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甘蔗制糖的工艺流程是怎样的

作者:大发官网 发布日期:2020-04-24 10:03



  甘蔗制糖的工艺流程是怎样的 甘蔗特性、蔗汁的化学成分及性质,对制糖工艺影响甚大,是选 择生产方法及工艺条件的依据。下面跟着 一起来看看甘蔗制糖的工 艺流程是怎样的。 甘蔗制糖工艺流程之提汁从甘蔗提取蔗汁的方法有压榨法与渗 出法。 压榨法是对甘蔗通过预处理和压榨设备与渗浸系统相配合提取 蔗汁的方法。渗出法是甘蔗经预处理破碎,通过渗出设备和采用一定 的流汁系统,蔗料经水和稀糖汁淋渗,使甘蔗糖分不断被浸沥而洗出 的方法。 甘蔗压榨法 压榨提汁原理主要是将甘蔗斩切成丝状与片状的蔗料,入压榨 机, 使充满蔗汁的甘蔗细胞的细胞壁受到压榨机辊和油压的压力而破 裂,蔗料被压缩,细胞被压扁的同时排出蔗汁;借助于渗浸系统将从 压榨机排出、开始膨胀的蔗渣进行加水或稀汁渗浸,以稀释细胞内的 糖分,提取更多的蔗汁。 蔗料相继通过几座三辊压榨机被多次压榨。 在蔗料进入末座压榨 机之前加水渗浸。 加入的水称渗浸水, 一般用量为甘蔗量的 15~25%。 从末座榨出的汁称末座榨出汁, 它随即被泵入前一座压榨机作为渗浸 液,渗浸进入该座压榨机的蔗料,所榨出的稀汁再作前一座压榨机的 渗浸液, 如此直至第二座压榨机, 这就是糖厂普遍使用的复式渗浸法。 1 由第一座及第二座压榨机压出的汁合并成混合汁,送清净处理。从末 座压榨机排出的蔗料称为蔗渣。 蔗渣中水分为 45~50%, 糖分 1~4%, 纤维分 45~52%,可溶性固体物 1.5~6%。蔗渣送锅炉作燃料,或另 作其他工业原料。衡量提汁方法的提糖效率用糖分抽出率,其定义为 从甘蔗中已被提取的蔗糖对甘蔗中蔗糖的质量百分数。 甘蔗糖厂糖分 抽出率在 92~97%之间。 压榨提汁主要设备包括切蔗机、压榨机及其驱动装置、渗浸系统 及相应的输送设备。切蔗机由蔗刀及驱动装置组成。压榨机由 3 个 辊子及机架构成。三辊压榨机的辊被装嵌成三角形,视其所处位置分 别称为顶辊、前辊和后辊。顶辊与前、后辊间有一定的间隙。3 个辊 的轴端带有传动齿,由原动机如电动机、汽轮机或蒸汽机经减速装置 驱动顶辊,从而使 3 个榨辊以相同的速度转动。 甘蔗糖厂生产能力,以糖厂每日压榨甘蔗吨数来表示。处理甘蔗 的能力与压榨机座数、甘蔗破碎度、压榨辊直径与长度、辊子转速、 甘蔗纤维分和对糖分抽出的要求等因素有关。通常,糖厂采用 4~6 座压榨机组成一压榨机列。 亦有采用 2 列、 3 列, 以适应生产的需要。 蔗汁的化学成分,随甘蔗的化学成分、甘蔗收获后存放时间和环 境等不同而变化。表 1 [蔗汁成分]为蔗汁化学成分。 80 年代后期以来, 甘蔗提汁技术一方面倾向于加强甘蔗预处理, 使破碎度提高到 70~80%;注重采用高位入料槽,或者采用压力入料 辊(又称齿状入料辊)两个与传统的三辊压榨机组成五辊压榨机,以强 化压榨机的入料,并进行预压缩,从而提高压榨机生产能力 ;另方面 2 在渗浸工艺上,又在复式渗浸系统的基础上,采用压榨机出来的稀汁 的大部分回流本座压榨机, 使在不增加渗浸水量的前提下增加渗浸液 量,使蔗渣含液量达到饱和,呈饱和渗浸,充分渗浸与稀释蔗料的残 留糖分,达到进一步提高糖分抽出的目的。 压榨法耗用钢材与电力较多,但它具有的处理甘蔗能力适应性 强、技术管理方便和运行可靠等优点,使之迄今仍是甘蔗提汁的主要 方法。 甘蔗渗出法 甘蔗渗出法的基本原理是利用甘蔗细胞中的细胞质与细胞壁之 间有一层细胞质膜,对细胞外面的物质能起选择吸收的渗透作用。因 此,可以应用固―液萃取的浸沥操作,通过洗涤、稀释、浸透和扩散 作用把甘蔗中蔗糖分子转移于渗出汁中,达到提取糖分的目的。 甘蔗渗出法提汁工艺主要包括甘蔗预处理、 糖分渗出和湿蔗渣脱 水。