一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法与流程

本发明属于制糖工业技术领域，具体涉及一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法，特别涉及一种用于生产饮料用高品质白糖(低酸性絮凝物)的糖汁高效清净方法。

背景技术：

目前，制糖工业主要采用三种工艺生产耕地白糖，即碳酸法、亚硫酸法和原糖精炼法制糖工艺。碳酸法制糖工艺：由于产生大量的碱性caco3滤泥，处理困难，排放量大，给环境造成污染，而限制了其应用。亚硫酸法制糖工艺：存在糖品久放返色，灰分、不溶物杂质含量高，酸性絮凝物风险高等问题，影响其在碳酸饮料、医药和高品质食品中的应用。原糖精炼则工艺路线长、成本较高。因此，随着糖品标准和消费者对产品质量的要求不断提高，传统的制糖澄清工艺受到巨大挑战，亟待寻找新的糖汁澄清工艺，以获得质量较高的成品糖。

我国糖业科研工作一直在探索新的澄清工艺研究，用以提高糖品质量。

中国专利00114236.4公开了一种低温磷浮糖汁清净新工艺方法，通过糖汁预灰到ph7.0、加热到40～60℃后，添加磷酸、石灰乳、少量甲醛、微气泡和絮凝剂进行气浮澄清处理，后续采用常规的碳酸法或亚硫酸法制糖工艺，可以生产优级白砂糖，但是在中性条件下有机酸、胶体、色素等非糖分除去率低；中国专利(申请号)200510035131.4公开了一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，该工艺第一步采用低温磷浮法，第二步采用亚硫酸脱色剂澄清法、碳酸饱充磷浮法和电解法三种方法中的一种进行糖汁清净，该方法利用低温酸性溶液中蛋白质的凝聚特性，但是糖汁中的有机酸、还原糖分解产物、果胶等非糖分在酸性条件下不生成沉淀；中国专利(申请号)200610048758.8公开了一种用糖用高效活性炭改进亚硫酸法制糖工艺生产脱硫糖的方法，其将普通亚硫酸法澄清处理得到的清汁中加入糖用高效活性炭，吸附脱硫等作用后经过压滤、精滤得到质量较好的清糖汁，用于生产脱硫糖，其白砂糖成品的色值、浊度、so2等指标可以控制在优于国家一级标准范围内；中国专利(申请号)200710201374.x公开了一种亚硫酸法糖厂混合汁低温处理工艺，这种工艺采用在较低温度(45～65℃)下对蔗汁进行快速的浮清处理；中国专利(申请号)201210257567.8公开了一种资源循环利用的碳法无硫白糖的方法，其甘蔗原汁仅添加絮凝剂后低温高速沉清——加热、添加磷酸、絮凝剂、杀菌剂、石灰乳后酸性气浮澄清——浮清汁添加石灰乳、加热至103～105℃，进行碱性糖汁的高温碳酸饱充，得到清净的糖汁，以生产无硫白糖；中国专利(申请号)201310082816.9公开了一种蔗汁澄清方法，采用部分混合汁制泡浮清分离方法，混合汁依次经预灰、一级加热、制泡、上浮分离步骤处理得浮清汁，将余下部分的混合汁与浮清汁混合，再经二级加热、硫熏中和、中和汁加热、快速沉降步骤处理得到清汁，能减少蔗汁停留时间，提高非糖分的去除率，稳定清汁ph值，避免沉淀池“反底”和“蔗糖转化”现象，节约生产成本，减少环境污染，提高产品质量；中国专利201510435534.1公开了一种两级磷浮无硫制糖生产工艺，清汁质量达到目前传统亚硫酸法工艺，但是糖汁一次上浮温度较高，其中的淀粉、胶体等非糖分溶出，依然会造成白砂糖产品酸性絮凝物的出现。

