浅论炼糖糖浆亚磷双浮法澄清新工艺

摘   要：为了适应市场的需求，在炼糖过程中，必须提高产品质量，不但要生产一级白砂糖，而且要生产符合出口标准的优级白砂糖。经过十几年的实践和大量的室内试验，证明亚硫酸磷酸双浮法工艺具有澄清脱色率高、所耗成本低、生产的产品质量好的特点，为提高企业的经济效益做出了贡献。关健词：亚磷双浮法、磷浮法、亚磷浮法、澄清剂、色值、脱色率作者简介：李素贞，女，51岁，1982年华南工学院制糖专业本科毕业，现任广东顺德糖厂制糖工艺工程师。     广东顺德糖厂自1980年4月首次将磷浮法工艺用于炼糖生产后，许多年来，一直都采用该流程炼糖，它比原来的亚法工艺有很大的优越性，具有流程短、清度高、收回低、煤耗低以及劳动力强度小等优点，可以生产出符合国家标准的一级白砂糖，但当原糖质量差，色值超过80st°时，由于澄清脱色率的限制，则用磷浮法也较难达到理想的效果。    为了适应目前市场的形势，在炼糖期必须提高产品质量，不但要生产一级白砂糖，而且要生产符合出口标准的优级白砂糖才能打入国际市场，因此，我们通过大量的室内试验，提出一种亚硫酸磷酸双浮法的生产新工艺，这种工艺具有澄清脱色率高的特点，特别是在原有的亚法糖厂基础上改用该工艺时，所耗的投资少，生产的产品质理可以得到显著的提高。在取得试验数据的基础上，我们于88年进行工艺及设备设计，89年上半年设备制造及安装，下半年投产后取得显著效果，澄清脱色率达72～78%，产品质量全部达到出口优级糖的质量标准，为我厂的产品能打入国际市场作出了贡献。 1 亚磷双浮法试验1.1  气浮原理    众所周知，糖浆中含有大量的微细的悬浮颗粒及带阴离子的色素，由于糖浆浓度高、粘度大，难以用过滤和沉降的方法除去，气浮提净的原理是根据糖浆中色素绝大部份属于阴离子以及含有大量极微细的悬浮颗粒，它们大部分形成水膜（水化层）和带电荷而悬浮，利用初起表面带正电的磷酸钙的吸附作用可以除去悬浮微粒及色素，再通过充气打泡，加入絮凝剂，使糖浆中产生大量极微细的空气泡，悬浮物与磷酸钙絮凝交织网络在一起，形成比重只有0.6左右的泡渣，而糖浆的比重大约为1.26，使其产生比重差而上浮，通常将磷酸钙的自身絮凝称为第一次絮凝，而将絮凝剂聚丙烯酰胺的作用，称为第二次絮凝，它在磷酸钙一次絮凝的基础上架桥，将它们进一步连接起来，形成更大的絮凝物构成更多的网状结构，将糖浆中的悬浮微粒及色素捕捉得更完全，同时也捕捉更多的气泡，从而形成较大的含有大量气泡的密实泡渣，能够迅速浮清分离，从而取得较好的澄清效果。1.2  磷浮法、亚磷浮法及亚磷双浮法的试验流程比较1.2.1  磷浮法试验流程复筛回溶糖浆 △→ 加磷酸 → 加石灰调至中性 → 加热 →部份糖浆打泡充汽 → 混合后加PHP → 浮清    1.2.2 亚磷浮法试验流程复筛回溶糖浆 △→ 加磷酸 → 加石灰调至中性 → 加热 →硫熏中和至中性 →  部份糖浆打泡充汽 → 混合后加PHP →  浮清 1.2.3碱式亚磷浮法试验流程复筛回溶糖浆 △→ 加磷酸 → 加石灰调至碱性 → 加热→硫熏中和至中性 →  部份糖浆打泡充汽  → 混合后加PHP → 浮清 1.2.4亚磷双浮法试验流程该流程分两个阶段（Ⅰ）复筛回溶糖浆△→ 加磷酸 → 加石灰  → 硫熏中和至碱性         部份糖浆打泡充汽  → 混合后加PHP  →  浮清（Ⅱ）取第一次浮清糖浆用磷酸调整酸值至中性  →  部份糖浆打泡充汽 →            混合后加PHP  →  浮清 2  室内试验结果及分析    按各种试验流程，我们进行了不同磷酸添加量及不同硫熏强度的对比试验。    第一组  P₂O₅总用量：500PPM，硫熏强度分别为0.5，10cc（1/16 NI₂液） 

