新型粉體添加型絮凝劑的開發(fā)及其在糖廠的試用

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。