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制造业:农副食品加工业:制糖制糖业

作者:沙龙电游 发布日期:2020-10-31 19:15



  制糖是制造食糖的产业,原料来源为甘蔗或甜菜,因其产品的体积远小于原料,是一种原料区位的产业,目前生产糖最多的国家是古巴。

  指以甘蔗、甜菜等为原料制作成品糖,以及以原糖或砂糖为原料精炼加工各种精制糖的生产活动。包括对下列制糖产品的生产活动:

  蔗糖是一种双糖(葡萄糖+果糖),晶体白色,具有旋光性,但无变旋。易被酸水解,水解后产生等量的D-葡萄糖和D-果糖。不具还原性。发酵形成的焦糖可以用作酱油的增色剂。蔗糖是光合作用的主要产物,广泛分布于植物体内,特别是甜菜、甘蔗和水果中含量极高。蔗糖是植物储藏、积累和运输糖分的主要形式。蔗糖的原料主要是甘蔗(Saccharum spp.)和甜菜(Beta vulgaris)。将甘蔗或甜菜用机器压碎,收集糖汁,过滤后用石灰处理,除去杂质,再用二氧化硫漂白;将经过处理的糖汁煮沸,抽去沉底的杂质,刮去浮到面上的泡沫,然后熄火待糖浆结晶成为蔗糖。

  以蔗糖为主要成分的食糖根据纯度的由高到低又分为::蔗糖(100%)、冰糖(99.9%)、白砂糖(99.5%)、绵白糖(97.9%)和赤砂糖(也称红糖或黑糖)(89%)。

  果糖是一种简单的糖(单糖),极易溶于水,在许多食品中存在,和葡萄糖、半乳糖一起构成了血糖的三种主要成分,可在如蜂蜜、树上的水果、浆果、瓜类以及一些根类蔬菜如甜菜、地瓜、欧洲萝卜、洋葱等中找到;通常与蔗糖和葡萄糖形成化合物。果糖也是蔗糖分解的产物。蔗糖是一种双糖,在消化过程中,经过酶的催化特性会分解为一个葡萄糖和一个果糖。 果糖是甜度最高的天然糖,果糖的甜度一般被认定是蔗糖的1.73倍。

  甘蔗是禾本科的单子叶植物,为甘蔗属(学名:Saccharum)的总称。甘蔗是温带和热带农作物,是制造蔗糖的原料,且可提炼乙醇作为生质能源。全世界有一百多个国家出产甘蔗,最大的甘蔗生产国是巴西、印度和中国。中国最常见的食用甘蔗为中国竹蔗。

  甜菜属藜科植物,有野生种和栽培种。糖用甜菜是栽培种中的一个变种,通称甜菜。它的块根中含蔗糖高,一般达15~20%,是制糖工业的主要原料之一。其茎叶、青头和尾根是良好的多汁饲料。

  世界上有40多个国家种植甜菜,主要分布在北纬30°~63°。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)、华北(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,其中一半以上在黑龙江。西北产区多采用灌溉栽培,加以日照长,甜菜单产和含糖均较高。 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烂,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品质的重要指数。

  送往甜菜收购站和糖厂的甜菜要经过保藏以便陆续供给糖厂加工。保藏中要防止失水萎蔫和冻化变质,以减少贮存甜菜的糖分耗损和防止品质变坏。

  甜菜保藏有田间临时保藏、收购站保藏和糖厂内保藏 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,防止甜菜受冻或发热腐烂。在严寒来临时可转入冻藏。将甜菜冻固后集成长20~50米、底宽12~20米、高3~4米的大堆,用塑料薄膜和草帘多层覆盖,防止外界天气转暖时引起甜菜化冻。这样可以较长期保藏,甚至半年以上。