序号	工艺流程	第一次上浮P2O5用量(PPM)	第一次上浮硫熏强度(1/16 NI2液)	第二次上浮P2O5用量(PPM)	P2O5总用量(PPM)	回溶糖浆浓度(°BX)	回溶糖浆色值(°st)	清糖浆酸值(PH)	清糖浆色值(°st)	脱色率(%)
1	磷浮法	500	/	/	500	61.83	24.27	6.7	14.04	42.03
2	亚磷浮法	500	5	/	500	60.78	10.24	7.1	5.57	45.61
3	碱式亚磷浮法	500	10	/	500	62.61	27.50	6.9	12.24	55.49
4	亚磷双浮法	300	10	200	500	61.47	22.39	6.5	5.94	73.47

         第二组  P₂O₅总用量：800PPM，硫熏强度分别为0.5，10cc 

序号	工艺流程	第一次上浮P2O5用量(PPM)	第一次上浮硫熏强度(1/16 NI2液)	第二次上浮P2O5用量(PPM)	P2O5总用量(PPM)	回溶糖浆浓度(°BX)	回溶糖浆色值(°st)	清糖浆酸值(PH)	清糖浆色值(°st)	脱色率(%)
1	磷浮法	800	/	/	800	61.81	19.62	6.7	8.00	59.22
2	亚磷浮法	800	5	/	800	62.22	28.56	6.8	9.00	68.49
3	碱式亚磷浮法	800	10	/	800	62.02	29.48	6.5	6.85	76.76
4	亚磷双浮法	300	5	500	800	61.50	28.68	7.0	4.65	83.78
4	亚磷双浮法	300	10	500	800	61.52	28.38	6.7	4.30	84.85

