制糖工作原理

1、制糖的工作原理序言在这个酷热的暑期里，我们五人有幸抵达了北大荒糖业进行了一次深入的检查。北大荒糖业预期经济效益，项目建成投产后,预计年产值8,000万元,利税2,400万元，利税率30%。建设年产4,000吨酵母生产线，总占地面积5公顷，主要设备购置、安装，厂房建设及污水办理系统等。生活无时无刻都在受环境的影响，我们对环境的意识也逐渐加深，红兴盛糖厂的深入产业改革后，获取较娇人的业绩，为我县的经济跳跃做出了较大贡献，在我县提出“工业强县”的目标中起重视要的作用，也成为人民心目中的明星企业。甜菜的分布和含糖量以甜菜为原料，经提汁、清净、蒸发、结晶和分蜜等工序制成白砂糖、绵白糖等蔗糖产品的过程。甜

2、菜属藜科植物，有野生种和种植种。糖用甜菜是种植种中的一个变种，通称甜菜。它的块根中含蔗糖高，一般达1520，是制糖工业的主要原料之一。其茎叶、青头和尾根是优异的多汁饲料。世界上有40多个国家种植甜菜,主要分布在北纬3063。种植总面积达800万公顷以上，年总产量近3亿吨，其中约80产于欧洲。甜菜种植面积和产量最大的国家是苏联，其次是法国、联邦德国、美国和波兰等。西欧一些国家的甜菜单产达50吨公顷。中国甜菜主要种植在北纬40以北，包括东北（黑龙江、吉林、辽宁）、华(内蒙古、山西)和西北（新疆、甘肃、宁夏）3大产区。山东、江苏、陕西、河北等省也有少量种植。全国种植面积约50万公顷，其中一半以上在黑

3、龙江。西北产区多采用灌溉种植，加以日照长，甜菜单产和含糖均较高。1/10甜菜块根分根头、根颈、根体和根尾4个部分。根头含糖分低，有害于制糖的物质含量高。根颈是根头和根体的结合部。根体占块根的大部分，含糖分高，含有害物质少，是对制糖最有价值的部分。根尾含糖低，而且易失水萎蔫和腐化，收获时要切掉。甜菜块根含糖差异甚大，其他成分也很复杂。一般水分占75，干固物占25，其中糖分占17.5，非糖分占7.5。非糖分中的不溶性物包括纤维素、半纤维素、果胶等，占5；可溶性物包括含氮物、灰分、还原糖、有机酸等,占2.5。可溶性含氮物和钾、钠等灰分在制糖中不利于蔗糖结晶，其含量是衡量块根工艺质量的重要指数。送往甜

4、菜收买站和糖厂的甜菜要经过珍藏以便陆续供给糖厂加工。珍藏中要防范失水萎蔫和冻化变质，以减少储藏甜菜的糖分耗费和防范质量变坏。甜菜珍藏有田间临时珍藏、收买站珍藏和糖厂内珍藏3种方式。在糖厂内以草帘和塑料薄膜覆盖甜菜大堆，并加以通风、灭菌，防范甜菜受冻或发热腐化。在严寒到临时可转入冻藏。将甜菜冻固后集成长2050米、底宽1220米、高34米的大堆，用塑料薄膜和草帘多层覆盖，防范外界天气转暖时引起甜菜化冻。这样可以较长远珍藏，甚至半年以上。甜菜制糖的过程包括提汁、清净、蒸发、结晶、分蜜、干燥等工序,其中后道工序的工艺技术与甘蔗制糖的基真相同（见制糖）。一、预办理组先要进行甜菜预办理和切丝，尔后制取溢

5、出汁。预办理泥沙，甜菜在加工前要经过输送、除杂、冲洗等预办理。待加工甜菜存于糖厂甜菜窖，窖下设有截面呈长形、底为圆角的流送沟通往制糖车间。窑内装有水力冲卸器，以57倍于甜菜量的水将甜菜冲入沟内。沟上装有除草、除石设备。经流送和除去草石等杂物的甜菜送入冲洗槽，进一步洗净表面附土，除净残留砂石。机械化收获的甜菜由于含杂量大，一般要经两级冲洗。加工冻甜菜时流送冲洗还有解冻2/10作用。流送冲洗废水可回收循环使用。也有采用干法输送的，即用传达机械将甜菜除杂，直接送到冲洗槽。二、切丝洗净甜菜平时用斗式升运机或皮带机经磁力除铁后送入切丝机的贮斗中。常用切丝机有平盘式和离心式，平盘式切丝机主要由垂直轴和旋转

