CN104152590B - 一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法。包括以下步骤：向糖汁中加入氢氧化钙乳液或氧化钙乳液和亚硫酸铵盐，充分混合反应0-30分钟，所述的亚硫酸铵盐是亚硫酸铵、亚硫酸氢铵或含结晶水的亚硫酸铵、亚硫酸氢铵；所述的糖汁为甘蔗混合汁、清汁、糖浆或赤砂糖回溶溶液；再将糖汁加热至50-100℃除去反应生成的氨气，调节糖汁pH值为7.0-7.5；继续升温至70-100℃，加入聚丙烯酰胺絮凝剂1-15ppm进行絮凝沉降，分离沉降的絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁。本发明利用亚硫酸铵或亚硫酸氢铵替代二氧化硫气体，与石灰乳反应生成亚硫酸钙颗粒沉淀，用于糖汁中澄清、脱色、除杂，澄清脱色除杂的效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法。
背景技术
碳法制糖工艺虽然糖份回收率高、成品糖的色值低且贮存不变色，但因工艺流程长，技术性强，而且消耗石灰量大、碱性滤泥多且污染环境，同时CO2作为碳源利用率不高（糖厂碳法饱充过程中CO2吸收率只有60%左右）等，因此，难以推广普及。目前，大多数糖厂仍普遍采用亚硫酸法工艺进行糖汁的澄清脱色除杂，亚硫酸法工艺具有工艺流程短、操作简单，成本低等优势，其主要问题是使用二氧化硫澄清剂，导致成品糖中二氧化硫的残留；此外，亚法制糖工艺仍然还存在着许多的问题，如二氧硫气体与石灰乳液的反应速度慢、反应不彻底，二氧化硫气体的用量难以控制，需要使用硫磺炉燃烧硫磺制备二氧化硫气体，管道和设备腐蚀严重等。因此，亚法工艺有必要进行改进。
赤砂糖为甘蔗制糖工艺中的末段结晶产物。赤砂糖因杂质含量和色值高，已不受市场欢迎，各制糖企业一般将赤砂糖回溶重煮或套种，以减少或不产赤砂糖。但由于赤砂糖溶液非糖成分含量和色值较高，赤砂糖直接回溶重煮或套种，则影响白砂糖的质量，特别是色值偏高甚至超标。因此，脱色除杂技术对赤砂回溶重煮或套种生产白砂糖至关重要。由于赤砂糖中的色素主要是糖类分解和煮炼过程中产生的高分子有色物，呈棕黑至棕黄色。焦糖色素及类黑精色素的晶体转移率很高，对成品糖色值影响比蔗汁本身的色素(植物色素)大得多，所以赤砂糖回溶溶液的澄清脱色已成为当前制糖界研究难点。
有关糖汁脱色技术，世界各国制糖工作者进行了大量的研究，先后提出了离子交换、大孔树脂吸附、膜分离、超冷冻结晶、生物酶以及无机-有机复合型的澄清剂及其澄清工艺等方法，但成本高，技术性强，在我国尚未能推广应用。目前，主要使用的工艺为亚硫酸法工艺、碳酸法工艺以及磷浮、二次硫漂等辅助工艺。
因此，开发澄清脱色效果好、成体低、操作简便的澄清工艺，对我国制糖工艺的发展具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，该方法利用亚硫酸铵盐与石灰乳反应生成亚硫酸钙颗粒沉淀，新生成的亚硫酸钙颗粒带正电荷，能吸附糖液中的色素等非糖成分，从而达到澄清脱色除杂的目的，该方法澄清工艺简单、易于控制，澄清脱色除杂的效果好，解决了上述现有技术中存在的问题。
解决上述技术问题的技术方案是：一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，包括以下步骤：
A、按100mL糖汁加入0.12-1.0g氢氧化钙或0.09-0.76g氧化钙，100mL糖汁加入0.3-1.5g亚硫酸铵盐计，向糖汁中加入氢氧化钙乳液或氧化钙乳液和亚硫酸铵盐，充分混合反应0-30分钟，所述的亚硫酸铵盐是亚硫酸铵、亚硫酸氢铵或含结晶水的亚硫酸铵、亚硫酸氢铵；所述的糖汁为甘蔗混合汁、清汁、糖浆或赤砂糖回溶溶液；
B、再将糖汁加热至50-100℃除去反应生成的氨气，调节糖汁pH值为7.0-7.5；
C、继续升温至70-100℃，加入聚丙烯酰胺絮凝剂1-15ppm进行絮凝沉降，分离沉降的絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁。
本发明的进一步技术方案是：步骤B中，用磷酸、亚硫酸或通入二氧化硫气体、二氧化碳气体中和调节糖汁pH值为7.0-7.5。
所述的氢氧化钙乳液或氧化钙乳液的质量浓度为5-15%。
所述的赤砂糖回溶溶液浓度为5～30wt%。
步骤A中混合反应时间为10-30分钟。
本发明利用亚硫酸铵或亚硫酸氢铵替代二氧化硫气体，与石灰乳反应生成的亚硫酸钙颗粒沉淀，新生成的亚硫酸钙颗粒带正电荷，能吸附糖汁中的色素等非糖成分，从而达到澄清脱色除杂的目的。反应方程式为如下：
Ca(OH)2+(NH4)2SO3→CaSO3↓+2NH3↑+2H2O
Ca(OH)2+NH4HSO3→CaSO3↓+NH3↑+2H2O
亚硫酸铵、亚硫酸氢铵是工业的副产品，成本低，来源广泛，目前已大量的用于造纸等行业。本发明方法提出用亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，与石灰乳液反应生成亚硫酸钙沉淀颗粒，用于糖汁的澄清脱色除杂，取得了理想的效果。亚硫酸铵或亚硫酸氢铵与石灰乳液反应生成的氨气，可以通过加热方式从糖汁中溢出后用水吸收作为肥料，不造成环境污染，也不对糖汁产生负面影响。
采用本发明的方法及工艺，与传统亚硫酸法工艺相比，亚硫酸钙沉淀反应的速度快，亚硫酸钙颗粒活性高，对糖汁中的色素等非糖成分的吸附性能力强，澄清脱色除杂的效果好，同时所使用消耗的石灰量及产生的滤泥都有较大程度的减少。该方法澄清工艺简单、易于控制。
