CN101845521B - 一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强化硫熏的蔗汁澄清工艺方法，该方法包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物或是先通入一级散气箱，然后将从一级散气箱出来的全部或部分蔗汁以及尾气通入二级硫熏中和反应器，或是将从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物直接通往二级硫熏中和反应器，进行二级硫熏中和反应。本发明充分利用传统硫熏中和工序中未被吸收的SO2，使SO2吸收充分，有效降低硫磺用量15％以上，同时减少了尾气中SO2对环境的污染，形成的CaSO3沉淀颗粒均匀、结实、吸附性能好，蔗汁中残留的SO3 2-、Ca2+含量低，蔗汁质量高。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种制糖工艺方法，尤其涉及一种强化蔗汁硫熏中和反应的蔗汁澄清工艺方法。
【背景技术】
白砂糖色值和含硫量是白砂糖最重要、技术难度最大的质量指标。糖厂的脱色是通过澄清工序完成的。在目前最普遍采用的亚硫酸法澄清工艺中，通过添加SO2、石灰和磷酸，形成亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀从而将糖汁中的胶体、色素吸附而除去。因而，亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀对胶体色素的吸附能力直接影响到澄清脱色效果。另一方面，SO2与石灰的反应速度及反应程度将直接影响到清汁中SO3 2-和Ca2+的残留量，并最终影响到成品白砂糖的含硫量、灰分含量以及设备管道的积垢情况、清汁pH波动等；此外，蔗汁对SO2吸收效果的好坏，还影响到硫磺的用量，影响制糖生产成本。
虽然亚硫酸法澄清工艺有着悠久的历史，工艺已相当成熟，但是，制糖生产过程中的硫熏中和反应还普遍存在不少问题，主要表现在以下几个方面：(1)蔗汁吸收SO2速度慢且不充分；(2)石灰与SO2反应不够完全；(3)亚硫酸钙沉淀颗粒不结实，粒度不均匀。
上述情况会造成如下危害：(1)后续工序蔗汁pH波动，影响糖汁质量；(2)清汁中SO2残留量大，最终导致成品白砂糖中含硫量高，使白砂糖降级；(3)糖汁残留钙盐含量高，导致产品灰分高、设备管道积垢严重；(4)糖汁中无机物的含量高，从而使造蜜率升高，糖分收回率降低；(5)由于CaSO3颗粒不结实，吸附和沉降性能下降，脱色效果差；(6)石灰与SO2反应不完全，SO2得不到充分吸收和利用，硫磺用量大；(7)由于蔗汁吸收SO2不充分，从散气箱排出的尾气中SO2含量较高，直接排到大气中会造成环境污染。
脱色效果受到亚硫酸钙沉淀的吸附性能及沉淀颗粒密度即致密程度的影响，而SO2残留则是未参与中和反应的SO2或SO3 2-、HSO3 -，实质上是由中和反应程度和速度决定的，因而，若能够在特定的条件下，加快中和反应速度和加大反应程度，并使沉淀颗粒结实，就能够达到提高脱色率、降低糖汁中SO2残留量的双重效果。因此，如何提高中和反应速度和反应程度，是提高脱色效果、降低残硫量的关键。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是：提供一种充分利用传统工艺硫熏中和工序中未被吸收的SO2进行二级硫熏中和反应的强化硫熏的蔗汁澄清方法，该方法可以有效降低硫磺用量15％以上，同时减少了尾气中SO2对环境的污染，并能使SO2吸收充分，SO3 2-和Ca2+充分接触并反应形成的CaSO3沉淀颗粒均匀、结实、吸附性能好，蔗汁中残留的SO3 2-、Ca2+含量低，蔗汁质量高。
解决上述技术问题的技术方案是：一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，采用亚硫酸法澄清工艺，包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将石灰、SO2及经过预灰、一次加热后的混合蔗汁通入一级硫熏中和反应器进行一级硫熏中和反应，从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物，或是先通入一级散气箱，然后将从一级散气箱出来的全部或部分蔗汁以及尾气通入二级硫熏中和反应器，或是将从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物直接通往二级硫熏中和反应器，同时加入石灰，进行二级硫熏中和反应，从二级硫熏中和反应器出来的气液混合物通入散气箱散气后，再按常规进入二次加热和沉降工序。
