亞硫酸法澄清工藝在糖廠的應(yīng)用

亞硫酸法澄清工藝在糖廠的應(yīng)用

1白砂糖的澄清效率不高目前，我國(guó)的甘蔗糖糖生產(chǎn)主要有三種方法：石灰法、亞硫酸法和硫酸法。石灰法常見(jiàn)于生產(chǎn)原糖,碳酸法和亞硫酸法用于生產(chǎn)白砂糖,現(xiàn)有90%以上企業(yè)采用亞硫酸法工藝,該工藝澄清效率不高,產(chǎn)品品質(zhì)低而且不夠穩(wěn)定。為數(shù)不多企業(yè)采用碳酸法工藝,澄清效率高,生產(chǎn)的白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良,但設(shè)備投資大,產(chǎn)生的濾泥難以綜合利用。因此,本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)亞硫酸澄清工藝方法進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化后,在提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高糖分總收回率及降低能耗方面具有重要的實(shí)際意義。2亞硫酸法澄清法(1)在石灰法生產(chǎn)原糖的蔗汁澄清工藝技術(shù)中,為了達(dá)到比較理想的澄清效率,加灰汁的pH值控制在8.0左右;(2)在碳酸法生產(chǎn)白糖的蔗汁澄清工藝技術(shù)中,同樣的目的,在二碳飽充時(shí),控制pH值在8.3-8.5左右;(3)在亞硫酸法生產(chǎn)白糖的蔗汁澄清工藝技術(shù)中,有酸性亞硫酸法、堿性亞硫酸法、中性亞硫酸法、磷酸-亞硫酸法等,這四種亞硫酸法各有優(yōu)缺點(diǎn),目前常用的絕大多數(shù)是磷酸-亞硫酸法。這四種亞硫酸法澄清工藝中,堿性亞硫酸法采用加灰pH值為8-9的控制點(diǎn),澄清效率較高。綜上所述,我們提出對(duì)傳統(tǒng)磷酸—亞硫酸澄清工藝方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),即混合汁先經(jīng)冷汁預(yù)灰,pH值控制在6.8-7.2,使蛋白質(zhì)等類(lèi)膠體進(jìn)行凝聚。然后第一次加熱到60-68℃,進(jìn)行第二次加灰,pH值控制在8.0-9.0,利用膠體不同凝聚點(diǎn),使另一些膠體發(fā)生凝聚,并在加熱作用下進(jìn)一步鞏固,同時(shí)又避免硫熏過(guò)程中出現(xiàn)低pH值使膠體再行溶解與糖分轉(zhuǎn)化損失,蔗汁澄清效率得到有效提高。3磷酸-亞硫酸法的優(yōu)化3.1傳統(tǒng)磷酸-亞硫酸法的澄清技術(shù)3.1.1工藝3.1.2缺點(diǎn)蔗汁硫熏過(guò)程是在低pH值下,易引起蔗糖轉(zhuǎn)化,及易生成Ca(HSO3.2磷酸-亞硫酸法澄清技術(shù)過(guò)程的優(yōu)化3.2.1工藝在其它流程及指標(biāo)不變的情況下,分兩段預(yù)灰,如下所示3.2.2響應(yīng)面試驗(yàn)及結(jié)果方法一:將蔗汁加入磷酸使蔗汁總磷酸值在450ppm,加灰調(diào)節(jié)其pH值在7.0,然后加熱到60℃,進(jìn)行第二次預(yù)灰pH值實(shí)驗(yàn)。根據(jù)添加不同石灰乳量蔗汁pH值變化情況,初步確定第二次預(yù)灰pH值工藝參數(shù)。我們通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn),得出蔗汁加灰曲線圖,如圖1。根據(jù)蔗汁加灰曲線圖得知,當(dāng)蔗汁pH值達(dá)到9.5以上時(shí),蔗汁加灰曲線開(kāi)始突變,當(dāng)加灰pH值達(dá)到10.5時(shí),加灰量比在pH9.5時(shí)高出約60%以上。因此,我們初步確定第二次預(yù)灰pH值為[7.5,9.5]。方法二:我們采用優(yōu)選(平分)法,對(duì)第二次預(yù)灰的pH值在取值區(qū)間[7.5,10.5]進(jìn)行工藝試驗(yàn)。我們選擇澄清工藝條件為:蔗汁磷酸值450PPM,壓榨第一次預(yù)灰(簡(jiǎn)稱(chēng)預(yù)灰一)pH值7.0,預(yù)灰二pH值分別取7.5、8.5、9.5、10.5,蔗汁硫熏強(qiáng)度22CC,蔗汁中和pH值7.2等,試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。通過(guò)試驗(yàn),我們?cè)谶M(jìn)行第4組試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)預(yù)灰二pH值調(diào)至10.5時(shí),加入相當(dāng)于22CC硫熏強(qiáng)度的規(guī)定量6%亞硫酸藥品時(shí),蔗汁中和pH值僅能降至7.85,如要將蔗汁中和pH值降至7.2時(shí),需將蔗汁硫熏強(qiáng)度提高到28CC以上。