對(duì)提高亞硫酸法白砂糖質(zhì)量的探討

1、論文提要 亞硫酸法生產(chǎn)白糖的質(zhì)量主要問(wèn)題是色值和二氧化硫含量偏高，我國(guó)從2006年起規(guī)定一級(jí)白糖色值低于150IU,二氧化硫含量 不咼于30mg/kg。許多亞硫酸法糖廠為了提咼一級(jí)糖產(chǎn)率，加強(qiáng)提 高了二氧化硫硫熏強(qiáng)度，結(jié)果又導(dǎo)致二氧化硫含量偏高。按照新的 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，亞硫酸法糖廠要達(dá)到全產(chǎn)百分之百一級(jí)白砂糖，其對(duì)制 煉工藝治理的技術(shù)要求是相當(dāng)高的，尤其加強(qiáng)澄清工藝治理對(duì)生產(chǎn) 一級(jí)白砂糖具有相當(dāng)重要的作用。由于澄清工藝是制煉生產(chǎn)中第一 道工序，它所生產(chǎn)出來(lái)的濾、清汁的質(zhì)量好壞對(duì)后序蒸發(fā)、煮糖起 著至關(guān)重要的作用。因此，本文著重討論影響澄清工藝的因素和加 強(qiáng)澄清工藝的治理。對(duì)治理澄清工藝提高亞硫酸法

2、白糖質(zhì)量的探討我國(guó)從2006年起規(guī)定一級(jí)白糖色值低于150IU，二氧化硫含量 不高于30mg/kg，飲料工業(yè)用糖更嚴(yán)格，要求二氧化硫含量不高于 15mg/kg。對(duì)于現(xiàn)行的亞硫酸法工藝來(lái)說(shuō)，原來(lái)處在 151IU-170IU范 圍內(nèi)的一級(jí)糖都將成為二級(jí)糖。 特別是碰到嚴(yán)重干旱時(shí)會(huì)造成糖 廠澄清比較困難，以至產(chǎn)品的一級(jí)品率下降，二級(jí)品率比例增 大。同時(shí)社會(huì)和食品衛(wèi)生的發(fā)展趨勢(shì)，要求逐步降低白砂糖的 殘留二氧化硫含量。 現(xiàn)在已有有用戶(hù)要求白砂糖殘留二氧化硫 低于 10mg/kg ，甚至無(wú)二氧化硫。這對(duì)廣大亞硫酸法工藝糖廠使用來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。 亞硫酸法澄清技術(shù)在白糖生產(chǎn)工業(yè)中是 一種典型的蔗汁與糖漿清凈

3、脫色方法，由于該法具有設(shè)備較 少，工藝流程比較簡(jiǎn)單、管理方便等特點(diǎn)，所以，這種澄清技 術(shù)在我國(guó)制糖工業(yè)中得到比較廣泛的應(yīng)用。在新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后， 許多亞硫酸法糖廠都把提高一級(jí)糖產(chǎn)率， 降低色值和二氧化硫含量作 為最重要的治理目標(biāo) ，本文就圍繞如何提高亞硫酸法白糖質(zhì)量進(jìn) 行分析探討。一、亞硫酸法白糖色值和 二氧化硫超標(biāo) 的問(wèn)題成因分析 現(xiàn)行的 亞硫酸法糖廠生產(chǎn)的白糖的蔗糖分都能達(dá)到產(chǎn)品理 化指標(biāo)的要求，只是非糖分指標(biāo)無(wú)法達(dá)到要求，生產(chǎn)的白砂糖 色值可達(dá) 150IU 左右，高時(shí)甚至超過(guò) 200IU 。新的白砂糖質(zhì)量 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于亞硫酸法糖廠來(lái)說(shuō)，意味著原來(lái)處在 151IU-170IU 范 圍內(nèi)的一級(jí)