本发明之一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，具有以下有益效果：
(1)SO2被蔗汁吸收充分、降低了硫磺用量、减少了环境污染：
通过一级硫熏中和反应后，尾气中还含有大量的SO2没有被吸收，这时若将尾气直接外排，一方面造成SO2的浪费而使硫磺用量加大，另一方面会造成环境污染；本发明采用二级硫熏中和反应，充分利用传统工艺中散气箱排出的尾气中的SO2，使尾气中的SO2被再次吸收，一方面可以充分利用SO2，减少硫磺用量，可以有效降低硫磺用量15％以上，另一方面可以减少排放的尾气对环境的污染。
(2)残留的SO3 2-含量低：
硫熏中和后经过沉降澄清得到的蔗汁中SO3 2-的含量，直接影响到白砂糖中二氧化硫的含量。随着国民经济的发展和产品质量意识的提高，白砂糖的二氧化硫含量要求有进一步降低的趋势。因此如何有效减少白砂糖中二氧化硫含量，是糖厂面临的一个重要问题，尤其在生产出现波动时更加容易产生二氧化硫含量超标的情况。本发明的实施，使蔗汁在一级硫熏中和反应器中反应后，再次在二级硫熏中和反应中进一步反应，由于在二级硫熏中和反应器中，硫熏中和汁被再一次强烈的搅动、混合，产生冲击、湍流，强化了传质过程，因SO3 2-和Ca2+的接触、反应更加充分，大大降低了中和汁中SO3 2-的残留量，从而为最终降低白砂糖成品中的残硫量提供了必要条件。
(3)残留的Ca2+含量低：
糖汁残留Ca2+含量高，一方面会导致产品灰分高，降低产品的质量，同时糖汁中无机物的含量高，会使造蜜率升高，糖分收回率降低；另一方面，糖汁中残留的Ca2+等无机盐，会使设备管道积垢严重，降低传热效率，增加能耗和降低生产效率。本发明的实施，由于硫熏中和汁在二级硫熏中和反应器中被再一次强烈的搅动、混合，产生冲击、湍流，大大降低了溶液体系中Ca2+的含量，从而避免了由于蔗汁中残留Ca2+较多而导致的诸如产品灰分高、糖分收回率降低、增加设备管道的积垢等不利影响。
(4)反应速度快，沉淀颗粒结实，吸附性能好：
在制糖澄清过程，主要是靠SO3 2-和Ca2+反应形成CaSO3沉淀以及PO4 3-和Ca2+反应形成Ca3(PO4)2沉淀从而将糖汁中的胶体、色素吸附而除去。亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀对胶体色素的吸附能力直接影响到澄清脱色效果，而沉淀颗粒的结实程度，即密度大小又直接影响到其沉降性能。硫熏中和汁在二级硫熏中和反应器中被再一次强烈的搅动、混合，产生冲击、湍流条件下，反应体系具有良好的混合作用，加速反应离子的充分接触，从而使得反应速度加快，同时使得生成的CaSO3沉淀颗粒结实，沉降速度快，泥汁体积少，过滤性能好。另一方面，由于反应速度快，形成的沉淀颗粒表面新鲜，颗粒对蔗汁中胶体、色素等杂质等吸附能力强，提高了蔗汁的澄清脱色效果。此外，SO3 2-和Ca2+反应形成CaSO3沉淀的反应速度快，会使得SO2吸收充分，提高SO2的利用率；同时，SO2的快速稳定吸收还会使体系pH维持稳定，避免由于局部过酸使蔗糖转化，造成蔗糖损失，或局部过碱会使还原糖分解，影响蔗汁质量。
(4)产生的沉淀颗粒均匀：
SO3 2-和Ca2+反应形成CaSO3沉淀颗粒的大小均匀性影响到颗粒在沉降器中沉降的稳定性及均衡性。如果颗粒不均匀，会造成沉降器中沉降不均匀，局部沉降过快，而局部沉降过慢，严重时还可能使沉降器中出现对流翻滚情况，造成沉降效果变差，降低清净效率。因而，CaSO3沉淀颗粒大小均匀性是保证或提高沉降效果从而提高清净效率的关键因素之一。本发明的实施，SO3 2-和Ca2+反应形成CaSO3沉淀颗粒尺寸范围分布较窄，颗粒均匀，增加了蔗汁澄清过程的稳定性，提高澄清效果。
下面，结合附图及实施例对本发明之一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法的技术特征作进一步的说明。
【附图说明】
图1：本发明实施例一之一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法工艺流程框图；
图2：本发明实施例二之一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法工艺流程框图；
图3：本发明实施例三之一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法工艺流程框图。
【具体实施方式】
实施例一：