渗出工艺又可分成两类:一类是蔗丝渗出,甘蔗经预处理成蔗丝 后进入渗出器,经渗出水和稀汁渗浸得渗出汁;一类是蔗渣渗出,是 甘 蔗 预 处理 后的蔗 丝 先 经一 台压榨 机 , 榨取 相当于 甘 蔗 含 糖 的 60~80%的原蔗汁后,再进入渗出器作进一步的渗出提汁,压榨出原 蔗汁与渗出汁合并成混合汁送清净处理。 从渗出器出来的蔗料称湿蔗 渣,水分约 85%,入脱水设备脱水,将水分降至 50%以下,送锅炉 作燃料或作其他工业原料。脱水设备所得稀汁称脱水汁,通常经加入 磷酸、石灰和加热等化学、物理方法清净处理,清汁导回渗出器以助 萃取和多回收糖分。渗出法糖分抽出率与压榨法大体相同。 3 甘蔗预处理工艺要求的甘蔗破碎度,对蔗渣渗出法为 75~80%, 对蔗丝渗出法达到 85~90%,蔗丝幼细、片状,蔗屑不应过多,以 利于更有效地渗出甘蔗糖分。预处理设备常用撕裂机或重锤式撕裂 机,切蔗机或其组合设备。脱水设备多用三辊压榨机。渗出器有多种 形式,主要有 Silver 型、BMA 型、De Smet 型、DdS 型和 Saturne 型等。不同形式的渗出器各具特点,但工艺效果大致相同。各种渗出 器都具有使蔗料连续向前移动或旋转推前的运动构件、分级渗淋系 统。预处理的蔗料送入渗出器的一端,在另一端加入约甘蔗量 25% 的渗出水,以渗淋萃取糖分,并从此端排出湿蔗渣。借助多级渗淋系 统,使蔗料与萃取液经受多级逆流渗滤,渗出汁自入蔗料端排出。渗 淋系统级数,蔗丝渗出用 12~18 级,渗出时间 20~35 分钟;蔗渣渗 出用 8~12 级,渗出时间 16~26 分钟。渗出温度是通过加热渗淋稀 汁,使维持渗出器内热裂区渗出汁温度在 80~90℃,最终渗出汁温 度在 50~65℃。影响渗出糖分抽出效率的主要因素,是甘蔗破碎度、 渗出温度、时间和渗出水加入量。渗出器生产要取决于它的规 范尺寸和流过蔗料层的蔗汁流速。 而影响蔗汁流过蔗料层速度的因素 是甘蔗质量、预处理破碎度、蔗料层厚度、脱水汁质量和渗出温度。 渗出提汁法具有省钢材、省动力、省投资、省维修费用等优点。 但技术管理要求较高,耗用蒸汽较多。 甘蔗制糖工艺流程之清净借助清净剂和加热所起的化学和物理 化学作用,并通过固液分离方法,尽可能除去混合汁中影响蔗糖结晶 的各种非糖物质,获得色值较低、清晰、较纯净的清净汁。 4 甘蔗制糖方法是以清净过程中使用的主要清净剂来命名。 各产糖 国家用甘蔗生产白砂糖、粗糖的通用清净方法主要有亚硫酸法、石灰 法和碳酸法。 亚硫酸法 采用石灰和二氧化硫为主要清净剂。混合汁经预灰(图 2[ 亚硫酸法工艺流程])、 一次加热、 硫熏中和、 二次加热后入沉降器, 分离出清净汁和泥汁泥汁经过滤得滤清汁,它与清净汁混合再经加 热、多效蒸发成糖浆,再经糖浆硫熏得清糖浆作结晶原料。 亚硫酸法工艺原理主要是利用亚硫酸离子与钙离子反应生成亚 硫酸钙粒子,吸附蔗汁中的色素;加热凝聚胶体物质与加速沉降;调节 中和 pH 值而达到某些非糖物的凝聚点而生成沉淀等化学和物理化学 的作用以达到清净的目的。 预灰与一次加热对蔗汁中微生物的繁殖亦 会起到抑制的作用。 亚硫酸具还原性, 是一种漂白剂。 它把色素暂时还原成无色物质, 当与空气长期接触又会渐渐呈色。 这就是亚硫酸法制得的白砂糖放置 时间较长会变黄的原因之一。 蔗糖在酸性条件下会水解成葡萄糖与果糖等分子混合物, 称为转 化糖。由于其具还原性,制糖工业又称之为还原糖。还原糖在酸性溶 液中稳定,在碱性溶液中当温度较高时则迅速分解,生成有机酸如己 糖二酸、葡萄糖酸等及深色的络合物。这些物质不易除去。深色的络 合物还影响产品色值。糖浆硫熏控制调节其 pH 值,是为了防止结晶 时还原糖分解, 增加色值, 并利用亚硫酸的漂白作用降低色值和粘度。 硫熏中和过程的二氧化硫是借燃硫炉燃烧硫磺时生成。 