磷酸亚硫酸法糖厂制糖工艺方案

目录 2 (一)提汁方法 2(二)压榨机座数 3(三)渗浸方法 3 (一)澄清方法 6(二)蔗汁沉降与过滤 8(三)粗糖浆处理 (一)蒸发方案 (二)排水方法 (一)煮糖制度的确定 (二)起晶方法的选择121 (一)助晶 (二)分蜜 (三)干燥 (四)包装 工艺流程及说明 一、压榨工段(包括原料的起卸及预处理) (一)工艺流程 (二)流程说明 (一)工艺流程 (二)流程说明 (一)工艺流程 (二)流程说明 生产方法的选择(一)提汁方法压榨法是用撕解机对蔗料实行适当机械破碎后通过压榨机多重压榨和破碎进一步破碎，破碎度可达97%~98%,并榨出原汁的65%~80%,再进入渗出器，渗出后排出的蔗渣一般含水量为85%左右，必须实行压干处理，使其含水量降至50%以下。压出的稀汁经澄清处理后成为末辗清汁，可导回渗出器渗取糖分，同(3)渗出法对蔗料破碎度要求高，功率消耗也大些，使用泵较多，也多(5)渗出法的混合汁色值较高，但更为清澈，使泥汁量减少，从而减少(6)渗出法的蔗渣含砂子量较多，若送去锅炉燃烧则会使锅炉管子磨损(7)渗出法因为温度较高，因而微生物导致的蔗糖损失比压榨法少，但机组辊子数Nl2成正比例的。所以，压榨机座数越多，压榨渗透，抽出率才能提升，但并非压榨机座数越多越好，如表2-1所示，因座数增多后，抽出率增长愈来愈小，五座压榨机后每增加一座榨机抽出率仅提升1%左表2-1湿榨试验出汁率[6]压榨机座数出汁率/%C累计出汁率/%C(三)渗浸方法浸最为普遍。20世经80年代初开始使用饱和渗浸法。国外有所谓混合复式渗浸(1)单式渗浸法1厂家使用。图2-1为二次单式渗浸法。水水水2-1二次单式渗浸法(2)复式渗浸法1图2-2复式渗浸法(3)混合式渗浸法来的稀汁按级数分别向前一座机输送，如图2-3所示。图2-3混合式渗浸法(4)回流-饱和渗浸法[汁还有局部回流本座渗浸入辘前的蔗渣。这样，可在不增加(或可减少)渗浸水汁一起使蔗渣吸汁饱和的称为饱和渗浸。此法如图2-4所示。水水样地逐级渗浸稀释，可使混合汁的浓度有所提升。而回流-用复式多重渗浸法提取甘蔗中的糖分。(一)澄清方法当前甘蔗糖厂使用过的澄清方法有三种：石灰法、亚硫酸法、碳酸法。石灰法是用石灰作为主要澄清剂的蔗汁澄清方法。这种方法已经非常古老。因为石灰法具有取材容易(石灰石几乎到处都能得到)、价格便宜、工艺过程简单等方面的优点，所以至今在百来种试验过的澄清剂中，石灰仍然是最常用的一种。国内有少局部甘蔗糖厂采用石灰法生产赤砂糖，有很多小糖厂亦用少量石灰提净蔗汁，生产片糖和红糖粉等几种土糖。国外制造转光度为98%以上的原糖的甘蔗糖厂大多采用石灰法。石灰法又分为冷汁加灰法、热汁加灰法、分段加灰法亚硫酸法澄清工艺的原理是利用石灰乳与亚硫酸反应生成大量的亚硫酸钙沉淀，这些亚硫酸钙是蓬松结构的，具有比较大的表面积，能够吸附胶体杂质和色素，而二氧化硫本身也能够抑制色素，这样就能够达到清净蔗汁的目的。此澄清方法的工艺流程较简单，设备少，生产成本较低，清净效率较高，能产出一级白砂糖，而且该法生产工艺灵活多变，最重要的一点是亚硫酸法的滤泥都能够做为肥料卖给蔗农，既带来了经济效益又不污染环境。