論甘蔗制糖澄清方法及對工藝指標的影響

廖玉芳

（南寧糖業股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

一、材料與方法

（一）主要試劑

甘蔗混合汁（未預灰、未加磷酸）：廣西某甘蔗糖廠；單寧、磷酸、磷酸氫二鈉、無水碳酸鈉、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、碘化鉀、碘、三乙醇胺、堿性醋酸鉛：國藥集團化學試劑有限公司；除了磷酸與石灰為工業級外，其余試劑均為分析純。CO2氣體：廣西南寧雙佳田乙炔氣體有限公司。8°BeCa（HCO3）2溶液制備：新鮮制備8°Be石灰乳溶液，持續通入CO2氣體，直至溶液pH值下降為6.5。

（二）試驗方法

1.無硫澄清工藝

沉淀物對蔗汁膠體與色素去除的效果取混合汁，按無硫澄清工藝（下稱無硫工藝）在最優工藝條件下進行處理，獲一清汁后，取適量樣液分析色值及膠體含量，其余分三等分，分別加入石灰乳與Ca（HCO3）2、石灰乳與單寧，石灰乳、單寧及Ca（HCO3）2溶液進行澄清處理獲得二清汁，檢測混合汁、一清汁、二清汁的膠體含量、色值，研究無硫工藝中Ca3（PO4）2、CaCO3及單寧鈣協同CaCO3對蔗汁中膠體與色素的去除效果。

2.無硫澄清工藝清汁、糖漿與白砂糖的品質分析

取無硫澄清工藝清汁（最佳工藝條件），用小型真空蒸發罐（真空度0.06MPa）蒸發獲得（65±2）°Bx糖漿，再經煮制、分蜜（雙層玻璃結晶釜，真空度0.092MPa；離心機，3000r/min，6min）獲得白砂糖，分析清汁、糖漿及白砂糖質量指標。以生產線的混合汁制取清汁、糖漿及白砂糖為對比樣（蒸發、煮制及分蜜所用設備與操作與無硫工藝的完全一樣）。

3.甘蔗制糖單寧無硫工藝機理研究

（1）清汁、糖漿、白砂糖的紫外光譜分析

取甘蔗混合汁單寧無硫工藝的清汁、糖漿及白砂糖，使用紫外分光光度計進行全波長掃描，分析單寧無硫工藝在澄清過程，特別是在高溫濃縮階段，蔗汁中有色物質吸變化情況。以生產線上的清汁、糖漿及白砂糖作對比樣。

（2）單寧無硫工藝主要沉淀物質結構表征

分別在純水和蔗汁中制備Ca3（PO4）2、CaCO3及單寧鈣等沉淀，過濾收集，觀察微觀結構。1）純水體系沉淀制備：將雙蒸水加熱至95℃，加入石灰乳調節pH值為8.6±0.1，分四等份，分別加入H3PO4，Ca（HCO3）2溶液，單寧溶液，單寧和Ca（HCO3）2溶液至pH值下降至7.0±0.1。過濾收集沉淀物質，真空干燥后進行電鏡掃描。2）蔗汁體系沉淀制備：取混合汁，在最優工藝參數條件下用單寧無硫二步澄清工藝處理獲得一清汁，將一清汁加熱至95℃，用石灰乳調節其pH值至8.6±0.1，分三等份，分別加入Ca（HCO3）2乳液、單寧溶液、單寧和Ca（HCO3）2溶液至蔗汁pH7.0±0.1，分別過濾收集沉淀，真空干燥后進行電鏡掃描。

（三）檢測方法

清汁與糖漿純度、色值、還原糖分及電導灰分測定分別采用二次旋光法、國際食糖分析同一方法委員會（International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis，ICUMSA）方法、蘭-艾農恒容法及電導法，濁度采用便攜式濁度儀測定。白砂糖質量指標的測定方法均參照GB317-2006《白砂糖》。

（四）紫外光譜掃描

將糖液稀釋至1°Bx，白砂糖則用蒸餾水溶解成50°Bx溶液，過濾，用紫外-可見分光光度計進行全波長掃描。

二、結果與分析

膠體與色素是制糖澄清去除的主要物質，無硫工藝中，CaCO3、Ca3（PO4）2及單寧鈣對蔗汁中膠體去除率分別為25.63%、29.89及32.05%；脫色率分別為29.23%、31.91%及34.89%，均有良好去除效果。在蔗汁體系中同步生成單寧鈣與CaCO3沉淀，對膠體與色素去除效果最好，分別達到46.17%和50.61%，優于亞硫酸法水平。因為無硫工藝中，Ca2+與H3PO4，Ca（HCO3）2及單寧之間反應均是堿性條件下進行的，反應更迅速完全，生成沉淀物對膠體色素吸附能力更強；同時蔗汁pH值為8.2～8.5時，蔗汁中膠體物質處于等電點，凝聚作用更明顯，也利于它們被沉淀物吸附。

三、制糖工藝技術指標在工業自動化技術中的應用

（一）工業自動化技術中蒸發和澄清工藝的闡述

工業自動化技術中蒸發和澄清工藝具有流程復雜性以及混合性特征，在這個過程中糖漿系統以及用汽系統承擔著重要的職責。為了能夠充分發揮出糖漿系統以及用汽系統的作用，制糖工藝相關工作人員應當將液位檢測點放置于粗糖漿箱、混合汁箱、五效蒸發罐等相應的箱器中，從而為糖漿系統作用的發揮提出參數依據。與此同時，為了確保工業自動化技術中蒸發工藝能夠順利完成，制糖工藝相關工作人員應當重點關注五效真空蒸發過程中的加熱溫度，為此，制糖工藝相關工作人員還應當將溫度檢測點放置于、五效蒸發罐以及加熱器中，確保用汽系統能夠充分發揮出應有的作用。借助于糖漿系統以及用汽系統，能夠確保在降低能耗的狀態下，有效地提升糖分回收率。

（二）工業自動化技術中結晶工藝的闡述

工業自動化技術中結晶工藝通常包含了連續結晶法以及間歇式結晶法，與間歇式結晶法相比，連續結晶法具備液面低以及靜壓損耗低等特點，有利于在確保熱能使用率的基礎上，大幅度縮短煮糖時間，從而順利形成流結晶。而間歇式結晶法的優勢則在于成品糖質量較高。實際上，無論是連續結晶法還是間歇式結晶法，有效地降低了人工因素干擾的同時，還降低了生產能耗。為了有效縮短結晶過程，制糖工藝相關工作人員應當將攪拌器放置于結晶自控系統當中，從而形成一體式的結晶系統監測點。與此同時，為了有效增強結晶過程的穩定性，制糖工藝相關工作人員應當重點關注雙控制器和雙路穩壓電源使用情況，從而確保結晶自控系統的安全性。

結束語

綜上所述，開展制糖工藝技術指標與工業自動化技術淺析研究工作是非常有必要的，確保制糖工藝技術指標的可實施性將為制糖工業自動化技術的發展奠定堅實的基礎。