专利名称：低温磷浮法糖汁清净处理新工艺及方法
技术领域：
本发明是涉及一种制糖工业中甘蔗压榨汁或甜菜浸出汁(以下称糖汁或蔗汁)清净处理工艺及方法。
现有糖厂生产白糖的糖汁清净处理是采用碳酸法或亚硫酸法工艺，它们都存在较大缺点，需要改进。
1.碳酸法生产的白糖质量较高，但产生大量强碱性的滤泥(对甘蔗的重量百分比为9～10％，对甜菜8～10％)，无法利用，只能倾倒于山沟或大海中，严重污染环境。这已成为世界糖业界的难题，有些糖厂被迫停产或改变工艺。
碳酸法的流程见附
图1。糖汁预加石灰乳到中性，加热到约50℃，进入饱充罐大量加入石灰乳和通入二氧化碳，在强碱性下反应生成大量的碳酸钙沉淀，它可吸附糖汁中所含的多种有机非糖物如蛋白质、果胶、蔗蜡、淀粉及各种色素一起沉淀，并使糖汁中的硅、镁、铝、铁等无机物形成氢氧化物(或盐类)沉淀，用压滤机将这些沉淀物除去，就得到浅色的清汁。将它加热后再通入二氧化碳进行第二次饱充，使汁中过量的钙离子形成碳酸钙沉淀，过滤后再通入二氧化硫达到中性并稍为漂白，然后进入蒸发罐浓缩成糖浆，再在煮糖罐浓缩，使蔗糖成为晶体析出，用离心机排去母液和洗净，得到相当纯净的晶体(含蔗糖超过99.7％)，干燥后装包为成品。
碳酸法要除去较多的非糖物特别是色素，需要加入大量石灰。五十年代加灰量(以有效氧化钙计算)对甘蔗比约1.3％，而现在多数厂提高到约2.2％，既增加了成本，又使滤泥量大幅度增加。一个日榨糖料数千吨的糖厂，每年产生滤泥达数万吨。不少糖厂附近的山沟堆满滤泥。下雨时雨水将强碱性的滤泥冲到河里，又造成水体的严重污染。
碳酸法滤泥的主要成份是碳酸钙，但其中含有12～17％(以干固物计)的有机物，含氮量1～1.5％。多个糖厂曾试验将少量滤泥与水泥厂的原料混合烧制水泥，但滤泥中的含氮物在焙烧时生成恶臭的气体(类似烧动物尸体)，造成二次(大气)污染，无法实行。又因碳酸法要在强碱性下反应，滤泥为强碱性，它与土壤混合会使土壤严重碱化(除了极少数强酸性土壤外)，对土质十分有害。
曾经研究将这种滤泥改性，但因数量很大，处理费用巨大而无法实行。
2.亚硫酸法工艺的基本流程见附图2。糖汁预加石灰乳到中性及加磷酸，加热到60～65℃，进入硫熏器通入二氧化硫并加石灰乳中和，随后加热到102℃，反应生成亚硫酸钙和磷酸钙沉淀，并吸附糖汁中部分有机和无机非糖物一起凝聚沉淀，在沉降器中自然沉降，放出上层清汁，底部的泥汁则经过滤机回收其中的糖汁，滤泥则售给农民做肥料(它含较多的氮、磷及大量有机物)。
亚硫酸法加入石灰量对甘蔗的重量比例约0.2％，生成沉淀物量比碳酸法少很多，沉淀物对非糖物的吸附除去效果远不如碳酸法。虽然二氧化硫有一定的漂白作用，但清净效果特别是脱色效果都远低于碳酸法。因此，它生产的白糖质量不如碳酸法，产品价格也较低。多数亚硫酸法糖厂为提高产品质量，加入二氧化硫和磷酸量逐年增加。硫黄量对蔗比在五十年代约为0.05％，现已普遍提高到0.09～0.11％，磷酸用量也增加一倍以上。有些糖厂曾研究几种改进的流程，但基本状况变化不大。
