亞硫酸法澄清工藝在糖廠的應用

亞硫酸法澄清工藝在糖廠的應用

1白砂糖的澄清效率不高目前，我國的甘蔗糖糖生產主要有三種方法：石灰法、亞硫酸法和硫酸法。石灰法常見于生產原糖,碳酸法和亞硫酸法用于生產白砂糖,現有90%以上企業(yè)采用亞硫酸法工藝,該工藝澄清效率不高,產品品質低而且不夠穩(wěn)定。為數不多企業(yè)采用碳酸法工藝,澄清效率高,生產的白砂糖產品質量優(yōu)良,但設備投資大,產生的濾泥難以綜合利用。因此,本文通過對傳統(tǒng)亞硫酸澄清工藝方法進行技術優(yōu)化后,在提高產品質量、提高糖分總收回率及降低能耗方面具有重要的實際意義。2亞硫酸法澄清法(1)在石灰法生產原糖的蔗汁澄清工藝技術中,為了達到比較理想的澄清效率,加灰汁的pH值控制在8.0左右;(2)在碳酸法生產白糖的蔗汁澄清工藝技術中,同樣的目的,在二碳飽充時,控制pH值在8.3-8.5左右;(3)在亞硫酸法生產白糖的蔗汁澄清工藝技術中,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,目前常用的絕大多數是磷酸-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,澄清效率較高。綜上所述,我們提出對傳統(tǒng)磷酸—亞硫酸澄清工藝方法進行優(yōu)化改進,即混合汁先經冷汁預灰,pH值控制在6.8-7.2,使蛋白質等類膠體進行凝聚。然后第一次加熱到60-68℃,進行第二次加灰,pH值控制在8.0-9.0,利用膠體不同凝聚點,使另一些膠體發(fā)生凝聚,并在加熱作用下進一步鞏固,同時又避免硫熏過程中出現低pH值使膠體再行溶解與糖分轉化損失,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3.1.1工藝3.1.2缺點蔗汁硫熏過程是在低pH值下,易引起蔗糖轉化,及易生成Ca(HSO3.2磷酸-亞硫酸法澄清技術過程的優(yōu)化3.2.1工藝在其它流程及指標不變的情況下,分兩段預灰,如下所示3.2.2響應面試驗及結果方法一:將蔗汁加入磷酸使蔗汁總磷酸值在450ppm,加灰調節(jié)其pH值在7.0,然后加熱到60℃,進行第二次預灰pH值實驗。根據添加不同石灰乳量蔗汁pH值變化情況,初步確定第二次預灰pH值工藝參數。我們通過兩次實驗,得出蔗汁加灰曲線圖,如圖1。根據蔗汁加灰曲線圖得知,當蔗汁pH值達到9.5以上時,蔗汁加灰曲線開始突變,當加灰pH值達到10.5時,加灰量比在pH9.5時高出約60%以上。因此,我們初步確定第二次預灰pH值為[7.5,9.5]。方法二:我們采用優(yōu)選(平分)法,對第二次預灰的pH值在取值區(qū)間[7.5,10.5]進行工藝試驗。我們選擇澄清工藝條件為:蔗汁磷酸值450PPM,壓榨第一次預灰(簡稱預灰一)pH值7.0,預灰二pH值分別取7.5、8.5、9.5、10.5,蔗汁硫熏強度22CC,蔗汁中和pH值7.2等,試驗數據見表1。通過試驗,我們在進行第4組試驗時發(fā)現,當預灰二pH值調至10.5時,加入相當于22CC硫熏強度的規(guī)定量6%亞硫酸藥品時,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,需將蔗汁硫熏強度提高到28CC以上。試驗結果進行評價:當預灰二pH值在7.5-9.5范圍內時,澄清過程總加灰量基本不變;但當預灰二pH值取值在10.5時,總加灰量增加約20%以上。從清汁色值來看,各組試驗號數據差異不大。從蔗汁清混汁純度差來看,隨著預灰二pH值越高,其清混汁純度差也就越高。從清汁鈣鹽含量來看,預灰二pH值高達10.5時,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,勢必會造成蒸發(fā)積垢增加,影響蒸發(fā)效能。綜合各方面因素考慮:我們認為預灰二pH值取值范圍在[8.0,9.0]較為合理。(2)澄清工藝正交試驗試驗一:本次正交試驗設計考慮了一組預灰二pH值取低值時對澄清效果的影響,實驗數據見表2、表3。結論:通過數據方差分析,選出澄清工藝最佳條件組合為:蔗汁磷酸總值350-400ppm,預灰一pH值6.8~7.2,預灰二pH值8.0,蔗汁硫熏強度24CC。試驗二:本次正交試驗設計考慮預灰二pH值取高值時對澄清效果的影響,實驗數據見表4、表5。結論:通過數據方差分析,選出澄清工藝最佳條件組合為:蔗汁磷酸總值400-450ppm,預灰一pH值6.8~7.2,預灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏強度22CC。(3)工藝技術條件的選擇根據兩次澄清工藝正交試驗結果,本著節(jié)約能源、降低成本考慮,我們擬定2015/2016榨季澄清工藝技術優(yōu)化后工藝指標為:蔗汁磷酸總值400-450ppm,預灰一pH值6.8~7.2,預灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏強度22~24CC。