目前我国甘蔗制糖生产普遍采用一步法(即由 甘蔗直接生产耕地白砂糖),赤砂糖是末段结晶产 物,其自然产量与头段结晶产物白砂糖的比例约为 10%~12%[1]。赤砂糖杂质含量和色值高,价格低, 各制糖企业绝大多数将赤砂糖回溶重煮或套种,以 减少或不产赤砂糖。虽然赤砂糖套种收回比较高, 但由于赤砂糖色值高,往往会影响成品糖质量,所 以目前很少有企业使用。赤砂糖回溶糖浆非糖分含 量和色值高,如直接回煮白砂糖,会降低白砂糖质 量,特别是色值往往偏高甚至超标。所以目前制糖 企业一般是将赤砂糖回溶,有的进行硫漂处理后才 送至煮糖工段回煮白砂糖。但生产实践发现,硫漂 处理并不能根本解决赤砂糖回煮白砂糖色值偏高的 问题。另外,由于硫漂脱色作用的暂时性,白砂糖 贮存期短,贮存过程易增色[2]。此外,赤砂糖回溶 糖浆的硫漂处理还存在白砂糖含硫量高、糖分损失 大、收回率低等问题。近几年也有个别企业尝试使 用气浮清净技术对赤砂糖回溶糖浆进行处理,但因 赤砂糖回溶糖浆流量不稳定,操作困难,所以该技 术尚未能在制糖企业推广应用。赤砂糖回溶糖浆的 澄清脱色已成为当前制糖业一个研究难点。
在糖汁脱色领域,世界各国制糖工作者进行了 大量的研究,先后提出了离子交换技术、膜分离技 术、超冷冻结晶技术等方法,但因成本高,技术性 强,在我国尚未普遍实现生产应用。因此,开发脱 色效果好、成本低廉、操作简便的脱色方法,是我 国亚硫酸法制糖工艺发展的关键[3]。本文借鉴糖浆 硫熏中和除杂脱色原理,结合使用磷浮清净技术, 通过实验室试验研究,对榨季赤砂糖及上榨季陈旧赤砂糖回溶糖浆用硫熏中和脱色然后再进行磷浮清 净除杂处理,即在回溶糖浆中加入适量亚硫酸或磷 酸,则亚硫酸、磷酸会与糖液中残留的钙离子反应 生成具有网络结构的亚硫酸钙和磷酸钙,吸附、捕 集糖浆中的色素和悬浮微粒形成浮渣而除去[2],提 高回溶糖浆质量。本文研究了不同的脱色工艺,为 解决赤砂糖回溶糖浆的澄清脱色难题提供可能途 径。
赤砂糖、氢氧化钠(分析纯)、稀盐酸(分析纯)、 氧化钙、亚硫酸(分析纯)。
721 型分光光度计,上海第三分析仪器厂; WAY-2S 型数字阿贝折光仪,上海精密科学仪器厂; SHB-ⅢT 型循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸 易有限公司;SHB-ⅢT 滤膜过滤器,郑州长城科工 贸易有限公司; pHS-3C 型酸度计,上海雷磁仪器 厂;220VAC1000W 型电子万用炉,天津市泰斯特仪 器有限公司。
①将适量赤砂糖用蒸馏水溶解成浓度50~ 60°Bx 的溶液,加热至60~65°C;②将上述糖浆进 行硫熏处理;③用石灰乳和磷酸将②的糖浆pH 值 调至试验设定值,搅拌3 min,使磷酸和糖浆中的钙 离子充分反应;④取适量的③糖浆用打泡机打泡(20 s 左右);⑤将打泡好的糖浆与③的糖浆(比例是1: 4)混合均匀后,加入0.05%聚丙烯酰胺絮凝剂,迅 速搅拌均匀,静置上浮;⑥取浮清液测定其色值、 浊度进行分析。
色值的检测方法采用ICUMSA 方法2,混浊度 的检测方法采用衰减法,硫熏强度的检测方法采用 碘量法。
本实验对糖浆进行磷浮(序号1)、硫熏上浮(序 号2)、硫熏后碱性上浮和加磷酸酸性上浮结合(序 号3)以及硫熏后加磷酸酸性上浮和碱性上浮结合 (序号4)的处理方式,单纯磷浮和硫熏上浮控制 的pH 在6.2~6.5 之间,硫熏后碱性上浮控制pH 在 8.0~8.5 之间,硫熏后加磷酸酸性上浮控制的pH 在 6.2~6.5 之间。所加絮凝剂的量为10 ppm,硫熏强 度为12 mL,磷酸的量为300 ppm。平均6 次试验数 据结果如表1 所示。
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表1 各种处理方法的数据对比(6 次试验平均) |
从图1、图2 可以看出硫熏中和后上浮对糖浆 的脱色率有很好的效果,但是对浊度的去除率并不 是很明显。回溶赤砂糖硫熏中和后加磷酸酸性上浮 和碱性上浮结合的处理方式对回溶赤砂糖有很好的 脱色效果,脱色率能到达42.4%,比单纯的磷浮脱 色率提高了278%,但是混浊度降低率仅为16.3%。 而回溶赤砂糖硫熏中和后碱性上浮和加磷酸酸性上 浮结合的处理方式能使回溶赤砂糖脱色率达到 40.2%,混浊度降低率达到57.1%。从这一点可以看 出,加磷酸上浮对降低混浊度有很好的效果,这是 因为加磷酸所形成的磷酸钙吸附杂质后在絮凝剂的 作用下能形成较大的絮团,在气泡作用下能很好的 上浮,对降低糖液的混浊度能达到很好的效果。而 单纯的硫熏上浮,由于亚硫酸钙形成的絮凝体团状 较小很难上浮,因此对糖液的混浊度去除率不高。 因此,在选择脱色工艺时要综合考虑,由图1、图2 可以看出回溶赤砂糖硫熏中和后碱性上浮和加磷酸 酸性上浮结合的处理方式是比较好的,它对糖液有 很高的脱色率同时对降低混浊度又有很好的效果。
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图1 不同工艺的回溶赤砂糖色值降低率趋势图 |
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图2 不同工艺的回溶赤砂糖混浊度降低率趋势图 |
对于赤砂糖回溶糖浆的脱色处理,赤砂糖回溶 硫熏中和后加磷酸酸性上浮和碱性上浮结合的处理 方式以及赤砂糖回溶硫熏中和后碱性上浮和加磷酸 酸性上浮结合的处理方式均具有优异的脱色作用, 能使赤砂糖回溶糖浆脱色效果明显提高。和单纯的 赤砂糖回溶糖浆上浮相比,效果非常明显,脱色率 提高了278%,混浊度也大幅降低,由此说明赤砂糖 回溶糖浆采用硫熏中和再酸碱结合的上浮方式能很 好去除大部分色素和杂质。对于大型糖厂,赤砂糖的数量比较大,用本文介绍的方法单独处理赤砂糖 回溶糖浆可以稳定和提高白砂糖的产品质量。
[1] | 陈维钧,许斯欣,沈参秋,等.甘蔗制糖原理与技术[M]. 北京:中国轻工业出版社,2001. (![]() |
[2] | 李会娟,刘和清,李洪文,等.蔗汁的澄清脱色技术[J]. 化工技术与开发,2006(11):17-20. (![]() |
[3] | 霍汉镇.现代制糖化学与工艺学[M]. 北京:化学工业出版,2008:160-163. (![]() |