對提高亞硫酸法白砂糖質(zhì)量的探討

1、1論文提要 亞硫酸法生產(chǎn)白糖的質(zhì)量主要問題是色值和二氧化硫含量偏高，我國從 20062006 年起規(guī)定一級白糖色值低于 150IU150IU,二氧化硫含量 不咼于30mg/kg30mg/kg。許多亞硫酸法糖廠為了提咼一級糖產(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 國家標(biāo)準(zhǔn)，亞硫酸法糖廠要達(dá)到全產(chǎn)百分之百一級白砂糖，其對制 煉工藝治理的技術(shù)要求是相當(dāng)高的，尤其加強(qiáng)澄清工藝治理對生產(chǎn) 一級白砂糖具有相當(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)出來的濾、清汁的質(zhì)量好壞對后序蒸發(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

2、清工藝的治理。對治理澄清工藝提高亞硫酸法白糖質(zhì)量的探討我國從 20062006 年起規(guī)定一級白糖色值低于 150IU150IU，二氧化硫含量 不高于30mg/kg30mg/kg，飲料工業(yè)用糖更嚴(yán)格，要求二氧化硫含量不高于 15mg/kg15mg/kg。對于現(xiàn)行的亞硫酸法工藝來說，原來處在 151IU-170IU151IU-170IU 范 圍內(nèi)的一級糖都將成為二級糖。 特別是碰到嚴(yán)重干旱時會造成糖 廠澄清比較困難，以至產(chǎn)品的一級品率下降，二級品率比例增 大。同時社會和食品衛(wèi)生的發(fā)展趨勢，要求逐步降低白砂糖的 殘留二氧化硫含量。 現(xiàn)在已有有用戶要求白砂糖殘留二氧化硫 低于10mg/kg10mg/k

3、g ，甚至無二氧化硫。這對廣大亞硫酸法工藝糖廠使用來說是一個挑戰(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脫色方法，由于該法具有設(shè)備較 少，工藝流程比較簡單、管理方便等特點，所以，這種澄清技 術(shù)在我國制糖工業(yè)中得到比較廣泛的應(yīng)用。在新標(biāo)準(zhǔn)出臺后， 許多亞硫酸法糖廠都把提高一級糖產(chǎn)率， 降低色值和二氧化硫2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)無法達(dá)到要求，生產(chǎn)的白砂糖 色值可達(dá) 150IU150I

4、U 左右，高時甚至超過 200IU200IU 。新的白砂糖質(zhì)量 國家標(biāo)準(zhǔn) 對于亞硫酸法糖廠來說，意味著原來處在 151IU-170IU151IU-170IU范 圍內(nèi)的一級糖都將成為二級糖。 許多亞硫酸法糖廠為了提高一級糖產(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 百一級白砂糖， 其對制煉工藝治理的技術(shù)要求是相當(dāng)高的， 尤其加強(qiáng) 澄清工藝治理對生產(chǎn)一級白砂糖具有相當(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)出來的濾、清汁的質(zhì)量好壞 降

5、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(55-6555-65C)通二氧化硫氣體-加石灰乳中和到 pH=6.8pH=6.8- - 7.27.2 -二次 加熱（98-10298-102C）沉降池-清汁與泥汁分離-濾、清汁等過程。該 澄清工藝通過二氧化硫脫色和磷酸的輔助脫色作用達(dá)到澄清效果。（二） 二氧化硫在制糖過程中作用：1 1 、 抑制蔗汁中細(xì)菌和酶的活動。2 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 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

6、） 吸附一起3沉淀除去。4 4 、清汁中的亞硫酸可以減輕蒸發(fā)過程中的美拉德反應(yīng)， 減少 色澤加深。5 5 、 將高價鐵化合物還原為低價鐵， 防止低價鐵氧化成高價鐵， 使鐵化合物顏色較淺。6 6、 白糖中的二氧化硫可以減慢酚類物和低價鐵被氧化的速 度，減緩白糖變色。不難看出， 白糖中的二氧化硫來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，

7、 其中的二氧化硫量增加。 它們在煮煉過程中部分 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 以不同的形式進(jìn)入到白糖產(chǎn)品， 如晶體生長時將少量母液包裹在晶體 中、沉淀物微粒混雜在產(chǎn)品中等。 在白糖晶體表面有缺陷及細(xì)晶體較 多時，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方面：1 1、當(dāng)二氧化硫燃燒不穩(wěn)定，甘蔗榨量不穩(wěn)定時，則會導(dǎo)致二氧 化硫用量偏高或偏低，并會造成中和 pHpH 波動較大，嚴(yán)重影響

8、濾、清 汁質(zhì)量。2 2、近年來，亞硫酸法工藝向高硫熏、高灰、高磷三高方向變化， 不僅造4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)重時也會使濾汁色值加深。3 3、過度預(yù)灰。為了減少蔗糖轉(zhuǎn)化，調(diào)高混合汁的預(yù)灰pHpH 值,其結(jié)果也使得濾清汁色值升高。筆者做過研究，混合汁pHpH 值一般在5.4-5.65.4-5.6 之間，而預(yù)灰 pHpH 值每升高一個單位，經(jīng)過一次加熱后的濾、 清汁色值會升高 1010 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)過程難以除掉。4 4、硫