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià):當(dāng)預(yù)灰二pH值在7.5-9.5范圍內(nèi)時(shí),澄清過(guò)程總加灰量基本不變;但當(dāng)預(yù)灰二pH值取值在10.5時(shí),總加灰量增加約20%以上。從清汁色值來(lái)看,各組試驗(yàn)號(hào)數(shù)據(jù)差異不大。從蔗汁清混汁純度差來(lái)看,隨著預(yù)灰二pH值越高,其清混汁純度差也就越高。從清汁鈣鹽含量來(lái)看,預(yù)灰二pH值高達(dá)10.5時(shí),清汁鈣鹽含量是最高的,比正常值高約7%;清汁鈣鹽含量升高,勢(shì)必會(huì)造成蒸發(fā)積垢增加,影響蒸發(fā)效能。綜合各方面因素考慮:我們認(rèn)為預(yù)灰二pH值取值范圍在[8.0,9.0]較為合理。(2)澄清工藝正交試驗(yàn)試驗(yàn)一:本次正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮了一組預(yù)灰二pH值取低值時(shí)對(duì)澄清效果的影響,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3。結(jié)論:通過(guò)數(shù)據(jù)方差分析,選出澄清工藝最佳條件組合為:蔗汁磷酸總值350-400ppm,預(yù)灰一pH值6.8~7.2,預(yù)灰二pH值8.0,蔗汁硫熏強(qiáng)度24CC。試驗(yàn)二:本次正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮預(yù)灰二pH值取高值時(shí)對(duì)澄清效果的影響,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4、表5。結(jié)論:通過(guò)數(shù)據(jù)方差分析,選出澄清工藝最佳條件組合為:蔗汁磷酸總值400-450ppm,預(yù)灰一pH值6.8~7.2,預(yù)灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏強(qiáng)度22CC。(3)工藝技術(shù)條件的選擇根據(jù)兩次澄清工藝正交試驗(yàn)結(jié)果,本著節(jié)約能源、降低成本考慮,我們擬定2015/2016榨季澄清工藝技術(shù)優(yōu)化后工藝指標(biāo)為:蔗汁磷酸總值400-450ppm,預(yù)灰一pH值6.8~7.2,預(yù)灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏強(qiáng)度22~24CC。4磷酸-亞硫酸法澄清技術(shù)的應(yīng)用效果4.1清混汁重力純度差南寧糖業(yè)香山糖廠2015/2016通過(guò)對(duì)澄清工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化管理后,蔗汁澄清效率得到明顯提高,清混汁重力純度差由2014/2015榨季平均值1.21%提高到2015/2016榨季平均值2.23%。2014/2015榨季、2015/2016榨季清混汁重力純度差折線圖2。4.2粗糖漿與澄清汁純度的測(cè)定據(jù)統(tǒng)計(jì),2015/2016榨季與2014/2015榨季蒸發(fā)糖漿純度與澄清汁純度數(shù)據(jù),見(jiàn)表6。從表6數(shù)據(jù)可知,粗糖漿與澄清汁純度差有效提高了0.22%。根據(jù)純度與煮煉收回率的關(guān)系式計(jì)算:純度每提高或降低1%,煮煉收回率相應(yīng)提高或降低0.6-0.7%左右4.3原料甘蔗蔗糖澄清效率提高后,糖汁中非糖雜質(zhì)減少,糖膏在煮煉過(guò)程吸收良好,廢蜜產(chǎn)率、廢蜜重力純度明顯下降。2015/2016榨季生產(chǎn)實(shí)績(jī):廢蜜產(chǎn)率(折90BX)3.28%,廢蜜錘度94.45゜BX,廢蜜重力純度38.25%,日榨萬(wàn)噸原料甘蔗時(shí),廢蜜損失總蔗糖量為:10000*3.28%*94.45%*38.29%=118.6噸。澄清工藝技術(shù)優(yōu)化后,澄清汁比混合汁純度有效提高1.02%,根據(jù)純度與煮煉收回率的關(guān)系式計(jì)算:糖汁純度每下降1%,煮煉收回降低0.6%,如甘蔗糖分取13.5%,壓榨抽出率96.5%,簡(jiǎn)化計(jì)算,日榨萬(wàn)噸原料甘蔗時(shí)蔗糖量減少收回:10000*13.5%*1.02%*0.6%*96.5%÷99.7%=7.8噸糖,推算出廢蜜產(chǎn)率X應(yīng)為:10000*X*94.45%*38.29%=118.6+7.8噸,X=3.50%也就是說(shuō),如果未對(duì)亞硫酸法澄清工藝進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改造,實(shí)際廢蜜產(chǎn)率應(yīng)為3.50%;澄清效率提高后,純度每提高1%廢蜜產(chǎn)率下降約0.22%。