无疑,清汁pH的决定应考虑到甘蔗原料的情况,如果蔗汁中还原糖或酚类物含量较高或本身酸度较大(如未成熟或受霜害或不新鲜的甘蔗),清汁pH不宜过高,但也不要低于7.0。在生产上还要注意蔗汁中还原糖对蔗糖比在澄清后的增减,不应当增加,但减少量也不应过大,一般不超过5~10% (其中包括了还原糖以外的还原性物质) 。
应当注意,蔗汁中色素的色泽随 pH升高而变深,低pH时颜色较浅。这是一种类似指示剂的变色效应,是可逆的,这种变化在中性附近特别明显。亚硫酸法澄清除去色素的作用通常在微碱性下较好,酸性下较差。但由于色素的变色作用,清汁的外观色泽不能反映这种差别,有时反而产生错觉。有些厂习惯于采用较低的清汁pH,以为此时清汁颜色浅是色素少,以为 pH 较高时外观颜色较深是产生了还原糖分解作用,这在多数情况下只是误解。清汁色值的分析要统一在pH7.0进行,才能正确地对比。
中和与清汁pH值对清汁含钙量和残留亚硫酸量的影响是很重要的,对清汁色值的影响也较大。各糖厂应当经常进行实验,研究不同时期和不同蔗汁的中和与清汁pH值的影响及其最佳值,掌握其规律。还要注意,室内试验是和实际生产情况有差异的,特别是生产上的蔗汁要在沉淀器和蒸发罐的高温下经过较长时间,pH偏低或偏高引起的不良反应比在室内试验大很多。制订生产工艺技术条件,必须充分考虑这些因素,并要特别强调控制中和与清汁pH值稳定 二次加热
在亚硫酸法中,将蔗汁加热到100℃左右可加速磷酸和亚硫酸与钙的反应,使它们较完全地生成钙盐沉淀,并使蛋白质等各种非糖分凝结得更紧密结实。加热温度一般控制100~102℃。实践证明,温度不足时沉淀物的凝结情况较差。亦曾经试验使用较高的温度,如105~110℃,发现沉淀物的凝聚情况变差,部分杂质复溶,类脂物较多分散出来,清汁较为乳浊,效果不好 二次硫熏
糖浆二次硫熏对提高白糖质量有一定的作用。不单亚硫酸法糖厂,碳酸法糖厂以及欧洲多数的清净效果很好的甜菜糖厂,糖浆在煮炼之前都经过硫熏(硫漂)。 糖浆硫熏有一定的脱色作用,这主要是亚硫酸与含双键的有机物结合减少了后者的双键数量而减弱它的色泽,以及亚硫酸将高价铁还原为低价铁而使铁化合物的色泽变浅。这些作用的大小与前面的处理情况有关,如果糖汁原来未有吸收过二氧化硫(或很少),则这些作用较大;而在蔗汁已经过高硫熏时,清汁和糖浆中还含有少量亚硫酸,这些作用就较小。不过,清汁中的亚硫酸在蒸发过程中部分挥发,部分被氧化,部分形成亚硫酸钙沉淀,糖浆还是需要再补充一些。因为亚硫酸可以减弱煮糖过程中还原糖与氨基酸的Maillard反应,减少有色物的生成。长期的生产实践说明,经适量硫熏制出的白糖的光泽和观感较好,否则煮成的白糖即使色值相近,但往往缺乏光泽,带暗淡的“哑色”,观感较差。此外,
二次硫熏还略降低了糖浆的粘度,这主要由于 pH 降低使糖浆中胶体的负电荷减弱。
但是,糖浆硫熏时pH下降,色素本身色泽亦变浅,而且这样引起的色值降低常比真正的脱色作用大几倍。实测说明,糖浆二次硫熏时色值(不调整pH值分析)的降低只有约 1/4是脱色作用,其余大部分只是随 pH变化而变色,当pH升高时即复原。如将糖浆在统一的pH 值 7.0来分析,则糖浆硫熏的色值降低是有限的。