4、糖都將成為二級(jí)糖。 許多亞硫酸法糖廠為了提高一級(jí)糖產(chǎn) 率，加強(qiáng)提高了二氧化硫硫熏強(qiáng)度，結(jié)果又導(dǎo)致二氧化硫含量偏高。 顯然，要提高亞硫酸法糖白砂糖的質(zhì)量，勢(shì)必要降低產(chǎn)品色值 和 二氧化硫的含量 。 按照新標(biāo)準(zhǔn)，亞硫酸法糖廠要達(dá)到全產(chǎn)百分之 百一級(jí)白砂糖， 其對(duì)制煉工藝治理的技術(shù)要求是相當(dāng)高的， 尤其加強(qiáng) 澄清工藝治理對(duì)生產(chǎn)一級(jí)白砂糖具有相當(dāng)重要的作用。 由于澄清工藝 是制煉生產(chǎn)中第一道工序， 它所生產(chǎn)出來(lái)的濾、 清汁的質(zhì)量好壞 降低 產(chǎn)品色值和 二氧化硫的含量有相當(dāng)重要的作用。 要降低產(chǎn)品色值 和 二氧化硫的含量 就必須從澄清工藝抓起。(一) 澄清工序包括將甘蔗混合汁加磷酸、預(yù)灰T一次加熱(55

5、-65C)通二氧化硫氣體-加石灰乳中和到 pH=6.8- 7.2 -二次 加熱（98-102C）沉降池-清汁與泥汁分離-濾、清汁等過(guò)程。該 澄清工藝通過(guò)二氧化硫脫色和磷酸的輔助脫色作用達(dá)到澄清效果。（二）二氧化硫在制糖過(guò)程中作用：1 、 抑制蔗汁中細(xì)菌和酶的活動(dòng)。2 、 將有色的有機(jī)物的雙鍵部分飽和，使它們的色澤變淺。3 、 和石灰反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀，將多種雜質(zhì)（包括色素） 吸附一起沉淀除去。4 、 清汁中的亞硫酸可以減輕蒸發(fā)過(guò)程中的美拉德反應(yīng)，減少 色澤加深。5 、 將高價(jià)鐵化合物還原為低價(jià)鐵， 防止低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵， 使鐵化合物顏色較淺。6 、 白糖中的二氧化硫可以減慢酚類(lèi)物和低價(jià)鐵被

6、氧化的速 度，減緩白糖變色。不難看出， 白糖中的二氧化硫來(lái)自蔗汁硫熏和糖漿硫熏。 蔗汁 硫熏加入的二氧化硫大部分在澄清過(guò)程中形成亞硫酸鈣沉淀而從濾 泥排走，但也有少量存留在清汁中， 其比例和澄清的工藝技術(shù)條件和 操作管理有關(guān)。 清汁中的二氧化硫在蒸發(fā)過(guò)程中部分隨汁汽揮發(fā)， 另 有部分被氧化 （成為三氧化硫和硫酸鹽） ，但大部分是留在粗糖漿中。 糖漿再次進(jìn)行硫熏， 其中的二氧化硫量增加。 它們?cè)谥鬅掃^(guò)程中部分 隨汁汽溢去， 部分被氧化， 但大部分是形成亞硫酸鈣沉淀和溶解性的 亞硫酸氫鈣、以及亞硫酸與有機(jī)物的化合物，存留在糖膏內(nèi)。它們會(huì) 以不同的形式進(jìn)入到白糖產(chǎn)品， 如晶體生長(zhǎng)時(shí)將少量母液包裹在晶