  总体来看,甘蔗制糖的基本步骤是:原料→提汁→澄清→蒸发→煮糖与结晶→分蜜→干燥→筛分→包装→贮藏

  我国糖厂从甘蔗提取蔗汁的方法有三种,即压榨法、渗出法及磨压法。这三种方法都要先将含有糖分的甘蔗组织细胞加以破坏。然后分别采用多重压榨、多级喷淋或挤压把糖汁抽提出来。因此,各种方法所使用的设备及其工艺条件是有区别的。 压榨法提汁是一种历史长远而且比较成熟的方法。所用的主要设备是三辊压榨机。压榨前的切蔗,称为甘蔗的预处理。我国的大、中型糖厂通常均装有两台或三台切蔗机,或切蔗机加撕裂机。用撕裂机进行甘蔗的破碎,目前国内只有少数糖厂使用,而在国外则较为普遍。 渗出法基本上是从甜菜制糖方法或工艺引过来的。实践证明甘蔗渗出法的优越性,不仅在于造价低廉、动力消耗少、运行安全、维修管理简便,而且糖分收回率也很高。因此,甘蔗提汁向渗出法方面发展是必然的。

  目的是通过除去非糖分以提高糖汁的纯度,并降低其粘度和色值,为煮糖结晶提供优质的原料糖浆。糖厂所采用的传统澄清方法,简单说是在糖汁中添加石灰作为澄清剂,使某些非糖分沉淀析出,经过沉降和过滤,得出清汁,最后送往蒸发站蒸浓成为糖浆。 澄清处理主要有三个过程,即加热蔗汁、添加澄清剂和分离沉淀。而影响澄清的主要因素是蔗汁的pH值、加热温度和澄清时间。只有把这些因素控制好,使蔗糖分尽可能多地保留下来,同时尽可能多地除去非糖分,才能完成澄清的任务。 糖厂制糖方法一般都是根据澄清方法来命名的,而澄清方法则是依照所用的主要澄清剂而定名的。目前世界各国采用的制糖法或澄清法,主要有石灰法、亚硫酸法和碳酸法三大类。在每一类中,又依处理步骤和方式的不同,再分成不同的方法。较常见的如下列几种:第一,石灰法。其中又分冷加灰法、热加灰法、分次加灰法。第二,亚硫酸法。其中包括酸性亚硫酸法、碱性亚硫酸法、中性亚硫酸法、磷酸亚硫酸法、中间汁亚硫酸法等。第三,碳酸法。其又可分为单次碳酸法、二次碳酸法、多次碳酸法、中间汁碳酸法。 上述三类澄清方法中,基本上都要加入石灰乳和进行加热处理,不过加灰和加热都要随pH值的要求加以控制。此外,比较新的方法如离子交换法,在国外多用于生产精糖。其它如电渗析法、超滤法和离子排除法等也都在不断地发展。 石灰法只能生产出颜色较深的粗糖,而用亚硫酸法却能制得直接消费的白糖。虽然用这种方法比用碳酸法生产的白糖在洁白度和产糖率等方面都要差,但由于亚硫酸法具有工艺流程较短,设备较少和澄清剂用量较省等优点,所以在国内大、中、小型甘蔗糖厂仍被广泛采用。在国外,近十多年来,随着对精炼糖消费量的增加,许多采用亚硫酸法的糖厂都先后改为石灰法,把生产的粗糖再回溶精制。但在广大的发展中国家,亚硫酸法至今仍占有重要地位。用石灰和二氧化碳作为澄清剂来澄清蔗汁的方法叫碳酸法。碳酸法所除的非糖物比亚硫酸法多,总收回率也比较高,且所制得的成品糖的纯度较高,色值较低,能久贮不致变色。但是,碳酸法也有一些缺点,如工艺流程比较复杂,需用机械设备较多;还要耗用大量石灰和二氧化碳,因而生产成本较高。特别是在糖厂离开石灰石产地较远的地区,碳酸法的推广受到一定的限制。

  煮糖前须采用多效蒸发操作浓缩糖汁,糖汁蒸发时,其中蔗糖、还原糖及其它非糖分,在温度、pH值以及浓缩等条件的影响下,会发生一系列的化学变化。例如:蔗糖转化和焦化,还原糖分解,积垢的产生等,必须研究这些化学变化的规律,以便更好地控制。 总的来说,蒸发工段必须满足制糖工艺及热力利用等多方面的要求。第一,保证糖浆浓度。第二,减少糖分损失。第三,减缓积垢的形成速率。第四,提高热能利用,减少热能损失。

