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亚硫酸法的生产管理
亚硫酸法的生产管理
澄清工序处于制糖生产的中间环节。长期的生产实践证明,澄清效果良好是提高产品质量和糖分收回的首要关键,也是搞好生产平衡和节约用汽的重要环节,直接影响工厂的经济效益。
澄清工序特别要强调搞好操作管理。管理好的糖厂,澄清效果好而且稳定,产品质量与煮炼收回率都比较高,广东紫坭、中山、顺德等多个糖厂都是如此。但也有不少管理较差的糖厂,即使甘蔗原料不错,所定澄清技术条件亦恰当,但操作控制不稳定,造成清汁质量差,白糖质量不好,有时出二级品或不合格品,制炼车间的各项指标亦较低。管理方面的重点是:

澄清工段岗位多,互相影响较大,首先要加强岗位责任制和工人技术培训,结合采取经济措施,使各岗位认真操作。
澄清操作管理的中心是稳定:预灰与中和的酸值稳定,硫熏与加磷酸稳定,一、二次加热温度稳定,与此相关,还要硫磺燃烧稳定和石灰乳浓度稳定。澄清工序要多个岗位互相协作,加强联系,互相配合。硫熏中和是核心的岗位,要全面了解和掌握其他岗位的情况,有不正常情况能及时发现与处理。
澄清过程各阶段的实际ph、温度等条件要经常检查分析,要鼓励工人勤检查、勤操作。特别重要的是中和酸值和二次加热温度要稳定。澄清情况不好的糖厂,最常见的问题是这两项条件控制不好,波动较大,以至连续沉淀器内产生强烈对流,沉淀物大量反上清汁区,造成沉淀器“反底”,使清汁质量恶化。
糖厂通常以清汁酸值作为最终检查的依据,但由于沉淀池体积很大,存汁多,清汁ph不能反映出中和汁ph的波动情况。有些厂以班平均清汁ph作为衡量岗位操作的指标,但不同时间的波动很大,如高于或低于,澄清效果自然很差。
在澄清不良的厂,必须加强检查中和ph值和二次加热温度,认真抓几天,情况多数好转。对清汁ph要多抽样检查,以此作为衡量评比的依据。
有些糖厂的二次加热温度不稳定,起因是一次加热温度波动大。一次加热使用后效蒸发罐的汁汽,汽凝水排除易发生问题,排水不良必然造成温度偏低和波动。另一方面,蔗汁流量不稳定和蒸发汽压不稳定,也是加热温度不稳定的常见原因。各级加热温度必须有准确的仪表显示,并经常检验校正。最好用自动仪器连续记录,利于检查和控制。有些糖厂采用自动装置控制加热温度,比较稳定,澄清效果也较好。
中和ph控制很重要,人工控制的波动较大。用仪表自动检验、记录和控制是发展方向。近年部分糖厂采用自控装置有良好效果。显然,采用现代技术稳定控制澄清技术条件,是提高糖厂技术管理水平的重要环节。

制糖生产要加快物料处理,澄清工段特别是沉淀池要尽量缩短物料停留时间,减少蔗糖转化和各种不良的化学反应。蔗汁在高温下会发生多种化学反应,色泽变深,沉淀物部分水解和复溶,增加可溶性钙盐和高分子物质,ph值下降。时间越长,这些不良反应越严重。糖厂的泥汁在沉淀池内的时间长于澄清汁,其质量也明显低于澄清汁。这使滤清汁的质量明显低于澄清汁,色值高,纯度低。如果蔗汁中蔗糠较多,此种危害更大。不少糖厂都有经验,蔗汁在沉淀器内经过时间长,清汁的色值就较高,纯度较低。
因此,应当尽可能缩短蔗汁沉降过程的时间。很多甘蔗糖厂使用多层式的沉淀池,国外糖厂是满汁工作,停留时间较长。国内糖厂从50年代开始即改进放出清汁和泥汁的方法,在较低的液面下运行,在澄清沉淀良好的基础上尽量减少沉淀池内蔗汁量。同时加快排出泥汁,减少泥汁存量。在靠近沉淀池底部的不同高度处应装设多支采样管,经常检查器内泥汁高度,规定操作要求,并纳入交接班制度检查执行。广东中山糖厂等通过这些措施,有效地提高了产品质量和煮炼收回率。

