糖廠畢業(yè)設(shè)計制糖專業(yè)

目錄第一章 總論 1第一節(jié) 設(shè)計任務(wù) 1第二節(jié) 設(shè)計依據(jù) 1第三節(jié) 設(shè)計原則和設(shè)計規(guī)范 1第四節(jié) 產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)格 2第五節(jié) 生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)方法 3第六節(jié) 主要原料、燃料及動力供應(yīng) 4第七節(jié) 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 6第八節(jié) 本設(shè)計主要特點 7第二章 工藝方案 9第一節(jié) 生產(chǎn)方法的選擇 9第二節(jié) 工藝流程及說明 31第三章 物料衡算 37第一節(jié) 壓榨工段物料平衡計算 37第二節(jié) 澄清工段物料平衡計算 41第三節(jié) 蒸發(fā)工段物料平衡計算 49第四節(jié) 煮糖工段物料平衡計算 53第五節(jié) 糖分平衡及生產(chǎn)實績 64第四章 熱力衡算 66第一節(jié) 熱力方案的選擇及論證 66第二節(jié) 熱力衡算 71第三節(jié) 全廠能耗及平衡計算 95第五章 設(shè)備衡算 104第一節(jié) 設(shè)備選型的依據(jù)和原則 104第二節(jié) 設(shè)備的選型及計算 104第三節(jié) 全廠設(shè)備一覽表 148參考文獻(xiàn) 153致謝 155

總論設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的任務(wù)：應(yīng)用糖漿上浮技術(shù)的8000t/d磷酸亞硫酸法甘蔗糖廠初步設(shè)計。設(shè)計依據(jù)本設(shè)計的主要依據(jù)如下：設(shè)計任務(wù)書根據(jù)廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院制糖工程教研室下達(dá)的《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》進(jìn)行設(shè)計。實習(xí)資料根據(jù)生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)所收集的資料為依據(jù)。文獻(xiàn)資料根據(jù)《甘蔗糖廠設(shè)計手冊》、《甘蔗糖廠設(shè)計基礎(chǔ)》、《甘蔗制糖原理與技術(shù)》等文獻(xiàn)資料，并結(jié)合搜索、查閱的資料進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計原則和設(shè)計規(guī)范設(shè)計原則遵守國家規(guī)律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策和基本建設(shè)程序，特別應(yīng)貫徹執(zhí)行提高經(jīng)濟(jì)效益和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的方針，響應(yīng)國家發(fā)展糖業(yè)的號召。重視提高產(chǎn)品效益和質(zhì)量。本著切合實際、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)成熟、安全適用、便于管理的原則，積極用經(jīng)過生產(chǎn)考驗的先進(jìn)成熟的先進(jìn)工藝、技術(shù)和設(shè)備，努力提高機(jī)械化、自動化水平，減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，合理使用勞動力，提高勞動生產(chǎn)率，力求達(dá)到投資少、見效快、質(zhì)量好、成本低的要求。注意節(jié)約能源和充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，設(shè)計中盡量節(jié)約用地、不占或少占良田，充分利用荒山、空地、劣地和山地。發(fā)揮現(xiàn)有工業(yè)基地的潛力，加強(qiáng)工業(yè)化協(xié)作，積極實行綜合利用，支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。搞好“三廢”處理，防止污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。遵照國家各項設(shè)計規(guī)范和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮勞動安全和保健要求。注意未來的技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)發(fā)展趨勢，設(shè)計中應(yīng)留有擴(kuò)建和改造的余地?？傊?，要求技術(shù)成熟先進(jìn)且安全適用，經(jīng)濟(jì)合理可行，切合實際，便于生產(chǎn)管理。設(shè)計規(guī)范根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，確定應(yīng)用糖漿上浮技術(shù)的8000t/d磷酸亞硫酸法甘蔗糖廠的生產(chǎn)方法和流程。進(jìn)行全廠物料衡算，編制物料總表。選定蒸發(fā)方案，進(jìn)行全廠熱力衡算。在上述計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備選擇的計算，確定設(shè)備規(guī)范、型號、臺數(shù)及有關(guān)附屬設(shè)備等，并編制設(shè)備規(guī)范表。編制設(shè)計說明書。繪制物料流程圖1張（0號圖），汽-汽凝水流程圖1張（0號圖）。產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品方案全產(chǎn)一級白砂糖。目前我國的人均食糖量仍遠(yuǎn)低于國外發(fā)達(dá)地區(qū)，隨著人們生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的改善，以及食品、飲料、制藥等行業(yè)的發(fā)展，市場對食糖的需求量越來越大。我國市場上一級白砂糖較受消費者的歡迎，無論是個人飲食還是各行業(yè)都以一級白砂糖為主，一級白砂糖在各級白砂糖中的需求量最大。利潤空間也較大。同時，生產(chǎn)一級白砂糖在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)下是比較可行的。而赤砂糖的市場需求量較小，價格低，經(jīng)濟(jì)利益較小，赤砂糖正在逐漸淡出市場。為了滿足市場需求，提高產(chǎn)品競爭力以獲取更大的利潤，節(jié)省投資和生產(chǎn)成本，決定全產(chǎn)一級白砂糖，廢蜜作為副產(chǎn)品外賣。產(chǎn)品規(guī)格國家2006年10月1日開始實施了新的白砂糖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB317-2006）。表1-1白砂糖理化標(biāo)準(zhǔn)（GB317-2006）[1]項目指標(biāo)蔗糖分/%≥還原糖分/%≤電導(dǎo)灰分/%≤干燥失重/%≤色值/IU≤150混濁度/MAU≤160不溶于水雜質(zhì)/mg/kg≤40表1-2白砂糖衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB317-2006）[1]項目指標(biāo)二氧化硫/mg/kg≤30砷（以As計）/mg/kg≤鉛（以Pb計）/mg/kg≤菌落總數(shù)/cfu/g≤100大腸菌群/MPN/100g≤30致病菌（系直腸道致病菌和致病性球菌）不得檢出酵母菌/cfu/g≤10霉菌/cfu/g≤25螨不得檢出生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)方法生產(chǎn)規(guī)模結(jié)合我區(qū)的實際情況以及當(dāng)?shù)氐木唧w條件，根據(jù)國家發(fā)展糖業(yè)計劃，為了滿足國內(nèi)消費市場（特別是食品、飲料等行業(yè)）對食糖日益增長的需求，緩解當(dāng)?shù)貏趧泳蜆I(yè)壓力，增加政府的財政收入，實現(xiàn)工農(nóng)結(jié)合，增加當(dāng)?shù)卣徂r(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，提高人民的生活水平，擬建一個日處理原料甘蔗8000噸的磷酸亞硫酸法糖廠。生產(chǎn)方法甘蔗提汁采用壓榨法提汁，壓榨機(jī)列由恒比式三輥榨機(jī)組成，滲浸方式采用復(fù)式滲浸，滲浸水在第四座榨機(jī)后輥排出的蔗渣出口處加入，第一、二座壓榨機(jī)壓出的蔗汁合并為混合汁。蔗汁清凈采用磷酸亞硫酸法進(jìn)行澄清。中和汁經(jīng)TDJ連續(xù)沉降器沉降，澄清汁入清汁箱，泥汁經(jīng)無濾布真空吸濾后的濾汁使用快速沉降器處理后入清汁箱與澄清汁混合，清汁加熱用列管式加熱器加熱。蔗汁蒸發(fā)采用五效壓力真空蒸發(fā)方案，蒸發(fā)后的粗糖漿經(jīng)上浮處理后得到清糖漿，糖漿加熱用列管式加熱器加熱。汽凝水的排除采用等壓排水系統(tǒng)，第一、二效汽凝水經(jīng)化驗合格后作為鍋爐入爐水，其他各效汽凝水可用于煮糖、滲浸。結(jié)晶成糖煮糖制度采用三段煮糖制度，全產(chǎn)一級白砂糖。赤砂糖全部回溶煮甲糖；廢蜜作為副產(chǎn)物直接出廠。主要原料、燃料及動力供應(yīng)主要原料甘蔗蔗糖分：15.0%

纖維分：1%

%

水分：70.7%石灰[2]含有效CaO：80%以上

