亚硫酸法澄清工艺在糖厂的应用

亚硫酸法澄清工艺在糖厂的应用

1白砂糖的澄清效率不高目前，我国的甘蔗糖糖生产主要有三种方法：石灰法、亚硫酸法和硫酸法。石灰法常见于生产原糖,碳酸法和亚硫酸法用于生产白砂糖,现有90%以上企业采用亚硫酸法工艺,该工艺澄清效率不高,产品品质低而且不够稳定。为数不多企业采用碳酸法工艺,澄清效率高,生产的白砂糖产品质量优良,但设备投资大,产生的滤泥难以综合利用。因此,本文通过对传统亚硫酸澄清工艺方法进行技术优化后,在提高产品质量、提高糖分总收回率及降低能耗方面具有重要的实际意义。2亚硫酸法澄清法(1)在石灰法生产原糖的蔗汁澄清工艺技术中,为了达到比较理想的澄清效率,加灰汁的pH值控制在8.0左右;(2)在碳酸法生产白糖的蔗汁澄清工艺技术中,同样的目的,在二碳饱充时,控制pH值在8.3-8.5左右;(3)在亚硫酸法生产白糖的蔗汁澄清工艺技术中,有酸性亚硫酸法、碱性亚硫酸法、中性亚硫酸法、磷酸-亚硫酸法等,这四种亚硫酸法各有优缺点,目前常用的绝大多数是磷酸-亚硫酸法。这四种亚硫酸法澄清工艺中,碱性亚硫酸法采用加灰pH值为8-9的控制点,澄清效率较高。综上所述,我们提出对传统磷酸—亚硫酸澄清工艺方法进行优化改进,即混合汁先经冷汁预灰,pH值控制在6.8-7.2,使蛋白质等类胶体进行凝聚。然后第一次加热到60-68℃,进行第二次加灰,pH值控制在8.0-9.0,利用胶体不同凝聚点,使另一些胶体发生凝聚,并在加热作用下进一步巩固,同时又避免硫熏过程中出现低pH值使胶体再行溶解与糖分转化损失,蔗汁澄清效率得到有效提高。3磷酸-亚硫酸法的优化3.1传统磷酸-亚硫酸法的澄清技术3.1.1工艺3.1.2缺点蔗汁硫熏过程是在低pH值下,易引起蔗糖转化,及易生成Ca(HSO3.2磷酸-亚硫酸法澄清技术过程的优化3.2.1工艺在其它流程及指标不变的情况下,分两段预灰,如下所示3.2.2响应面试验及结果方法一:将蔗汁加入磷酸使蔗汁总磷酸值在450ppm,加灰调节其pH值在7.0,然后加热到60℃,进行第二次预灰pH值实验。根据添加不同石灰乳量蔗汁pH值变化情况,初步确定第二次预灰pH值工艺参数。我们通过两次实验,得出蔗汁加灰曲线图,如图1。根据蔗汁加灰曲线图得知,当蔗汁pH值达到9.5以上时,蔗汁加灰曲线开始突变,当加灰pH值达到10.5时,加灰量比在pH9.5时高出约60%以上。因此,我们初步确定第二次预灰pH值为[7.5,9.5]。方法二:我们采用优选(平分)法,对第二次预灰的pH值在取值区间[7.5,10.5]进行工艺试验。我们选择澄清工艺条件为:蔗汁磷酸值450PPM,压榨第一次预灰(简称预灰一)pH值7.0,预灰二pH值分别取7.5、8.5、9.5、10.5,蔗汁硫熏强度22CC,蔗汁中和pH值7.2等,试验数据见表1。通过试验,我们在进行第4组试验时发现,当预灰二pH值调至10.5时,加入相当于22CC硫熏强度的规定量6%亚硫酸药品时,蔗汁中和pH值仅能降至7.85,如要将蔗汁中和pH值降至7.2时,需将蔗汁硫熏强度提高到28CC以上。试验结果进行评价:当预灰二pH值在7.5-9.5范围内时,澄清过程总加灰量基本不变;但当预灰二pH值取值在10.5时,总加灰量增加约20%以上。从清汁色值来看,各组试验号数据差异不大。从蔗汁清混汁纯度差来看,随着预灰二pH值越高,其清混汁纯度差也就越高。从清汁钙盐含量来看,预灰二pH值高达10.5时,清汁钙盐含量是最高的,比正常值高约7%;清汁钙盐含量升高,势必会造成蒸发积垢增加,影响蒸发效能。综合各方面因素考虑:我们认为预灰二pH值取值范围在[8.0,9.0]较为合理。(2)澄清工艺正交试验试验一:本次正交试验设计考虑了一组预灰二pH值取低值时对澄清效果的影响,实验数据见表2、表3。结论:通过数据方差分析,选出澄清工艺最佳条件组合为:蔗汁磷酸总值350-400ppm,预灰一pH值6.8~7.2,预灰二pH值8.0,蔗汁硫熏强度24CC。试验二:本次正交试验设计考虑预灰二pH值取高值时对澄清效果的影响,实验数据见表4、表5。结论:通过数据方差分析,选出澄清工艺最佳条件组合为:蔗汁磷酸总值400-450ppm,预灰一pH值6.8~7.2,预灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏强度22CC。(3)工艺技术条件的选择根据两次澄清工艺正交试验结果,本着节约能源、降低成本考虑,我们拟定2015/2016榨季澄清工艺技术优化后工艺指标为:蔗汁磷酸总值400-450ppm,预灰一pH值6.8~7.2,预灰二pH值8.0~9.0,蔗汁硫熏强度22~24CC。