对提高亚硫酸法白砂糖质量探讨

1、论文提要 亚硫酸法生产白糖的质量主要问题是色值和二氧化硫含量偏高，我国从2006年起规定一级白糖色值低于150IU,二氧化硫含量 不咼于30mg/kg。许多亚硫酸法糖厂为了提咼一级糖产率，加强提 高了二氧化硫硫熏强度，结果又导致二氧化硫含量偏高。按照新的 国家标准，亚硫酸法糖厂要达到全产百分之百一级白砂糖，其对制 炼工艺治理的技术要求是相当高的，尤其加强澄清工艺治理对生产 一级白砂糖具有相当重要的作用。由于澄清工艺是制炼生产中第一 道工序，它所生产出来的滤、清汁的质量好坏对后序蒸发、煮糖起 着至关重要的作用。因此，本文着重讨论影响澄清工艺的因素和加 强澄清工艺的治理。对治理澄清工艺提高亚硫酸法

2、白糖质量的探讨我国从2006年起规定一级白糖色值低于150IU，二氧化硫含量 不高于30mg/kg，饮料工业用糖更严格，要求二氧化硫含量不高于 15mg/kg。对于现行的亚硫酸法工艺来说，原来处在 151IU-170IU范 围内的一级糖都将成为二级糖。 特别是碰到严重干旱时会造成糖 厂澄清比较困难，以至产品的一级品率下降，二级品率比例增 大。同时社会和食品卫生的发展趋势，要求逐步降低白砂糖的 残留二氧化硫含量。 现在已有有用户要求白砂糖残留二氧化硫 低于 10mg/kg ，甚至无二氧化硫。这对广大亚硫酸法工艺 糖厂 使用来说是一个挑战。 亚硫酸法澄清技术在白糖生产工业中是 一种典型的蔗汁与糖浆

3、清净脱色方法，由于该法具有设备较 少，工艺流程比较简单、管理方便等特点，所以，这种澄清技 术在我国制糖工业中得到比较广泛的应用。在新标准出台后， 许多亚硫酸法糖厂都把提高一级糖产率， 降低色值和二氧化硫含量作 为最重要的治理目标 ，本文就围绕如何提高亚硫酸法白糖质量进 行分析探讨。一、亚硫酸法白糖色值和 二氧化硫超标 的问题成因分析 现行的 亚硫酸法糖厂生产的白糖的蔗糖分都能达到产品理 化指标的要求，只是非糖分指标无法达到要求，生产的白砂糖 色值可达 150IU 左右，高时甚至超过 200IU 。新的白砂糖质量 国家标准 对于亚硫酸法糖厂来说，意味着原来处在 151IU-170IU 范 围内的

4、一级糖都将成为二级糖。 许多亚硫酸法糖厂为了提高一级糖产 率，加强提高了二氧化硫硫熏强度，结果又导致二氧化硫含量偏高。 显然，要提高亚硫酸法糖白砂糖的质量，势必要降低产品色值 和 二氧化硫的含量 。 按照新标准，亚硫酸法糖厂要达到全产百分之 百一级白砂糖， 其对制炼工艺治理的技术要求是相当高的， 尤其加强 澄清工艺治理对生产一级白砂糖具有相当重要的作用。 由于澄清工艺 是制炼生产中第一道工序， 它所生产出来的滤、 清汁的质量好坏 降低 产品色值和 二氧化硫的含量有相当重要的作用。 要降低产品色值 和 二氧化硫的含量 就必须从澄清工艺抓起。（一）澄清工序包括将甘蔗混合汁加磷酸、预灰T一次加热（5

5、5-65C）通二氧化硫气体-加石灰乳中和到 pH=6.8- 7.2 -二次 加热（98-102C）-沉降池-清汁与泥汁分离-滤、清汁等过程。该 澄清工艺通过二氧化硫脱色和磷酸的辅助脱色作用达到澄清效果。（二）二氧化硫在制糖过程中作用：1 、 抑制蔗汁中细菌和酶的活动。2 、 将有色的有机物的双键部分饱和，使它们的色泽变浅。3 、 和石灰反应生成亚硫酸钙沉淀，将多种杂质（包括色素） 吸附一起沉淀除去。4 、 清汁中的亚硫酸可以减轻蒸发过程中的美拉德反应，减少 色泽加深。5 、 将高价铁化合物还原为低价铁， 防止低价铁氧化成高价铁， 使铁化合物颜色较浅。6 、 白糖中的二氧化硫可以减慢酚类物和低价

6、铁被氧化的速 度，减缓白糖变色。不难看出，白糖中的二氧化硫来自蔗汁硫熏和糖浆硫熏。 蔗汁 硫熏加入的二氧化硫大部分在澄清过程中形成亚硫酸钙沉淀而从滤 泥排走，但也有少量存留在清汁中， 其比例和澄清的工艺技术条件和 操作管理有关。 清汁中的二氧化硫在蒸发过程中部分随汁汽挥发， 另 有部分被氧化 （成为三氧化硫和硫酸盐） ，但大部分是留在粗糖浆中。 糖浆再次进行硫熏， 其中的二氧化硫量增加。 它们在煮炼过程中部分 随汁汽溢去， 部分被氧化， 但大部分是形成亚硫酸钙沉淀和溶解性的 亚硫酸氢钙、以及亚硫酸与有机物的化合物，存留在糖膏内。它们会 以不同的形式进入到白糖产品， 如晶体生长时将少量母液包裹在