下面，结合附图和实施例对本发明之一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：取100mL的甘蔗混合汁A，加入4mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.5克的一水亚硫酸铵（相当于0.43g亚硫酸铵），充分混合反应20分钟，第一次加热至70℃除去反应生成的氨气后（逸出的氨气可用水吸收），用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率48.27%。
实施例2：取100mL的甘蔗混合汁A，加入3.5mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.52g亚硫酸铵，充分混合反应20分钟，再加热至70℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率45.96%。
实施例3：取100mL的10%赤砂糖回溶溶液，加入4.0mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.6克的一水亚硫酸铵（相当于0.52g亚硫酸铵），充分混合反应20分钟，加热至70℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺7ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率70.0%。
实施例4：取100mL的甘蔗混合汁B，加入4.0mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.6克的一水亚硫酸铵（相当于0.52g亚硫酸铵），迅速混合反应，加热至70℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率74.2%。
实施例5：取100mL的甘蔗混合汁B，加入3.18g质量浓度为10%的氧化钙乳液和0.52g亚硫酸铵，充分混合反应30分钟，加热至70℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率79.2%。
实施例6：取100mL的甘蔗混合汁B，加入4.0mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.6克的一水亚硫酸铵（相当于0.52g亚硫酸铵），充分混合反应30分钟，加热至50℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率73.6%。
实施例7：取100mL的10wt%赤砂糖回溶溶液，加入4.0mL质量浓度为10%的氢氧化钙乳液和0.44g亚硫酸氢铵，充分混合反应10分钟，加热至70℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率69.6%。
实施例8：取100mL的10wt%赤砂糖回溶溶液，加入3.18g质量浓度为10%的氧化钙乳液和0.44g亚硫酸氢铵，充分混合反应20分钟，加热至90℃除去反应生成的氨气后，用适量磷酸溶液（磷酸与水的体积比为1:1）的中和至pH值到7.0，继续升温至100℃后，加入聚丙烯酰胺5ppm进行絮凝沉降，分离絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁,脱色率70.8%。
本发明实施例中所述的质量浓度为10%的氢氧化钙乳液的密度为1.05g/mL。
本发明各实施例中混合汁A、B属于不同来源的甘蔗混合汁，混合汁A来源于放置较短（小于1个月）的甘蔗原料，混合汁B来源于放置较长（大于2.5个月）的甘蔗原料。
作为本发明各实施例的一种变换，调节糖汁pH值除了采用磷酸外，还可以采用亚硫酸或是通入二氧化硫气体、二氧化碳气体中和调节糖汁pH值。
本发明各实施例均可用于赤砂糖回溶溶液或是甘蔗混合汁、清汁、糖浆的澄清脱色除杂。
以甘蔗为原料的制糖工艺，经提汁、清净、蒸发、结晶、分蜜和干燥等工序制成白砂糖、粗糖等。本发明所述的混合汁是指提汁工序制得的糖汁，所述的清汁是指清净工序制得的糖汁，所述的糖浆是指蒸发工序制得的糖汁。
Claims (4)
1.一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、按100mL糖汁加入0.12-1.0g氢氧化钙或0.09-0.76g氧化钙，100mL糖汁加入0.3-1.5g亚硫酸铵盐计，向糖汁中加入氢氧化钙乳液或氧化钙乳液和亚硫酸铵盐，充分混合反应10-30分钟，所述的亚硫酸铵盐是亚硫酸铵、亚硫酸氢铵或含结晶水的亚硫酸铵、亚硫酸氢铵；所述的糖汁为甘蔗混合汁、清汁、糖浆或赤砂糖回溶溶液；
B、再将糖汁加热至50-100℃除去反应生成的氨气，调节糖汁pH值为7.0-7.5；
C、继续升温至70-100℃，加入聚丙烯酰胺絮凝剂1-15ppm进行絮凝沉降，分离沉降的絮凝物后，得澄清脱色除杂后的糖汁。
2.根据权利要求1所述的一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，其特征在于：步骤B中，用磷酸、亚硫酸或通入二氧化硫气体、二氧化碳气体中和调节糖汁pH值为7.0-7.5。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，其特征在于：所述的氢氧化钙乳液或氧化钙乳液的质量浓度为5-15%。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于亚硫酸铵盐的甘蔗糖汁澄清脱色除杂的方法，其特征在于：所述的赤砂糖回溶溶液浓度为5～30wt%。
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