     上面二组数据比较，我们认为可归纳二点：    一是澄清剂、酸值等因素对浮清脱色效果起主导作用，试验结果显示，亚磷双浮法的脱色效果优于碱式亚磷浮法，碱式亚磷浮法优于亚磷浮法，而亚磷浮法又优于磷浮法。从酸值的影响角度看，亚硫酸的电离与溶液中氢离子浓度有关，即与PH值有关，当溶液中氢离子浓度增加时，亚硫酸电离度减少，当PH值小于4.5时，SO₂离子是不存在的，而当PH值大于9.5时，亚硫酸全部离解为SO₃离子，因此，我们可以利用原糖中含还原糖份极小的有利条件，尽可能提高PH值，使CaSO₃沉淀生成完全就能取得较好的澄清效果。    从澄清剂方面方析，由于磷浮法只是用磷酸与石灰所产生的絮凝状Ca₃(PO₄)₂作吸附剂且酸值只调节至中性，因此，其澄清效果受到一定的限制，而亚磷浮法由于除了利用Ca₃(PO₄)₂外，还适当加入SO₂，利用新生成的亚硫酸钙所具有的强力吸附胶体色素作用，因此，澄清效果略高于磷酸法，而亚磷双浮法则更具有两次调节酸值过程，能更多除去色素及杂质，并能充分利用原糖中某些胶体物质、无机非糖份的凝聚点，从而使澄清效果有进一步的提高。    在实际生产中，也证明了亚磷双浮法比磷浮法及亚磷浮法的脱色效率有显著提高。    二是在澄清剂用量相等的条件下，亚磷双浮法比亚磷浮法的澄清效果高。由于磷酸钙的形态与亚硫酸钙有明显的不同，磷酸钙是絮状，而且亚硫酸钙是密实的颗粒，亚硫酸钙在没有其它并存物时，它们呈分散单粒地沉降，但磷酸钙沉淀析出后，粒子间自行互相连结成絮状物，形成了浮泡澄清法中的第一次絮凝，所以，在各种浮清法中，都尽量依靠磷酸钙的沉淀，利用第一次絮凝捕捉在糖浆中的悬浮杂质。在亚磷浮法中，由于在糖浆中的CaSO₃颗粒，它只能借助磷酸钙絮凝的网络而上浮，有时会影响清净糖浆的清度。这在我们大量的试验中也发现亚磷浮法的脱色率虽然比磷浮法高，但其强度则比磷浮法稍低，特别是在经硫熏高PH值时更为突出，而亚磷双浮法的第一次上浮在较高的PH值下能除去大量胶体、色素和杂质。而第二次上浮则只添加少量磷酸，而且PH值是在中性条件下进行，又能除去其它色素、胶体等，从而大大提高了脱色率，并保证了清净糖浆的清度。因此，在澄清剂用量相等的条件下，试验结果显示出亚磷双浮法比亚磷浮法的脱色效果更高。 3 亚磷双浮法的生产应用效果   1989年8月，我厂开始了第二期炼糖生产，这次炼糖的产品质量要求很高，全部要生产出优级糖，为了达到质量好、物耗少、收回高的目标，我厂首次在炼糖生产中使用亚磷双浮法澄清新工艺。其工艺流程及工艺技术条件叙述如下：3.1  炼糖工艺流程 工艺流程图                                                               3.2  工艺技术条件 （1）回溶糖浆浓度：62～65°BX（2）回溶糖浆酸值：PH 7.6～8.0（3）旧溶糖锅加磷酸量：300～350PPM（4）一次中和硫熏强度：3～5cc（1/16 NI₂滴定）（5）一次中和酸值：PH 7.6～8.0（6）二次中和硫熏强度：9～12cc（1/16 NI₂滴定）（7）二次中和酸值：PH 8.5～8.8（8）加热温度：7.5 ± 2℃（9）一次浮清絮凝剂用量：15PPM（10）二次浮清糖浆酸值：PH 6.5～6.8（11）二次浮清絮凝剂用量：10～15PPM（12）二次浮清糖浆色值：6～8°st（13）二次浮清糖浆清度：400mm以上（14）清净糖浆酸值：PH 6.2～6.4（15）清净糖浆清度：400mm以上    通过1989年第2期3万多吨原糖的翻炼加工，充分显示了亚磷双浮法工艺的优越性。由于我厂第2期炼糖的原糖质量特别差，原糖色值平均88.99°st，泰国原糖占82%，部分色值高达100～136°st，这无疑会给工艺处理带来很大的困难，但由于亚磷双浮法脱色率高，为煮糖提供了稳定而优质的清净糖浆，产品质量一直保持稳定，达到全产出口优级白砂糖目的。本期生产第一批的2万多吨优级白砂糖达到以下指标： 

蔗糖份%	水份%	还原糖份%	灰份%	色值IU	浊度(度)	不溶于水杂质mg/kg
99.84	0.032	0.012	0.008	50	1	6.8

        如上所述，亚磷双浮法新工艺投产后，其清净效率即基本上达到室内试验水平。在实际生产中，一般的澄清脱色率保持在72～78%，清净糖浆色值一般在4～7°st，清净效率最高的一班，清净糖浆色值仅为2.29°st，清净脱色率达到87.02%，我们将1989年第二炼糖期采用的亚磷双浮法工艺与前段时间采用的磷浮法与亚磷浮法工艺清净效率作一比较。 

项目  时间	平均日处理量(吨)	原糖色值(°st)	回溶糖浆色值(°st)	硫熏糖浆色值(°st)	硫熏糖浆清度(mm)	脱色率(%)	白砂糖色值(IU)	白砂糖浊度(度)	不溶于水杂质(mg/kg)	工艺流程
1988年5～6月	751	46.69	20.04	13.79	225	31.16	133	4	37.6	磷浮法
1988年8～9月	889	69.87	22.18	10.93	322	50.72	132	3	19.8	亚磷浮法
1989年4～6月	737	45.82	20.74	10.33	300	50.19	109	2	17.6	亚磷浮法
1989年8～10月	712	83.99	20.53	5.63	400	72.58	50	1	6.8	亚磷双浮法