不溶于鹽酸固溶物：2%以下硅酸（SiO2）：2%以下氧化鎂：2%以下硫酸鹽（SO3%以下碳酸鹽（CO2）：2%以下石灰乳濃度：8oBeˊ用量：有效CaO對蔗比0.22%C來源：市場購買硫磺（GB3150-1999）[3]硫（S）含量（以干基計）：99.9%灰分：0.03%以下酸度（以H2SO4計）：0.003%以下有機(jī)物含量：0.03%以下砷（As）含量：0.0001%以下水分：0.10%以下SO2吸收率：%用量：﹪C來源：市場采購工業(yè)磷酸（GB3149-2004）[3]磷酸(H3PO4)含量：7~%砷（As）含量：05%以下氟化物（以F計）含量：0.001%以下重金屬（以Pb計）含量：0.0005%以下硫酸鹽(以SO4計)含量：0.005%以下易氧化物(以H3PO3計)含量：0.012%以下稀釋濃度：12%來源：市場采購絮凝劑日本產(chǎn)T-1150絮凝劑用量：3mg/L(對汁)來源：市場采購消泡劑T-9002AT型固體消泡劑來源：市場采購編織袋內(nèi)襯薄膜食品袋容量：50kg/袋來源：市場采購燃料蔗渣含水分：48%以下糖度：3%以下煤發(fā)熱量：12546kJ/kg來源：市場采購木材廠外購進(jìn)，少量，用于開榨時鍋爐引燃。動力水由江、河等取水，要求污染少，硬度適中。電分外電和內(nèi)電兩種，外電由外電網(wǎng)拉入，內(nèi)電由自發(fā)電汽輪機(jī)發(fā)電。汽鍋爐產(chǎn)生生蒸汽，生蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)發(fā)電后產(chǎn)生乏汽，蒸發(fā)罐蒸發(fā)蔗汁時產(chǎn)生汁汽，要求蒸發(fā)、煮糖等工藝用汽盡量用汁汽。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)壓榨抽出率：96.7%蔗渣水分：48%末輾汁純度：68%滲浸水量：20%C混清汁純度差：%糖漿濃度：62°Bx廢蜜重力純度：38GP煮煉收回率：%總收回率：%產(chǎn)糖率：%濾泥轉(zhuǎn)光度：5.0%未測定損失：1.0%標(biāo)汽耗：%標(biāo)煤耗：1%榨季生產(chǎn)天數(shù)：150天本設(shè)計主要特點本設(shè)計采用磷酸亞硫酸法生產(chǎn)工藝，主要特點是采用糖漿上浮取代糖漿硫漂，同時濾汁采用快沉處理。糖漿上浮工藝2006年國家出臺了新的白砂糖衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，白砂糖的二氧化硫殘留量由50mg/kg下調(diào)至30mg/kg以下，這就要求糖廠采用更為嚴(yán)格的工藝去控制制煉過程中的硫熏中和和糖漿硫漂工序。傳統(tǒng)的亞硫酸法中蔗汁經(jīng)過硫熏，清汁中的SO2含量一般為180~280mg/kg，如澄清工藝條件控制不當(dāng)，SO2含量還會更高。另外，加入的Ca(OH)2和SO2在中性下有相當(dāng)部分未形成CaSO3沉淀物而形成可溶性的亞硫酸鹽殘留在糖液中，使SO2及鈣鹽含量相當(dāng)高。其次，為了降低色值、粘度及減少糖漿的雜質(zhì)，粗糖漿還經(jīng)硫漂。但許多廠的實踐證明，雖然可以除去一部分雜質(zhì)，但糖漿硫漂起到脫色的作用很小或不起脫色作用，如過度硫漂還會使糖漿中SO2含量升高，增加白砂糖的二氧化硫殘留量，從而達(dá)不到國家的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。還可能因為糖漿過酸而導(dǎo)致糖分轉(zhuǎn)化損失增大。糖漿上浮清凈是取代糖漿硫漂的一種清凈手段，在國內(nèi)外很早就有所研究，現(xiàn)在已成功研究出多種工藝流程，并且開始在甘蔗糖廠和精煉糖廠生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。上浮清凈技術(shù)是發(fā)展和提高制糖水平、糖品質(zhì)量的重要手段之一，其研究開發(fā)前景很好。糖漿氣浮工序中蔗糖轉(zhuǎn)化損失量較小，以糖漿氣浮取代糖漿硫漂可以多產(chǎn)糖，產(chǎn)好糖，這也已被多間糖廠的實踐所證實[4]。糖漿上浮清凈法是應(yīng)用氣泡在糖漿中的浮升作用將糖漿中的不溶物提攜分離而除去,上浮法能否成功首先取決于氣泡與懸浮物之間的相互作用。上浮法具有以下特點：糖漿停留時間短，糖分損失少；處理效率高，清凈效果好；減少產(chǎn)品的殘硫量；設(shè)備投資省。粗糖漿經(jīng)上浮處理后的效果一般如下：糖漿濁度除去75~92%，粘度降低20~35%，色素除去12~17%，灰分降低15~20%[5]。成品糖的濁度和不溶物含量大幅度下降，色值和灰分略為減低。顯然，粗糖漿經(jīng)上浮處理工藝后，可以除去大部分不溶性雜質(zhì)和部分色素與膠體，濁度、殘硫有較大幅度的下降，提高了糖漿純度，得到清徹有光澤的糖漿，不需經(jīng)過硫熏處理，可以直接泵去煮糖。為下一工序多產(chǎn)糖、產(chǎn)好糖、提供了優(yōu)質(zhì)的原料基礎(chǔ)。提高了成品糖的質(zhì)量。濾汁快速沉降處理工藝隨著無濾布吸濾機(jī)在糖廠不斷推廣應(yīng)用，由于無布吸濾機(jī)的濾汁質(zhì)量不好，須經(jīng)過二次處理才能并入清汁，多數(shù)糖廠在濾汁處理時都是采用回流中和汁箱重新沉降的處理方式，經(jīng)過重復(fù)處理的濾汁由于停留時間過長，糖分轉(zhuǎn)化損失大，同時增加了石灰和硫磺等輔助材料的成本，甚至影響到整個澄清工藝的穩(wěn)定以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。濾汁快速沉降配合絮凝劑的使用可以很好地解決此問題。濾汁進(jìn)行快速沉降處理有以下優(yōu)點：濾汁在沉降器中停留時間短，減少了糖分的轉(zhuǎn)化；澄清效果好，新生成色素少，濾清汁色值好，透明，懸浮物很少；避免濾汁回流循環(huán)處理而導(dǎo)致糖分轉(zhuǎn)化損失，保證清汁質(zhì)量不受濾汁回流的影響；減少沉降器的負(fù)荷，同時也減少過濾設(shè)備的負(fù)荷；減少蒸發(fā)罐的積垢生成。

工藝方案生產(chǎn)方法的選擇生產(chǎn)工藝流程的選擇應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與品種、當(dāng)?shù)氐木唧w條件、投資限額及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行，并盡量考慮節(jié)能，降低糖分損失和原材料消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。采用國內(nèi)較成熟的先進(jìn)經(jīng)驗和先進(jìn)技術(shù)，對于新技術(shù)、新工藝和新流程，必須經(jīng)過實踐合格后才可采用；選擇技術(shù)先進(jìn)，選用可靠的生產(chǎn)設(shè)備；提高機(jī)械化、自動化水平，盡量簡化和縮短流程，注意近期建設(shè)與長遠(yuǎn)發(fā)展相結(jié)合；注意保護(hù)環(huán)境、減少環(huán)境污染。甘蔗提汁提汁方法目前，我國甘蔗糖廠從甘蔗中提取糖汁的主要方法有壓榨法和滲出法。磨壓法因處理蔗料量少，糖分抽出率低，故不宜采用。壓榨法壓榨法是用撕解機(jī)對蔗料進(jìn)行適當(dāng)機(jī)械破碎后通過壓榨機(jī)多重壓榨和破碎將蔗汁榨出的方法。且在壓榨過程中加入滲透水或稀汁于蔗渣中再進(jìn)行壓榨，把蔗渣中的殘余糖分更多的提取出來。糖分抽出率高，生產(chǎn)連續(xù)均衡，技術(shù)成熟，使用廣泛。滲出法[6]此法又分為蔗絲滲出法和蔗渣滲出法。蔗絲滲出法是甘蔗經(jīng)預(yù)處理破碎后，直接進(jìn)入滲出器，然后用熱水和末輾清汁噴淋或浸浴，逆流滲出，蔗絲從尾部排出經(jīng)壓干機(jī)壓干成蔗渣。此法對破碎度要求較高，因為絕大部分的糖分靠滲出器來提取。此工藝所需設(shè)備較少，動力消耗較低，糖分抽出率不低于蔗渣滲出法。但是蔗絲在滲出器中停留時間較長。蔗渣滲出法是甘蔗經(jīng)預(yù)處理破碎后，先進(jìn)入一臺壓榨機(jī)壓榨，此時，蔗料被進(jìn)一步破碎，破碎度可達(dá)97%~98%，并榨出原汁的65%~80%，再進(jìn)入滲出器，這樣使?jié)B出器的負(fù)擔(dān)大為降低，滲出器的長度及蔗料停留時間均可大為減少。經(jīng)滲出后排出的蔗渣一般含水量為85%左右，必須進(jìn)行壓干處理，使其含水量降至50%以下。壓出的稀汁經(jīng)澄清處理后成為末輾清汁，可導(dǎo)回滲出器滲取糖分，同時也回收了少量糖分。由壓榨法改為滲出法的多采用此種方法。滲出法與壓榨法的比較：滲出法的糖分抽出率高于壓榨法；滲出法處理能力大、投資省、操作和維修費用較少；滲出法對蔗料破碎度要求高，功率消耗也大些，使用泵較多，也多耗用了功率；滲出法的蒸汽消耗量大于壓榨法；滲出法的混合汁色值較高，但更為清澈，使泥汁量減少，從而減少了濾泥帶走糖分的損失，需要的過濾設(shè)備比壓榨法少；滲出法的蔗渣含砂子量較多，若送去鍋爐燃燒則會使鍋爐管子磨損加重；滲出法由于溫度較高，因而微生物導(dǎo)致的蔗糖損失比壓榨法少，但是，蔗糖的化學(xué)損失大大高于壓榨法。壓榨法和滲出法的比較表明，滲出法的主要有點優(yōu)點是投資較省、操作和維修費用較少，能獲得較高的抽出率，但要求用高效的撕裂機(jī)以達(dá)到高的甘蔗破碎度，使蔗料成絲狀。它的缺點是混合汁色值較高，蔗渣灰分較高，蒸汽用量稍大。由于系統(tǒng)中裝載蔗量較多，使中間停機(jī)時處理較為困難。壓榨法是現(xiàn)時普遍采用的方法，所有的設(shè)備都屬定型產(chǎn)品，在工藝流程、生產(chǎn)操作、管理等方面已有較為成熟的經(jīng)驗，工作穩(wěn)定可靠，管理方便，蔗料處理量大，壓榨所用水量較少，也可用一般工藝用水，這使得其后段汽耗較滲出法低，減少了生產(chǎn)成本，并且隨著自控技術(shù)的發(fā)展，壓榨法也將能獲得較高的抽出率，使得其日益完善。所以本次設(shè)計提汁方法選用壓榨提汁法。