CN104769135A - 精炼不纯结晶蔗糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精炼不纯结晶蔗糖的方法，其中方法包括应用多效降膜蒸发，以无结晶地浓缩原蜜，所述原蜜由蔗糖结晶过程的糖膏的离心而产生。

Description

精炼不纯结晶蔗糖的方法

发明领域

本发明涉及通过应用多效降膜蒸发来精炼不纯的结晶蔗糖(原糖)，以凝缩由离心分离蔗糖结晶过程中产生的糖膏而得到的原蜜(runoff)。

名词解释

在本说明书中，下列术语具有以下含义。

蔗渣：提取汁液后残留于压榨机的甘蔗渣。

沸点升高：在相同压强下测量的沸腾糖溶液的温度和沸腾纯净水的温度之间的差异。

白利糖度：使用折射仪对糖、汁液、液体或糖浆中的溶解性固体的测量，在其他场合称为折射干固体(refractometric dry solids)。对于仅含有蔗糖和水的溶液，白利糖度＝蔗糖重量百分比。

离心机：分离糖晶体和母液的分离机，通常使用细筛，使母液穿过筛子而晶体保留在筛子上。

冷却结晶：通过冷却糖膏而结晶。糖膏直接表现了可溶性，其中可溶性阈值随温度升高而升高，从而，通过简单的冷却溶液而产生晶体生长。通常通过间接换热，即通过金属壁热交换，到更冷的冷却液流来实现冷却。也可以通过瞬间冷却来达到糖膏所需的冷却。其实现是通过将糖膏接触的压强减少到这样的程度，即发生闪蒸且由于随去除所产生的蒸汽而去除的潜热造成的糖膏冷却。所发生的结晶主要是由于糖膏冷却的结果而产生，虽然一小部分将由于浓度的增加而由所发生的蒸发造成。在这两种情况中，这就是无需供热驱动蒸发的结晶。

结晶：晶核形成和/或晶体生长。

流的晶体产率：对于包含晶体的流，这是指表示成可溶性固体的总重量在流中的百分比的晶体重量(即，晶体重量如同晶体重量和溶解性固体重量之和在母液中的百分比)。

加工方法的晶体产率：对于制备晶体的方法，这是指所产生的晶体的重量，表示为可溶性固体的总重量在进入处理的流中的百分比。

一效蒸发器：多个串联运行的蒸发器组成的系统中的一个(例如，第一效，第二效)，该系统被视为多效系统。相应标记冷凝物和汁汽(vapour)(例如，第一冷凝物和汁汽一：分别来自第一效的冷凝物和汁汽)。

蒸发式结晶：在大致恒定的温度下，通过保持恒定的工作压强来实现，通过增加超过可溶性阈值的溶质浓度来产生结晶。为实现这一目的，通过使用由加热驱动蒸发来增大溶质/溶剂的重量比。该加热通常是使用潜热来间接加热，即通过金属壁传输热量，潜热是由冷凝具有比沸腾溶质的温度更高的饱和蒸气汁汽的蒸汽而释放得到。这是具有结晶的浓缩。

降膜蒸发器/蒸发：一种热交换器，其中在垂直或基本垂直的表面上发生蒸发，且待蒸发的处理流体在重力的作用下像连续的膜一样向下流动。流体将沿着表面向下增进(下落)构成膜——从而由此得名。可以使用适当设计的板或管作为流体流过的表面，但是应理解的是，本说明书的范围包括降膜蒸发器的其它实施方式。降膜蒸发器很容易积垢固体，例如通过结晶而结垢，因此不适合用于蒸发式结晶。

液体：糖浆，制糖通常术语。

糖糊：通过混合晶体和液体这两种产物而产生的混合物。

糖膏：结晶过程所得的晶体和母液的混合物。

融化：溶解糖晶体的另一种说法。

糖蜜：通过离心而与结晶分离的母液。

母液：结晶期间糖膏阶段的液体；指晶体生长于其中的糖浆或液体。

多效蒸发：有效利用来自蒸汽的热量来蒸发水，其中水沸腾于一连串容器中，每个容器保持的压力小于上一个容器。因为水的沸点温度随压力的降低而降低，所以一个容器中汽化的汁汽(vapour)可以用来加热下一个容器，只有第一个容器(处于最高压力的)需要外部热源。

