浅谈澄清工艺对白砂糖产品质量的影响

李朝明

（云南西双版纳英茂糖业有限公司景真糖厂，云南 勐海 666200）

0 前 言

我国甘蔗糖厂生产白砂糖的工艺方法主要是碳酸法和亚硫酸法两种，由于碳酸法糖厂诸多条件的限制，原来使用碳酸法的糖厂已逐步改为亚硫酸法工艺生产白砂糖，目前我国的甘蔗糖厂基本为亚硫酸法糖厂。亚法糖厂的优点是工艺流程短，设备较简单，澄清用辅料量比碳法少，但澄清效果比碳法差，造成亚硫酸法糖厂生产的白砂糖质量比碳酸法糖厂生产的白砂糖质量差。随着用糖客户对糖产品质量越来越高的要求，亚硫酸法糖厂只能通过设备和工艺的改造来提升产品质量，并取得了一定的成效，目前我国亚硫酸法生产的白砂糖基本可以达到高端用糖企业的要求。云南西双版纳英茂糖业有限公司景真糖厂通过多次改造扩建，2012年达到5000吨/日的榨量，近年来一直通过不断的技术改造与探索，在设备上采用国内先进设备，生产工艺控制不断强化，2018/2019年榨季的产品质量得到进一步提升，深受用户喜欢及好评，产品质量已接近碳法糖质量。下面重点论述2018/2019年榨季我厂澄清工艺控制的一些心得。

1 碱性亚硫酸法澄清工艺技术

1.1 澄清辅料

石灰、磷酸、硫磺和絮凝剂。

1.2 主要澄清设备

中和汁快速沉降池、滤汁快速沉降池和糖浆上浮器。

1.3 碱性亚硫酸法工艺技术控制

1.3.1 磷酸添加量

在蔗汁澄清中，磷酸起着非常重要的作用，甘蔗中原来就含有磷酸，我们称之为自然磷酸值，如果蔗汁中这种磷酸含量很多，则在加灰后即使不用外加磷酸，也能产生足够的絮凝状沉淀物，一般情况，正常的蔗汁自然磷酸值（以P2O5计）为250毫克/升，按现在白砂糖的质量要求，这个自然磷酸值的澄清效果达不到生产合格白砂糖的要求，必须另外添加磷酸使蔗汁中总磷酸值达到400～500毫克/升才能达到澄清要求。近两年我厂的甘蔗自然磷酸值为250～300毫克/升，采用高磷酸值工艺，总磷酸值控制在550～590毫克/升范围内，2018/2019年榨季磷酸添加量经我厂组织相关技术人员对各不同品种，不同时期各添加量进行查定对比，确定应适当增加添加量，相比2017/2018年榨季的0.08%与蔗比，增加至0.096%对蔗比，澄清效果得到进一步提高，结果见表1。

1.3.2 硫熏强度

硫熏实际上包括硫熏和石灰中和两道工序，它的作用在于改变蔗汁中的氢离子浓度，使它达到某些非糖分的凝聚点，从而生成沉淀。同时亚硫酸离子与蔗汁中的钙离子反应，会产生大量亚硫酸钙沉淀，这些新生成的沉淀能吸附糖汁中的胶体和色素，亚硫酸与钙反应生成沉淀物的除杂效果与多种因素有关，一是溶液pH值，在pH7.0以下，沉淀不完全；在pH7.5左右，沉淀接近其最大值。我厂多年的经验表明pH值偏大于7.5，近两个榨季工艺控制指标定为7.9～8.3，实践证明高pH值对提高产品质量有好处。二是温度，温度高沉淀较完全，温度低则相反，我厂基本上控制在中和汁加热温度100～102℃范围内，沉降速度与澄清效果良好。三是硫熏强度，硫熏强度应根据蔗汁的性质来决定。硫熏强度是影响亚硫酸法澄清效果的最主要因素，广东和广西的糖厂硫熏强度基本在18～24mg/10mL之间就满足生产一级白砂糖的要求，我厂位于云南西双版纳州，按上述的硫熏强度是很难生产一级白砂糖，硫熏强度需达到30mg/10mL以上才能生产出质量好的一级白砂糖。2018/2019年榨季我们定的指标为32～35mg/10mL硫熏强度，若白天机收甘蔗量大，为5.1万吨，较上榨季增加2.1万吨，进厂入榨甘蔗含杂、含泥沙量就大，硫熏强度还需往上提1mg/10mL左右，才能保证蔗汁的澄清效果。

1.3.3 石灰消和

石灰是糖厂最常用且用量最大的澄清剂，它以有效氧化钙含量的高低作为质量的评价指标，优质的石灰有效氧化钙含量应达到85%以上。糖厂使用石灰作为澄清剂必须先加水进行消和生成氢氧化钙并放出大量的热，常温下氢氧化钙的溶解度很低，以CaO含量表示只有千分之几，随温度的升高而降低。糖厂目前使用的石灰乳浓度一般为6～20°Bé，以石灰乳浓度6°Bé来说，在15℃每升石灰乳中含有效氧化钙29.6克，理论上饱和石灰水中的CaO含量为1.29克，由此可见6°Bé的石灰乳含有的氢氧化钙折合成氧化钙后就比饱和石灰水中的氧化钙含量要大22倍，也就是说这种石灰乳绝大部分的氢氧化钙都是以固体粒子的状态分散在石灰乳中，能溶解的只是极少一部分，所以糖厂配制石灰乳必须有较长的消和时间，保证石灰乳中的CaO微粒分散良好，保证蔗汁在中和反应过程溶解的氢氧化钙与各种阴离子结合形成钙化合物消耗后，石灰消和液中的CaO又会继续溶出，使反应完全。景真糖厂一直重视石灰乳的配制，配制浓度为6°Bé，考虑到2018/2019年榨季工艺调整增加磷酸添加量和提高硫熏强度，检修期增加一个30立方的石灰消和罐，目的是增加石灰消和时间，最终结果相比2017/2018年榨季在榨季生产期磷酸添加量增加，硫熏强度增加，中和汁pH值提高的情况下，石灰对蔗比反而略有下降，从0.57%下降至0.56%，达到了较好的效果，结果见表1。

