CN102021250A - 一种糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法。将糖汁进行加热，然后加入石灰乳，调节pH值在8.0-8.5，再加入糖汁量0.01-0.05％/的阴离子无机胶体作为絮凝剂，保持pH值在8.0-8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0-7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤，所得滤清汁与澄清汁混合，然后经蒸发、浓缩、煮糖、结晶、分蜜后可得到一级品以上白砂糖；或者经蒸发、浓缩后得糖浆，加入糖浆量0.2％-1％有机膨润土，搅拌吸附5min-20min后用滤布过滤，再进行煮糖、结晶、分蜜后可直接生产无硫精制糖。本发明澄清效果好，清汁纯度高，工艺流程短，工艺操作安全性高，劳动强度低。

Description

一种糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法

技术领域

本发明涉及制糖工艺，特别是一种以甘蔗压榨或进口原糖溶解所得糖汁糖浆为原料制糖澄清生产高品质白砂糖的方法。

背景技术

食糖是人民生活必需品之一，并也是国家重要的战略性储备物资。目前世界上甘蔗制糖工业生产普遍采用的有亚硫酸法、碳酸法和“两步法”(即先生产原糖再经精炼生产白砂糖)三种工艺，其中我国大都采用前两种生产工艺，澳大利亚、古巴、巴西等国家主要使用“两步法”工艺。碳酸法生产的白砂糖质量较优，残硫量较低，一般都在10mg·kg^-1以内，但生产成本高，且产生的滤泥易吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙，结硬而无法利用，环境污染严重，导致碳法工艺难以推广；“两步法”工艺虽可生产出品质优良的白砂糖，但生产过程长，能耗大，投资和生产成本都高很多，难以被发展中国家(包括中国)制糖企业所接受；目前发展中国家特别是中国和亚洲一些国家，主要还是采用亚硫酸法生产耕地白砂糖。该生产工艺在我国已具有几十年历史，流程和设备较简单，除产品含硫量较高外，其他质量指标基本可达到碳酸法的水平，故现在甘蔗制糖生产中仍占据着主导地位。另一方面，随着人民生活水平和消费水平的提高，对白砂糖的质量要求也越来越高，国家也提高了白砂糖的质量标准，中国白糖用于制造高级饮料大概每年达150万吨左右，罐头用糖25万吨，果脯用糖20万吨，制药用糖20万吨，并都逐步要求使用精糖及高品质糖。但亚硫酸法残硫含量高，产品易返潮变黄，被大中型食品饮料企业拒之门外，市场竞争力日益下降，这已成为甘蔗制糖行业中的难题。多年来，许多科研部门及企业针对亚硫酸法工艺存在的弊病，投入了大量精力进行研究，希望在糖汁或糖浆澄清过程中，找到一种能够低成本高效去除色素，蛋白质和淀粉等杂质的方法，从而提高糖汁或糖浆的纯度，降低色值。这对于降低制糖生产成本优化产品结构，实现用简单，经济的办法解决长期困扰制糖行业产品质量难以提高的问题，从根本上改变亚硫酸法生产工艺及生产设备不能生产精糖及高品质饮料糖的现状，实现糖厂亚硫酸法工艺的替代或产品升级具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以甘蔗压榨或进口原糖溶解所得糖汁或糖浆为原料制糖澄清生产高品质白砂糖的方法。它也可以取代传统亚硫酸法制糖工艺中使用二氧化硫对蔗汁进行硫熏澄清及糖浆进行脱色的操作过程和设备，该方法减少了石灰和磷酸用量，实现了清洁生产，并提高了糖汁或糖浆的纯度、降低其色值。

本发明的糖汁或糖浆(以下可统称糖液)澄清制备高品质白砂糖的方法是：

将糖汁进行加热，然后加入石灰乳(石灰乳浓度为8-12波美度)，调节pH值在8.0-8.5，再加入糖汁量0.01-0.05％/的阴离子无机胶体絮凝剂，保持pH值在8.0-8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0-7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤，所得滤清汁与澄清汁混合，然后经蒸发、浓缩、煮糖、结晶、分蜜后可得到一级品以上白砂糖；或者经蒸发、浓缩后得糖浆，加入糖浆量0.2％-1％有机膨润土，搅拌吸附5min-20min后用滤布过滤，再进行煮糖、结晶、分蜜后可直接生产无硫精制糖。