7、體 中、沉淀物微?；祀s在產(chǎn)品中等。 在白糖晶體表面有缺陷及細(xì)晶體較 多時(shí)，這些現(xiàn)象比較嚴(yán)重。制糖工藝要發(fā)揮二氧化硫有益的作用， 又要防止白糖含二氧化硫 過(guò)多，這是 澄清工序 必須解決好的技術(shù)難題。（三）影響澄清效果的主要因素為如下幾個(gè)方面：1、當(dāng)二氧化硫燃燒不穩(wěn)定，甘蔗榨量不穩(wěn)定時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致二氧 化硫用量偏高或偏低，并會(huì)造成中和 pH波動(dòng)較大，嚴(yán)重影響濾、清 汁質(zhì)量。2、近年來(lái)，亞硫酸法工藝向高硫熏、高灰、高磷三高方向變化， 不僅造成白砂糖含硫升高，灰份增大，而且生產(chǎn)成本增大。有些廠為 了降低成品二氧化硫含量， 采取降低硫熏強(qiáng)度而加大磷酸用量， 結(jié)果 造成沉降困難，濾泥量大，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)使濾汁色

8、值加深。3、過(guò)度預(yù)灰。為了減少蔗糖轉(zhuǎn)化，調(diào)高混合汁的預(yù)灰pH值,其結(jié)果也使得濾清汁色值升高。筆者做過(guò)研究，混合汁pH值一般在5.4-5.6之間，而預(yù)灰pH值每升高一個(gè)單位，經(jīng)過(guò)一次加熱后的濾、 清汁色值會(huì)升高 10 左右。與不預(yù)灰有顯著差異。而這部份的色素主 要是可溶性酚鹽，后續(xù)過(guò)程難以除掉。4、硫熏強(qiáng)度和中和pH值。根據(jù)對(duì)硫磺消耗情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，硫 熏工藝指標(biāo)大多數(shù)達(dá)不到規(guī)定要求，而崗位操作記錄幾乎都達(dá)到要 求。硫磺消耗沒(méi)有嚴(yán)格的交接制度和準(zhǔn)確的消耗定額。 這一現(xiàn)象反映 出對(duì)燃硫崗位治理的疏忽。 由于硫熏強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定要求， 直接影響 了濾、清汁的脫色效果和白砂糖色值。中和 pH值各廠都比較

9、重視，但不同品質(zhì)、不同濃度的石灰乳對(duì)沉降后的濾、清汁的pH值及色值影響很大。 通常石灰乳濃度大， 有效氧化鈣含量偏低會(huì)影響硫熏及中 和反應(yīng)的效果，導(dǎo)致濾、清汁的 pH值升高及色值增加。5、濾汁回流的影響。用無(wú)濾布吸濾機(jī)使濾汁通?；亓鞯交旌现?中進(jìn)行再循環(huán)處理， 這一流程過(guò)去在原料蔗質(zhì)量好的情況下對(duì)清汁的 質(zhì)量和白砂糖的色值影響不大。 但在新國(guó)標(biāo)要求下， 這一流程不再適 應(yīng)生產(chǎn)低色值， 低二氧化硫含量白砂糖的要求。 尤其在原料蔗質(zhì)量不 好的情況下，濾汁更不應(yīng)回流處理。7、加熱溫度的影響。加熱溫度尤其是二次加熱溫度的穩(wěn)定與否 關(guān)系到澄清效率的高低。二次加熱溫度必須穩(wěn)定在98-105 C才能獲得好的

10、澄清效果。溫度低于98C則泥汁和膠體易于水化，沉降速度 慢，濁度高，澄清效果差。目前用pH值來(lái)控制糖漿硫熏是不科學(xué)的。應(yīng)當(dāng)改為用糖漿中的 二氧化硫量來(lái)控制，如同蔗汁硫熏那樣。因?yàn)樘菨{pH值受到很多因素的復(fù)雜影響（甘蔗原料的成分、粗糖漿的 pH值等），同一 pH值下 的糖漿含二氧化硫量會(huì)有較大的差別。 因此，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常取硫熏前后的 糖漿，用碘液滴定，測(cè)定它們的二氧化硫含量。因?yàn)樘菨{顏色較深， 可以只用5mL的樣本，加2030mL蒸餾水稀釋?zhuān)员阌^看滴定的終 點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)將這個(gè)分析項(xiàng)目作為車(chē)間崗位的常規(guī)工作。 積累較多的數(shù)據(jù)， 將硫熏糖漿的二氧化硫量和白糖二氧化硫量聯(lián)系起來(lái)， 找出白糖二氧 化硫量不超標(biāo)

