一种清洁高效的亚硫酸法蔗汁澄清方法与流程

本发明属于制糖过程蔗汁或糖液澄清的领域，具体涉及一种清洁高效的亚硫酸法蔗汁澄清方法。

背景技术：

蔗汁（糖汁）澄清是制糖过程的关键环节，蔗汁（糖汁）澄清效果关系到产品质量、糖分收回率以及澄清剂的用量，最终影响到糖厂的竞争力。目前糖厂普遍采用的亚硫法澄清工艺，通过添加so2、石灰乳和磷酸，形成亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀从而将糖汁中的胶体、色素吸附而除去，因而so2和ca(oh)2在蔗汁（糖汁）中的中和反应速度及反应程度，将直接影响混合汁的澄清、脱色效果及清汁中so3^2－和ca^2＋的残留量，并进而影响后续沉淀或上浮工序中“后反应”的发生程度、沉降速度、清汁纯度等指标，以及蒸发设备的传热效率、积垢情况等，最终影响到成品白砂糖的色值、含硫量、灰分，以及糖厂的能耗等指标。

目前亚硫酸法硫澄清工艺的主要过程是将加热后的混合汁进行硫熏中和，然后将中和汁进行加热后进行沉降或上浮。硫熏中和反应普遍通过喷射抽吸立式或卧式管道蔗汁硫熏中和器完成。该硫熏中和器存在以下主要不足：（1）蔗汁吸收so2速度慢且不充分；（2）石灰与so2反应不够完全；（3）亚硫酸钙沉淀颗粒度不均匀，吸附能力较低。因此，在生产使用过程中常出现如下问题：（1）后续工序蔗汁ph波动较大，影响糖汁质量；（2）清汁中so2残留量大，最终导致成品白砂糖中含硫量高，使白砂糖降级；（3）糖汁残留钙盐含量高，导致产品灰分高、设备管道积垢严重；（4）糖汁中无机物的含量高，从而使造蜜率升高，糖分收回率降低；（5）由于caso3颗粒不结实、不均匀，吸附和沉降性能下降，脱色效果差；（6）石灰与so2反应不完全，so2得不到充分吸收和利用，硫磺用量大；（7）由于蔗汁吸收so2不充分，从散气箱排出的尾气中so2含量较高，直接排到大气中会造成环境污染。

中国专利cn200910308507.2公开了一种强化硫熏的蔗汁澄清工艺方法，该方法将从一级散气箱出来的尾气通入二级硫熏中和反应器进行硫熏中和反应，即利用so2尾气进行第二次硫熏中和反应，在一定程度上减少了尾气中so2对环境的污染。但是该专利中so2尾气的利用并不能加速so3^2-和ca²⁺的反应，对蔗汁澄清效果的提高帮助不大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种强化蔗汁中so3^2-和ca²⁺反应的清洁高效的亚硫酸法蔗汁澄清方法，该方法使so3^2-和ca²⁺能够快速、充分反应析出caso3沉淀，从而降低澄清汁中残留的so3^2-和ca²⁺，降低成品白砂糖的残留硫含量，同时提高蔗汁对so2的吸收率，尾气中so2含量，降低硫磺用量，有效保护环境。

解决上述技术问题的技术方案是：一种清洁高效的亚硫酸法蔗汁澄清方法，混合汁经过预灰、一次加热后，进入硫熏中和反应器中进行硫熏中和反应，硫熏中和反应器出来的气液混合物通入散气箱，将散气箱出来的尾气通入吸收装置，吸收装置中通入石灰乳溶液对尾气中的so2进行吸收，然后将吸收了so2的石灰乳溶液导流回到石灰乳贮箱，石灰乳贮箱同时向硫熏中和反应器通入石灰乳溶液，散气箱出来的硫熏中和汁按常规进入二次加热和沉降工序。

向吸收装置中通入石灰乳溶液和尾气的体积比为（1:100）～（1:10）。

从石灰乳贮箱中向吸收装置中通入石灰乳溶液。

所述吸收装置是喷淋式吸收塔或塔板式吸收塔。

本发明的主要特点是：（1）通过利用尾气中的so2和部分石灰乳反应后再回到石灰乳箱，然后引入到硫熏中和反应器进行蔗汁硫熏中和，可充分利用事先形成的微细的caso3沉淀颗粒作为蔗汁硫熏中和反应中的晶核，从而使硫熏中和反应中so3^2-和ca²⁺反应更加充分、快速，大大降低了中和汁中so3^2-和ca²⁺的残留量，并且增加了沉淀颗粒的吸附澄清性能；（2）采用吸收装置对尾气中的so2吸收，可使尾气中的so2浓度由通常情况的200-2000ppm降低到20ppm以下，减少了尾气中so2对环境的污染，同时有效降低硫磺用量。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

（1）使蔗汁中的残留的so3^2-、ca²⁺含量低。

硫熏中和后经过沉降澄清得到的蔗汁中so3^2-、ca²⁺的含量，直接影响到白砂糖中二氧化硫的含量以及产品灰分。随着国民经济的发展和产品质量意识的提高，白砂糖的二氧化硫含量要求有进一步降低的趋势；而糖汁残留ca²⁺含量高，一方面会导致产品灰分高，降低产品的质量，同时糖汁中无机物的含量高，会使造蜜率升高，糖分收回率降低，另一方面，糖汁中残留的ca²⁺等无机盐，会使设备管道积垢严重，降低传热效率，增加能耗和降低生产效率。本发明的实施，使石灰乳在进入硫熏中和反应器前，有一部分ca(oh)2和尾气中的so2反应，由于so2浓度低，形成微细的caso3沉淀颗粒，这些颗粒成为蔗汁硫熏中和过程中so3^2-和ca²⁺反应形成的caso3沉淀的晶核，使得so3^2-和ca²⁺反应更加充分、快速，大大降低了中和汁中so3^2-和ca²⁺的残留量，从而为最终降低白砂糖成品中的残硫量及灰分提供了必要条件。

