浅谈高灰处理在糖厂中的应用

黄德霄

（广西轻工技师学院，广西 南宁 530031）

1 应用起因和现状

甘蔗糖厂多采用传统的磷酸亚硫酸法对混合汁进行的澄清处理，存在清混汁纯度差低和澄清效率低等问题，近年来，农村劳动力逐年减少，砍蔗人工逐年上升，在现有原料甘蔗收购价的情况下，种植甘蔗的利润已很低或亏本，导致原料甘蔗种植面积下降，入厂甘蔗总数下降较快，很多糖厂处于吃不饱的状态，原来糖厂采用的计划砍运榨一条龙作业，保证了入榨甘蔗的新鲜度，但由于人手不足，蔗农很难在当天的时间内砍够运输吨位，导致入榨的甘蔗新鲜度降低，澄清处理困难，另外很多糖厂为了充分利用有限的甘蔗原料，提高糖分收回率，增加经济效益，采取了很多的措施，特别是对压榨收回率要求更高，采用了提高渗浸水温、水量的方法，在提高了压榨收回率的同时，大量的非糖杂质，特别是一些热溶性的胶体也进入了混合汁中，只有在强碱作用下，才能将这些物质大部分除去。不少糖厂为了提高澄清效率，增大清混汁纯度差，在各座压榨出汁口或混合汁中加入大量的石灰乳，使混合汁的pH值由传统的7.0左右提高到10.5～11。

石灰乳中的OH-与糖汁中的铝、铁、镁盐起沉淀反应，析出氢氧化物。沉淀是否完全与这些胶体粒子的电离程度有关，一般铁、铝、磷酸的沉淀在pH为8～9时较完全，二氧化硅要在pH为9～10，镁则要在pH为l0～11才沉淀完全。这些无机盐在高pH下才能彻底除去。一般亚硫酸法只经过中性过程，所以除去很少。在加灰的过程中，pH值逐渐增加，可以充分发挥各个等电点的凝聚作用，糖汁加灰后钙离子对带负电的蛋白质、果胶起静电中和作用，而达到对这些亲水胶体或高分子溶胶的凝聚而聚沉；新形成的聚沉物往往带正电，它能吸附带负电的色素物质，并且与糖汁中加钙后形成的磷酸钙一起絮凝而聚沉。然后再进行硫熏中和，降低pH值至7.2～7.4，进行加热沉降操作，得到清混汁纯度差可以高达3～4AP，比传统的方法提高了2～3AP，澄清效率得到了较大的提高。

2 传统亚硫酸法存在的问题

2.1 积垢严重

主要是在蒸发罐内。有些厂在真空吸滤机的水环式真空泵泵叶上的积垢也十分严重，严重影响了传热效能，降低传热系数，使蒸发糖浆锤度不易控制，耗汽量增大。

其原因是在加灰操作中，如有过剩的石灰时，羟基离子起催化作用，使铵盐、酰胺盐、还原糖、果胶质分解，释放出氨气并在溶液中留下大量的可溶性钙盐，这些可溶性钙盐在二次高温加热、蒸发过程中受热分解，形成积垢，沉积在加热管表面或水环泵叶片上。

2.2 清混汁纯度差不稳定

主要原因是生成了较大量的可溶性钙盐，无机非糖分减少量不大，蔗汁中的有机酸愈多，则中和它加入的石灰量也多，形成的可溶性钙盐也愈多。

2.3 糖浆pH值过高，对煮糖操作影响较大

现在很多糖厂的蒸发糖浆不再进行硫漂处理，直接上煮糖进行结晶操作，因采用的是高灰处理，虽经蒸发浓缩，正常情况下pH值下降0.2～0.4，所得糖浆的pH值仍在碱性范围，糖浆的黏度较大，流动阻力增加，特别是在煮制末段糖膏时，因其纯度较低，非糖分多，液面高、浓度较高时黏度就更大，出现对流循环不好的情况，只能慢慢熬煮，最终影响晶体对母液中的糖分的吸收，废蜜重力纯度超出指标要求，影响煮炼收回率。

3 配套措施

3.1 改进加灰的方式，避免局部过碱

因亚硫酸法厂的加灰设备主要采用单点加灰的方式，如要达到pH值10～11，需加入的石灰乳量很大，容易造成局部过碱，造成还原糖转化，增加色值。需采用多点加灰并设置搅拌的方式加灰，使加灰均匀；另外使用的石灰乳质量也要保证，避免过多的杂质进入蔗汁中，现在部分糖厂使用石灰粉直接在搅拌箱内进行水解，石灰乳化的程度较低，最好设置过滤装置对石灰乳进行过滤，以除去大部分的杂质，保证石灰乳的质量。