9、熏強(qiáng)度和中和 pHpH 值。根據(jù)對硫磺消耗情況的調(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 pHpH 值各廠都比較重視，但不同品質(zhì)、不同濃度的石灰乳對沉降后的濾、清汁的pHpH 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影響硫熏及中 和反應(yīng)的效果，導(dǎo)致濾、清汁的 pHpH 值升高及色值增加。5 5、濾汁回流的影響。用無濾布吸濾機(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

10、去在原料蔗質(zhì)量好的情況下對清汁的 質(zhì)量和白砂糖的色值影響不大。 但在新國標(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 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5清效率的高低。二次加熱溫度必須穩(wěn)定在98-10598-105C才能獲得好的澄清效果。溫度低于 9898C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 pHpH 值來控制糖漿硫熏是不科學(xué)的。應(yīng)當(dāng)改為用糖漿中的 二氧化硫量來控制，如同蔗汁硫熏那樣。因為糖漿pHpH 值受到很多因素的復(fù)雜影響（甘蔗原料的成分、粗糖漿的

11、 pHpH 值等），同一 pHpH 值下 的糖漿含二氧化硫量會有較大的差別。 因此，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常取硫熏前后的 糖漿，用碘液滴定，測定它們的二氧化硫含量。因為糖漿顏色較深， 可以只用 5mL5mL 的樣本，加 202030mL30mL 蒸餾水稀釋，以便觀看滴定的終 點。應(yīng)當(dāng)將這個分析項目作為車間崗位的常規(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， 找出白糖二氧 化硫量不超標(biāo)的糖漿的極限硫熏量， 據(jù)此進(jìn)行操作控制。 此值在不同 時期會有差異。通常，5mL5mL 硫熏糖漿消耗碘液不應(yīng)超過 4mL4mL 這也是衡量澄清效果是否良好的一個重要標(biāo)志。清汁較好者10mL10mL

12、澄清汁耗 碘液低于 3mL3mL 中等的為 3 34mL4mL,較差的超過 4mL4mL 個別清汁在澄清 不正常時，此值會高于 5mL5mL 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 pHpH 偏低或波動大，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 或波動大。必須加強(qiáng)對澄清技術(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 pHpH 值

13、，例如 7.27.27.37.3，絕不要出現(xiàn)7.07.0 以下。同時要盡可能 穩(wěn)定。二次加熱的溫度不可低于 100100C。6二、治理澄清工藝提高亞硫酸法白糖質(zhì)量的方法探討（一）采用儀器儀表自動檢驗、記錄和控制澄清工序。 澄清工藝治理重點是工藝指標(biāo)控制要準(zhǔn)確， 如硫熏強(qiáng)度、 預(yù)灰及 中和 pHpH 值、一、二次加熱溫度等工藝指標(biāo)控制要準(zhǔn)。同時泥汁沉降 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)生問題，排水不 良必然造成溫度偏低和波動。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)

14、定的常見原因。用自動儀器 連續(xù)記錄，利于檢查和控制。中和 pHpH 控制很重要，人工控制的波動較大，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）增加對混合汁色值和濁度的分析測定，根據(jù)混合汁質(zhì)量變 化采取有效的應(yīng)對措施。 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。 通過幾個榨季的努力， 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， 以便于指導(dǎo)生產(chǎn)。（三）加強(qiáng)對燃硫崗位的治理，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。

15、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pHpH 值控制在高于混合汁 pHpH 值 0.5-1.00.5-1.0 為宜，即 pHpH 值為 6.0-6.56.0-6.5。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。7（五）強(qiáng)化中和反應(yīng)，穩(wěn)定中和 pHpH 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)完全徹底是不會產(chǎn)生滯后反應(yīng)， 并能獲得良好

16、的清 汁。過去在中和反應(yīng)或多或少存在一些問題，如濾、清汁pHpH 值偏離中和 pHpH 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 說明中和pHpH 值控制不穩(wěn)定，pHpH 值控制失實。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 8 8 波美度，最好在 6 6 波美度為宜。可以在中和反應(yīng)罐后增加電動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 p pH H值通常應(yīng)控制在使清汁的 pHpH 值達(dá)到 7.1-7.37.1-7.3 時為宜，并保持穩(wěn)定。（六）用無濾布吸濾機(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

17、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)量不好的情況下， 赤砂糖 回溶也要慎重， 應(yīng)經(jīng)過脫色處理再回煮甲糖。 否則亦會造成白砂糖色 值偏高。（七）將 65286528 蔗汁澄清劑與磷酸按 1 1：1 1 分別加入到混合汁中，對蔗比總用量為 300ppm300ppm 左右。在不改變原有工藝流程，不改變工藝 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 65286528 蔗汁澄清劑與磷酸 按 1 1:1 1 分別加入混合汁中，對蔗比總用量為 400ppm400ppm 左右，

18、清汁 pHpH 值控制在 7.2-7.47.2-7.4 范圍內(nèi)，前后 5 5 天對比結(jié)果表明除濾、 清汁司丹默 色值指標(biāo)高于未使用 65286528 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 65286528 蔗汁澄清劑前的指標(biāo)。使用 65286528 前， 小于130I130IU U色值白砂糖占69.2769.27 ,130-150I,130-150IU U色值白砂糖占31.1731.17，8使用 65286528 后，小于 130IU130IU 色值白砂糖占 90.1390.13，同比提高 20.8620.86， 130-150IU130-150IU色值白砂糖占 9.879.87；含硫量在使用 65286528 前，小于 15mg/L15mg/L 白砂糖占 5050,大于15mg