淺談高灰處理在糖廠中的應用

黃德霄

（廣西輕工技師學院，廣西 南寧 530031）

1 應用起因和現(xiàn)狀

甘蔗糖廠多采用傳統(tǒng)的磷酸亞硫酸法對混合汁進行的澄清處理，存在清混汁純度差低和澄清效率低等問題，近年來，農(nóng)村勞動力逐年減少，砍蔗人工逐年上升，在現(xiàn)有原料甘蔗收購價的情況下，種植甘蔗的利潤已很低或虧本，導致原料甘蔗種植面積下降，入廠甘蔗總數(shù)下降較快，很多糖廠處于吃不飽的狀態(tài)，原來糖廠采用的計劃砍運榨一條龍作業(yè)，保證了入榨甘蔗的新鮮度，但由于人手不足，蔗農(nóng)很難在當天的時間內(nèi)砍夠運輸噸位，導致入榨的甘蔗新鮮度降低，澄清處理困難，另外很多糖廠為了充分利用有限的甘蔗原料，提高糖分收回率，增加經(jīng)濟效益，采取了很多的措施，特別是對壓榨收回率要求更高，采用了提高滲浸水溫、水量的方法，在提高了壓榨收回率的同時，大量的非糖雜質(zhì)，特別是一些熱溶性的膠體也進入了混合汁中，只有在強堿作用下，才能將這些物質(zhì)大部分除去。不少糖廠為了提高澄清效率，增大清混汁純度差，在各座壓榨出汁口或混合汁中加入大量的石灰乳，使混合汁的pH值由傳統(tǒng)的7.0左右提高到10.5～11。

石灰乳中的OH-與糖汁中的鋁、鐵、鎂鹽起沉淀反應，析出氫氧化物。沉淀是否完全與這些膠體粒子的電離程度有關(guān)，一般鐵、鋁、磷酸的沉淀在pH為8～9時較完全，二氧化硅要在pH為9～10，鎂則要在pH為l0～11才沉淀完全。這些無機鹽在高pH下才能徹底除去。一般亞硫酸法只經(jīng)過中性過程，所以除去很少。在加灰的過程中，pH值逐漸增加，可以充分發(fā)揮各個等電點的凝聚作用，糖汁加灰后鈣離子對帶負電的蛋白質(zhì)、果膠起靜電中和作用，而達到對這些親水膠體或高分子溶膠的凝聚而聚沉；新形成的聚沉物往往帶正電，它能吸附帶負電的色素物質(zhì)，并且與糖汁中加鈣后形成的磷酸鈣一起絮凝而聚沉。然后再進行硫熏中和，降低pH值至7.2～7.4，進行加熱沉降操作，得到清混汁純度差可以高達3～4AP，比傳統(tǒng)的方法提高了2～3AP，澄清效率得到了較大的提高。

2 傳統(tǒng)亞硫酸法存在的問題

2.1 積垢嚴重

主要是在蒸發(fā)罐內(nèi)。有些廠在真空吸濾機的水環(huán)式真空泵泵葉上的積垢也十分嚴重，嚴重影響了傳熱效能，降低傳熱系數(shù)，使蒸發(fā)糖漿錘度不易控制，耗汽量增大。

其原因是在加灰操作中，如有過剩的石灰時，羥基離子起催化作用，使銨鹽、酰胺鹽、還原糖、果膠質(zhì)分解，釋放出氨氣并在溶液中留下大量的可溶性鈣鹽，這些可溶性鈣鹽在二次高溫加熱、蒸發(fā)過程中受熱分解，形成積垢，沉積在加熱管表面或水環(huán)泵葉片上。

2.2 清混汁純度差不穩(wěn)定

主要原因是生成了較大量的可溶性鈣鹽，無機非糖分減少量不大，蔗汁中的有機酸愈多，則中和它加入的石灰量也多，形成的可溶性鈣鹽也愈多。

2.3 糖漿pH值過高，對煮糖操作影響較大

現(xiàn)在很多糖廠的蒸發(fā)糖漿不再進行硫漂處理，直接上煮糖進行結(jié)晶操作，因采用的是高灰處理，雖經(jīng)蒸發(fā)濃縮，正常情況下pH值下降0.2～0.4，所得糖漿的pH值仍在堿性范圍，糖漿的黏度較大，流動阻力增加，特別是在煮制末段糖膏時，因其純度較低，非糖分多，液面高、濃度較高時黏度就更大，出現(xiàn)對流循環(huán)不好的情況，只能慢慢熬煮，最終影響晶體對母液中的糖分的吸收，廢蜜重力純度超出指標要求，影響煮煉收回率。

3 配套措施

3.1 改進加灰的方式，避免局部過堿

因亞硫酸法廠的加灰設(shè)備主要采用單點加灰的方式，如要達到pH值10～11，需加入的石灰乳量很大，容易造成局部過堿，造成還原糖轉(zhuǎn)化，增加色值。需采用多點加灰并設(shè)置攪拌的方式加灰，使加灰均勻；另外使用的石灰乳質(zhì)量也要保證，避免過多的雜質(zhì)進入蔗汁中，現(xiàn)在部分糖廠使用石灰粉直接在攪拌箱內(nèi)進行水解，石灰乳化的程度較低，最好設(shè)置過濾裝置對石灰乳進行過濾，以除去大部分的雜質(zhì)，保證石灰乳的質(zhì)量。

3.2 保證磷酸的加入量及均勻加入

要根據(jù)化驗分析不同時期、不同地里位置、不同品種的原料甘蔗的自然磷酸值，準確添加需加入的磷酸量并均勻加入到混合汁中，確保蔗汁的磷酸值含量在400～450PPM，有條件的話，進行中和條件的“正交試驗”，確定最適的加入量，使之與加入的石灰乳進行較充分的反應，生成的磷酸鈣的同時可吸附相當多的可溶性鈣鹽，降低鈣鹽的含量，提高清混汁的純度差。

