2. 在这类沉降器中，清汁向上升而沉淀物向下沉，两者的运动方向是正好相反的。沉淀物的沉降类似“逆水行舟”，清汁的上升大大减低了沉淀物沉降的实际速度。用力学原理分析，就是沉淀物的沉降力 (由比重的差别产生) 与液体上升对沉淀物的上升力互相作用。清汁上升稍快或沉淀物沉降稍慢，清汁就将沉淀物带走，即“不进则退”。这种工作方式，对于石灰法和亚硫酸法的蔗汁中不结实不稳定的沉淀物是很不利的。应当注意，目前普遍使用的多尔沉淀器也是这种工作方式。但后者使用多层结构、使沉降面积增大几倍，大幅度降低了清汁上升速度，相对弥补了这个缺陷。不过，也因为这个原因，多尔沉淀器就成为糖厂最庞大、笨重、效率最低的设备。这是需要今后认真研究改进的。作者正在研究开发的平流式沉降器，将彻底解决这个问题 低温磷浮法— 21 世纪的制糖新工艺
制糖工艺的基本方法：石灰法、亚硫酸法和碳酸法都有百年或以上的历史。它们都存在较大的缺点：石灰法不能生产白糖，亚硫酸法的产品质量难以适应市场对优质产品的需求，碳酸法滤泥对环境的污染严重。
多年来，国内外为改进制糖工艺方法进行了很大量的研究和试验。然而，这些问题都难以解决。几十年来制糖工艺的基本流程和面貌变化不大，而且糖厂使用的石灰等化学剂量越来越大，导致成本增加，废弃物量增大。
作者经过多年的研究，成功开发了一种新的澄清方法—低温磷浮法。在几个糖厂的室内试验效果很好。这种新方法得到广西南宁糖业股份有限公司和南宁糖纸厂，以及贵糖（集团）股份有限公司和制糖厂的重视和支持，投入很大的力量制造安装设备，在 2000～2001 年榨季先后进行生产性中试，连续运行至榨季末，规模为日处理 1000 ～ 1500 吨，达到预期效果 [1] 。
这种新工艺用在碳酸法糖厂，在保持清净效果好和产品质量高的前提下，可以彻底解决滤泥污染问题，把全部滤泥都变成可利用的资源，并大幅度减少石灰用量和滤泥产量。它也可以用在亚硫酸法糖厂，大幅度提高澄清效果，生产低色值的白糖；亦可以降低硫熏强度和硫黄用量。而且，在这种方法的基础上还可以进一步开发多种其它较简单而高效的澄清方法，前景非常广阔。
作者对大力支持本项目研究的广西贵糖（集团）股份有限公司和南宁糖业股份有限公司和制糖厂的领导以及有关工程技术人员和工人表示衷心的感谢。正是由于他们的远见卓识和认真负责的工作，使本项目的研究能够顺利进行和取得良好的效果 低温磷浮法的机理与特点
低温磷浮法的主要特点是将混合汁先在低温（约 50 ℃）下进行磷浮处理，所得的浮清汁再进行简化的碳酸法或亚硫酸法或其它新方法处理。这是针对传统的澄清方法的主要缺点采取的根本性改革。
传统的石灰法和亚硫酸法澄清都要将蔗汁加热到约 100 ℃。加热可以杀菌、使蛋白质凝结，并加速磷酸、亚硫酸与石灰的化学反应。如果加热温度不足，澄清效果一般较差。
不过，将蔗汁加热到高温度会产生多种不良的化学反应，但这在过去没有引起足够的重视。甘蔗压榨汁中含有很多悬浮颗粒如蔗糠、蔗蜡等，还有大量的半悬浮微粒如淀粉等。它们原来是不溶解的，但在加热后特别是高温长时间后，会有相当部分以不同的方式分散到液体中，一些原来浅色的物质在高温下变为深色物质。主要问题如下：
1. 蔗脂在 55 ℃以上熔融、蔗蜡在 80 ℃以上熔融，就分散到水中形成乳浊液；在温度降低时又复变为固体或半固体。在糖厂的设备中经常发现这类物质，
[2]