     实际上，亚磷双浮法的清净效率应比上述数字略高，这主要是由于该期炼糖原糖色值高，造成丙糖色值偏高，丙回溶糖色值一般在25～30°st，有时甚至在40°st以上，而上述的数字统计不包括丙回溶糖浆色值。    亚磷双浮法工艺流程虽然比亚磷浮法工艺流程长，但其转化损失前者比后者没有明显的增加，下表是1989年两期炼糖报表有关数字比较：

项目   时间	回溶糖浆简纯度AP	硫熏糖浆简纯度AP	回溶糖浆与硫熏糖浆的简纯度之差AP	回溶糖浆还原糖%BX	硫熏糖浆还原糖%BX	回溶糖浆与硫熏糖浆还原糖%BX之差	工艺流程
1989年4～6月	98.96	98.43	0.53	0.158	0.201	-0.043	亚磷浮法
1989年8～10月	98.94	98.44	0.50	0.098	0.12	-0.022	亚磷双浮法

 4  经济效益对比    在炼糖期用原有的工艺生产的出口优级白砂糖，由于澄清脱色率低，因此在煮糖时必须采用加大回煮量的方法才能达到目的，这样，除产量、质量不能达到要求时，必然造成汽耗高、收回低。采用亚磷双浮法后，由于澄清脱色率高，除产品质量好，产量可以提高外，汽耗也可大大降代，而收回则可相应提高。    在效益对比方面，由于过去炼糖工艺较难达到优级糖的质量标准，因此我厂除在1973年曾翻炼过3万吨优级糖外，后来一直以生产一级糖为主，直到1989年改为亚磷双浮法后才能顺利地生产优级糖，因此，其经济效益暂以该二个炼糖期的报表实绩数字作为对比参考。 炼糖亚磷双浮法与亚法生产优级白砂糖各项生产实绩对比表

日期		1989年			1973年
		8月30日～10月11日	10月25日～11月10日	8月30日～11月10日	6月1日～9月21日
工艺方法		亚磷双浮法	亚磷双浮法	亚磷双浮法	亚硫酸法
本期处理原糖量（吨）		27632.458	10.354.202	37986.66	39822.261
原糖色值（°st）		83.99	43.06	72.83	46.38
平均日处理量（吨）		712	742	721	463
优级糖产量（吨）		25406.1	9542.5	34948.6	36054.4
优级糖质量	蔗糖份%	99.84	99.83	99.84	99.86
	灰份%	0.008	0.007	0.008	0.011
	色值(IU)	50	51	50	0.54
	浊度	∕	∕	∕	—
	不溶物(mg/kg)	6.8	5.3	6.3	—
	合格率（%）	100	100	100	99.85
主要原材燃料消耗	蒸汽%原糖	227.55	228.44	227.8	290.73
	有效CaO%原糖	0.54	0.45	0.502	0.429
	硫熏%原糖	0.20	0.20	0.20	0.348
	三重钙%原糖	0.25	0.24	0.247	过磷酸钙%原糖1.596%相当三重钙0.63%
	PHP%原糖	—	—	0.0034	—

        由对比表可以看出，采用亚磷双浮法澄清新工艺，其经济效益显著，主要有二个方面：一是能全部生产符合出口标准的优级白砂糖，每吨原糖至少可获加工费15元；二是除收回提高外，可以节约原材燃料消耗。据统计，每加工1吨原糖可节约蒸汽0.62吨，硫磺1.4公斤，三重过磷酸钙3.8公斤，但要增加石灰0.7公斤，PHP0.03公斤，这样增减后，原材燃料费用以每吨原糖计可节约38.17元。因此，如年炼糖10万吨，除能保证产品质量达到出口优级糖标准，为国家大量创汇外，我厂可多获加工费150万元，并可减少原材燃料消耗费用381.7万元，二者合计经济效益达531.7万元。

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