3.3 采用沉降時間較長的多層沉降器進行沉降

現(xiàn)為了縮短工藝流程，減少糖汁的停留時間，大部分糖廠使用了單層快速沉降器進行沉降處理，由于采用了高灰澄清的處理方法，蔗渣糠中一部分的樹膠質(zhì)及半纖維素易產(chǎn)生水解作用而生成膠質(zhì)物，增大了糖汁中的膠體數(shù)量，增加了沉降的阻力，降低沉降速度，加上沉降時間短，清汁中的膠體物質(zhì)除去不完全，影響清汁的質(zhì)量。所以采用多層沉降器進行沉降，其沉降停留時間較長，可以較充分沉降，減少清汁中的非糖物質(zhì)的含量。

3.4 改進收購方式，保證入廠甘蔗的新鮮度

傳統(tǒng)的以蔗農(nóng)個體為結(jié)算單位的砍蔗方式已不適應目前的形勢，由于各種原因，蔗區(qū)中的絕大部分青壯年勞動力不能在家鄉(xiāng)就業(yè)，為了改善生活狀態(tài)，基本上都是外出打工，蔗區(qū)里面剩下的都是一些老人和小孩，不能滿足砍蔗數(shù)量的要求，造成幾天甚至一個星期都不能砍足一車甘蔗，部分甘蔗變質(zhì)嚴重，糖分降低，還原糖量增大，蔗汁中的還原糖在高溫強堿下分解成各種有機酸，大部分與石灰結(jié)合成可溶性鈣鹽，從而使清汁含鈣量增加，不利于進行高灰處理。部分糖廠為了方便蔗農(nóng)，降低蔗農(nóng)的砍蔗成本，采用了設(shè)點收購的方式，相當于把農(nóng)務(wù)的質(zhì)檢前移，蔗農(nóng)每天砍下的甘蔗不論多少，均可運到收購點交售，保證了甘蔗的新鮮度，減少了后續(xù)工藝處理的難度。

3.5 減少甘蔗夾雜物

機械收割大大提高了生產(chǎn)效率，降低砍蔗的成本，是今后發(fā)展的大方向，但現(xiàn)有的甘蔗收割機械，多采用多段斬斷、蔗葉粉碎的方法，既造成蔗汁（糖分）損失，也夾帶了大量的泥沙和蔗葉，這些雜質(zhì)一是增大了糖廠的成本，二是在預處理時碎料多，壓榨入轆困難，且在壓榨的過程中帶走糖分，三是增加了混合汁澄清處理的難度。

要減少夾雜物的影響，一是改進機械收割的方法，改多段斬斷為不斬或少斬，采用機械剝?nèi)~的方式，減少蔗葉的夾帶；二是增設(shè)除雜設(shè)備，減少夾帶量；三是破碎設(shè)備改刀輥式為錘式，增加蔗料中蔗絲比重，減輕入轆困難；四是采用混合汁上浮工藝，在中和沉降前把大部分的輕質(zhì)物質(zhì)除去，減少沉降干擾，提高沉降效率。

3.6 使用糖漿上浮工藝，處理粗糖漿

糖漿上浮工藝原在很多糖廠使用，但效果不是很穩(wěn)定，主要原因是工藝控制參數(shù)的不穩(wěn)定（錘度、加熱溫度、加入的輔助澄清劑等），這些可以通過自動控制裝置進行調(diào)節(jié)，效果應該說還是很好的，既除去了部分雜質(zhì)，又適當降低了糖漿的pH值使之呈微酸性，只要在生產(chǎn)調(diào)度上合理安排，加快物料的處理，減少其停留時間，蔗糖的轉(zhuǎn)化量對生產(chǎn)的影響不是很大，但可以降低物料的黏度，減少其流動阻力，使煮糖全過程操作的對流循環(huán)良好，晶體吸收好，降低糖蜜的重力純度，提高糖分的收回率。有條件的廠家，可以使用連續(xù)煮糖罐進行乙、丙糖的煮制，降低對流循環(huán)的阻力，減少液柱效應引起的沸點升高，在保證溫度差的前提下采用較低壓力的三效汁汽進行煮糖，提高蒸汽的利用率，降低蒸汽的消耗量。

4 高灰處理的效果

高灰處理工藝能夠提高澄清效率，較大幅度地增大清混汁的純度差，見表1。如能配合上述措施，則減少非糖雜質(zhì)的含量，降低煮糖過程中的循環(huán)阻力，對流循環(huán)好，晶體能更好地吸收母液中的糖分，為提高煮煉收回率打下良好基礎(chǔ)。

表1 廣西東糖某廠2018/2019年榨季生產(chǎn)實績對比

應當指出，要改變現(xiàn)有制糖企業(yè)的格局，一是仍需從原料甘蔗入手，繼續(xù)加大“雙高”基地的建設(shè)力度，通過增加科研力度，改良品種，提高甘蔗的單產(chǎn)和含糖分，既有利于合作社（蔗農(nóng)）增加收益，更有利于制糖企業(yè)；二是要有整體規(guī)劃，適當調(diào)整甘蔗種植幅度，有計劃地進行蔗區(qū)的輪作，有助于土地的肥力的恢復，為甘蔗增加單產(chǎn)打下基礎(chǔ)；三是制糖企業(yè)要加強產(chǎn)品的開發(fā)能力，在現(xiàn)有原料總量的前提下，生產(chǎn)適應市場需要、附加值高的產(chǎn)品，增加企業(yè)的效益。