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        新型粉體添加型絮凝劑的開發(fā)及其在糖廠的試用

        2019-03-20 08:21:38周少基劉法球唐秋平黃上遼羅國高梁益宇OlegLogvinenko
        廣西糖業(yè) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:糖業(yè)糖廠糖漿

        向 敏,周少基,劉法球,唐秋平,黃上遼,羅國高,梁益宇,Oleg Logvinenko

        (1.廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院,廣西 南寧 530004;2.廣西南寧賽爾制糖科技有限公司,廣西 扶綏 530002;3.UKRRESURS UKO LLC,4 Fanerna Street I,02160 Kyiv,Ukraine)

        蔗汁澄清是影響制糖過程中糖品質(zhì)量、收回及能耗等參數(shù)的關(guān)鍵過程。由于煮糖結(jié)晶過程中,蔗糖晶體存在包裹現(xiàn)象[1],對于亞硫酸法糖廠,高的清汁濁度會增加成品的含硫量、色值和灰分含量,對于原糖廠,也會增加成品色值和灰分含量。有機(jī)高分子絮凝劑絮凝是提高蔗汁澄清度、加快沉降速度、減少泥汁量、提高過濾效率的關(guān)鍵操作之一。一直以來,高分子絮凝劑均是通過溶解、稀釋,然后才添加使用的。然而,實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),絮凝劑溶液在制備和存儲過程中,常常由于水溫過高、水中的雜質(zhì)、攪拌剪切等原因而降解。同時(shí),絮凝劑溶液隨時(shí)間推移也會發(fā)生降解,這些都大大降低了絮凝劑的效率。

        為了克服現(xiàn)有絮凝劑存在的缺陷,本課題組開發(fā)了可直接粉體添加的三款高分子絮凝劑TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3,這些絮凝劑具有溶解速度快,除濁率高的優(yōu)點(diǎn),克服了絮凝劑由于溶解而發(fā)生分子量降解降質(zhì)的問題。本課題組在多家糖廠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小試及生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn),取得了初步成果。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 實(shí)驗(yàn)室小試

        本課題在廣西大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)良圻制糖有限公司、星星制糖有限公司,中糧屯河崇左糖業(yè)有限公司、北海糖業(yè)有限公司等糖廠的化驗(yàn)室進(jìn)行了小試。

        1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        實(shí)驗(yàn)原材料均為現(xiàn)場采樣,分別為亞硫酸法糖廠中和汁、濾汁、糖漿和原糖廠加灰汁。

        1.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        對于蔗汁澄清,取500mL中和汁、濾汁或加灰汁,加熱至100℃后迅速轉(zhuǎn)移至量筒,加入設(shè)定量的絮凝劑,攪拌均勻,觀測沉降。沉降結(jié)束后取上清液測定清汁色值、濁度和純度。

        對于糖漿磷酸上浮,取500mL糖漿,加熱至85℃,加入石灰乳至pH值等于7.0,加磷酸至pH值等于6.3,用打泡機(jī)(料理機(jī),轉(zhuǎn)速22000r/min)打泡30s,迅速導(dǎo)入容器加入設(shè)定量的絮凝劑,攪拌均勻,靜置,待上浮結(jié)束后取下清液測定色值、濁度和純度。

        1.2 生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)

        在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)良圻制糖有限公司濾汁快速沉降澄清流程中進(jìn)行,絮凝劑在散氣箱后的緩沖箱中加入,投加量為3ppm。該廠濾汁快速沉降澄清流程如圖1所示。

        圖1 試驗(yàn)濾汁絮凝沉降澄清流程

        1.3 分析方法

        清汁理化指標(biāo)測定參照《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》[2]。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 加灰汁澄清

        加灰汁澄清在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)星星制糖有限公司進(jìn)行,該廠以石灰法工藝流程生產(chǎn)原糖,但增加了混合汁上浮工藝。實(shí)驗(yàn)采用該廠大沉淀池前的加灰汁進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn),對TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3絮凝劑和該廠正在使用的絮凝劑進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn),絮凝劑投加量參照該廠生產(chǎn)投加量(3ppm)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        表1 加灰汁絮凝澄清比較

