滤得色值为2100IU_(420nm)的澄清汁。

实施例2：

将压榨所得混合汁加适量石灰乳至pH值7.0，将蔗汁加热至50℃，添加石灰乳至pH值11.5，用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值10.5，得一碳汁，加聚丙烯酰胺3mg/L，用离心机分离出一清汁，用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值8得二碳汁，将二碳汁用二氧化硫中和至pH值7.1得中和汁，中和汁加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺1mg/L，用压滤机过滤得色值为2000IU_(420nm)的澄清汁。

实施例3：

将压榨所得二压汁加石灰乳至pH值11.6，用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值10.8，加聚丙烯酰胺3mg/L，沉降器分离出一清汁，泥汁过滤分离出的清汁与一清汁和初压汁混合(初压汁经预灰pH值7.0、加热60℃)，用磷酸和二氧化硫中和至pH值7得中和汁，加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺3mg/L，用沉降器分离得色值为2400IU_(420nm)的澄清汁，少量泥汁用压滤机过滤分离滤泥后与澄清汁合并。(注：初压汁是由第一座压榨机榨出的蔗汁，二压汁是由第二座之后各座榨机榨出汁的总和汁。本法特别适用于亚硫酸法澄清工艺改造，可大大降低白砂糖中的含硫量。生产成本相当于现行亚硫酸法澄清工艺。

实施例4：

将压榨所得二压汁加适量氢氧化钙乳液至pH值7.0，加热至60℃，将待回溶的赤砂糖加入溶解成为赤砂糖混合汁，添加石灰乳至pH值11，用二氧化碳气体饱充至pH值10.4，得一碳汁，加聚丙烯酰胺2mg/L，沉降器分离出一沉清汁，泥汁过滤分离出清汁与一沉清汁和初压汁混合得一清汁，用二氧化碳气体对一清汁进行第二次饱充至pH值8得二碳汁，将二碳汁用二氧化硫中和至pH值7.1得中和汁，加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺2mgL，用沉降器分离得色值为2600IU_(420nm)的澄清汁，少量泥汁用压滤机过滤分离滤泥后与澄清汁合并。(注：本法特别适用于需将赤砂糖回溶重新澄清的亚硫酸法澄清工艺，生产成本低于或等于现行亚硫酸法澄清，可显著提高赤砂糖液的脱色率。)

实施例5：

将粗糖洗蜜与混合汁的混合糖液加适量石灰乳至pH值7.4，将蔗汁加热至50℃，添加石灰乳至pH值11.3，用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值10.3，得一碳汁，加聚丙烯酰胺3mg/L，用离心机分离出一清汁，离心分离所得少量浓浆用压滤机回收糖汁并入一清汁。用二氧化碳气体对一清汁进行第二次饱充至pH值8.2得二碳汁，将二碳汁用磷酸中和至pH值6.8得中和汁，中和汁加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺1mg/L，用压滤机过滤得色值为2300IU_(420nm)的澄清汁。

实施例六：

将压榨所得混合汁加适量石灰乳至pH值7，将蔗汁加热至45℃，添加石灰乳至pH值11.4，用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值10.5，得一碳汁，加聚丙烯酰胺2mg/L汁，泵至沉降器中分离出一清汁，泥汁经过滤后与一清汁合并，再用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值6.6得中和汁，中和汁加热至沸腾，添加聚丙烯酰胺2mg/L汁，用压滤机过滤得色值为2200IU_(420nm)的澄清汁。

Claims

1.一种糖汁碳酸法澄清的改进工艺，以石灰和二氧化碳作为主要澄清剂，采用加热、加灰、饱充、过滤、硫漂的工序，利用碳酸钙为主的沉淀物去除各种非糖分，其特征是：加灰和饱充的工艺操作分开来实施，首先将待澄清的糖汁添加石灰乳或氢氧化钙乳液至pH值10.8-11.8得加灰汁，再用二氧化碳气体进行第一次饱充至pH值9.7-11，直接进行固液分离得一清汁；再用二氧化碳气体进行第二次饱充至pH值7.8-8.4得二碳汁。

2.如权利要求1所述的糖汁碳酸法澄清的改进工艺，其特征是对二碳汁采用先中和后加热再过滤的工艺：将二碳汁或与初压汁混合的一清汁用磷酸或二氧化硫，或磷酸加二氧化硫中和至pH值6.8-7.5，经加热后再分离其中的沉淀物得澄清汁。

3.如权利要求1所述的糖汁碳酸法澄清的方法，其特征在于将一清汁直接用二氧化碳或磷酸或二氧化硫或其中任二种中和至pH值6.3-7.5，经加热后再分离其中的沉淀物得澄清汁。