CN111074012B - 亚硫酸法制糖工艺系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种亚硫酸法制糖工艺系统及方法，通过第一进料通道和第二进料通道形成分段加料，协同第一硫熏装置的剪切破碎作用(使反应溶液形成微纳尺度的流体微元)，进而能够快速混合高黏度的石灰乳和糖源，使得反应提速数倍，从而使得反应可以依据产品的实时酸碱度来确定石灰乳的添加量是否过量，进而可以根据酸碱度来调节石灰乳的进料速度，不需要暂停工艺进程，可以连续化制糖。

Description

亚硫酸法制糖工艺系统及方法

技术领域

本发明涉及亚硫酸法制糖工艺技术领域，更具体的，涉及亚硫酸法制糖工艺系统及方法。

背景技术

我国是食糖生产和消费的大国，制糖产业市场发展空间巨大，目前，国内制糖厂90％都采用亚硫酸法传统工艺制糖，该工艺包括硫熏中和，加热，沉降，蒸发和糖浆硫熏等工序，其中，硫熏中和过程是核心工艺，通过添加二氧化硫(SO₂)和石灰乳形成亚硫酸钙沉淀，从而将糖汁中的胶体、色素吸附而除去，但是现有的工艺中SO₂与石灰乳反应时间较长，导致体系pH值变化的滞后，因此体系pH值无法用于指导石灰乳添加量的控制，现有工艺为了防止石灰乳添加过量的问题，一般会通过在先计算出石灰乳用量范围，然后定量控制石灰乳的添加，但是定量控制的方式无法用于连续化生产，并且自动化程度低，导致现有的生产工艺几乎都是间歇式工艺。

发明内容

为了解决上述不足的至少一个，本申请实施例提供一种亚硫酸法制糖工艺系统，包括：

第一硫熏装置，连通第一进料通道和第二进料通道，所述第一进料通道可通入石灰乳和糖源的混合液，所述第二进料通道可通入石灰乳溶液，所述第一硫熏装置用于将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触，产生混合物；

固液分离装置，用于对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；

蒸发装置，用于使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；

第二硫熏装置，用于使所述糖浆与二氧化硫气体混合接触，生成产品；以及

第一酸碱度检测装置，用于在产生所述混合物的过程中，检测由所述第一硫熏装置出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述第二进料通道中石灰乳溶液的进料速度。

一些实施例中，还包括：

混合器，混合石灰乳和糖源，形成所述混合液，所述混合器通过所述第一进料通道与所述第一硫熏装置连通。

一些实施例中，还包括：

第一进料自动控制装置，接收第一酸碱度检测装置输出的酸碱度值，根据所述酸碱度值与石灰乳进料速度的预设映射关系，调节所述石灰乳溶液的进料速度。

一些实施例中，所述第二进料通道包括多个子进料通道，所述第一硫熏装置包括：

壳体，所述壳体的底面中央设置转轴，所述转轴上连接有电机；

设于所述壳体内的旋转单元，所述旋转单元包括：转盘、设于所述旋转腔室内并围绕所述旋转腔室周向设置的多个环形填料、以及插入每个环形填料之间的间隙的液体分布器；每个所述液体分布器与其中一个子进料通道连通设置；

所述转盘与所述转轴结合固定，所述环形填料固定在所述转盘上，所述液体分布器固定在所述壳体的与所述底面相对的顶面上，所述填料用于剪切通过所述液体分布器喷射出的所述混合液和所述石灰乳溶液。

一些实施例中，所述第一硫熏装置还包括：

反溅液体捕获装置，设于最内层的所述环形填料外侧壁上。

一些实施例中，所述第二硫熏装置为旋转填充床或定转子反应器。

一些实施例中，所述第二硫熏装置包括气体入口和气体出口，所述二氧化硫气体通过所述气体入口和所述气体出口实现流动，所述亚硫酸法制糖工艺系统还包括：

第二酸碱度检测装置，用于检测经所述第二硫熏装置出口的所述产品的酸碱度，以根据所述产品的酸碱度控制二氧化硫气体的流动速度。

一些实施例中，还包括：

二氧化硫流速控制装置，根据所述产品的酸碱度控制所述二氧化硫气体的流动速度。

一些实施例中，还包括：

第一加热装置，用于加热所述混合液；和/或，

第二加热装置，用于加热所述混合物。

本发明另一方面实施例提供一种亚硫酸法制糖方法，包括：

将石灰乳和糖源的混合液以第一设定速度，并将石灰乳溶液以第二设定速度通入第一硫熏装置，以将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触，产生混合物；所述混合液和所述石灰乳溶液通过不同进料通道通入所述第一硫熏装置；

