CN103122397A

CN103122397A - 水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法及装置

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Publication number: CN103122397A
Application number: CN2013100454315A
Authority: CN
Inventors: 黄永春; 蓝胜宇
Original assignee: LIUZHOU LZEPOCH CHEMICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: LIUZHOU LZEPOCH CHEMICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2013-05-29

Abstract

一种水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法，适用于亚硫酸法的蔗汁或糖液的澄清工艺，包括：预灰、一次加热、硫熏中和、水力微振荡强化蔗汁中和反应、二次加热和沉降工序，工序，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应工序是将经过硫熏中和反应工序的蔗汁或中和汁，通过泵进入水力微振荡强化蔗汁中和反应装置进行水力微振荡强化蔗汁中和反应后再进入二次加热和沉降工序；实施该方法所用的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个使蔗汁或糖液在流动的过程中，其流动截面大小发生变化的装置，即：该装置是一个横截面面积大小不一致的筒式容器或管式容器；运用该方法及其装置，能强化蔗汁中和反应，使清汁纯度提高1%以上；石灰、硫磺用量减少20%以上。

Description

水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种制糖工艺方法及装置，尤其涉及一种制糖过程蔗汁或糖液的澄清方法及其装置。

背景技术

蔗汁（糖汁）澄清是制糖过程的关键环节，蔗汁（糖汁）澄清效果关系到产品质量、糖分收回率以及澄清剂的用量，最终影响到糖厂的竞争力。目前糖厂普遍采用的亚硫法澄清工艺，通过添加SO₂、石灰乳和磷酸，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SO₂和Ca(OH)₂在蔗汁（糖汁）中的中和反应速度及反应程度，将直接影响混合汁的澄清、脱色效果及清汁中SO₃ ^2－和Ca^2＋的残留量，并进而影响后续沉淀或上浮工序中“后反应”的发生程度、沉降速度、清汁纯度等指标，以及蒸发设备的传热效率、积垢情况等，最终影响到成品白砂糖的色值、含硫量、灰分，以及糖厂的能耗等指标。

目前亚硫酸法硫澄清工艺的主要过程是将加热后的混合汁进行硫熏中和，然后将中和汁进行加热后进行沉降或上浮；硫熏中和反应普遍通过喷射抽吸立式或卧式管道蔗汁硫熏中和器完成；该硫熏中和器存在以下主要不足：（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）亚硫酸钙沉淀颗粒度不均匀，吸附能力较低。因此，在生产使用过程中常出现如下问题：（1）后续工序蔗汁pH波动较大，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、不均匀，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，硫磺用量大等等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于水力微振荡的强化蔗汁中和反应的方法和装置，以解决现有硫熏中和反应方法中普遍采用喷射抽吸立式或卧式管道蔗汁硫熏中和器完成所存在的问题以及不足。

解决上述技术问题的技术方案是：一种水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法，适用于亚硫酸法的蔗汁或糖液的澄清工艺，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：在硫熏中和与二次加热工序之间还有一个水力微振荡强化蔗汁中和反应工序，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应工序是将经过硫熏中和反应工序的蔗汁或中和汁，通过泵进入水力微振荡强化蔗汁中和反应装置进行水力微振荡强化蔗汁中和反应后再进入二次加热和沉降工序。

其相关的另一技术方案是：一种水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，该装置是一个使蔗汁或糖液在流动的过程中，其流动截面大小发生变化的装置，即：该装置是一个横截面面积大小不一致的筒式容器或管式容器或筒管式容器，小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3。

其水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的进一步技术方案是：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是两端纵截面为喇叭形管、中间为圆管的管式容器，该圆管的横截面面积与两端喇叭形管的小端横截面面积一致，两端喇叭形管的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，两端喇叭形管的大端横截面面积相等或不等。

其水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的进一步技术方案或是：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管、另一端为圆筒形管，中间为1个小圆管连通的筒管式容器，喇叭形管的大端横截面面积与圆筒形管的横截面面积大致相等，喇叭形管的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，小圆管的横截面面积与喇叭形管的小端横截面面积一致。