煮糖罐(pan)或真空煮糖罐：制糖工业中用于从液体、糖浆或糖蜜结晶出糖的真空蒸发式结晶器。

偏振(或转光度)：表示为由偏振光的旋光度通过糖溶液而测量得到的重量百分比的明显的蔗糖含量。这仅对于纯蔗糖溶液是准确的。

原糖：原糖糖坊生产的红糖，通常要送往精炼厂以进一步加工为白砂糖。

回收室：精炼糖厂的一部分，用于生产纯度不足以被归类为精制糖的结晶糖，并因此通常被回收用作精炼厂的投入品，其在精炼厂被视为原糖。

精炼厂：加工厂，目的是精炼原糖以生产精制糖。

精制糖：非常高纯度的糖(蔗糖)，在各种杂质成分最主要是色素(例如，小于50ICUMSA颜色单位)为最大程度的规格下，纯度通常在99.9％以上。

精炼：通过化学和物理方法对糖进行纯化，通常包括溶解、澄清、过滤、脱色和重新结晶这些方法中的一些或全部。

原蜜：离心糖膏时产生的糖浆或糖蜜的泛称。

饱和：处于饱和状态的糖溶液在溶液温度下将不再溶解晶体。

引晶播种：(a)引入晶体碎屑诱导成核，作为发起结晶过程的手段；(b)引入糖糊(类似完全播种)形式的细晶以开始结晶。

晶种：饱和酒精溶液中悬浮的细晶，或在真空煮糖罐中引晶播种得到的初始晶粒。

蔗糖：被称作白糖的纯化合物C12H22O11，一般通过在纯溶液中进行偏振或者通过在不纯溶液中进行气相色谱法(GC)或者高效液相色谱法(HPLC)来测定。化学术语是PD-呋喃果糖α-D-吡喃葡糖苷。

白糖：双糖蔗糖的术语，是制糖业的产品，主要由蔗糖组成。

过饱和：溶液中蔗糖含量大于饱和溶液中蔗糖含量的程度。

糖浆：来自蒸发器的浓缩汁液或者糖溶液。

汁汽(Vapour)：一般用于描述所处理的流产生的蒸汽，而非蒸发高纯度水生成的蒸汽。汁汽流的压力通常低于大气压力。

抽汁汽(Vapour bleeding)：在多效蒸发器站内从一个或多个汁汽流抽取汁汽的过程。通过使用这种汁汽替代相同类型的蒸汽来馈送到多效蒸发器站，可以节省蒸汽。

汁汽压缩：一种用于通过增加压力继而增加汁汽流温度来提高能源效率的技术。这可以通过使用由高压蒸汽(热压)或由机械压缩机(汁汽再压缩)来驱动文丘里喷嘴而达成。

发明背景

蔗糖是世界各地食品加工应用中作为甜味剂使用的双糖化合物。结晶蔗糖主要由栽植于地球的热带和亚热带地区的甘蔗植物生产。在本说明书中，术语“糖”被认为是指蔗糖。

纵观当今世界，通过两个步骤实现从甘蔗精制甘蔗糖：(a)原糖加工；和(b)精炼加工。

在原糖加工中，位于或靠近蔗田的糖坊将收获的甘蔗植株转换成被称为原糖(不纯结晶蔗糖)的国际贸易商品。原糖被运到位于世界各地人口密集中心的精炼糖厂，在那里，它被转换成各种精制的最终产物。和糖坊相比，精炼糖厂的几乎全部输出将以一种或其它种形式供人食用。

在糖坊的原糖生产中，甘蔗茎杆被切成小块。然后，从甘蔗中提取甘蔗汁，残留被称为蔗渣的纤维材料。所提取的蔗汁随后被澄清，得到浅色原糖溶液(汁液)。澄清的汁液随后通过一系列的蒸发器处理，以消除大约占甘蔗汁液85％的水分，得到被称为糖浆的浓缩糖溶液。接着使糖浆通过结晶处理，产生糖晶体，并进一步分离出杂质。最后，通过离心分离原糖和此时被称为糖蜜的糖浆。糖蜜通常被处理一次以上，使得可以从糖浆中回收尽可能多的糖。