对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；

使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；

使所述糖浆与二氧化硫气体在第二硫熏装置内混合接触，生成产品；其中，在产生所述混合物过程中，所述亚硫酸法制糖方法还包括：

检测由所述第一硫熏装置出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述石灰乳溶液的进料速度。

本发明的有益效果：

本发明提供一种亚硫酸法制糖工艺系统及方法，通过第一进料通道和第二进料通道形成分段加料，协同第一硫熏装置的剪切破碎作用(使反应溶液形成微纳尺度的流体微元)，进而能够快速混合高黏度的石灰乳和糖源，使得反应提速数倍，从而使得反应可以依据产品的实时酸碱度来确定石灰乳的添加量是否过量，进而可以根据酸碱度来调节石灰乳的进料速度，不需要暂停工艺进程，可以连续化制糖。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例中亚硫酸法制糖工艺系统的结构示意图。

图2示出本发明实施例中第一硫熏装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中亚硫酸法制糖方法的流程示意图。

符号说明：

1-混合器；2,6-加热器；3-硫熏中和反应器(第一硫熏装置)；4-储罐；5,8,10-物料输送泵；7-沉降池(固液分离装置)；9-蒸发器；11-糖浆硫熏反应器(第二硫熏装置)；12-壳体；13-液体进口；14,15,16-液体分布器；17,18,19-分段填料；20-反溅液体捕获装置；21-液体出口；22-气体入口；23-气体出口；24-密封装置；25-电机；26-转盘；100-糖源进口；200-石灰乳进口；300-第一二氧化硫气体进口；400-第一二氧化硫气体出口；500-固体出口；600-第二二氧化硫气体进口；700-第二二氧化硫气体出口；800-产品出口；900-蒸气出口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种截面图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及他们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

为了防止石灰乳添加过量的问题，一般会通过在先计算出石灰乳用量范围，然后定量控制石灰乳的添加，但是定量控制的方式无法用于连续化生产，并且自动化程度低，导致现有的生产工艺几乎都是间歇式工艺，而定量控制的方式无法及时针对反应的实时情况进行调整，导致反应物含量失衡，瞬间反应物含量相对于反应平衡而言不稳定，进而反应产物的品质不平均，存在诸多不足。

有鉴于此，本发明进行了相关改进，如图1所示，本发明实施例中的亚硫酸法制糖工艺系统包括：第一硫熏装置3，连通第一进料通道31和第二进料通道32，所述第一进料通道31可通入石灰乳和糖源的混合液，所述第二进料通道32可通入石灰乳溶液，所述第一硫熏装置3用于将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触，产生混合物；固液分离装置7，用于对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；蒸发装置9，用于使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；第二硫熏装置11，用于使所述糖浆与二氧化硫气体混合接触，生成产品；以及第一酸碱度检测装置33，用于在产生所述混合物的过程中，检测由所述第一硫熏装置3出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述第二进料通道32中石灰乳溶液的进料速度。

可以理解，本发明中第一硫熏装置通过旋转填料的剪切作用实现将反应溶液剪切破碎形成微纳尺度的流体微元，通过旋转填料的剪切作用能够有效提高SO₂、石灰乳和糖源的混合效果，提高SO₂的反应率，提高脱色效果，降低白砂糖产品中的含硫量。本发明中，微纳尺度的界定范围为小于100微米，即1nm-100um之间。

本发明提供一种亚硫酸法制糖工艺系统，通过第一进料通道和第二进料通道形成分段加料，协同第一硫熏装置的剪切破碎作用(使反应溶液形成微纳尺度的流体微元)，进而能够快速混合高黏度的石灰乳和糖源，使得反应提速数倍，从而使得反应可以依据产品的实时酸碱度来确定石灰乳的添加量是否过量，进而可以根据酸碱度来调节石灰乳的进料速度，不需要暂停工艺进程，可以连续化制糖。

