淺談澄清工藝對白砂糖產品質量的影響

李朝明

（云南西雙版納英茂糖業有限公司景真糖廠，云南 勐海 666200）

0 前 言

我國甘蔗糖廠生產白砂糖的工藝方法主要是碳酸法和亞硫酸法兩種，由于碳酸法糖廠諸多條件的限制，原來使用碳酸法的糖廠已逐步改為亞硫酸法工藝生產白砂糖，目前我國的甘蔗糖廠基本為亞硫酸法糖廠。亞法糖廠的優點是工藝流程短，設備較簡單，澄清用輔料量比碳法少，但澄清效果比碳法差，造成亞硫酸法糖廠生產的白砂糖質量比碳酸法糖廠生產的白砂糖質量差。隨著用糖客戶對糖產品質量越來越高的要求，亞硫酸法糖廠只能通過設備和工藝的改造來提升產品質量，并取得了一定的成效，目前我國亞硫酸法生產的白砂糖基本可以達到高端用糖企業的要求。云南西雙版納英茂糖業有限公司景真糖廠通過多次改造擴建，2012年達到5000噸/日的榨量，近年來一直通過不斷的技術改造與探索，在設備上采用國內先進設備，生產工藝控制不斷強化，2018/2019年榨季的產品質量得到進一步提升，深受用戶喜歡及好評，產品質量已接近碳法糖質量。下面重點論述2018/2019年榨季我廠澄清工藝控制的一些心得。

1 堿性亞硫酸法澄清工藝技術

1.1 澄清輔料

石灰、磷酸、硫磺和絮凝劑。

1.2 主要澄清設備

中和汁快速沉降池、濾汁快速沉降池和糖漿上浮器。

1.3 堿性亞硫酸法工藝技術控制

1.3.1 磷酸添加量

在蔗汁澄清中，磷酸起著非常重要的作用，甘蔗中原來就含有磷酸，我們稱之為自然磷酸值，如果蔗汁中這種磷酸含量很多，則在加灰后即使不用外加磷酸，也能產生足夠的絮凝狀沉淀物，一般情況，正常的蔗汁自然磷酸值（以P2O5計）為250毫克/升，按現在白砂糖的質量要求，這個自然磷酸值的澄清效果達不到生產合格白砂糖的要求，必須另外添加磷酸使蔗汁中總磷酸值達到400～500毫克/升才能達到澄清要求。近兩年我廠的甘蔗自然磷酸值為250～300毫克/升，采用高磷酸值工藝，總磷酸值控制在550～590毫克/升范圍內，2018/2019年榨季磷酸添加量經我廠組織相關技術人員對各不同品種，不同時期各添加量進行查定對比，確定應適當增加添加量，相比2017/2018年榨季的0.08%與蔗比，增加至0.096%對蔗比，澄清效果得到進一步提高，結果見表1。

1.3.2 硫熏強度

硫熏實際上包括硫熏和石灰中和兩道工序，它的作用在于改變蔗汁中的氫離子濃度，使它達到某些非糖分的凝聚點，從而生成沉淀。同時亞硫酸離子與蔗汁中的鈣離子反應，會產生大量亞硫酸鈣沉淀，這些新生成的沉淀能吸附糖汁中的膠體和色素，亞硫酸與鈣反應生成沉淀物的除雜效果與多種因素有關，一是溶液pH值，在pH7.0以下，沉淀不完全；在pH7.5左右，沉淀接近其最大值。我廠多年的經驗表明pH值偏大于7.5，近兩個榨季工藝控制指標定為7.9～8.3，實踐證明高pH值對提高產品質量有好處。二是溫度，溫度高沉淀較完全，溫度低則相反，我廠基本上控制在中和汁加熱溫度100～102℃范圍內，沉降速度與澄清效果良好。三是硫熏強度，硫熏強度應根據蔗汁的性質來決定。硫熏強度是影響亞硫酸法澄清效果的最主要因素，廣東和廣西的糖廠硫熏強度基本在18～24mg/10mL之間就滿足生產一級白砂糖的要求，我廠位于云南西雙版納州，按上述的硫熏強度是很難生產一級白砂糖，硫熏強度需達到30mg/10mL以上才能生產出質量好的一級白砂糖。2018/2019年榨季我們定的指標為32～35mg/10mL硫熏強度，若白天機收甘蔗量大，為5.1萬噸，較上榨季增加2.1萬噸，進廠入榨甘蔗含雜、含泥沙量就大，硫熏強度還需往上提1mg/10mL左右，才能保證蔗汁的澄清效果。

1.3.3 石灰消和

石灰是糖廠最常用且用量最大的澄清劑，它以有效氧化鈣含量的高低作為質量的評價指標，優質的石灰有效氧化鈣含量應達到85%以上。糖廠使用石灰作為澄清劑必須先加水進行消和生成氫氧化鈣并放出大量的熱，常溫下氫氧化鈣的溶解度很低，以CaO含量表示只有千分之幾，隨溫度的升高而降低。糖廠目前使用的石灰乳濃度一般為6～20°Bé，以石灰乳濃度6°Bé來說，在15℃每升石灰乳中含有效氧化鈣29.6克，理論上飽和石灰水中的CaO含量為1.29克，由此可見6°Bé的石灰乳含有的氫氧化鈣折合成氧化鈣后就比飽和石灰水中的氧化鈣含量要大22倍，也就是說這種石灰乳絕大部分的氫氧化鈣都是以固體粒子的狀態分散在石灰乳中，能溶解的只是極少一部分，所以糖廠配制石灰乳必須有較長的消和時間，保證石灰乳中的CaO微粒分散良好，保證蔗汁在中和反應過程溶解的氫氧化鈣與各種陰離子結合形成鈣化合物消耗后，石灰消和液中的CaO又會繼續溶出，使反應完全。景真糖廠一直重視石灰乳的配制，配制濃度為6°Bé，考慮到2018/2019年榨季工藝調整增加磷酸添加量和提高硫熏強度，檢修期增加一個30立方的石灰消和罐，目的是增加石灰消和時間，最終結果相比2017/2018年榨季在榨季生產期磷酸添加量增加，硫熏強度增加，中和汁pH值提高的情況下，石灰對蔗比反而略有下降，從0.57%下降至0.56%，達到了較好的效果，結果見表1。