以上现有技术虽然取得了良好的效果，但是糖汁澄清或浮渣/泥汁的处理均在较高温度下进行，造成糖汁中的淀粉、胶体等非糖分溶出，产品质量在高端行业的应用在一定程度上受酸性絮凝物的影响，因此，制糖领域迫切需要开发一种能够满足我国耕地白砂糖生产的高品质白糖——特别是低酸性絮凝物生成的高品质白糖生产的糖汁高质量清净方法，解决上述技术存在的问题，改变传统碳酸法或亚硫酸法工艺及的不足。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法，包括以下步骤：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在250～450ppm范围，糖汁ph值控制在8.5～11.5范围，一次加热温度控制在25～45℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加助沉剂和絮凝剂，进行充分反应；助沉剂的用量为糖汁质量的0～2％，絮凝剂在糖汁中的浓度为1～5ppm；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理后的糖汁送至沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清糖汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至45～70℃范围，进行硫熏中和处理，糖汁ph值控制在6.5～8.0范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0～1％的助滤剂进行全汁过滤处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过真空吸滤机、离心机或压滤机进行脱汁处理，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至5个转光度以下，脱出的滤汁单独处理或循环处理，干泥出厂。

优选地，步骤(1)中所述的糖汁中总磷酸值为250～350ppm；所述糖汁ph值经过分次加灰最终控制在10.5～11.0，即先加灰至ph值8.5～9.0，然后再加灰至ph值10.5～11.0；所述一次加热温度控制在30～35℃；所述助沉剂为硅藻土和酸洗钢渣中的一种或两种组合物，粒度在10～1000目；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、生物絮凝剂、聚谷氨酸和改性壳聚糖中的一种或两种以上组合物；

优选地，步骤(2)中所述糖汁在沉降器停留时间在15min以内。

优选地，步骤(3)中所述的ph值控制在7.2～7.5，沉清糖汁加热温度控制在45～60℃；所述助滤剂优选为硅藻土、珍珠岩、蔗糠、木粉和活性炭的一种或两种以上组合物，粒度在10～1000目；

优选地，步骤(3)中所述的全汁过滤是采用膜分离、压滤机或真空吸滤机，膜分离过滤精度0.01～10μm，压滤机和真空吸滤机的过滤精度为200～1000目

优选地，步骤(4)中所述的混合泥汁的脱汁处理过程洗水温度小于60℃。

优选地，步骤(4)中所述的单独处理是指采用滤汁快速沉降系统或滤汁上浮处理系统或膜分离系统进行单独处理；所述的循环处理是指返回步骤(2)的沉清糖汁箱或步骤(3)的硫熏中和糖汁箱进行循环处理。

本发明的高品质白糖生产的糖汁高效清净方法的工艺流程图如图1所示。

本发明的技术原理：

甘蔗或者甜菜糖汁的主要成分是蔗糖，其在酸性或碱性条件、温度下，均会发生转化，且糖汁是带皮等直接压榨或渗出出汁，糖汁成分非常复杂，主要有：水、蔗糖、还原糖、胶体物(果胶、淀粉、多糖等)、氨基酸、有机酸、色素、蛋白质、无机盐、脂类、酶类等对蔗糖的提纯都有影响，在澄清过程中需要充分考虑其相互影响关系，充分发挥糖汁中成分的有益效果，避免组分的析出、分解、转化等，比如蛋白质的等电点、胶体的双电层特性、有机酸及无机盐的聚沉/凝沉特性等，实验研究发现：在蔗糖溶液中，温度越低，糖汁中非糖分越稳定，特别是胶体物越不易溶出，如淀粉的溶出温度点在55℃以下，但是低温、酸性条件下容易发生微生物的污染，造成糖分分解、葡聚糖生产等不良后果，虽然ph值越高，胶体物、蛋白质等非糖分的凝聚越完全，但是碱性条件下，单糖易分解，造成糖汁的色素物质增加风险；实验发现，糖汁ph值经过分次加灰最终控制在10.5～11.5，由于胶体的双电层在ph值8.5左右反应一段时间后再升至ph值11.0左右，胶体的脱水更完全，聚团更结实。