3.七十年代以来，国内外糖业界都大力研究磷浮法，但均是用于处理糖浆(浓度约60％，其数量较小且其中杂质相当少)，并都是在70℃以上进行，基本流程见附图3。方法是在糖浆中加入工业磷酸0.04～0.06％，加石灰乳到中性，反应生成磷酸钙沉淀，可将糖浆中的悬浮微粒和一些色素吸附，再充入微细的空气泡和加入絮凝剂(聚丙烯酰胺)，进入浮清器。糖浆中的沉淀物凝聚并与气泡一起向上浮起，得到清淅的糖浆，浮渣则稀释过滤回收其中的糖份。我国加工进口的粗糖(如古巴糖)也有用此法，将粗糖回溶成糖浆后进行清净处理。这种处理一定要在较高温度下进行，以加速化学反应，并都是用于处理浓糖液，它的数量较小，便于应用上浮法。
八十年代以后广东研究开发了将磷浮法和亚硫酸法或碳酸法结合的方法，都是用于处理糖浆。也有个别糖厂试验将蔗汁在60～65℃通入二氧化硫和加石灰乳后进行充气上浮，以及将蔗汁过滤澄清后在80℃加磷酸和石灰乳再实行充气上浮。现行的所有的上浮处理都必须在较高温度下进行。
综上所述，糖汁的清净处理方法虽经过研究改进，但碳酸法的滤泥污染问题和亚硫酸法产品质量不理想的问题仍然存在，未能解决。
本发明的目的是解决现有生产工艺存在的滤泥污染环境或产品质量不理想等问题，使滤泥变成优质肥料或可再利用的材料。
为实现此目的，本发明申请人对糖汁清净处理的原理和方法进行了大量研究，创新发明了低温磷浮法糖汁清净处理的新工艺，其要点是在现行的碳酸法或亚硫酸法处理之前，将糖汁先进行一次低温磷浮法处理先在低温(20～60℃)下加入磷酸及其他辅助药剂，加灰中和，充气及加絮凝剂，使糖汁中的大量非糖物包括蛋白质、果胶、蔗蜡、淀粉以及混杂的蔗渣糠、泥沫凝聚除去。这样，其后的清净处理就比较容易，所用的药剂可大幅度减少，清净效果提高。而且滤泥分成两种，一种是以有机物和磷酸钙为主，是优质的有机肥料，另一种主要是无机物碳酸钙或亚硫酸钙，都可以再利用，将污染物变为有用的资源。
低温磷浮法是和传统的观念与方法不同的。以前所用的各种糖浆或糖汁上浮清净法全部都是在60～85℃进行，而且主要用在杂质比较少的糖浆中。本发明申请人提出用低温处理，是由于发现了在高温下糖汁中的多种非糖物会发生有害的物理化学变化蔗蜡与蔗脂部分在55℃以上熔融、分散到水中形成深色的乳浊液，并使糖汁过滤困难；淀粉在60℃以上的热水中吸水糊化，随后分散形成很粘稠的胶体溶液；蔗渣糠中所含的果胶和一些多糖类物质，原来只是一些混杂物，但在高温下会逐渐溶解或水解后溶入糖汁中；蔗汁中的多种酚类物受热时会分裂或缩合形成更深色的物质。这些变化大量增加了糖汁中溶解分散的非糖份，降低糖汁质量，并增加清净处理的困难。
过去的糖汁清净方法绝大多数都要使用高温，主要是为了使蛋白质凝结，将细菌杀灭，和加速各种化学反应；碳酸法的第一次饱充不用高温，但要强碱性才能达到这些目的。按传统的处理方法，如果不用高温又不用强碱性，是不可能使杂质凝结分离的。但本发明申请人经过大量的实验研究而创造的新方法加入适量的磷酸和石灰、并加少量的甲醛杀菌和促进蛋白质凝结(甲醛大部分一起沉淀，微量的残留物亦在其后的高温蒸发时除去)，采用良好的充气技术生成微细而数量适当的空气泡，和使用高效的絮凝剂，可以在短时间内将糖汁中的上述有机物凝结和除去，得到清淅的色泽较浅的糖汁。这就消除了上述高温下的不良反应，使清净处理得到很大改善。
