一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统和方法与流程

本发明属于制糖工业领域，具体涉及一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统和方法。

背景技术：

目前，制糖工业基本采用两种工艺生产耕地白糖，即碳酸法和亚硫酸法清净技术。碳酸法，产生大量的碱性(8.0<ph<11)固体废弃物-滤泥(湿滤泥对原料比约为5-10％)，因处理困难，排放量大，给环境造成污染，而限制了其应用。亚硫酸法制糖工艺：由于亚硫酸对色素的还原漂白作用不稳定，糖品久放返色，灰分、不溶物杂质含量高，产品含硫量在20mg/kg以上(国家标准gb317-2006规定一级白砂糖含硫量≤30mg/kg)，与国内外精制糖品含硫量小于6mg/kg的标准尚有很大差距，影响糖品安全，目前，很多亚硫酸法糖厂的白砂糖不适用于生产碳酸饮料、医药和高品质食品；另外，工艺中硫磺用量较大(用量约为0.1％对蔗比)，燃烧时产生的so2气体对环境及人体危害较大。另外，制糖生产过程中因甘蔗本身存在的大量灰分，如钾、钠、镁、钙、硫酸根、硅酸根和磷酸根等，在蒸发、煮糖和结晶等过程易形成积垢，同时因大量的无机盐是造蜜剂，显著降低糖分收回(糖蜜对蔗比约为3％，其中1g非糖分带走约1g总糖)。随着糖品标准和消费者对产品质量的要求不断提高，传统的制糖澄清工艺受到巨大挑战，亟待寻找新的蔗汁澄清工艺，以获得较高质量的糖品。

国外制糖生产是两步法炼制精糖模式，和我国一步法生产耕地白砂糖模式有一定区别，原糖采用石灰法澄清工艺生产出原糖，然后经过炭柱、交换树脂或膜分离等清净技术进一步澄清，得到高品质的清汁进行精炼糖生产。比较先进的糖液清净方法有膜分离法、离子交换法，膜分离法由于膜材料、膜衰减问题多，至今也未在低产品附加值的制糖厂应用示范，离子交换法在国外炼糖厂应用推广较多，国内也引进过先进的离子交换装备，但是存在物料质量要求高、操作复杂等问题，国内炼糖厂未能推广。

因此，制糖领域迫切需要开发一种能够满足我国糖品生产的高效无硫蔗汁澄清及脱盐新系统和方法，革新传统碳酸法和亚硫酸法系统的不足。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统。

本发明的另一目的在于提供一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统，包括糖汁上浮装置、浮清汁蒸发装置、吸附装置、电渗析脱盐装置、洗脱液蒸发装置和复合肥料制备装置；所述糖汁上浮装置设置浮清汁出口和浮渣出口，浮清汁出口连接至浮清汁蒸发装置，浮渣出口连接至复合肥料制备装置；所述浮清汁蒸发装置设置粗糖浆出口连接至吸附装置；所述吸附装置连接至电渗析脱盐装置，并设置洗脱液出口连接至洗脱液蒸发装置；所述电渗析脱盐装置设置清糖浆出口和浓缩液出口，浓缩液出口连接至复合肥料制备装置。

进一步地，所述吸附装置是指大孔树脂吸附装置。

进一步地，所述复合肥料制备装置是指混合造粒机。

一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐方法，包括如下步骤：

(1)在甘蔗汁中分别加入一定量的石灰乳和磷酸后，经糖汁上浮装置分离，得到浮清汁和浮渣；

(2)将步骤(1)所得的浮清汁，经浮清汁蒸发装置浓缩至25～45°bx，得到粗糖浆；

(3)将步骤(2)所得的粗糖浆依次经大孔树脂吸附装置进行吸附处理和电渗析脱盐装置进行脱盐处理，得到清糖浆和浓缩液；

(4)将步骤(1)所得的浮渣和步骤(3)得到的浓缩液经复合肥料制备装置混合制备复合肥料；

(5)粗糖浆经步骤(3)处理后，用乙醇洗脱大孔树脂吸附装置中填充的大孔树脂，得到洗脱液；洗脱液经洗脱液蒸发装置浓缩得到色素。

进一步地，步骤(1)中所述石灰乳的加入量为甘蔗汁质量的0.8％～1.5％，所述磷酸的加入量为甘蔗汁质量的0.035％～0.1％。

进一步地，步骤(2)中所述浮清汁蒸发装置的蒸发条件为真空度0mpa～-0.1mpa，温度50℃～130℃。

进一步地，步骤(3)中所述大孔树脂吸附装置中大孔树脂优选d201型或d101型大孔树脂。

进一步地，步骤(3)中所述电渗析脱盐装置的电压为15v～100v。

进一步地，步骤(5)中洗脱液经洗脱液蒸发装置在温度55℃～75℃下浓缩，浓缩至原有体积1/20～1/10时，停止，得水分质量分数为2％～10％的膏状色素。

本发明的系统及方法具有如下优点及有益效果：

(1)本发明的系统将糖汁上浮装置、浮清汁蒸发装置、吸附装置、电渗析脱盐装置、洗脱液蒸发装置和复合肥料制备装置进行结合，具有设备投资小、安装容易，辅助设备较少、运转费用低、投资见效快、运行稳定的优点，经处理得到的清糖浆具有清净效果好、灰分含量低等优点。

(2)本发明的系统无碳酸饱充和硫酸中和装置，不产生碳酸钙碱性滤泥，不使用so2，糖汁停留时间短，糖分损失少，可增加产品的纯度。

(3)本发明的系统通过吸附装置连接的洗脱液蒸发装置制备色素，通过糖汁上浮装置和电渗析脱盐装置连接的复合肥料制备装置制备复合肥料，可实现废弃物全资源化利用，环保效益、经济效益和社会效益非常显著。