应当注意, 糖浆硫熏 pH不可过低,低于 6.0时煮炼过程中的蔗糖转化损失就会大大增加, 并增加了对设备铁器的腐蚀,造成糖浆和白糖含铁量升高。二次硫熏以 pH6.0~6.4为宜。 有些中小糖厂澄清搞得不好,倾向于将糖浆硫熏到低 pH来压低糖浆色值,有些厂二次硫熏到 pH5.6甚至5.0以下,因而煮炼的转化损失很大。
低pH的糖浆煮成白糖的pH也是较低的。有些厂的白糖用中性蒸馏水溶解后的pH值低至6.0~6.2。这种糖似乎色泽较淡,其实是pH的影响。按国际统一分析方法,白糖色值要统一在pH7.0分析。 低pH的白糖在调高pH时色泽明显变深,有些增加数十个IU单位,对分析结果影响很大。而且,低pH的白糖的含铁量常较高,在存放时更快变黄。故硫熏pH过低对白糖质量是很有害的。 应当明确,提高白糖质量应当靠搞好澄清,二次硫熏只能起辅助作用;如果澄清未搞好,二次硫熏并不能解决问题 生产与操作管理
澄清工序处于制糖生产的中间环节,对提高产品质量和糖分收回,搞好生产平衡和节约用汽都有很重要的作用,直接影响到工厂的经济效益。糖厂的领导和岗位工人都应当认识和重视这一点。
澄清工序特别要强调搞好操作管理。大量实践证明,管理好的糖厂,澄清效果好而且稳定,产品质量与煮炼收回都比较高,广东紫坭、中山、顺德等多个糖厂都是如此。但也有不少管理较差的厂,即使甘蔗原料不错,所定澄清技术条件亦恰当,但操作控制不稳定,造成清汁质量差,白糖质量不好,有时出二级品或不合格品,制炼间的各项指标亦较低。操作管理方面的重点是:
一、稳定控制各项技术条件
澄清工段岗位多,互相影响较大,首先要加强岗位责任制和工人技术培训,结合经济措施,使各岗位认真操作。
澄清操作管理的中心是稳定:预灰与中和的酸值稳定,硫熏与加磷酸稳定,一、二次加热温度稳定,与此相关,还要硫磺燃烧稳定和石灰乳浓度稳定。澄清工序要多个岗位互相协作,加强联系,互相配合。硫熏中和岗位起着核心的作用,该岗位人员应全面了解和掌握澄清工段各岗位的情况,指导其它岗位的操作。 澄清过程各阶段的实际pH、温度等条件要经常检查分析,要鼓励工人勤检查、勤操作。特别重要的是中和酸值和二次加热温度要稳定。澄清情况不好的糖厂,最常见的问题是这两项条件控制不好,波动较大,以至连续沉淀器内产生强烈对流,沉淀物 (特别是其中较细微者)大量反上清汁区,造成沉淀器“反底”,使清汁质量恶化。
中和汁分析样本要有代表性和及时,应该在硫熏中和管道后的混合箱出口处采样。有一些中小糖厂将该混合箱放在楼下,中和汁要经过楼下贮箱再泵出至楼上才采样。样本“滞后”达5~10分钟,不可能正确指导操作。
糖厂通常以清汁酸值作为最终检查的依据,但由于沉淀器体积很大,存汁多,清汁pH不能真正地反映出中和汁pH的波动。有些厂以班平均清汁pH作为衡量岗位操作的指标,一些操作者发现上四小时pH偏低或偏高,则在下四小时有意地提高或降低pH来弥补;有些糖厂二小时清汁集合样本的pH值高至7.6或6.6 以下, 波动很大,瞬时的波动更难预料,澄清效果自然很差。