7、晶体 中、沉淀物微粒混杂在产品中等。 在白糖晶体表面有缺陷及细晶体较 多时，这些现象比较严重。制糖工艺要发挥二氧化硫有益的作用， 又要防止白糖含二氧化硫 过多，这是 澄清工序 必须解决好的技术难题。（三）影响澄清效果的主要因素为如下几个方面：1、当二氧化硫燃烧不稳定，甘蔗榨量不稳定时，则会导致二氧 化硫用量偏高或偏低，并会造成中和 pH波动较大，严重影响滤、清 汁质量。2、近年来，亚硫酸法工艺向高硫熏、高灰、高磷三高方向变化， 不仅造成白砂糖含硫升高，灰份增大，而且生产成本增大。有些厂为 了降低成品二氧化硫含量， 采取降低硫熏强度而加大磷酸用量， 结果 造成沉降困难，滤泥量大，严重时也会使滤汁

8、色值加深。3、过度预灰。为了减少蔗糖转化，调高混合汁的预灰 pH 值， 其结果也使得滤清汁色值升高。笔者做过研究，混合汁 pH值一般在 5.4-5.6之间，而预灰pH值每升高一个单位，经过一次加热后的滤、 清汁色值会升高 10 左右。与不预灰有显著差异。而这部份的色素主 要是可溶性酚盐，后续过程难以除掉。4、硫熏强度和中和pH值。根据对硫磺消耗情况的调查发现，硫熏工艺指标大多数达不到规定要求，而岗位操作记录几乎都达到要 求。硫磺消耗没有严格的交接制度和准确的消耗定额。 这一现象反映 出对燃硫岗位治理的疏忽。 由于硫熏强度达不到规定要求， 直接影响 了滤、清汁的脱色效果和白砂糖色值。中和 pH值

9、各厂都比较重视， 但不同品质、不同浓度的石灰乳对沉降后的滤、清汁的pH值及色值影响很大。 通常石灰乳浓度大， 有效氧化钙含量偏低会影响硫熏及中 和反应的效果，导致滤、清汁的 pH值升高及色值增加。5、滤汁回流的影响。用无滤布吸滤机使滤汁通常回流到混合汁 中进行再循环处理， 这一流程过去在原料蔗质量好的情况下对清汁的 质量和白砂糖的色值影响不大。 但在新国标要求下， 这一流程不再适 应生产低色值， 低二氧化硫含量白砂糖的要求。 尤其在原料蔗质量不 好的情况下，滤汁更不应回流处理。7、加热温度的影响。加热温度尤其是二次加热温度的稳定与否 关系到澄清效率的高低。二次加热温度必须稳定在98-105 C

10、才能获得好的澄清效果。温度低于98C则泥汁和胶体易于水化，沉降速度 慢，浊度高，澄清效果差。目前用pH值来控制糖浆硫熏是不科学的。应当改为用糖浆中的 二氧化硫量来控制，如同蔗汁硫熏那样。因为糖浆pH值受到很多因素的复杂影响（甘蔗原料的成分、粗糖浆的 pH值等），同一 pH值下 的糖浆含二氧化硫量会有较大的差别。 因此，应当经常取硫熏前后的 糖浆，用碘液滴定，测定它们的二氧化硫含量。因为糖浆颜色较深，可以只用5mL的样本，加2030mL蒸馏水稀释，以便观看滴定的终 点。应当将这个分析项目作为车间岗位的常规工作。 积累较多的数据， 将硫熏糖浆的二氧化硫量和白糖二氧化硫量联系起来， 找出白糖二氧 化

11、硫量不超标的糖浆的极限硫熏量， 据此进行操作控制。 此值在不同 时期会有差异。通常，5mL硫熏糖浆消耗碘液不应超过4mL这也是 衡量澄清效果是否良好的一个重要标志。清汁较好者10mL澄清汁耗碘液低于3mL中等的为34mL较差的超过4mL个别清汁在澄清 不正常时，此值会高于5mL如果发现此值偏高，必须尽快找出原因， 采取措施改进。清汁中残留二氧化硫多， 有时是由于甘蔗的质量不好， 不新鲜， 本身的酸度大，胶体物质多，以及石灰质量不好，影响亚硫酸与钙反 应不完全。但在很多情况下，是由于清汁 pH偏低或波动大，使清汁 中残留大量溶解性的亚硫酸氢钙。 另一重要原因是二次加热温度偏低 或波动大。必须加强