壓榨機(jī)座數(shù)壓榨機(jī)組的座數(shù)或輥子數(shù)，即是機(jī)組壓榨甘蔗的次數(shù)，機(jī)組的生產(chǎn)能力是與機(jī)組輥子數(shù)N1/2成正比例的。因此，壓榨機(jī)座數(shù)越多，壓榨生產(chǎn)能力越強(qiáng)。而對于壓榨抽出率，因為甘蔗組織具有不完全的彈性，其纖維組織沿著同一方向重迭，壓榨一次不可能將纖維細(xì)胞中的蔗汁全部壓出。因此，必須采用多重壓榨，多次滲透，抽出率才能提高，但并非壓榨機(jī)座數(shù)越多越好，如表2-1所示，因座數(shù)增多后，抽出率增長愈來愈小，五座壓榨機(jī)后每增加一座榨機(jī)抽出率僅提高1%左右，而動耗，設(shè)備投資和管理費用則顯著增加，因而用六座榨機(jī)得不償失。若用四座壓榨機(jī)，則要求較高的甘蔗破碎度，管理方面要求較高，故選用五座壓榨機(jī)較合適。表2-1濕榨試驗出汁率[6]壓榨機(jī)座數(shù)1#2#3#4#5#6#出汁率/%C累計出汁率/%C滲浸方法滲浸原理[6]在每次重復(fù)壓榨蔗料前，在細(xì)胞恢復(fù)原狀的時候，立即將稀汁或清水噴淋在蔗渣上面，這些稀汁或清水會迅速地被蔗渣內(nèi)部所吸收，并把蔗渣內(nèi)部所含的蔗汁加以稀釋、溶混，然后再壓榨，則殘留在蔗渣中糖分會被更多的提取出來。采用反復(fù)多次滲浸，則稀釋作用愈大，榨得糖分愈多。滲浸的目的主要是提高甘蔗在壓榨提汁過程中糖分抽出率。滲浸方法[6]目前，使用的滲浸方式有單式滲浸法和復(fù)式滲浸法兩大系統(tǒng)，其中以復(fù)式滲浸最為普遍。20世經(jīng)80年代初開始使用飽和滲浸法。國外有所謂混合復(fù)式滲浸系統(tǒng)，但國內(nèi)很少使用。單式滲浸法[1]只用清水滲浸蔗渣，沒有稀汁回流。此法效果差，收回率增加不多，現(xiàn)已無廠家使用。圖2-1為二次單式滲浸法。圖2-1二次單式滲浸法復(fù)式滲浸法[1]復(fù)式滲浸法是在最后一座壓榨機(jī)前注加熱水滲浸，每座壓榨機(jī)壓出的稀汁則泵至它的前一座壓榨機(jī)作滲浸入轆蔗渣之用。視壓榨機(jī)座數(shù)多少，有三重復(fù)式、四重復(fù)式滲浸等。第一、二座壓榨機(jī)壓出的蔗汁合并成為混合汁。圖2-2為四重復(fù)式滲浸法。圖2-2復(fù)式滲浸法復(fù)式滲浸的稀汁是逐級向前滲浸，而稀汁濃度總是低于蔗渣中殘余的蔗汁濃度，有了濃度差，就可以逐級滲浸，稀汁就逐級增濃，使糖分收回率大為增加，故目前糖廠多采用此法?；旌鲜綕B浸法[1]混合式滲浸法也是用水及稀汁，但是凈水是分別在最后兩座之前加入的，出來的稀汁按級數(shù)分別向前一座機(jī)輸送，如圖2-3所示。圖2-3混合式滲浸法這種方法已經(jīng)很少使用，只是有些糖廠在末座壓榨機(jī)前無法加夠滲浸水時，才被迫這樣做，這種滲浸方法因滲浸水量少不能使蔗渣充分吸收稀汁或水，加至最后第二座蔗渣的水又少了一次滲浸機(jī)會，而達(dá)不到最好的效果?；亓?飽和滲浸法[1]回流-飽和滲浸法除與復(fù)式滲浸法一樣，在末座壓榨機(jī)前加水及每座壓榨機(jī)壓出的稀汁都回送到它前一座壓榨機(jī)用入轆蔗渣滲浸用外，各座壓榨機(jī)壓出的稀汁還有部分回流本座滲浸入轆前的蔗渣。這樣，可在不增加（或可減少）滲浸水量的情況下大大增加滲浸量，提高抽出率。若回流的汁量過大，與后座前送的稀汁一起使蔗渣吸汁飽和的稱為飽和滲浸。此法如圖2-4所示。圖2-4回流-飽和滲浸法此法是一種較好的較新的滲浸方法，與復(fù)式滲浸法比較具有滲浸效果好，糖分抽出高、滲浸水量少、所需蒸發(fā)的水量少、功率消耗少等優(yōu)點；同時由于飽和滲浸時，壓出汁量大，沖擊了附著在壓榨機(jī)上的蔗屑，減少微生物繁殖的機(jī)會，降低了壓榨車間的糖轉(zhuǎn)化損失。上述幾種滲浸法，以單式滲浸最為簡單，但效果最差，故很多糖廠都不再采用。目前大、中型糖廠多采用復(fù)式滲浸法，但也有少數(shù)采用混合式滲浸法的。復(fù)式滲浸法的稀汁不但回流，而且濃度總是略低于前座機(jī)入料殘留糖汁的濃度，這樣地逐級滲浸稀釋，可使混合汁的濃度有所提高。而回流-飽和滲浸法要求回流稀汁與被滲浸蔗渣中的蔗汁有較大的濃度差才能達(dá)到好的效果，且要適合的飽和滲浸設(shè)備與之相配，壓榨機(jī)入轆及排汁條件要好，這樣的操作過于麻煩。另外，部分蔗汁會形成無限循環(huán)而增加糖分損失，不適合國內(nèi)糖廠使用。所以本設(shè)計選用復(fù)式多重滲浸法提取甘蔗中的糖分。蔗汁清凈澄清方法目前甘蔗糖廠使用過的澄清方法有三種：石灰法、亞硫酸法、碳酸法。石灰法[2]石灰法是用石灰作為主要澄清劑的蔗汁澄清方法。這種方法已經(jīng)非常古老。由于石灰法具有取材容易（石灰石幾乎到處都能得到）、價格便宜、工藝過程簡單等方面的優(yōu)點，所以至今在百來種試驗過的澄清劑中，石灰仍然是最常用的一種。國內(nèi)有少部分甘蔗糖廠采用石灰法生產(chǎn)赤砂糖，有很多小糖廠亦用少量石灰提凈蔗汁，生產(chǎn)片糖和紅糖粉等幾種土糖。國外制造轉(zhuǎn)光度為98%以上的原糖的甘蔗糖廠大多采用石灰法。石灰法又分為冷汁加灰法、熱汁加灰法、分段加灰法和復(fù)合石灰法。亞硫酸法[2]亞硫酸法澄清工藝的原理是利用石灰乳與亞硫酸反應(yīng)生成大量的亞硫酸鈣沉淀，這些亞硫酸鈣是蓬松結(jié)構(gòu)的，具有比較大的表面積，可以吸附膠體雜質(zhì)和色素，而二氧化硫本身也可以抑制色素，這樣就可以達(dá)到清凈蔗汁的目的。此澄清方法的工藝流程較簡單，設(shè)備少，生產(chǎn)成本較低，清凈效率較高，能產(chǎn)出一級白砂糖，而且該法生產(chǎn)工藝靈活多變，最重要的一點是亞硫酸法的濾泥都可以做為肥料賣給蔗農(nóng)，既帶來了經(jīng)濟(jì)效益又不污染環(huán)境。碳酸法[2]碳酸法澄清工藝的原理是利用在蔗汁中加入大量的石灰乳和充入二氧化碳所生成的大量碳酸鈣沉淀吸附膠體雜質(zhì)和色素，這種碳酸鈣的比表面積比亞硫酸法的亞硫酸鈣的比表面積更大，因而擁有的吸附能力更強(qiáng)，所以能更好地除去雜質(zhì)和色素，達(dá)到很好的清凈效果，而且碳酸法的沉淀物更易于過濾，最終清汁的色值很低。碳酸法主要有單碳酸法、雙碳酸法及中間汁碳酸法。其澄清效果是目前糖廠常用的幾種澄清方法中最好的。由上述可知，石灰法工藝主要是用于生產(chǎn)原糖或土糖，清凈效率比較低，不能用于生產(chǎn)白砂糖；碳酸法清凈效率高，除去的非糖分比較完全，制成的白砂糖純度較高，色值較低，貯存時也較少變色。白砂糖中所含的雜質(zhì)較少，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白砂糖。但碳酸法的缺點是生產(chǎn)流程長，設(shè)備多，耗用大量石灰和二氧化碳，因而生產(chǎn)成本較高。另外，堿性濾泥污染環(huán)境，建廠時必須同時考慮濾泥的處理或相應(yīng)的環(huán)保措施，所以投資費用更大；亞硫酸法的清凈效率在石灰法和碳酸法之間，能生產(chǎn)耕地白砂糖，工藝過程控制的好也能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白砂糖，而且工藝流程較短，設(shè)備簡單，澄清劑用量較少，濾泥容易處理，對環(huán)境污染較小，因此亞硫酸法在我國甘蔗產(chǎn)區(qū)被廣泛使用。所以本設(shè)計初步選用亞硫酸法澄清工藝。亞硫酸法可加入各種輔助澄清劑，形成幾種不同的澄清方法，傳統(tǒng)的亞硫酸法分五種：酸性亞硫酸法、堿性亞硫酸法、中性亞硫酸法、磷酸亞硫酸法和中間汁亞硫酸法。酸性亞硫酸法[2]酸性亞硫酸法又可稱為先硫后灰法，此法的優(yōu)點是沉淀顆粒比較結(jié)實，沉降速度較快，泥汁體積較少，過濾性能較好。缺點是蔗糖容易轉(zhuǎn)化，硫熏設(shè)備易于腐蝕，此法適合用于處理未成熟甘蔗。堿性亞硫酸法[2]堿性亞硫酸法又可稱為先灰后硫法，此法的優(yōu)點是非糖分的沉淀比較完全，清凈效率較高；蒸發(fā)罐的積垢較少。缺點是在堿性條件下，沉淀物容易發(fā)生水化作用，沉淀顆粒不堅實，泥汁體積龐大；沉降、過濾緩慢。此外高堿易使還原糖分解，增加糖汁鈣鹽含量和色值。中性亞硫酸法[2]中性亞硫酸法又可稱為灰硫同步法，鑒于酸性亞硫酸法容易造成蔗糖轉(zhuǎn)化，堿性亞硫酸法又易使還原糖分解，因而提出了中性亞硫酸法的澄清工藝。此法的優(yōu)點是在同一設(shè)備中同時進(jìn)行加灰和硫熏，克服了蔗糖轉(zhuǎn)化及還原糖分解。缺點是在制取SO2氣體的過程中，還沒有適當(dāng)?shù)姆椒刂扑乃俾剩由线M(jìn)汁的流速不穩(wěn)定，蔗汁的pH實際上并不能穩(wěn)定地保持在中性。因此，還原糖分解或蔗糖轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象時有發(fā)生。另外，中性亞硫酸法不能從分利用蔗汁中某些膠體物質(zhì)凝聚點的聚沉作用而使清凈效果受到一定的限制。磷酸亞硫酸法[2]磷酸亞硫酸法是目前糖廠使用最為普遍的一種亞硫酸法，此法的優(yōu)點是具有較高的清凈效率，清汁清澈透明，能適應(yīng)各種不同性質(zhì)的蔗汁，只要適當(dāng)改變工藝條件即可滿足要求，所以很適合現(xiàn)代糖廠。中間汁亞硫酸法[2]中間汁亞硫酸法是在總結(jié)中間汁碳酸法經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出來的。此法的優(yōu)點是用濃度較高、非糖分較集中的中間汁進(jìn)行硫熏中和處理，可以節(jié)省澄清劑，還能使硫熏發(fā)揮更大的清凈效能。另外，蒸發(fā)罐的積垢較少；產(chǎn)糖率較高。缺點是混合汁中含有較多蔗糠類物質(zhì)，容易引起蒸發(fā)罐加熱管堵塞，高溫下蔗糠會水解，增加蔗汁色值和非糖分。此外，中間汁粘度大，過濾較困難，濾泥糖分損失較高，特別是在操作管理方面，對它的pH的控制要比普通亞硫酸法更為嚴(yán)格，否則容易引起蔗糖轉(zhuǎn)化和還原糖分解。由上述可知，磷酸亞硫酸法使用最為廣泛，工藝過程容易控制，便于操作管理，能處理不同性質(zhì)的甘蔗，適應(yīng)能力較強(qiáng)，而且還具有較高的清凈效率。