在精炼糖厂中，对来自糖坊的不纯蔗糖晶体进行清洗然后融化(溶解于水)。接着，纯化糖溶液，并(可选地)进行脱色处理(包括通过碳酸化、磷酸化、离子交换、碳及其组合方式)。随后将糖溶液通过蒸发器除去一部分水，然后将剩余产物送到真空煮糖罐以进一步蒸发和结晶。精炼厂通常利用真空蒸发式结晶设备进行结晶。结晶是在分批的蒸发式结晶器或连续的蒸发式结晶器中进行。蒸发式结晶器在制糖业通常称为“煮糖罐”。随后将最终产物通过离心机，从母液中分离出纯蔗糖晶体，得到精制的蔗糖晶体和原蜜。由于母液中包含着大多数的杂质，所以去除粘附在晶体上的即使是最小量的母液，这是非常重要的。为了达到这一目的，传统是用热水冲洗晶体，最后用蒸汽进行净化，同时晶体仍保留在离心机篮内。需要非常小心使用这种方法和所加入的水量，以在最大限度地净化母液的同时，最小化晶体的任何溶解。

在糖坊(其中糖再生于甘蔗汁)，还经由重新结晶即通过蒸发式结晶和冷却来进行纯化处理。冷却结晶所使用的设备被简称为“结晶器”。

目前世界各地通常使用这种先制备原糖然后精炼原糖的基本加工方法，以生产高质量且转光度(或光学测量纯度)为约99.90％至99.99％的白色精制甘蔗糖(蔗糖)。这是一个两步的加工工艺，被使用于附近有精炼糖厂的地方或者甚至在糖坊内使用。甚至制糖业以外的实体已经部署自己的商业事务以适应这种状态的技术。原始(不纯)糖作为纽约和伦敦证券交易所的商品在全球上市。

因此，糖坊生产粗糖制品，其主要产品是(不纯)原糖，而主要人口中心要求的高品质的精制糖来自精炼糖厂。精炼糖厂是采用昂贵的设备和大量的化学品、并消耗大量能源以生产精制糖产品(蔗糖结晶)的有技术含量的企业。

不论前期加工是用来给精炼处理提供已脱色的糖，制糖业已知的加工方法在结晶纯化步骤中产生如下缺陷。

1.该技术依赖于蒸发式结晶。为了优化结晶过程(即生长适当大小的晶体，但尽量减少杂质的形成和夹杂)，需要小心温度以及过饱和控制。在使用蒸发式结晶时，真空的使用对温度控制很重要，并且需要蒸发以去除水分及维持过饱和。结晶和蒸发过程是在单个装置内进行。由于结晶和蒸发过程不是独立进行的，所以设计设备来达到高效节能蒸发和最佳结晶条件是很难的。

2.由于1)，传统的精炼是能量密集型过程。用于优化蒸发例如多效蒸发、汁汽压缩和抽汁汽的标准节能技术在真空结晶器(煮糖罐)中的应用有限。

现在本发明能够在生产出高品质精制糖的同时极大地降低能耗。因此，本发明有利于能源和物质资源的保护，以及最大限度地减少对环境的污染。特别是(但不限于)：

·大大减少需要的燃料(通常为煤炭或燃油形式)，

·大大减少需要的主要资本设备(例如锅炉和冷却塔)，

·(由于工厂内改进循环)降低处理水的需求，以及

·降低(和抽除水分以冷凝煮糖罐的汁汽相关联的)电力需求。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于精炼不纯结晶蔗糖的方法，所述方法包括应用多效降膜蒸发，以无结晶地浓缩原蜜，所述原蜜由蔗糖结晶过程的糖膏的离心而产生。