  从末效蒸发罐出来的粗糖浆,再经过二次硫熏,除饱和过滤,以达到漂白和进一步澄清的目的。经过二次硫熏处理的糖浆,称为清净糖浆,一般尚含有35%—45%的水分。还须进一步浓缩煮制至有蔗糖晶体析出,并使晶粒长到大小符合要求。这一操作过程,叫做煮糖(或结晶)。所煮得的蔗糖晶体与糖液(母液)的混合物叫做糖膏。糖膏自煮糖罐卸入助晶机,经逐渐降温的过程,帮助晶体继续长大,使蔗糖析出更加完全,这叫做助晶。将助晶后的糖膏送入离心机,使晶粒与母液分离,叫做分蜜。将白砂糖用热空气或其他方法除去水分至符合要求的含水量,叫做干燥。干燥后的砂糖按规格大小用筛分类,叫做筛分。筛分后的合格砂糖便可装包作为成品,分离出的糖蜜可作为下一级糖膏的原料,继续煮炼到最末一级称为废蜜,即副产品。 煮糖、助晶、分蜜、干燥、筛分和包装等一系列工序是糖厂生产的最后工段,即煮炼工段。这一工段工作的好坏,对产品质量和糖分回收影响极大。 煮糖与助晶都是蔗糖的结晶过程。助晶是结晶过程的继续。糖膏在煮制的末期,尤其是末段糖膏,晶体含量已达到一定程度,母液浓度又高,纯度又低,因此糖膏非常粘稠,结晶速度特别缓慢,普通的煮糖罐已不能顺利地完成结晶任务,需要将此糖膏移入助晶机内进行助晶,使晶粒尽可能地吸收母液中的糖分而长大,完成结晶任务。 助晶原理:靠温度的降低维持或提高母液的过饱和度,并有足够的时间让晶体与母液接触。

  分蜜就是借助于离心机快速旋转时产生的离心力的作用,将糖蜜甩出去,而蔗糖晶体则因筛网的阻挡而留在筛篮里。

  从离心机出来的白砂糖,尚含有0.5%—0%的水分,还需经过干燥和冷却,才能包装及贮藏,否则易潮解、结块变质,使糖不能久存。 砂糖所含水分,将影响砂糖贮存过程的质量变化。在高浓度的糖液中,微生物是不能繁殖的。因此,砂糖晶粒表面残留糖蜜液膜中的非蔗糖分(非旋光度)对水的比例,将对砂糖的质量变化起决定作用。也就是说糖蜜液膜的高渗透压将能抑制微生物的生长。通常,将水分对非蔗糖分的比值称为“安全因素”(SF)。 目前,糖厂中分离杂糖时多采用蒸汽洗的办法,这样从离心机卸出的白砂糖,温度约为80℃,含水分约为0.5%,可以利用砂糖从80℃降至室温时本身放出的热量将其所含的自由水分汽化,使达到要求的砂糖水分含量标准,节省了空气加热设备和鼓风设备。

  如采用无汽洗分蜜,则白砂糖的温度较低(50—60℃)而水分较高(约2%),这样,在南方潮湿气候条件下就需要用热空气将砂糖干燥,否则,难以保证产品质量。利用冷空气和热砂糖的温度差进行自然冷却,使湿砂糖的水分蒸发除去,直至砂糖与周围空气的温度和湿度相平衡,这种方法称为自然干燥。而将空气预热,用热空气作为干燥介质,使砂糖的微量水分干燥除去的方法,称为热空气干燥。自然干燥方法已在许多糖厂被采用,效果较好,缺点是干燥时间长,而且在离心分蜜时一定要采用汽洗,以提高砂糖温度和降低砂糖含水分,否则将会影响干燥效能。热空气干燥方法,由于干燥时间短,可缩短干燥机的长度,而且成品白砂糖的水分也易于控制,因此,仍被一些糖厂采用。 目前,国外常用的干燥冷却机有:回转百叶窗式(亦称无抄板转筒式)干燥冷却机,立式干燥冷却机和沸腾床(亦称流动床)干燥冷却机三种。