所以本設(shè)計選用磷酸亞硫酸法。蔗汁沉降與過濾在制糖工業(yè)中，無論是石灰法、亞硫酸法或碳酸法糖廠，糖汁經(jīng)加灰、硫熏或飽充之后，將生成大量懸浮的膠體凝聚顆粒即沉淀物，要使沉淀物與清汁分離，在糖廠均采用沉降與過濾兩種基本手段。中和汁沉降蔗汁澄清是制糖過程中關(guān)鍵性的階段，故需要很好地選用沉降設(shè)備，以獲得最佳效果。沉降設(shè)備的種類很多，如果按其操作的連續(xù)性，則可分為間歇式和連續(xù)式兩大類；若以層數(shù)的多少來分，則有多層沉降器和單層快速沉降器。連續(xù)沉降器優(yōu)點較多，如占地面積小，熱量損失少，管理與操作簡單等，因此，目前我國糖廠多采用連續(xù)沉降器。不同類型的連續(xù)沉降器有幾十種之多，其中較為普遍使用的有四五種。TDW型沉降器[2]它是我國自行設(shè)計的一種結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有攪拌裝置的多層連續(xù)沉降器，也稱GQ型沉降器。它的各沉淀層的斜角較大（約45°），使沉淀泥汁自行下瀉，濃縮層的斜度更大，這樣可以使泥汁達(dá)到增濃的目的。但是其泥汁濃度較低。這種沉降器只適合于中小型糖廠使用，現(xiàn)已很少使用。TDJ型沉降器[2]TDJ型又稱多爾（Dorr）型沉降器，是一種具有套管軸心的多層連續(xù)沉降器，中部為圓管形，頂部和底部為圓錐形，器內(nèi)用圓錐形隔板分為五層（或更多），頂層為預(yù)備室作為蔗汁顆粒團(tuán)聚之用，最底層為濃縮層，將泥汁作最后的增濃，中間各層作為沉降池，清汁從第二層至底層都可以排出。中心轉(zhuǎn)軸上固定有帶槳葉的攪拌器，每5~6分鐘轉(zhuǎn)一周，沉淀的污泥被撥動而移向中央，這種低速旋轉(zhuǎn)的攪拌可以促進(jìn)蔗汁中沉淀物的團(tuán)聚和使泥汁增濃，減少泥汁量。蔗汁送入沉降器中的預(yù)備室，然后通過軸上的四方孔進(jìn)入中心軸的內(nèi)套管，再通過出汁管分配入各沉降層。各層以分配出汁管的出汁與流下的泥汁有擋環(huán)隔開，互不干擾，各層泥汁一直經(jīng)過中軸與內(nèi)套管之中的環(huán)隙，直至底下泥汁濃縮層。清汁則分別從各層頂部環(huán)形多孔管引出。泥汁從濃縮層錐形底部利用液壓送至吸濾機(jī)。TDJ型沉降器主要特點是帶有攪拌器，沉降層傾斜角度比TDW型小得多，縮短了整個沉降器的高度；采用浮動液面，沉淀良好時采用低液面操作，可以有一定的緩沖暫貯容積，在排氣方面因有空心軸，蔗汁的散氣可以通過它向器頂送散，清除了放清汁時的噴射現(xiàn)象。沉降效果好，被多數(shù)糖廠使用?？焖俣酄枺≧apiDorr）型沉降器[7]它實質(zhì)上是兩個二層沉降器的重疊，有一個預(yù)備室和四個沉降層，第二層和第三層之間隔開（不連通），第二層和第四層底部分別排泥汁。它頂部的預(yù)備室直徑較小，而每層的高度較大。蔗汁從預(yù)備室經(jīng)過中間旋轉(zhuǎn)的大管向下流，進(jìn)入第二層和第四層，它們部分再向上流入第一層和第三層。中心的入汁有部分穿過上層流下的泥汁。由于沉降層距離較高，糖汁分配入各層的地方裝有寬大的緩沖裝置，清汁上升速度可以進(jìn)一步加快，從而縮短了清汁提凈所需的時間。對于同樣的處理量，所需體積比普通型的沉降器可減少30%，減少了設(shè)備造價。廣東曾有幾個大糖廠試用過此種型式，但效果不好，復(fù)改為一般的多爾式。雙層快速沉降器[2]此種沉降器是模仿快速沉降器而設(shè)計的。由兩個單獨的沉降器重疊而成，上下兩層分別有它的單獨進(jìn)料和排料系統(tǒng)，糖汁于泥層下進(jìn)入，借助泥床滲濾的原理以提高清汁的質(zhì)量。為了較好地控制泥床高度，裝有泥汁液位傳感器，用以自動測量泥汁液位，并通過另一裝置自動控制泥汁液位恒定。單層快速沉降器20世紀(jì)60年代以后，糖廠應(yīng)用絮凝劑越來越普遍。它的沉淀物的沉降速度提高了多倍，為縮短沉降時間、縮小沉降器的體積提供了有利條件。在60年代末期，澳大利亞和美國糖業(yè)界分別提出了甘蔗糖廠和甜菜糖廠與絮凝劑配合使用的單層沉降器的設(shè)計，并在生產(chǎn)上應(yīng)用。國內(nèi)糖廠從70年代開始研究應(yīng)用，也有一定成效，但應(yīng)用不普遍。澳大利亞的SRI無盤式（trayless）的單層沉降器是最簡單的環(huán)形槽進(jìn)料及兩環(huán)管排汁的單層快速沉降器，整個沉降器的橫截面上能均勻地進(jìn)汁和出汁，進(jìn)料裝置較為合理，僅靠很小的液位差進(jìn)汁，進(jìn)料時對泥層的干擾不大，并通過泥層滲濾后才升至器頂。蔗汁在器體內(nèi)橫向流動的距離較短，沉降器圓形截面上的蔗汁分布均勻，沉降面積得到較有效地利用[2]。美國的Eis沉降器也是利用泥床過濾的作用，泥汁的排出通過自動閥門控制排出速度來保持泥床高度恒定。該系統(tǒng)還設(shè)有泥汁回流裝置，在排出泥汁濃度低時，將部分泥汁回流到入汁中[2]。國內(nèi)也曾研究應(yīng)用過單層沉降器，都是在碳酸法糖廠使用，雖經(jīng)過幾次改進(jìn)，取得了一定效果，但在實際運行時，如果技術(shù)條件波動或入汁量較大，會出現(xiàn)清汁懸浮物多的情況，運行不很穩(wěn)定，效果不夠理想。已使用此種設(shè)備的碳酸法糖廠又改回全汁過濾，不用單層沉降器。單層快速沉降器具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資節(jié)省、蔗汁停留時間短、減少糖分損失，其處理能力遠(yuǎn)比多層沉降器的處理能力大等優(yōu)點。且清汁質(zhì)量好，泥汁的濃度也符合要求。然而單層沉降器利用的是泥床過濾的作用，在碳酸法糖廠高加灰量和使用優(yōu)良絮凝劑的情況下，使用效果很好。但在亞硫酸法糖廠，由于所生成的沉淀物的比重不高，顆粒不夠堅實穩(wěn)定，入汁沖動泥汁會使沉淀物分散，不適合用泥床過濾，應(yīng)當(dāng)用自然沉降的工作方式。使用單層沉降器要將汁中的氣泡充分分離和除去，并將原有的浮渣和蔗糠等排出另行處理，不能讓氣泡和浮渣進(jìn)入沉降器[2]。在這類設(shè)備中，蔗汁總是裝滿的，出汁量必然等于進(jìn)汁量。蒸發(fā)罐的入汁必須與之配合，不能有較大幅度的調(diào)節(jié)。沉降器沒有流量的緩沖余地，蒸發(fā)入汁量的緩沖只能靠清汁箱，而它的體積一般是有限的，而且也不便使箱內(nèi)的液面過高或過低。使用這類沉降器的糖廠，壓榨量必須均勻。另外，在這類沉降器中，清汁與沉淀物的運動相反，清汁的上升大大減低了沉淀物沉降的實際速度。清汁上升稍快或沉淀物沉降稍慢，清汁就將沉淀物帶走而使清汁渾濁。這對于亞硫酸法的蔗汁中不結(jié)實不穩(wěn)定的沉淀物是很不利的。雖然多爾沉降器也是這種工作方式，但它使用多層結(jié)構(gòu)，使沉降面積增大幾倍，大幅度降低了清汁上升的速度，相對彌補(bǔ)了單層沉降器出現(xiàn)的這種缺陷。多爾式沉降器在保證清汁質(zhì)量的前提下可以盡量的快放汁，減少器內(nèi)存汁量和蔗汁停留時間?？梢圆捎玫鸵好娌僮鳎钩两灯鲀?nèi)有較多空位，生產(chǎn)上有較大的緩沖余地，便于適應(yīng)處理量和蔗汁沉降性質(zhì)的波動，并可根據(jù)各層清汁的清度適當(dāng)控制其放出量。多爾式沉降器也是國內(nèi)糖廠普遍使用的沉降器，技術(shù)成熟，操作管理經(jīng)驗豐富，很適合亞硫酸法糖廠使用。所以本設(shè)計選用多爾式沉降器來對中和汁進(jìn)行沉降處理。泥汁過濾用沉降的方式分離得到的沉淀物，其中液體含量有90%以上。只起到增濃的作用，以減輕下一工序的負(fù)擔(dān)。要把固液比較徹底地分離，還需使用過濾的方法。濾清汁質(zhì)量對產(chǎn)品質(zhì)量及糖分損失影響很大，故過濾操作是現(xiàn)代化糖廠生產(chǎn)中不可缺少的。過濾就是當(dāng)懸浮物料通過由多孔性物質(zhì)如細(xì)砂、活性炭、多孔陶瓷、濾布等構(gòu)成的過濾率介質(zhì)時，懸浮顆粒被截留，液體則通過成為濾液。若過濾不能比較完善地將糖汁中的固體微粒除去，使渾濁物進(jìn)入濾液中導(dǎo)致下列不良的結(jié)果[2]：在進(jìn)一步處理糖汁時引起非糖物復(fù)溶，降低了糖汁的純度，并加深了糖汁的色澤；引起蒸發(fā)罐生成過多的積垢，降低了蒸發(fā)效能；增加了廢蜜產(chǎn)率，減少白砂糖的產(chǎn)量。因此，過濾泥汁的設(shè)備應(yīng)在濾泥糖分損失最少及設(shè)備生產(chǎn)能力最大的條件下，保證能獲得清澈透明的濾液；同時還要求設(shè)備緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、生產(chǎn)能連續(xù)化、自動化；在管理上不花費太多人力，操作費用低。目前我國糖廠使用的過濾設(shè)備主要有板框壓濾機(jī)、環(huán)帶式真空吸濾機(jī)及無濾布真空吸濾機(jī)三種。板框壓濾機(jī)[2]它的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占用廠房面積較?。贿^濾面積大，為吸濾機(jī)的幾倍；能使用較高的壓力，過濾推動力大，適應(yīng)糖廠各種不同的物料，包括蔗汁和糖漿的過濾，過濾性能較好，濾液清度高；濾泥水分和糖分都比真空吸濾機(jī)低很多，減少濾泥的數(shù)量和糖分損失。但是拆洗及裝機(jī)勞動強(qiáng)度大，環(huán)境衛(wèi)生差，濾布消耗多。洗濾布水量很大，更換濾布比較麻煩，所時間長，現(xiàn)在已基本被亞硫酸法糖廠淘汰。環(huán)帶式真空吸濾機(jī)它是一種較完善的過濾設(shè)備，其優(yōu)點是[2]：可實現(xiàn)過濾的連續(xù)化、機(jī)械化和自動化；勞動強(qiáng)度低，省勞動力，工作環(huán)境得以改善；過濾所得濾泥的轉(zhuǎn)光度較低，損失糖分較少；清汁濃度較高，減少蒸發(fā)罐的負(fù)擔(dān)；設(shè)備投資較低，占地面積小。但也存在不少缺點主要是過濾壓力差較小，因而過濾效能較低；濾布對過濾的阻力較大，過濾速度較低。