其水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的进一步技术方案或是：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管、另一端为圆管形的圆管体Ⅱ，中间依次为与喇叭形管小端相连的圆管体Ⅰ以及其两端分别与圆管体Ⅰ和圆管体Ⅱ相连的圆筒体形管构成的筒管式容器，其中喇叭形管的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，喇叭形管的大端横截面面积与圆筒体形管的横截面面积大致相等，圆管体Ⅰ的横截面面积与喇叭形管的小端横截面面积一致，圆管体Ⅱ的横截面面积与圆管体Ⅰ的横截面面积相等或大致相等。

其水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的进一步技术方案或是：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个整体圆筒形筒式容器，整体圆筒形中间被圆柱体形隔板隔开分成筒体Ⅰ和筒体Ⅱ，圆柱体形隔板上开有的1-20个贯通的圆孔的总面积为圆筒形管横截面面积的0.1～0.25。

其水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的进一步技术方案或是：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个两端为圆筒形管，中间为1-20个小圆管连通的筒管式容器，1-20个小圆管横截面面积的总面积为圆筒形管横截面面积的0.1～0.25。

本发明之水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法及装置的有益效果如下：

本发明之水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法的效果是基于以下原理获得的：即：蔗汁在流动过程中，当其流动速度发生急剧变化时，即蔗汁流动的大小和方向发生急剧变化时，同时会使流动的蔗汁在微观区域发生高速振荡，蔗汁中的分子或颗粒间相对运动加剧，边界层减薄，Ca²⁺ 和 SO₂ ^3-沉淀反应加快，反应迅速、完全，大幅度减少糖汁和成品中的Ca²⁺ 和 SO₂ ^3-残留量，同时形成的CaSO₃沉淀颗粒均匀，比面积大，吸附蔗汁中的色素、胶体等非糖杂质能力强，蔗汁澄清效果提高。

本发明之水力微振荡的强化中和反应装置是能够使蔗汁流动在流动的过程中，通过流动截面大小发生变化，速度发生急剧变化的装置，即当截面变小时，流速增大；截面变大时，流速减小；并且蔗汁在截面方向产生也产生剧烈脉冲；由此造成流体在微观区域上产生高速振荡，强化了蔗汁中组分的传递和反应；同时会使流动的蔗汁在微观区域发生高速振荡，蔗汁中的分子或颗粒间相对运动加剧，边界层减薄，Ca²⁺ 和 SO₂ ^3-沉淀反应加快，反应迅速、完全，大幅度减少糖汁和成品中的Ca²⁺ 和 SO₂ ^3-残留量，同时形成的CaSO₃沉淀颗粒均匀，比面积大，吸附蔗汁中的色素、胶体等非糖杂质能力强，蔗汁澄清效果提高。

运用本发明方法，将中和汁经过水力微振荡强化蔗汁中和反应装置后与使用该装置之前比较，具有如下效果：

（1）清汁纯度提高1%以上；

（2）石灰、硫磺用量减少20%以上；

（3）清汁和成品中SO₂含量明显下降，白砂糖含硫量在10mg/Kg 以下。

下面，结合附图和实施例对本发明之水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法及装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1-1～图6-6：本发明水力微振荡强化蔗汁中和反应装置结构示意图：