  从干燥机出来的砂糖带有不少团块和糖粉等,晶粒大小不一。为了保证产品质量,所以需经过筛选分级处理,同时在筛选过程还可使砂糖充分冷却,以利包装、贮藏。 糖厂常用的筛选机为机械震动式筛选机,在机面上装有不同规格的筛网,筛网的装法各厂不一,一般前面的筛孔较小,后面逐渐增大。筛分所得的太小的砂糖和结成团的糖块,工厂俗称糖头与糖尾,要回溶,不能作成品出厂。 在国外,对机械震动式筛选机作了改进,弹性摇臂已不再用木板条制成,改用弹簧圈,最新的改用橡胶柱,这样不仅结构简单,便于安装维修,而且设备的高度也可以降低。除机械震动式筛选机外,国外还采用电磁震动式筛选机和回转式筛选机。

  经过筛分后的白砂糖,由贮糖斗卸入糖袋,进行包装。目前,我国甘蔗糖厂生产的白砂糖都用塑料编制袋包装,并应将粗、中、细粒白砂糖分别包装,每包50公斤。在大型糖厂已实现包装机械化、自动化、即在贮糖斗下装有杠杆式自动称,当糖袋装满50公斤后就自动停止装糖,然后由输送带将糖包送至自动称再行校正重量,接着经机械自动缝包机进行缝口,然后由输送带运入仓库贮藏。

  对砂糖的贮藏有一定的工艺要求,否则会因保管不妥而发生潮解、结块、酸败或变色等事故,影响产品质量。 在贮藏过程中砂糖发生结块的原因主要是砂糖含水分太高(超过1%以上),这往往是由于干燥、包装和仓库温度、湿度控制不正常而产生的。在干燥过程中糖层厚度控制不正常,使砂糖含水分不均匀,包装入库后会引起砂糖局部结块。砂糖尚未充分冷却就进行包装和入库,入库后与仓库温差大,使砂糖吸收空气中的水分而产生结块。此外,如果糖包堆放太高,压力大,也会造成结块。酸败的原因是由于水分的存在和微生物作用。白砂糖发黄这是因为用亚硫酸还原漂白的砂糖,久藏后由于空气的氧化而使砂糖变色发黄。为了防止砂糖在贮藏过程中发生变质,对糖仓地址的选择和糖仓的建筑应有一定要求,而且应有一套贮藏管理制度。

  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4道工序的工艺技术与甘蔗制糖的基本相同。

  甜菜在加工前要经过输送、除杂、洗涤等预处理。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5~7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洗涤槽,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,一般要经两级洗涤。加工冻甜菜时流送洗涤还有解冻作用。流送洗涤废水可回收循环使用。也有采用干法输送的,即用传送机械将甜菜除杂,直接送到洗涤槽。

  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刀盘构成。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盖住,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缩小通道的压菜板,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移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波纹形刀,也有平板梳形刀。中国多采用带立刃的波纹形刀。切出的菜丝为V形。菜丝应厚度均匀,具有一定弹性和机械强度并有较大的表面积。菜丝群的透水性应良好,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%,不含联片。

  以水为溶剂将菜丝中糖分提取出来的过程称渗出,得到的含糖水溶液叫渗出汁,提取糖分后的菜丝叫废粕。

  渗出中要求以一定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许多细胞被切破,渗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,必须使构成细胞壁的原生质发生变性才能通过细胞壁渗析出来。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,水则渗透到细胞内。这样菜丝中的糖分不断进入汁中,直到汁中的糖分浓度接近菜丝中的时为止。

  生产中采用逆流渗出的方法,即菜丝从渗出器的一端连续进入,导向另一端排出;渗出用水则从出菜端连续进入,与菜丝作逆向流动进行渗出后至进菜端排出。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、汁间始终能保持一定浓度差,使渗出过程得以快速、有效进行。

  渗出中菜丝质量、温度、时间、提汁率(所得渗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。选用性能优良的渗出器也极为重要。

