CN102648296A - 使用直接回收法制备白糖、黄砂糖和红糖的方法 - Google Patents

使用直接回收法制备白糖、黄砂糖和红糖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备白糖、黄砂糖和红糖的方法，该方法包括：对甘蔗压榨和榨汁以提取甘蔗汁；加入石灰到该汁并且从该汁去除外来物质和杂质；在第一真空浓缩器中真空浓缩经过滤的汁以制备含有蔗糖的第一结晶浆液；在第一高速离心机中将该第一结晶浆液离心分离成第一结晶体和第一母液并且回收第一结晶体作为红糖或者输送第一结晶体到第二真空浓缩器；在第二真空浓缩器中真空浓缩该输送的第一结晶体以制备含有蔗糖的第二结晶浆液；在第二高速离心机中将该第二结晶浆液成离心分离第二结晶体和第二母液，输送该第二母液到压榨和榨汁步骤，并且干燥该第二结晶体以制备黄砂糖，或者输送该第二结晶体到第三真空浓缩器；在第三真空浓缩器中真空浓缩该输送的第二结晶体以制备含有蔗糖的第三结晶浆液；以及，在第三高速离心机中将该第三结晶浆液离心分离成第三结晶体和第三母液，输送该第三母液到该第一真空浓缩器，并干燥该第三结晶体以制备白糖。

Description

使用直接回收法制备白糖、黄砂糖和红糖的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备白糖、黄砂糖和红糖的方法，并且尤其涉及一种通过多阶段真空结晶工艺从甘蔗提取的汁中制备白糖、黄砂糖和红糖的方法。
背景技术
通常，利用甘蔗或甜菜制糖。就甘蔗而言，粗糖以如下方式制备：通过压碎甘蔗并且在沸水中煮压碎的甘蔗以提取蔗糖，随后干燥。因为粗糖由甘蔗中含有的蔗糖晶体与各种营养素和纤维一起组成，所以粗糖具有的优点为富含矿物质并且具有风味和香味。然而，粗糖具有较低的含糖量，并且与白糖不同，由于粗糖具有的纤维和其他成分，故粗糖不能长时间存储，并且当在室温下长时间存储时会发生改变风味，使得粗糖难于被配发而用于商业目的。
从该粗糖去除除了蔗糖之外的成分之后产生通常所谓的“白糖”、“黄砂糖”和“红糖”。通常使用以下步骤制备这些类型的糖。通过洗涤和溶解粗糖，通过碳酸化步骤、脱色步骤、离子交换精炼步骤、结晶步骤等从粗糖溶液仅提取蔗糖获得一类糖称为“白糖”。通过再结晶在该白糖步骤期间形成的糖溶液获得一种糖为“黄砂糖”，以及通过加入糖蜜和焦糖到该糖溶液中可以制备“红糖”。这些类型的糖不仅广泛用于调味品，而且还用于包括糖果、面包、酿造、食品加工、食品保藏和饮料的各种工业应用。
在用于制糖的现有工艺中，首先制备粗糖。如图1所示，用于制备粗糖的现有方法包括：压榨和提取汁步骤、加入石灰和过滤步骤、浓缩/结晶步骤、高速离心分离步骤及干燥步骤。
首先，压榨和榨汁步骤为原材料甘蔗被压榨并且从甘蔗杆提取汁的步骤。
加入石灰和过滤步骤为这样的步骤，其中，石灰被加入到所提取的汁中以中和该汁的酸度，然后过滤出通过加入石灰到该汁所产生的沉淀以及外来物质或各种杂质。
浓缩/结晶步骤为这样的步骤，其中，从该过滤的汁中去除水并且该汁被浓缩以沉淀蔗糖成分。
执行高速离心分离步骤以制备粗糖，并且该高速离心分离步骤由以下步骤组成：以大约2000rpm到5000rpm的高转速从浓缩/结晶步骤产生的浆体中分离粗糖。