4.4生產(chǎn)過(guò)程中制品色值的變化南寧糖業(yè)香山糖廠2015/2016榨季通過(guò)對(duì)澄清工藝進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化后,(1)制糖生產(chǎn)過(guò)程中間制品色值有了明顯下降,對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。(2)白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提升,對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。4.5蒸發(fā)效能明顯提高澄清工藝改造前,由于蔗汁澄清效果不好,蔗汁中含有大量非糖雜質(zhì),在蒸發(fā)過(guò)程非糖分大量析出,蒸發(fā)積垢嚴(yán)重,影響蒸發(fā)過(guò)程熱交換,蒸發(fā)效能下降,日處理甘蔗生產(chǎn)能力達(dá)到8500噸時(shí),蒸發(fā)能力明顯不足,糖漿錘度低;澄清工藝改造后,蔗汁澄清效率提高,清汁中含的非糖雜質(zhì)減少,糖汁在蒸發(fā)過(guò)程非糖分析出減少了,蒸發(fā)罐積垢明顯減少,各效蒸發(fā)能力得到有效提高。當(dāng)日處理甘蔗生產(chǎn)能力達(dá)到9000噸時(shí),蒸發(fā)過(guò)汁順暢,蒸汽與蔗比由改造前的40.21%下降至36.57%,節(jié)能效果顯著。5磷酸-亞硫酸法的澄清技術(shù)在優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)效益5.1甘蔗糖份,生產(chǎn)甘蔗糖份,增加產(chǎn)糖量清混汁重力純度差提高1.02%,蒸發(fā)過(guò)程減少糖分轉(zhuǎn)化純度提高0.22%,每年處理原料甘蔗100萬(wàn)噸,如甘蔗糖份13.5%,壓榨抽出率96.5%,因純度提高可增加產(chǎn)糖量:1000000×13.5%×96.5%×(1.02+0.22)×0.6%÷99.7%=972噸,按噸糖售價(jià)5400元計(jì)算,每年可增加收益525萬(wàn)元。5.2行業(yè)知名度、信譽(yù)度和滿意度得到提升白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高,逐漸提高國(guó)內(nèi)外知名的高端飲料和食品市場(chǎng)份額,企業(yè)的知名度、信譽(yù)度和美譽(yù)度得到提升,企業(yè)品牌形象在企業(yè)內(nèi)部和同行業(yè)的認(rèn)知程度上也得到有效提高。產(chǎn)品品質(zhì)得到提升后,為企業(yè)樹(shù)立良好形象的同時(shí),產(chǎn)品品牌得到顧客的青睞,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益,這方面所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是無(wú)法估量的。5.3可節(jié)約成本蔗汁清凈效率提高后,蒸發(fā)能耗明顯下降,在生產(chǎn)能力滿負(fù)荷情況下,耗標(biāo)煤率可由2014/2015榨季的3.66%下降至3.37%,如每年處理甘蔗量100萬(wàn)噸計(jì)算,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1827噸,折成原煤量約4263噸(原煤熱值按3000kcal/kg計(jì)),原煤價(jià)格按450元/噸計(jì),則每年可節(jié)約成本約190萬(wàn)元。5.4減少磷酸用量,節(jié)約成本2015/2016榨季通過(guò)對(duì)澄清工藝進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化管理后,澄清工藝處理過(guò)程蔗汁pH值雖然提高了,但氧化鈣及硫磺用量基本保持不變,而澄清工藝處理使用的磷酸量明顯減少,磷酸對(duì)蔗比由2014/2015榨季的0.062%下降至2015/2016榨季的0.041%,下降幅度約34%,如按榨蔗量100萬(wàn)噸計(jì),則澄清工藝優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)減少磷酸用量約210噸,按磷酸價(jià)格5500元/噸計(jì),可節(jié)約成本約115萬(wàn)元。6次蔗汁預(yù)灰(1)由于各廠在采樣方式方法上存在差異,或者采集的樣品不具有代表性等原因,有些普