一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法
【专利摘要】本发明提供了一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法，采用传统的澄清工艺，在一次加热处理之后、所述一次固液分离处理之前，或，在所述一次加热处理之后、所述硫熏中和处理之前，所述方法还包括：将甘蔗汁在压力下进入臭氧浓度为200mg/L～600mg/L的臭氧吸收装置吸收臭氧，并在吸收臭氧后进入反应箱进行脱色反应3min～30min；所述脱色反应中，通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值保持在6.5～8.5，所述脱色反应的温度为50℃～90℃；所述臭氧以空气经脱氮处理或纯氧作为气源，使用电晕放电法臭氧发生器来产生，所述臭氧发生器产生量为500g/h～2000g/h。
【专利说明】一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及甘蔗制糖工艺领域，特别是涉及一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法。
【背景技术】
[0002]我国是世界第三产糖大国，近年来食糖年产量1000万吨以上，其中超过90%以甘蔗为原料。目前我国甘蔗制糖生产95%以上使用亚硫酸法澄清工艺，即使用SO2作为主要澄清剂，在澄清过程与石灰乳的Ca2+反应生成具有强吸附除杂的CaSO3沉淀，将蔗汁中有胶体、色素等非糖吸附一起沉淀，再通过固液分离技术将它们除去，提高蔗汁纯度和降低蔗汁色值；同时SO2还会与蔗汁酚类色素、还原糖碱性分解中间产物等带有不饱和键的致色物质发生加成反应，起到漂白、抑制新色素生成作用。
[0003]一般来说，SO2对蔗汁中的除杂脱色作用随其用量的增加而增强。因此SO2在亚硫酸法制糖生产中一直处于不可替代位置，自2006年10月我国实施白砂糖新国家标准以来，广大制糖企业通过提高SO2用量(硫熏强度)来以实现降低白砂糖色值目的。
[0004]但由于在传统的澄清过程，整个过程控制在中性范围，而SO2溶解水生成的H2SO3是二元弱酸，在此 条件下很难完全发生二级电离与Ca2+生成CaSO3沉淀，因此不可避免有部分SO2以各种形式残留清汁中；同时，由于蔗汁本身是一个成分复杂且变异性很强的体系，所含的胶体物质会阻碍SO2与Ca2+的反应，使清汁中SO2含量增加。残留在清汁二氧化硫，在糖浆煮制过程中，会被蔗糖晶体吸附、包裹进入到白砂糖晶体内部，增加白砂糖SO2含量。
[0005]白砂糖中SO2主要以亚硫酸盐形式存在，在贮存与食用过程会缓慢转变成二氧化硫，损害人体呼吸道、眼睛、人体的消化系统、肝组织及淋巴系统等，因此白砂糖SO2含量高低涉及食糖安全性，我国家对此指标有严格要求，若白砂糖SO2含量超过30mg/kg禁止出厂。同时国内外知名品牌食品和饮料对白砂糖SO2含量要求一直很苛刻(SO2含量不能高于15mg/kg,甚至不含SO2),因此目前我国白砂糖大部分无法进入这一巨大市场，很大程度削弱了我国白砂糖市场竞争力，影响我国糖业发展。
[0006]因此，如何在降低白砂糖色值同时降低其SO2含量一直是我国制糖界研究热点之
O
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种新的甘蔗制糖澄清方法，以实现在降低白砂糖色值的同时降低SO2含量。
[0008]为了解决上述问题，本发明公开了一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法，采用传统的澄清工艺，包括预灰处理、一次加热处理、二次加热处理、一次固液分离处理、硫熏中和处理以及二次固液分离处理，在所述一次加热处理之后、所述一次固液分离处理之前，或，在所述一次加热处理之后、所述硫熏中和处理之前，所述方法还包括:
[0009]将甘蔗汁在压力下进入臭氧浓度为200mg/L~600mg/L的臭氧吸收装置吸收臭氧，并在吸收臭氧后进入反应箱进行脱色反应3min~30min ；
[0010]所述脱色反应中，通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值保持在6.5~8.5，所述脱色反应的温度为50°C~90°C ；
