超低硫白砂糖的制糖生产新方法技术

本发明专利技术是一种对传统制糖生产工艺条件、相关设备以及操作方式进行改进，生产出超低硫白砂糖的新方法，它在原有碳酸法生产白砂糖工艺流程的基础上，通过对一碳饱充、二碳饱充、糖浆硫熏的设备和工艺条件进行改造，即一碳加灰饱充过程采用强制混合、外部回流循环的加灰充气；在二碳加灰饱充过程延长凝聚时间，最大限度地提高蔗汁清净效率和脱色率；再通过改造硫熏器的结构，达到强化硫熏反应、减少ＳＯ＃－［２］残留量、降低清汁和糖浆的硫熏强度，从而保证产品白砂糖在色值不增高的情况下，含ＳＯ＃－［２］量低于５ｐｐｍ，不但远优于国内一级白砂糖的要求指标，而且优于国际上对精制糖１０ｐｐｍ的要求标准。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以甘蔗为原料，用碳酸法工艺生产超低含硫量的白砂糖生产新方法。
技术介绍
一般甘蔗糖厂分为碳酸法和亚硫酸法，两种方法都需要不同程度地加入二氧化硫进行脱色，此过程称为硫熏。硫熏分两次进行，蒸发前的清汁硫熏是为了降低色值并抑制高温蒸发时新的色素生成，蒸发后的糖浆硫熏有利于进一步降低煮糖清浆的色值，生产出符合色值指标的成品白砂糖。硫熏对产品质量具有正反两方面作用，其一，硫熏可以降低成品糖色值；其二，硫熏增加了成品糖的SO2含量(简称含硫量)。如何解决硫熏这个矛盾体，使之既达到降低成品糖色值又不增高成品糖的含硫量，是制糖生产多年来面对的非常棘手的问题。长期以来，国家白砂糖的卫生质量标准之一SO2含量为精制糖10ppm以下、优级糖20ppm以下、一级糖40ppm以下。之所以允许白砂糖较高的含硫量，主要是考虑低硫量无法同时也达到低色值的目的，两者之间必须求得平衡，尤其是对占糖厂多数的亚硫酸法生产工艺。一般来讲，一定的甘蔗制糖生产方法，对应一定的白砂糖级别和一定范围内的色值与含硫量。就甘蔗碳酸法制糖来说，尽其最大能力只能生产色值为80-140IU(国际单位)的一级白砂糖或含少量80IU以下的优级糖，此时对应的成品糖含硫量一般为10ppm以上，亚硫酸法糖厂就更高。如果再进一步降低含硫量，则由于硫熏不足，成品糖的色值必然升高，无法达到一级白砂糖标准。要在现有碳酸法制糖工艺中将色值稳定在100IU左右的一级白砂糖的含硫量控制在8ppm以下，难度是非常大的。白砂糖产品中含硫量偏高，不仅对消费者的健康产生不良影响，同时也影响了以白砂糖为生产原料的各种饮料、食品等产品质量。随着人们对绿色、营养、健康食品的日益追求，从2002/2003榨季起，国家将白砂糖的主导产品一级糖的SO2含量从40ppm调整为30ppm，并且要求逐年降低。而国内外一些生产高级饮料的企业，如可口可乐、百事可乐等公司则更要求白砂糖SO2含量为5ppm以下，实为超低白砂糖，因此探索超低硫白砂糖的生产新技术是整个制糖行业一项刻不容缓的任务。
技术实现思路
为掌握超低硫白砂糖的生产方法，本专利技术人经过大量试验、改进和生产实践，专利技术了一套完备的碳酸法工艺生产超低硫白砂糖的革新技术。本专利技术是在原有的工艺过程的基础上，即维持原碳酸法蔗汁澄清技术，如一碳加灰饱充、一碳过滤、二碳饱充、二碳过滤、清汁硫熏、糖浆硫熏等基本流程不变，但对其中一些具体工艺条件进行了革新和对设备进行改进，成功地将白砂糖色值控制在100IU左右，含硫量5ppm以下。为了达到上述的将白砂糖色值控制在100IU左右，含硫量5ppm以下的技术指标，本专利技术人在大量的研究、试验和生产实践当中，发现了几个重要的事实依据其一，在煮糖过程中，糖膏和结晶糖中的含硫量主要与蒸发后的糖浆硫熏强度成正比，与蒸发前的清汁硫熏强度关系不大。这是因为，尽管相对于糖浆硫熏来说，清汁硫熏要加入更多的SO2，但在随后的蒸发过程中，大部分没有参与脱色反应的残余SO2一部分挥发掉，另一部分被高温氧化，对成品糖的含硫量贡献不大。而糖浆硫熏的SO2虽然用量少，但反应后的残余部分却全部进入煮糖过程。大量试验结果表明，清汁硫熏仅使白砂糖含硫量达2-3ppm，其增高部分全部来自于糖浆硫熏。其二，从脱色效果上看，清汁硫熏的脱色率高达50％，糖浆硫熏的脱色率却小于15％。因此要保证一般成品糖的低含硫量，只需考虑如何降低糖浆硫熏，但要生产低于5ppm的超低硫白砂糖，就必须同时考虑糖浆和清汁硫熏的双重影响。其三，要降低两次硫熏的强度，其前面的一碳、二碳饱充必须达到较高的清净效率和脱色率，减低硫熏的脱色负担，同时二碳汁的最终碱度要低于传统的最佳PH值，使清汁硫熏的起点和终点PH值范围减小。