在澄清不良的厂,必须加强检查中和pH值和二次加热温度,认真抓几天,情况多数好转。对清汁pH要多抽样检查,以此作为衡量评比的依据。 石灰乳的质量很重要,要选用质量较好的和新鲜的石灰,要用热水化灰,使石灰乳化成为较细的粒子。石灰乳化要完全,未乳化的石灰粒要用筛网隔除。有些糖厂将石灰乳经过简单的沉降器,以除去石灰乳中的粗粒;或用水力旋流式分离器,可更完全地除去粗粒。但也有一些糖厂的石灰乳化不好,又无很好清除灰粒,它们进入沉淀器中,使蔗汁pH值升高。这种情况应当改进。
澄清工序各阶段必须有足够的和准确的仪表,很多中小厂存在仪表不足和不准确的问题,应认真解决。加热温度应配有表式温度计以便于观察,但仍需以水银温度计为基准。最好采用多点巡回式温度自动记录仪,定时将各项温度记录下来,有利于检查控制温度稳定。现在已有部分糖厂的加热温度用仪表自动控制,温度稳定,对改善澄清起到很大作用,该系统不复杂,应当推广。
中和pH控制很重要,人工控制的波动较大。用仪表自动检验、记录和控制是发展方向,广西的部分糖厂在这方面做得较好。采用现代化技术稳定控制澄清技术条件,对澄清工序很有利,并大大提高糖厂的技术管理水平。
二、加快物料处理和搞好清洁卫生
制糖生产要加快物料处理,特别是澄清工段。要尽量缩短物料停留时间,减少生产过程中的转化损失和不良的变化。各种物料箱的存汁量不可过多,不要用过大的贮箱。沉淀器要快放清汁,在澄清沉淀良好的基础上尽量降低沉淀器内蔗汁量,过滤机要快抽泥汁,缩短泥汁的停留时间。要经常检查沉淀器内泥汁的高度,交接班要有规定,不可超过一定量。广东中山糖厂历来对此很重视,这是提高煮炼收回率的重要措施。
糖厂生产要搞好清洁卫生工作。蔗汁中的蔗糖、蛋白质等都是微生物繁殖的很好营养物, 而且蔗汁中有不少耐热的细菌,生存和繁殖的能力很强,甚至加热到100℃都不能将它们完全杀灭,只是暂时抑制。澄清工段的很多设备中都有微生物活动,要认真重视搞好各项设备容器和车间内外的清洁,特别要注意防止在设备死角处形成“蔗饭”等细菌产物。要经常注意泥汁的状况,如它的pH偏低或带黄色,就表示沉淀器内的泥汁中有细菌繁殖,要加快排出和清除。某些结构的沉淀器排泥汁不畅顺(或内部有死角),都会有此问题。
三、加强分析与试验工作
应当经常分析混合汁的自然磷酸值,根据需要决定加入的磷酸量。 要加强对澄清技术条件进行试验研究工作,组织技术力量进行室内实验,对比不同条件的澄清效果,寻求不同甘蔗和不同时期的适宜技术条件。特别是在将开榨时及澄清比较困难时,更应做好此项工作。经过多次实验,积累了较多的数据和经验,就能对本厂澄清处理的规律和特点有较全面的了解。
室内澄清试验应分别研究各项技术条件的影响规律,不宜同时变动多个因素一起试验,否则无法分辨各个因素的影响。通常先研究试验不同中和pH的情况(前面各项处理统一),着重了解清汁pH对清汁含钙量、色值、清浊度及沉降速度的影响。 分析清汁色值要先调整到pH7.0。加磷酸量、硫熏量和预灰酸值的影响也应经常试验研究。
在这些试验中要特别注意清汁残留SO2 量,它的残留量大必然同时增大清汁含钙量,导致纯度下降,这是影响亚硫酸法澄清效果的关键。
