几种糖厂清洁生产技术.doc

几种先进适用的糖厂清洁生产技术高正卿，何桂源，陈勇 ，李亚昆，秦牧（中国云南省轻工业科学研究所，昆明650034）摘 要：介绍了与糖厂的制糖工艺、糖蜜酒精生产和节能、节水有关的几种清洁生产技术，这些技术先进适用，已在多个糖厂生产应用，取得了较好的经济效益和环境效益。关键词：糖厂；制糖工艺；酒精废液；节能节水；清洁生产0 前言食糖是人类生活不可缺少的甜味剂和营养剂，全球人均年消费食糖约20Kg。食糖的生产主要在一些发展中国家，如巴西、印度、中国等。制糖行业是一个传统产业，近几十年来，在技术、管理等方面较其他产业发展相对落后。随着人们对食品安全的日益重视和环境保护要求的日益提高，采用高新技术和先进适应技术改造提升制糖业，实现技术升级和产品的升级换代，不仅大势所趋，而且迫在眉睫。根据循环经济理论和可持续发展战略的要求，今后的制糖业应以建设生态工业为目标，全面实现清洁生产，走新型工业化发展道路。清洁生产技术是建设生态工业的基础，可以肯定，今后将不断有大量的清洁生产技术产生并应用于制糖业中。1 制糖工艺的清洁生产技术世界上甘蔗糖厂生产耕地白糖的工艺主要有亚硫酸法和碳酸法两种，大多数国家都以亚硫酸法为主，在印度和中国，几乎都采用亚硫酸法工艺生产白砂糖。亚硫酸法生产的耕地白糖产品质量存在严重的缺陷：一是贮存一段时间后，糖会返黄；二是其水溶液经过一段时间后有絮状沉淀物，难以进入高档饮料市场；三是白砂糖SO 2含量高，存在食品安全隐患。SO2对人体健康是十分有害的，这严重背离了人们追求健康食品的消费潮流。产品质量问题往往是生产工艺造成的，这些产品缺陷都是亚硫酸法工艺难以克服的。云南省轻工业科学研究所经过多年大量的研究，开发出一种改进亚硫酸法新工艺：利用甘蔗糖厂废弃物蔗渣生产制糖专用吸附剂，借助制糖专用吸附剂来对蔗汁进行脱色、脱硫处理，使色源物质和色素、残硫吸附后除去，同时大量除去胶体物质，提高清净效率，生产出低硫、低色值、低浊度的优质糖，从根本上达到提高白砂糖质量、优化产品结构的目的，实现用简单、经济的办法解决长期困扰制糖工业界的二次硫熏问题，减少了有害物质的使用，使亚硫酸法工艺生产出的产品能够满足食品工业发展、人们生活水平提高的要求，改变亚硫酸法工艺及设备不能稳定生产高质量白砂糖的历史，同时解决了部分糖厂由于蔗渣过剩对环境造成的污染，为糖厂在最重要、最关键的环节实现清洁生产提供技术支撑。1.1 工艺流程制糖专用吸附剂澄清汁 反应罐 过滤 二次清汁 三次加热 蒸发浓缩 原亚硫酸法工艺1.2 技术指标糖厂使用新工艺后，根据使用不同配方的吸附剂能稳定达到如下技术指标：清汁脱色率30%80%，混浊度去除率90%99%，可取消二次硫熏；白砂糖色值120IU30IU以下；SO210mg/kg5 mg/kg以下，能保证糖厂全榨季稳定生产低硫、低色值的高质量白砂糖。1.3 技术特点本技术的工艺简单，操作方便，清净效率高，收回率高，处理效果稳定，节能降耗，自动化程度高。新旧工艺可以自由切换，糖厂无改造风险。投资省，成本低，效益好。设备大多采用定型设备，运行安全可靠。可以减少剩余蔗渣对环境的污染，实现废物的资源化利用。因此，本技术是一个典型的清洁生产技术，既提高了糖厂的产品质量，减少了有害物质在生产中的使用，又使废弃物得到充分利用，使污染得到资源化治理，变废为宝，一举多得。2 糖蜜酒精生产的清洁生产技术在中国等国家，糖蜜的主要用途之一是用来生产酒精。但是酒精废醪液如果不加以治理，将严重污染环境。一个日产20吨酒精的企业，其排放的酒精废醪液相当于一个30万人城市的生活污水负荷。近几年，云南省轻工业科学研究所成功研究开发出一系列酒精生产的清洁生产技术和酒精废醪液资源化治理技术。通过集成应用这些技术，可以彻底治理酒精废液的污染问题。2.1 酒精废液回流技术 酒精废液回流技术是将废液经沉降后取其清液回流做糖蜜稀释用水，这一方面可节约一些原材料如硫酸，另一方面又使废液中的一些物质如残糖得到再次利用，同时，又使酒精废液排放数量减少，降低环境污染。通过几年的生产实践证明，废液回流量可达2560，不影响酒精生产和产品质量。该技术可大大减少酒精废醪液的排放量，实现酒精生产的部分封闭循环，非常有利于后面酒精废醪液的治理，极大地节省污染治理的投资。