浮清糖漿再過濾提高白砂糖質(zhì)量的應(yīng)用研究

李朝明

(云南英茂糖業(yè)有限公司景真糖廠，云南勐海666200)

0 前言

隨著國內(nèi)高端客戶對制糖產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，普通甘蔗亞硫酸法糖廠生產(chǎn)的白砂糖已經(jīng)很難滿足這種日益提升的要求。近幾年，我們一直在研究在投資不大的情況下，能夠采用物理和化學(xué)的方法提高產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備和工藝。目前已制定出適合我廠使用的一種高磷、高硫、高灰的堿性亞硫酸法工藝[1-2]，同時引進糖漿上浮技術(shù)對蒸發(fā)糖漿進一步澄清，得到清晰有光澤的糖漿，白砂糖產(chǎn)品理化指標得到了很大的提升，高端用糖銷售量逐年增加[3-4]。但對比國內(nèi)先進亞硫酸法糖廠的產(chǎn)品質(zhì)量以及高端客戶日益提升的質(zhì)量要求仍存在不足，主要是白砂糖中仍然偶有黑、黃點及糖垢等雜質(zhì)檢出的情況，影響了感官及理化指標，并使產(chǎn)品在終端銷售中受到一定影響。

通過對國內(nèi)外甜菜糖廠和精煉糖廠澄清系統(tǒng)的研究，并對內(nèi)蒙和廣西等一些甜菜糖廠和精煉廠進行了考察交流，了解到無論是采用糖漿上浮還是飽充過濾作為糖漿澄清手段，其后都有一次再過濾的過程，或稱精過濾、或檢查過濾，進一步除去懸浮微粒。我們早期采用了對浮清糖漿進行傳統(tǒng)100目尼龍布袋過濾，可以除去部分懸浮微粒，但因目數(shù)較低除去率有限，而且存在可能爆袋的隱患。2017/18年榨季開始采用全自動刮刷式自清洗過濾器對浮清糖漿進行全汁過濾處理，白砂糖產(chǎn)品不溶于水雜質(zhì)和混濁度都明顯減少，取得良好效果。2018/19年榨季我們擴大試驗，又引進在甜菜糖廠廣泛應(yīng)用的蠟燭過濾器，對浮清糖漿進行2種過濾設(shè)備的對比試驗，力求發(fā)現(xiàn)最適浮清糖漿過濾的設(shè)備，并最大限度將糖漿中的懸浮微粒清除，進而提高白砂糖品質(zhì)，滿足高端客戶要求。

1 生產(chǎn)性全流程試驗

1.1 主要設(shè)備與儀器

糖漿上浮器，刮刷式自清洗過濾器，蠟燭過濾器，化驗室儀器儀表。

1.2 試驗材料及樣品采集化驗

浮清糖漿，再過濾糖漿，成品白砂糖。

1.3 試驗方法及效果對比

2016/17年榨季使用 100目尼龍布袋過濾浮清糖漿，化驗室檢測過濾前后的糖漿濁度和水不溶物雜質(zhì)，以及成品糖的質(zhì)量，進行整個榨季的平均值統(tǒng)計。

2017/18年榨季使用刮刷式自清洗過濾器過濾浮清糖漿，化驗室檢測過濾前后的糖漿濁度和水不溶物雜質(zhì)以及成品糖的質(zhì)量，進行整個榨季的平均值統(tǒng)計，并與2016/17年榨季的結(jié)果進行對比。

2018/19年榨季分時段交叉使用刮刷式自清洗過濾器或蠟燭過濾器過濾浮清糖漿，化驗室檢測過濾前后的糖漿濁度和水不溶物雜質(zhì)以及成品糖的質(zhì)量，并將2種過濾設(shè)備進行成品糖理化指標分析對比。最后再根據(jù)設(shè)備價格、運行成本以及操作簡易程度，選擇性價比高的設(shè)備用于景真糖廠今后的實際生產(chǎn)。