因此，可以理解的是，根据本发明，浓缩将由单独的液相流蒸汽蒸发得到，而不存在任何结晶蔗糖。

蔗糖结晶过程可以是冷却结晶过程，其中结晶发生时不需要任何输入热量来驱动蒸发。

所述不纯结晶蔗糖来源于甘蔗，且在一种实施例中，其从糖坊获得。

在一种实施例中，在应用多效降膜蒸发之前，所述原蜜具有从约66至约72的白利糖度值。

在应用多效降膜蒸发之后，所述原蜜(糖浆)可以具有从约80至约83的白利糖度值。

在本发明的一种实施例中，所述多效降膜蒸发集成到单个工序。所述多效蒸发可以是二效、三效、四效或五效蒸发。

所述多效蒸发的第一效是通过在介于约160至220KPa(千帕)之间的绝对压强以及113.3至123.3摄氏度的相应汁汽饱和温度下将蒸汽提供给第一蒸发器来实现。

多效蒸发的末效运行于约10和30千帕之间的绝对压强，对应的饱和汁汽温度为45.8摄氏度和69.1摄氏度之间。

在一种实施例中，所述方法包括抽取蒸汽以使用于所述蒸发器系统的外部。所述方法还可以包括抽汁汽或者相反地使用由所述多效蒸发中所用的蒸汽冷凝而得的清洁水。

可以在离心分离期间或之后清洗糖晶体。在一种实施例中，使用液体例如热液体、次级液体和精炼液体来清洗糖晶体。

所述方法可以包括在结晶之前在液体或糖浆中引晶播种。这包括了加入所需数目的小晶体，从而这些晶种生长于整个结晶过程，以提供所需尺寸(通常为0.4和0.7毫米之间)的晶体产物。仔细控制结晶过程以确保只有所添加的晶种生长，同时不允许新的晶种通过成核然后再继续生长。

因此，根据本发明，所述方法可以包括如下步骤：

a)通过降膜蒸发无结晶地浓缩包括在水溶液中的原糖的精炼液体进料流，以获得热的浓缩糖浆，

b)用所需数量的小晶体对所述糖浆引晶播种，以获得糖膏，

c)冷却所述糖浆以在所述糖膏内生长糖晶体，

d)通过离心分离从所述糖膏提取所述糖晶体，剩下第一原蜜，

e)通过降膜蒸发无结晶地浓缩所述第一原蜜，以获得浓缩的糖浆，

f)用所需数量的小晶体对所述糖浆引晶播种，以获得糖膏，

g)冷却所述浓缩的糖浆以在所述糖膏内生长糖晶体，

h)提取糖晶体，剩下第二原蜜，

i)用多效蒸发的方式，参照步骤e)至h)重复至少两次以上，和

j)将最终的原蜜送往回收室，以经济地回收所述流内剩余的糖。

所提取的糖晶体可以用液体清洗，例如步骤a)的精炼液体。

在冷却结晶器中冷却以获得糖晶体是有效的。冷却结晶器中在糖浆进料和从结晶器获得的糖膏之间的温度差为从大约95摄氏度到大约25摄氏度。

由于热的浓缩溶液冷却，从热的浓缩溶液(表现为未结晶)将结晶出蔗糖。如图4所示。例如，具有81％干固体浓度且处于90摄氏度的纯蔗糖溶液，其将处于平衡状态(饱和溶液))——图4中的点1。随着该溶液温度降低，将发生结晶，并且，如果允许足够的时间使母液和结晶蔗糖达到平衡，结晶程度示出于图中的轮廓。例如，在31摄氏度时，达到平衡，此时结晶的蔗糖的量上升到糖膏质量的40％——图4上的点2。

从所述降膜蒸发步骤获得的精炼液体/糖浆的温度为从大约85摄氏度到大约100摄氏度。

步骤a)和e)实施于单个工序中。

根据本发明的第二方面，提供一种由上述方法生产的精炼结晶蔗糖。

详细描述

根据本发明的方法，其将蒸发步骤和结晶步骤分离，从而每个步骤可以单独且独立地进行优化。这种分离(解耦)方式实现如下：

1.在结晶步骤使用冷却结晶替代蒸发式结晶

i.确保了由于较慢且更均匀的结晶环境，确保了传送的杂质最小化，以及

ii.母液的白利糖度低于蒸发式结晶得到的母液的白利糖度。

2.使用优化技术将蒸发作为单独的工序来执行，意味着

i.使用多效蒸发，若干母液流只在液相中浓缩(而不结晶)，以及

ii.若干多效蒸发流集中到一个结构中，使得能量消耗最小化。

iii.降膜蒸发技术用来使得四效或更多效蒸发可以使用介于大约160到大约220kPa绝对值的有限的整体温度驱动力以及介于大约10和大约30kPa绝对值之间的末效压强。

iv.流过蒸发器的液体设置为，使得在任何时候浓缩的糖溶液总是低于饱和(由它们的温度和浓度决定)，从而不发生结晶——蒸发器存在的最终浓缩的溶液被适当地加热并浓缩，以匹配冷却结晶过程开始时的需求。