附图说明

图1为本发明实施例中甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统的连接关系构造图；

图2为本发明实施例中甘蔗汁无硫澄清及脱盐方法的具体流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统，其连接关系构造图如图1所示，包括糖汁上浮装置1、浮清汁蒸发装置2、吸附装置3、电渗析脱盐装置4、洗脱液蒸发装置5和复合肥料制备装置6；所述糖汁上浮装置1设置浮清汁出口①和浮渣出口②，浮清汁出口①连接至浮清汁蒸发装置2，浮渣出口②连接至复合肥料制备装置6；所述浮清汁蒸发装置2设置粗糖浆出口③连接至吸附装置3；所述吸附装置3连接至电渗析脱盐装置4，并设置洗脱液出口④连接至洗脱液蒸发装置5；所述电渗析脱盐装置4设置清糖浆出口⑤和浓缩液出口⑥，浓缩液出口⑥连接至复合肥料制备装置6。

采用上述系统进行甘蔗汁无硫澄清及脱盐的方法，具体流程如图2所示，步骤如下：

(1)在甘蔗汁中分别加入甘蔗汁质量0.8％的石灰乳和0.035％的磷酸后，经糖汁上浮装置分离，得到浮清汁和浮渣；

(2)将步骤(1)所得的浮清汁，经浮清汁蒸发装置在真空度0mpa，温度130℃条件下浓缩至25°bx，得到粗糖浆；

(3)将步骤(2)所得的粗糖浆依次经d201型大孔树脂吸附装置进行吸附处理和电压为15v的电渗析脱盐装置进行脱盐处理，得到清糖浆和浓缩液；

(4)将步骤(1)所得的浮渣和步骤(3)得到的浓缩液经复合肥料制备装置混合制备复合肥料；

(5)粗糖浆经步骤(3)处理后，用乙醇洗脱大孔树脂吸附装置中填充的大孔树脂，得到洗脱液；洗脱液经洗脱液蒸发装置在温度55℃下浓缩，浓缩至原有体积1/10时，停止，得水分质量分数为10％的膏状色素。

根据国际标准icumsa中的测定方法检测清糖浆主要参数，结果表明：甘蔗汁处理前纯度为82.5％(重量百分比)，处理后的清糖浆纯度为85.8％(重量百分比)，提高纯度差为85.8-82.5＝3.3ap；清糖浆色值为700iu560nm；清糖浆浑浊度：50btu；清糖浆含无机盐量为0.05％(重量百分比)。

实施例2

本实施例的一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统，其连接关系构造图如图1所示，采用该系统进行甘蔗汁无硫澄清及脱盐的方法，具体流程如图2所示，步骤如下：

(1)在甘蔗汁中分别加入甘蔗汁质量1.5％的石灰乳和0.1％的磷酸后，经糖汁上浮装置分离，得到浮清汁和浮渣；

(2)将步骤(1)所得的浮清汁，经浮清汁蒸发装置在真空度-0.06mpa，温度90℃条件下浓缩至45°bx，得到粗糖浆；

(3)将步骤(2)所得的粗糖浆依次经d201型大孔树脂吸附装置进行吸附处理和电压为100v的电渗析脱盐装置进行脱盐处理，得到清糖浆和浓缩液；

(4)将步骤(1)所得的浮渣和步骤(3)得到的浓缩液经复合肥料制备装置混合制备复合肥料；

(5)粗糖浆经步骤(3)处理后，用乙醇洗脱大孔树脂吸附装置中填充的大孔树脂，得到洗脱液；洗脱液经洗脱液蒸发装置在温度75℃下浓缩，浓缩至原有体积1/20时，停止，得水分质量分数为2％的膏状色素。

根据国际标准icumsa中的测定方法检测清糖浆主要参数，结果表明：甘蔗汁处理前纯度为81.8％(重量百分比)，处理后的清糖浆纯度为84.7％(重量百分比)，提高纯度差为84.7-81.8＝2.9ap；清糖浆色值为750iu560nm；清糖浆浑浊度：45btu；清糖浆含无机盐量为0.03％(重量百分比)。

实施例3

本实施例的一种甘蔗汁无硫澄清及脱盐系统，其连接关系构造图如图1所示，采用该系统进行甘蔗汁无硫澄清及脱盐的方法，具体流程如图2所示，步骤如下：

(1)在甘蔗汁中分别加入甘蔗汁质量1.0％的石灰乳和0.05％的磷酸后，经糖汁上浮装置分离，得到浮清汁和浮渣；

(2)将步骤(1)所得的浮清汁，经浮清汁蒸发装置在真空度-0.1mpa，温度50℃条件下浓缩至35°bx，得到粗糖浆；

(3)将步骤(2)所得的粗糖浆依次经d101型大孔树脂吸附装置进行吸附处理和电压为50v的电渗析脱盐装置进行脱盐处理，得到清糖浆和浓缩液；

(4)将步骤(1)所得的浮渣和步骤(3)得到的浓缩液经复合肥料制备装置混合制备复合肥料；

(5)粗糖浆经步骤(3)处理后，用乙醇洗脱大孔树脂吸附装置中填充的大孔树脂，得到洗脱液；洗脱液经洗脱液蒸发装置在温度60℃下浓缩，浓缩至原有体积1/15时，停止，得水分质量分数为5％的膏状色素。

根据国际标准icumsa中的测定方法检测清糖浆主要参数，结果表明：甘蔗汁处理前纯度为83.7％(重量百分比)，处理后的清糖浆纯度为86.9％(重量百分比)，提高纯度差为86.9-83.7＝3.2ap；清糖浆色值为650iu560nm；清糖浆浑浊度：55btu；清糖浆含无机盐量为0.04％(重量百分比)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。