碳酸法澄清工艺的原理是利用在蔗汁中加入大量的石灰乳和充入二氧化碳所生成的大量碳酸钙沉淀吸附胶体杂质和色素，这种碳酸钙的比表面积比亚硫酸法的亚硫酸钙的比表面积更大，因而拥有的吸附水平更强，所以能更好地除去杂质和色素，达到很好的清净效果，而且碳酸法的沉淀物更易于过滤，最终清汁的色值很低。碳酸法主要有单碳酸法、双碳酸法及中间汁碳酸法。其澄清效果是当前糖厂常用的几种澄清方法中最好的。由上述可知，石灰法工艺主要是用于生产原糖或土糖，清净效率比较低，不能用于生产白砂糖；碳酸法清净效率高，除去的非糖分比较完全，制成的白砂糖纯度较高，色值较低，贮存时也较少变色。白砂糖中所含的杂质较少，能够生产因而生产成本较高。另外，碱性滤泥污染环境，建厂时必须同时考虑滤泥的处理或相对应的环保措施，所以投资费用更大；亚硫酸法的清净效率在石灰法和碳酸法之间，能生产耕地白砂糖，工艺过程控制的好也能生产优质白砂糖，而且工艺流程较短，设备简单，澄清剂用量较少，滤泥容易处理，对环境污染较小，所以亚硫酸法在我国甘蔗产区被广泛使用。是在制取SO2气体的过程中，还没有适当的方法不稳定，蔗汁的pH实际上并不能稳定地保持在中性。所以，还原糖分解或蔗糖特别是在操作管理方面，对它的pH的控制要比普通亚硫酸法更为严格，否则容TDW型沉降器[21它是我国自行设计的一种结构比较简单，没有搅拌装置的多层连续沉降器，也称GQ型沉降器。它的各沉淀层的斜角较大(约45°),TDJ型沉降器121TDJ型又称多尔(Dorr)型沉降器，是一种具有套管轴分为五层(或更多),顶层为预备室作为蔗汁颗粒团聚之用，最底层为浓缩层，TDJ型沉降器主要特点是带有搅拌器，沉降层倾斜角度比TDW型小得多，快速多尔(RapiDorr)型沉降器[71它实质上是两个二层沉降器的重叠，有一个预备室和四个沉降层，第二层和第三层之间隔开(不连通),第二层和第所需体积比普通型的沉降器可减少30%,减少了设备造价。广东曾有几个大糖厂单层快速沉降器20世纪60年代以后，糖厂应用絮凝剂越来越普遍。它利条件。在60年代末期，澳大利亚和美国糖业界分别提出了甘蔗糖厂和甜菜糖厂与絮凝剂配合使用的单层沉降器的设计，并在生产上应用。国内糖厂从70年澳大利亚的SRI无盘式(trayless)的单层沉降器是最简单的环形槽进料及美国的Eis沉降器也是利用泥床过滤的作用，泥用沉降的方式分离得到的沉淀物，其中液体含量有90%以上。只起到增浓的蔗汁，也不能处理高浓度(如30°Bx以上)的糖汁。此外，滤布在运行时容易走无滤布真空吸滤机它是在环带式真空吸滤机的基础上取消滤布而使用会导致pH降低，还原糖增加和纯度降低，而当滤汁来料偏少时，因停留时间过长也会出现pH值下降情况，从而影响生产。因分离过程与气、液、固三相都相关斜波纹板快速沉降器91斜波纹板快速沉降器采用低速惯性边界分离的为10~15min,系统效率高于一般沉降系统2~3倍，得到的澄清汁清亮，与连续变色作用使色泽有些泛黑。所得清汁可直接去蒸发。该沉降器于在湾甸糖厂投入运行，5个多月的生产实绩证实它对产品质量与收回的作用相当显著：生产水平提升100t/d以上，白砂糖优一级品率达到90%以上，制糖总收回率达到87.77%(更正总收回率89.51%)。SO2残留量较高，不利于煮糖，对产品的质量影响较大糖浆硫熏对保护色源物质、抑制色素的生成有重要作用。正常的蒸发糖浆pH在6.6~6.8左右，经硫熏后pH降至6.0~6.2,因为pH值降低，糖浆色值变浅。