本发明低温磷浮法糖汁清净新工艺及方法其特征1.在于其工艺流程(见附图4)，即在糖厂现用的糖汁碳酸法或亚硫酸法处理的前段，即糖汁预加石灰乳到pH7.0，加热至40～60℃后，插入低温磷浮法处理工艺，在该温度下加入工业磷酸(对糖汁重量比为0.05～0.1％)及少量甲醛(50～150ppm)，加石灰乳至糖汁酸碱度呈中性，反应生成磷酸钙沉淀，再充入适量微细的空气泡并加絮凝剂(聚丙烯酰胺)，糖汁进入浮清器，汁中的蔗渣糠、蔗蜡、淀粉以及部分其他的有机和无机的非糖物凝聚在一起，形成浮渣而被撇除，得到基本清淅和纯度较高的清汁，浮渣则通过过滤机回收其中的清糖汁，滤渣(即滤泥)经化学分析，含磷酸钙约10％，粗蛋白约10％，总有机物60～70％，是优质的有机肥料。
其特征2.前项清汁接着用糖厂现有的碳酸法或亚硫酸法处理，因经过前项处理已除去了大量杂质特别是有机胶体物质，此级处理所需加入的澄清剂(石灰乳、二氧化碳)和脱色剂(二氧化硫)量可减少40～60％。所产生的滤泥的主要成份是碳酸钙(或亚硫酸钙)，还有少量的硅、镁、铝、铁等的化合物和少量的有机物。这种滤泥可用作烧制水泥的原料及其他用途。
其特征3.本发明的新工艺接着用糖厂现有的清净方法，清净效果显著提高，糖汁纯度高，色值低，适于生产优级白糖，而且能减少蒸发罐等设备的积垢，提高传热性能和降低能耗。
其特征4.本发明的新工艺方法可与糖厂现有的不同流程配套应用，原有的设备可充分利用，只需作一些改进和增加少量设备(如浮清器和充气设备)，投资不大，便于实施和推广。
本发明低温磷浮糖汁清净新工艺方法，经广东省科技情报研究所查新，结论是“未发现国内有与本项目相同的低温磷浮法糖汁清净处理工艺的文献报道。”(见本件所附查新报告复印本，编号200360)本发明的实施例如下实施例一、低温磷浮法与原有碳酸法工艺结合，但大幅度减少加灰量蔗汁(或甜菜汁)预加灰至中性，加热到40～55℃，加入工业磷酸0.05～0.08％，甲醛50～150ppm，加灰中和后充入适量微细的气泡，随即加入絮凝剂(聚丙烯酰胺)，进入浮清器，汁中的杂质凝聚并与气泡一起向上浮起，将浮渣撇出用压滤机过滤回收其中的糖汁，与上项浮清器放出的清汁混合，接原有的碳酸法流程处理，但将加灰量减少40～60％，以减少滤泥量。磷浮过滤的滤泥售给农民作肥料，碳酸法的滤泥则与水泥厂的原料混合烧制水泥。
实施例二、低温磷浮法与改进的碳酸法工艺结合，进一步提高清汁质量按实施例一将蔗汁经低温磷浮处理，得到的清汁先按碳酸法的前半段进行一次和二次饱充、过滤(或快速沉降)，但不用传统的清汁硫漂，改用加少量工业磷酸(约0.015％)进行气浮，将糖汁进一步脱色和除钙，清净效果更好。滤泥与实施例一相同，两种都可再利用。
实施例三、低温磷浮法与简化的碳酸法工艺结合，缩短流程按实施例一进行低温磷浮和一碳饱充处理，但不用传统的二碳饱充和过滤，直接进行清汁磷浮，从而大大缩短处理时间和减少所用设备。