6、刀盘组成。嵌有切丝刀的刀框置于刀盘外圈上，盘中央安装主轴和传动装置并用罩帽遮住，刀盘外缘装有套筒与罩帽形成环状空间，充入甜菜柱。在刀框的上部有一逐渐减小通道的压菜板，当刀盘旋转时甜菜被夹住压向切丝刀而切成菜丝。离心式切丝机刀框直立于机身的圆周壁上。落入机内的甜菜在随主轴转动的三桨蜗形板和惯性离心力作用下沿筒壁搬动而被固定在壁上的刀片切成菜丝。切丝刀片有带立刃和不带立刃的涟漪形刀，也有平板梳形刀。中国多采用带立刃的涟漪形刀。切出的菜丝为V形。菜丝应厚度均匀,拥有必然弹性和机械强度并有较大的表面积。菜丝群的透水性应优异，以利于糖分提取。新鲜甜菜切出的菜丝长度应在8m/100g以上,碎片小于5，不含

7、联片。三、溢出溢出汁制取，以水为溶剂将菜丝中糖分提取出来的过程称溢出，获取的含糖水溶液叫溢出汁，提取糖分后的菜丝叫废粕。溢出中要求以必然量的水最大限度地将菜丝中糖分提取出来，而非糖分则尽量保留在废粕中。甜菜中的蔗糖存在于细胞液中，切成菜丝后菜丝表面上好多细胞被切破，溢出时糖分连同非糖分被浸出。但菜丝内部细胞中的糖分被包在细胞壁内，必定使组成细胞壁的原生质发生变性才能经过细胞壁渗析出来。用加热的方法可使原生质凝固，菜丝被水浸泡时糖分借助渗析作用扩散到水（汁）中，水则浸透到细胞内。这样菜丝中的糖分不断进入汁中，直到汁中的糖分浓度凑近菜丝中的时为止。3/10生产中采用逆流溢出的方法，即菜丝从溢出器的

8、一端连续进入,导向另一端排出;溢出用水则从出菜端连续进入，与菜丝作逆向流动进行溢出后至进菜端排出。由于进水是与将要排出的废粕接触，进菜丝则与含糖分将达最高的汁接触,故菜、汁间向来能保持必然浓度差,使溢出过程得以快速、有效进行。溢出中菜丝质量、温度、时间、提汁率（所得溢出汁质量对菜丝质量的百分数）、菜丝与汁的接触方式、微生物活动等都是重要控制因素。采用性能优异的溢出器也极为重要。溢出设备经历了由中止到连续的发展过程，中国在60年代开始用连续溢出器取代中止操作的溢出罐组。连续溢出器主要有转鼓式、喷淋式、塔式、斜槽式等形式，各具特点，工艺收效大体周边。大型溢出器单台生产能力已达7000100吨（甜菜

9、）日或更高,并实行自动控制。中国甜菜糖厂多采用Dds斜槽式双螺旋连续溢出器（图1）。器体呈长槽形，与地面成8倾角。槽内设两条平行、反向旋转、部分叠交的螺旋推进器。螺旋叶由不相同间距的螺带焊成，在同步旋转中将菜丝由溢出器的低端(首端)推向高端（尾端）。首端上面是菜丝进口。溢出器的尾端有可以调治方向的进水喷头和回送压粕水的进水管以及排出废粕用轮。溢出器的侧面和底面有分段夹套式蒸汽加热室。菜丝经皮带秤称量后，由带式输送机送至溢出器的进菜斗，在双螺旋的推进下菜丝大体沿双螺旋线缓慢前进。温度为5060、pH5.56.5的溢出用水及回收的压粕水从溢出器的尾端进入，靠位差与菜丝作逆向流动。底面和侧面的蒸汽夹

10、套中通以来自多效蒸发罐的汁汽，将菜水混杂物加热到要求的温度。溢出温度是重要的控制参数，既要满足甜菜细胞壁原生质凝固的要求，又要防范细胞壁高温水解、菜丝变软失去弹性而以致溢出汁纯度降低和流通困难。适合的温度还可有效地控制器内微生物的活动。随加工甜菜质量不相同，最适温度为7075（新鲜甜菜）或6570（冻甜菜、冻化甜菜）。自己没有4/10加热面的溢出器如转鼓式等，则可用加热后的溢出汁将冷菜丝热烫到7072后，再送入溢出器中。菜丝在溢出器中大体延留6080分钟，菜丝中的糖分几乎全被提取出来,废粕含糖约0.3（对甜菜）以下。溢出汁经过首端的除渣板输出。用泵送到清净工序。提汁率一般控制在110120，以