其中所述的阴离子无机胶体絮凝剂为改性聚硅酸微凝胶絮凝剂。其制备方法为：在高速搅拌条件下，将模数为3.2、二氧化硅浓度为5～15％的水玻璃用10～30％重量百分比浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为9～11，制备成聚硅酸微凝胶；用1～3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85～95％的壳聚糖，配制成1～3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，将溶液按壳聚糖占二氧化硅质量比0.2～1％加入聚硅酸微凝胶中，充分搅拌2～10min后，将溶液用水稀释5二氧化硅浓度为0.5～2％，再充分搅拌10～30min，真空干燥或自然晾干，所得固体粉末即为制备出壳聚糖改性聚硅酸微凝胶絮凝剂。

所述的有机膨润土是经壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵高分子聚合物同时或分别改性的钠基膨润土。其制备方法是：用1～3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85～95％的壳聚糖，配制成1～3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，再配制质量百分比浓度5～20％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，待用；在捏合机中放入钠基膨润土10kg，加热至80～90℃，充分搅拌加热后，按照壳聚糖∶聚二甲基二烯丙基氯化铵∶钠基膨润土＝1∶1∶200～1∶1∶500的比例次序缓缓加入上述高分子聚合物溶液至粉体中，继续搅拌10～30min，从捏合机中取出混合物，80～90℃烘干后，即制备出高分子聚合物改性有机膨润土。

在加热过程中，糖液加热的温度为65℃-115℃，最好是85℃-105℃。在这样的温度下，有利于加速下一步处理过程中发生的化学反应，提高阴离子无机胶体与糖汁中非糖杂质间絮凝的效果，加快絮凝体沉降速度，提高有机膨润土与糖浆中非糖杂质间吸附的效果，加快有机膨润土脱色净化速度。

本发明的糖汁澄清方法的基本原理是改性聚硅酸微凝胶中微小的硅酸粒子可聚集成链状，并最终构成的三维立体凝胶网络，这种三维网络通过壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵高分子聚合物改性后，与糖汁或糖浆中的色素、蛋白质等杂质(大部分带负电荷)通过架桥和电中和作用发生反应，将其团聚在一起形成网状絮凝团结构而沉淀下来。与没有经过高分子聚合物改性、或仅以简单高价金属离子如Zn²⁺，Mg²⁺，B³⁺或Al³⁺离子改性的聚硅酸微凝胶絮凝剂相比，本发明絮凝剂与糖汁中的色素、蛋白质等杂质相互之间发生碰撞、吸附、架桥及聚集的效能更高，从而能团聚沉淀出更清澈透亮，色值更低，纯度更高的糖汁。

本发明的糖浆澄清方法的基本原理是钠基膨润土中的蒙脱石经过壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵插层改性后，蒙脱石中层与层间距加大，表面由亲水性改为亲油性，可更好的吸附糖浆中生成的类黑素、多酚、蛋白质等色素和胶体粒子，而壳聚糖的正电荷特性，对糖浆中的色素蛋白质也具有络合、吸附作用。因此与单独使用钠基膨润土或壳聚糖相比，具有更好效果，经处理后的糖浆色泽微黄、透明澄清、无杂质及沉淀存在，可直接煮制无硫精制糖。

该工艺对糖液中的非糖物质，如色素、蛋白质、悬浮固体、可溶解固体、葡聚糖和淀粉具有很高的去除能力。其中经处理后的糖液中蛋白质和淀粉的含量低于200ppm，脱色率达到90％以上，糖液纯度提高3％-6％以上，除浊率达99％以上，从而可提高糖收率，增加产值。并通过提高糖液纯度有效减少了造成结垢的物质，从而减少了蒸发器及热交换器结垢，减少了清洗次数和难度，节约大量清洗用水，降低了人员操作强度，为清洁生产提供了便利。该工艺絮凝体紧密结实，强度高，易于过滤，仅使用滤布或低真空度真空吸滤机即可分离絮凝体与滤清汁，且滤清汁除浊率仍达99％以上，不用回至混合汁处，而直接与澄清汁混合进入浓缩工序，大大降低了投资，简化了操作步骤。

