新型粉體添加型絮凝劑的開發及其在糖廠的試用

向 敏，周少基，劉法球，唐秋平，黃上遼，羅國高，梁益宇，Oleg Logvinenko

（1.廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004；2.廣西南寧賽爾制糖科技有限公司，廣西 扶綏 530002；3.UKRRESURS UKO LLC，4 Fanerna Street I，02160 Kyiv，Ukraine）

蔗汁澄清是影響制糖過程中糖品質量、收回及能耗等參數的關鍵過程。由于煮糖結晶過程中，蔗糖晶體存在包裹現象［1］，對于亞硫酸法糖廠，高的清汁濁度會增加成品的含硫量、色值和灰分含量，對于原糖廠，也會增加成品色值和灰分含量。有機高分子絮凝劑絮凝是提高蔗汁澄清度、加快沉降速度、減少泥汁量、提高過濾效率的關鍵操作之一。一直以來，高分子絮凝劑均是通過溶解、稀釋，然后才添加使用的。然而，實際使用中發現，絮凝劑溶液在制備和存儲過程中，常常由于水溫過高、水中的雜質、攪拌剪切等原因而降解。同時，絮凝劑溶液隨時間推移也會發生降解，這些都大大降低了絮凝劑的效率。

為了克服現有絮凝劑存在的缺陷，本課題組開發了可直接粉體添加的三款高分子絮凝劑TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3，這些絮凝劑具有溶解速度快，除濁率高的優點，克服了絮凝劑由于溶解而發生分子量降解降質的問題。本課題組在多家糖廠進行了實驗室小試及生產線實驗，取得了初步成果。

1 實驗部分

1.1 實驗室小試

本課題在廣西大學實驗室及廣西農墾糖業集團良圻制糖有限公司、星星制糖有限公司，中糧屯河崇左糖業有限公司、北海糖業有限公司等糖廠的化驗室進行了小試。

1.1.1 實驗材料

實驗原材料均為現場采樣，分別為亞硫酸法糖廠中和汁、濾汁、糖漿和原糖廠加灰汁。

1.1.2 實驗方法

對于蔗汁澄清，取500mL中和汁、濾汁或加灰汁，加熱至100℃后迅速轉移至量筒，加入設定量的絮凝劑，攪拌均勻，觀測沉降。沉降結束后取上清液測定清汁色值、濁度和純度。

對于糖漿磷酸上浮，取500mL糖漿，加熱至85℃，加入石灰乳至pH值等于7.0，加磷酸至pH值等于6.3，用打泡機（料理機，轉速22000r/min）打泡30s，迅速導入容器加入設定量的絮凝劑，攪拌均勻，靜置，待上浮結束后取下清液測定色值、濁度和純度。

1.2 生產線實驗

在廣西農墾糖業集團良圻制糖有限公司濾汁快速沉降澄清流程中進行，絮凝劑在散氣箱后的緩沖箱中加入，投加量為3ppm。該廠濾汁快速沉降澄清流程如圖1所示。

圖1 試驗濾汁絮凝沉降澄清流程

1.3 分析方法

清汁理化指標測定參照《甘蔗制糖化學管理分析方法》［2］。

2 實驗結果與討論

2.1 加灰汁澄清

加灰汁澄清在廣西農墾糖業集團星星制糖有限公司進行，該廠以石灰法工藝流程生產原糖，但增加了混合汁上浮工藝。實驗采用該廠大沉淀池前的加灰汁進行絮凝沉降試驗，對TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3絮凝劑和該廠正在使用的絮凝劑進行了對比實驗，絮凝劑投加量參照該廠生產投加量（3ppm）。實驗結果如表1所示。

表1 加灰汁絮凝澄清比較

由表1可知，絮凝表現最佳的為TEMPO1絮凝劑，其澄清汁濁度比使用傳統絮凝劑澄清汁的濁度下降了15.2%，純度提高了1.87AP。澄清對比實驗發現，添加傳統絮凝劑的沉降泥汁量大，而且顆粒沉降速度不一致，溶液中總有小絮體緩慢沉降，說明溶解絮凝劑的分子量均勻度差，部分絮凝劑在溶解過程中存在降解；而添加新型絮凝劑時，沉降的泥汁量相對較小，顆粒沉降速度快且一致，溶液透亮度高。

2.2 中和汁澄清

中和汁澄清在中糧屯河北海糖業有限公司進行，該廠采用傳統磷酸亞硫酸法工藝進行生產。實驗糖汁取自該廠中和汁箱，對TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3絮凝劑和該廠正在使用的絮凝劑進行了對比實驗，絮凝劑投加量參照該廠生產投加量（2ppm）。實驗結果如表2所示。

由表2可知，TEMPO1絮凝劑澄清汁濁度比使用傳統絮凝劑清汁的濁度下降了19.1%，純度提高了1.5AP；TEMPO2絮凝劑澄清汁濁度比傳統絮凝劑下的濁度下降了24.0%，純度提高了0.72AP。

綜合以上對加灰汁和中和汁的澄清實驗結果，TEMPO1絮凝劑綜合表現最佳。

表2 中和汁絮凝澄清比較

2.3 糖漿上浮

在加灰汁和中和汁的澄清實驗基礎上，選用TEMPO1絮凝劑進行糖漿上浮實驗。糖漿采自廣西東糖良慶糖業有限公司，絮凝劑添加量為8ppm。實驗結果如表3。

表3 糖漿上浮絮凝澄清比較

由表3可見，采用TEMPO1絮凝劑用于糖漿上浮，濁度去除率達75%，純度上升1.75AP，優于傳統絮凝劑的濁度去除率61%和純度上升0.53AP。由于糖漿的澄清度和純度對糖品質量和回收率有重要影響，因此TEMPO1絮凝劑值得推薦在糖漿上浮中使用。

2.4 生產線實驗

2017/2018年榨季，在濾汁澄清生產線進行了絮凝劑粉體添加澄清實驗，實驗共進行了5個小時，每隔1小時進行采樣測定，測定在廣西農墾糖業集團研發中心進行，濁度測定采用濁度儀。實驗結果如表4所示。

從表4中可見，與傳統絮凝劑相比，采用新型絮凝劑的濁度比傳統絮凝劑的濁度下降了12.71NTU，濁度去除率提高28.1%，簡純度也提升了1.64AP。同時在5小時的實驗過程中，清汁質量穩定。

表4 生產線實驗結果

綜上所述，新型粉體添加型絮凝劑用于糖汁絮凝澄清可較好的去除糖汁濁度，提高純度。但對色值沒有較大影響。一般而言，絮凝劑只是起到去除固相濁度的作用［3］，但新型絮凝劑明顯地提高了糖汁的純度，這可能是由于其通過鈣離子架橋將可溶性鈣鹽一并去除的原因。

3 結論

項目開發了粉體添加型絮凝劑并在糖廠生產線上成功試用。新型粉體添加型絮凝劑對糖汁的絮凝沉降澄清，濁度去除率提高28.1%，純度上升達1.64AP，出汁質量穩定，取得了較好的效果。具有推廣應用的價值。