一压汁、二压汁低灰降硫分路澄清工艺的研究

摘要

制糖生产澄清工艺的创新研究是制糖科研工作者一直致力的革新探索方向。现行的碳酸法及亚硫酸法制糖生产工艺仍然存在比较突出的问题，如碳酸法的高加灰量并产生大量强碱性滤泥，亚硫酸法的SO2污染与糖品残硫等。为了解决这些问题，许多科研工作者进行了大量的澄清新工艺探索工作，科研工作者已认识到压榨过程一压汁与二压汁的成分存在显著的差异，然而，还没有将一压汁与二压汁按照低灰降硫的澄清方法进行系统研究的报导。本文吸取碳酸法及亚硫酸法各自的优势，针对二压汁纯度低非糖分含量高的特性，对其采用低温饱充处理；针对一压汁纯度高非糖分含量低的特性，对其采用亚硫酸法硫熏处理，然后用二压清汁的高碱度中和一压硫熏汁，达到用较少的加灰量和较低的硫磺量，提高澄清效率，降低生产成本的目的。主要的研究内容与成果如下：
　　 1、为了更针对性地确定一压汁和二压汁适用的最佳工艺参数，首先系统地分析确定一压汁和二压汁的成份特性和差异。应用甘蔗制糖统一分析方法、电感耦合等离子体发光分光光谱仪测定法及氨基酸分析仪分析测定了蔗汁中的常规成分、无机成分及氨基酸含量，结果发现：一压汁、二压汁、混合汁的成分存在显著性差异，并呈现出一压汁品质优于混合汁，显著优于二压汁品质的规律。与混合汁相比，一压汁的纯度高1.53Gp，蔗糖分高22.12%，色值含量低26.04%；与二压汁相比，一压汁的纯度高5.22Gp，蔗糖分高88.12%，色值低37.59%。一压汁中酚类色素、胶体、灰分、还原糖、葡聚糖等杂质含量较混合汁及二压汁少。在相同锤度下，一压汁中的无机成分铁、钾、镁、磷、钠、铝、铜、锌、硅含量均低于混合汁和二压汁，钙盐量与混合汁和二压汁相当。一压汁中氨基酸含量较少，为23.439mg/(100mL·°Bx)，而二压汁、混合汁及自配混合汁中氨基酸含量分别为33.074mg/(100mL·°Bx)、27.893mg/(100mL·°Bx)、26.00mg/(100mL·°Bx)。经压榨后甘蔗中的蔗糖分主要集中在一压汁中，杂质集中在二压汁中。这些分析测试数据为一压汁与二压汁清浊分流处理提供了充分的依据，也为一压汁与二压汁的低灰降硫分路澄清工艺试验指明了研究方向。
　　 2、以纯度、色值、钙盐、还原糖、残硫量及沉降速度为指标，在实验室条件下，经大量的单因素实验及正交实验，确定一压汁、二压汁低灰降硫分路澄清的较优工艺参数为：二压汁加灰量为0.8gCaO/100mL汁，饱充温度为25℃，饱充至最佳碱性等电点为pH25℃11.6，二压汁饱充后加热至58℃，一压汁的硫熏强度为2.2g/L，中和汁沉降前聚丙烯酰胺的添加量以1mg/L较合适。其中二压汁饱充pH与一压汁硫熏强度对澄清效率影响最大。
　　 3、通过对一压汁、二压汁、混合汁进行磷酸，亚硫酸法澄清处理及分路澄清实验，将新工艺与传统工艺的澄清效果进行了比较。结果发现：分路澄清处理的清净效率均在12%以上，最高可达18%，清净效率显著高于亚法处理的糖汁；当一压汁与二压汁的混合比例由65:35至50:50变化时，新工艺清汁的色值逐渐降低，与传统亚法清汁相比较，色值较混合亚法清汁低约300～500IU560，较二压亚法清汁色值低1000～1200IU560；新工艺清汁中的钙盐含量较亚法清汁低14～30%。当一压汁：二压汁为6:4时(不同比例的数据见表5-6～7)，与传统亚硫酸法相比较，新工艺可降低残硫量46%，硫磺量减少34%，加灰量增加22.5%；相对于现行加灰量为2.0gCaO/100mL汁的碳酸法澄清，石灰消耗量减少85%，碱性滤泥量降低了84%，可有效提高澄清效果，提高产品质量，降低生产成本，实现低灰降硫清洁生产。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 制糖工艺的现状及研究进展

1.2 制糖澄清工艺的国内外研究状况

1.2.1 制糖工艺研究状况

1.2.2 一压汁、二压汁成分研究状况

1.2.3 蔗汁pH与温度关系的研究概况

1.2.4 蔗汁饱充的研究概况

1.2.5 降低残硫量的研究概况

1.3 本课题的研究意义及内容

1.3.1 本课题的研究意义

1.3.2 本课题的研究内容

1.3.3 一压汁、二压汁低灰降硫分路澄清试验工艺流程

第二章 一压汁、混合汁、二压汁的成分特性分析与研究

2.1 引言

2.2 实验试剂、仪器

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验试剂

2.2.3 主要仪器

2.3 实验方法及分析方法

2.3.1 实验方法

2.3.2 分析方法

2.4 结果与分析

2.4.1 蔗汁常规成分含量

2.4.2 蔗汁中无机成分含量

2.4.3 蔗汁中氨基酸含量

2.5 本章小结

第三章 二压汁低灰澄清工艺流程的研究

3.1 引言

3.2 实验试剂、仪器

3.2.1 实验试剂

3.2.2 主要仪器

3.3 实验方法

3.3.1 混合汁加灰量试验

3.3.2 蔗汁的pH与温度的关系

3.3.3 二压汁沉降条件、饱充温度及饱充pH试验

3.3.4 二压汁澄清的加热温度选择

3.4 实验结果与分析

3.4.1 蔗汁加灰量试验

3.4.2 蔗汁pH与温度的关系

3.4.3 二压汁沉降条件的试验

3.4.4 二压汁澄清工艺加热温度的试验

3.5 本章小结

第四章 减灰降硫分路澄清工艺研究

4.1 引言

4.2 实验试剂、仪器

4.2.1 实验试剂

4.2.2 主要仪器

4.3 实验方法

4.3.1 一压汁硫熏强度的试验

4.3.2 蔗汁沉降絮凝剂添加量试验

4.4 实验结果与分析

4.4.1 一压汁硫熏强度

4.4.2 蔗汁沉降絮凝剂添加量

4.5 正交试验

4.5.1 试验因素的选择和因素水平的确定

4.5.2 正交实验设计、结果和分析

4.6 本章小结

第五章 减灰降硫分路澄清效果比较

5.1 引言

5.2 实验材料和仪器设备

5.2.1 实验原料

5.2.2 实验试剂

5.2.3 主要仪器

5.3 实验方法

5.3.1 模拟磷酸-亚硫酸法澄清工艺流程及工艺指标

5.3.2 减灰降硫分路澄清工艺指标及一压汁与二压汁量的比例设定

5.4 实验结果与分析

5.4.1 一压汁、二压汁及混合汁按磷酸-亚硫酸法澄清流程处理的结果

5.4.2 不同比例时一压汁、二压汁低灰降硫澄清处理结果

5.4.3 低灰降硫澄清与亚法澄清耗用澄清剂量比较

5.5 本章小结

第六章 经济效益分析

第七章 结果与展望

7.1 本课题的结论

7.2 创新点

7.3 展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况及论文项目来源