11、的糖漿的極限硫熏量， 據(jù)此進(jìn)行操作控制。 此值在不同 時(shí)期會(huì)有差異。通常，5mL硫熏糖漿消耗碘液不應(yīng)超過(guò)4mL這也是衡量澄清效果是否良好的一個(gè)重要標(biāo)志。清汁較好者10mL澄清汁耗 碘液低于3mL中等的為34mL,較差的超過(guò)4mL個(gè)別清汁在澄清 不正常時(shí)，此值會(huì)高于5mL如果發(fā)現(xiàn)此值偏高，必須盡快找出原因， 采取措施改進(jìn)。清汁中殘留二氧化硫多， 有時(shí)是由于甘蔗的質(zhì)量不好， 不新鮮， 本身的酸度大，膠體物質(zhì)多，以及石灰質(zhì)量不好，影響亞硫酸與鈣反 應(yīng)不完全。但在很多情況下，是由于清汁 pH偏低或波動(dòng)大，使清汁 中殘留大量溶解性的亞硫酸氫鈣。 另一重要原因是二次加熱溫度偏低 或波動(dòng)大。必須加強(qiáng)對(duì)澄清技

12、術(shù)條件的控制，力求適當(dāng)和穩(wěn)定，這是 亞硫酸法工藝的極重要環(huán)節(jié)。 在蔗汁質(zhì)量良好的情況下， 應(yīng)當(dāng)用偏高 的清汁pH值，例如7.27.3，絕不要出現(xiàn)7.0以下。同時(shí)要盡可能 穩(wěn)定。二次加熱的溫度不可低于100C。二、 治理澄清工藝提高亞硫酸法白糖質(zhì)量的方法探討（一）采用儀器儀表自動(dòng)檢驗(yàn)、記錄和控制澄清工序。 澄清工藝治理重點(diǎn)是工藝指標(biāo)控制要準(zhǔn)確， 如硫熏強(qiáng)度、 預(yù)灰及 中和pH值、一、二次加熱溫度等工藝指標(biāo)控制要準(zhǔn)。同時(shí)泥汁沉降 要快，分離要快，才能減少色值的生成，獲得良好的清汁。二次加熱溫度不穩(wěn)定，起因是一次加熱溫度波動(dòng)大。一次 加熱使用后效蒸發(fā)罐的汁汽，汽凝水排除易發(fā)生問(wèn)題，排水不 良必然造成

13、溫度偏低和波動(dòng)。另一方面，蔗汁流量不穩(wěn)定和蒸 發(fā)汽壓不穩(wěn)定，也是加熱溫度不穩(wěn)定的常見(jiàn)原因。用自動(dòng)儀器 連續(xù)記錄，利于檢查和控制。中和 pH 控制很重要，人工控制的波動(dòng)較大，采用自控裝 置穩(wěn)定控制澄清技術(shù)條件， 是提高糖廠技術(shù)管理水平的重 要環(huán) 節(jié)。（二）增加對(duì)混合汁色值和濁度的分析測(cè)定，根據(jù)混合汁質(zhì)量變 化采取有效的應(yīng)對(duì)措施。 澄清工藝指標(biāo)和澄清原材料的用量應(yīng)隨混合 汁質(zhì)量變化做出相應(yīng)調(diào)整。 通過(guò)幾個(gè)榨季的努力， 建立澄清原材料（如 硫磺、磷酸、石灰乳、絮凝劑）的用量隨混合汁質(zhì)量變化的工作曲線(xiàn)， 以便于指導(dǎo)生產(chǎn)。（三）加強(qiáng)對(duì)燃硫崗位的治理，健全崗位交接班制度。每班要有 準(zhǔn)確的硫磺消耗記錄， 根