根据本发明的方法，可以使用热的(脱色的)液体来清洗在离心分离步骤中与母液分离的糖晶体。这在如下方式中有改善蒸汽耗用量的效果：

a.减少了清洗与不纯母液分离的晶体所需的水分。方法中增加的任何水分必须随后通过使用相应的蒸汽蒸发从原蜜除去。

b.加热糖晶体，以便于随后干燥那些晶体。通过冷却结晶工艺制备的糖为干燥冷却糖晶体，因为如果必须通过加热空气而非加热晶体来供给能量，在风干晶体期间，很难提供蒸发水分所需的能量。

c.小晶体即那些没有留在离心机蓝并随糖蜜(原蜜)流出的晶体，需要在结晶开始的下一阶段之前被溶解。传统方法中，在离心机蓝中水清洗晶体期间或者是随后通过在离心机蓝中水清洗晶体期间或者是随后通过稀释和加热母液原蜜，使用水溶解小晶体。在该方法中使用热液体(如果它处于饱和)将不会溶解那些小晶体，但在本文提出的方法中，这些晶体将由随液体通过多效蒸发器而升高的温度溶解。再次地，相比传统方法中需要将所增加的水通过蒸发除去，这种方法节省了能源。

d.使用低色液体来取代离心机内附着于晶体的余留高色母液，从而不发生传统因水洗而溶解结晶产品。这种避免溶解的方式由于省去了需要重新结晶被溶解的糖，从而节省了能源。

最终的原蜜母液被送往回收室：

a.这可以是本领域已知的标准操作，

b.可以使用如前文所述的相同技术来提取再次溶化的晶体糖，用于作为商业级白糖的提取，和/或

c.可以用于液态糖或其它产品的制造。

根据本发明，在精炼糖时可以实现明显的节能(和本领域中教导的值相比)。通过测量所使用的蒸汽重量、相对表示的原始(不纯)糖溶解的重量，显示了下面的比较。

表1——精炼糖厂标准

具体说明

以非限制性实例的方式并且参考附图来描述本发明的多个实施例，在附图中：

图1是根据本发明的精炼方法的图示，

图2是根据本发明的蒸发/结晶过程质量平衡流程图的示例；和

图3是多个流的多效蒸发装置作为单个集成装置的示意图。

图4是示出了平衡蔗糖晶体的规定温度和糖膏的颗粒浓度(晶体和母液的糖糊)的纯蔗糖溶液的晶体含量的轮廓的曲线图。

图5A和B一起构成用于根据本发明的使用五个连续的冷却结晶阶段的精炼方法的质量平衡。

图6是使用四个连续蒸发式结晶阶段的传统精炼方法的质量平衡。

在图1中，糖坊的原糖(例如通过碳酸化、磷酸化、离子交换、碳和/或其组合)被溶解、纯化和脱色，以得到次级液体(SL)。次级液体(SL)被(无结晶)浓缩于降膜蒸发器以产生精炼液体(FL)。精炼液体(FL)受冷却结晶，产生可以离心分离以得到第一糖(S1)和第一原蜜(J1)的第一糖膏(M1E)。第一(冷却)原蜜(J1)被(无结晶)浓缩于降膜蒸发器以产生第一糖浆(J1C)。

第一糖浆(J1C)受冷却结晶，得到可以离心分离以产生第二糖(S2)和第二原蜜(J2)的第二糖膏(M2E)。第二(冷却)原蜜(J2)被(无结晶)冷却浓缩于降膜蒸发器以产生第二糖浆(J2C)。