图1-1～图1-3：由两端喇叭形管与小圆管构成的管式容器结构示意图之一：

图1-1：主视图，图1-2：左视图，图2-3：图1-1的A-A剖视图；

图2-1～图2-3：由两端喇叭形管与小圆管构成的管式容器结构示意图之二(带安装法兰)：

图2-1：主视图，图2-2：左视图，图2-3：图2-1的B-B剖视图；

图3-1～图3-3：一端为喇叭形管、另一端为圆筒形管，中间为小圆管连通的筒管式容器结构示意图：

图3-1：主视图，图3-2：左视图，图3-3：图3-1的C-C剖视图；

图4-1～图4-3：一端为喇叭形管、另一端为圆管形，中间为小圆管以及圆筒体形管连通的筒管式容器结构示意图：

图4-1：主视图，图4-2：左视图，图4-3：图4-1的D-D剖视图；

图5-1～图5-6：整体圆筒形筒式水力微振荡强化蔗汁中和反应装置结构示意图：

图5-1：主视图，图5-2：5-1的左视图（中间隔板上有1个小圆孔），

图5-3：5-1的E-E剖视图；

图5-4：主视图，图5-5：5-4的左视图（中间隔板上有4个小圆孔），

图5-6：5-4的F-F剖视图；

图6-1～图6-6：两端为圆筒形管、中间用小圆管连通的管式容器结构示意图；

图6-1：主视图，图6-2：6-1的左视图（中间有1根小圆管），

图6-3：6-1的G-G剖视图；

图6-4：主视图，图6-5：6-4的左视图（中间有4根小圆管），

图6-6：6-4的H-H剖视图；

图7：本发明水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例一：一种水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法。

如图7所示，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法是一种适用于亚硫酸法的蔗汁或糖液的澄清工艺，除与通常的蔗汁澄清工艺相同的工艺流程相同部分包括：预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热和沉降工序外，在硫熏中和与二次加热工序之间还有一个水力微振荡强化蔗汁中和反应工序，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应工序是将经过硫熏中和反应工序并经过散气箱后出来的蔗汁或中和汁，通过泵进入水力微振荡强化蔗汁中和反应装置进行水力微振荡强化蔗汁中和反应后再进入二次加热和沉降工序。

作为本发明实施例一的一种变换，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应工序也可以是在经过散气箱之前进行，即将经过硫熏中和反应工序后出来的蔗汁或中和汁，通过泵进入水力微振荡强化蔗汁中和反应装置进行水力微振荡强化蔗汁中和反应后再经过散气箱进入二次加热和沉降工序。

实施例二：一种由两端喇叭形管与小圆管构成的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置。

如图1-1～图2-3所示，该水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个两端纵截面为喇叭形管11、13、中间为圆管12的管式容器1，该圆管的横截面面积与两端喇叭形管的小端横截面面积一致，两端喇叭形管11、13的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，两端喇叭形管的大端横截面面积直径相等或不等，图2-1～图2-3两端喇叭形管带安装法兰14。

实施例三：一端为喇叭形管、另一端为圆筒形管，中间为小圆管连通构成的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置。

如图3-1～图3-3所示，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管21、另一端为圆筒形管23，中间为1个小圆管22连通的筒管式容器2，喇叭形管21的大端横截面与圆筒形管23的横截面大致相等，喇叭形管21的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，小圆管22的横截面与喇叭形管的小端横截面一致。

实施例四：一端为喇叭形管、另一端为圆管形，中间为小圆管以及圆筒体形管连通构成的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置。

如图4-1～图4-3所示，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管31、另一端为圆管形的圆管体Ⅱ34，中间依次为与喇叭形管小端相连的圆管体Ⅰ32以及其两端分别与圆管体Ⅰ32和圆管体Ⅱ34相连的圆筒体形管33构成的筒管式容器3，其中喇叭形管31的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，喇叭形管的大端横截面与圆筒体形管33的横截面大致相等，圆管体Ⅰ32的横截面与喇叭形管31的小端横截面一致，圆管体Ⅱ34的横截面面积与圆管体Ⅰ32的横截面面积相等或大致相等。

实施例五：整体圆筒形筒式水力微振荡强化蔗汁中和反应装置。

如图5-1～图5-6所示，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个整体圆筒形筒式容器4，整体圆筒形中间被圆柱体形隔板42隔开分成筒体Ⅰ41和筒体Ⅱ43，在圆柱体形隔板22上开有1个贯通的圆孔24，（参见图5-1～图5-3），也可以是2、3或4个（图5-4～图5-6），根据需要，也可以更多，一般多至20个，圆柱体形隔板22上开有的1-20个贯通的圆孔24的总面积为圆筒形管横截面面积的0.1～0.3。

实施例六：两端为圆筒形管、中间用小圆管连通的管式容器构成的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置。

