論甘蔗制糖澄清方法及對工藝指標的影響

廖玉芳

（南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

一、材料與方法

（一）主要試劑

甘蔗混合汁（未預灰、未加磷酸）：廣西某甘蔗糖廠；單寧、磷酸、磷酸氫二鈉、無水碳酸鈉、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、碘化鉀、碘、三乙醇胺、堿性醋酸鉛：國藥集團化學試劑有限公司；除了磷酸與石灰為工業(yè)級外，其余試劑均為分析純。CO2氣體：廣西南寧雙佳田乙炔氣體有限公司。8°BeCa（HCO3）2溶液制備：新鮮制備8°Be石灰乳溶液，持續(xù)通入CO2氣體，直至溶液pH值下降為6.5。

（二）試驗方法

1.無硫澄清工藝

沉淀物對蔗汁膠體與色素去除的效果取混合汁，按無硫澄清工藝（下稱無硫工藝）在最優(yōu)工藝條件下進行處理，獲一清汁后，取適量樣液分析色值及膠體含量，其余分三等分，分別加入石灰乳與Ca（HCO3）2、石灰乳與單寧，石灰乳、單寧及Ca（HCO3）2溶液進行澄清處理獲得二清汁，檢測混合汁、一清汁、二清汁的膠體含量、色值，研究無硫工藝中Ca3（PO4）2、CaCO3及單寧鈣協(xié)同CaCO3對蔗汁中膠體與色素的去除效果。

2.無硫澄清工藝清汁、糖漿與白砂糖的品質分析

取無硫澄清工藝清汁（最佳工藝條件），用小型真空蒸發(fā)罐（真空度0.06MPa）蒸發(fā)獲得（65±2）°Bx糖漿，再經(jīng)煮制、分蜜（雙層玻璃結晶釜，真空度0.092MPa；離心機，3000r/min，6min）獲得白砂糖，分析清汁、糖漿及白砂糖質量指標。以生產(chǎn)線的混合汁制取清汁、糖漿及白砂糖為對比樣（蒸發(fā)、煮制及分蜜所用設備與操作與無硫工藝的完全一樣）。

3.甘蔗制糖單寧無硫工藝機理研究

（1）清汁、糖漿、白砂糖的紫外光譜分析

取甘蔗混合汁單寧無硫工藝的清汁、糖漿及白砂糖，使用紫外分光光度計進行全波長掃描，分析單寧無硫工藝在澄清過程，特別是在高溫濃縮階段，蔗汁中有色物質吸變化情況。以生產(chǎn)線上的清汁、糖漿及白砂糖作對比樣。

（2）單寧無硫工藝主要沉淀物質結構表征

分別在純水和蔗汁中制備Ca3（PO4）2、CaCO3及單寧鈣等沉淀，過濾收集，觀察微觀結構。1）純水體系沉淀制備：將雙蒸水加熱至95℃，加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值為8.6±0.1，分四等份，分別加入H3PO4，Ca（HCO3）2溶液，單寧溶液，單寧和Ca（HCO3）2溶液至pH值下降至7.0±0.1。過濾收集沉淀物質，真空干燥后進行電鏡掃描。2）蔗汁體系沉淀制備：取混合汁，在最優(yōu)工藝參數(shù)條件下用單寧無硫二步澄清工藝處理獲得一清汁，將一清汁加熱至95℃，用石灰乳調(diào)節(jié)其pH值至8.6±0.1，分三等份，分別加入Ca（HCO3）2乳液、單寧溶液、單寧和Ca（HCO3）2溶液至蔗汁pH7.0±0.1，分別過濾收集沉淀，真空干燥后進行電鏡掃描。

（三）檢測方法

清汁與糖漿純度、色值、還原糖分及電導灰分測定分別采用二次旋光法、國際食糖分析同一方法委員會（International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis，ICUMSA）方法、蘭-艾農(nóng)恒容法及電導法，濁度采用便攜式濁度儀測定。白砂糖質量指標的測定方法均參照GB317-2006《白砂糖》。

（四）紫外光譜掃描

將糖液稀釋至1°Bx，白砂糖則用蒸餾水溶解成50°Bx溶液，過濾，用紫外-可見分光光度計進行全波長掃描。

二、結果與分析

膠體與色素是制糖澄清去除的主要物質，無硫工藝中，CaCO3、Ca3（PO4）2及單寧鈣對蔗汁中膠體去除率分別為25.63%、29.89及32.05%；脫色率分別為29.23%、31.91%及34.89%，均有良好去除效果。在蔗汁體系中同步生成單寧鈣與CaCO3沉淀，對膠體與色素去除效果最好，分別達到46.17%和50.61%，優(yōu)于亞硫酸法水平。因為無硫工藝中，Ca2+與H3PO4，Ca（HCO3）2及單寧之間反應均是堿性條件下進行的，反應更迅速完全，生成沉淀物對膠體色素吸附能力更強；同時蔗汁pH值為8.2～8.5時，蔗汁中膠體物質處于等電點，凝聚作用更明顯，也利于它們被沉淀物吸附。

三、制糖工藝技術指標在工業(yè)自動化技術中的應用

（一）工業(yè)自動化技術中蒸發(fā)和澄清工藝的闡述

工業(yè)自動化技術中蒸發(fā)和澄清工藝具有流程復雜性以及混合性特征，在這個過程中糖漿系統(tǒng)以及用汽系統(tǒng)承擔著重要的職責。為了能夠充分發(fā)揮出糖漿系統(tǒng)以及用汽系統(tǒng)的作用，制糖工藝相關工作人員應當將液位檢測點放置于粗糖漿箱、混合汁箱、五效蒸發(fā)罐等相應的箱器中，從而為糖漿系統(tǒng)作用的發(fā)揮提出參數(shù)依據(jù)。與此同時，為了確保工業(yè)自動化技術中蒸發(fā)工藝能夠順利完成，制糖工藝相關工作人員應當重點關注五效真空蒸發(fā)過程中的加熱溫度，為此，制糖工藝相關工作人員還應當將溫度檢測點放置于、五效蒸發(fā)罐以及加熱器中，確保用汽系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮出應有的作用。借助于糖漿系統(tǒng)以及用汽系統(tǒng)，能夠確保在降低能耗的狀態(tài)下，有效地提升糖分回收率。

（二）工業(yè)自動化技術中結晶工藝的闡述

工業(yè)自動化技術中結晶工藝通常包含了連續(xù)結晶法以及間歇式結晶法，與間歇式結晶法相比，連續(xù)結晶法具備液面低以及靜壓損耗低等特點，有利于在確保熱能使用率的基礎上，大幅度縮短煮糖時間，從而順利形成流結晶。而間歇式結晶法的優(yōu)勢則在于成品糖質量較高。實際上，無論是連續(xù)結晶法還是間歇式結晶法，有效地降低了人工因素干擾的同時，還降低了生產(chǎn)能耗。為了有效縮短結晶過程，制糖工藝相關工作人員應當將攪拌器放置于結晶自控系統(tǒng)當中，從而形成一體式的結晶系統(tǒng)監(jiān)測點。與此同時，為了有效增強結晶過程的穩(wěn)定性，制糖工藝相關工作人員應當重點關注雙控制器和雙路穩(wěn)壓電源使用情況，從而確保結晶自控系統(tǒng)的安全性。

結束語

綜上所述，開展制糖工藝技術指標與工業(yè)自動化技術淺析研究工作是非常有必要的，確保制糖工藝技術指標的可實施性將為制糖工業(yè)自動化技術的發(fā)展奠定堅實的基礎。