分转化损失增大，而且在测定白砂糖色值时仍要将溶糖液调pH至7.0,未被除工艺条件，即依靠磷酸钙、亚硫酸钙的吸附除去色素，而不是靠降低硫熏pH的上浮处理其糖浆pH控制在6.4~6.8之间，避免因糖浆硫漂pH波动而在煮糖过程三、蔗汁蒸发汽量减到最低值；采用传热效能高的蒸发设备；充分回收括加热和煮糖的汽凝水)中的热能。第三效汽鼓，依次类推，末效二次蒸汽能利用的应尽量使用于物料的加热，多余的汁汽进入水喷射冷凝器，假如无法使用则全部进冷凝器。采用多效蒸发能够节约蒸汽，效数越多，则所需加热蒸汽量越少。不过，效数过多是不经济的。以不抽取汁气为例，假如不考虑糖汁的自蒸发及热损失，采用两效蒸发的蒸汽消耗量为单效蒸发的50%,三效的蒸发的蒸汽消耗则为单效蒸发的33%,效数越多，则每增加一效罐所能增加的节能效益就越少，并且所增多的设备所获得的效益增长缺乏以抵消设备投资和维护费用的增加。另外，效数的增加会增加有效温差的损失，因为蒸发系统的总温差是一定的，效数的增加会使每效罐所能分得的温差减小，这会降低蒸发罐的蒸发强度，使蒸发罐的传热系数下降，所以糖厂一般采用3~5效的蒸发方案。当前糖厂所采用的多效蒸发方案有带浓缩罐的三效压力蒸发方案、四效真空蒸发方案和五效压力-真空蒸发方案。1.带浓缩罐的三效压力蒸发方案这种方案就是在三效蒸发系统的后面再串上一个罐作为浓缩罐。在正常的生产过程中，第三效罐的汁汽全部抽用而不进入浓缩罐。浓缩罐由喷射冷凝器抽真空，离开第三效罐的糖浆进入浓缩罐内，通过自蒸发进一步浓缩，假如第三效的汁汽有多余时，可进浓缩罐再利用[Ⅲ。此种方案在设计和运行正常时，进入浓缩罐的汁汽很少，该罐主要起自蒸发作用，产生的汁汽量不多，进入冷凝器的汽量较少，蒸发系统的热量损失比较少。在生产波动时，带浓缩罐的三效压力蒸发方案可变成四效蒸发，以增加系统的稳定性，此方案具有一定的灵活性。因为各效罐的汁汽温度较高能够全面地抽取汁汽去加热和煮糖。但第一效罐的汁汽温度会达到130℃以上，糖汁易发生焦化，加深糖汁色值，影响白砂糖质量。各效温度高，糖分损失较大。为了适合大量抽汁汽的需要，要求的蒸发罐加热面积大，设备投资比较大，管理复杂。2.四效真空蒸发方案四效真空蒸发按末效罐的真空度的高低分高真空四效蒸发和低真空四效蒸发。以前，糖厂锅炉所产生的蒸汽压力低，而且使用蒸汽机为原动机，蒸汽机的乏汽温度较低，妨碍汁汽的全面抽用，抽汁汽量较少，热利用较差，全厂的汽耗较高[Ⅲ]。但是，因为各效的温度较低，糖汁中的糖分损失及色值的增加均较少。因为糖厂热电站的更新，中压和次中压锅炉及其相对应的汽轮发电机组的使用，蒸汽机已被淘汰，高真空的四效蒸发也随之逐步消失。汽轮机的乏汽温度较高，可采用低真空的四效蒸发，其特点是末效汁汽的压力略小于大气压。四效罐的汁汽温度会高一些，均可抽用，末效汁汽用于糖汁加热，多余的可进入冷凝器。因为第四效罐出来的糖汁温度较高，同时也为了使系统的操作更为稳定，低真空的四效蒸发可带上一个自蒸发浓缩罐而构成带浓缩罐的四效蒸发系统。-真空蒸发。这种方案的第一效加热蒸汽主要是绝对压力为0.3MPa汽量较少，汽耗一般为44~48%;四效真空蒸发因为补充使用一局部锅炉减压生浓度最高的是五效压力-真空蒸发方案，糖分损失和色值及维护费用都相对应减少。五效压力-真空蒸发比四效多一效质量，操作不能很好地控制从而影响产品的质量。