特别是在滤布的表面，蔗脂和蔗蜡的积聚明显地降低了滤布的过滤性能 。国外生产的原糖常含有不少类脂物，加入有机溶剂可以将它抽提出来，呈棕黄色或绿色。将它加入到糖液中加热，则分散在糖液中，使糖液变乳浊和深色 [3] 。据国外研究，石灰法澄清良好的清汁和所生产的原糖中的胶体物质，有 30 ～ 33% 是类脂物；如将它们除去，糖液的过滤速度可提高几倍 [4] 。
2. 淀粉在60～80℃的热水中吸水糊化，随后分散形成为很粘稠的胶体溶液。
[5～11]
外国的甘蔗糖厂对淀粉很重视，对各种糖品的淀粉含量有许多分析数据 。糊化后的淀粉使糖汁沉淀和过滤困难，增大糖膏粘度，降低蔗糖的结晶速度和晶体质量。印度 21 个糖厂的耕地白糖样本的淀粉含量 , 其中 19 超过
100ppm , 最高达 300ppm [12]。国内过去对此较少注意，最近的一些研究报告表明，亚硫酸法糖厂的白糖含淀粉量普遍超过50ppm ，有些厂甚至超过100ppm[13] ，它增大了白糖的浊度，降低了质量。但三个碳酸法糖厂的白糖含淀粉只为 10～30ppm 。这个巨大的差别是由于碳酸法在约 55 ℃下进行过滤 ( 或沉淀 ) 除去汁中的不溶物，大部分淀粉未及糊化就被除去。而亚硫酸法将蔗汁高温加热，难免使较多的淀粉糊化而分散溶解。
3. 蔗糠中所含的果胶和一些多糖类物质，原来也是不溶解的，但在高温下会逐渐溶 解或水解后溶入糖汁中。人们熟知，压榨过程如用高温渗透,会大大增加蔗汁的胶体含量和澄清的困难，其原因是相同的。又据苏联的研究，甜菜渗出时如温度超过 80 ℃，果胶就大量溶入汁中，造成澄清、过滤和结晶的困难[14]。国内也有研究指出了混合汁中的蔗糠对制糖的不良影响 [15,16] ，其中一个重要因素是它在高温下会溶解出一些有色物和高分子有机物。
4. 蔗汁中的多种酚类物受热时会分裂或缩合形成更深色的物质，蔗汁中原来无色或浅色的前花色素甙 (proanthocyanidin) 在受热时逐渐水解成为有色的花色素（以及单糖），这些方面都有不少论文提到[4,17 ～ 22]。只是由于澄清处理生成了大量的亚硫酸钙、磷酸钙或碳酸钙沉淀，吸附除去了大量的色素，才使糖
汁颜色变浅。如果没有那幺多的沉淀物起吸附作用，则加热使糖汁颜色加深是很显着的。
国内过去有一种流行的观点，以为加热可以使胶体物质脱水凝结。其实，在种类繁多的亲水胶体物质中，只有蛋白质可以加热凝结，其它亲水胶体并无此作用[22]。加热反而使一些原来不溶或微溶的物质水解、溶胀、熔融而进一步分散到糖汁中，使它们更难除去。
因此，最好在低温下（如约50 ℃或以下）除去汁中原有的各种悬浮物，包括类脂物、淀粉、蔗糠等，得到基本清淅的糖汁，再按需要提高温度进行下一步处理。这样就可以消除这些杂质在高温下的不良反应。
在一般情况下，蔗汁在 50 ℃左右不能产生良好的凝结作用，亦不能得到清的蔗汁（即使用滤纸过滤）。因为蛋白质在此温度下未凝结，其它悬浊物的凝结也很差。怎样才能在低温下除去这些杂质呢？这是实现上述设想的关键和最主要的难题。
作者成功地开发了低温磷浮法，能实现这一目标。在几个糖厂进行的大量室内实验和在南宁糖纸厂的生产性中试证明，蔗汁在低温下实行特殊的磷浮澄清处理，能得到质量相当好的清汁，基本清晰、纯度比混合汁提高 1.5～2 度，含钙量较低，颜色稍深于亚硫酸法清汁( 因未经硫熏或碳酸饱充) ，而比石灰法的清汁浅很多，色值为100～150IU 。