1.4 刮刷式自清洗過濾器主要特性

刮刷式自清洗過濾器由上海薩爾公司提供，過濾元件的結(jié)構(gòu)見圖 1，取自設(shè)備制造商的使用說明書。過濾器為單筒篩網(wǎng)，采用精密不銹鋼鍥形絲加強網(wǎng)，精度可靠，本試驗產(chǎn)品的過濾精度是74 μm(或200目)，而且抗壓強度大，質(zhì)量保證期年限長。過濾器帶中心推進式刮刷，有自動清洗和除垢功能，當篩網(wǎng)內(nèi)外的壓差達到預(yù)設(shè)值，自動停止進料、排底、清除垢層，再進行下一個過濾周期。可做到免維護(無停機)，過濾時間持久，除雜排渣徹底，能確保流量穩(wěn)定，波動性小。刮刷式自清洗過濾器配備專門PLC彩色觸摸屏控制箱、氣動進汁閥和排污閥、壓差信號控制?？啥嗯_設(shè)備并行，控制動作相互獨立，具有易操控性，運行安全可靠。

圖1 自清洗糖漿過濾器篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.5 蠟燭過濾器主要特性

蠟燭糖漿過濾器由山東蓬萊公司提供，蠟燭濾芯的結(jié)構(gòu)見圖 2，取自設(shè)備制造商的使用說明書。過濾器由腔室內(nèi)一組幾十個濾芯組成，外套濾布。過濾器的濾芯是用不銹鋼制成，在不銹鋼濾芯外面為了濾液流通與卡夾濾布需要，設(shè)有聚丙烯支持網(wǎng)與壓布環(huán)。本試驗產(chǎn)品的過濾精度為：濾布1#密度35、透氣率300；濾布2#密度45、透氣率420。

清糖漿透過濾布從濾芯上部收集排出，滯留在濾布外的固形物可以做到自動或手動反向清洗，當濾芯內(nèi)外的壓差達到預(yù)設(shè)值，停止進料、排底、反沖洗，再繼續(xù)進行下一個過濾周期。蠟燭過濾器也需要配置多臺組成一組，保證周期性操作的物料均衡通過。

圖2 蠟燭式過濾器濾芯結(jié)構(gòu)示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 3個榨季的過濾糖漿質(zhì)量對比

2016/17年榨季采用糖漿上浮技術(shù)對粗糖漿進行處理，浮清糖漿再用100目尼龍布袋簡單過濾。2017/18年榨季采用新購3臺刮刷式自清洗過濾器，對浮清糖漿進行過濾。2018/19年榨季又與設(shè)備廠商合作試用蠟燭過濾器，同時與原來安裝的刮刷式自清洗過濾器進行對比試驗，交叉輪用，對浮清糖漿進行過濾。

3個榨季浮清糖漿采用不同設(shè)備再過濾，過濾后的糖漿的不溶于水雜質(zhì)、混濁度檢測指標和成品糖色值檢測結(jié)果累計平均值見表1。

表1 過濾糖漿和成品糖的理化指標檢測累計平均值

表1中的數(shù)據(jù)表明，使用100目尼龍布袋簡單過濾，異物除去率還很有限，過濾糖漿的混濁度仍然較高。使用刮刷式自清洗過濾器和蠟燭過濾器，糖漿濁度明顯下降，對成品糖的色值降低也產(chǎn)生一定的作用，整個榨季的過濾糖漿和成品糖不溶于水雜質(zhì)都明顯下降，達到糖漿過濾進一步清除雜質(zhì)的預(yù)期效果。從2018/19、2017/18年榨季對比中發(fā)現(xiàn)，在同樣采用刮刷式自清洗過濾器的情況下，2018/19

年榨季的糖漿混濁度和成品糖色值進一步降低了，說明浮清糖漿過濾雖然是糖漿澄清的最終手段但不是唯一手段。2018/19年榨季我們同時采用了高磷、高硫、高灰的堿性亞硫酸法工藝等組合措施，同時加強了生產(chǎn)技術(shù)和過程指標管控，浮清糖漿的濁度已經(jīng)降低到平均 57 MAU，經(jīng)過再過濾進一步降低至46～48 MAU，使成品糖的質(zhì)量有了很大提升。

2.2 2種過濾器對成品糖質(zhì)量的影響對比

為追求更適合景真糖廠浮清糖漿的過濾設(shè)備，2018/19年榨季對刮刷式自清洗過濾器和蠟燭過濾器進行分時段交叉試驗，對成品糖質(zhì)量的影響效果見表2。

表2 2種過濾器的成品糖質(zhì)量檢測累計平均值

從表2中的數(shù)據(jù)看，采用刮刷式自清洗過濾器和蠟燭過濾器均使成品糖質(zhì)量保持非常好的理化指標，全部達到優(yōu)A一級品率。其中采用蠟燭過濾器時段的成品糖色值和不溶于水雜質(zhì)的2項指標略好一點。