通过上述方法已经制备粗糖之后，另一工艺被执行以从粗糖制备白糖、黄砂糖和红糖。图2为示出制备白糖、黄砂糖和红糖的现有技术方法的流程图。现有技术方法包括：洗涤粗糖的洗糖步骤，以便从粗糖制备白糖；使洗涤的粗糖成为水相的熔化步骤；向上引导二氧化碳进入碳化塔以形成碳酸钙沉淀物的碳酸化的步骤，该步骤对粗糖熔体脱色并且去除来自粗糖熔体的杂质；对该粗糖熔体脱色的脱色步骤；获得精炼的糖溶液的离子交换精炼步骤；以及浓缩和结晶精炼的糖溶液以获得白糖的步骤。此外，通过浓缩制备白糖之后剩余的糖溶液以形成具有黄色或者褐色的晶体，可以获得黄砂糖和红糖。
如上文所述，用于制糖的现有技术方法为由多个步骤组成的复杂的方法，并且因此，由于在精炼步骤中产生废水和辅料的使用而具有限制，辅料的使用在减少生产成本上施加限制。
因此，本发明人已经研究了可以减少生产成本和提高生产率的制备方法，结果发现，当应用直接回收白糖、黄砂糖和红糖的直接回收法而不用执行制备粗糖的步骤时，该直接回收法不仅提高了制备步骤效率，而且是环保的，这是因为该直接回收法不产生废水，由此完成了本发明。
发明内容
技术问题
本发明提供用于制备白糖、黄砂糖和红糖的环保的方法，该方法改善了根据现有技术的上述方法的复杂性，克服了减少生产成本的限制和消除了废水的生成。
解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明提供用于制备白糖、黄砂糖和红糖的方法，该方法包括：
压榨和榨汁步骤，用于对甘蔗压榨和榨汁以提取甘蔗汁（步骤1）；
加入石灰和过滤步骤，用于加入石灰到该汁并且从该汁去除外来物质和杂质（步骤2）；
第一真空结晶步骤，用于在第一真空浓缩器中真空浓缩经过滤的汁以制备含有蔗糖的第一结晶浆液（步骤3）；
在第一高速离心机中将该第一结晶浆液离心分离成第一结晶体和第一母液并且回收该第一结晶体作为红糖或者输送该第一结晶体到第二真空浓缩器的步骤（步骤4）；
第二真空结晶步骤，用于在该第二真空浓缩器中真空浓缩输送的第一结晶体以制备含有蔗糖的第二结晶浆液（步骤5）；
在第二高速离心机中将该第二结晶浆液离心分离成第二结晶体和第二母液，将该第二母液输送到该压榨和榨汁步骤，并且干燥该第二结晶体以制备黄砂糖，或者输送该第二结晶体到第三真空浓缩器的步骤（步骤6）；
第三真空结晶步骤，用于在该第三真空浓缩器中真空浓缩输送的第二结晶体以制备含有蔗糖的第三结晶浆液（步骤7）；以及
在第三高速离心机中将该第三结晶浆液离心分离成第三结晶体和第三母液，输送该第三母液到该第一真空浓缩器，并干燥该第三结晶体以制备白糖（步骤8）。
有益效果
根据本发明的用于制备白糖、黄砂糖和红糖的方法与现有技术相比具有以下优点。
首先，本发明具有减少生产成本的作用，这是因为本发明为直接回收白糖、黄砂糖和红糖的直接回收法而不进行粗糖制备步骤。在现有技术方法中，通过给定方法从甘蔗制备粗糖，并且随后使粗糖经受多步骤的工艺而制备白糖、黄砂糖和红糖。现有技术的方法关于粗糖由两个单独的生产步骤组成，并且每个生产步骤为复杂的并且增大了生产成本。然而，因为本发明为从甘蔗直接制备白糖、黄砂糖和红糖的方法而不进行粗糖制备工艺，因此本发明的方法可以简化制备工艺并且能够大大减少生产成本。此外，因为本发明的方法更简单，所以本发明还具有提高产品生产率的作用。
第二，本发明的方法为环保的，这是因为没有执行产生废水的精炼步骤。在现有技术方法中，白糖、黄砂糖和红糖由在先制备好的粗糖制取，其中例如，洗涤待使用的粗糖以制备该类型的糖的精炼步骤为必须需要的。然而，在本发明中，没有执行该精炼步骤，因为白糖、黄砂糖和红糖被直接从甘蔗制备而不用制备粗糖。因此，在精炼步骤中产生的废水和在该精炼步骤中辅料的使用被基本消除。此外，在本发明中，因为在用净化水洗涤之后分离出的液体为在该方法中回收的母液，所以不产生废水。这在环境方面为有利的并且可以产生减少设备投入的作用，这增加了成本竞争力。
