臭氧法工藝在糖廠的應用

臭氧法工藝在糖廠的應用

許 林，胡海波，姚志敏，譚玉煉，梁錦朋

(中國(guó)輕工業廣州工程有限公司，廣東廣州 510180)

摘 要:由甘蔗生産耕地白砂糖通常采用碳酸法及亞硫酸法，而這(zhè)2種(zhǒng)方法均存在一定的弊端。臭氧作爲一種(zhǒng)清潔的氧化劑應用于制糖工藝，既能(néng)達到預期的脫色要求，更不會(huì)産生有毒化學(xué)物殘留，是制糖行業一種(zhǒng)可發(fā)展的生态環保技術。本文叙述了臭氧法制糖的工藝原理和工藝過(guò)程，并介紹了一套典型的臭氧發(fā)生裝置，爲糖廠應用臭氧法技術生産耕地白砂糖提供參考。

關鍵詞: 臭氧；生态技術；制糖工藝；高質量白砂糖

中圖分類号:TS244.2     文獻标識碼:B    文章編号:1005-9695(2013)01-0047-05

Application of Ozone Processing in Sugar Mills

XU Lin, HU Hai-bo,YAO Zhi-min,TAN Yu-lian, LIANG Jin-peng

(China Gde Engineering Co., Ltd.Guangzhou 510180)

Abstract: The production of plantation white sugar usually come from the method of carbonation or sulfitation.However, both methods have disadvantages, more or less. As a kind of the cleanest oxidizer, ozone is a gooddecolorant to achieve the desired decolorizing requirements in sugar processing. Even more, it is a kind ofecological and environmental technology, with no poisonous chemical residues produced. In This paper, itdescribed the principle and steps on application of ozone in sugar processing, and also introduced a typicalozone generator, in order to provide a reference process for sugar mills.

Keywords: Ozone; Ecological technology; Sugar processing; High-quality white sugar

0前言

目前國(guó)際上通用的生産耕地白砂糖的方法有亞硫酸法及碳酸法，無論是亞硫酸法或者碳酸法均存在或多或少不足之處;亞硫酸法中SO作爲澄清劑的加入，導緻成(chéng)品糖中有硫的殘留，對(duì)高端客戶來說(shuō)存在一定的使用局限性;而碳酸法需大量的石灰石，并且産生大量的強堿性濾泥難以處理，不利于生态環保:這(zhè)也就(jiù)導緻目前國(guó)際上通常采用兩(liǎng)步法生産高品質糖的原因。但兩(liǎng)步法的生産流程過(guò)長(cháng)，使用設備過(guò)多，能(néng)耗高，臭氧法的出現可以解決上述 2種(zhǒng)生産工藝存在的弊端。

以臭氧作爲氧化劑替代 SO2，不僅降低了産品的生産成(chéng)本，而且還(hái)降低了中間制品、原輔材料的成(chéng)本如儲存、運輸、化學(xué)品的配置，并保證了食品衛生的安全以及減少對(duì)設備、管道(dào)的腐蝕，更重要的是提高了白砂糖産品質量，同時(shí)也提高了最終糖蜜的産酒率，同時(shí)該技術是一種(zhǒng)生态環保技術。

1工藝藝紹

1.1工原理

甘蔗中含有的色素主要有脂溶性和水性2大類:脂溶性色素與蔗汁中的類脂物共存，基本不溶于水，但大部分可在加灰加熱時(shí)除去;水溶性色素主要是各種(zhǒng)多酚類和胺類物質，他們是使白糖或者其它糖品帶色的主要原因!

多酚類色素的顔色是通過(guò)一個關于細胞的光子束的作用引起(qǐ)一種(zhǒng)可見感知。顔色可以通過(guò)色環表現出來，一個色環是以圓形代表一個可見光譜的方式，顔色按頻譜在一個圓圈中排成(chéng)一串。

臭氧對(duì)于多酚類色素組成(chéng)元素的氧化作用打破了色環，使之前可見的顔色被(bèi)消除，即色環被(bèi)打破，顔色消失了。有一些氧化劑的氧化能(néng)力較差，在一定時(shí)間段内可消除顔色，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間後(hòu)，顔色又部分或完全重現。但臭氧對(duì)蔗糖顔色組成(chéng)元素的氧化是永久性的，雙連接的色環被(bèi)打破，且按這(zhè)種(zhǒng)破壞方式，顔色不會(huì)再現[2]。

其對(duì)多酚類色素的作用原理如下:

故臭氧氧化作用相對(duì)于亞硫酸法和碳酸法的脫色作用更爲徹底

1.2工藝過(guò)程

臭氧法澄清工藝圖如圖1所示

01-壓榨機;02-滾簡篩;03-曲篩;04-泵:05-臭氧混合器;6-臭氧接觸池；07-加熱器；08-沉澱池；

09-蔗糖鈣貯箱；10-清汁箱；11-泥汁過(guò)濾；12-濾汁處理；13-臭氧發(fā)生器；14-混合汁貯箱。

從上述工藝示意圖可以看出，臭氧法與亞硫酸法在生産工藝相似，主要差别在于臭氧處理部分，臭氧混合器替代亞硫酸法的中和器。采用亞硫酸法的糖廠可以通過(guò)改造、替換中和器改成(chéng)臭氧法，圖2、圖 3 是中和器改造成(chéng)臭氧混合器的示意圖。