四、提高甘蔗和混合汁的质量
甘蔗和混合汁的质量不属于澄清处理的范畴,但对澄清过程的影响非常大。各有关部门都必须十分重视。甘蔗和蔗汁质量不良会带来许多问题,严重影响产品质量和生产正常。
新鲜的甘蔗和蔗汁,糖分和纯度高,杂质少;产品质量、产糖率都较高,生产较正常顺利。糖厂应当努力提高甘蔗新鲜度,缩短甘蔗从斩下到压榨的时间。
随着甘蔗斩下后的时间延长,蔗糖逐渐转化为还原糖,蛋白质水解为有害氮化合物,细菌繁殖生成有机酸及葡聚糖等胶体物质,都会增加澄清和煮炼的困难。 新鲜的甘蔗汁,pH值相当稳定,多数在5.5~5.9之间。但不新鲜的甘蔗,蔗汁的pH值逐渐下降,会降低到 5 、甚至 4 以下;纯度由 80以上,下降至不到80甚至70以下。甘蔗中的蛋白质水解为有害氮化合物,大大增加了澄清的困难,杂质难以形成良好的沉淀物,清汁色值升高,清汁清度下降。这种蔗汁需要加入更多的石灰乳中和,并生成大量可溶性的醋酸钙等钙盐,使清汁含钙量显着增加。亚硫酸法的澄清汁含钙量,正常时约在 0.45%Bx 左右,但不新鲜蔗汁的这一数值常达到0.5~0.6%。这使蒸发和煮糖设备的罐垢明显增加,糖膏粘度增大,煮炼困难。这些因素时常危及白糖的质量。
要注意减少甘蔗夹带的蔗叶、蔗尾和泥砂杂物。蔗叶和蔗尾含有大量的高分子有机物、酚类物、氨基酸和无机盐,会使蔗汁色泽加深,澄清困难。 蔗汁中的蔗糠对澄清很不利,它含有大量的有机和无机的杂质,在加热时特别是在沉淀器内经过较长时间,会溶解或水解析出部分高分子物质、有色物和灰分,增加蔗汁色值、降低清汁质量。蔗糠中含有较多的微生物,积聚蔗糠之处容易产生发酵等不良作用。白糖中残留的微量蔗糠常是细菌活动的起因。蔗糠的比重低,沉降速度慢,或成悬浮状态,降低清汁的清度。蔗糠积聚还会堵塞设备或管路。因此,不少糖厂在压榨车间采取措施减少混合汁中的蔗糠量,例如采用二级曲筛,用尼龙网除去部分蔗糠,改善了蔗汁的澄清。不过,适量的蔗糠有利于真空吸滤机的工作,它有助于在滤布上形成滤泥层,降低滤泥的粘性,使之较易从滤布上脱落,并能增大过滤速度。为解决这个矛盾,美国Fabcon公司设计的系统将加灰、加热和加絮凝剂后形成的浮渣分离出来,用曲筛将其中的蔗糠隔出,将它直接与泥汁混合过滤,让蔗糠“走短路”,这就减少了它在高温和沉淀器中的不良作用,并消除了它们对沉降过程的不利影响 燃硫炉
一、硫和二氧化硫
硫亦称硫黄,是黄色晶状固体,有菱形硫和单斜晶硫两种。它们的熔点为110.2℃和114.5℃。初熔化的硫为浅黄色液体,在温度更高时变成红色以至黑色的粘稠液,再冷却时形成黑色的无定形硫。硫的熔化热为49.8 kJ/kg(菱形硫)和38.5 kJ/kg(单斜晶硫),液体硫的比热为0.96 kJ/kg2℃,密度为1799~1770kg/m3。
液体硫在150℃以下的粘度不大,但在160℃以上则急剧升高。在150℃的粘度(N2s/m2 )为0.0066,165℃为 0.5 ,187℃时升高到 93。
硫在高温下气化,硫蒸汽的分压力随温度升高而增大,在360℃以上气化十分强烈,不同温度下的硫蒸汽分压如下表。