附图说明
图1为示出从甘蔗制备粗糖的方法的流程图；
图2为示出从粗糖制备白糖、黄砂糖和红糖的方法的流程图；
图3为示出根据本发明的从甘蔗制备白糖、黄砂糖和红糖的方法的流程图；以及
图4为示出根据本发明的从甘蔗制备白糖、黄砂糖和红糖的方法的总流程图。
<附图中使用的主要附图标记的说明>
P：压榨机
FP：压滤机
W：净化水箱
C1：第一真空浓缩器
C2：第二真空浓缩器
C3：第三真空浓缩器
S1：第一高速离心机
S2：第二高速离心机
S3：第三高速离心机
具体实施方式
在下文中，将参考图3和图4详细描述本发明的制备方法。如图3所示，根据本发明的制备白糖、黄砂糖和红糖的方法包括：对甘蔗压榨和榨汁以提取汁的步骤、加入石灰和过滤的步骤、第一真空结晶步骤、第二真空结晶步骤、第三真空结晶步骤、高速离心分离步骤及干燥步骤。此外，图4中示出了根据本发明的制备方法的总流程。
根据本发明的制备方法的步骤1为压榨和榨汁步骤：对甘蔗压榨和榨汁以提取甘蔗汁。在该步骤中，切割成给定尺寸的甘蔗被置于常规压榨器和/或榨汁机中，其中从甘蔗提取汁。
步骤2为加入石灰和过滤步骤：加入石灰到该汁中并从该汁中去除外来物质和杂质。在该步骤中，在步骤1中获得的汁的酸度被降低，并且外来物质被去除。
因为甘蔗汁具有高的酸度并且含有大量的外来物质，所以甘蔗汁不能被直接使用。由于该原因，加入石灰来中和汁，并且过滤出外来物质和杂质。外来物质和杂质的过滤可以使用例如压滤机的常规过滤器来执行。通过执行加入石灰和过滤步骤，基于汁的干重计，汁的蔗糖含量可以被增大至优选80%或大于80%。
步骤3为第一真空结晶的步骤：在第一真空浓缩器中真空浓缩滤出的汁以制备含有蔗糖的第一结晶浆液。在该步骤中，从该汁中制备第一蔗糖晶体。
当滤出的汁被输送到在第一真空浓缩器中的反应器并且通过控制第一真空浓缩器中的温度和真空度进行真空浓缩时，汁的饱和度增大从而使得蔗糖晶体被沉淀，由此获得第一结晶浆液。优选地，第一真空浓缩器中的温度和真空度被分别保持在55℃到90℃和500mmHg-800mmHg，以方便形成浆液。此外，为了方便结晶体的制备，相对于汁的蔗糖含量，种子优选被加入10ppm到200ppm的量，由此获取第一结晶浆液。
此外，因为结晶浆液的脱色率和精炼度根据净化水的温度而变化，因此本发明的方法优选还包括用30℃到40℃的净化水洗涤制备的第一结晶浆液的步骤。更优选地，本发明的方法还包括通过以0.5kg/cm2到2.0kg/cm2的蒸汽压力喷洒经净化的蒸汽洗涤第一结晶浆液。
步骤4为：在第一高速离心机中将第一结晶浆液离心分离成第一浆液和第一母液，并且回收第一结晶体作为红糖或输送第一结晶体到第二真空压缩器。第一母液为最终副产品糖蜜，该糖蜜可以被销售到在生物产业中的发酵工艺中用作碳源。换而言之，如图4所示，第一结晶浆液通过高速离心机S1被分离成红糖和母液（最终副产品糖蜜），并且分离出的红糖被回收作为产品或被输送到第二结晶步骤。在该步骤分离出的母液为本发明的制备方法的最终副产品。
如本文所使用的，术语“红糖”意指具有低的精炼度的糖，该糖为黑褐色、强芳香和潮湿的性质。
当第一结晶浆液被离心分离时，该浆液可以被分离成结晶体和母液。优选地，在55℃到65℃的温度和2000rpm到3000rpm的转速下执行第一结晶浆液的离心分离。该分离出的结晶体可以被干燥以制备红糖。