[0011]所述臭氧以空气经脱氮处理或纯氧作为气源，使用电晕放电法臭氧发生器来产生，所述臭氧发生器产生量为500g/h~2000g/h。
[0012]优选地，所述一次加热处理中加热温度为50°C~90°C。
[0013]优选地，所述二次加热处理中加热温度为55°C~70°C。
[0014]优选地，在所述硫熏中和处理中，二氧化硫的用量为0.4g/L~1.2g/L。
[0015]优选地，在所述硫熏中和处理中通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值保持在
6.8 ~7.4。
[0016]优选地，在所述硫熏中和处理后先加热至沸腾，再进行二次固液分离处理。
[0017]优选地，所述预灰处理包括:在所述混合汁中加入磷酸，用石灰乳对混合汁的pH值进行调节后得到预灰的甘蔗汁。
[0018]与现有技术相比，本发明包括以下优点:
[0019]通过本发明实施例，采用传统的澄清工艺进行甘蔗制糖澄清时，在一次加热后使用臭氧处理混合汁，将蔗汁 色素物质氧化成小分子无色物质，达到去除蔗汁中色素的作用，本发明实施例采用臭氧部分替代SO2对蔗汁进行澄清脱色处理，相比于SO2可以提高甘蔗制糖澄清过程脱色效果；进行硫熏中和时SO2用量可以减少，一方面可以降低生产成本，另一方面由于硫熏中和过程所使用的SO2量减少，因此白砂糖中SO2的残留量会大大降低，可以提高食糖安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例的一个示例中使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0022]由于目前我国绝大多数亚硫酸法制糖企业习惯通过提高SO2用量降低白砂糖色值，但SO2用量的增加可能导致清汁中SO2含量增加，从而导致白砂糖SO2含量升高，影响白砂糖食安全，统计表明白砂糖色值和SO2超标是我国白砂糖质量不合格的两大因素。
[0023]有鉴于此，本发明实施例的核心构思之一在于，使用臭氧部分替代SO2对蔗汁进行澄清脱色处理，从而可以减少SO2用量，降低白砂糖SO2含量。
[0024]具体而言，本发明实施例提供了一种甘蔗制糖澄清方法，采用了传统的亚硫酸法澄清工艺，传统的亚硫酸法澄清工艺包括预灰处理，一次加热处理、二次加热处理、一次固液分离处理、硫熏中和处理以及二次固液分离处理，本发明实施例在一次加热处理后，增加了采用臭氧进行脱色的步骤。
[0025]传统亚硫酸法主要靠SO2来对蔗汁进行脱色，本发明实施例采用臭氧进行脱色，臭氧具有强氧化性，在溶液中臭氧及其产生活泼自由基(0H)蔗汁中的色素或致色物质所含有不饱和键断裂，生成小分子无色或浅色物质，达到脱色效果，相比于SO2可以提高甘蔗制糖澄清过程脱色效果；并且，加入臭氧脱色的步骤后，进行硫熏中和时SO2用量可以减少，一方面可以降低生产成本，另一方面由于硫熏中和过程所使用的SO2量减少，白砂糖中SO2的残留量会大大降低，可以提高食糖安全性。
[0026]臭氧脱色处理的步骤可以在混合汁一次加热处理之后至一次固液分离处理之前执行，可以在混合汁一次加热处理之后至硫熏中和处理之前执行，也可以在糖浆加热之后至上浮处理之前执行。具体而言，可以在混合汁一次加热处理和二次加热处理之间执行，也可以在混合汁二次加热处理和一次固液分离处理之间执行，也可以在二次加热处理和一次固液分离处理之间执行，可以在一次固液分离和硫熏中和处理之间执行，具体选择在哪两个步骤之间执行可以按照具体的需求和应用环境来设计。
[0027]具体而言，采用臭氧进行脱色的步骤包括:
[0028]将甘蔗汁在压力下进入臭氧浓度为200mg/L~600mg/L的臭氧吸收装置吸收臭氧，并在吸收臭氧后进入反应箱进行脱色反应3min~30min。
[0029]臭氧吸收装置中包括浓度为200mg/L~600mg/L的臭氧，将甘蔗汁在一定压力下压入臭氧吸收装置，在臭氧吸收装置中，甘蔗汁会吸收环境中的臭氧，吸收后，进入到反应箱进行脱色反应。
[0030]其中，在所述脱色反应中，通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值保持在6.5~