由于之前在线监测控制技术水平有限，以及糖汁的快速沉降技术、糖汁高效制泡和糖汁团聚混凝技术存在一定的缺陷，在沉降器、上浮器中停留时间较长，沉降器停留时间约60～90分钟，上浮器停留时间约25～35分钟，且上浮过程制泡、絮凝自动控制技术限制，糖汁容易返底、浮清糖汁清净效率较低，另外碱性滤泥的综合解决办法不多，加之对制糖产品的质量要求按照国标的精制糖、优级糖、一级、二级糖标准生产，没有针对特殊行业用糖——比如饮料行业需使用低酸性絮凝物的白糖——进行专项技术开发，造成在本方案前，糖汁的低温强碱工艺没有涉猎。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的糖汁清净方法，采用低温强碱澄清、硫熏中和后糖汁全汁过滤的清净方法，无杀菌剂、甲醛等助剂加入，在低温下利用强碱抑菌作用有效的除去糖汁中的非糖分，整个清净工艺过程在较低温度下进行，避免胶体、淀粉、蛋白质等无复溶现象，糖汁清净效果好；

(2)本发明的糖汁清净方法，糖汁在清净过程沉清停留时间控制在20min左右，全汁过滤时间3～5min，总的停留时间为25～40min，糖汁停留时间短，蔗糖分转化少，非糖分除去率高，泥汁采用真空吸滤机、离心机或带式脱汁系统直接处理，糖分损失少，可增加生产的产糖率，提高企业的经济效益；

(3)本发明的清净过程最终得到的滤泥ph值在7.2～8.5范围，不会造成高碱性滤泥污染，且滤泥中富含p、k及蛋白质、脂类等多种有机营养成分，其资源化深度开发价值高；

(4)通过本发明的方法处理后的糖汁清净效果达到或优于传统的碳酸法和亚硫法清净的效果：色值稳定在600～1100iu范围，混浊度在5～60mau范围，胶体含量低于0.02％，糖汁质量满足生产国家标准优级白砂糖的要求，可以用于生产低酸性絮凝物生成的高品质白糖产品。

附图说明

图1为本发明的高品质白糖生产的糖汁高效清净方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在350ppm，糖汁ph值控制在11.0，采用分次加灰形式调整ph值，即首先加灰ph值控制在8.5，反应2分钟，然后再次加灰ph值控制在11.0，一次加热温度控制在35℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加200目硅藻土作为助沉剂(占糖汁质量的0.2％)、聚丙烯酰胺絮凝剂3ppm，进行充分反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理后的糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清糖汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至55℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为16，糖汁ph值控制在7.3范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.05％的500目活性炭助滤剂，进行1μm板式陶瓷膜分离处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级直接进行泥汁离心脱汁，沉降后糖泥添加2.0倍糖泥量的60℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至4.5个转光度以下，干泥含水率60％以下，脱出的滤汁混合送至步骤(2)的沉清汁箱，干泥出厂。

实施例2

一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在400ppm，糖汁ph值控制在10.8，采用分次加灰形式调整ph值，即首先加灰ph值控制在8.5，反应2分钟，然后再次加灰ph值控制在10.8，一次加热温度控制在40℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加酸洗500目钢渣作为助沉剂(占糖汁质量的0.03％)、生物絮凝剂4ppm，充分进行反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理后的糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清糖汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在15min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至60℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为15，糖汁ph值控制在7.2范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.1％的500目硅藻土助滤剂，进行5μm金属膜分离处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级添加50％泥汁量的55℃热水，搅拌均匀后进行离心脱汁，沉降糖泥添加1.5倍泥量的60℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至4.0个转光度以下，干泥含水率65％以下，脱出的滤汁与步骤(3)的硫熏中和糖汁混合进行全汁过滤，干泥出厂。

实施例3

一种高品质白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在300ppm，糖汁ph值控制在10.5，采用分次加灰形式调整ph值，即首先加灰ph值控制在9.0，反应2分钟，然后再次加灰ph值控制在10.5，一次加热温度控制在45℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加酸洗300目钢渣作为助沉剂(占糖汁质量的0.02％)、改性壳聚糖絮凝剂5ppm，充分进行反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理后的糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清糖汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至55℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为16，糖汁ph值控制在7.5范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.02％的200目珍珠岩助滤剂，进行500目板框压滤机分离处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级添加50％泥汁量的60℃热水，搅拌均匀后进行离心脱汁，沉降糖泥添加2倍泥量的55℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至3.5个转光度以下，干泥含水率65％以下，脱出的滤汁混合送至步骤(2)的沉清汁箱，干泥出厂。