4磷酸-亞硫酸法澄清技術的應用效果4.1清混汁重力純度差南寧糖業(yè)香山糖廠2015/2016通過對澄清工藝技術進行優(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定據統(tǒng)計,2015/2016榨季與2014/2015榨季蒸發(fā)糖漿純度與澄清汁純度數據,見表6。從表6數據可知,粗糖漿與澄清汁純度差有效提高了0.22%。根據純度與煮煉收回率的關系式計算:純度每提高或降低1%,煮煉收回率相應提高或降低0.6-0.7%左右4.3原料甘蔗蔗糖澄清效率提高后,糖汁中非糖雜質減少,糖膏在煮煉過程吸收良好,廢蜜產率、廢蜜重力純度明顯下降。2015/2016榨季生產實績:廢蜜產率(折90BX)3.28%,廢蜜錘度94.45゜BX,廢蜜重力純度38.25%,日榨萬噸原料甘蔗時,廢蜜損失總蔗糖量為:10000*3.28%*94.45%*38.29%=118.6噸。澄清工藝技術優(yōu)化后,澄清汁比混合汁純度有效提高1.02%,根據純度與煮煉收回率的關系式計算: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%,簡化計算,日榨萬噸原料甘蔗時蔗糖量減少收回:10000*13.5%*1.02%*0.6%*96.5%÷99.7%=7.8噸糖,推算出廢蜜產率X應為:10000*X*94.45%*38.29%=118.6+7.8噸,X=3.50%也就是說,如果未對亞硫酸法澄清工藝進行技術優(yōu)化改造,實際廢蜜產率應為3.50%;澄清效率提高后,純度每提高1%廢蜜產率下降約0.22%。4.4生產過程中制品色值的變化南寧糖業(yè)香山糖廠2015/2016榨季通過對澄清工藝進行技術優(yōu)化后,(1)制糖生產過程中間制品色值有了明顯下降,對比數據見表7。(2)白砂糖產品質量得到明顯提升,對比數據見表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,在蒸發(fā)過程非糖分大量析出,蒸發(fā)積垢嚴重,影響蒸發(fā)過程熱交換,蒸發(fā)效能下降,日處理甘蔗生產能力達到8500噸時,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減少,糖汁在蒸發(fā)過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。當日處理甘蔗生產能力達到9000噸時,蒸發(fā)過汁順暢,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在優(yōu)化后的經濟效益5.1甘蔗糖份,生產甘蔗糖份,增加產糖量清混汁重力純度差提高1.02%,蒸發(fā)過程減少糖分轉化純度提高0.22%,每年處理原料甘蔗100萬噸,如甘蔗糖份13.5%,壓榨抽出率96.5%,因純度提高可增加產糖量:1000000×13.5%×96.5%×(1.02+0.22)×0.6%÷99.7%=972噸,按噸糖售價5400元計算,每年可增加收益525萬元。5.2行業(yè)知名度、信譽度和滿意度得到提升白砂糖產品質量得到顯著提高,逐漸提高國內外知名的高端飲料和食品市場份額,企業(yè)的知名度、信譽度和美譽度得到提升,企業(yè)品牌形象在企業(yè)內部和同行業(yè)的認知程度上也得到有效提高。產品品質得到提升后,為企業(yè)樹立良好形象的同時,產品品牌得到顧客的青睞,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會效益,這方面所產生的經濟效益是無法估量的。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,在生產能力滿負荷情況下,耗標煤率可由2014/2015榨季的3.66%下降至3.37%,如每年處理甘蔗量100萬噸計算,每年可節(jié)約標準煤約1827噸,折成原煤量約4263噸(原煤熱值按3000kcal/kg計),原煤價格按450元/噸計,則每年可節(jié)約成本約190萬元。5.4減少磷酸用量,節(jié)約成本2015/2016榨季通過對澄清工藝進行技術優(yōu)化管理后,澄清工藝處理過程蔗汁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100萬噸計,則澄清工藝優(yōu)化后實現減少磷酸用量約210噸,按磷酸價格5500元/噸計,可節(jié)約成本約115萬元。6次蔗汁預灰(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