8.5，更为优选地，经大量研究和实验证明，甘蔗汁的pH值为7.5~8.5时，臭氧脱色可以获得更好的效果，因此，后续采用硫熏中和可以采用更少的SO2，进一步SO2的残留量会更少，也即是，甘蔗汁的PH值为7.5~8.5时，相比于pH值为6.5~7.5时，所制备的白砂糖中SO2的残留量会更少。
[0031]优选地，所述脱色反应的温度为50°C~90°C。
[0032]所述臭氧可以以空气或空气经脱氮处理或纯氧作为气源，使用电晕放电法臭氧发生器来产生，所述臭氧发生器产生量为500g/h~2000g/h。
[0033]进一步优选地，所述一次加热处理中加热温度可以为50°C~90°C。
[0034]进一步优选地，所述二次加热处理中加热温度可以为55°C~70°C。
[0035]进一步优选地，在所述硫熏中和处理中通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值可以保持在6.8~7.4。
[0036]进一步优选地，可以在所述硫熏中和处理后先加热至沸腾，再进行二次固液分离处理。
[0037]进一步优选地，所述预灰处理可以包括:在所述混合汁中加入磷酸，用石灰乳对混合汁的PH值进行调节后得到预灰的甘蔗汁，为尽量接近臭氧处理过程中的pH值，预灰调节的PH值可以相应为6.5~8.5。
[0038]参见图1给出了本发明实施例的一个示例中使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法的流程图，包括:
[0039]预灰101:在所述混合汁中加入磷酸，用石灰乳对混合汁的pH值进行调节后得到预灰的甘蔗汁。
[0040]一次加热102:加热温度为50°C~90°C。
[0041]臭氧脱色103:将甘蔗汁在压力下进入臭氧吸收装置吸收臭氧，臭氧浓度控制在200mg/L~600mg/L,并在吸收臭氧后进入反应箱进行脱色反应3min~30min,在反应过程为了保证蔗汁PH值在6.5~8.5之间，需连续添加适量石灰乳至反应箱，所述脱色反应的温度为50°C~90°C
[0042]二次加热104:待反应结束后将甘蔗汁进行二次加热至55°C~70°C。
[0043]一次固液分离105:对甘蔗汁进行上浮渣沫分离，得到一清汁。
[0044]硫熏中和106:将分离所得一清汁进行硫熏中和处理,SO2用量为0.4g/L~1.2mg/L，在反应过程为了保证蔗汁pH值在6.8~7.4之间，需连续添加适量石灰乳。
[0045]二次固液分离107:先加热至沸腾，再进行二次固液分离处理，得到二清汁；
[0046]后续处理108:经过亚硫酸法澄清工艺加上臭氧脱色技术所获得的二清汁进行蒸发浓缩、煮制、分蜜即可获得白砂糖。
[0047]为了使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过具体的实施例对本发明的使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法进行说明。
[0048]实施例1
[0049]在压榨甘蔗得到的IL混合汁中预灰加磷酸，用石灰乳调节混合汁的pH值7.0，一次加热至65°C，在一定压力作用下进入臭氧吸收装置，吸收臭氧后进入反应箱，臭氧浓度控制在350mg/L，停留反应25min，在反应过程中连续添加适量石灰乳保证蔗汁pH值在7.0，待反应结束后将蔗汁二次加热至65 °C，然后进行上浮渣沫分离，将分离所得一清汁送至硫熏中和工序进行硫熏中和处理，在硫熏中和处理后加热至沸腾，SO2用量为1.0g/L，连续添加适量石灰乳保证蔗汁PH值在7.0 之间，加热至沸腾，再进行固液分离处理，测试得到SO2的残留量为0.09g/L。
[0050]实施例2
[0051]在压榨甘蔗得到的2L混合汁中预灰加磷酸，用石灰乳调节混合汁的pH值至8.0,一次加热至55°C，在一定压力作用下进入臭氧吸收装置，吸收臭氧后进入反应箱，臭氧浓度控制在300mg/L,停留反应20min,在反应过程中连续添加适量石灰乳保证鹿汁pH值在8.0,待反应结束后将蔗汁二次加热至55°C，然后进行上浮渣沫分离，将分离所得一清汁送至硫熏中和工序进行硫熏中和处理，在硫熏中和处理后加热至沸腾，SO2用量为0.6g/L，连续添加适量石灰乳保证蔗汁PH值在7.2，加热至沸腾，再进行固液分离处理，测试得到SO2的残留量为0.05g/L。