2.2 初馏塔间接加热技术 在没有使用差压蒸馏的酒精生产企业，一般都采用直接将蒸汽喷入初馏塔进行加热，以保持塔底温度在105左右。但这样做将使蒸汽冷凝后混入酒精废醪液，导致废醪液的量增加，从而增加废液治理的投资和难度。如果将塔底的废醪液采用再沸器改直接加热为间接加热，则既可保持塔底的温度，又可避免蒸汽混入废醪液中，同时可以回收蒸汽凝结水作为锅炉的补给水。该技术简单适用，投资省，见效快。采用该技术可减少约20的废醪液排放量。2.3 酒精废醪液及锅炉烟气一体化治理技术 在中国，基本上每一个糖厂都有一个与糖蜜量配套的酒精生产车间。这些酒精车间的规模较小，一般为每天生产酒精1540吨，并且它和糖厂的生产同步，属于季节性生产。因此，这部分企业酒精废液采用一般的治理办法投资大，运行成本高，企业难以承受。但是这部分企业又主要是在冬春枯水季节生产，其酒精废液排入江河后造成的污染尤其突出，必须加以治理。云南省轻工业科学研究所经过多年的研究，开发出一套将酒精废液和锅炉烟气一体化治理的技术。该技术是结合酒精废液回流技术和初馏塔间接加热技术，利用酒精废醪液作锅炉烟气的除尘水，使锅炉烟气能达标排放。同时利用锅炉烟气的热量，将废醪液浓缩。在浓缩的废醪液中混以滤泥、蔗渣等，加入微生物菌种进行发酵，生产出有机堆肥，使这些废弃物得到资源化治理。该技术投资省，运行费用低，治理污染彻底，已在多个糖厂实施。2.4 耐高渗压、高pH固定化酵母发酵技术该技术是酒精生产企业采用废液回流技术和无酸发酵技术的配套技术。废液回流将使发酵液渗透压增高，其回流量与发酵液的渗透压基本上呈正相关，因此，要增大回流量就必须提高酵母的耐高渗压能力。无酸发酵是酒精生产采用加热灭菌而不是采用加硫酸抑止杂菌的一种新技术。其优点是废醪液的pH值较高，治理的难度要小一些。由于不加入酸，因而其废醪液pH值一般在5.06.0左右，而一般酵母的最适pH值在3.54.5，因此，要保证发酵率就必须提高酵母的最适pH值，即需要酵母耐高pH值。目前，云南省轻工业科学研究所已研究开发出耐高渗压、高pH的新一代固定化酵母，在满足废液回流和无酸发酵要求的同时，还可提高发酵率，降低废醪液的残糖量，为企业创造更多的效益。3 节能节水的清洁生产技术3.1 糖厂汽凝水微糖分在线检测技术糖厂生产基本上都利用工业锅炉产生的蒸汽推动汽轮发电机发电供给糖厂的动力设备，利用发电的尾汽作为糖厂生产所需的蒸汽来源。为了充分利用和节约能源，糖厂锅炉的给水大部分来自多效蒸发器的、效罐、结晶罐以及加热器的蒸汽凝结水。但是这样做可能会使蔗汁中的糖分通过汁汽的雾沫夹带或加热表面缺损泄漏而造成汽凝水含糖，超过一定含糖量的汽凝水入炉后将对锅炉的正常运行产生严重危害。糖厂因“跑糖”而造成锅炉事故时有发生，每发生一次这样的事故将使糖厂损失高达几十万甚至上百万元（RMB）。为了既能充分回收利用热能，又能保证锅炉的正常运行，对糖厂锅炉入炉汽凝水糖分进行在线检测是十分必要的。云南省轻工业科学研究所已研究开发出一种新型的在线检测仪。该仪器采用先进的分析技术及微机控制技术实现在线检测微糖分，具有简便、快速（每小时能检测30个样品）、重现性好（系统误差不超过5）、灵敏度高（达到1ppm）、运行费用低、一次性投入省（只有国外同类产品价格的几分之一）等特点。该系统在糖厂推广应用后，将对糖厂的节能降耗、减少或杜绝由于汽凝水“跑糖”造成糖厂锅炉换水或爆管的损失有重要作用。同时为糖厂的科学管理提供可靠的依据，对促进糖厂的规范管理起到积极作用。另外，也为环保部门对糖厂废水监测提供先进手段，对环境保护起到一定作用。3.2 减少糖厂蒸发、煮糖冷凝器用水量的措施糖厂的蒸发、煮糖冷凝器是用水大户，以日榨2000吨甘蔗糖厂为例，蒸发、煮糖冷凝器每天耗水量达50000m3。为了节约用水，糖厂一般设置冷却水塔和循环水池，冷凝水经冷却后部分循环使用，但由于在管理中存在一些问题，一般循环使用水量仅有30%50%，特别是榨季进入3月份以后，随着气温升高，冷凝水中含有微糖份等杂质，在适宜条件下，微生物繁殖，生成杂质堵塞冷却塔喷淋装置，冷却塔不能正常使用，造成水资源巨大浪费。为了进一步节约用水，可将糖厂目前普遍采用蒸发、煮糖冷凝方案由水喷射冷凝器改为“冷凝器+真空泵”方案，这种方案较水喷射冷凝器节水达2/3。另外加强冷却水塔和循环系统管理，