11、便充分降低废粕含糖又不致过于冲稀糖汁。溢出汁呈暗褐色，微酸性(pH6.06.5)，易起泡沫。除含有1216的蔗糖外，还含有2左右的多种非糖分。成分受甜菜质量、储藏情况和溢出条件等影响而有很大差异（见表）。溢出过程中须按需要加入灭菌剂和消泡剂，以保持正常操作，加工冻化甜菜时特别重要。溢出器排出的废粕经压迫脱水后获取压粕和压粕水。压粕水经过必要办理后可回收到溢出器中。湿粕（约含干固物67）量约为加工甜菜量的90。四、清净溢出汁中非糖分的存在会对加工造成困难，影响糖质量量并增加废蜜量和糖分损失。因此在进行糖汁浓缩和结晶从前要进行清净，以尽可能地除去非糖分。清净目的是：除去溢出汁中的悬浮粒子；中和溢出

12、汁的酸性；除去着色物质；尽量除去非糖分，特别是表面活性非糖分和胶体物。经过清净使糖汁纯度提高、粘度和色值降低，为煮糖（结晶）制备好优异原料糖浆。方法糖汁清净要经过加入清净剂实现。常用清净剂有石灰(CaO)、二氧化碳CO2和二氧化硫SO2。5/10依照所用主要清净剂的不相同，糖汁清净基本上有石灰法、亚硫酸法和碳酸3类。后者清净收效最正确。甜菜糖厂平时用甜菜直接生产质量较高的白糖，一般采用碳酸法。平时两次充入碳酸气，又叫双碳酸法。工艺流程见图2。对溢出汁先进行预加灰（以石灰乳形式加入），以中和酸度和最大限度地凝聚和积淀非糖分（主若是胶体等高分子物质）。尔后加热，再加入过分石灰乳，即主加灰，作用是：

13、使非糖分在强碱高温作用下分解，提高糖汁的热牢固性；为今后碳酸饱充供给足够的氢氧化钙。主灰汁经加热后第一次充入碳酸气，将氢氧化钙饱充生成不溶解的碳酸钙。再生的碳酸钙对非糖分有优异的吸附作用，与饱充至最正确碱度下凝聚的非糖分结成颗粒积淀。经过滤除去积淀非糖分后再加热进行第二次碳酸饱充，使糖汁中节余的氢氧化钙和钙盐量降至最低限度。否则在糖汁蒸发过程中会使加热面上严重积垢。而非糖分过多的带入糖浆中不仅会使结晶发生困难,且提高废蜜量,增加工艺糖分损失。在蒸发前后糖汁还要进行硫漂(通入SO2)，进一步降低色值和粘度，并起杀菌作用。双碳酸法清净一般可除去溢出汁中3045的非糖分。尽管清净效率还不够高，但好多

14、有害非糖分的去除已可满足结晶前的要求，可生产出质量较高的白糖。碳酸法制糖中的工艺糖分总损失期为3（对甜菜），即从含糖15的菜丝中约可获取12的糖。传统的双碳酸法清净还存在着一些缺点，如流程较长，清净效率不太高，石灰耗用较大，对原料质量变化的适应性较差等。近几十年来好多国家对此传统流程作了大量研究，建立了一些更适合于自己条件和要求的改进流程。中国甜菜糖厂生产期长，加工甜菜中约有70是冻固甜菜及冻化甜菜。此时甜菜质量下降，溢出汁纯度降低，还原糖含量高升（较新鲜暖甜菜高45倍）。因此在清净工艺上要作相应改进才能保证生产正常进行。主要改进工艺:在预加灰中增加碳酸饱充泥汁回流,采用渐进预灰设备及延长预灰

15、作用时间。泥汁回流能促进非糖分凝聚积淀，增大积淀粒子的粒度和重度。采用渐进6/10预灰可使糖汁碱度均匀逐渐上升，胶体凝聚更加完好。预灰作用时间则相应延长至20分钟以上以提高收效。在主加灰中，一般在暖甜菜加工时期采用热主灰（温度8085）,流程较为简单,糖汁过滤性能也好。加工冻菜及冻化腐化甜菜时采用冷主灰(温度40左右)，可降低还原糖分解的添色率，以保证中间制品糖的色值。为了更好地办理冻化腐化变质甜菜，在第一次碳酸饱充前增加预饱充过程，让预饱充汁经过滤后再进行两次饱充，可改进糖汁沉降过滤性能并提高清净效率。设备:上述清净用设备按作用可分4类：化学反应设备，包括预灰桶、主灰桶、碳酸饱充罐和硫漂器等

