甘蔗、甜菜制取蔗糖的過程包括:原料預(yù)處理,浸出、壓榨法提取糖汁,糖汁清凈處理,清糖汁蒸發(fā)濃縮,糖漿煮煉結(jié)晶,糖膏分蜜、洗糖,砂糖干燥、篩選、包裝等工序。
亞(硫酸)法糖與碳(酸)法糖的生產(chǎn)方法,主要是糖汁清凈處理工藝不同,其他工序基本相同。
采用浸出、壓榨法提取的甜菜糖汁、甘蔗糖汁中,除含蔗糖外,還含有懸浮物、膠體、有機(jī)物、色素、無機(jī)鹽類等,在進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、煮煉結(jié)晶前,必須進(jìn)行清凈處理。糖汁清凈的工藝方法有:碳酸法、亞硫酸法、石灰法、磷酸上浮法等,其他還有離子交換法主要用于分離鉀、鈉,活性炭處理主要用于糖漿精煉脫色。
一、碳酸法。
碳酸法清凈粗糖汁的過程包括,預(yù)加石灰、主加石灰、第一次碳酸飽充、第二次碳酸飽充等四個步驟。
預(yù)加石灰。粗糖汁(此處以甜菜糖廠為例)經(jīng)過除渣后,在預(yù)加灰桶中加入加工甜菜重量0.2~0.3%左右的石灰(石灰乳);預(yù)加石灰的目的是:中和糖汁中的游離有機(jī)酸,防止糖分轉(zhuǎn)化,并將糖汁的酸堿度(PH值)調(diào)整到11左右(膠體的等電點(diǎn)),使膠體等非糖分凝聚起來。
主加石灰。將預(yù)加灰汁加熱到85℃左右,送進(jìn)帶有攪拌器的主加灰桶,均勻的進(jìn)行主加石灰,主加灰量為甜菜重量的1.75~2.25%,主加灰要迅速進(jìn)行以避免蛋白質(zhì)、粘膠質(zhì)、轉(zhuǎn)化糖等非糖分分解生成可溶性鹽類。
第一次碳酸飽充和過濾。主加石灰后的糖汁,在碳酸飽充罐中,與送入的二氧化碳?xì)怏w接觸后,中和了石灰,生成輕質(zhì)碳酸鈣,第一次碳酸飽充的酸堿度(PH值)控制在11左右,這時浸出汁中的非糖分與石灰所生成的化合物沉淀與凝聚狀態(tài)都最好;飽充過程形成的輕質(zhì)碳酸鈣是非糖分最好的吸附劑與助濾劑;第一次碳酸飽充汁在過濾前,需先加熱到90~100℃,加熱的目的是減少糖汁粘度、提高糖汁中沉淀物沉降速度,并使濾餅呈現(xiàn)多孔狀,以利過濾和洗水;過濾的方式可以用板框壓濾機(jī)全汁過濾,也可先在沉降槽中沉降后,將沉降下的泥汁,用真空吸濾機(jī)過濾;用壓濾機(jī)過濾結(jié)束后,通入濾泥重量150~200%的熱水,洗出泥中殘留的糖分。
第二次碳酸飽充和過濾。第二次碳酸飽充的目的是:盡量減少糖汁中的石灰(鈣鹽)含量,減少糖汁中的膠質(zhì)物、色素,提高糖汁的純凈度;由于甜菜質(zhì)量的差異,需找出石灰含量最少、碳酸氫鈣又未產(chǎn)生的最佳點(diǎn)作為飽充終點(diǎn),測出其堿度,飽充時按此最佳堿度控制;為防止第二次碳酸飽充時產(chǎn)生碳酸氫鈣,飽充前需先把糖汁加熱到102~103℃;第二次碳酸飽充汁利用液位靜壓力、使用袋濾機(jī)過濾,得到的濾清糖汁,加熱后送后工序蒸發(fā)濃縮。濾泥直接返回一次碳酸飽充罐。
二、亞硫酸法。
亞硫酸法澄清糖汁(以甘蔗糖廠為例)包括:預(yù)灰、第一次加熱、硫燻,中和,第二次加熱、過濾三個過程。
預(yù)灰、第一次加熱。 經(jīng)除渣后的甘蔗混合汁,先預(yù)加灰,調(diào)整酸堿度(PH值)至6.2~7.4,經(jīng)第一次加熱器加熱至60~70℃,使有機(jī)氮化物如蛋白質(zhì)等凝固,但加熱溫度不宜過高,以免引起蔗糖轉(zhuǎn)化損失,并影響二氧化硫氣體的吸收。
中和。加熱后的蔗汁送往硫燻塔硫燻,硫燻的目的、一是漂白蔗汁,二是提高蔗汁酸度,使中和時所用石灰乳量增加,沉淀物增多、過濾情況改善; 硫燻后的糖汁在加灰中和槽中加入波美度約13度的石灰乳,使糖汁中和到酸堿度(PH值)6.8~7.5,過低蔗糖易轉(zhuǎn)化,過高還原糖易破壞,生成有色物質(zhì)。
第二次加熱及過濾。 加灰中和后的糖汁,經(jīng)第二次加熱器加熱到98~102℃,使亞硫酸鈣溶解度減小、沉淀析出、蔗蠟脫水,并加快沉淀物沉降、過濾速度;第二次加熱汁經(jīng)沉降槽沉降后,上部清汁和下部泥汁濾清汁混合并加熱后送往后工序蒸發(fā)濃縮。濾泥經(jīng)洗水后供作肥料。
三、石灰法。
石灰法澄清糖汁主要用于生產(chǎn)甘蔗原糖(Raw Sugar)和赤砂糖,工藝、設(shè)備簡單;澄清過程是:先向甘蔗混合汁中預(yù)加灰,將酸堿值調(diào)整到6.4,然后加熱到90℃,并繼續(xù)加灰中和將酸堿值調(diào)整到7.0,進(jìn)一步加熱到100~102℃后送去沉降、過濾;沉降后清汁和泥汁濾清汁混合后送去蒸發(fā)濃縮、煮煉結(jié)晶。
四、磷酸上浮法。
磷酸上浮法用加磷酸和石灰的辦法處理糖汁,在我國南方地區(qū)多用于原糖精煉加工和甘蔗糖廠糖汁、糖漿進(jìn)一步澄清處理。由于在糖汁、糖漿用磷酸、石灰處理的過程中產(chǎn)生的絮凝物過濾困難,因而多采用氣浮法,采用撇泡裝置將浮渣從液體表面除去;浮渣過濾一般采用板框壓濾機(jī),如用真空吸濾機(jī)過濾,則需添加助濾劑。
用亞硫酸法清凈糖汁時,降低成品糖色值的方法,用的是還原法(利用二氧化硫的還原作用),成品糖在存放過程中與空氣接觸氧化后,顏色發(fā)黃(色值升高);為防止成品糖顏色返黃、二氧化硫含殘余量偏高,可采用磷酸石灰法對糖汁、糖漿進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理以提高質(zhì)量。