具体的，通过混合液+石灰乳的分段进料方式，可以大大降低混合的难度，结合旋转填料的剪切作用，两者配合使得黏度较高的糖源与石灰乳混合速度加快数倍，进而可以根据反应体系的实时酸碱度指标来衡量整个过程的石灰乳添加量，精确度较高。

下面继续结合附图1对本发明进行详细说明。可以理解的是，图1仅仅是本发明其中一个具体实施方式，其某些具体装置或结构并不一定是本发明实现连续化制糖工艺的必要装置或结构，基于本发明的核心构思所作的其他本领域所公知的装置或结构替换本发明的一个或多个，也应当属于本发明所要求保护的范围之内。

举例而言，图1示出的实施例中，制糖工艺系统还包括有混合器1，混合器1混合石灰乳和糖源，形成所述混合液，所述混合器1通过所述第一进料通道与所述第一硫熏装置3连通。

该实施例中，混合器应当具有一定的搅拌功能，例如常规的搅拌容器等，但是，在图1未示出的实施例中，混合液可以是处于初步混合状态的“成品”，该成品可以通过购买或者预制备得到，本发明不做限制。也即，作为优选，混合器可以是本发明的制糖工艺系统的其中一个组成装置。

在某些实施例中，根据所述混合物的酸碱度控制所述第二进料通道中石灰乳溶液的进料速度可以通过手动调节来实现，例如，首先预设一酸碱度与进料速度的对应关系，然后根据该对应关系手动调节进料速度，当反应混合迅速，反应均匀时，酸碱度能够实时反馈反应状态。

在优选的实施例中，为了方便连续化生产，实现更高程度的自动化作业，可以通过设置自动控制装置来实现石灰乳溶液进料速度的控制，下面称为第一进料自动控制装置，也即，本发明中的制糖工艺系统还包括有第一进料自动控制装置，接收第一酸碱度检测装置输出的酸碱度值，根据所述酸碱度值与石灰乳进料速度的预设映射关系(即上述的对应关系)，调节所述石灰乳溶液的进料速度。

该实施例中可以采用例如PLC控制器等自动化控制设备加以控制，本发明对此不作详述。

此外，图中1未示出的是，第二硫熏装置中的SO₂也可以根据酸碱度进行控制，该实施例中，所述第二硫熏装置包括气体入口和气体出口，所述二氧化硫气体通过所述气体入口和所述气体出口实现流动，所述亚硫酸法制糖工艺系统还包括：第二酸碱度检测装置，用于检测经所述第二硫熏装置出口的所述产品的酸碱度，以根据所述产品的酸碱度控制二氧化硫气体的流动速度。

基于相同的理由，该实施例同样可以手动或自动控制，在自动控制的实施例中，本发明中的制糖工艺系统还包括有二氧化硫流速控制装置，根据所述产品的酸碱度控制所述二氧化硫气体的流动速度，本发明不作详述。

在优选的实施例中，第二硫熏装置为旋转填充床或定转子反应器等。该优选实施例中的第一硫熏装置和第二硫熏装置为旋转填料床，在一些具体实施例中，亚硫酸法制糖工艺系统中的第一硫熏装置和/或第二硫熏装置包括具有容纳腔壳体，壳体内设置旋转腔室，旋转腔室包括填料以及包围所述填料的旋转腔室的外壳，旋转腔室的外壳与转轴固定连接，进而可以在转轴的带动下旋转，填料的中心部分为中空结构，其插入液体分布器，液体或者固液混合的流体可以通过液体分布器喷射到填料上，旋转的填料可以对液体或者固液混合的流体进行切割，在腔体内形成微纳尺度的流体微元，进而达到充分的预混合效果。