分离且回收的结晶体被输送到第二真空压缩器并且被用于制备黄砂糖和/或白糖。分离且回收的结晶体可以利用螺旋输送机而被输送到配备有真空浓缩器的反应器，并且使热水穿过螺旋输送机，使得残留在输送机中的结晶体被完全输送到第二真空压缩器。当热水穿过螺旋输送机时，残留在螺旋输送机中的结晶体可以被熔化并且被输送，并且因此在输送机中将没有残留结晶体。优选使用80℃到90℃的热水以便充分熔化残留的结晶体。
如果要制备的黄砂糖或白糖的量比红糖大，优选输送分离的第一结晶体到第二真空压缩器而不是回收第一结晶体作为红糖。因此，每种类型的糖的产率可以根据市场需求容易地被控制。
步骤5为第二真空结晶的步骤：在第二真空浓缩器中真空浓缩含有输送的结晶体的溶液以制备含有蔗糖的第二结晶浆液。在该步骤中，被输送到第二真空浓缩器的结晶体和热水的混合物被真空浓缩以制备第二结晶浆液。
当混合物通过控制第二真空浓缩器内的温度和真空度被真空浓缩时，汁的饱和度被增大从而使得蔗糖结晶体被沉淀，由此获得第二结晶浆液。优选地，第二真空浓缩器内的温度和真空度分别被保持在55℃到90℃并且更优选55℃到75℃，和500mmHg到800mmHg，以方便浆液的形成。此外，为了方便浆液的形成，优选根据蔗糖的亚稳区中的结晶体的颗粒尺寸分布和形状添加和控制55℃到90℃的热水。术语“蔗糖的亚稳区”指在蔗糖溶解度曲线上在特定温度和浓度范围中以超饱和区显示的区，在该区中，仅发生结晶体生长而不发生结晶体的制备。
此外，因为脱色率和精炼度根据净化水的温度而变化，本发明的方法优选还包括用60℃到70℃的净化水洗涤制备的第二结晶浆液的步骤。更优选地，本发明的方法还包括通过以0.5kg/cm2到2.0kg/cm2的压力喷洒经净化的蒸汽洗涤第二结晶浆液的步骤。
步骤6为：在第二高速离心机中将第二结晶浆液离心分离成第二结晶体和第二母液，输送该第二母液到压榨和榨汁步骤，并且干燥第二结晶体以制备黄砂糖，或者输送该第二结晶体到第三真空浓缩器。
如本文所使用的，术语“黄砂糖”指具有一定芳香和颜色并且精炼度比红糖高的糖。
当离心分离第二结晶浆液时，该第二结晶浆液可以被分离成结晶体和母液。优选以55℃到65℃的温度和2000rpm到3000rpm的转速进行离心分离。分离出的母液仍然含有蔗糖，并且因此当该母液被输送到压榨和榨汁步骤时，蔗糖的总回收率可以被增大，因此减少了生产成本。
分离且回收的结晶体可以被干燥以制备黄砂糖，或者可以被输送到第三真空浓缩器。分离且回收的结晶体可以通过使用螺旋输送机被输送到配置有真空浓缩器的反应器，并且使热水通过螺旋输送机，使得残留在该螺旋输送机中结晶体被完全输送到第三真空浓缩器。当使热水通过螺杆输送机时，残留在螺旋输送机中结晶体用热水熔化且被输送，因此在输送机中没有残留的结晶体。优选使用80℃到90℃之间的热水以充分熔化残留的结晶体。
如果待制备的白糖的量比黄砂糖的量大，那么，优选将分离出的第二结晶体输送到第三真空浓缩器而不是回收第二结晶体作为黄砂糖。因此，每种类型的糖的产率可以被容易地控制以匹配市场需求。
步骤7为第三真空结晶步骤：在第三真空浓缩器中真空浓缩含有输送的第二结晶体的溶液以制备含有蔗糖的第三结晶浆液。在该步骤中，被输送到第三真空浓缩器的结晶体和热水的混合物被真空浓缩以制备第三结晶浆液。