因此，本发明与传统的磷酸-亚硫酸澄清工艺相比，澄清效果好，清汁纯度高，工艺流程短，工艺操作安全性高，劳动强度低。省去了硫熏工艺及设备，节约了磷酸资源，实现了清洁生产，提升了糖厂的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的糖汁糖浆澄清生产一级白砂糖的工艺流程图。

图2是本发明的糖汁糖浆澄清生产高无硫精制糖的工艺制流程图。

具体实施方式

从图1中可以看出将需澄清的糖汁或糖浆进行加热，然后加入石灰乳(石灰乳浓度为8-12波美度)，调节pH值在8.0-8.5，再加入阴离子无机胶体作为絮凝剂，保持pH值在8.0-8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0-7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤所得滤清汁与澄清汁混合，然后经蒸发、浓缩、煮糖、结晶、分蜜后可得到一级品以上白砂糖。

从图2中可以看出将糖汁进行加热，然后加入石灰乳(石灰乳浓度为8-12波美度)，调节pH值在8.0-8.5，再加入阴离子无机胶体作为絮凝剂，保持pH值在8.0-8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0-7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤所得滤清汁与澄清汁混合，经蒸发、浓缩后所得糖浆，加入0.2％-1％有机膨润土，搅拌吸附5min-20min后用滤布过滤，再进行煮糖、结晶、分蜜后可直接生产无硫精制糖。

实施例1：

改性聚硅酸微凝胶絮凝剂按以下方法制备：

在高速搅拌条件下，将模数为3.2二氧化硅浓度为5％的水玻璃400g用10％重量百分比浓度的稀硫酸进行酸化，至pH为9，制备成聚硅酸微凝胶。用1％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85％的壳聚糖，配制成1％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，将溶液按壳聚糖占二氧化硅质量比0.2％加入聚硅酸微凝胶中，充分搅拌2min后，将溶液用水稀释至二氧化硅浓度为0.5％，再充分搅拌10min，真空干燥或自然晾干，所得固体粉末即为制备出壳聚糖改性聚硅酸微凝胶絮凝剂。

改性有机膨润土按以下方法制备：

用1％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85％的壳聚糖，配制成1％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，再配制质量百分比浓度5％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，待用；在捏合机中放入钠基膨润土10kg，加热至80℃，充分搅拌加热后，按照壳聚糖∶聚二甲基二烯丙基氯化铵∶钠基膨润土1∶1∶200的比例次序缓缓加入上述高分子聚合物溶液至粉体中，继续搅拌10min，从捏合机中取出混合物，80℃烘干后，即制备出高分子聚合物改性有机膨润土。

在糖厂生产过程中，取糖厂中和汁加热到65℃，然后加入石灰乳(石灰乳浓度为8波美度)，调节pH值在8.0，再加入改性聚硅酸微凝胶絮凝剂(糖汁量的)0.05％，保持pH值在8.0约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0，将糖汁放入沉降池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤得滤清汁，与澄清汁混合。测定澄清汁和滤清汁相关指标，结果见表1。

表.1改性聚硅酸微凝胶絮凝剂对糖厂中和汁絮凝指标

滤清汁与澄清汁混合后经蒸发、浓缩、煮糖、结晶、分蜜后得到白砂糖，经检测后符合国家GB317-2006一级白砂糖标准。

实施例2：

改性聚硅酸微凝胶絮凝剂按以下方法制备：

在高速搅拌条件下，将模数为3.2二氧化硅浓度为15％的水玻璃400g用30％重量百分比浓度的稀硫酸进行酸化，至pH为10，制备成聚硅酸微凝胶。用3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为95％的壳聚糖，配制成3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，将溶液按壳聚糖占二氧化硅质量比1％加入聚硅酸微凝胶中，充分搅拌10min后，将溶液用水稀释至二氧化硅浓度为2％，再充分搅拌30min，真空干燥或自然晾干，所得固体粉末即为制备出壳聚糖改性聚硅酸微凝胶絮凝剂。