四效真空蒸发与五效压力-真压差大于0.59MPa时不能阻汽而出现串汽现象；当榨量下降时，所需传热量减其原理是利用连通器水柱高度平衡压差，使汽凝四、结晶成糖膏(也有配入甲稀蜜的),经分蜜后的糖，用糖浆配成糖糊作甲种，其蜜作丙膏1.自然起晶法将糖浆在一定温度压力条件下蒸发，直至易变区，即较高和系数在1.4以上，随纯度而异),晶体便形成析出。该法晶核是逐步产生的，2.刺激起晶法将糖液蒸发至中间区，相当于过饱和系数1.2~1.3左右时，突然变动真空度(1)投种法(2)分割法(3)糖糊法五、助晶、分蜜、干燥和包装丙糖膏的助晶。故本设计甲糖膏、乙糖膏选用气冷式助晶机实行助晶，丙糖膏糖膏的助晶时间一般为：甲膏2~4小时，乙膏4~6小时，丙膏20~24小时。孔，再衬以金属滤网(或筛网),即过滤介质。当离心机筛篮处于高速旋转时，糖厂分离糖膏的离心分蜜机属于常速的离心机，其分离因数在600~2400之送带让白砂糖自然(或吹送冷空气)冷却，使白砂糖的温度与所含的自由水分与绵白糖),每袋装50kg或25kg。如需长期贮存和长途运输，在袋内再衬一层纸袋或塑料袋。包装方法有人工及机械包装两种方法。人工装包方法已很少使用，机械包装法使用很普遍，实现包装的机械化和自动化。机械包装即在贮糖斗下装有杠杆式的自动秤，当糖袋装满50kg后就自动停止装糖，然后由输送带将糖包送至自动秤校正重量，接着经机械自动缝包机缝口，再由输送带运入仓库，堆放贮存。本设计决定选用机械包装法实行白砂糖包装。一、压榨工段(包括原料的起卸及预处理)吸铁器《—打散机《—1#核子称《-2#撕解机《—1#撕解机蔗糠→>螺旋输送滚筒筛混合汁磷酸去澄清喂料槽《一吸镁器1#耙齿式中间输蔗机2#耙齿式中间输蔗机3#压耀机3#耙齿式中间输蔗机4#压榨机水4#耙齿式中间输蔗机图2-5压榨工段工艺流程图(二)流程说明甘蔗运入糖厂，经地磅称重后送至蔗场，再用桥式起重机卸至蔗场堆放或直接卸至卸蔗台，经喂蔗台均匀落至输蔗机，输蔗机上按有三台刀数均不一的逆转撕解机，以将甘蔗破碎至所需的破碎度，同时2#输蔗机和快速输蔗带上均安有电磁除铁器，以便除去原料中夹带的铁器。在1#、2#输蔗机处各安装有一台核子称，用于控制压榨量和蔗层厚度，以保证生产均衡。甘蔗采用五座三辊式恒比压榨机列实行提汁。每座压榨机均配有高位槽和下送滚以增强入辘；顶辊用藕筒辊加快排汁速度；采用胶囊蓄能器；采用复式渗浸的渗浸方式，即在进入末座压榨机之前的蔗渣层中加入一定量的清净水，并将末座、第四座及第三座压榨机榨出的蔗汁分别回流至其前一座压榨机的蔗渣中，作为渗浸汁。渗浸汁用无阻塞泵输送。第一、二座压榨机压出的蔗汁并作混合汁，经滚筒筛和曲筛除去蔗屑后泵送至澄清工段，而筛出的蔗糠送回第二座压榨机复榨。在每两座压榨机之间安装耙齿式中间蔗带。末座榨机压榨出来的蔗渣局部送至锅炉，作为锅炉燃料，局部则打包出售。石灰乳(8Be')一次加热(60~65℃)次加热(100~102℃)多层连续澄清汁快沉清汁清汁加热(至120~125℃)滤泥厂→出厂去煮糖清糖浆汁速沉降器反应箱絮凝剂10ppm)渣絮凝剂图2-6澄清、蒸发工段工艺流程图1.