气态二氧 5 化硫由类似水喷射式真空抽吸器的多喷嘴立式管道硫熏中和器抽入。 在管道内与作喷射的蔗汁充分接触,反应生成亚硫酸。同时,在该器 尾管及储汁箱分几点加入石灰与之中和,从而完成硫熏中和工艺过 程。 加热设备大多采用多程列管式加热器。 泥汁过滤普遍采用转鼓式 真空吸滤机,亦有采用通用的板框式压滤机。带搅拌连续沉降器(又 称 Dorr 式沉降器)是沉降分离设备之一。它以隔板分成 4 或 5 层, 顶层为凝聚层,底层为泥汁增浓层,中间几层为沉降层。清净汁主要 从各沉降层放出。泥汁借助于该器中心轴慢慢带动它的泥汁耙,使之 流向底层而放出,达到沉降分离的目的。 在亚硫酸法流程中,通常还用磷酸作辅助清净剂。它与石灰作用 形成絮凝状的沉淀。它对部分非糖物和色素具有较强的吸附作用。制 糖工业界普遍认为,混合汁中含有效五氧化二磷 300~400ppm,清 净可获良好的效果。 2002-2012 年,糖厂广泛使用一种能起絮凝作用的人工合成的 聚合电解质,又称絮凝剂。它是一类高分子化合物。常用的有聚丙烯 酰胺,分子量在 200 万到 2000 万左右。它的用量极少,几个 ppm 便足以促使粒子聚成粗大的絮状团粒,加速沉降及过滤。 在亚硫酸法流程的基础上,应用絮凝剂,利用蔗汁在碱性条件下 能大量析出胶体、色素和部分无机盐,采用以气浮分离技术先使凝聚 的粒子上浮而除去大部分非糖物, 然后将它的碱性清汁用磷酸中和后 入沉降器的新工艺。所得清净汁的色值比原亚硫酸法降低 30~40%, 6 从而提高白砂糖质量。利用气浮分离技术,对亚硫酸法糖浆进行清净 处理,同样可达到改善糖浆质量,提高白砂糖质量的目的。 石灰法 以石灰为主要清净剂。将混合汁预灰至 pH6.4,加热至 60℃,然后加灰中和至 pH7.6~8.0,再加热至 100~102℃,入沉降 器分离出清净汁与泥汁。泥汁过滤得滤清汁与清净汁混合,经多效蒸 发得糖浆以供结晶用。 石灰法流程简单,设备少,只靠加灰中和蔗汁生成较少量的沉淀 物与加热的凝聚作用,清净过程除去的非糖物和色素较少,适用于生 产粗糖。 碳酸法 以石灰和二氧化碳为主要清净剂的蔗汁清净法。其工艺 流程(图 3[碳酸法工艺流程])为:混合汁经一次加热、预灰,然后在加 入过量的石灰乳的同时通入二氧化碳进行一次碳酸饱充, 使产生大量 钙盐沉淀,随即加热、过滤得一碳清汁,再经第二次碳酸饱充,然后 加热、过滤,得二碳清汁,又经硫熏、加热、蒸发成糖浆。然后进行 硫漂使 pH 降至 5.8~6.4,供结晶之用。 碳酸法工艺原理主要是利用一碳饱充过程反应生成的大量碳酸 钙粒子对胶体、色素及其他非糖分的良好吸附作用,达到降低色值和 提高清汁纯度的目的但由于蔗汁含还原糖较多,为了避免在高温,强 碱条件下分解,一碳加石灰量为蔗汁的 1.5~2.0%,一碳适宜的 pH 为 10.5~11,相当于 0.03~0.05 克 CaO/100ml 的饱充碱度。随后 的二碳饱充控制 pH 为 8.0~8.4 二碳饱充是通过进入 CO,尽可能完 全地沉淀溶解在一碳清汁中的石灰和钙盐,并吸附部分杂质和色素, 7 进一步提高清净汁的质量。 二碳清汁通入 SO,是使清汁在接近中性的条件下蒸发成糖浆,以 避免还原糖的破坏而增加色值,同时糖浆粘度也得到降低。这一工艺 作用不能以在二碳饱充时通入过量的 CO 来达到, 因为这样会增加钙 盐含量和影响清净效果。 碳酸法糖厂均备有石灰窑, 石灰石在窑中煅烧产生的 CO 和 CaO 供该法生产工艺所需。 碳酸法的清净效果优于亚硫酸法,产品质量较好。但清净耗用物 料较多,成本较高,且滤泥处理比较困难。碳酸法工艺流程比亚硫酸 法复杂,操作技术要求较高。 甘蔗制糖的工艺流程是怎样的 8

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