2013
在甘蔗糖厂，糖液气浮清净设备较多应用于糖 浆的清净，如英国Tato 公司设计的圆筒形糖浆浮清 器和我国的双层浮清器等。圆筒形糖浆浮清器和平 流式浮清器在国内较多应用于糖汁磷浮，借助热能 产生“汽泡”的热浮清净设备在红糖厂应用较为普 遍，如连续加热除泡器和间隔加热除泡槽等，但还 没有运用于大型糖厂生产的实例。本文针对糖液气 浮清净和热浮清净设备的现状，提出糖液气浮清净 和热浮清净相结合的一体化清净设备──热力管式 糖液浮清器。
糖液气浮技术与热浮清净技术的明显区别在于 “气”与“汽”的不同。气浮技术是借助机械动能 产生“气泡”，而热浮清净技术则是借助热能产生“汽 泡”，“气泡”与“汽泡”虽然同样起到吸附糖液凝 聚物浮升的作用，但两者的性质是不同的：“气泡” 属物理性质的，而“汽泡”则属热力性质的。糖液 气浮技术“气泡”适用温度范围在50～99℃，糖液 热浮清净技术“汽泡”的适用温度范围在90～99℃， 温度再高糖汁就沸腾，会把泡沫打烂，使悬浮的凝 聚物分散到蔗汁中，也就达不到除去非糖分的效果。
笔者经过研究，提出了糖液气浮清净技术与热 浮清净技术相结合，能充分发挥各自清净优点的浮 清技术。
具体的工艺过程为：第1 步，采用糖液气浮技 术在较低的温度下（50～80℃），分离出重度较轻的 固形物及熔融温度低的凝聚物，如蔗腊、蔗脂、蔗 糠及淀粉等；第2 步，在中温下（80～99℃）分离 重度稍重的凝聚物。分离原则：在清净工序的第1 步就尽量多地除去固形物和热溶性杂质，澄清工序 的温度逐渐从低温升到高温，澄清剂的添加量逐渐 从少到多，后工序的沉淀物可回流作为前工序的澄清凝核物。为实现这一构想，作者设计了集气浮与 热浮于一体的热力管式糖液浮清器，使气浮与热浮 的结合实现一体化。
热力管式糖液浮清器，是对气浮和热浮清净工 艺进行总结所提出的一种糖液浮清设备，该设备让 气浮和热浮同时起作用，也就是进行气浮清净的同 时进行热浮清净，使之达到较好的清净效果。热力 管式糖液浮清器设备构造由7 部分组成（图1 所示）： ①浮清器浮动盖；②上浮室；③浮渣槽；④液位调 节器；⑤加热室；⑥热力式浮清管；⑦清汁室。该 设备的上部用于低温气浮，包括浮清器浮动盖、上 浮室、浮渣槽；中部用于中温气浮，包括加热室、 热力式浮清管；下部为清汁室，用于清汁的集中输 出。热力管式糖液浮清器各管口情况如表1 所示。
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1. 浮清器浮动盖；2. 上浮室；3. 浮渣槽；4. 液位调节器；5. 加热室；6. 热力式浮清管；7. 清汁室。 图1 热力管式糖液浮清器 |
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表1 管口表 |
热力管式糖液浮清器的构造性能特点是：①浮 渣沿着浮清器浮动盖的锥形导向向上自动排渣，无 需安装电动机械撇泡机，排渣迅速；②环锥形浮渣 浓缩段上部被分隔成多个独立浓缩室，保持浮渣浓 缩过程相对稳定，以避免自动排渣过程相互影响； ③热浮管需要除垢清洗时，吊移浮清器浮动盖即可； ④热浮管为立式结构，沿用了管式加热器的特点， 通洗方便；⑤该设备构造比现有气浮或热浮器复杂， 造价也略高，但因其同时拥有气浮与热浮工艺的优 点，所以对混合汁的前段澄清处理较为有效。
热力管式糖液浮清器规格大小及外形尺寸由应 用对象、生产规模决定。
热力管式糖液浮清器的主要设计参数如下：
浮渣在热力管中上升速度V上 = 1.5～2.5 m/min； 糖液在热力管中的下降速度V 降 = 0.4～0.8 m/min； 热力管径一般为DN50～DN80 mm，长度为1.5～2.0 m。
热力管式糖液浮清器同时具有气浮清净与热浮 清净2 种功能，设备上浮室为气浮段，设备加热室 为热浮段。
在混合汁搅拌桶中，温度为45～55℃的混合汁 在进入热力管式糖液浮清器前，加灰调节其pH 值 至5.6～6.6，正常澄清时，石灰用量约为0.02%～ 0.05%蔗，打气泡并加入适当的絮凝剂搅拌均匀。混 合汁沿b1 糖液环形管以切线方向进入上浮室上段， 混合汁絮凝物受气浮力的作用而上升。由于该浮清 器锥形浮动盖与上浮室形成一个下大上小的环锥形 体，絮凝物上浮空间越来越小，絮凝物逐渐浓缩成 为浓稠深褐色的浮渣，最后在环形锥环顶端自动溢 出至浮渣槽，完成气浮清净过程。