当然，在优选的实施例中，本发明对第一硫熏装置进行了进一步的改进，使之更加契合于制糖工艺反应体系，如图2所示，第一硫熏装置中的第一进料通道包括多个子通道，所述第一硫熏装置包括：壳体12，所述壳体的底面中央设置转轴，所述转轴上连接有电机25；设于所述壳体内的旋转单元，所述旋转单元包括：转盘26、设于所述旋转腔室内并围绕所述旋转腔室周向设置的多个环形填料17、18以及19(可以理解，图示中仅仅示出3个，而实质上，环形填料可以为2个以上，例如4个、5个等，只要空间足够设置即可)、以及插入每个环形填料之间的间隙的液体分布器14、15以及16；每个所述液体分布器与其中一个子进料通道连通设置；所述转盘与所述转轴结合固定，所述环形填料固定在所述转盘上，所述液体分布器固定在所述壳体的与所述底面相对的顶面上，所述填料用于剪切通过所述液体分布器喷射出的所述混合液和所述石灰乳溶液。

进一步的，从图1可以看出，图1中的第一硫熏装置为旋转填料床，并采用并流式操作方式，对气体有卷吸作用，可达到低压降甚至微增压的效果，使得二氧化硫气体进入第一硫熏装置时不需要额外的压力，不需要利用压缩机、气泵等辅助装置将二氧化硫气体泵入第一硫熏装置内，这样在整个连续化体系中，二氧化硫气体可以通过实时制备形成，例如常压硫磺氧化工艺，同时提高了糖浆和SO₂的混合效果，降低了SO₂的用量。

通过多个子进料通道进料，并且对填料进行多层设置，从而石灰乳分段加料，进一步提高了高黏度糖源和石灰乳的混合效果以及混合速度，使得酸碱度指标的反馈更为灵敏，同时使得反应装置不易受到高黏度产生例如容易堵塞反应器等的副作用。

更优选的是，所述第一硫熏装置还包括：反溅液体捕获装置20，设于最内层的所述环形填料外侧壁上，反溅液体捕获装置可以将反溅的液滴回收，避免液体飞溅。

此外，对于制糖工艺而言，加热可以促进糖源与石灰乳的混合，一般来说，可以设置加热装置2来加热对应的混合物，如图1所示，通过加热装置6加热混合液，以及通过加热装置加热混合物。

为了实现反应体系内的物料传输，设置物料输送泵5、8以及10。

在图1中未示出的实施例中，可以将整个制糖工艺系统至于较高温度的环境下，这样也即不需要单独设置加热装置。

在一些具体实施例中，固液分离装置可以是离心分离机、沉降池等。

进一步的，为了保证第一硫熏装置的密封性能，可以设置密封装置，在此不作赘述。

亚硫酸法制糖工艺系统的旋转腔室通过与转轴连接的电机驱动，本发明对电机的型号、种类均不做限制。

需要说明的是，本申请实施例中的微纳尺度，应当理解为微米或纳米级尺度，即1nm至100um内均属于微纳尺度。

在一些实施例中，所述填料的材料为镍、铜、不锈钢等，例如填料为不锈钢丝网、铜网、泡沫铜、泡沫陶瓷。填料的材料也可以为堇青石、海泡石、泡沫陶瓷、泡沫镍或Al₂O₃，本发明不做限制。

在一些实施例中，亚硫酸法制糖工艺系统中第一硫熏装置和/或第二硫熏装置的转速为600rpm、800rpm、1200rpm、1600rpm，本申请对此不做限制。

图3示出了本发明实施例中制糖方法的流程示意图，如图3所示，本发明中的制糖方法具体包括：

S1：将石灰乳和糖源的混合液以第一设定速度，并将石灰乳溶液以第二设定速度通入第一硫熏装置，以将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触，产生混合物；所述混合液和所述石灰乳溶液通过不同进料通道通入所述第一硫熏装置；

S2：检测由所述第一硫熏装置出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述石灰乳溶液的进料速度；

S3：对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；

S4：使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；

S5：使所述糖浆与二氧化硫气体在第二硫熏装置内混合接触，生成产品。

本发明提供的一种亚硫酸法制糖方法，通过分段加料，协同第一硫熏装置的剪切破碎作用(使反应溶液形成微纳尺度的流体微元)，进而能够快速混合高黏度的石灰乳和糖源，使得反应提速数倍，从而使得反应可以依据产品的实时酸碱度来确定石灰乳的添加量是否过量，进而可以根据酸碱度来调节石灰乳的进料速度，不需要暂停工艺进程，可以连续化制糖。