如图6-1～图6-6所示，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个两端为圆筒形管51、53，中间为1-4个小圆管52连通的筒管式容器5，其中图6-1～图6-3表示中间为1个小圆管52连通，图6-4～图6-6表示中间为4个小圆管32连通，作为一种变换，中间的小圆管52的数量还可以增加或减少为2个、3个，也可以增加至20个，但各个小圆管52横截面的总面积只能为圆筒形管横截面面积的0.1～0.3。

本发明水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个使蔗汁或糖液在流动的过程中，其流动截面大小发生变化的装置，即：该装置是一个横截面面积大小不一致的筒式容器或管式容器或筒管式容器，小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3；上述实施例二～实施例六所述的各种形式的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置仅仅列出其中较常用的几种，但本发明水力微振荡强化蔗汁中和反应装置形式不仅仅限于上述几种，所有能实施本发明方法的具有本发明权利要求书所述技术特征的能使蔗汁或糖液在流动的过程中，其流动截面大小发生变化的装置都是本发明水力微振荡强化蔗汁中和反应装置的保护范围之内。

Claims

1.一种水力微振荡强化蔗汁中和反应的方法，适用于亚硫酸法的蔗汁或糖液的澄清工艺，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：在硫熏中和与二次加热工序之间还有一个水力微振荡强化蔗汁中和反应工序，所述水力微振荡强化蔗汁中和反应工序是将经过硫熏中和反应工序的蔗汁或糖液，通过泵进入水力微振荡强化蔗汁中和反应装置进行水力微振荡强化蔗汁中和反应后再进入二次加热和沉降工序。

2.一种水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：该装置是一个使蔗汁或糖液在流动的过程中，其流动截面大小发生变化的装置，即：该装置是一个横截面面积大小不一致的筒式容器或管式容器或筒管式容器，小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3。

3.根据权利要求2所述的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是两端纵截面为喇叭形管（11、13）、中间为圆管（12）的管式容器（1），该圆管的横截面面积与两端喇叭形管的小端横截面面积一致，两端喇叭形管（11、13）的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，两端喇叭形管的大端横截面面积直径相等或不等。

4.根据权利要求2所述的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管（21）、另一端为圆筒形管（23），中间为1个小圆管（22）连通的筒管式容器（2），喇叭形管（21）的大端横截面面积与圆筒形管（23）的横截面面积大致相等，喇叭形管（21）的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，小圆管（22）的横截面面积与喇叭形管的小端横截面面积一致。

5.根据权利要求2所述的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个一端为喇叭形管（31）、另一端为圆管形的圆管体Ⅱ（34），中间依次为与喇叭形管小端相连的圆管体Ⅰ（32）以及其两端分别与圆管体Ⅰ（32）和圆管体Ⅱ（34）相连的圆筒体形管（33）构成的筒管式容器（3），其中喇叭形管（31）的小端横截面面积与大端横截面面积的比值为0.1～0.3，喇叭形管的大端横截面面积与圆筒体形管（33）的横截面面积大致相等，圆管体Ⅰ（32）的横截面面积与喇叭形管（31）的小端横截面面积一致，圆管体Ⅱ（34）的横截面面积与圆管体Ⅰ（32）的横截面面积相等或大致相等。

6.根据权利要求2所述的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个整体圆筒形筒式容器（4），整体圆筒形中间被圆柱体形隔板（42）隔开分成筒体Ⅰ（41）和筒体Ⅱ（43），在圆柱体形隔板（42）上开有1-20个贯通的圆孔（44），圆柱体形隔板（42）上开有的1-20个贯通的圆孔（44）的总面积为圆筒形管横截面面积的0.1～0.30。

7.根据权利要求2所述的水力微振荡强化蔗汁中和反应装置，其特征在于：所述水力微振荡强化蔗汁中和反应装置是一个两端为圆筒形管（51、53），中间为1-20个小圆管（52）连通的筒管式容器（5），1-20个小圆管（52）横截面的总面积为圆筒形管横截面面积的0.1～0.30。