对比例1

一种白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在350ppm，糖汁ph值控制在6.5，一次加热温度控制在55℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加聚丙烯酰胺絮凝剂5ppm，充分进行反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至55℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为16，糖汁ph值控制在7.3范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.05％的500目活性炭助滤剂，进行1μm板式陶瓷膜分离处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级直接进行泥汁离心脱汁，沉降后糖泥添加2倍糖泥量的60℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至4.6个转光度以下，干泥含水率65％以下，脱出的滤汁混合送至步骤(2)的沉清汁箱，干泥出厂。

对比例2

一种白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在300ppm，糖汁ph值控制在7.2，一次加热温度控制在35℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加聚丙烯酰胺絮凝剂5ppm，充分进行反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至55℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为16，糖汁ph值控制在7.5范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.1％的200目活性炭助滤剂，进行5μm金属膜过滤处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级直接进行泥汁离心脱汁，沉降后糖泥添加3倍糖泥量的60℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至4.2个转光度以下，干泥含水率65％以下，脱出的滤汁混合送至步骤(2)的沉清汁箱，干泥出厂。

对比例3

一种白糖生产的糖汁高效清净方法，具体步骤如下：

(1)糖汁预处理：向糖汁添加石灰乳和磷酸，调整糖汁中总磷酸值在350ppm，糖汁ph值控制在9.2，采用分次加灰形式调整ph值，即首先加灰ph值控制在7.5，反应2分钟，然后再次加灰ph值控制在9.2，一次加热温度控制在55℃范围，然后将糖汁进入混合-絮凝反应器，添加聚丙烯酰胺絮凝剂5ppm，充分进行反应；

(2)糖汁沉降澄清：将预处理糖汁送至快速沉降器进行澄清处理，澄清器上层的沉清汁通过糖汁排出管排出并收集至沉清糖汁箱，泥汁通过泥汁排出管排出并收集至泥汁箱；糖汁在沉降器停留时间在20min以内；

(3)沉清糖汁硫熏中和及全汁过滤：沉清糖汁加热至60℃，进行硫熏中和处理，硫熏强度为16，糖汁ph值控制在7.5范围，所得硫熏中和糖汁进入硫熏中和糖汁箱，向硫熏中和糖汁添加质量分数0.1％的200目硅藻土助滤剂，进行5μm金属膜过滤处理，滤清汁即为最后得到的清净糖汁，滤清汁收集至滤清糖汁箱，滤泥和步骤(2)中的泥汁混合，得到混合泥汁；

(4)混合泥汁处理：混合泥汁通过两级强制沉降离心机进行脱汁处理，第一级直接进行泥汁离心脱汁，沉降后糖泥添加2倍糖泥量的60℃热水，搅拌均匀后进行二级离心脱汁，充分回收混合泥汁中的糖分，将干泥中的残糖降至4.5个转光度以下，干泥含水率65％以下，脱出的滤汁混合送至步骤(2)的沉清汁箱，干泥出厂。

以上实施例得到的清糖汁与传统亚硫酸法清净工艺得到的清净糖汁进行各项指标比较，结果如表1所示。

表1

由上表结果可以看出，经本发明的方法处理后的清糖汁，色值平均为：799.30iu，混浊度平均为：33.40mau，简纯度平均为：83.71ap，胶体含量平均值0.015％，质量均优于传统亚硫酸法清净工艺得到的清净糖汁，相比色值平均低37.66％，混浊度平均低87.11％，简纯度平均提高1.51单位，胶体含量平均低91.85％，糖汁清净质量非常高，泥汁洗水量约为传统亚硫酸法的65％，节约了水资源和后续的蒸发能耗。

实施例的平均值与对比例的平均值相比较，实施例平均脱色率比对比例平均脱色率提高了7.07％，实施例平均胶体含量去除效率比对比例平均值提高了25.74％，混浊度、简纯度和洗水量差别不大，清净效果优势明显。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。