糖厂必须重视搞好清洁卫生和防菌、杀菌。蔗汁中的蔗糖、蛋白质等都是很好的营养物,很容易滋生细菌。澄清工段的很多设备中常有微生物活动,要认真重视搞好各项设备容器和车间内外的清洁,特别要注意防止在设备死角处形成“蔗饭”等细菌产物。
蔗汁中主要的细菌――肠膜串珠菌以及放线菌能够产生孢子。多数细菌孢子的耐热性很强,在60~65℃下仍然存活。在100℃下大部分被杀死,但也有一部分未死亡,只是失去活性,停止活动。当温度降低到一定程度时,又再复活重新繁殖。因此,蔗汁虽然在沉淀器中经受过长时间的高温,但在温度降低后,细菌孢子很快又会生长和恢复活动。国外糖厂曾发现,沉淀池停机后如果蔗汁没有排清,16小时后蔗汁ph下降到,纯度下降值,乳酸含量增加到1120mg/l。
在沉淀池内,细菌主要附着在沉淀物中。如果泥汁温度下降到75℃以下,其中的微生物会再次繁殖,使糖汁变酸,质量迅速下降。有些糖厂沉淀器中泥汁积存多,停留时间长,温度下降,泥汁ph值明显降低(如低至甚至以下),纯度也下降,微生物活动是重要的原因。要经常注意泥汁的状况,如果它的ph偏低或带黄色,就表示沉淀器内的泥汁中有细菌繁殖,要加快排出和清除。如果沉淀器排泥汁不畅顺或内部有死角,就容易发生这个问题。
近年有些糖厂发现滤汁中有微生物繁殖,造成滤汁ph下降,纯度降低,有时发出酸臭的气味,在设备的死角处形成黑色膜状物,或白色的珠状团粒,严重时在泵出的滤汁中也有发现。在泥汁过滤时,如果滤汁清晰,其中的微生物不多;如果滤汁混浊,则大量的微生物随沉淀物进入滤汁中。在使用真空吸滤机过滤时,真空抽吸使蔗汁部分自蒸发,温度降低。在其后的滤汁贮罐和管路中,滤汁中的微生物会重新繁殖,在设备和管路的死角位处积存发酵产物。一般来说,如果温度不低于75℃,蔗汁中微生物的活动是不明显的;如果低于70℃,这种活动就较活跃,如果低于65℃,就会出现较大问题。
目前糖厂普遍采用无滤布真空吸滤机,其滤汁混浊,多数糖厂将它返回沉淀器。滤汁中微生物的反复循环会提高其耐热性,不良影响更大。
在使用真空吸滤机时,在泥汁进口处加入少量适当的化学杀菌剂,可以减少滤汁中的细菌。在设备清洗后淋洒石灰乳可以杀菌,但在蔗汁中加入石灰乳的杀菌作用并不大。

石灰和石灰乳的质量对蔗汁澄清非常重要。石灰是用石灰石煅烧制成。天然石灰石的品质各地不同,广西石灰石的质量较好。石灰的质量通常以其“有效氧化钙”表示,好的超过80%,更好的达到90%,但有些地区只有70%左右。石灰中不是有效氧化钙的成分达到10~30%。它们包括碳酸钙、硅化合物、镁、铁、铝的化合物等。糖厂应尽可能选购质量较好的和新鲜的石灰,并认真监测石灰的质量。
石灰加水消和时,大部分cao和水结合成为ca(oh)2,分散成细小颗粒,形成乳白色的石灰乳。用热水化灰可使石灰乳化成为幼细的粒子。石灰乳化要有充分的时间。石灰中的杂质大部分不能分散成微粒,应当用较密的筛网(如100目)或用高效的旋流分离器将它们除去。
国外的大糖厂对石灰的质量很重视。一般要求其有效氧化钙达到90%~95%。美国通常使用高纯度的熟石灰粉,它含氢氧化钙达到97%,另有约2%的碳酸钙,其余硅、镁、铁、铝的氧化物总量不到1%。它是很细的粉末(通过300目筛网),可以直接使用(不需用石灰消和设备)。它的澄清效果良好,设备较少形成积垢。国内的大型糖业集团可以参考这种经验,选择质量较好的石灰原料,委托专业厂加工后供糖厂使用。
国内曾有数个糖厂,由于石灰质量不好,澄清沉淀状况很差,清汁混浊不清。后来换用了好的石灰,情况立即改观。石灰中的杂质有多种不良影响。氧化镁和亚硫酸反应生成可溶性的亚硫酸镁,减少了亚硫酸钙的生成量和它作为澄清剂帮助蔗汁沉淀和过滤的作用,使澄清过程明显恶化;亚硫酸镁还增大了清汁残留二氧化硫量。氧化硅部分是可溶性的,增加了蔗汁的灰分,而且在加热器和蒸发罐中形成坚硬的难以清除的积垢。铁和铝的氧化物也有多种不良影响。
现在一些糖厂的石灰乳化设备不好,乳化不完全,一些厂的石灰乳筛隔设备不好,灰乳中颗粒多,在蔗汁中反应慢,影响ph值升高和波动,降低澄清效果。这些情况应当改进。