澄清工艺混合汁经滚筒筛后进入混合汁箱预灰，预灰要求pH达6.4~7.2,预灰后实行第一次加热(60~65℃),加热完毕后进入管道硫熏中和器，在此要求硫熏强度在20~24mL之间，中和汁pH在6.8~7.3之间，然后实行二次加热(100~105℃),很强，在加工甘蔗不新鲜时，因为还原糖量较高，可采用低温，低pH工艺，即预灰pH控制在6.6~6.8,一次加热温度60~63℃,中和pH6.8~7.0,二次加热糖转化，则能够采用中性偏碱工艺条件，既预灰pH控制在7.0~7.2,一次加热温度65±2℃,中和pH7.2~7.4,二次加热102~105℃,清汁pH7.0~7.2。处理顽性酸可加到600mg/kg蔗汁，预灰pH6.8~7.0,硫熏强度20~24mL,中和pH7.0~7.2。至85~90℃后进入散气箱，然后进入快速沉降器的絮 (2~4ppm),絮凝完毕后滤汁缓慢经由过汁槽进入快速沉降器，浮渣被波纹板截蒸发方案为五效压力-真空蒸发系统，末效抽后进入蒸发罐内，蒸发出的糖浆浓度要求达60~65Bx,以利于降低煮糖汽耗和水等。抽真空设备采用喷射雾化式冷凝器，真空度控制在0.07~0.08MPa。粗糖浆经加热器加热80~85℃后加入磷酸、糖化钙，后到制泡反应箱，磷酸要求控制在350~500ppm左右，糖化钙的加入量则一般由pH决定，要求加入糖化钙后糖浆pH控制在6.2~6.5范围13]。絮凝剂是在糖浆与制在10~15ppm。最后糖浆进入上浮器，在上浮器内实行上浮除杂。清糖浆环形化，以满足要求的粘度限定值，当糖浆为60°Bx时要求加热到60℃以上，63Bx时加热到70℃,66Bx时则要求加热到80℃以上[14]。糖浆上浮处理稳定控制主要是控制流量、温度、药品的稳定，这几个关键因素能够通过自动控制来达到稳定。制泡是否合理是糖浆上浮处理的重要关键，糖浆上浮处理要求打出的气泡必须幼细而分布均匀，数量适当。气泡过量和粗泡都是。气泡过量，多余的气泡在糖浆中形成大量的废泡沫，大大增加了浮渣体积，在浮升器表面形成相当厚的白色泡沫层，减少了单位体积浮渣中的絮凝剂量，削弱了絮凝剂的功能，降低浮渣的稳定性。同时造成浮渣量大，处理困难。气泡过大对糖浆气浮处理也是有害的。直径超过100μm的气泡很难与絮凝物附着，它们自行浮起。较大的气泡会在糖液中产生强烈的扰动和造成液体对流，产生不良影响。一般气泡的大小控制在30μm以下，才能被絮凝网络住。糖浆上浮处理制泡都要求气泡尽可能微细。因为微细的气泡较易被絮凝物捕捉和网罗在它的内部，形成轻的集合体。这样气泡不易散失，絮凝物浮升快而稳定，不易下沉，形成的浮渣紧密结实而稳定。制泡是否合理，则需要现场实验来验证，才能控制好气泡的大小与数量。糖浆上浮清净处理在工艺流程与条件适当、充气方法良好、气泡幼细而均匀、并应用性能良好的絮凝剂时，只需相当少的气泡就能够取得良好的气浮效果：浮升稳定，浮升速度高(如20cm/min以上),溶液清亮透明，浮渣紧密结实而稳定。充气的气泡量约为糖浆体积的0.5~1%已经充足，过多的气泡反而会造成浮渣松浮升器浮升面积的大小也是衡量糖浆上浮效果的一个关键因素。浮升面积过大，糖浆在浮升器停留时间长，糖浆转化损失也就大。浮升面积偏小，则糖浆在浮升器停留时间缺乏，浮渣与糖浆分离就不充分，上浮出汁就不清亮透明，而且还夹带有絮凝物出来，造成反底，对煮糖不利，影响产品质量。粗糖浆经上浮处理工艺后，能够除去绝大局部不溶性杂质和局部色素与胶体，浊度、残硫有较大幅度的下降，提升了糖浆纯度，得到清彻有光泽的糖浆，不需经过硫熏处理，能够直接泵去煮糖。糖糖浆乙种图2