（2）沉淀颗粒结实，吸附性能好。

在制糖澄清过程，主要是靠so3^2-和ca²⁺反应形成caso3沉淀以及po4^3-和ca²⁺反应形成ca3(po4)2沉淀从而将糖汁中的胶体、色素吸附而除去。亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀对胶体色素的吸附能力直接影响到澄清脱色效果，而沉淀颗粒的结实程度，即密度大小又直接影响到其沉降性能。硫熏中和汁反应中由于存在caso3沉淀的晶核，使得so3^2-和ca²⁺反应更加充分、快速，反应更加充分，同时使得生成的caso3沉淀颗粒结实，沉降速度快，泥汁体积少，过滤性能好。另一方面，由于反应速度快，形成的沉淀颗粒表面新鲜，颗粒对蔗汁中胶体、色素等杂质等吸附能力强，提高了蔗汁的澄清脱色效果。此外，so3^2-和ca²⁺反应形成caso3沉淀的反应速度快，会使得so2吸收充分，提高so2的利用率；同时，so2的快速稳定吸收还会使体系ph维持稳定，避免由于局部过酸使蔗糖转化，造成蔗糖损失，或局部过碱会使还原糖分解，影响蔗汁质量。

（3）减少排放的尾气对环境的污染，并降低硫磺用量。

硫熏中和反应器后，尾气中还含有大量的so2没有被吸收，这时若将尾气直接外排，一方面会造成环境污染，另一方面造成so2的浪费而使硫磺用量加大；本发明使尾气中的so2被再次吸收，一方面可以减少排放的尾气对环境的污染，另一方面可以充分利用so2，减少硫磺用量，与现有工艺相比硫磺用量能够减少0.3%-2%。

本发明与上述中国专利cn200910308507.2的不同之处在于：

（1）工艺路线不同：上述专利是利用so2尾气进行两次硫熏中和反应，尾气中的so2同时加入到已经过第一次硫熏的糖汁中，进行第二次硫熏中和反应。而本发明将尾气中的so2通入喷淋式或塔板式吸收装置，进而将吸收混合液通入到新鲜石灰乳中，然后将石灰乳加入到第一次硫熏中和反应器中，并非将so2直接通入到已经过一次硫熏中和反应的糖汁中进行第二次硫熏。

（2）作用机理不同：上述专利是利用尾气进行二次硫熏中和反应，通过搅动、混合，产生冲击、湍流。而本发明是一部分ca(oh)2和尾气中的so2反应，由于so2浓度低，形成微细的caso3沉淀颗粒，这些颗粒成为蔗汁硫熏中和过程中so3^2-和ca²⁺反应形成的caso3沉淀的晶核，使得so3^2-和ca²⁺反应更加充分、快速，大大降低了中和汁中so3^2-和ca²⁺的残留量（这是本申请的主要创新之处），从而为最终降低白砂糖成品中的残硫量及灰分提供了必要条件。

（3）产生的效果不同：上述专利中的so2尾气是在糖汁中与ca(oh)2中和反应形成caso3，在糖汁中形成的caso3不能作为晶核，不能加速so3^2-和ca²⁺反应，而本发明中尾气的so2与ca(oh)2反应生成caso3是在石灰乳溶液（ca(oh)2溶液）中形成的，然后加入到一次硫熏处理的糖汁中，在石灰乳中形成的caso3能够作为晶核，加速so3^2-和ca²⁺反应。

附图说明

图1：本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：一种清洁高效的亚硫酸法蔗汁澄清方法，混合汁经过预灰、一次加热后，进入硫熏中和反应器中进行硫熏中和反应，同时向硫熏中和反应器中通入so2气体（浓度8-17%，2000m³/h），从石灰乳贮箱中向硫熏中和反应器中加入石灰乳溶液（石灰乳溶液8波美度，50m³/h），硫熏中和反应器出来的气液混合物通入散气箱，将散气箱出来的尾气通入吸收装置，吸收装置中同时从石灰乳贮箱中导入石灰乳溶液对尾气中的so2进行吸收，向吸收装置中通入石灰乳溶液和尾气的体积比为2.5%（即通入尾气2000m³/h，通入8波美度石灰乳溶液50m³/h），然后将吸收了so2的石灰乳溶液导流回到石灰乳贮箱，散气箱出来的硫熏中和汁按常规进入二次加热和沉降工序，得到清汁中so3^2-含量为100g/lc，钙盐含量0.2cao%，清汁色值降低17%，成品混浊度降低14%。

本发明各实施例所述吸收装置是喷淋式吸收塔或塔板式吸收塔或是其他符合要求的吸收装置。

对比实验

采用本发明实施例1与中国专利cn200910308507.2的实施例1、2（以下称为对照实验1和对照实验2）进行对比实验，得到的结果如下表所示。

表1对比实验结果一览表

本发明的实施，减少排放的尾气对环境的污染，使so2得到更加充分地吸收利用，使so3^2-和ca²⁺的反应更加充分，同时反应速度大大加快，使沉淀颗粒比常规情况下更均匀且致密，结果使得糖汁中残留的so3^2-、ca²⁺降低，提高成品白砂糖的质量以及糖分收回率，减少管道积垢情况；减少尾气对环境的污染，减少硫磺的用量；caso3具有更强的脱色能力而使得澄清效果更加显著。