14、據(jù)硫磺消耗記錄和混合汁重量可以算出該班 的平均硫熏強(qiáng)度是否達(dá)到工藝要求。 燃硫崗位操作工應(yīng)提供穩(wěn)定的燃 硫效果和硫熏強(qiáng)度。 澄清工段過(guò)去治理的注重力集中在中和崗位， 這 是片面的，燃硫崗位也是澄清工藝的核心，應(yīng)抓緊管好。（四）適度預(yù)灰。假如磷酸是在一次加熱前加入，則預(yù)灰pH值控制在高于混合汁pH值0.5-1.0為宜，即pH值為6.0-6.5。假如磷 酸是在一次加熱后加入， 則最好不預(yù)灰。 這樣做可以減少因預(yù)灰加熱 引起的色值增加。（五）強(qiáng)化中和反應(yīng)，穩(wěn)定中和 pH 值。硫熏后中和反應(yīng)是否完 全徹底，關(guān)系到二次加熱后中和汁是否產(chǎn)生滯后反應(yīng)和獲得良好清汁 的要害。 中和反應(yīng)完全徹底是不會(huì)產(chǎn)生滯后反

15、應(yīng)， 并能獲得良好的清 汁。過(guò)去在中和反應(yīng)或多或少存在一些問(wèn)題，如濾、清汁pH值偏離中和pH值越遠(yuǎn)，則滯后反應(yīng)越嚴(yán)重，濾、清汁質(zhì)量越差。反之可以 說(shuō)明中和pH值控制不穩(wěn)定，pH值控制失實(shí)。要使硫熏后中和反應(yīng)完 全徹底，應(yīng)使用較低的石灰乳濃度，一般不超過(guò) 8 波美度，最好在 6 波美度為宜?？梢栽谥泻头磻?yīng)罐后增加電動(dòng)攪拌或管道攪拌器以強(qiáng)化 中和反應(yīng)。亞硫酸法工藝中和pH值通常應(yīng)控制在使清汁的pH值達(dá)到 7.1-7.3 時(shí)為宜，并保持穩(wěn)定。（六）用無(wú)濾布吸濾機(jī)使濾汁回流往往造成清汁色值升高。因 此，濾汁不應(yīng)回流到混合汁中進(jìn)行循環(huán)處理， 而應(yīng)采用平流式沉降器 單獨(dú)處理或單獨(dú)進(jìn)行上浮處理。 在原料蔗質(zhì)

16、量不好的情況下， 赤砂糖 回溶也要慎重， 應(yīng)經(jīng)過(guò)脫色處理再回煮甲糖。 否則亦會(huì)造成白砂糖色 值偏高。（七）將 6528蔗汁澄清劑與磷酸按 1：1 分別加入到混合汁中，對(duì)蔗比總用量為300ppm左右。在不改變?cè)泄に嚵鞒?，不改變工?指標(biāo)前提下，泥汁沉降速度加快，濾泥帶走糖份減少，清汁蒸發(fā)熱穩(wěn) 定性提高，純度降減少，白糖一級(jí)品率明顯提高。不僅降低了原材料 成本，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。武鳴香山糖廠將 6528 蔗汁澄清劑與磷酸 按1:1分別加入混合汁中，對(duì)蔗比總用量為 400ppm左右，清汁pH 值控制在 7.2-7.4 范圍內(nèi)，前后 5 天對(duì)比結(jié)果表明除濾、 清汁司丹默 色值指標(biāo)高于未使用 6528

17、蔗汁澄清劑前外，其成品白砂糖的色值， 含硫量，電導(dǎo)灰份均低于未使用 6528蔗汁澄清劑前的指標(biāo)。 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 ;電導(dǎo)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。吸濾機(jī)在使用 6528后，每班從使 用前的 10 臺(tái)降低到 8 臺(tái)。這些