一种高效糖汁清净工艺的制作方法

本发明涉及一种高效糖汁清净工艺，属于制糖工业领域。

背景技术：

我国是主要的甘蔗生产与消费大国，广西是世界上最适合种植甘蔗的地方之一，具有得天独厚的土壤和气候条件，食糖产量占全国总产量的65%以上，制糖工业是广西的支柱型经济。

传统的亚硫酸法制糖工艺是先预灰，然后将预灰汁从35~55℃加热到76℃，初步除掉部分有机酸和淀粉等物质，再加入一定量的石灰乳使糖汁呈现碱性后进行硫熏中和，最后在进入沉淀池前再次加热至沸腾，排除残留的空气和促进清净反应，通过添加絮凝剂发生絮凝沉降，从而降低糖汁的色值和提高糖纯度，达到糖汁清净的目的。然而此工艺在产品质量，生产成本以及环境保护等方面面临着不少挑战，具体表现在糖汁的澄清效果较差，絮凝物漂浮而不易于沉降，消耗的石灰和硫磺的量大，且生成的淤泥量也很多。因此对工艺的优化和改进一直是制糖工业的研究重点和研究热点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种高效糖汁清净工艺，该工艺对蔗汁的脱色率高，清汁浊度（ntu）在30以内，絮凝物的沉降速度快，能有效解决甘蔗汁澄清效果低，絮凝物沉降速度慢等问题。

解决上述技术问题的技术方案是：一种高效糖汁清净工艺，采用亚硫酸法澄清工艺，将蔗汁加热到35～55℃,然后硫熏至ph为3～4，并持续搅拌1～5分钟，以糖化钙为澄清剂预灰至ph为6.0～6.5，接着二次加热至70～80℃，继续以糖化钙为澄清剂加灰至ph为7.5～8.0，硫熏至ph6.8～7.3后，最后升温到95～105℃，并加入絮凝剂，经沉降后得到甘蔗清净汁。

所述的糖化钙的制备方法是：将45～55g/l的氢氧化钙溶液与700～750g/l的蔗糖溶液按体积比1∶0.95～1.05充分搅拌，过滤后，得到澄清的糖化钙溶液。

加入的絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入量为2~5ppm。

本发明采用糖化钙为澄清剂，分两步加入到蔗汁中，工艺流程短，操作简单，清净效果好。本工艺对蔗汁的脱色率将近达到70%，清汁浊度（ntu）在30以内，絮凝物的沉降速度为18cm/min，能有效解决甘蔗汁澄清效果低，絮凝物沉降速度慢等问题，在制糖工业中具有较高的应用价值。

附图说明

图1是传统亚法工艺与本发明工艺的蔗糖清净汁对比图。

图1中左侧为传统亚法工艺的蔗糖清净汁，右侧为本发明工艺的蔗糖清净汁。从图1中可以看出，传统亚法工艺生成的絮凝物漂浮且不易沉降，而本发明工艺生成的絮凝物能够全部沉降，对糖汁的清净效果较好。

图2是传统亚法工艺与本发明工艺的糖汁絮凝物对比图。

图2是对生成的糖汁絮凝物在光学显微镜下进行观测，以分析其凝聚结构和排列方式，图2中a为传统亚法工艺的糖汁絮凝物图，b为本发明工艺的糖汁絮凝物图。通过图2可发发现传统的亚法澄清工艺生成的絮凝物尺寸较大，颗粒间较为紧密，因而对糖汁的清净作用较差（图2-a）；相比于传统工艺，采用本发明工艺生成的糖汁絮凝物形貌较为疏松，分散性好，呈现出网状结构（图2-b），因此有助于捕获糖汁中悬浮的杂质微粒，进而提升糖汁的清净效果。

具体实施方式

实施例1：

取100ml蔗汁到200ml的烧杯中加热到50℃，然后将蔗汁硫熏至ph=3.5，并持续搅拌2分钟。接着用糖化钙预灰至ph=6.2，二次加热蔗汁到76℃后，继续用糖化钙加灰至ph=7.8，再硫熏至中性（ph=7.0)，最后升温至100℃，添加2ppm的絮凝剂（聚丙烯酰胺），在40r/min条件下轻微搅拌3min后沉降，得到甘蔗清净汁。