表1 两个榨季澄清用辅料量和部分工艺指标对比表

1.3.4 絮凝剂的使用

絮凝剂在制糖工业中发挥的作用越来越重要。我厂中和汁沉淀池、无滤布真空吸滤机、滤清汁快沉器和糖浆上浮器都需要使用絮凝剂，糖厂澄清用絮凝剂有不少品牌和型号，主要为阴离子型的聚丙烯酰胺类，其主要作用是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块，达到加速沉降或上浮的澄清效果。近年来我厂使用的絮凝剂为日本进口絮凝剂，分子量达到1600万以上，基本能很好满足沉降和上浮的固液分离作用，澄清质量得到保证。我厂也曾经使用过日本同一厂家不同型号的絮凝剂，分子量达到2500万，价格比1600万分子量的絮凝剂贵约50%，但澄清效果没有得到提升，通过比对，我们认为分子量1600万以上已能满足我厂的澄清需求，并不是分子量越大或者价格越贵就越好用。通过多年的实际操作，我们找到了适合我厂使用的絮凝剂型号。2018/2019年榨季絮凝剂添加量为29毫克/公斤（PPM）。

1.3.5 糖浆上浮的使用

糖浆上浮清净技术是近十多年制糖工业技术重要的进步技术之一，它成功地运用了气浮分离这一高效快速的方法分离液相中的固体微粒。糖浆经蒸发后会形成一些不溶性的微粒，由于浓度高比重大，而且黏度很高，要除去这些杂质，使用糖浆上浮技术能很好的解决这些问题。我厂一直使用高硫、高磷、高灰的强碱亚硫酸法工艺，产品中的浊度、不溶于水杂质和SO2残留量较高，2012年12月我厂引进糖浆上浮技术，通过对蒸发糖浆再进行上浮处理，很好地去除了糖浆中的混浊物质，得到清晰的糖浆，为煮糖提供优质的糖浆原料，白砂糖产品质量得到很好的提升，结果见表2。

表2 糖浆上浮使用前后糖浆工艺指标的对比表

2 结果与分析

2.1 澄清汁质量的提升

通过2017/2018年榨季和2018/2019年榨季化验对比分析澄清汁色值、浊度、清混汁纯度差，说明2018/2019年榨季在合理提高磷酸量，提高硫熏强度和增加絮凝剂使用量，使清汁各项指标较2017/2018年榨季得到提升，特别是清混汁纯度差达到3.8AP，得到较好的澄清效果，为提升产品质量打下基础。

2.2 糖浆上浮技术进一步提升糖浆质量

我厂自2012年底使用糖浆上浮技术以来，不间断使用，为生产优质一级白砂糖起到重要作用。比对上浮前后的数据，可以看出糖浆质量得到提高。表2为2018/2019年榨季糖浆上浮对糖浆质量提高的分析数据。

2.3 产品质量的提升

2018/2019年榨季我们对澄清工艺技术参数进一步调整，取得了可喜进步，在降低白砂糖产品色值、浊度、不溶于水杂质和二氧化硫残留量方面的效果明显。

2.3.1 成品白砂糖色值对比

2018/2019年榨季由于澄清质量的提高，白糖质量同步得到提高，其中以白砂糖色值指标来看，90IU以下的煮糖罐数比2017/2018年榨季大幅增加，为1444罐，占该榨季全部煮糖1763罐的81.9%，而2017/2018年榨季同比为33.9%；100IU以上的煮糖罐数才有37罐，占该榨季全部煮糖1763罐的2%，而2017/2018年榨季同比为23.7%，详细结果见表3。

表3 两个榨季不同色值的煮糖罐数情况表

2.3.2 成品白砂糖理化指标对比

同样，2018/2019年榨季产品白砂糖各项理化指标均得到改善，其中不溶于水杂质指标大幅下降，详细结果见表4。

表4 两个榨季白砂糖部分理化指标对比表

3 结论

我厂2018/2019年榨季在入榨甘蔗品质比上榨季有所下降的情况下，通过对制糖工艺控制指标的合理调整，坚持高硫、高磷、高灰的碱性亚硫酸法工艺路线，榨季前成立了2018/2019年榨季工艺质量食品安全管理小组，负责榨季工艺管理，严格工艺纪律，制定榨季考核办法，下达榨季工艺控制参数及相关要求，分发到岗位上，稳定工艺控制，每班定时做好工艺巡查，出现不合格项及时纠正，保证工艺指标在控制范围。该榨季产品质量大幅提高，开榨第一锅白砂糖指标达到一级白砂糖。优一级品率完成100%，优A一级率完成99.91%（集团内控指标），比集团公司所有糖厂平均的优一级品率74.64%，增加25.27个百分点。产品品质较上榨季提升了一个台阶，产品质量已接近碳法糖厂质量，我们认为，通过制糖设备及工艺的不断探索及改良，适当增加澄清用辅料，可以在亚硫酸法糖厂生产更多的优质一级白砂糖。