2.3 2種過濾器對白砂糖絮凝物的影響對比

雖然白砂糖絮凝物不屬于理化指標的檢測范圍，但某些高端客戶對此會有更嚴格的要求。從質(zhì)檢科出具的“2018/19年榨季白砂糖絮凝(可口可樂檢測法)檢測報告”中分析，在2月1日至3月4日使用刮刷式自清洗過濾器期間，檢測87罐成品糖，有10罐成品糖出現(xiàn)輕度絮凝物異常，占11.5%。從3月5日投運蠟燭過濾器以后，檢測60罐成品糖，有13罐成品糖出現(xiàn)輕度絮凝物異常，占21.7%。從在3月29日至4月5日重新使用刮刷式自清洗過濾器期間，檢測15罐成品糖，有2罐成品糖出現(xiàn)輕度絮凝物異常，占 13.3%。上述數(shù)據(jù)說明投運蠟燭過濾器后成品糖出現(xiàn)絮凝物的次數(shù)多于刮刷式自清洗過濾器的次數(shù)。

從表2數(shù)據(jù)和分析中得知，采用蠟燭過濾器期間的成品糖色值和不溶于水雜質(zhì)2項指標都略好于刮刷式自清洗過濾器，但絮凝物檢測的情況正好相反。我們分析，第一，成品糖出現(xiàn)絮凝物異常的情況與色值、水不溶物、濁度、二氧化硫等理化指標沒有關(guān)聯(lián)；第二，在蠟燭過濾器使用期間，成品糖出現(xiàn)絮凝物異常狀況的頻次較高可能與蠟燭過濾器需要頻繁裝拆設(shè)備和清洗濾布等操作存在衛(wèi)生隱患有關(guān)，或需要進一步的試驗證實。

2.4 使用刮刷式自清洗過濾器與蠟燭過濾器的性價比(5000 t/d生產(chǎn)線)

考察設(shè)備的性價比要從性能、效果、單機能力、易操作性、投資成本、運行成本等多方面綜合考慮。2種設(shè)備的初步比較見表3。

從表3中的比較數(shù)據(jù)看，蠟燭過濾器有明顯不足的地方：

表3 2種過濾器性價比的初步比較

⑴首先是操作麻煩，更換濾布頻繁，勞動強度大，而且更換下來的濾布需要用稀酸液浸泡，還要增加工業(yè)洗布機攪拌清洗才能取得更好的清洗效果。

⑵停機(洗機)時，蠟燭過濾器筒體內(nèi)未濾糖漿回流至粗糖漿箱的量較大，對上浮系統(tǒng)造成一定的沖擊，這期間會影響上浮效果，或需要將粗糖漿箱的緩沖容積增加很多。

⑶設(shè)備運行壓力達到設(shè)定值需轉(zhuǎn)換過濾器時，蠟燭過濾器內(nèi)精糖漿不能全部回流至粗糖漿箱，濾布底部會殘留部分糖漿(10～15 cm左右)，這些殘留的糖漿與清洗過濾器的熱水回流至壓榨車間滲透水箱作為生產(chǎn)滲透水，因清洗頻繁總量較大，會造成一定的糖分損失。

⑷收榨時，蠟燭過濾器要提前停機，過濾器內(nèi)的糖漿回流至粗糖漿箱經(jīng)過上浮直接泵送至煮糖樓，有違浮清糖漿需要過濾的初衷。

⑸最后是蠟燭過濾器投資成本高，正常操作的運行成本高。

3 結(jié)論

經(jīng)過3個榨季的應(yīng)用研究和全流程生產(chǎn)試驗，結(jié)果表明，使用傳統(tǒng)100目尼龍布袋過濾糖漿，異物除去率還很有限，過濾糖漿的混濁度仍然較高。使用刮刷式自清洗過濾器和蠟燭過濾器，浮清糖漿再過濾對降低白砂糖的濁度與不溶于水雜質(zhì)2項指標以及提升白砂糖質(zhì)量有很好的作用。刮刷式自清洗過濾器因其獨特的金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)和自動排渣功能，操作簡單，無需人工干預(yù)。而且與100目尼龍布袋相比，其孔徑更小，過濾效果更好；與蠟燭過濾器相比，性價比更高。根據(jù)景真糖廠的試驗情況，我們認為使用刮刷式自清洗過濾器已經(jīng)達到預(yù)期目的，完全滿足生產(chǎn)需要。