这一处理所用的磷酸量，按 P2O5 计为 500～700mg／L ，视实际需要来调节。浮清汁色泽深或不够清时适当多加，反之则少加；这与混合汁原来的质量密切相关。此法的磷酸用量大于普通亚硫酸法。因为要将混合汁中大量的悬浮物和胶体物质团聚凝结成结实的粒子，并有较好的脱色作用，都要依靠磷酸钙沉淀物。虽然多用磷酸增加了成本，但减少了其它药剂的用量，总费用还有所降低；而且磷酸钙沉淀进入滤泥中是有效的肥料。
这个工艺还加入少量的锌化合物，按 ZnO 计约为 50mg/L 。锌离子善于和负电胶体结合，有较强的将胶体电中和及凝聚的能力[23] 。锌还是人体必需的微量元素[24] 。锌化合物多数不溶于水，要先将它变成溶解物才能发挥作用，但不可带入氯和硝酸等有害成分。
在低温下处理要认真防止细菌的活动。要最大限度地缩短物料经过的时间，现用低温磷浮法全过程的时间只为 12～15分钟。所用的设备要尽量减少死角。同时，还要适当使用化学杀菌剂，定时杀菌。
蔗汁低温磷浮形成的浮渣相当浓稠，含蔗糠和其它不溶物的比例很高，沉淀物的颗粒结实稳固，粘性低，没有明显的胶体特征，容易过滤，在低温下亦能够滤干。滤泥很易干燥，能在空气中自然风干。它的主要成份是磷酸钙、蛋白质以及蔗糠等有机物质和甘蔗带入的泥砂，是良好的肥料，它所含的锌也是动植物普遍需要的；它不含亚硫酸钙，是比亚硫酸法滤泥更好的天然肥料
低温磷浮法与各种澄清方法的组合
混合汁经过低温磷浮处理，除去了大量的杂质，纯度明显上升，胶体和色素大大减少，后面的澄清处理就容易得多。澄清方法可以简化，所用的澄清剂量可大幅度减少，并且可以使用多种不同的方法和流程，有很大的开发前景。 这种方法当前具有最大效果的是用在原来的碳酸法糖厂。碳酸法清净效率高、产品质量好，但它的加灰量很大 ( 对甘蔗比 2% 或以上 ) ，生成大量强碱性的滤泥( 对甘蔗比 9 ～ 10%) 。这种滤泥是无法利用的：它与土壤混合会使土壤严重碱化，对土质十分有害，故不能作肥料（只有极少数强酸性的土壤例外）；它又含有不少的有机物特别是含氮物，高温下分解出恶臭的气体，故又不能用于烧水泥。有多个糖厂曾试验将它混合在水泥原料中灼烧，所得的水泥质量没有问题，但造成严重的空气污染却使之不能实行。现在多数碳酸法糖厂将滤泥丢弃在山沟(或大海) 中，造成严重的环境污染。随着社会对环境保护的要求越来越高，碳酸法的滤泥污染问题更加突出。国内已有多个碳酸法甘蔗糖厂被迫改用亚硫酸法，放弃了得来不易的白糖质量好的优势。碳酸法的滤泥污染问题是世界性的糖业技术难题。
作者开发的新工艺可以彻底解决这个问题。在用低温磷浮法除去了大量的有机非糖分以后，糖汁再进行碳酸饱充，生成的沉淀物主要是碳酸钙，以及硅、镁、铝、铁等的氢氧化物或它们的复合物，有机物很少，灼烧时不产生臭味，可用作制造水泥的原料，或其它工业的填充料，不再成为污染源。
这种新方法把碳酸法糖厂的滤泥粗分为两大部分，按其成分分别用作肥料或作水泥原料，将全部废弃物都变成有用的资源，不再外排。一个年榨甘蔗５０万吨的碳酸法糖厂，每年可得到肥料数千吨和水泥原料１万多吨（均以干基计）。它的经济效益和社会效益都很大，完全符合良性生态循环的要求。