第二糖浆(J2C)受冷却结晶，得到可以离心分离以产生第三糖(S3)和第三原蜜(J3)的第三糖膏(M3E)。第三(冷却)原蜜(J3)被(无结晶)冷却浓缩于降膜蒸发器以产生第三糖浆(J3C)。

第三糖浆(J3C)受冷却结晶，得到可以离心分离以产生第四糖(S4)和第四原蜜(J4)的第四糖膏(M4E)。第四(冷却)原蜜(J4)被(无结晶)冷却浓缩于降膜蒸发器以产生第四糖浆(J4C)。

第四糖浆(J4C)受冷却结晶，得到可以离心分离以产生第五糖(S5)和第五原蜜(J5)的第五糖膏(M5E)。第五原蜜(J5)被送往回收室。

降膜蒸发器为作为单一装置工作的多效蒸发器，用于(无结晶)浓缩精炼液体以及第一至第四原蜜。

可以理解的是，(作为第一近似值)在四效的多效蒸发器中，一公斤(kg)蒸汽将蒸发4kg水。另外，如果从例如蒸发器的第二效抽取汁汽，该汁汽取代蒸汽用于蒸发器系统外部，节省的蒸汽将是该负载使用的蒸汽重量的2/4倍。这两个重要的节能概念在制糖业公知为Rilleaux原则。

在图2中，第二液体(SL)被加热并(无结晶)浓缩于多效降膜蒸发器以产生精炼液体(FL)。FL被引入晶种SX1播种，混合物(M1)随后受冷却结晶以产生第一糖膏(M1E)，其随后被离心并用清洗液体(W1)清洗，以产生第一糖(S1)和第一原蜜(J1)。

J1随后被加热并浓缩于多效降膜蒸发器以产生浓缩的1st原蜜(J1C)。J1C被引入晶种SX2播种，混合物(M2)随后受冷却结晶以产生第一糖膏(M2E)，其随后被离心并用清洗液体(W2)清洗，以产生第二糖(S2)和第二原蜜(J2)。

该过程再重复三次，以最终得到第五糖(S5)和被送往回收室(未示出)的第五原蜜(J5)。

图5中的示意图示出了根据本发明的使用五个连续冷却结晶阶段的精炼方法的代表值。所给出的值是基于以下假设：

a)杂质被忽略，所有(溶解或结晶的)固体被假定为纯蔗糖。这样做是为了说明本文提出的方法的主要原理，而不必分心于杂质在质量平衡上的相对小的影响(因为馈送至经精炼厂的杂质顺序上将是半个百分比的质量)。

b)次级液体的输入流被选作馈送到传统精炼方法的代表，在传统方法中四个蒸发式结晶阶段每小时产生大约90吨(吨/时)的精制糖。

c)结晶过程中的引晶播种是用足够量的4微米晶种来完成，以获得大约500微米尺寸的晶体产物。

d)每个冷却结晶阶段开始于在85摄氏度下将进料无结晶地浓缩至饱和。在离心分离以提取晶体产物之前，其被冷却至最终的40摄氏度，以促进结晶。

e)在离心机中只用水清洗晶体(液体清洗的好处并不包括在该假设中)且水质量设置为糖膏的5％。

f)假设在冷却结晶步骤结束时5％的晶体糖被清洗水溶解于离心机。

g)该平衡为简单的质量平衡(不是完整的热量和质量平衡)——在本实施例中已经由工程判断来选择蒸汽的温度。

图6中的示意图示出了传统的使用四个连续蒸发式结晶阶段的精炼方法的代表值。所给出的值是基于以下假设：

a)杂质被忽略，所有(溶解或结晶的)固体被假定为纯蔗糖。这样做是为了说明传统精炼方法的主要原理，而不必分心于杂质在质量平衡上的相对小的影响(因为馈送至经精炼厂的杂质顺序上将是半个百分比的质量)。

b)次级液体的输入流被选作馈送到传统精炼方法的代表，在传统方法中四个蒸发结晶阶段每小时产生大约90吨(吨/时)的精制糖。

c)次级液体被浓缩为74％干固体的精炼液体，用于馈送至结晶的第一阶段。这是实际的最大值，因为较高的值存在不期望的结晶储罐的结晶风险，且风险问题在于蒸发结晶过程中控制结晶条件。