具体的，以甘蔗形成的糖汁为例，其在某一个具体工艺中包括如下具体步骤：

(1)预灰：甘蔗首先经过压榨提汁得到混合汁，然后混合汁和石灰乳在静态混合器中进行预灰处理，石灰乳的用量根据得到的预灰汁的pH值确定；

(2)一次加热：预灰汁离开静态混合器经过加热器加热至一定温度，去除非糖份，提高预灰汁的热稳定性。

(3)硫熏中和：预灰汁经过加热后进入硫熏中和反应器，与SO₂和石灰乳在反应器内充分混合、反应，然后糖汁从反应器出口离开进入储罐，通过检测储罐中糖汁的pH值反馈控制石灰乳的投入量；

(4)二次加热：经过充分硫熏中和后的糖汁从储罐离开经过加热器进行二次加热以提高沉降效率。

(5)沉降：加热至一定温度后的糖汁进入沉降池沉降，得到澄清汁。

(6)蒸发：沉降后得到的澄清汁进入蒸发器进行蒸发，得到糖浆。

(7)糖浆硫熏：蒸发得到的糖浆进入糖浆硫熏反应器与SO₂充分接触，SO₂对糖浆具有降黏和清净作用，可以提高白砂糖产品的质量，SO₂用量根据糖浆pH值确定。

优选的，步骤(1)中预灰汁的pH值控制在6.5～7.2。

优选的，步骤(2)中一次加热的温度控制在60～70℃。

优选的，步骤(3)中硫熏中和反应器选用分段加料的并流式旋转填料床，包括按照一定方式连接的变频器，电机，壳体，填料，气体进口，气体出口，分段进液口，液体出口，反溅液体捕获装置以及密封装置。

优选的，步骤(3)中糖汁pH控制在6.8～7.5，硫熏强度控制在18～30mg/L；分段加料并流式旋转填料床的转速为600～1600rpm。

优选的，步骤(4)中二次加热的温度控制在98～105℃。

优选的，步骤(7)中糖浆硫熏反应器选用并流式旋转填料床，包括按照一定方式连接的变频器，电机，壳体，填料，气体进口，气体出口，液体进口，液体出口以及密封装置。

优选的，步骤(7)中并流式旋转填料床的转速为500～1500rpm；糖浆pH值控制在6.0～6.5。

从上述描述中可以知晓，通过上述具体工艺步骤，在硫熏中和工序采用了可分段加料的并流式旋转填料床反应器，通过旋转填料的剪切作用有效提高了SO₂，石灰乳和糖汁的混合效果，提高了SO₂的反应率，提高了脱色效果，降低了白砂糖产品中的含硫量；另外，本发明的技术方案在糖浆硫熏工序采用了并流式旋转填料床反应器，提高了糖浆和SO₂的混合效果，降低了SO₂的用量。

下面给出一些具体的具体实例以加深对本申请的发明构思的理解。

使用本发明提出的亚硫酸法制糖工艺方法进行白砂糖生产：甘蔗经过压榨得到混合汁，混合汁和石灰乳在静态混合器中进行预灰处理，然后预灰汁经过加热器进行一次加热，进入硫熏中和反应器，与SO₂和石灰乳进行混合及反应，硫熏中和后的糖汁从储罐离开后进行二次加热进入沉降池，得到的澄清汁进入蒸发器进行蒸发，蒸发后糖浆进入糖浆硫熏反应器，得到的糖汁经过后续煮糖等工序得到白砂糖产品。

具体实例1

使用上述系统及方法进行亚硫酸法制糖。其中，预灰汁的pH值控制在6.8，一次加热温度控制在65℃，硫熏中和反应器采用分段加料的并流式旋转填料床，储罐中糖汁pH控制在7.2，硫熏强度24mg/L，旋转填料床转速为1000rpm，二次加热温度控制在102℃，糖浆硫熏反应器选用并流式旋转填料床，转速为1000rpm，糖浆pH控制在6.2。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为67IU，硫含量7mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.20kPa。

