2003
2. 广西大学生物技术与糖业工程学院, 南宁 530004
2. Guangxi University
甘蔗糖厂的清汁在蒸发的过程中，很多非糖 分，特别是矿物盐的浓度升高，部分沉积在蒸发 罐的加热面，形成一层坚硬的积垢。这些积垢是 热的不良导体，必须定期清除，以保持蒸发罐的 效率。蒸发罐积垢问题一直是糖厂须待解决的问 题。目前，国内糖厂基本上不采用任何防垢措施， 为了保证生产正常进行，定期停机对蒸发罐进行 积垢清洗，破坏了生产的连续性，造成很大的损 失。国外对蒸发罐的防垢研究较早，应用也比较 普遍，其中化学防垢是主要的手段。
制糖蒸发系统用的防垢剂开发比较困难，主 要在于以下几个原因：作为食品添加剂，防垢剂 必须是无毒的；防垢剂加入，目的是减少加热面 上的积垢量，如果钙盐的沉淀减少，必将增加糖 液中钙离子浓度，将积垢推至煮糖工段，影响煮 糖罐的传热，糖浆中的钙离子含量是生产的一个 控制指标，钙离子含量增多，不仅增加煮糖的积 垢，还会影响白砂糖产品的灰分和水不溶物含 量，降低产品的等级，同时，无机离子有很大的 造蜜能力，糖液中的钙离子增多，会增大蔗糖的 溶解度，最终增加糖蜜产量及含糖量，减少回收。 所以防垢剂的加入必需全面考虑。
通过实验室及生产应用研究，我们发现 TALOSCALE松垢剂是一种高效的防垢、除垢剂，不影响产品质量，适用于糖厂的蒸发系统。
增溶作用是电离成带负电的松垢剂分子链与 金属阳离子形成能溶于水的络合物，从而使成垢 化合物的溶解度增加。
低剂量效应就是加很少量的药剂即可抑制大 量成垢离子的结晶作用。这是因为溶液中有大量 的Ca3(PO4)2、CaSO4等小晶体存在时，这些小晶 体能通过物理或化学作用吸附一定量的药剂，使 界面能大大增加。按照吉布斯—汤姆逊理论，界 面能越高，晶体的临界半径越大，从水中析出这 些小晶体就越困难。而且随松垢剂用量的增加， 表现出阻垢率随之增大。但当松垢剂浓度大于一 定值时，阻垢作用的增加就不明显了，甚至有下 降的趋势，这个浓度称为“阈限”浓度。因此药 剂应在低于“阈限”浓度下使用，以达到费用最 低最高效的目的。
分散作用使钙盐晶粒维持在细小粒子范围 内，使其沉降速度减小而不易沉积成垢；比较图 1、图2在相同的放大倍数下，未加TALOSCALE 的CaSO4晶体(图1)大部分比加有TALOSCALE的 垢晶体大且整齐，加入TALOSCALE后(图2),晶体由长方形的片状变为较窄小且细碎的片状。表明了TALOSCALE加入后垢晶体变小了。
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图1 未加TALOSCALE样品CaSO4扫描电镜照片 |
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图2 加有TALOSCALE样品CaSO4扫描电镜照片 |
晶格畸变作用干扰了晶粒的成长，从本质上 改变了晶体的生长规律，使晶体变为无定形状。 从图3及图4可看出，加TALOSCALE的样品衍射峰强度和衍射峰下积分面积与未加 TALOSCALE的比较，均发生了很大的变化。导致 衍射峰强度及积分面积变化的基本原因有：晶体 的大小发生改变和晶格的畸变。
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图3 未加TALOSCALE的CaSO4样品的X-射线衍射图 |
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图4 加TALOSCALE的CaSO4样品的X-射线衍射图 |
(1)分别称取清汁2.5kg，置于A、B、C容 器中，分别加入不同量的TALOSCALE松垢剂，配成含TALOSCALE分别为0×10-6(ppm,下同),10×10-6,15×10-6的清汁溶液。分别置于小电炉 上进行常压蒸发，蒸发至55±1*#176;Bx(所用清汁为 甘蔗亚法糖厂生产期清汁锤度15.3°Bx钙镁 总量为20.01%Bx,PO43-含量0.83%Bx。)。
(2)按文献[7]方法用EDTA滴定清汁及A、B、 C 3种糖浆的Ca、Mg总量、色值及纯度。
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表1 AD阻垢剂的阻垢效果 |
(1)纯度。由于TALOSCALE的加入及积垢生 成的减少，糖浆的纯度均相应有一些降低。不管 用何种方式阻垢，电磁、超声波或化学阻垢，达 到一定程度的阻垢效果，溶于水非糖分都将会增 加，糖浆的纯度都会有所降低。经验表明，在末 效蒸发糖浆进入平衡箱前增装一糖浆隔渣器，煮 糖楼甲膏入罐糖浆箱底部装置沉渣管，糖浆进入 煮糖糖浆箱前的管道出口处加装尼龙滤装，层层 隔渣把关，最大限度地堵截垢片和不溶物，使之 不进入甲膏中。加装这些配套设施后，对糖膏的 煮制时间及产品质量没有任何影响。由于产品产 量与质量无任何影响，也就不会增加造蜜量。
(2)色值。从实验数据也可看出，各种糖浆 色值变化小于10%，在实验误差范围之内，可 视为加入TALOSCALE后糖浆的色值并没发生明显 的变化。
(3)关于TALOSCALE是否对加热管有腐蚀作 用的问题，做如下实验，在蒸发糖汁的同时，分 别在各杯中加入规格、重量一致的铁钉，蒸发结 束后，发现各杯中铁钉的重量无不一致的变化。
广西八一凤凰糖厂是日榨蔗量为4000t的亚 硫酸法糖厂，采用五效真空蒸发，蒸发罐采用高 压清洗泵进行清洗。该厂地处矿区，甘蔗无机物 含量高，且工艺控制的硫熏强度较高，蒸发积垢 严重，坚硬难除，必须碱煮后才能用高压水通以 洗。下面是该厂末效罐难除积垢的主要成分：
MgO：0.66% FeO：1.14%
SiO2：7.26% Al2O3：1.11%