d)结晶过程中的引晶播种是用足够量的4微米晶种来完成，以获得大约500微米尺寸的晶体产物。

e)每个蒸发式结晶阶段发生于85摄氏度。结晶的程度通过假设在每个结晶阶段结束时母液处于饱和且存在的晶体为存在于糖膏的总固体的60％来确定(即60％的晶体产率)。

f)在离心机中只用水清洗晶体(液体清洗的好处并不包括在该假设中)且水质量设置为获得75％干固体的原蜜浓度。然后这也解释了在离心机之后加入的水——有必要确保溶解任何已经能够通过离心筛的小晶体。

g)基于每个阶段的总产率离心机中结晶由清洗水溶解的程度可以计算为50％——大概接近正常产业绩效的值的假设来计算。

h)该平衡为简单的质量平衡(不是完整的热量和质量平衡)——在本实施例中已经由工程判断来选择蒸汽的温度。

可以通过比较图5(所提出的方法)的质量平衡数据和图6(传统方法)的数据看出本文提出的用于生产精制糖的方法的节能优点。

图6的数字示出了传统精炼方法将需要58.1吨/时的蒸发来参禅91.7吨/时的糖。该蒸发由来自次级液体的13.8吨/时的蒸发和来自蒸发式结晶的44.3吨/时的蒸发组成。标准的一吨蒸汽需要大约使用一吨蒸汽，该方法的蒸汽需求相当于0.634吨蒸汽制备每吨糖(58.1/91.7)。

传统方法的蒸汽效率可以通过使用多效蒸发来浓缩次级液体而得到改善。如果这是在四效蒸发中完成，浓缩次级液体要求的蒸汽减少到3.5吨/时，而处理所要求的总蒸汽随后降低到47.8吨/时(44.5+3.5)。在这种情况下，该方法的蒸汽效率提高到用0.521吨蒸汽制备每吨糖(47.8/91.7)。

图5的数据示出了所提出的精炼方法将需要60.6吨/时以产生90.3吨/时的糖。标准的一吨蒸汽需要大约使用一吨蒸汽，该方法的蒸汽需求(如果所有蒸发在单效内完成)相当于用0.671吨蒸汽制备每吨糖(60.3/90.3)。本文提出方法的能量效率通过采用多效蒸发来承担所有蒸发而实现。如果这是在四效蒸发中完成，浓缩次级溶液要求的蒸汽减少到15.2吨/时(60.6/4)。这导致了本方法的蒸汽效率为用0.168吨蒸汽制备每吨糖(15.2/90.3)。

在此基础上，所提出的精炼方法的具体蒸汽需求在四效蒸发时则只有传统使用单效液体蒸发的精炼过程的需求的26.5％(0.168/0.634*100)。可替代地，本文提出的精炼方法的具体蒸汽需求只有传统使用四效液体蒸发的精炼过程的需求的32.2％(0.168/0.521*100)。

由于传统精炼方法中将多效蒸发应用于次级液体蒸发是递减返回，将本文提出的精炼方法的能量效率与传统精炼方法的能量效率公平比较，其可能会在前述的两个数字之间(即在26.5％和32.2％之间)。

图3示出了根据本发明的将所有流的多效蒸发装置作为单个集成装置。四效上的15个装置的蒸汽输入将产生来自所有液体流的共计60个装置的蒸汽。在该实施方式中没有示出抽汁汽。

在图3中，在给定的效中的蒸汽流将总是全部流入该效的输入蒸汽。图5示出了本文提出的冷却结晶方法的示例的质量平衡，其具有606吨/时的总蒸汽需求。作为近似，为便于展示可以如何应用多效蒸发以获得大量的能源节约，蒸汽需求可以概括为：

基于Rilleaux的第一原理(如前述)即一吨汁汽将产生一吨蒸发，四倍(四)效蒸发器可预取实现共计60吨/时的蒸发需求且只供给15吨/时的蒸汽(60/4)。当四效蒸发器可被应用到每个需要蒸发的流以实现节省时，将所有蒸发需求整合为单一的多效蒸发站将更加节约成本。图3示出了如何做到这一点的示例。