  渗出设备经历了由间断到连续的发展过程,中国在60年代开始用连续渗出器取代间断操作的渗出罐组。连续渗出器主要有转鼓式、喷淋式、塔式、斜槽式等形式,各具特点,工艺效果大体相近。大型渗出器单台生产能力已达7000~10000吨(甜菜)/日或更高,并实行自动控制。

  中国甜菜糖厂多采用 Dds斜槽式双螺旋连续渗出器。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。螺旋叶由不同间距的螺带焊成,在同步旋转中将菜丝由渗出器的低端(首端)推向高端(尾端)。首端上面是菜丝进口。渗出器的尾端有可以调节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。渗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,由带式输送机送至渗出器的进菜斗,在双螺旋的推动下菜丝大体沿双螺旋线的渗出用水及回收的压粕水从渗出器的尾端进入,靠位差与菜丝作逆向流动。底面和侧面的蒸汽夹套中通以来自多效蒸发罐的汁汽,将菜水混合物加热到要求的温度。

  渗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,又要防止细胞壁高温水解、菜丝变软失去弹性而导致渗出汁纯度降低和流通困难。适宜的温度还可有效地控制器内微生物的活动。随加工甜菜品质不同,最适温度为70~75℃(新鲜甜菜)或65~70℃(冻甜菜、冻化甜菜)。自身没有加热面的渗出器如转鼓式等,则可用加热后的渗出汁将冷菜丝热烫到70~72℃后,再送入渗出器中。

  菜丝在渗出器中大约延留60~80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。

  渗出汁通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110~120%,以便充分降低废粕含糖又不致过于冲稀糖汁。

  渗出汁呈暗褐色,微酸性(pH6.0~6.5),易起泡沫。除含有12~16%的蔗糖外,还含有 2%左右的多种非糖分。成分受甜菜品质、贮存情况和渗出条件等影响而有很大差异。

  渗出过程中须按需要加入灭菌剂和消泡剂,以维持正常操作,加工冻化甜菜时尤为重要。

  渗出器排出的废粕经压榨脱水后得到压粕和压粕水。压粕水经过必要处理后可回收到渗出器中。湿粕(约含干固物6~7%)量约为加工甜菜量的90%。

  渗出汁中非糖分的存在会对加工造成困难,影响糖品质量并增加废蜜量和糖分损失。因此在进行糖汁浓缩和结晶之前要进行清净,以尽可能地清除非糖分。清净目的是:①除去渗出汁中的悬浮粒子;②中和渗出汁的酸性;③除去着色物质;④尽量除去非糖分,尤其是表面活性非糖分和胶体物。通过清净使糖汁纯度提高、粘度和色值降低,为煮糖(结晶)制备好优质原料糖浆。

  糖汁清净要通过加入清净剂实现。常用清净剂有石灰(CaO)、二氧化碳CO2和二氧化硫SO2。

  按照所用主要清净剂的不同,糖汁清净基本上有石灰法、亚硫酸法和碳酸法 3类。后者清净效果最佳。甜菜糖厂通常用甜菜直接生产质量较高的白糖,一般采用碳酸法。通常两次充入碳酸气,又叫双碳酸法。工艺流程见图2。对渗出汁先进行预加灰(以石灰乳形式加入),以中和酸度和最大限度地凝聚和沉淀非糖分(主要是胶体等高分子物质)。然后加热,再加入过量石灰乳,即主加灰,作用是:①使非糖分在强碱高温作用下分解,提高糖汁的热稳定性;②为以后碳酸饱充提供足够的氢氧化钙。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。新生的碳酸钙对非糖分有良好的吸附作用,与饱充至最佳碱度下凝聚的非糖分结成颗粒沉淀。经过滤除去沉淀非糖分后再加热进行第二次碳酸饱充,使糖汁中剩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但会使结晶发生困难,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渗出汁中30~45%的非糖分。尽管清净效率还不够高,但许多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约为 3%(对甜菜),即从含糖15%的菜丝中约可获得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。近几十年来许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,渗出汁纯度降低,还原糖含量升高(较新鲜暖甜菜高4~5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。主要改进工艺有:①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作用时间。泥汁回流能促进非糖分凝聚沉淀,增大沉淀粒子的粒度和重度。采用渐进预灰可使糖汁碱度均匀逐步上升,胶体凝聚更加完全。预灰作用时间则相应延长至20分钟以上以提高效果。②在主加灰中,一般在暖甜菜加工期间采用热主灰(温度80~85℃),流程较为简单,糖汁过滤性能也好。加工冻菜及冻化腐烂甜菜时采用冷主灰(温度40℃左右),可降低还原糖分解的增色率,以保证中间制品糖的色值。③为了更好地处理冻化腐烂变质甜菜,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,可改善糖汁沉降过滤性能并提高清净效率。