可见，要达到生产超低硫白砂糖的目的，就必须对整个制糖清净过程进行综合改进。本专利技术的技术方案如下包括碳酸法白砂糖生产过程的蔗汁澄清的一碳加灰饱充、一碳过滤、二碳饱充、二碳过滤、清汁硫熏和糖浆硫熏的工艺，其改进的工艺是在一碳加灰饱充过程采用强制混合、外部回流循环的加灰充气；在二碳加灰饱充过程延长凝聚时间；降低清汁和糖浆硫熏强度；强化硫熏过程液-气的混合与反应过程。以上所述的一碳加灰饱充过程采用强制混合、外部回流循环的加灰充气的工艺是在一碳加灰饱充罐内将CO2气体以强制循环的方式与饱充罐内的糖汁混合，这种强制混合、外部回流循环的方式有几种形式1.CO2气体与饱充罐内的糖汁形成旋流混合；2.使饱充汁形成均匀细小泡沫；3.将饱充罐内的糖汁回流强制循环。这3种形式可以采用其中的一种或二种或三种。以上所述的在二碳加灰饱充过程延长凝聚时间的工艺是在现有饱充和收集桶之后增加一个凝聚容器，二碳汁在此容器中停留10-20分钟。以上所述的降低清汁和糖浆硫熏强度的工艺是将清汁硫熏的起始和终点范围从PH8.4-6.8左右减至PH8.2-7.0左右，糖浆硫熏的终点从PH6.2左右升至PH6.6左右。即按每单位体积清汁和糖浆的两次硫熏SO2总用量比现有技术减少40％左右。以上所述的强化硫熏过程液—气的混合与反应过程的工艺是采用强制混合的方式使清汁或糖浆和SO2气体进行反应。根据上述专利技术方法采用的设备如下1.强制混合、外部回流循环的一碳加灰饱充罐，其结构特点是在一碳饱充罐底部的CO2气体通气总管中接出2-10根支管插入罐内，代替传统的环式鼓泡器，罐内设有循环井，循环井有一个多孔盖板，并采用外部回流强制循环结构，例如用泵将糖汁抽出，再循环经入汁管回到饱充罐内的。2.增加二碳凝聚容器，在原二碳管道饱充和收集桶之后增加一个凝聚容器，使二碳汁在此容器中停留10-20分钟。3.设计一根静态混合器，置放在糖浆管道硫熏器之中，它是一只由多个互成90度角的螺旋体串连而成，也可以采用其它形式的设备，如在糖浆管道中设计一些强制混合的装置。本专利技术的原理如下(a)改造强制混合、外部回流循环工艺，一碳加灰饱充是糖汁清净的最主要工艺过程，为使加入的石灰和CO2能形成大量坚实的碳酸钙颗粒吸附非糖份和色素，饱充罐内要具备强烈、瞬间、均匀的气液混合。为此，本专利技术人设计了在一碳饱充罐底部的CO2气体通气总管中接出2-10根支管插入罐内，与饱充罐内的糖汁形成旋流混合，代替传统的环式鼓泡器，强化了一碳饱充反应；罐内循环井上部加一个多孔盖板，使上升的饱充汁形成均匀细小泡沫，增大气、液吸收面积；变内井式自然循环为外部回流强制循环，循环比为50％，其晶核作用使沉淀颗粒更为坚实，气、液、固的三相反应更为快速。通过以上改进措施，最大限度地提高了蔗汁清净效率和脱色率。(b)增加二碳凝聚容器，二碳饱充的关键是控制终点PH值，最佳值一般为8.4左右，低于此值将发生过饱充现象，使已经沉淀的碳酸钙重溶成碳酸氢钙，降低清净效率。为防止过饱充，一般操作往往超过PH8.4，或因无法准确控制，使最终的二碳汁成为PH值忽高忽低的混合物。本专利技术人在原二碳管道饱充和收集桶之后增加了一个凝聚容器，二碳汁在此容器中停留10-20分钟，它的后絮凝作用可有效抑制不溶性钙盐向可溶性钙盐的转化。反应后的二碳汁PH值可以低到8.1-8.3而不会形成过饱充，为缩小清汁硫熏的PH值范围，从而减少了SO2残留量提供保证。(c)降低清汁和糖浆硫熏强度，清汁硫熏所加入的SO2除参与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低硫白砂糖的制糖生产新方法，包括碳酸法白砂糖生产过程的蔗汁澄清的一碳加灰饱充、一碳过滤、二碳饱充、二碳过滤、清汁硫熏和糖浆硫熏的工艺，其特征在于：在一碳加灰饱充过程采用强制混合、外部回流循环的加灰充气；在二碳加灰饱充过程延长凝聚时间；降低清汁和糖浆硫熏强度；强化硫熏过程液－气的混合与反应过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨和荣，杨万善，段宁，闵亚光，蓝贤州，李政，元炯亮，刘景洋，
申请(专利权)人：广西贵糖集团股份有限公司，中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]