当通过控制第三真空浓缩器中的温度和真空度真空浓缩所述混合物时，该汁的饱和度被增大从而使得蔗糖结晶体沉淀，由此获得第三结晶浆液。优选地，第三真空浓缩器中的温度和真空度分别被保持在55℃到90℃并且更优选55℃到65℃，和500mmHg到800mmHg。此外，为了方便形成浆液，优选地，根据在蔗糖的亚稳区的结晶体的颗粒尺寸分布和形状加入和控制55℃到90℃的热水。
此外，因为脱色率和精炼度根据净化水的温度而变化，本发明的方法优选还包括用80℃到90℃的净化水洗涤所制备的第三结晶浆液的步骤。更优选地，本发明的方法还包括通过以0.5kg/cm2到2.0kg/cm2的压力喷洒经净化的蒸汽洗涤第三结晶浆液的步骤。
步骤8为：在第三高速离心机中将第三结晶浆液离心分离成第三结晶体和第三母液，输送该第三母液到第一真空浓缩器，并且干燥第三结晶体以制备白糖。
如本文所使用的，术语“白糖”指具有最高纯度的糖。
当第三结晶浆液被离心分离时，该第三结晶浆液可以被分离成结晶体和母液。优选以55℃到65℃的温度和2000rpm到3000rpm的转速进行离心分离。可以干燥分离且回收的结晶体来制备纯度为99.9%的高纯度的白糖，并且分离且回收的母液被输送到第一真空结晶步骤以便增大在该方法中的蔗糖的回收率。根据本发明制备的白糖可以具有非常高的纯度，这是因为甘蔗汁经受了至少三次的结晶步骤。
[本发明的实施方式]
在下文中，将给出优选的示例以帮助理解本发明。然而，应该理解，下文所给出的示例旨在方便理解本发明而不限制本发明的范围。
示例：使用直接回收法制备白糖、黄砂糖和红糖
使用三个真空浓缩器。第一真空浓缩器中的浆液被保持在55℃到90℃的温度和500mmHg到760mmHg的真空度，第二真空浓缩器中的浆液被保持在55℃到75℃的温度和600mmHg到760mmHg的真空度，以及第三真空浓缩器中的浆液被保持在55℃到65℃的温度和在700mmHg到760mmHg之间的真空度。在各浓缩步骤中，根据结晶体的生长率、颗粒尺寸和形状，加入55℃到90℃的热水。因为在该方法中温度和压力不是固定值而是变化的，温度和压力被控制以被保持在上述规定的范围内。
在各浓缩步骤中形成的结晶浆液被输送到高速离心机，并且通过喷洒30℃的净化水持续3秒洗涤第一结晶浆液。在喷洒之后，分离出的结晶体以给定量持续地被送到干燥器，在干燥器中，这些结晶体在60℃下被干燥，随后获得第一结晶体。所获得的第一结晶体的分析结果如下面的表1所示。
通过喷洒60℃的净化水持续3秒洗涤第二结晶浆液。在喷洒之后，分离出的结晶体以给定量持续地被送到干燥器，在干燥器中，这些结晶体在60℃下被干燥，随后获得第二结晶体。所获得的第二结晶体的分析结果如下面的表1所示。
所述第三结晶浆液被80℃的净化水喷洒持续3秒，随后以1kg/cm2的压力被净化蒸汽喷洒持续1秒。喷洒之后，分离出的结晶体以给定量持续地被送到干燥器，在干燥器中，这些结晶体在60℃下被干燥，随后获得第三结晶体。所获得的第三结晶体的分析结果如下面的表1所示。
[表1]
Figure BDA00001737052400101

Claims (12)

1.一种制备白糖、黄砂糖和红糖的方法，所述方法包括：
压榨和榨汁步骤，用于对甘蔗压榨和榨汁以提取甘蔗汁；
加入石灰和过滤步骤，用于加入石灰到所述汁并且从所述汁去除外来物质和杂质；
第一真空结晶步骤，用于在第一真空浓缩器中真空浓缩经过滤的汁以制备含有蔗糖的第一结晶浆液；
在第一高速离心机中将所述第一结晶浆液离心分离成第一结晶体和第一母液，并且回收所述第一结晶体作为红糖或者将所述第一结晶体输送到第二真空浓缩器的步骤；
