论甘蔗制糖澄清方法及对工艺指标的影响

2019-12-18廖玉芳

魅力中国 2019年45期

廖玉芳

（南宁糖业股份有限公司伶俐糖厂，广西南宁 530211）

一、材料与方法

（一）主要试剂

甘蔗混合汁（未预灰、未加磷酸）：广西某甘蔗糖厂；单宁、磷酸、磷酸氢二钠、无水碳酸钠、硫代硫酸钠、重铬酸钾、碘化钾、碘、三乙醇胺、碱性醋酸铅：国药集团化学试剂有限公司；除了磷酸与石灰为工业级外，其余试剂均为分析纯。CO2气体：广西南宁双佳田乙炔气体有限公司。8°BeCa（HCO3）2溶液制备：新鲜制备8°Be石灰乳溶液，持续通入CO2气体，直至溶液pH值下降为6.5。

（二）试验方法

1.无硫澄清工艺

沉淀物对蔗汁胶体与色素去除的效果取混合汁，按无硫澄清工艺（下称无硫工艺）在最优工艺条件下进行处理，获一清汁后，取适量样液分析色值及胶体含量，其余分三等分，分别加入石灰乳与Ca（HCO3）2、石灰乳与单宁，石灰乳、单宁及Ca（HCO3）2溶液进行澄清处理获得二清汁，检测混合汁、一清汁、二清汁的胶体含量、色值，研究无硫工艺中Ca3（PO4）2、CaCO3及单宁钙协同CaCO3对蔗汁中胶体与色素的去除效果。

2.无硫澄清工艺清汁、糖浆与白砂糖的品质分析

取无硫澄清工艺清汁（最佳工艺条件），用小型真空蒸发罐（真空度0.06MPa）蒸发获得（65±2）°Bx糖浆，再经煮制、分蜜（双层玻璃结晶釜，真空度0.092MPa；离心机，3000r/min，6min）获得白砂糖，分析清汁、糖浆及白砂糖质量指标。以生产线的混合汁制取清汁、糖浆及白砂糖为对比样（蒸发、煮制及分蜜所用设备与操作与无硫工艺的完全一样）。

3.甘蔗制糖单宁无硫工艺机理研究

（1）清汁、糖浆、白砂糖的紫外光谱分析

取甘蔗混合汁单宁无硫工艺的清汁、糖浆及白砂糖，使用紫外分光光度计进行全波长扫描，分析单宁无硫工艺在澄清过程，特别是在高温浓缩阶段，蔗汁中有色物质吸变化情况。以生产线上的清汁、糖浆及白砂糖作对比样。

（2）单宁无硫工艺主要沉淀物质结构表征

分别在纯水和蔗汁中制备Ca3（PO4）2、CaCO3及单宁钙等沉淀，过滤收集，观察微观结构。1）纯水体系沉淀制备：将双蒸水加热至95℃，加入石灰乳调节pH值为8.6±0.1，分四等份，分别加入H3PO4，Ca（HCO3）2溶液，单宁溶液，单宁和Ca（HCO3）2溶液至pH值下降至7.0±0.1。过滤收集沉淀物质，真空干燥后进行电镜扫描。2）蔗汁体系沉淀制备：取混合汁，在最优工艺参数条件下用单宁无硫二步澄清工艺处理获得一清汁，将一清汁加热至95℃，用石灰乳调节其pH值至8.6±0.1，分三等份，分别加入Ca（HCO3）2乳液、单宁溶液、单宁和Ca（HCO3）2溶液至蔗汁pH7.0±0.1，分别过滤收集沉淀，真空干燥后进行电镜扫描。

（三）检测方法

清汁与糖浆纯度、色值、还原糖分及电导灰分测定分别采用二次旋光法、国际食糖分析同一方法委员会（International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis，ICUMSA）方法、兰-艾农恒容法及电导法，浊度采用便携式浊度仪测定。白砂糖质量指标的测定方法均参照GB317-2006《白砂糖》。

（四）紫外光谱扫描

将糖液稀释至1°Bx，白砂糖则用蒸馏水溶解成50°Bx溶液，过滤，用紫外-可见分光光度计进行全波长扫描。

二、结果与分析

胶体与色素是制糖澄清去除的主要物质，无硫工艺中，CaCO3、Ca3（PO4）2及单宁钙对蔗汁中胶体去除率分别为25.63%、29.89及32.05%；脱色率分别为29.23%、31.91%及34.89%，均有良好去除效果。在蔗汁体系中同步生成单宁钙与CaCO3沉淀，对胶体与色素去除效果最好，分别达到46.17%和50.61%，优于亚硫酸法水平。因为无硫工艺中，Ca2+与H3PO4，Ca（HCO3）2及单宁之间反应均是碱性条件下进行的，反应更迅速完全，生成沉淀物对胶体色素吸附能力更强；同时蔗汁pH值为8.2～8.5时，蔗汁中胶体物质处于等电点，凝聚作用更明显，也利于它们被沉淀物吸附。

三、制糖工艺技术指标在工业自动化技术中的应用

（一）工业自动化技术中蒸发和澄清工艺的阐述

工业自动化技术中蒸发和澄清工艺具有流程复杂性以及混合性特征，在这个过程中糖浆系统以及用汽系统承担着重要的职责。为了能够充分发挥出糖浆系统以及用汽系统的作用，制糖工艺相关工作人员应当将液位检测点放置于粗糖浆箱、混合汁箱、五效蒸发罐等相应的箱器中，从而为糖浆系统作用的发挥提出参数依据。与此同时，为了确保工业自动化技术中蒸发工艺能够顺利完成，制糖工艺相关工作人员应当重点关注五效真空蒸发过程中的加热温度，为此，制糖工艺相关工作人员还应当将温度检测点放置于、五效蒸发罐以及加热器中，确保用汽系统能够充分发挥出应有的作用。借助于糖浆系统以及用汽系统，能够确保在降低能耗的状态下，有效地提升糖分回收率。

（二）工业自动化技术中结晶工艺的阐述

工业自动化技术中结晶工艺通常包含了连续结晶法以及间歇式结晶法，与间歇式结晶法相比，连续结晶法具备液面低以及静压损耗低等特点，有利于在确保热能使用率的基础上，大幅度缩短煮糖时间，从而顺利形成流结晶。而间歇式结晶法的优势则在于成品糖质量较高。实际上，无论是连续结晶法还是间歇式结晶法，有效地降低了人工因素干扰的同时，还降低了生产能耗。为了有效缩短结晶过程，制糖工艺相关工作人员应当将搅拌器放置于结晶自控系统当中，从而形成一体式的结晶系统监测点。与此同时，为了有效增强结晶过程的稳定性，制糖工艺相关工作人员应当重点关注双控制器和双路稳压电源使用情况，从而确保结晶自控系统的安全性。