一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法(参见图1)，包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将石灰和SO2及经过预灰、一次加热后的混合蔗汁通入一级硫熏中和反应器进行一级硫熏中和反应，石灰和SO2加入量分别是通入一级硫熏中和反应器的蔗汁重量的0.16～0.3％、0.14～0.27％，从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物先通入一级散气箱，然后将从一级散气箱出来的全部蔗汁，以及从一级散气箱出来的尾气通入二级硫熏中和反应器，同时加入石灰使中和汁的pH为6.8～7.2，进行二级硫熏中和反应，从二级硫熏中和反应器出来的气液混合物再通入二级散气箱，经过二级散气箱散气后的蔗汁再按常规进入二次加热和沉降工序。
实施例二：
一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法(参见图2)，包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将石灰和SO2及经过预灰、一次加热后的混合蔗汁通入一级硫熏中和反应器进行一级硫熏中和反应，石灰和SO2加入量分别是通入一级硫熏中和反应器的蔗汁重量的0.16～0.3％、0.14～0.27％，从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物先通入一级散气箱，从一级散气箱出来的一部分蔗汁，以及从一级散气箱出来的尾气通入二级硫熏中和反应器，同时加入石灰使中和汁的pH为6.8～7.2，进行二级硫熏中和反应，从二级硫熏中和反应器出来的气液混合物再通入二级散气箱，经过二级散气箱散气后的蔗汁再按常规进入二次加热和沉降工序，另一部分从一级散气箱出来的蔗汁直接按常规进入二次加热和沉降工序。
实施例三：
一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法(参见图3)，包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将石灰和SO2及经过预灰、一次加热后的混合蔗汁通入一级硫熏中和反应器进行一级硫熏中和反应，石灰和SO2加入量分别是通入一级硫熏中和反应器的蔗汁重量的0.16～0.3％、0.14～0.27％，从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物直接通入二级硫熏中和反应器，同时加入石灰使中和汁的pH为6.8～7.2，进行二级硫熏中和反应，从二级硫熏中和反应器出来的气液混合物通入散气箱散气后，再按常规进入二次加热和沉降工序。
本发明各实施例所采用的一级或二级硫熏中和反应器可以是常规的立式管道式硫熏中和器、卧式管道式硫熏中和器、塔式硫熏中和器或是其他类型的硫熏中和反应器。
Claims (5)
1.一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，采用亚硫酸法澄清工艺，包括预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序，其特征在于：所述的硫熏中和工序采用二级硫熏中和反应，即将石灰、SO2及经过预灰、一次加热后的混合蔗汁通入一级硫熏中和反应器进行一级硫熏中和反应，从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物，或是先通入一级散气箱，然后将从一级散气箱出来的全部或部分蔗汁以及尾气通入二级硫熏中和反应器，或是将从一级硫熏中和反应器出来的气液混合物直接通往二级硫熏中和反应器，同时加入石灰，进行二级硫熏中和反应，从二级硫熏中和反应器出来的气液混合物通入散气箱散气后，再按常规进入二次加热和沉降工序。
2.根据权利要求1所述的一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，其特征在于：所述的加入一级硫熏中和反应器的石灰和SO2的量分别是通入一级硫熏中和反应器的蔗汁重量的0.16～0.3%、0.14～0.27%。
3.根据权利要求1或2所述的一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，其特征在于：所述的加入二级硫熏中和反应器的石灰的量为：使中和汁的pH为6.8～7.2。
4.根据权利要求1或2所述的一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，其特征在于：所述的一级硫熏中和反应器和二级硫熏中和反应器是常规的立式管道式硫熏中和器、卧式管道式硫熏中和器或塔式硫熏中和器。
5.根据权利要求3所述的一种强化硫熏中和的蔗汁澄清方法，其特征在于：所述的一级硫熏中和反应器和二级硫熏中和反应器是常规的立式管道式硫熏中和器、卧式管道式硫熏中和器或塔式硫熏中和器。
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