難以適應(yīng)過濾性能不好的蔗汁，也不能處理高濃度（如30oBx以上）的糖汁。此外，濾布在運行時容易走偏，使轉(zhuǎn)鼓露空漏入泥汁，嚴(yán)重影響白砂糖質(zhì)量。濾布因運行時受到較大的拉力，容易拉長和使孔隙變大，致濾汁清度降低，濾布消耗也較大。它的濾泥水分比較高，帶走糖分也比較多。洗濾布用水量較大，水中污染物較多，不利于環(huán)境保護(hù)。無濾布真空吸濾機(jī)它是在環(huán)帶式真空吸濾機(jī)的基礎(chǔ)上取消濾布而使用金屬篩網(wǎng)過濾并在過泥汁中加入少量蔗屑來助濾。它的結(jié)構(gòu)簡單，過濾速度快，處理量大，處理能力是環(huán)帶式真空吸濾機(jī)的1.5~2倍，濾泥轉(zhuǎn)光度也較低[7]。由于不使用濾布，不會產(chǎn)生洗濾布水，對環(huán)境不會造成污染，很少出現(xiàn)過濾困難，并易于操作管理，很適合現(xiàn)代化糖廠使用。三種設(shè)備中，干濾泥轉(zhuǎn)光度最低、生產(chǎn)效率最高工人勞動強(qiáng)度最低的都是無濾布真空吸濾機(jī)，而且無濾布真空吸濾機(jī)可以實現(xiàn)污水零排放，這是另外兩種設(shè)備所無法做到的。綜合各種因素考慮，本設(shè)計決定選用無濾布真空吸濾機(jī)作為過濾設(shè)備。濾汁處理無濾布真空吸濾機(jī)雖然從根本上解決了洗濾布水的問題，但其出來的清汁還含有不少的雜質(zhì)，清澈程度也沒達(dá)到要求，所以不能和沉降器出來的澄清汁混合進(jìn)入蒸發(fā)罐。傳統(tǒng)的做法是將濾汁回流至混合汁箱或中和汁箱或沉降器再處理，濾汁的再循環(huán)加重了沉降器處理負(fù)荷，更重要的是非糖分也進(jìn)入這個循環(huán)系統(tǒng)，這對澄清效率是有害的，它加劇了蔗糖的轉(zhuǎn)化，降低了糖品質(zhì)量，增加了糖分損失，并增加了澄清劑用量，使糖汁停留時間加長并加大泥汁量，對產(chǎn)品質(zhì)量和煮煉收回帶來不利影響。所以是不夠科學(xué)的處理方式。本設(shè)計不采取回流，而是對濾汁進(jìn)行再處理。為解決濾汁的再循環(huán)問題，糖廠采取了磷酸上浮法、單層快速沉降器、斜波紋板快速沉降器等多種技術(shù)手段，作為無濾布吸濾機(jī)的配套技術(shù)，使濾汁能直接去蒸發(fā)。幾種技術(shù)的運行效果各不相同。磷酸上浮法采用磷酸上浮法處理濾汁可以減少蔗糖轉(zhuǎn)化損失，澄清汁純度進(jìn)一步提高；避免了鈣鹽的增加，有利于提高蔗糖產(chǎn)量和降低糖蜜量；濾汁停留時間短，減少了還原糖破壞；降低了色值和灰分[8]。但此方法的技術(shù)關(guān)鍵是控制充氣量適當(dāng)和消除過量的粗泡，浮清器要盡量減少死角，防止細(xì)菌繁殖，否則會導(dǎo)致pH降低，還原糖增加和純度降低，而當(dāng)濾汁來料偏少時，因停留時間過長也會出現(xiàn)pH值下降情況，從而影響生產(chǎn)。因分離過程與氣、液、固三相都有關(guān)，必須弄清楚三者的相互影響，才能把上浮法使用好，對過程的穩(wěn)定性要求較高。單層快速沉降器在中和汁沉降中已論述，而且利用單層快速沉降器處理濾汁是讓濾汁回流至中和汁，再一起在單層快速沉降器中沉降，這就增加了物料停留時間。與前述濾汁回流至多層連續(xù)沉降器相同，只不過單層快速沉降器的處理時間比多層連續(xù)沉降器的短，糖分損失少些，清汁質(zhì)量也能符合要求。但是對操作和工藝的波動特別是加熱溫度的波動適應(yīng)能力不強(qiáng)。斜波紋板快速沉降器[9]斜波紋板快速沉降器采用低速慣性邊界分離的原理，以波紋板組作為分離元件，融合曲面造粒、對流控制技術(shù)，使沉降效率大幅度提高，操作管理簡單，只需吸濾機(jī)工兼管即可。濾汁在沉降器中的停留時間為10~15min，系統(tǒng)效率高于一般沉降系統(tǒng)2~3倍，得到的澄清汁清亮，與連續(xù)沉降器放出的澄清汁十分接近，糖汁中的懸浮物去除的比較徹底，只是由于氧化變色作用使色澤有些泛黑。所得清汁可直接去蒸發(fā)。該沉降器于2006/07年榨季在灣甸糖廠投入運行，5個多月的生產(chǎn)實績證實它對產(chǎn)品質(zhì)量與收回的作用相當(dāng)顯著[26]：生產(chǎn)能力提高100t/d以上，白砂糖優(yōu)一級品率達(dá)到90%以上，制糖總收回率達(dá)到87.77%（更正總收回率89.51%）。由以上可知，磷酸上浮法雖然使用效果較好，但它對過程的操作和管理要求嚴(yán)格；單層快速沉降器不適合單獨對濾汁進(jìn)行處理；斜波紋板快速沉降器處理時間短，效率高，澄清汁質(zhì)量好。綜合考慮，本設(shè)計決定選用斜波紋板快速沉降器對無濾布真空吸濾機(jī)的濾汁進(jìn)行處理。粗糖漿處理從蒸發(fā)罐出來的粗糖漿還有較多的無機(jī)、有機(jī)雜質(zhì)，色值較高，渾濁不透亮，SO2殘留量較高，不利于煮糖，對產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大。所以，需要對粗糖漿進(jìn)行再處理，提高糖漿純度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前處理粗糖漿的方法主要有兩種：糖漿硫熏和糖漿上浮。糖漿硫熏糖漿硫熏對保護(hù)色源物質(zhì)、抑制色素的生成有重要作用。正常的蒸發(fā)糖漿pH在6.6~6.8左右，經(jīng)硫熏后pH降至6.0~6.2，由于pH值降低，糖漿色值變淺。但為了降低色值，不能盲目地靠加強(qiáng)糖漿硫熏來實現(xiàn)，這會造成糖漿過酸而使糖分轉(zhuǎn)化損失增大，而且在測定白砂糖色值時仍要將溶糖液調(diào)pH至7.0，未被除去的色素又會重新顯現(xiàn)出來。所以，要降低白砂糖產(chǎn)品的色值，應(yīng)從調(diào)整好清凈工藝條件，即依靠磷酸鈣、亞硫酸鈣的吸附除去色素，而不是靠降低硫熏pH的方式來實現(xiàn)，因為后者是不解決問題的[2]。過度硫熏還會使糖漿中SO2含量升高，最終會導(dǎo)致白砂糖的殘硫量增加，嚴(yán)重時質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。糖漿上浮糖漿上浮處理技術(shù)是利用氣泡將糖漿中的膠體、不溶物浮起而分離。就是添加一定量的磷酸、糖化鈣、絮凝劑，利用打泡機(jī)充入細(xì)小的氣泡，通過絮凝劑的網(wǎng)絡(luò)作用將生成的磷酸鈣顆粒和氣泡網(wǎng)絡(luò)一起而上浮，起到脫色和分離作用，除掉糖漿中的膠體物質(zhì)，得到清澈透明、有光澤的糖漿[10]。糖漿經(jīng)過上浮處理后，除掉了糖漿中絕大部分懸浮物及灰分、鈣鹽、硫酸根、膠體物質(zhì)，減少煮糖罐積垢；降低殘硫量，提高了成品糖的質(zhì)量；降低糖分損失；上浮處理其糖漿pH控制在之間，避免因糖漿硫漂pH波動而在煮糖過程中的糖分轉(zhuǎn)化[2]。綜合上述可知，糖漿經(jīng)上浮后的質(zhì)量比硫熏的好，這就為多產(chǎn)糖、產(chǎn)好糖提供優(yōu)質(zhì)的原料基礎(chǔ)。而且糖漿上浮技術(shù)操作簡單，容易控制。另外，糖漿上浮工藝比糖漿硫熏環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染。所以，本設(shè)計決定選用糖漿上浮工藝處理粗糖漿。蔗汁蒸發(fā)蒸發(fā)工段是糖廠熱工流程的核心，也是節(jié)能的中心環(huán)節(jié)。良好的蒸發(fā)系統(tǒng)類似于一個蒸汽分配器，將較高溫度的蒸汽轉(zhuǎn)換成適合各工藝部門使用的蒸發(fā)汁汽，而本身消耗熱能不多。蒸發(fā)系統(tǒng)的合理熱利用對糖廠來說是非常重要的。在蒸發(fā)過程中，糖汁會發(fā)生一系列的化學(xué)變化。如蔗糖的轉(zhuǎn)化、焦化，還原糖分解，積垢生成等。這些變化對糖漿的質(zhì)量、糖分回收、蒸發(fā)的生產(chǎn)效能會產(chǎn)生不良的影響，必須控制好這些變化。所以蒸發(fā)工段必須保證糖漿濃度，減少糖分損失，減緩積垢的形成速度，提高熱能的利用效率，提高蒸發(fā)效能。良好的蒸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)該是能夠盡可能多次地重復(fù)使用蒸汽，盡可能地減少進(jìn)入冷凝器的末效汁汽量。應(yīng)該把握好的關(guān)鍵是要提高糖漿濃度，以便縮短煮糖時間，減少煮糖耗汽；充分利用蒸發(fā)罐汁汽，特別是后效罐的汁汽，將進(jìn)入冷凝器的汁汽量減到最低值；采用傳熱效能高的蒸發(fā)設(shè)備；充分回收和利用各種汽凝水（包括加熱和煮糖的汽凝水）中的熱能。蒸發(fā)方案糖廠糖汁濃縮采用的是多效蒸發(fā)系統(tǒng)，其工作原理：將幾個蒸發(fā)罐串連組合使用，各效壓力和溫度由前往后逐漸降低；當(dāng)加熱蒸汽從第一效加入，罐內(nèi)糖汁受熱沸騰產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二效做為加熱蒸汽，二效產(chǎn)生的二次蒸汽再引入第三效汽鼓，依次類推，末效二次蒸汽能利用的應(yīng)盡量使用于物料的加熱，多余的汁汽進(jìn)入水噴射冷凝器，如果無法使用則全部進(jìn)冷凝器。采用多效蒸發(fā)可以節(jié)約蒸汽，效數(shù)越多，則所需加熱蒸汽量越少。然而，效數(shù)過多是不經(jīng)濟(jì)的。以不抽取汁氣為例，如果不考慮糖汁的自蒸發(fā)及熱損失，采用兩效蒸發(fā)的蒸汽消耗量為單效蒸發(fā)的50%，三效的蒸發(fā)的蒸汽消耗則為單效蒸發(fā)的33%，效數(shù)越多，則每增加一效罐所能增加的節(jié)能效益就越少，并且所增多的設(shè)備所獲得的效益增長不足以抵消設(shè)備投資和維護(hù)費用的增加。另外，效數(shù)的增加會增加有效溫差的損失，因為蒸發(fā)系統(tǒng)的總溫差是一定的，效數(shù)的增加會使每效罐所能分得的溫差減小，這會降低蒸發(fā)罐的蒸發(fā)強(qiáng)度，使蒸發(fā)罐的傳熱系數(shù)下降，因此糖廠一般采用3~5效的蒸發(fā)方案。