经过低温磷浮法处理后再用碳酸法清净，石灰用量可以大幅度减少。多次室内试验说明，一碳饱充加灰量可以降低到 1% 左右，清净效果包括清汁纯度、色值和钙盐含量等指标都可达到目前加灰量 2～2.2% 的水平，这样，石灰用量、碳酸法清净的成本和滤泥产量可减少约一半。这点正在进行生产验证。在此基础上，还可以对传统的二次碳酸法进行改革和简化，缩短流程，甚至可能简化为一次饱充（碱度相应降低）。进而形成一种崭新的碳酸法工艺，清净效果高、没有污染、成本和设备投资大幅度减少。
低温磷浮法用在亚硫酸法糖厂也有很大效果，由于该处理除去了大量的有机非糖份和没有上述的不良反应，澄清处理就容易得多。硫熏中和加热生成的沉淀物主要是无机物，比重高而结实、形态与以前的完全不同，很少有难沉淀的低比重的悬浮物。加入微量的絮凝剂后沉降很快，极少分散悬浮的微粒，也很少浮泡或浮渣，清汁清淅有光泽，泥汁体积大为减少，只约 10% ，过滤性能很好。硫黄用量可以减少约一半，清汁含钙量较低，CaO%Bx 为 0.35～0.4% （常规亚硫
酸法清汁含钙量通常为 0.4～0.5%），纯度比普通亚硫酸法高 0.8～2.0 。沉淀器和过滤机可以大大缩小或减少。
低温磷浮法和中间汁碳酸磷浮法配套有很好的前景。混合汁经低温磷浮法除去其中的不溶物和部分溶解性杂质，流程和设备都比原有的亚硫酸法大为简化。清汁升温后进入蒸发罐，中间汁用碳酸磷浮法处理，利用酒精发酵的二氧化碳进行简化的碳酸法，总的清净效果可接近常规的碳酸法，能明显提高产品质量和煮炼收回率。整个流程不算很复杂，设备增加不多，澄清剂的总费用可低于常规亚硫酸法。中间汁碳酸磷浮法在广西昌菱实业公司糖厂试验已有良好效果，能显着降低糖汁色值和钙盐，提高纯度[25] ，只是原来的总流程过长，不便管理；配套低温磷浮法将可呈现崭新的面貌。
此外，在用低温磷浮法除去大量杂质和提高纯度以后，蔗汁的进一步清净可能采用的方法是很多的，开发的潜力很大，这就有待糖业界共同努力研究了。 新的清净方法要大幅度减少石灰的用量。糖厂用石灰和钙盐作主澄清剂已有百年以上的历史。石灰价格低廉，它和几种钙盐有一定的澄清效能。但是，许多种钙盐的溶解度相当高，使澄清后糖汁含钙量明显升高。糖厂的设备和管路常形成大量的积垢，钙盐是其中的主要成份，它降低了设备的效能，在生产上造成很多麻烦，还增加了白糖的灰份含量。可以说，大量加石灰是糖厂生产上存在多种问题的重要原因。减少加灰会有很好的效果。
可以预期，以低温磷浮法为基础结合简化的亚硫酸法、碳酸法或其它新的清净方法，将成为21世纪的糖汁清净方法的主要形式，引起制糖工艺的巨大变化和进步
平流式浮清器
浮清器是浮清系统的重要设备，是最终实现浮清效果的关键环节。对浮清器的主要要求是：清汁清亮透明，浮渣浓稠，设备紧凑、体积小。 糖液气浮所用的浮清器曾有过多种型式，但 70 年代以来绝大部分是圆圆筒形立式的。其主要代表是英国 Tate ＆ Lyle 公司和美国 Mazer 公司的设计。国内糖厂所用的浮清器绝大部分都属于这一类，虽然有一些改进，但基本结构大同小异。糖液从圆筒中央的底部进入，经过中心的絮凝室向上流，然后分散进入外筒与内筒之间的环形空间。该处是分离室，含气的絮凝物向上浮起，清糖液则向下流，从底部的环形多孔管集中流出。在这种浮清器的分离室中，糖液主要向下流，而絮凝物则向上浮，两者的运动方向是相反的。
国内多个糖厂经过约 20 年的实践，发现这种圆筒形浮清器有不少缺点，主要是：