实施例2：

取100ml蔗汁到200ml的烧杯中加热到50℃，然后将蔗汁硫熏至ph=3.0，并持续搅拌2分钟。接着用糖化钙预灰至ph=6.2，二次加热蔗汁到76℃后，继续用糖化钙加灰至ph=7.5，再硫熏至中性（ph=7.0)，最后升温至100℃，添加2ppm的絮凝剂（聚丙烯酰胺），在40r/min条件下轻微搅拌3min后沉降，得到甘蔗清净汁。

实施例3：

取100ml蔗汁到200ml的烧杯中加热到50℃，然后将蔗汁硫熏至ph=4.0，并持续搅拌2分钟。接着用糖化钙预灰至ph=6.2，二次加热蔗汁到76℃后，继续用糖化钙加灰至ph=8.0，再硫熏至中性（ph=7.0)，最后升温至100℃，添加2ppm的絮凝剂（pam），在40r/min条件下轻微搅拌3min后沉降，得到甘蔗清净汁。

本发明各实施例中，所述的糖化钙的制备方法是：将50g/l的氢氧化钙溶液与725g/l的蔗糖溶液按体积比1∶1充分搅拌，过滤后，得到澄清的糖化钙溶液。

本发明各实施例中，硫熏过程可加入亚硫酸，也可以加入二氧化硫。

对比实验：实验前收集甘蔗生汁并保存在-20℃待用，整个实验在澄清管中进行，配制相同碱度（cao）的石灰乳和糖化钙作为澄清剂，以排除氢氧根离子含量不同的干扰，以阴离子型聚丙烯酰胺为絮凝剂，加入量为2ppm，整个实验过程见表1。

从表2中可以看出，在一步法中采用冷汁，热汁和分次加灰的方式对糖汁的清净效果都比较差，凊汁的色值和浊度都较高。相比于石灰乳采用糖化钙做澄清剂时，凊汁的浊度相对较低，并且在同样情况下，热汁加灰的清净效果比冷汁加灰更好。但是采用石灰乳做澄清剂时，絮凝物的沉降速度相对更快；一步法中以糖化钙做澄清剂时，生成的絮凝物较大，并倾向于漂浮在糖汁溶液中，不易沉降。相比于一步法，两步法生成的絮凝物细小，沉降速度较快，从图表中也可以看出两步法的清净效果也更好。

不同的加灰方式导致不同的澄清性能，这与絮凝物的结构有密切的联系，因为在糖汁溶液中生成的磷酸钙絮体对糖汁杂质的固液分离起着关键的作用。ca²⁺离子与蔗汁中的磷酸盐反应得到的磷酸钙沉淀参与到糖汁絮凝物的生成，磷酸钙中和糖汁中带负电的胶体微粒，并发生凝聚。由于石灰乳的溶解度较低，当它与蔗糖溶液反应生成糖化钙时，其溶解度得到进一步的升高，因此在相同条件下，糖化钙能提供更多的自由ca²⁺离子参与到磷酸钙沉淀的生成。另一方面，生成的acp（无定形的磷酸钙）具有纳米尺度，其活性更高对糖汁杂质的吸附作用也更强。然而，采用石灰乳做澄清剂时，生成的磷酸钙容易转化为磷灰石，因而其清净效果不如acp。

相比于热汁加灰，采用冷汁加灰时凊汁中还会残留部分未完全反应的ca²⁺和磷酸盐，这是由于磷酸钙在温度较低时的溶解度更高，因而糖汁的浊度相对较高。在两步法中，先对糖汁进行硫熏使其ph=3.5，这在一定程度上促使糖汁中蛋白质的变性，由于蛋白质的等电点在ph=3.5左右，从而减少了糖汁通过美拉德反应（氨基酸与还原糖反应）加深色泽。同时，二氧化硫作为一种还原剂还能还原色素和色素前驱体的碳碳双键，进而提高糖汁的清净性能。