亞硫酸法工藝中，硫熏中和器蔗汁通常隻經(jīng)過(guò)次硫熏中和反應，而臭氧法工藝中蔗汁則需要進(jìn)行2級反應，混合汁送到1号臭氧混合器，經(jīng)臭氧接觸池反應混合一段時(shí)間後(hòu)再泵送到2号臭氧混合器，在2号臭氧混合器進(jìn)行增壓及補充臭氧;臭氧接觸池反應停留大約爲15 min，因此2個臭氧接觸池均需考慮15 min 的生産能(néng)力。臭氧接觸後(hòu)的汁加入蔗糖鈣進(jìn)行反應調節 pH7~7.2後(hòu)經(jīng)加熱送入沉澱池進(jìn)行沉澱處理，其餘流程與亞硫酸法一緻。

在本流程中，采用蔗糖鈣替代石灰乳來調節 pH值，從而使在線 pH 的控制成(chéng)爲可能(néng)，蔗糖鈣由糖漿與石灰乳按 1:4 的比例配制而成(chéng)。

1.3臭氧的産生

圖 4 是一套典型的臭氧發(fā)生裝置[3]

與典型的臭氧發(fā)生系統相比，用于臭氧法制糖的臭氧制備設備具有一定的特殊性，從該臭氧發(fā)生器出來的氣體是臭氧和氯氣的混合氣體，氯的存在對(duì)于臭氧法制糖非常必要，這(zhè)樣(yàng)才不會(huì)使蔗糖分子被(bèi)氧化。

臭氧、氯氣混合氣體産自臭氧發(fā)生器及分子篩設備，空氣由 78%的氮氣、21%的氧氣和約1%的氟氣組成(chéng)，通過(guò)分子篩將(jiāng)氧氣和氣按比例分開(kāi)，將(jiāng)氮氣釋放到大氣，接著(zhe)通過(guò)臭氧發(fā)生器以高壓放電運作，將(jiāng)氧分子的 2個原子分開(kāi)，并與氧分子結合轉化成(chéng)臭氧，在這(zhè)個過(guò)程中需要電解催化劑。

2臭氧化設備的配置

臭氧法制糖所需的臭氧化系統需配置的設備如下：

(1)螺杆式無油空壓機。

(2)壓縮空氣冷凍幹燥機。

(3)壓縮空氣貯罐。

(4)臭氧發(fā)生器，用于生産濃度爲 600 ppm 的臭氧混合氣體。

(5)氧濃縮設備:混合分子篩(將(jiāng)氧及氣按磺)的購買、物流及儲存成(chéng)本。比例分開(kāi))。

(6)臭氧及氣儲罐

(7)臭氧混合器。

3臭氧法制糖的效果

臭氧法制糖已經(jīng)在歐洲及南美部分國(guó)家運用于實際糖廠生産中，并且産生了良好(hǎo)的效果。臭氧法的運用還(hái)可增大最終糖蜜生産酒精的産率，理論上每噸糖蜜相比亞硫酸法可多生産出14L酒精。

臭氧法典型運行效果如下所示:

(1) 臭氧作用生産所需能(néng)耗:噸蔗耗電 0.5kW·h。

(2)節約了 100%生産蔗糖所需的澄清劑(硫(3)節約了 50%的石灰(CaO)的消耗。

(4)節約了100%的蒸發(fā)工序所需的抗垢劑，使蒸發(fā)效率更高。

(5) 蔗汁或最終糖蜜生産酒精，可節約 100%蒸留過(guò)程中抗垢化學(xué)劑的使用。

(6)節約了酒精發(fā)酵過(guò)程中硫酸的消耗，臭氧的殺菌作用使得發(fā)酵進(jìn)料汁免于細菌的污染

(7)與亞硫酸法最終糖蜜相比，臭氧法生産由于不使用 SO,及石灰乳，可使酒精産品産量增加，不可發(fā)酵的還(hái)原糖減少，通常産量增加 4.87%(約每噸糖蜜可多産 14L酒精)。

4結論

總而言之，随著(zhe)國(guó)民生活水平不斷提高，對(duì)食品安全也越來越重視，對(duì)于砂糖中的硫的殘留量要求也越來越高，這(zhè)就(jiù)需要我們不斷開(kāi)發(fā)新的制糖工藝及技術，以符合日益提高的生态、環保的要求。臭氧法制糖就(jiù)是這(zhè)樣(yàng)一種(zhǒng)生态技術，它也將(jiāng)成(chéng)爲除亞硫酸法、碳酸法之外的一種(zhǒng)重要的白砂糖生産技術。

參考文獻

[1] 霍漢鎮現代制糖化學(xué)與工藝學(xué)[M]. 北京:化工出版社，2008:98-105.

[2] SB Davis, M Moodley, I Singh et al. Use of ozone forcolor removal at Malelane refinery[J]. Process SouthAfrica Sugar Ass,1998,72: 255-260.

[3Madho S，SB Davis. Review of proven technologiesavaible for the reduction of raw sugar color[J]. ProcessSouth Africa Sugar Ass,2008,81: 165-183.

(本篇責任編校:朱滌荃)

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