第二真空结晶步骤，用于在第二真空浓缩器中真空浓缩输送的所述第一结晶体以制备含有蔗糖的第二结晶浆液；
在第二高速离心机中将所述第二结晶浆液离心分离成第二结晶体和第二母液，将所述第二母液输送到所述压榨和榨汁步骤，并且干燥所述第二结晶体以制备黄砂糖，或者将所述第二结晶体输送到第三真空浓缩器的步骤；
第三真空结晶步骤，用于在第三真空浓缩器中真空浓缩输送的所述第二结晶体以制备含有蔗糖的第三结晶浆液；以及
在第三高速离心机中将所述第三结晶浆液离心分离成第三结晶体和第三母液，将所述第三母液输送到所述第一真空浓缩器，并干燥所述第三结晶体以制备白糖的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一真空结晶步骤、第二真空结晶步骤和第三真空结晶步骤的每个步骤中，所述真空浓缩器内的温度和真空度被分别保持在55℃到90℃和在500mmHg到800mmHg。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一真空结晶步骤中，相对于所述汁的所述蔗糖的含量，以10ppm到200ppm的量将种子加入到所述汁。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，以55℃到65℃的温度和2000rpm到3000rpm的转速执行所述离心分离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用螺旋输送机将从所述第一结晶浆液分离出的所述第一结晶体输送到所述第二真空浓缩器，并且通过使热水经过所述螺旋输送机将残留在所述螺旋输送机中的结晶体输送到所述第二真空浓缩器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用螺旋输送机将从所述第二结晶浆液分离出的所述第二结晶体输送到所述第三真空浓缩器，并且通过使热水经过所述螺旋输送机将残留在所述螺旋输送机中的结晶体输送到所述第三真空浓缩器。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述热水的温度为80℃到90℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一结晶体、所述第二结晶体或所述第三结晶体的颗粒尺寸分布和形状，将55℃到90℃的热水加入到所述第一真空浓缩器、所述第二真空浓缩器或所述第三真空浓缩器，由此控制所述第一真空浓缩器、所述第二真空浓缩器或所述第三真空浓缩器的所述温度。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一真空结晶步骤中用30℃到40℃的净化水洗涤制备的所述第一结晶浆液的步骤。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第二真空结晶步骤中用60℃到70℃的净化水洗涤制备的所述第二结晶浆液的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第三真空结晶步骤中用80℃到90℃的净化水洗涤制备的所述第三结晶浆液的步骤。
12.根据权利要求9到11中任一项所述的方法，还包括：通过以0.5kg/cm2到2.0kg/cm2的蒸汽压力喷洒经净化的蒸汽洗涤所述结晶浆液的步骤。
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