12、对澄清技术条件的控制，力求适当和稳定，这是 亚硫酸法工艺的极重要环节。 在蔗汁质量良好的情况下， 应当用偏高 的清汁pH值，例如7.27.3，绝不要出现7.0以下。同时要尽可能 稳定。二次加热的温度不可低于100C。二、 治理澄清工艺提高亚硫酸法白糖质量的方法探讨（一）采用仪器仪表自动检验、记录和控制澄清工序。 澄清工艺治理重点是工艺指标控制要准确，如硫熏强度、 预灰及中和pH值、一、二次加热温度等工艺指标控制要准。同时泥汁沉降 要快，分离要快，才能减少色值的生成，获得良好的清汁。二次加热温度不稳定，起因是一次加热温度波动大。一次加热使用后效蒸发罐的汁汽，汽凝水排除易发生问题，排水不良必然造成

13、温度偏低和波动。另一方面，蔗汁流量不稳定和蒸 发汽压不稳定，也是加热温度不稳定的常见原因。用自动仪器 连续记录，利于检查和控制。中和 pH 控制很重要，人工控制的波动较大，采用自控装 置稳定控制澄清技术条件， 是提高糖厂技术管理水平的重要环 节。（二）增加对混合汁色值和浊度的分析测定，根据混合汁质量变 化采取有效的应对措施。 澄清工艺指标和澄清原材料的用量应随混合 汁质量变化做出相应调整。 通过几个榨季的努力， 建立澄清原材料（如 硫磺、磷酸、石灰乳、絮凝剂）的用量随混合汁质量变化的工作曲线， 以便于指导生产。（三）加强对燃硫岗位的治理，健全岗位交接班制度。每班要有 准确的硫磺消耗记录， 根据

14、硫磺消耗记录和混合汁重量可以算出该班 的平均硫熏强度是否达到工艺要求。 燃硫岗位操作工应提供稳定的燃 硫效果和硫熏强度。 澄清工段过去治理的注重力集中在中和岗位， 这 是片面的，燃硫岗位也是澄清工艺的核心，应抓紧管好。（四）适度预灰。假如磷酸是在一次加热前加入，则预灰 pH值 控制在高于混合汁pH值0.5-1.0为宜，即pH值为6.0-6.5。假如磷 酸是在一次加热后加入， 则最好不预灰。 这样做可以减少因预灰加热 引起的色值增加。（五）强化中和反应，稳定中和 pH 值。硫熏后中和反应是否完 全彻底，关系到二次加热后中和汁是否产生滞后反应和获得良好清汁 的要害。 中和反应完全彻底是不会产生滞后

15、反应， 并能获得良好的清 汁。过去在中和反应或多或少存在一些问题，如滤、清汁pH值偏离中和 pH 值越远，则滞后反应越严重，滤、清汁质量越差。反之可以 说明中和pH值控制不稳定，pH值控制失实。要使硫熏后中和反应完 全彻底，应使用较低的石灰乳浓度，一般不超过 8 波美度，最好在 6 波美度为宜。可以在中和反应罐后增加电动搅拌或管道搅拌器以强化 中和反应。亚硫酸法工艺中和pH值通常应控制在使清汁的pH值达到 7.1-7.3 时为宜，并保持稳定。（六）用无滤布吸滤机使滤汁回流往往造成清汁色值升高。因 此，滤汁不应回流到混合汁中进行循环处理， 而应采用平流式沉降器 单独处理或单独进行上浮处理。 在原

16、料蔗质量不好的情况下， 赤砂糖 回溶也要慎重， 应经过脱色处理再回煮甲糖。 否则亦会造成白砂糖色 值偏高。（七）将 6528蔗汁澄清剂与磷酸按 1：1 分别加入到混合汁中， 对蔗比总用量为300ppm左右。在不改变原有工艺流程，不改变工艺 指标前提下，泥汁沉降速度加快，滤泥带走糖份减少，清汁蒸发热稳 定性提高，纯度降减少，白糖一级品率明显提高。不仅降低了原材料 成本，而且经济效益显著。武鸣香山糖厂将 6528 蔗汁澄清剂与磷酸 按1:1分别加入混合汁中，对蔗比总用量为 400ppm左右，清汁pH 值控制在 7.2-7.4 范围内，前后 5 天对比结果表明除滤、 清汁司丹默 色值指标高于未使用

17、6528 蔗汁澄清剂前外，其成品白砂糖的色值， 含硫量，电导灰份均低于未使用 6528 蔗汁澄清剂前的指标。使用 6528 前，小于 130IU 色值白砂糖占 69.27 ，130-150IU 色值白砂糖占 31.17 ， 使用 6528 后，小于 130IU 色值白砂糖占 90.13 ，同比提高 20.86 ， 130-150IU 色值白砂糖占 9.87 ；含硫量在使用 6528 前，小于 15mg/L 白砂糖占 50，大于 15mg/L 白砂糖占 50，使用 6528 后，小于 15mg/L 白砂糖比例占82.86 ,同比提高32.86，大于15mg/L白砂糖占17.14 ; 电导灰份在使用 6528 前，小于 0.06 白砂糖占 76.62 ，大于 0.06 白 砂糖占 23.38 ，使用 6528 后，小于 0.06 白砂糖占 96.28 ，同比提高 19.66 ，大于 0.06 白砂糖占 3.72 。吸滤机在使用 6528 后，每班从使 用前的 10 台降低到 8 台