表1 兩個榨季澄清用輔料量和部分工藝指標對比表

1.3.4 絮凝劑的使用

絮凝劑在制糖工業中發揮的作用越來越重要。我廠中和汁沉淀池、無濾布真空吸濾機、濾清汁快沉器和糖漿上浮器都需要使用絮凝劑，糖廠澄清用絮凝劑有不少品牌和型號，主要為陰離子型的聚丙烯酰胺類，其主要作用是能夠將溶液中的懸浮微粒聚集聯結形成粗大的絮狀團?；驁F塊，達到加速沉降或上浮的澄清效果。近年來我廠使用的絮凝劑為日本進口絮凝劑，分子量達到1600萬以上，基本能很好滿足沉降和上浮的固液分離作用，澄清質量得到保證。我廠也曾經使用過日本同一廠家不同型號的絮凝劑，分子量達到2500萬，價格比1600萬分子量的絮凝劑貴約50%，但澄清效果沒有得到提升，通過比對，我們認為分子量1600萬以上已能滿足我廠的澄清需求，并不是分子量越大或者價格越貴就越好用。通過多年的實際操作，我們找到了適合我廠使用的絮凝劑型號。2018/2019年榨季絮凝劑添加量為29毫克/公斤（PPM）。

1.3.5 糖漿上浮的使用

糖漿上浮清凈技術是近十多年制糖工業技術重要的進步技術之一，它成功地運用了氣浮分離這一高效快速的方法分離液相中的固體微粒。糖漿經蒸發后會形成一些不溶性的微粒，由于濃度高比重大，而且黏度很高，要除去這些雜質，使用糖漿上浮技術能很好的解決這些問題。我廠一直使用高硫、高磷、高灰的強堿亞硫酸法工藝，產品中的濁度、不溶于水雜質和SO2殘留量較高，2012年12月我廠引進糖漿上浮技術，通過對蒸發糖漿再進行上浮處理，很好地去除了糖漿中的混濁物質，得到清晰的糖漿，為煮糖提供優質的糖漿原料，白砂糖產品質量得到很好的提升，結果見表2。

表2 糖漿上浮使用前后糖漿工藝指標的對比表

2 結果與分析

2.1 澄清汁質量的提升

通過2017/2018年榨季和2018/2019年榨季化驗對比分析澄清汁色值、濁度、清混汁純度差，說明2018/2019年榨季在合理提高磷酸量，提高硫熏強度和增加絮凝劑使用量，使清汁各項指標較2017/2018年榨季得到提升，特別是清混汁純度差達到3.8AP，得到較好的澄清效果，為提升產品質量打下基礎。

2.2 糖漿上浮技術進一步提升糖漿質量

我廠自2012年底使用糖漿上浮技術以來，不間斷使用，為生產優質一級白砂糖起到重要作用。比對上浮前后的數據，可以看出糖漿質量得到提高。表2為2018/2019年榨季糖漿上浮對糖漿質量提高的分析數據。

2.3 產品質量的提升

2018/2019年榨季我們對澄清工藝技術參數進一步調整，取得了可喜進步，在降低白砂糖產品色值、濁度、不溶于水雜質和二氧化硫殘留量方面的效果明顯。

2.3.1 成品白砂糖色值對比

2018/2019年榨季由于澄清質量的提高，白糖質量同步得到提高，其中以白砂糖色值指標來看，90IU以下的煮糖罐數比2017/2018年榨季大幅增加，為1444罐，占該榨季全部煮糖1763罐的81.9%，而2017/2018年榨季同比為33.9%；100IU以上的煮糖罐數才有37罐，占該榨季全部煮糖1763罐的2%，而2017/2018年榨季同比為23.7%，詳細結果見表3。

表3 兩個榨季不同色值的煮糖罐數情況表

2.3.2 成品白砂糖理化指標對比

同樣，2018/2019年榨季產品白砂糖各項理化指標均得到改善，其中不溶于水雜質指標大幅下降，詳細結果見表4。

表4 兩個榨季白砂糖部分理化指標對比表

3 結論

我廠2018/2019年榨季在入榨甘蔗品質比上榨季有所下降的情況下，通過對制糖工藝控制指標的合理調整，堅持高硫、高磷、高灰的堿性亞硫酸法工藝路線，榨季前成立了2018/2019年榨季工藝質量食品安全管理小組，負責榨季工藝管理，嚴格工藝紀律，制定榨季考核辦法，下達榨季工藝控制參數及相關要求，分發到崗位上，穩定工藝控制，每班定時做好工藝巡查，出現不合格項及時糾正，保證工藝指標在控制范圍。該榨季產品質量大幅提高，開榨第一鍋白砂糖指標達到一級白砂糖。優一級品率完成100%，優A一級率完成99.91%（集團內控指標），比集團公司所有糖廠平均的優一級品率74.64%，增加25.27個百分點。產品品質較上榨季提升了一個臺階，產品質量已接近碳法糖廠質量，我們認為，通過制糖設備及工藝的不斷探索及改良，適當增加澄清用輔料，可以在亞硫酸法糖廠生產更多的優質一級白砂糖。