甘蔗和混合汁的质量对澄清过程的影响很大。甘蔗和蔗汁质量不良会严重影响产品质量和生产正常。
新鲜的甘蔗和蔗汁,糖分和纯度高,杂质少;产品质量、产糖率都较高,生产较正常顺利。糖厂应当努力提高甘蔗新鲜度,缩短甘蔗从斩收到压榨的时间。甘蔗斩下以后,随着时间延长,蔗糖逐渐转化为还原糖,蛋白质水解为有害氮化合物,细菌繁殖生成有机酸及葡聚糖等胶体物质,这些都增加澄清处理的困难,使沉淀和过滤速度降低,清汁清度和各项质量指标下降。
新鲜甘蔗汁的ph值相当稳定,多数在~之间。但不新鲜甘蔗的蔗汁ph值逐渐下降,会降低到5以下;纯度降低至80以下。甘蔗中的蛋白质水解为有害氮化合物,大大增加了澄清的困难,杂质难以形成良好的沉淀物,清汁色值升高,清度下降。这种蔗汁需要加入更多的石灰乳中和,并生成大量可溶性的醋酸钙等钙盐,使清汁含钙量显着增加。亚硫酸法的澄清汁含钙量,正常者约在~%bx,但不新鲜蔗汁的这一数值常达到~%。这使蒸发和煮糖设备的罐垢明显增加,糖膏粘度增大,煮炼困难,并危及白糖的质量。
在甘蔗情况不正常时,应当分析其ph值和酸度。后者的数值变化较显着。它是取10ml蔗汁(预加灰前)用naoh液滴定。因为蔗汁中的酸大部分是弱酸,滴定终点可取为~,最好用电ph计检测终点(因蔗汁颜色深,用指示剂较难判断)。新鲜正常的蔗汁,其酸度通常低于12mmol/l。但不良蔗汁的此值会超过20~30mmol/l。
要注意减少甘蔗夹带的蔗叶、蔗尾和泥砂杂物。蔗叶和蔗尾含有大量的高分子有机物、酚类物、氨基酸和无机盐,会使蔗汁色泽加深,澄清困难。
蔗汁中的蔗糠对澄清很不利,它含有大量的有机和无机的杂质,在加热时特别是在沉淀池内经过较长时间,会溶解或水解析出部分高分子物质、有色物和灰分,增加蔗汁色值、降低清汁质量。蔗糠中含有较多的微生物,积聚蔗糠之处容易产生发酵等不良作用。白糖中残留的微量蔗糠常是细菌活动的起因。蔗糠的比重低,沉降速度慢,或悬浮在汁中,降低清汁的清度。蔗糠积聚还会堵塞设备或管路。应当在压榨车间采取措施减少混合汁中的蔗糠量,例如用间隙较小的滚筒筛或二级曲筛。国外的糖厂普遍将混合汁通过旋流分离器,分离除去汁中的泥沙和部分蔗糠。这对于含夹杂物较多(如甘蔗用机械化收割)的蔗汁,更为重要。
蔗汁中有适量的蔗糠有利于泥汁的过滤,有助于在滤布上形成滤泥层,降低滤泥的粘性,使之较易从滤布上脱落,并增大过滤速度。为解决这个矛盾,国外一些糖厂将加灰、加热后形成的浮渣分离出来,用曲筛隔出其中的蔗糠,直接与泥汁混合过滤,让蔗糠“走短路”。这可减少它在高温和沉淀池中的不良作用,并消除了它们对沉降过程的不利影响。

应当经常分析澄清汁、滤清汁和硫熏糖浆中的二氧化硫含量。清汁取10ml、糖浆取5ml样本,按滴定蔗汁硫熏强度的方法滴定。清汁正常耗碘量低于3ml,高于此值说明澄清效果不良,要找出原因解决。硫熏糖浆耗碘量应低于4ml,过高就说明糖浆硫熏过度,可能会造成白糖二氧化硫含量超标。还应当经常分析清汁含钙量。这些都应作为糖厂日常分析的项目。