实施例四、低温磷浮法与亚硫酸法工艺结合，提高亚硫酸法的清净效果按实施例一进行低温磷浮法处理，随后再通过原有亚硫酸法流程，可以显著提高清汁和白糖的质量，减少蒸发罐积垢，提高热能利用率；消除亚硫酸法糖厂时常出现的澄清困难问题，并可将硫黄用量减少40～60％。
实施例五、低温磷浮法与中间汁碳酸法结合，根本改革亚硫酸法工艺按实施例一进行低温磷浮处理，清汁加热后入蒸发罐的前三效浓缩，成为浓度约40％的中间汁，抽出来进行简化的碳酸法处理，再经过磷浮，得到的清汁再入后二效蒸发罐浓缩成为糖浆。这种方法可用于原有的亚硫酸法糖厂，根本解决亚硫酸法糖厂清净效果和产品质量不佳的问题，且硫黄用量可减少约90％。
权利要求
1.一种低温磷浮法糖汁清净新工艺及方法，其特征在于该工艺流程及方法如下在糖厂现用的糖汁碳酸法或亚硫酸法处理的前段，即糖汁预加石灰乳到pH7.0、加热到40～60℃后，插入本低温磷浮法清净处理工艺，在该温度下加入工业磷酸(对糖汁重量比为0.04～0.1％)及少量甲醛(50～150ppm，作杀菌剂)，加入石灰乳至糖汁呈中性，反应生成磷酸钙沉淀，再充入适量微细的空气泡，随后加絮凝剂(聚丙烯酰胺)，进入浮清器，糖汁中的蔗渣糠、蔗蜡、淀粉以及部分其他有机非糖物凝聚一起，上升成为浮渣而被撇除，得到基本清淅和纯度较高的清汁，浮渣经过滤机回收其中清汁，滤渣即滤泥，经化学分析，它含磷酸钙约10％，粗蛋白约10％，总有机物60～70％，为优质的有机肥料。
2.根据权利要求1.所述的低温磷浮糖汁清净新工艺及方法，其特征在于前项清汁接着用糖厂现有碳酸法或亚硫酸法处理生产白糖，因糖汁中大量有机杂质已被除去，此级处理所需加入的清净剂(石灰乳、二氧化碳)和脱色剂(二氧化硫)的量可减少40～60％，处理所得的糖汁纯度高、色值低，适于生产优级白砂糖。而滤泥的主要成份是碳酸钙(或亚硫酸钙)和少量的硅、镁、铝、铁的化合物和很少量的有机物，可用作烧制水泥的原料或其他用途。
3.根据权利要求1.或2.所述的新工艺及方法，其特征在于能减少蒸发罐等设备的积垢，提高传热效能，降低能耗。
4.根据权利要求1.或2.所述的新工艺及方法，其特征在于能与糖厂现有的不同工艺流程结合应用，糖厂原有的设备可以充分利用，或只要对原有设备作适当改进，增加少量设备(如浮清器和充气设备)，即可实施，所需投资不多，便于推广应用。
全文摘要
本发明提供一种低温磷浮糖汁清净新工艺方法,可用在制糖工业中提高产品质量和改善生产过程,并将造成污染的滤泥转变为可再利用的资源。其特征是在糖厂现有糖汁清净工艺的前段,即糖汁预灰预热后,加入磷酸、少量甲醛、石灰,充入微细气泡和加絮凝剂,进入浮清器,各种不溶性杂质形成浮渣被撇除,得到清汁,浮渣用过滤机过滤,滤泥是优质的有机肥料,清糖汁接着按糖厂原有流程处理,再产生的滤泥可用于烧制水泥或其他用途。
文档编号C13B20/00GK1268577SQ0011423
公开日2000年10月4日 申请日期2000年4月29日 优先权日2000年4月29日
发明者霍汉镇 申请人:霍汉镇