16、。在设备内进行化学反应和改变糖汁pH值，使非糖分凝聚、积淀和分解。加热设备,用于加热以降低糖汁粘度,促进胶体凝聚，加速化学反应的进行，在必然条件下还有利于提高糖汁的热牢固性。过滤设备，包括各种沉降器和过滤机，用以除去积淀和凝聚的非糖分，获取清汁。制造清净剂设备，主若是石灰窑和燃硫炉。用焦炭或无烟煤在石灰窑内煅烧石灰石制得石灰和二氧化碳。离子交换清净技术为了提高清净收效，制糖工业中睁开了离子交换树脂，离子交换膜电渗析、超滤、反浸透、表面活性剂等清净技术的研究。其中离子交换法比较成熟，收效显然。糖汁在清净中如加上离子交换办理,非糖分可除去95以上,色素物质几乎完好除去，糖汁纯度可达98，可制成精糖

17、。离子交换技术主要应用在:脱盐,用H+型阳离子交换树脂及OH-型阴离子交换树脂脱去糖汁中的盐类。脱钙，用于办理稀汁,将糖汁中的钙盐转变为钠盐,以减少和防范蒸发罐、加热器壁上结垢。脱钾、钠，糖浆中存在的钾、钠离子会阻挡蔗糖结晶，增加蜜中糖分。7/10可用镁离子交换树脂将钾、钠离子脱去。脱色，利用离子交换树脂有吸附色素的作用将糖汁脱色。转变，在H+离子作用下将蔗糖转变为葡萄糖和果糖，制成部分或全部转变的液体糖。用离子交换法清净糖汁的优点：提高糖分回收率和产质量量，降低废蜜量。减少蒸发罐、加热器内的结垢。对各种不相同质量的甜菜拥有极强的适应能力。可用以直接制得精白糖和高级糖浆等。碳酸法因其经济有效而

18、长远沿用。离子交换法规平时是在碳酸法清净的基础上作深度清净，进一步提高产质量量和产糖率。但终究因花销高、又产生大量重污染度废水而未获宽泛采用。五、蒸发一种有隔室蒸发罐属于制糖用蒸发罐。其主若是将蒸发罐底封头，降液管和上管板上方蒸发室全部隔成若干个相应的隔室，蒸发室不全部分开，只分开糖汁，不分开汁汽，隔板高度以高出正常糖汁的沸腾液位为准。进入蒸发罐的糖汁依次由第一隔室到最后一隔室，基本上做到先进罐的糖汁先出罐，后进罐的糖汁后出罐。战胜了现有蒸发罐糖汁回混程度大，停留时间长，传热效率低，积垢快等缺点。而且使用可靠，结构简单可行。六、结晶合用新式公开了一种制糖真空结晶罐下置式搅拌装置，由主动轴、叶轮

19、、电机等组成，该结晶罐罐体底部中心设有一个孔，主动轴的一端伸入到罐体的中心降液管内，在中心降液管内的主动轴一端设有叶轮，主动轴另一端与电机连接，罐体底部设有导流锥，在主动轴与导流锥的连接处，依次设有机械密封装置与填料函密封装置，罐体底部还设有出糖口。本合用新式结构简单，不仅拥有提高糖膏在结晶罐中的循环速度，提高结晶罐的传热系数和蒸发强度，缩短煮糖时间，提高产质量量和回收的显然优点，而且因采用了填料函密封和机械密封的双重密封，从而解决了下置式不易密封的问题。加速结晶速度。七、分别8/10炼糖期二次硫熏出来的糖浆，加入活性炭后，用液固分别机过滤，该过滤介质实质是理想的过滤层，不用担忧要先形成过滤层

20、，而是直接隔滤活性炭的粒子，因此液体内全部固体杂质都能除去，过滤前糖浆色值6.95st.经过滤后3.7st.经过滤速度9.1升/分。比过去生产葡萄糖浆时测得的板框压滤机过滤速度1.5/分快好多。八、包装最后一步就是装袋封闭。这就是制糖的整个过程，但还是不够详细，详细的步骤可以绘制一幅制糖工艺流程图。九、总结在此次检查中我也发现了一些问题，也总结出精髓糖厂要注意的事项：（一）工艺流程的选择，要先将产质量量要求和日产量确定下来。依照原料的质量纯度、转光度、色值、晶体粒度（包括砂粒均匀率）和其他杂质含量来采用生产方法，自然流程越简单越好。关于世界各地糖厂生产优异白糖的工艺流程和广东省使用原糖生产精糖的工艺流程，我在技术学习班编写的学习讲义中精髓糖生产的工艺管