        由表1可知,絮凝表現(xiàn)最佳的為TEMPO1絮凝劑,其澄清汁濁度比使用傳統(tǒng)絮凝劑澄清汁的濁度下降了15.2%,純度提高了1.87AP。澄清對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加傳統(tǒng)絮凝劑的沉降泥汁量大,而且顆粒沉降速度不一致,溶液中總有小絮體緩慢沉降,說明溶解絮凝劑的分子量均勻度差,部分絮凝劑在溶解過程中存在降解;而添加新型絮凝劑時(shí),沉降的泥汁量相對較小,顆粒沉降速度快且一致,溶液透亮度高。

        2.2 中和汁澄清

        中和汁澄清在中糧屯河北海糖業(yè)有限公司進(jìn)行,該廠采用傳統(tǒng)磷酸亞硫酸法工藝進(jìn)行生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)糖汁取自該廠中和汁箱,對TEMPO1、TEMPO2和TEMPO3絮凝劑和該廠正在使用的絮凝劑進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn),絮凝劑投加量參照該廠生產(chǎn)投加量(2ppm)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

        由表2可知,TEMPO1絮凝劑澄清汁濁度比使用傳統(tǒng)絮凝劑清汁的濁度下降了19.1%,純度提高了1.5AP;TEMPO2絮凝劑澄清汁濁度比傳統(tǒng)絮凝劑下的濁度下降了24.0%,純度提高了0.72AP。

        綜合以上對加灰汁和中和汁的澄清實(shí)驗(yàn)結(jié)果,TEMPO1絮凝劑綜合表現(xiàn)最佳。

        表2 中和汁絮凝澄清比較

        2.3 糖漿上浮

        在加灰汁和中和汁的澄清實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用TEMPO1絮凝劑進(jìn)行糖漿上浮實(shí)驗(yàn)。糖漿采自廣西東糖良慶糖業(yè)有限公司,絮凝劑添加量為8ppm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

        表3 糖漿上浮絮凝澄清比較

        由表3可見,采用TEMPO1絮凝劑用于糖漿上浮,濁度去除率達(dá)75%,純度上升1.75AP,優(yōu)于傳統(tǒng)絮凝劑的濁度去除率61%和純度上升0.53AP。由于糖漿的澄清度和純度對糖品質(zhì)量和回收率有重要影響,因此TEMPO1絮凝劑值得推薦在糖漿上浮中使用。

        2.4 生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)

        2017/2018年榨季,在濾汁澄清生產(chǎn)線進(jìn)行了絮凝劑粉體添加澄清實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了5個(gè)小時(shí),每隔1小時(shí)進(jìn)行采樣測定,測定在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)研發(fā)中心進(jìn)行,濁度測定采用濁度儀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

        從表4中可見,與傳統(tǒng)絮凝劑相比,采用新型絮凝劑的濁度比傳統(tǒng)絮凝劑的濁度下降了12.71NTU,濁度去除率提高28.1%,簡純度也提升了1.64AP。同時(shí)在5小時(shí)的實(shí)驗(yàn)過程中,清汁質(zhì)量穩(wěn)定。

        表4 生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        綜上所述,新型粉體添加型絮凝劑用于糖汁絮凝澄清可較好的去除糖汁濁度,提高純度。但對色值沒有較大影響。一般而言,絮凝劑只是起到去除固相濁度的作用[3],但新型絮凝劑明顯地提高了糖汁的純度,這可能是由于其通過鈣離子架橋?qū)⒖扇苄遭}鹽一并去除的原因。

        3 結(jié)論

        項(xiàng)目開發(fā)了粉體添加型絮凝劑并在糖廠生產(chǎn)線上成功試用。新型粉體添加型絮凝劑對糖汁的絮凝沉降澄清,濁度去除率提高28.1%,純度上升達(dá)1.64AP,出汁質(zhì)量穩(wěn)定,取得了較好的效果。具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

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