具体实例2

如具体实例1所述，其他条件不变，储罐中糖汁pH控制在6.8。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为73IU，硫含量8mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为95.9％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.22kPa。

具体实例3

如具体实例1所述，其他条件不变，储罐中糖汁pH控制在7.5。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为55IU，硫含量7mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.8％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.19kPa。

具体实例4

如具体实例1所述，其他条件不变，硫熏强度调整为18mg/L。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为75IU，硫含量6mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.21kPa。

具体实例5

如具体实例1所述，其他条件不变，硫熏强度调整为30mg/L。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为56IU，硫含量8mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.0％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.20kPa。

具体实例6

如具体实例1所述，其他条件不变，分段加料并流式旋转填料床转速调整为600rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为85IU，硫含量7mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为95.8％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.23kPa。

具体实例7

如具体实例1所述，其他条件不变，分段加料并流式旋转填料床转速调整为1600rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为59IU，硫含量7mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.15kPa。

具体实例8

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆硫熏反应器并流式旋转填料床的转速调整为500rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为68IU，硫含量9mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.7％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.20kPa。

具体实例9

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆硫熏反应器并流式旋转填料床的转速调整为1500rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为72IU，硫含量6mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.6％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.21kPa。

具体实例10

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆pH控制在6.0。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为67IU，硫含量9mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.3％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.20kPa。

具体实例11

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆pH控制在6.5。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为68IU，硫含量6mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.19kPa。

对比例1

如具体实例1所述，其他条件不变，分段加料并流式旋转填料床转速调整为200rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为103IU，硫含量12mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为93.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.26kPa。

对比例2

如具体实例1所述，其他条件不变，分段加料并流式旋转填料床转速调整为2000rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为101IU，硫含量9mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为95.4％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.18kPa。

对比例3

如具体实例1所述，其他条件不变，硫熏中和反应器改为等容积的搅拌釜式反应器。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为162IU，硫含量25mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为80.2％。硫熏中和反应器气体进出口压降为1.45kPa。

对比例4

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆硫熏反应器并流式旋转填料床的转速调整为200rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为80IU，硫含量16mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.2％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.21kPa。

对比例5

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆硫熏反应器并流式旋转填料床的转速调整为1800rpm。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为75IU，硫含量13mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.3％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.23kPa。

对比例6

如具体实例1所述，其他条件不变，糖浆硫熏反应器改为等容积的搅拌釜式反应器。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为146IU，硫含量29mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为96.0％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.21kPa。

对比例7

如具体实施例1所述，其他条件不变，但通过等速进料的方式添加石灰乳溶液。

取白砂糖样品进行分析，白砂糖色值为130IU，硫含量为18mg/kg，取储罐中糖汁分析残硫量，SO₂利用率为80.5％。硫熏中和反应器气体进出口压降为0.35kPa。

从上述具体实例以及对比例可以看出，以白砂糖为例，本发明具有如下有益效果：

(1)降低产品白砂糖的色值。本发明提出的工艺方法利用旋转填料的剪切破碎作用和分段加料的操作方式，有效提高了硫熏中和过程中SO₂，糖汁和石灰乳的混合效果，提高了反应程度和反应速度，生成的沉淀吸附效果好，产品中白砂糖的色值可降低至90IU以下。

(2)SO₂利用率高。本发明提出的工艺方法采用旋转填料床强化了硫熏中和和糖浆硫熏工段的混合效果，提高了SO₂的反应程度，节约了制糖成本，同时减少了环境污染，SO₂利用率可达95％以上。

(3)产品中硫含量低。本发明的技术方案采用旋转填料床强化了物料混合，SO₂利用率高，反应速率快，pH值监控无滞后现象，避免了添加SO₂过量的情况出现，产品中硫含量降低至10mg/kg以下。

(4)管道设备无结垢现象。在本发明提出的技术路线中，SO₂与石灰乳在有效混合的情况下反应程度高，糖汁中残留的未沉淀离子少，后续不产生新的沉淀；另外，石灰乳的添加量通过监测储罐中糖汁pH值反馈控制，糖汁pH值在高效混合后无滞后现象，有效避免了石灰乳添加过量。

