多点预灰低碳清净工艺在亚硫酸法糖厂的应用

吴 辉，罗焕祥，苏喜德，冯永茂，韦国权，温亦钦，韦连巍，李覃平，邓立高

（1.广西来宾湘桂糖业有限责任公司，广西 来宾 546100；2.广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）

0 前言

甘蔗制糖生产中的清净过程，要尽可能多地除去非糖成分，以便在结晶过程中得到优质的白砂糖，并取得好的糖分收回率。蔗汁中的各种糖分及非糖分以胶体状态分散于蔗汁中，清净过程是一个相当复杂的化学反应过程。亚硫酸法甘蔗糖厂常用澄清剂是石灰、二氧化硫、磷酸和絮凝剂等，清净时主要利用它们在某一特定的pH值对蔗汁中的各种胶体起混合、反应、凝聚和絮凝等作用，最后使蔗汁中的细小悬浮胶体杂质聚集成为粗大的絮凝沉淀物，同时产生大量沉淀钙盐，这些沉淀具有良好的吸附作用，有助于蔗汁的清净及除去色素。二氧化碳是碳酸法糖厂的主要澄清剂，与石灰乳生成的碳酸钙沉淀是良好的吸附剂，碳酸法由于利用了两个最适凝聚点，除去的非糖分比较完全，清净效果比亚硫酸法的好，产品质量更好，贮存时也较少变色［1］。

我国甘蔗糖厂大多采用亚硫酸清净工艺，由于存在清净效率不够高，产品白砂糖二氧化硫残留量较多、白砂糖贮存时易返色等缺点，因此糖厂进行了各种亚硫酸法工艺的改进实践。广西来宾湘桂糖业有限责任公司（原广西来宾永鑫糖业有限公司）在亚硫酸法传统流程上，在硫熏中和后应用锅炉烟气二氧化碳饱充中和汁的清净工艺，清净效率、清混汁纯度差均有所提高，白砂糖色值、残硫量有所降低［2］。

为进一步改良清净工艺，提高清净效果，广西来宾湘桂糖业有限责任公司参考其他制糖厂的实践经验，结合本厂的实际情况，2018/2019年榨季进行了多点预灰低碳清净工艺的技术改造生产实践。

1 多点预灰低碳清净工艺

1.1 多点加灰的高碱预灰工艺

采用多点渐进式预加灰，使糖汁pH值逐渐升高，使糖汁中的各种杂质逐渐凝聚析出和形成稳定结实的沉淀物；加灰至强碱性可使更多的胶体和非糖分凝聚析出，从而清净过程除去的非糖分总量较多，清汁纯度显著提高［3］。

2018/2019年榨季高碱预灰工艺为：预灰分5个点，加灰至规定pH值。压榨机1#蔗汁槽pH值7.0～7.5，压榨机3#蔗汁桶pH值10～11，压榨机5#蔗汁桶pH值8～8.5，压榨混合汁箱pH值10～10.5，制炼混合汁箱出口pH值10～11（硫熏中和前）。石灰乳浓度8～10°Be′。

1.2 锅炉烟气二氧化碳饱充中和汁低碳清净工艺

采用磷酸亚硫酸清净工艺。压榨车间的混合汁经前述的多点预灰低碳清净工艺、加热处理后，进行硫熏中和处理，得到的中和汁送入饱充反应器，与锅炉烟气的二氧化碳进行饱充反应。二氧化碳来自锅炉烟道气。锅炉烟道气首先经过除尘、降温、汽水分离，再通入压缩机升压至0.2MPa，送入吸附塔系统，变压吸附提纯烟道气中的二氧化碳，最终将二氧化碳气体纯度提到10%～20%，送入饱充系统，进行反应［4］。使用的饱充设备是一种新型糖厂饱充系统——中和汁内循环螺旋连续式饱充反应器［2］，二氧化碳烟气从反应器上部引入至器底的鼓泡器中，中和汁自器底的切线方向送入，与二氧化碳烟气混合螺旋上升，二氧化碳烟气与中和汁在反应器内做有规则的循环撞击运动，充分混合反应，二氧化碳与中和汁中钙离子反应生成碳酸钙颗粒，吸附非糖分，得到更好的清净效果。碳饱充汁经加热后送入沉降器进行沉降处理。后续处理按照糖厂常规的磷酸亚硫酸法清净工艺流程进行。

主要工艺指标有：硫熏强度：23.0～29.0 mL；总磷酸值：400～450 mg/kg；清汁pH 值7.4～7.6；滤汁pH 值7.4；粗糖浆pH 值7.1～7.3，经上浮后pH 值6.8～7.0；清糖浆pH 值6.8～7.0。

表1 项目实施前后清汁查定统计数据

2 结果与分析

由表1可知，清混汁重力纯度差提高了28.04%，达到2.67GP；清净效率提高了23.54%；清汁色值降低了16.31%，从结果看降低到了1000IU左右；清汁浊度下降了22.51%。取得了比项目实施前更好的清净效果。主要原因就是通过多点预灰与低碳清净工艺的结合，使更多的胶体和非糖分凝聚析出，磷酸钙、亚硫酸钙的反应更充分，加上碳酸钙沉淀物的强吸附性能，除去了更多的色素、其他非糖分，从而实现了更好的清净效果。

沉降速度提高了27.88%，过滤速度提高了50.89%。主要原因是较强碱性条件下，促进了磷酸钙、亚硫酸钙的反应生成，结合碳酸钙沉淀物的生成，沉淀物更结实、压缩性更小，因此沉降、过滤性能更好，提高了沉降、过滤的生产效率，也减少了糖分损失。

清汁钙盐含量降低了11.43%。主要原因是较强碱性条件下，促进了磷酸钙、亚硫酸钙的反应，反应更充分，生成沉淀物更完全，从而减少了清汁钙盐的含量。

清汁还原糖含量降低了14.89%。主要原因是多点预灰低碳清净工艺的实施，蔗汁较长时间处在较强碱性条件下，还原糖分解速率、分解量都增多。但从生产效果看，由于多点预灰低碳清净工艺的清净效率提高，还原糖的分解增多的负面影响得到解决，总体清净效果提高。

3 结论

生产实践发现，多点预灰低碳清净工艺的实施，最明显的变化体现在清混汁纯度得到了大幅度提高，同时硫磺消耗量下降。多点预灰也强化了整个压榨过程的消毒杀菌效果。从煮糖反映的情况来看物料黏度比以往有所下降，煮糖对流效果得到提高。生产中未出现压榨机入辊困难、锅炉结焦以及产品大幅度增色等异常现象。总体上看，该工艺对制糖生产起到很好的促进作用。

使用该工艺投资、维护成本低，可自行改造。利用压榨车间原有的石灰乳桶，加装分管至各预灰点，如能利用好闲置的检测装置则投入费用更低，可起到小投入，大收回的作用。锅炉烟气二氧化碳饱充中和汁低碳清净工艺并没有延长传统磷酸亚硫酸法流程，可把中和汁箱改造成饱充反应器，饱充时间2min左右，设备基本没有积垢，故饱充反应器不用备用，中和汁泵全榨季不用轮换。

滤泥为微碱性，可生产肥料，不产生污染问题。锅炉烟道气二氧化碳回用于生产，实现其资源化利用，可以减少制糖企业二氧化碳排放量，减少制糖生产对环境不良影响，促进制糖清洁生产技术的进步。