4磷酸-亚硫酸法澄清技术的应用效果4.1清混汁重力纯度差南宁糖业香山糖厂2015/2016通过对澄清工艺技术进行优化管理后,蔗汁澄清效率得到明显提高,清混汁重力纯度差由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榨季清混汁重力纯度差折线图2。4.2粗糖浆与澄清汁纯度的测定据统计,2015/2016榨季与2014/2015榨季蒸发糖浆纯度与澄清汁纯度数据,见表6。从表6数据可知,粗糖浆与澄清汁纯度差有效提高了0.22%。根据纯度与煮炼收回率的关系式计算:纯度每提高或降低1%,煮炼收回率相应提高或降低0.6-0.7%左右4.3原料甘蔗蔗糖澄清效率提高后,糖汁中非糖杂质减少,糖膏在煮炼过程吸收良好,废蜜产率、废蜜重力纯度明显下降。2015/2016榨季生产实绩:废蜜产率(折90BX)3.28%,废蜜锤度94.45゜BX,废蜜重力纯度38.25%,日榨万吨原料甘蔗时,废蜜损失总蔗糖量为:10000*3.28%*94.45%*38.29%=118.6吨。澄清工艺技术优化后,澄清汁比混合汁纯度有效提高1.02%,根据纯度与煮炼收回率的关系式计算:糖汁纯度每下降1%,煮炼收回降低0.6%,如甘蔗糖分取13.5%,压榨抽出率96.5%,简化计算,日榨万吨原料甘蔗时蔗糖量减少收回:10000*13.5%*1.02%*0.6%*96.5%÷99.7%=7.8吨糖,推算出废蜜产率X应为:10000*X*94.45%*38.29%=118.6+7.8吨,X=3.50%也就是说,如果未对亚硫酸法澄清工艺进行技术优化改造,实际废蜜产率应为3.50%;澄清效率提高后,纯度每提高1%废蜜产率下降约0.22%。4.4生产过程中制品色值的变化南宁糖业香山糖厂2015/2016榨季通过对澄清工艺进行技术优化后,(1)制糖生产过程中间制品色值有了明显下降,对比数据见表7。(2)白砂糖产品质量得到明显提升,对比数据见表8。4.5蒸发效能明显提高澄清工艺改造前,由于蔗汁澄清效果不好,蔗汁中含有大量非糖杂质,在蒸发过程非糖分大量析出,蒸发积垢严重,影响蒸发过程热交换,蒸发效能下降,日处理甘蔗生产能力达到8500吨时,蒸发能力明显不足,糖浆锤度低;澄清工艺改造后,蔗汁澄清效率提高,清汁中含的非糖杂质减少,糖汁在蒸发过程非糖分析出减少了,蒸发罐积垢明显减少,各效蒸发能力得到有效提高。当日处理甘蔗生产能力达到9000吨时,蒸发过汁顺畅,蒸汽与蔗比由改造前的40.21%下降至36.57%,节能效果显著。5磷酸-亚硫酸法的澄清技术在优化后的经济效益5.1甘蔗糖份,生产甘蔗糖份,增加产糖量清混汁重力纯度差提高1.02%,蒸发过程减少糖分转化纯度提高0.22%,每年处理原料甘蔗100万吨,如甘蔗糖份13.5%,压榨抽出率96.5%,因纯度提高可增加产糖量:1000000×13.5%×96.5%×(1.02+0.22)×0.6%÷99.7%=972吨,按吨糖售价5400元计算,每年可增加收益525万元。5.2行业知名度、信誉度和满意度得到提升白砂糖产品质量得到显著提高,逐渐提高国内外知名的高端饮料和食品市场份额,企业的知名度、信誉度和美誉度得到提升,企业品牌形象在企业内部和同行业的认知程度上也得到有效提高。产品品质得到提升后,为企业树立良好形象的同时,产品品牌得到顾客的青睐,为企业创造了良好的社会效益,这方面所产生的经济效益是无法估量的。5.3可节约成本蔗汁清净效率提高后,蒸发能耗明显下降,在生产能力满负荷情况下,耗标煤率可由2014/2015榨季的3.66%下降至3.37%,如每年处理甘蔗量100万吨计算,每年可节约标准煤约1827吨,折成原煤量约4263吨(原煤热值按3000kcal/kg计),原煤价格按450元/吨计,则每年可节约成本约190万元。5.4减少磷酸用量,节约成本2015/2016榨季通过对澄清工艺进行技术优化管理后,澄清工艺处理过程蔗汁pH值虽然提高了,但氧化钙及硫磺用量基本保持不变,而澄清工艺处理使用的磷酸量明显减少,磷酸对蔗比由2014/2015榨季的0.062%下降至2015/2016榨季的0.041%,下降幅度约34%,如按榨蔗量100万吨计,则澄清工艺优化后实现减少磷酸用量约210吨,按磷酸价格5500元/吨计,可节约成本约115万元。6次蔗汁预灰(1)由于各厂在采样方式方法上存在差异,或者采集的样品不具有代表性等原因,有些普