目前糖廠所采用的多效蒸發(fā)方案有帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案、四效真空蒸發(fā)方案和五效壓力-真空蒸發(fā)方案。帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案這種方案就是在三效蒸發(fā)系統(tǒng)的后面再串上一個罐作為濃縮罐。在正常的生產(chǎn)過程中，第三效罐的汁汽全部抽用而不進(jìn)入濃縮罐。濃縮罐由噴射冷凝器抽真空，離開第三效罐的糖漿進(jìn)入濃縮罐內(nèi)，通過自蒸發(fā)進(jìn)一步濃縮，如果第三效的汁汽有多余時，可進(jìn)濃縮罐再利用[11]。此種方案在設(shè)計和運行正常時，進(jìn)入濃縮罐的汁汽很少，該罐主要起自蒸發(fā)作用，產(chǎn)生的汁汽量不多，進(jìn)入冷凝器的汽量較少，蒸發(fā)系統(tǒng)的熱量損失比較少。在生產(chǎn)波動時，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案可變成四效蒸發(fā)，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，此方案具有一定的靈活性。由于各效罐的汁汽溫度較高可以全面地抽取汁汽去加熱和煮糖。但第一效罐的汁汽溫度會達(dá)到130℃以上，糖汁易發(fā)生焦化，加深糖汁色值，影響白砂糖質(zhì)量。各效溫度高，糖分損失較大。四效真空蒸發(fā)方案四效真空蒸發(fā)按末效罐的真空度的高低分高真空四效蒸發(fā)和低真空四效蒸發(fā)。以前，糖廠鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽壓力低，而且使用蒸汽機(jī)為原動機(jī)，蒸汽機(jī)的乏汽溫度較低，妨礙汁汽的全面抽用，抽汁汽量較少，熱利用較差，全廠的汽耗較高[11]。但是，由于各效的溫度較低，糖汁中的糖分損失及色值的增加均較少。由于糖廠熱電站的更新，中壓和次中壓鍋爐及其相應(yīng)的汽輪發(fā)電機(jī)組的使用，蒸汽機(jī)已被淘汰，高真空的四效蒸發(fā)也隨之逐步消失。汽輪機(jī)的乏汽溫度較高，可采用低真空的四效蒸發(fā)，其特點是末效汁汽的壓力略小于大氣壓。四效罐的汁汽溫度會高一些，均可抽用，末效汁汽用于糖汁加熱，多余的可進(jìn)入冷凝器。由于第四效罐出來的糖汁溫度較高，同時也為了使系統(tǒng)的操作更為穩(wěn)定，低真空的四效蒸發(fā)可帶上一個自蒸發(fā)濃縮罐而構(gòu)成帶濃縮罐的四效蒸發(fā)系統(tǒng)。由于汁汽溫度較低，減少了抽用汁汽的可能性，增加全廠耗汽量，較多未效汁汽會進(jìn)入冷凝器。五效壓力-真空蒸發(fā)方案由于糖廠熱力裝置的改善，汽輪機(jī)乏汽溫度較高，甘蔗糖廠多采用五效壓力-真空蒸發(fā)。這種方案的第一效加熱蒸汽主要是絕對壓力為~MPa的汽輪機(jī)乏汽，前面兩效是壓力蒸發(fā)，其汽汁可用于煮糖，系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性好，糖漿濃度穩(wěn)定，對生產(chǎn)波動性強(qiáng)，調(diào)節(jié)控制較易，熱力綜合利用較合理，技術(shù)成熟，從長遠(yuǎn)來說較合算[11]。大中型糖廠多采用這一方案。幾種蒸發(fā)方案的比較及蒸發(fā)方案的選擇：從熱能利用方面看，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案由于采用較高溫汽輪機(jī)廢汽作為加熱蒸汽，各效均大量抽出額外蒸汽供加熱和煮糖使用，通往冷凝器的汁汽量較少，汽耗一般為44~48%；四效真空蒸發(fā)由于補(bǔ)充使用一部分鍋爐減壓生汽作為加熱蒸汽，且各效溫度較低，很少抽汁汽，蒸汽耗用量必然很高，一般為60~75%；五效壓力-真空蒸發(fā)雖然補(bǔ)充一部分生汽，但由于加熱蒸汽多使用一次，還可抽出部分汁汽供加熱器或煮糖罐使用，故汽耗較低，一般為56~65%。所以，汽耗量最少的是帶濃縮罐三效壓力蒸發(fā)方案。從對糖汁的影響方面看，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案全面抽用汁汽，糖漿濃度較高，且各效罐內(nèi)溫度較高，糖分損失和色值的增加也較大。四效真空蒸發(fā)方案蒸發(fā)罐內(nèi)溫度稍低，糖分損失和色值的增加較帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案小，又由于抽用汁汽量減少，糖漿濃度較帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案低。而五效壓力-真空蒸發(fā)方案蒸發(fā)效次多，蒸發(fā)水分會相對多些，糖漿濃度較高，但由于溫度是介于前述兩種方案之間，糖分損失和色值的增加不是很大。所以，糖漿濃度最高的是五效壓力-真空蒸發(fā)方案，糖分損失和色值的增加最多的是帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案。從系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性方面看，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)由于大量抽取汁汽，用汽波動大，波動對糖漿的濃度影響較大，對操作的要求比較高。四效真空蒸發(fā)方案的穩(wěn)定性較帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)方案好，但為了使系統(tǒng)的操作更為穩(wěn)定，低真空的四效蒸發(fā)需帶上一個自蒸發(fā)濃縮罐而構(gòu)成帶濃縮罐的四效蒸發(fā)系統(tǒng)。五效壓力-真空蒸發(fā)方案系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性好，糖漿濃度穩(wěn)定，對生產(chǎn)波動性強(qiáng)，調(diào)節(jié)控制較易。所以，系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性最好的是五效壓力-真空蒸發(fā)方案。從設(shè)備投資方面看，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)由于全面抽出額外蒸汽，蒸發(fā)罐的總加熱面積要大一些，熱力裝置要配備高壓鍋爐和汽輪機(jī)，管路的布置也比較復(fù)雜，投資費用高。四效真空蒸發(fā)抽出額外蒸汽不多，設(shè)備的規(guī)模最小，投資及維護(hù)費用都相應(yīng)減少。五效壓力-真空蒸發(fā)比四效多一效，抽汽的效次及數(shù)量都比四效多，設(shè)備規(guī)模及投資都比四效真空蒸發(fā)大。綜上所述可以知道，帶濃縮罐的三效壓力蒸發(fā)糖漿色值太高不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，操作不能很好地控制從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。四效真空蒸發(fā)與五效壓力-真空蒸發(fā)相比，雖然其在減少蔗糖轉(zhuǎn)化和焦化的損失方面顯示出一定的優(yōu)勢，但其汁汽利用率低，熱能浪費很大，熱能的綜合利用低。而五效壓力真空蒸發(fā)熱力方案則因其汁汽溫度高，汁汽的利用率高，蒸發(fā)耗汽較低，符合節(jié)能的要求，糖漿濃度穩(wěn)定，化學(xué)變化少，且其操作穩(wěn)定可靠，易調(diào)節(jié)控制，符合生產(chǎn)的安全先進(jìn)性要求，技術(shù)也比較成熟，是一種較完善的方案，所以本設(shè)計選用五效壓力真空蒸發(fā)方案。排水方法甘蔗糖廠常用的排水方法有三種：柱式自蒸發(fā)、串罐排水和等壓排水。柱式自蒸發(fā)其原理是汽凝水進(jìn)入自蒸發(fā)器，器頂所收集的汁汽其管路與下一效蒸發(fā)罐汽鼓連接，由于兩效間的壓力差，汽凝水自行從蒸發(fā)罐排入自蒸發(fā)器底部，底部汽凝水利用水柱壓差造成的重度差而自行上升，上升過程水壓降到水的沸點時即產(chǎn)生自蒸發(fā)作用，達(dá)到回收汽凝水熱量的目的，平衡箱頂?shù)钠胶夤芘c自蒸發(fā)器的汁汽相連接，汽凝水靠液位差從自蒸發(fā)器頂部流入平衡箱[11]。這種排水方法設(shè)備簡單，正常生產(chǎn)時工作穩(wěn)定，安全可靠，沒有運動部件，不需維修，能回收部分汽凝水的熱量。缺點是對生產(chǎn)波動適應(yīng)性差，一般兩效間壓差大于時不能阻汽而出現(xiàn)串汽現(xiàn)象；當(dāng)榨量下降時，所需傳熱量減少，所需傳熱溫差也減少，使兩效間壓差減少，導(dǎo)致排水不良。串罐排水其原理是利用連通器水柱高度平衡壓差，使汽凝水以蒸發(fā)罐壓差為動力一效一效往后排，在這過程中，利用汽凝水的降壓擴(kuò)容而產(chǎn)生自蒸發(fā)作用，使前面各效較多抽取汁汽后，后面各效的蒸發(fā)罐仍有較多的自蒸發(fā)汁汽補(bǔ)充，并有效地回收了各效汽凝水的熱量[11]。這種排水方法的設(shè)備簡單，投資少，能大量回收汽凝水的熱量。但是容易產(chǎn)生串汽，汽凝水在后面的罐內(nèi)會占據(jù)部分加熱面積而使傳熱面積減少。等壓排水其原理是當(dāng)蒸發(fā)罐汽鼓與低于其位置的等壓箱連通時，兩容器的汽壓相同時，靠液位差使汽凝水從高處流向低處，通過等壓箱出水口的氣動閥調(diào)節(jié)箱內(nèi)的液位高度，使汽不容易從汽鼓內(nèi)串出，即使有少量蒸汽出來到等壓箱，也可以從平衡箱返回蒸發(fā)罐汽鼓，使汽水分離較安全。這種排水方法因各效排水壓力差等于液位差，液封好，汽水分離較完全，蒸汽利用次數(shù)多；而且排水速度快，傳熱面積全部被利用提高了傳熱效能；還可以改善第一效和末效的熱力狀況，提高它們的傳熱效能；減少用汽的變動性，糖漿濃度穩(wěn)定；減少進(jìn)入末效蒸汽量，從而減少進(jìn)入冷凝器的損失。