[0052]实施例3
[0053]在压榨甘蔗得到的IL混合汁中预灰加磷酸，用石灰乳调节混合汁的pH值7.5，一次加热至60°C，在一定压力作用下进入臭氧吸收装置，吸收臭氧后进入反应箱，臭氧浓度控制在500mg/L，停留反应30min，在反应过程中连续添加适量石灰乳保证蔗汁pH值在7.5，待反应结束后将蔗汁二次加热至60°C，然后进行上浮渣沫分离，将分离所得一清汁送至硫熏中和工序进行硫熏中和处理，在硫熏中和处理后加热至沸腾，SO2用量为0.4g/L，连续添加适量石灰乳保证蔗汁PH值在7.4，加热至沸腾，再进行固液分离处理，测试得到SO2的残留量为 0.03g/L。
[0054]从以上数据中可以看出，相比于现有技术中SO2为2.0-3.0g/L的用量，以及相应的白砂糖中SO2约为0.4g/L左右的残留量，本发明实现了 SO2用量的减少和白砂糖中SO2残留量的减少，可以看出，甘蔗汁的pH值为7.5-8.5时，白砂糖中SO2的含量会更少。[0055]通过上述实施例可知，本发明采用传统的亚硫酸法澄清工艺进行甘蔗制糖澄清时，在一次加热后使用臭氧处理混合汁，将蔗汁色素物质氧化成小分子无色物质，达到去除蔗汁中色素的作用，经过亚硫酸法澄清工艺加上臭氧脱色技术所获得的二清汁进行蒸发浓缩、煮制、分蜜即可获得白砂糖，使用臭氧部分替代SO2对蔗汁进行澄清脱色处理，从而可以减少SO2用量，降低白砂糖SO2含量，提高食糖安全性，拓宽我国食糖市场；在明显减少甘蔗亚硫酸法生产白砂糖的SO2消耗量同时，还可以提高澄清过程脱色效果，降低生产成本，从而可以进一步提高制糖生产企业经济效益。[0056]对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
[0057]以上对本发明所提供的一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种使用臭氧脱色技术的甘蔗制糖澄清方法，采用传统的澄清工艺，包括预灰处理、一次加热处理、二次加热处理、一次固液分离处理、硫熏中和处理以及二次固液分离处理，其特征在于，在所述一次加热处理之后、所述一次固液分离处理之前，或，在所述一次加热处理之后、所述硫熏中和处理之前，所述方法还包括: 将甘蔗汁在压力下进入臭氧浓度为200mg/L~600mg/L的臭氧吸收装置吸收臭氧，并在吸收臭氧后进入反应箱进行脱色反应3min~30min ； 所述脱色反应中，通过添加石灰乳使所述甘蔗汁的pH值保持在6.5~8.5，所述脱色反应的温度为50°C~90°C ； 所述臭氧以空气经脱氮处理或纯氧作为气源，使用电晕放电法臭氧发生器来产生，所述臭氧发生器产生量为500g/h~2000g/h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次加热处理中加热温度为50°C~90。。。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次加热处理中加热温度为55°C~70。。。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述硫熏中和处理中，二氧化硫的用量为0.4g/L ~1.2g/L。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述硫熏中和处理中通过添加石灰乳使所述甘鹿汁的pH值保持在6.8~7.4。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述硫熏中和处理后先加热至沸腾，再进行二次固液分离处理。`
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预灰处理包括:在所述混合汁中加入磷酸，用石灰乳对混合汁的PH值进行调节后得到预灰的甘蔗汁。
【文档编号】C13B20/00GK103710468SQ201310461957
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】李凯, 黄福, 韦武林, 谢彩锋, 周军宏, 陆海勤, 杭方学, 黄斌, 张雷 申请人:广西大学, 中工国际工程股份有限公司, 广西南宁华鑫糖业技术有限责任公司