(5)节约成本，环境效益好。本发明的技术方案将SO₂与液相采用并流的操作方式降低了压降，SO₂，石灰乳等物质利用率高，pH值监控无滞后，加料量控制精准，制糖成本降低；旋转填料床强化了混合过程，与传统塔式或管式设备相比体积小，设备成本低；SO₂利用率高，排放到环境中的SO₂少，环境效益好。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，包括：

第一硫熏装置，连通第一进料通道和第二进料通道，所述第一进料通道可分段通入石灰乳和糖源的混合液，所述第二进料通道可分段通入石灰乳溶液，所述第一硫熏装置包括旋转填料，所述旋转填料用于将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触，产生混合物，所述流体微元的微纳尺度为1nm-100um；

固液分离装置，用于对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；

蒸发装置，用于使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；

第二硫熏装置，用于使所述糖浆与二氧化硫气体混合接触，生成产品；以及

第一酸碱度检测装置，用于在产生所述混合物的过程中，检测由所述第一硫熏装置出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述第二进料通道中石灰乳溶液的进料速度。

2.根据权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，还包括：

混合器，混合石灰乳和糖源，形成所述混合液，所述混合器通过所述第一进料通道与所述第一硫熏装置连通。

3.根据权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，还包括：

第一进料自动控制装置，接收第一酸碱度检测装置输出的酸碱度值，根据所述酸碱度值与石灰乳进料速度的预设映射关系，调节所述石灰乳溶液的进料速度。

4.根据权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，所述第二进料通道包括多个子进料通道，所述第一硫熏装置包括：

壳体，所述壳体的底面中央设置转轴，所述转轴上连接有电机；

设于所述壳体内的旋转单元，所述旋转单元包括：转盘、设于所述旋转腔室内并围绕所述旋转腔室周向设置的多个环形填料、以及插入每个环形填料之间的间隙的液体分布器；每个所述液体分布器与其中一个子进料通道连通设置；

所述转盘与所述转轴结合固定，所述环形填料固定在所述转盘上，所述液体分布器固定在所述壳体的与所述底面相对的顶面上，所述填料用于剪切通过所述液体分布器喷射出的所述混合液和所述石灰乳溶液。

5.根据权利要求4所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，所述第一硫熏装置还包括：

反溅液体捕获装置，设于最内层的所述环形填料外侧壁上。

6.根据权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，所述第二硫熏装置为旋转填充床或定转子反应器。

7.根据权利要求6所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，所述第二硫熏装置包括气体入口和气体出口，所述二氧化硫气体通过所述气体入口和所述气体出口实现流动，所述亚硫酸法制糖工艺系统还包括：

第二酸碱度检测装置，用于检测经所述第二硫熏装置出口的所述产品的酸碱度，以根据所述产品的酸碱度控制二氧化硫气体的流动速度。

8.根据权利要求7所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，还包括：

二氧化硫流速控制装置，根据所述产品的酸碱度控制所述二氧化硫气体的流动速度。

9.根据权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统，其特征在于，还包括：

第一加热装置，用于加热所述混合液；和/或，

第二加热装置，用于加热所述混合物。

10.一种亚硫酸法制糖方法，其特征在于，所述亚硫酸法制糖方法利用如权利要求1所述的亚硫酸法制糖工艺系统进行制糖，包括：

将石灰乳和糖源的混合液以第一设定速度，并将石灰乳溶液以第二设定速度通入第一硫熏装置，以将所述混合液和所述石灰乳溶液切割为微纳尺度的流体微元，同时使所述流体微元与二氧化硫气体混合接触；所述混合液和所述石灰乳溶液通过不同进料通道通入所述第一硫熏装置；

对所述混合物进行固液分离，得到所述混合物的固相组分和液相组分；

使所述混合物的液相组分加热至设定温度，以蒸发该液相组分中的可蒸发液体，得到糖浆；

使所述糖浆与二氧化硫气体在第二硫熏装置内混合接触，生成产品；其中，在产生所述混合物过程中，所述亚硫酸法制糖方法还包括：

检测由所述第一硫熏装置出口的所述混合物的酸碱度，以根据所述混合物的酸碱度控制所述石灰乳溶液的进料速度。

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