但是設(shè)備的安置較復(fù)雜，操作較麻煩，要求較高的管理。綜合以上的分析可知，等壓排水優(yōu)點多，適應(yīng)能力強(qiáng)。因此，等壓排水是目前糖廠使用相當(dāng)廣泛。所以本設(shè)計排水系統(tǒng)選用等壓排水方式。結(jié)晶成糖成糖工段是把糖分提出來的最后一個環(huán)節(jié)，是非常重要的。要求收回結(jié)晶糖要多，煮制過程要快，成品糖質(zhì)量要好，廢蜜帶走糖分要少，使用設(shè)備、耗用蒸汽和動力等要省。所以，要制定出符合生產(chǎn)實際的合理地煮糖制度，并且控制好各種糖膏的煮制過程。煮糖制度的確定為了能合理使用物料，均衡生產(chǎn)，提高收回，減少損失，保證產(chǎn)品質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備能力，常常把生產(chǎn)過程中積累下來的正確使用物料的經(jīng)驗，如各物料純度的控制、調(diào)配的比例、煮制的程序和有關(guān)要求等，集中起來，成為共同遵循的制度，這個制度就叫做煮糖制度[12]。實踐證明，煮糖制度在煮糖操作中起很大的指導(dǎo)作用，它關(guān)系到能否均衡生產(chǎn)，平衡物料，減少損失，提高收回。因此，必須很好地把原料情況、任務(wù)要求、技術(shù)水平和設(shè)備投資等作為依據(jù)，確定好煮糖段數(shù)、各種糖蜜的純度、各段糖膏的純度。一個完整的煮糖制度應(yīng)包括煮多少種糖、如何配料、質(zhì)量要求、制品或半制品如何處理以及每天應(yīng)煮的各段糖膏的罐數(shù)等。糖廠目前使用的煮糖制度很多，就產(chǎn)品分，有全產(chǎn)赤砂糖、全產(chǎn)白砂糖、產(chǎn)白砂糖兼赤砂糖以及產(chǎn)優(yōu)級糖或精糖等。就煮糖段數(shù)分，有一段、二段、二段半、三段、三段半以及四段或更多段的。全產(chǎn)赤砂糖的一段煮糖制度[12]按糖漿純度的高低，分為三種。第一種是糖漿簡純度低于赤砂糖的簡純度，煮制過程中分出的廢蜜，除供煮糖膏配料外，尚有多余，可貯存?zhèn)溆?。第二種是糖漿簡純度恰與赤砂糖的簡純度相同，則在理論上分出的廢蜜等于配料的需要，實際上因有蔗糖損失，故廢蜜仍稍有多余。第三種是糖漿簡純度高于赤砂糖的簡純度，煮糖過程中分出的廢蜜不夠配料用。此時可將前期貯存的廢蜜加以利用，若仍不夠，則應(yīng)購進(jìn)廢蜜。二段半煮糖制度[12]此種制度的特點是糖漿純度較低，為保證白砂糖質(zhì)量，用糖漿直接煮成甲種膏（也有配入甲稀蜜的），經(jīng)分蜜后的糖，用糖漿配成糖糊作甲種，其蜜作丙膏的配料。這樣就免去了過去沿用的丙原糖用甲稀蜜復(fù)篩后作甲種的辦法，減少了蔗糖損失，提高了收回率。同時簡化了設(shè)備流程，而且當(dāng)糖漿純度逐漸升高而又未夠三段煮糖時，可提供較低純度的甲稀蜜，有利于控制丙膏的純度。此外，還便于逐步過渡到三段煮糖。三段煮糖制度[12]其特點是赤砂糖全部回溶煮甲膏，全產(chǎn)白砂糖。甲稀蜜視糖漿純度情況部分回煮甲膏，其余用于煮乙、丙種，以此來控制各種糖膏的純度，使甲膏純度接近甚至稍低與糖漿濃度，以減少糖膏量，減少損失，提高收回率。但必須注意分清甲稀蜜和甲原蜜，以不影響白砂糖的質(zhì)量等級為原則。高純度三段煮糖制度[12]其特點是在糖漿純度較高的情況下，仍維持三段煮糖，其措施是甲稀蜜全部回煮甲膏，使甲膏純度接近于糖漿，因而甲原蜜純度較低，從而乙膏、丙膏能控制在較低的純度范圍。高純度原料維持三段煮糖的措施還有采用乙稀蜜與乙原蜜分路的辦法，這樣就能保證丙膏純度的控制，但設(shè)備要增加。三段半煮糖制度[12]當(dāng)糖漿純度較高的情況下，在三段的基礎(chǔ)上再多煮半段，這樣可以有效的降低廢蜜的純度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。本設(shè)計的產(chǎn)品是白砂糖，不產(chǎn)赤砂糖，而是對其進(jìn)行回溶處理。綜合考慮，決定選用三段煮糖制度，此制度比較靈活，可以向二段半或三段半轉(zhuǎn)變，對糖漿純度的變化適應(yīng)性強(qiáng)。而且在糖漿純度較高的情況下，可以采用甲稀蜜部分或全部回煮的方法來壓低甲膏純度，使其繼續(xù)維持三段煮糖。起晶方法的選擇[12]糖廠生產(chǎn)過程中，常見的起晶方法有自然起晶法、刺激起晶法、種子起晶法或稱全晶種法。自然起晶法[4]將糖漿在一定溫度壓力條件下蒸發(fā)，直至易變區(qū)，即較高過飽和度時（過飽和系數(shù)在以上，隨純度而異），晶體便形成析出。該法晶核是逐步產(chǎn)生的，且受幾率的影響，生成晶核的數(shù)目多少，很不容易控制。自然界起晶時，糖漿過飽和度高，粘度大，對流差，很易出現(xiàn)晶粒不齊、并晶、粘晶等。刺激起晶法[4]將糖液蒸發(fā)至中間區(qū)，相當(dāng)于過飽和系數(shù)~左右時，突然變動真空度或溫度，如抽入冷空氣，使糖漿溫度驟降，或加入糖粉，使處于不穩(wěn)定狀態(tài)的過飽和糖液受到突然的刺激而析出結(jié)晶。這種方法可以調(diào)節(jié)刺激因素的條件，如強(qiáng)度、時間等。操作條件如控制得好，便能發(fā)揮其起晶速度快、晶粒、整齊、粘晶、并晶少的優(yōu)點。此法的缺點是不容易控制晶粒的數(shù)目和大小，粘晶還易產(chǎn)生。種子起晶法[4]種子起晶法可再分為投種法、分割法和糖糊法。投種法此法是以磨細(xì)的糖粉投入控制在一定的真空度、溫度和純度的過飽和糖液中作為晶種，過飽和系數(shù)一般控制在~，晶粒數(shù)目和大小較容易控制，以達(dá)到工藝要求。注意，過飽和系數(shù)不能過高，否則將發(fā)生刺激起晶。此法的優(yōu)點是能以糖粉量準(zhǔn)確控制晶粒數(shù)量（晶粒數(shù)量關(guān)系到結(jié)晶糖顆粒的大小及結(jié)晶面積），晶種質(zhì)量好。投種法在國內(nèi)外糖廠都普遍使用?！拔逡弧敝筇欠ň褪且酝斗N起晶為主要特點的。分割法此法是把已煮成的一罐糖膏（晶粒較?。┓指畛扇舾刹糠肿鳛槿舾晒薜木ХN，以此作為底料來煮糖。這樣，每罐的晶種數(shù)量一定。分割法煮糖時間短，晶粒數(shù)目多，結(jié)晶面積大，吸收糖分好，煮得的晶粒均勻整齊；幾罐的種子只需一次底料，可少用高純度物料，多用低純度物料去降低種子純度，便于糖膏純度的控制。但分割法要有種子箱配合，且需合理調(diào)配煮糖罐。糖糊法此法一般是將乙糖（或粒子較小的糖）與糖漿混和成為一定濃度的糖糊，作為晶種用，晶體數(shù)量易于調(diào)節(jié)控制。自然起晶法需要有熟練技術(shù)的工人才能進(jìn)行。自然起晶的時間長，延長了罐時，影響物料調(diào)度周轉(zhuǎn)，起晶過程耗用蒸汽也較多，而且由于濃度高、粘度大，對流循環(huán)不良，容易產(chǎn)生不良晶體，晶粒的均勻度不夠理想，晶核的數(shù)目難控制。刺激起晶法也同樣不容易控制晶粒的數(shù)目和大小。而種子起晶法與前兩者相比具有晶體數(shù)量容易控制，晶體質(zhì)量好等優(yōu)點，是比較理想的起晶方法。綜合以上因素考慮，本設(shè)計決定選用種子起晶法。助晶、分蜜、干燥和包裝助晶在糖膏煮制的末期，由于糖膏（尤以最終糖膏）母液純度降低，粘度升高，使蔗糖結(jié)晶速度大大降低，要使母液中蔗糖盡量析出，需要很長時間。在這種情況下，把糖膏由結(jié)晶罐轉(zhuǎn)移入助晶機(jī)，通過逐漸降溫，使糖膏母液保持適當(dāng)?shù)倪^飽和系數(shù)，作為蔗糖繼續(xù)結(jié)晶的推動力，使糖膏內(nèi)原有晶粒繼續(xù)長大。因此，助晶是結(jié)晶罐內(nèi)結(jié)晶過程的繼續(xù)。助晶是糖膏中的蔗糖結(jié)晶在過飽和的母液里繼續(xù)長大的過程。助晶過程是在助晶機(jī)內(nèi)進(jìn)行的，助晶機(jī)分氣冷式和水冷式兩類[12]。氣冷式助晶機(jī)冷卻速度慢，冷卻時間長，不宜用于低級糖膏的助晶，通常作為甲糖膏分蜜前的貯存容器，也可以用作乙糖膏助晶。而水冷式助晶機(jī)冷卻較均勻，冷卻效率高，因冷卻面旋轉(zhuǎn)而傳熱效果好，助晶速率較快，糖膏溫度比較均勻，適合于丙糖膏的助晶[4]。故本設(shè)計甲糖膏、乙糖膏選用氣冷式助晶機(jī)進(jìn)行助晶，丙糖膏選用水冷式助晶機(jī)進(jìn)行助晶。助晶時間的長短取決于糖膏的純度、非糖分的性質(zhì)、助晶設(shè)備條件以及助晶的效果。一般來說，糖膏純度越低，助晶時間就應(yīng)該越長；助晶設(shè)備性能良好的，助晶時間可稍短；而助晶效果則隨時間的延長而明顯遞減。根據(jù)糖廠經(jīng)驗，各種糖膏的助晶時間一般為：甲膏2~4小時，乙膏4~6小時，丙膏20~24小時。分蜜糖膏經(jīng)助晶之后，仍然是砂糖晶體和母液的混合物，為了獲得潔白的砂糖或半制品粗糖，必須將糖蜜分離出來。糖廠用于分離糖膏的離心機(jī)通常是過濾式離心機(jī)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓壁上開有小孔，再襯以金屬濾網(wǎng)（或篩網(wǎng)），即過濾介質(zhì)。當(dāng)離心機(jī)篩籃處于高速旋轉(zhuǎn)時，則造成強(qiáng)大的離心力場，糖膏中的糖蜜及砂糖晶體分別受離心力的作用，砂糖晶體被甩至篩網(wǎng)，被截留在篩網(wǎng)內(nèi)，形成濾層，而糖蜜則在；離心力作用下穿過砂糖層并從篩網(wǎng)孔流出，從而與晶粒分離開來。糖廠分離糖膏的離心分蜜機(jī)屬于常速的離心機(jī)，其分離因數(shù)在600~2400之間[12]。目前普遍使用的有間歇式和連續(xù)式分蜜機(jī)兩大類。本設(shè)計選用自動卸料上懸式離心分蜜機(jī)對甲糖膏進(jìn)行分蜜，甲原、甲稀分別存箱待用；選用錐籃式連續(xù)離心機(jī)對乙、丙膏進(jìn)行分蜜。乙糖用糖漿稀釋制成糖糊，乙原送至原料箱待用；廢蜜送至廢蜜塔貯存，丙糖回溶。