  上述清净用设备按作用可分 4类:①化学反应设备,包括预灰桶、主灰桶、碳酸饱充罐和硫漂器等。在设备内进行化学反应和改变糖汁pH值,使非糖分凝聚、沉淀和分解。②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,在一定条件下还有利于提高糖汁的热稳定性。③过滤设备,包括各种沉降器和过滤机,用以除去沉淀和凝聚的非糖分,获得清汁。④制造清净剂设备,主要是石灰窑和燃硫炉。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 为了提高清净效果,制糖工业中开展了离子交换树脂,离子交换膜电渗析、超滤、反渗透、表面活性剂等清净技术的研究。其中离子交换法比较成熟,效果显著。糖汁在清净中如加上离子交换处理,非糖分可除去95%以上,色素物质几乎完全清除,糖汁纯度可达98%,可制成精糖。

  离子交换技术主要应用在:①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。②脱钙,用于处理稀汁,将糖汁中的钙盐转变为钠盐,以减少和避免蒸发罐、加热器壁上结垢。③脱钾、钠,糖浆中存在的钾、钠离子会妨碍蔗糖结晶,增加蜜中糖分。可用镁离子交换树脂将钾、钠离子脱去。④脱色,利用离子交换树脂有吸附色素的作用将糖汁脱色。⑤转化,在H+离子作用下将蔗糖转化成葡萄糖和果糖,制成部分或全部转化的液体糖。

  用离子交换法清净糖汁的优点:①提高糖分回收率和产品质量,降低废蜜量。②减少蒸发罐、加热器内的结垢。③对各种不同质量的甜菜具有极强的适应能力。④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长期沿用。离子交换法则通常是在碳酸法清净的基础上作深度清净,进一步提高产品质量和产糖率。但终究因费用高、又产生大量重污染度废水而未获普遍采用。

  甜菜废蜜中约有50%的蔗糖,不能再用结晶方法进一步提净。回收废蜜中糖分的传统方法是蔗糖盐法。 利用蔗糖能与碱土金属 (钙、锶、钡)的氧化物生成难溶性盐的特性而从废蜜中分离出糖分。常用的是以细石灰粉与废蜜中的蔗糖生成蔗糖三钙沉淀的蔗糖钙盐法,即斯蒂芬法。将废蜜用水或蔗糖钙盐的洗液稀释到糖度约5~5.5%,冷却到10℃以下,边搅拌边加细石灰粉使析出冷蔗糖三钙沉淀。过滤并洗涤沉淀物得到冷饼和滤液。滤液中含有蔗糖一钙和蔗糖二钙,经加热便水解生成蔗糖三钙沉淀,过滤后得到热饼。冷、热饼在桶中混合加水并加热成为蔗糖钙乳,送往制糖车间代替部分石灰乳加入到糖汁中。在糖汁饱充时蔗糖钙被分解成蔗糖和氢氧化钙,从而回收了蜜中糖分。

  回收蔗糖的同时,废蜜中所含的棉实糖也被石灰沉淀并回收到糖汁中,最终积累在废蜜中。棉实糖会影响蔗糖结晶。当废蜜中棉实糖含量达5~6%时,煮糖发生困难,不能继续回收而需换蜜。这样,回收率受限。用蜜二糖酶可将棉实糖分解为蔗糖和半乳糖,解除了棉实糖积累问题,废蜜糖分回收率可提高到90%以上。

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