分两个阶段进行:①加药剂(2月21 26日); ②空白(2月27日~3月4日)。每个阶段进行 以下操作：
(1)每小时采清汁、各效蒸发罐糖浆样一次， 并记录清汁流量，每2次（2h）的对应样混合为 集样，分析各集样的糖浆锤度，计算各效蒸发罐 的蒸发强度[2](蒸发强度为单位时间内单位面积 的蒸发水量),取平均值。
(2)在4#、5#、6#罐气鼓盖板上吊一根 长100mm钢管（事先干燥至恒重称量），当蒸发 罐惯例轮洗停罐时，取下钢管观察垢形并烘干至 恒重，称重，计算积垢量按。以下公式计算防垢 率：
(3)加药剂阶段，防垢剂稀释后连续流加入 清汁箱，用量为对清汁量15×10-6。 本试验不以效数测定防垢率，是因为甘蔗糖 厂蒸发系统都有一个备用蒸发罐，以便清洗时轮 换使用，所以除了6#罐可以一直作为V效使用 外，其它的蒸发罐均不是固定的作为某效使用。
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表2 蒸发强度对比 |
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表3 防垢率 |
从实验数据看，加药剂阶段的蒸发强度均高 于空白对比阶段，表明TALOSCALE有着很好的防 垢效果，防垢率可高达82.80%。末效蒸发罐的 防垢率有28.68%，虽然防垢效果不是很高，但 工人反映，坚硬的末效积垢变得松软，已经不象 以前的致密与坚硬，不用碱煮也容易通洗。 加松垢剂试验期间，从报表的数据反映，添 加松垢剂后对白砂糖质量如蔗糖分，色值、水不 溶物、灰分、浊度等均无任何影响。但糖浆过滤 装置的沉积物增加。
以下是2阶段糖浆钙盐含量[8]比较：
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表4 糖浆钙盐含量对比 |
从以上的数据看，加入松垢剂后，糖浆钙盐 含量没有变化。这是因为，加入TALOSCALE松垢 剂的不是不形成积垢，而是松垢剂的分散作用原 理，使形成积垢的小颗粒不沉积下来附着在加热 管壁上，不影响传热。积垢以小颗粒的形式悬浮 在糖液里，并在糖浆过滤时可以除去，不增加糖 浆的钙盐含量。所以使用TALOSCALE松垢剂不会 将结垢推到后续工段，对后续生产及产品质量不 造成影响。
TALOSCALE用来单独煮罐也有很好的效果， 经过几次试验表明，加入量为20kg/1000m2，厚 实、坚硬的积垢变薄，疏松，易于清除，有很好 的松垢除垢效果。这是由于TALOSCALE有很强的 增溶作用，不仅能与Ca2+离子形成稳定的螯形 化合物,而且还能与钙盐晶体中的Ca2+形成稳 定的络合物，提高了钙盐的饱和溶解度，起到松 垢除垢的作用。作为食品级的无毒添加剂，用松 垢剂煮罐不会损伤加热管，有用酸或碱煮罐无法 比的对设备及操作人员的使用安全性。
外观：可流动无色液体
密度：1.28~1.30kg/m3(25℃)
化学特性：药剂水溶液浓度为45%
毒性：无毒
(1)TALOSCALE松垢剂有很好的防垢效果,减 少积垢附着在加热管壁上,提高蒸发强度,连续 使用可延长洗罐时间,降低蒸汽用量。松垢剂的 用量可根据各厂积垢的情况酌情加入。
(2)TALOSCALE松垢剂与无机离子结合成盐 粒结晶栅，防止结晶栅进一步长大，以小颗粒的 状态悬浮在糖浆里，在糖浆过滤时可以除去，不 增加糖浆的钙盐含量、煮糖罐积垢、造蜜及影响 产品质量。
(3)TALOSCALE松垢剂还有很好的松垢除垢效果，可代 替酸或碱用于单独煮罐，不损伤加热管，高效安 全。
| [1] | 杨于兴等.X射线衍射分析.上海:上海交通大学出版社,1994 ( 0)
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| [2] | H.P克鲁格,L.E亚历山大.盛世雄等译.X射线衍射技术.北京:冶金工业出版社,1986 (1)
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| [3] | Sucreie Frangai se.112(3),137～138 (0)
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| [4] | 陈若兰等.8501制糖工业专用防垢剂的研究与应用.新疆化工,1990(1):15 (0)
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| [5] | 温广义等.8501防垢剂在齐糖的应用.中国甜菜糖业,1998(1):49 (0)
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| [6] | 郑冬梅等.使用8501防垢剂后清除蒸发罐积垢方法的研究.中国甜菜糖业,1993(5):4 (0)
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| [7] | 张思笃.甘蔗制糖工业分析(中等专科学校轻工业专业试用教材).北京:中国轻工业出版社 (1)
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| [8] | 中国轻工总会甘蔗糖业质量监督检测中心.甘蔗制糖化学管理分析方法.1995 (1)
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| [9] | [美]陈其斌,周重吉.高大维等译校.甘蔗制糖手册,广州:华南理工大学出版社,1993 (0)
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