3.2 保证磷酸的加入量及均匀加入

要根据化验分析不同时期、不同地里位置、不同品种的原料甘蔗的自然磷酸值，准确添加需加入的磷酸量并均匀加入到混合汁中，确保蔗汁的磷酸值含量在400～450PPM，有条件的话，进行中和条件的“正交试验”，确定最适的加入量，使之与加入的石灰乳进行较充分的反应，生成的磷酸钙的同时可吸附相当多的可溶性钙盐，降低钙盐的含量，提高清混汁的纯度差。

3.3 采用沉降时间较长的多层沉降器进行沉降

现为了缩短工艺流程，减少糖汁的停留时间，大部分糖厂使用了单层快速沉降器进行沉降处理，由于采用了高灰澄清的处理方法，蔗渣糠中一部分的树胶质及半纤维素易产生水解作用而生成胶质物，增大了糖汁中的胶体数量，增加了沉降的阻力，降低沉降速度，加上沉降时间短，清汁中的胶体物质除去不完全，影响清汁的质量。所以采用多层沉降器进行沉降，其沉降停留时间较长，可以较充分沉降，减少清汁中的非糖物质的含量。

3.4 改进收购方式，保证入厂甘蔗的新鲜度

传统的以蔗农个体为结算单位的砍蔗方式已不适应目前的形势，由于各种原因，蔗区中的绝大部分青壮年劳动力不能在家乡就业，为了改善生活状态，基本上都是外出打工，蔗区里面剩下的都是一些老人和小孩，不能满足砍蔗数量的要求，造成几天甚至一个星期都不能砍足一车甘蔗，部分甘蔗变质严重，糖分降低，还原糖量增大，蔗汁中的还原糖在高温强碱下分解成各种有机酸，大部分与石灰结合成可溶性钙盐，从而使清汁含钙量增加，不利于进行高灰处理。部分糖厂为了方便蔗农，降低蔗农的砍蔗成本，采用了设点收购的方式，相当于把农务的质检前移，蔗农每天砍下的甘蔗不论多少，均可运到收购点交售，保证了甘蔗的新鲜度，减少了后续工艺处理的难度。

3.5 减少甘蔗夹杂物

机械收割大大提高了生产效率，降低砍蔗的成本，是今后发展的大方向，但现有的甘蔗收割机械，多采用多段斩断、蔗叶粉碎的方法，既造成蔗汁（糖分）损失，也夹带了大量的泥沙和蔗叶，这些杂质一是增大了糖厂的成本，二是在预处理时碎料多，压榨入辘困难，且在压榨的过程中带走糖分，三是增加了混合汁澄清处理的难度。

要减少夹杂物的影响，一是改进机械收割的方法，改多段斩断为不斩或少斩，采用机械剥叶的方式，减少蔗叶的夹带；二是增设除杂设备，减少夹带量；三是破碎设备改刀辊式为锤式，增加蔗料中蔗丝比重，减轻入辘困难；四是采用混合汁上浮工艺，在中和沉降前把大部分的轻质物质除去，减少沉降干扰，提高沉降效率。

3.6 使用糖浆上浮工艺，处理粗糖浆

糖浆上浮工艺原在很多糖厂使用，但效果不是很稳定，主要原因是工艺控制参数的不稳定（锤度、加热温度、加入的辅助澄清剂等），这些可以通过自动控制装置进行调节，效果应该说还是很好的，既除去了部分杂质，又适当降低了糖浆的pH值使之呈微酸性，只要在生产调度上合理安排，加快物料的处理，减少其停留时间，蔗糖的转化量对生产的影响不是很大，但可以降低物料的黏度，减少其流动阻力，使煮糖全过程操作的对流循环良好，晶体吸收好，降低糖蜜的重力纯度，提高糖分的收回率。有条件的厂家，可以使用连续煮糖罐进行乙、丙糖的煮制，降低对流循环的阻力，减少液柱效应引起的沸点升高，在保证温度差的前提下采用较低压力的三效汁汽进行煮糖，提高蒸汽的利用率，降低蒸汽的消耗量。

4 高灰处理的效果

高灰处理工艺能够提高澄清效率，较大幅度地增大清混汁的纯度差，见表1。如能配合上述措施，则减少非糖杂质的含量，降低煮糖过程中的循环阻力，对流循环好，晶体能更好地吸收母液中的糖分，为提高煮炼收回率打下良好基础。

表1 广西东糖某厂2018/2019年榨季生产实绩对比

应当指出，要改变现有制糖企业的格局，一是仍需从原料甘蔗入手，继续加大“双高”基地的建设力度，通过增加科研力度，改良品种，提高甘蔗的单产和含糖分，既有利于合作社（蔗农）增加收益，更有利于制糖企业；二是要有整体规划，适当调整甘蔗种植幅度，有计划地进行蔗区的轮作，有助于土地的肥力的恢复，为甘蔗增加单产打下基础；三是制糖企业要加强产品的开发能力，在现有原料总量的前提下，生产适应市场需要、附加值高的产品，增加企业的效益。