干燥從離心機(jī)卸下的白砂糖，仍含有一些水分，水分含量因分蜜操作不同而異。為了防止白砂糖在儲運過程中潮解、變質(zhì)和結(jié)塊，必須進(jìn)行干燥，使之達(dá)到規(guī)定的要求。在白砂糖干燥中必須考慮和滿足的工藝要求是：干燥后，白砂糖水分符合規(guī)定要求；在干燥過程中應(yīng)避免使用溫度過高的空氣，以防止白砂糖顏色加深或發(fā)生粘結(jié)；盡量減少白砂糖晶粒的磨損，以免因棱角缺損而影響光澤并導(dǎo)致糖分損失。白砂糖的干燥一般是，在離心機(jī)卸糖前用過熱蒸汽進(jìn)行汽洗，再用較長的輸送帶讓白砂糖自然（或吹送冷空氣）冷卻，使白砂糖的溫度與所含的自由水分與周圍空氣的溫度和濕度成平衡狀態(tài)而達(dá)到干燥目的。這對保證白砂糖的質(zhì)量，減小糖分損失，節(jié)省干燥設(shè)備和蒸汽消耗都有一定作用。本設(shè)計選用震動干燥機(jī)對白砂糖進(jìn)行干燥。包裝目前，我國糖廠白砂糖包裝用糖袋主要有塑料編織袋和布袋（布袋主要用于綿白糖），每袋裝50kg或25kg。如需長期貯存和長途運輸，在袋內(nèi)再襯一層紙袋或塑料袋。包裝方法有人工及機(jī)械包裝兩種方法。人工裝包方法已很少使用，機(jī)械包裝法使用很普遍，實現(xiàn)包裝的機(jī)械化和自動化。機(jī)械包裝即在貯糖斗下裝有杠桿式的自動秤，當(dāng)糖袋裝滿50kg后就自動停止裝糖，然后由輸送帶將糖包送至自動秤校正重量，接著經(jīng)機(jī)械自動縫包機(jī)縫口，再由輸送帶運入倉庫，堆放貯存[3]。本設(shè)計決定選用機(jī)械包裝法進(jìn)行白砂糖包裝。工藝流程及說明壓榨工段（包括原料的起卸及預(yù)處理）工藝流程甘蔗甘蔗地磅喂蔗臺起重機(jī)1#撕解機(jī)1#輸蔗機(jī)卸蔗臺2#撕解機(jī)4#耙齒式中間輸蔗機(jī)4#壓榨機(jī)3#耙齒式中間輸蔗機(jī)2#壓榨機(jī)1#耙齒式中間輸蔗機(jī)1#壓榨機(jī)2#核子稱勻落機(jī)吸鐵器喂料槽2#耙齒式中間輸蔗機(jī)3#壓榨機(jī)理平機(jī)3#撕解機(jī)2#輸蔗機(jī)吸鐵器打散機(jī)1#核子稱5#壓榨機(jī)預(yù)灰汁混合汁滾筒篩螺旋輸送機(jī)蔗糠曲篩混合汁箱石灰乳磷酸去澄清蔗渣水圖2-5壓榨工段工藝流程圖流程說明甘蔗運入糖廠，經(jīng)地磅稱重后送至蔗場，再用橋式起重機(jī)卸至蔗場堆放或直接卸至卸蔗臺，經(jīng)喂蔗臺均勻落至輸蔗機(jī)，輸蔗機(jī)上按有三臺刀數(shù)均不一的逆轉(zhuǎn)撕解機(jī)，以將甘蔗破碎至所需的破碎度，同時2#輸蔗機(jī)和快速輸蔗帶上均安有電磁除鐵器，以便除去原料中夾帶的鐵器。在1#、2#輸蔗機(jī)處各安裝有一臺核子稱，用于控制壓榨量和蔗層厚度，以保證生產(chǎn)均衡。甘蔗采用五座三輥式恒比壓榨機(jī)列進(jìn)行提汁。每座壓榨機(jī)均配有高位槽和下送滾以加強(qiáng)入轆；頂輥用藕筒輥加快排汁速度；采用膠囊蓄能器；采用復(fù)式滲浸的滲浸方式，即在進(jìn)入末座壓榨機(jī)之前的蔗渣層中加入一定量的清凈水，并將末座、第四座及第三座壓榨機(jī)榨出的蔗汁分別回流至其前一座壓榨機(jī)的蔗渣中，作為滲浸汁。滲浸汁用無阻塞泵輸送。第一、二座壓榨機(jī)壓出的蔗汁并作混合汁，經(jīng)滾筒篩和曲篩除去蔗屑后泵送至澄清工段，而篩出的蔗糠送回第二座壓榨機(jī)復(fù)榨。在每兩座壓榨機(jī)之間安裝耙齒式中間蔗帶。末座榨機(jī)壓榨出來的蔗渣部分送至鍋爐，作為鍋爐燃料，部分則打包出售。澄清、蒸發(fā)工段工藝流程石灰乳（石灰乳（8oBe＇）出廠二次加熱（100~102多層連續(xù)沉降器絮凝劑（ppm）硫熏強(qiáng)度（20~24mL）石灰乳（8oBe＇）預(yù)灰汁（pH6.4~7.0）一次加熱（60~65℃清汁加熱（至120~125℃磷酸（300ppm）無濾布真空吸濾機(jī)濾汁加熱（85~90℃散氣箱制泡反應(yīng)濾泥反應(yīng)箱上浮器澄清汁硫熏中和（pH6.8~7.2）P2O5(加到300~350ppm)泥汁絮凝反應(yīng)箱斜波紋板快速沉降器泥汁快沉清汁加熱（80~85℃清糖漿絮凝劑（3ppm）浮渣絮凝劑（10ppm）糖化鈣（30ppm）五效壓力真空蒸發(fā)系統(tǒng)去煮糖混合汁混清汁粗糖漿（62oBx）圖2-6澄清、蒸發(fā)工段工藝流程圖流程說明澄清工藝混合汁經(jīng)滾筒篩后進(jìn)入混合汁箱預(yù)灰，預(yù)灰要求pH達(dá)~，預(yù)灰后進(jìn)行第一次加熱（60~65℃），加熱完畢后進(jìn)入管道硫熏中和器，在此要求硫熏強(qiáng)度在20~24mL之間，中和汁pH在~之間，然后進(jìn)行二次加熱（100~105℃），最后進(jìn)入多爾式連續(xù)沉降器沉降。本設(shè)計采用的是磷酸亞硫酸清靜工藝，適應(yīng)能力很強(qiáng)，在加工甘蔗不新鮮時，由于還原糖量較高，可采用低溫，低pH工藝，即預(yù)灰pH控制在~，一次加熱溫度60~63℃，中和~，二次加熱98~100℃。處理正常甘蔗時，為了更好的除去無機(jī)非糖分，沉淀色素以及減少蔗糖轉(zhuǎn)化，則可以采用中性偏堿工藝條件，既預(yù)灰pH控制在~，一次加熱溫度65±2℃，中和~，二次加熱102~105℃，清汁~。處理頑性蔗汁時，可增加澄清劑的用量，以形成高溫、高磷酸、高硫熏的工藝條件，如磷酸可加到600mg/kg蔗汁，預(yù)灰~，硫熏強(qiáng)度20~無濾布真空吸濾機(jī)濾出來的濾汁還含有一定的雜質(zhì)，一般要經(jīng)過處理才能送去蒸發(fā)，本設(shè)計濾汁沒有回流而是采用斜波紋板快速沉降器進(jìn)行處理。濾汁加熱至85~90℃后進(jìn)入散氣箱，然后進(jìn)入快速沉降器的絮凝反應(yīng)箱，同時加入絮凝劑（2~4ppm），絮凝完畢后濾汁緩慢經(jīng)由過汁槽進(jìn)入快速沉降器蒸發(fā)方案蒸發(fā)方案為五效壓力-真空蒸發(fā)系統(tǒng)，末效抽真空，前兩效為壓力，三效略有點壓力，接近大氣壓，四效為真空，配以等壓排水系統(tǒng)。清汁加熱至120~125℃后進(jìn)入蒸發(fā)罐內(nèi)，蒸發(fā)出的糖漿濃度要求達(dá)60~65oBx，以利于降低煮糖汽耗和縮短煮糖時間。第一、二效汁汽主要用于煮糖和糖汁加熱，第三、四效汁汽可用于糖汁加熱，而末效汁汽送往冷凝器。第一、二效粗糖漿上浮粗糖漿經(jīng)加熱器加熱80~85℃后加入磷酸、糖化鈣，進(jìn)入反應(yīng)箱、攪拌，然后到制泡反應(yīng)箱，磷酸要求控制在350~500ppm左右，糖化鈣的加入量則一般由pH決定，要求加入糖化鈣后糖漿pH控制在~范圍[13]。絮凝劑是在糖漿與磷酸、糖化鈣反應(yīng)后再加入，且在管道上加入利于混合均勻，要求絮凝劑用量控制在10~15ppm。最后糖漿進(jìn)入上浮器，在上浮器內(nèi)進(jìn)行上浮除雜。清糖漿環(huán)形溢流通道溢流至清糖漿箱，浮渣用刮板撥出，經(jīng)加水稀釋后混入無濾布真空吸濾機(jī)的泥汁攪拌槽為了保證磷酸鈣的反應(yīng)速度，要求糖漿的加熱溫度隨著糖漿的錘度變化而變化，以滿足要求的粘度限定值，當(dāng)糖漿為60oBx時要求加熱到60℃以上，63oBx時加熱到70℃，66oBx時則要求加熱到80℃以上[1糖漿上浮處理取得良好效果的關(guān)鍵點主要包括三個方面：穩(wěn)定控制、制泡合理以及浮升器浮升面積的大小。糖漿上浮處理穩(wěn)定控制主要是控制流量、溫度、藥品的穩(wěn)定，這幾個關(guān)鍵因素可以通過自動控制來達(dá)到穩(wěn)定。制泡是否合理是糖漿上浮處理的重要關(guān)鍵，糖漿上浮處理要求打出的氣泡必須幼細(xì)而分布均勻，數(shù)量適當(dāng)。氣泡過量和粗泡都是不好的。氣泡過量，多余的氣泡在糖漿中形成大量的廢泡沫，大大增加了浮渣體積，在浮升器表面形成相當(dāng)厚的白色泡沫層，減少了單位體積浮渣中的絮凝劑量，削弱了絮凝劑的功能，降低浮渣的穩(wěn)定性。同時造成浮渣量大，處理困難。氣泡過大對糖漿氣浮處理也是有害的。直徑超過100μm的氣泡很難與絮凝物附著，它們自行浮起。較大的氣泡會在糖液中產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動和造成液體對流，產(chǎn)生不良影響。一般氣泡的大小控制在30μm以下，才能被絮凝網(wǎng)絡(luò)住。糖漿上浮處理制泡都要求氣泡盡可能微細(xì)。因為微細(xì)的氣泡較易被絮凝物捕捉和網(wǎng)羅在它的內(nèi)部，形成輕的集合體。這樣氣泡不易散失，絮凝物浮升快而穩(wěn)定，不易下沉，形成的浮渣緊密結(jié)實而穩(wěn)定。制泡是否合理，則需要現(xiàn)場實驗來驗證，才能控制好氣泡的大小與數(shù)量。糖漿上浮清凈處理在工藝流程與條件適當(dāng)、充氣方法良好、氣泡幼細(xì)而均勻、并應(yīng)用性能良好的絮凝劑時，只需相當(dāng)少的氣泡就可以取得良好的氣浮效果：浮升穩(wěn)定，浮升速度高（如20cm/min以上），溶液清亮透明，浮渣緊密結(jié)實而穩(wěn)定。充氣的氣泡量約為糖漿體積的0.5~1%已經(jīng)足夠，過多的氣泡反而會造成浮渣松散，體積增大[10]。浮升器浮升面積的大小也是衡量糖漿上浮效果的一個關(guān)鍵因素。浮升面積過大，糖漿在浮升器停留時間長，糖漿轉(zhuǎn)化損失也就大。浮升面積偏小，則糖漿在浮升器停留時間不足，浮渣與糖漿分離就不充分，上浮出汁就不清亮透明，而且還夾帶有絮凝物出來，造成反底，對煮糖不利，影響產(chǎn)品質(zhì)量。粗糖漿經(jīng)上浮處理工藝后，可以除去大部分不溶性雜質(zhì)和部分色素與膠體，濁度、殘硫有較大幅度的下降，提高了糖漿純度，得到清徹有光澤的糖漿，不需經(jīng)過硫熏處理，可以直接泵去煮糖。煮糖工段工藝流程糖漿糖漿甲膏甲原白砂糖甲稀出廠乙糖乙原乙膏乙種丙種丙膏赤砂糖廢蜜回溶出廠圖2-7煮糖工段工藝流程圖流程說明糖漿是經(jīng)過上浮的清糖漿，直接用于煮制甲膏，甲膏的煮制一般使用糖糊法，視糖糊的質(zhì)量決定是否要進(jìn)行復(fù)種