改性有机膨润土按以下方法制备：

用3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为95％的壳聚糖，配制成3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，再配制质量百分比浓度20％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，待用；在捏合机中放入钠基膨润土10kg，加热至90℃，充分搅拌加热后，按照壳聚糖∶聚二甲基二烯丙基氯化铵∶钠基膨润土1∶1∶500的比例次序缓缓加入上述高分子聚合物溶液至粉体中，继续搅拌30min，从捏合机中取出混合物，90℃烘干后，即制备出高分子聚合物改性有机膨润土。

在糖厂生产过程中，取糖厂糖浆加热到95℃，然后加入石灰乳(石灰乳浓度为12波美度)，调节pH值在8.5，再加入糖汁量重量0.01％的改性聚硅酸微凝胶絮凝剂，保持pH值在8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤，所得滤清汁与澄清汁混合，经蒸发、浓缩后所得糖浆，加入0.1％有机膨润土吸附剂，搅拌20min后，使用滤布过滤，再经过煮糖、结晶、分蜜后，得到无硫白砂糖，经检测后符合国家GB317-2006精制糖标准。

测定过滤后糖浆相关指标，结果见表2，

表.2有机膨润土吸附剂对糖厂粗糖浆脱色净化指标

实施例3：

在原糖精炼厂生产过程中，取原糖配好的60°Bx糖浆，加热到85℃，加入1％有机膨润土吸附剂，搅拌5min后，使用滤布过滤，经过煮糖、结晶、分蜜后，得到无硫白砂糖，经检测后符合国家GB317-2006精制糖标准。测定过滤后糖浆相关指标，结果见表3。

表.3有机膨润土吸附剂对原糖精炼厂糖浆脱色净化指标

Claims (6)

1.一种糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：将糖汁进行加热，然后加入石灰乳，调节pH值在8.0-8.5，再加入糖汁量0.01-0.05％/的阴离子无机胶体作为絮凝剂，保持pH值在8.0-8.5约2分钟后，加入磷酸将pH值降至7.0-7.5，将糖汁放入沉降池或气浮池分离出澄清汁和泥汁，泥汁经滤布或真空吸滤机过滤，所得滤清汁与澄清汁混合，然后经蒸发、浓缩、煮糖、结晶、分蜜后可得到一级品以上白砂糖；或者经蒸发、浓缩后得糖浆，加入糖浆量0.2％-1％有机膨润土，搅拌吸附5min-20min后用滤布过滤，再进行煮糖、结晶、分蜜后可直接生产无硫精制糖。

2.根据权利要求1所述的糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：所述的阴离子无机胶体絮凝剂为改性聚硅酸微凝胶絮凝剂，其制备方法为：在高速搅拌条件下，将模数为3.2、二氧化硅浓度为5～15％的水玻璃用10～30％重量百分比浓度的稀硫酸酸化至溶液pH为9～11，制备成聚硅酸微凝胶；用1～3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85～95％的壳聚糖，配制成1～3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，将溶液按壳聚糖占二氧化硅质量比0.2～1％加入聚硅酸微凝胶中，充分搅拌2～10min后，将溶液用水稀释至二氧化硅浓度为0.5～2％，再充分搅拌10～30min，真空干燥或自然晾干，所得固体粉末即为制备出壳聚糖改性聚硅酸微凝胶絮凝剂。

3.根据权利要求1所述糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：所述的有机膨润土的制备方法是：用1～3％浓度的醋酸溶解脱乙酰度为85～95％的壳聚糖，配制成1～3％重量百分比浓度的壳聚糖醋酸溶液，再配制质量百分比浓度5～20％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，待用；在捏合机中放入钠基膨润土10kg，加热至80～90℃，充分搅拌加热后，按照壳聚糖∶聚二甲基二烯丙基氯化铵∶钠基膨润土＝1∶1∶200～1∶1∶500的比例次序缓缓加入上述高分子聚合物溶液至粉体中，继续搅拌10～30min，从捏合机中取出混合物，80～90℃烘干后，即制备出高分子聚合物改性有机膨润土。

4.根据权利要求1所述的糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：糖液加热的温度在65℃-115℃之间。

5.根据权利要求1所述的糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：有机膨润土吸附时糖浆浓度大于60°Bx。

6.根据权利要求1所述的糖汁糖浆澄清生产高品质白砂糖的方法，其特征在于：石灰乳浓度为8-12波美度。

Images