如图4所示，当晶体含量为40％的糖膏质量时，施加于纯蔗糖流的冷却结晶阶段开始于90摄氏度，且81％质量的干固体的浓缩将在冷却到31摄氏度之后处于平衡状态。这样形成的晶体表示初始流中蔗糖的40/81*100＝49.4。通过平衡，保留在母液的100-49.4＝50.6％的蔗糖。作为第一近似，可以假设每阶段的结晶将去除进入流中的蔗糖的50％，剩下的50％被平衡以传递到结晶的下一阶段。使用这种近似法于五个阶段由32个质量单元的蔗糖的结晶过程，结晶的每阶段将产生的蔗糖将是：

Claims (19)

1.一种精炼不纯结晶蔗糖的方法，所述方法包括应用多效降膜蒸发，以无结晶地浓缩原蜜，所述原蜜由蔗糖结晶过程的糖膏的离心而产生。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述蔗糖结晶过程为冷却结晶过程。

3.根据权利要求1和2之一的方法，其特征在于，所述不纯结晶蔗糖来源于甘蔗。

4.根据权利要求1至3任一项的方法，其特征在于，在应用多效降膜蒸发之前，所述原蜜具有从66至72的白利糖度值。

5.根据权利要求1至4任一项的方法，其特征在于，在应用多效降膜蒸发之后，所述原蜜具有从80至83的白利糖度值。

6.根据权利要求1至5任一项的方法，其特征在于，所述多效降膜蒸发集成到单个工序。

7.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于，所述多效蒸发为二效、三效、四效或五效蒸发。

8.根据权利要求1至7任一项的方法，其特征在于，所述多效蒸发的第一效是通过在介于约160至220千帕之间的绝对压强以及113.3至123.3摄氏度的相应汁汽饱和温度下将蒸汽提供给第一蒸发器来实现。

9.根据权利要求1至8任一项的方法，其特征在于，所述多效蒸发的末效运行于约10和30千帕之间的绝对压强，对应的饱和汁汽温度为45.8摄氏度和69.1摄氏度之间。

10.根据权利要求1至9任一项的方法，其特征在于，所述方法包括抽取蒸汽以使用于所述蒸发器系统的外部。

11.根据权利要求1至10任一项的方法，其特征在于，在离心分离期间或之后清洗糖晶体。

12.根据权利要求1至11任一项的方法，其特征在于，使用从热液体、次级液体和精炼液体中选择的液体来清洗糖晶体。

13.根据权利要求1至12任一项的方法，其特征在于，所述方法包括在结晶之前在液体或糖浆中引晶播种。

14.根据权利要求1至13任一项的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)通过降膜蒸发无结晶地浓缩包括在水溶液中的原糖的精炼液体进料流，以获得热的浓缩糖浆，

b)用所需数量的小晶体对所述糖浆引晶播种，以获得糖膏，

c)冷却所述糖浆以在所述糖膏内生长糖晶体，

d)通过离心分离从所述糖膏提取所述糖晶体，剩下第一原蜜，

e)通过降膜蒸发无结晶地浓缩所述第一原蜜，以获得浓缩的糖浆，

f)用所需数量的小晶体对所述糖浆引晶播种，以获得糖膏，

g)冷却所述浓缩的糖浆以在所述糖膏内生长糖晶体，

h)提取糖晶体，剩下第二原蜜，

i)用多效蒸发的方式，参照步骤e)至h)重复至少两次以上，和

j)将最终的原蜜送往回收室。

15.根据权利要求1至14任一项的方法，其特征在于，冷却结晶器中在糖浆进料和从结晶器获得的糖膏之间的温度差为从大约95摄氏度到大约25摄氏度。

16.根据权利要求1至15任一项的方法，其特征在于，从所述降膜蒸发步骤获得的精炼液体/糖浆的温度为从大约85摄氏度到大约100摄氏度。

17.根据权利要求14的方法，其特征在于，步骤a)和e)实施于单个工序中。

18.一种根据权利要求1-17任一项的方法生产的精炼结晶蔗糖。

19.根据权利要求1的方法，基本如上文所述或例示。