在热力管式糖液浮清器中，糖液在上浮室内的 pH 值和温度是上低下高，上部为气浮清净区，中部 为反应区，下部为热浮清净区。
沿b1 糖液环形管进入的混合汁轻质絮凝物在 热力管式糖液浮清器浮清区的中上部分离，得到一 次浮清汁，但一次浮清汁的杂质还较多，蔗汁呈浑 暗色。在进入热浮管前大部分一次浮清汁通过b2 循 环液环形出管被抽出至搅拌桶，同时添加一定量的 澄清剂和絮凝剂，进一步与蔗汁中的杂质作用。然 后，通过b3 循环液环形入管送至浮清区的中下部， 反应后的蔗汁在此区间内得到絮凝和上升汽泡的加 热。在热浮管中，清汁向下移动，絮凝物由于加热 管内所产生汽泡的作用而向上浮升，经过上浮区中 部，并与气浮区絮凝物络合在一起并向上浮升。热 浮管中分离所得的二次浮清汁进入清汁室，并通过 液位调节阀出口i 排出。至此，二次浮清汁已被除 去大部分的杂质，为下一澄清工序的清净打下了良 好的基础。
热力管式糖液浮清器是一种既具有气浮清净功 能，又具有热浮功能的浮清设备，其浮清工艺的主 要特点如下：
（1）糖汁气浮清净与热浮清净全部在热力管式 浮清器内完成，浮清汁和浮渣的排放通过调节液位 阀来实现，不需要安装电动机械撇泡装置。
（2）环锥形浮渣浓缩段上部被分隔成多个独立 浮渣浓缩分室，保持浮渣浓缩过程相对稳定，以避 免自动排渣过程相互影响。
（3）浮清器热管加热蔗汁后，起到产泡浮渣和 糖汁逆向过滤的作用，阻止悬浮物向下沉降，清汁 则由于重力作用而在管内缓慢向下移动。
（4）浮清器热管上端的浮渣逐级向上浮升，前 一级的浮渣作为后一级的清净剂和凝核物。第一级 浮清所添加澄清剂的量较少，最后一级浮清添加澄 清剂的量较多，这样就可以最大限度地提高澄清剂 的吸附量，物尽其用，减少澄清剂的使用量。
（5）热力管式浮清器上浮室外设有b1、b2 循 环液加药系统，可以调节澄清剂的使用量，加强对 系统澄清效果的实时控制。
（6）该工艺对浮渣进行稀释及二次浮清处理， 对浮渣进行“洗糖”，回收了其中的大部分糖分，同 时也会复溶一小部分杂质。
热力管式混合汁浮清工艺流程示意图见图2。 混合汁气浮与热浮相结合的清净技术与其它有 效澄清工艺技术的结合应是多样性和综合性的。
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图2 热力管式混合汁浮清工艺流程示意图 |
在混合汁上浮清净工艺中，压榨法糖厂的混合 汁浮渣量对蔗比约为1.5%～2%，渗出法糖厂的浮渣 约为6%～8%。不论是气浮清净、热浮清净或是气 浮与热浮结合的清净，其浮渣的处理是整个浮清系统中一个非常重要的环节。由于浮清清净过程中所 添加的澄清剂较少，浮渣中胶质含量较大、粘度高， 如果处理不当，则会出现过滤困难的现象。在本工 艺中，浮渣的处理方法为：浮渣→热水稀释→加灰 →充气→絮凝→渣汁浮清。二次浮渣送往浮渣搅拌 槽，添加少量蔗渣糠，加灰调节其pH 值至7.3～7.5， 用蒸汽直接加热至95～100℃，通过压滤机过滤， 滤清汁送往压榨间作渗透水使用，滤饼可干燥作饲 料、有机肥及提炼蔗腊、蔗脂等。
浮渣的另一个处理方法是既简单而又传统的处 理方式：浮渣经过滤，滤液送往酒厂用作制酒原料。
下面介绍热力管式糖液浮清器2102/13 年榨季 在越南庆和糖厂的运用情况。
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图3 越南庆和糖厂热力管式混合汁浮清工艺流程 |
热力管式混合汁浮清器澄清效果见表2。浮渣 浓度56%，混合汁中约94%的固形物被去除，清汁 与混合汁纯度差为0.8 AP，清净效率约为5%，脱色 率15%。若混合汁浮清过程添加磷酸作辅助澄清剂， 则清净效率可提升至8%～10%。
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表2 热力管式混合汁浮清器澄清效果平均值 |
热力管式糖液浮清器将糖液气浮清净技术与热 浮清净技术结合在一起，扩大了浮清技术的应用范 围，该工艺不仅可以应用于混合汁、滤汁及中间汁 浮清清净，还可应用于糖浆浮清清净，在制糖生产 应用时，根据各工序对澄清效果要求的不同，可采 用一级浮清或多级浮清工艺。混合汁气浮与热浮相 结合的清净技术与其它有效澄清工艺技术的结合应 是多样性的和综合性的。