臭氧法工藝在糖廠的應用

臭氧法工藝在糖廠的應用

許 林，胡海波，姚志敏，譚玉煉，梁錦朋

(中國輕工業廣州工程有限公司，廣東廣州 510180)

摘 要:由甘蔗生產耕地白砂糖通常采用碳酸法及亞硫酸法，而這2種方法均存在一定的弊端。臭氧作為一種清潔的氧化劑應用于制糖工藝，既能達到預期的脫色要求，更不會產生有毒化學物殘留，是制糖行業一種可發展的生態環保技術。本文敘述了臭氧法制糖的工藝原理和工藝過程，并介紹了一套典型的臭氧發生裝置，為糖廠應用臭氧法技術生產耕地白砂糖提供參考。

關鍵詞: 臭氧；生態技術；制糖工藝；高質量白砂糖

中圖分類號:TS244.2     文獻標識碼:B    文章編號:1005-9695(2013)01-0047-05

Application of Ozone Processing in Sugar Mills

XU Lin, HU Hai-bo,YAO Zhi-min,TAN Yu-lian, LIANG Jin-peng

(China Gde Engineering Co., Ltd.Guangzhou 510180)

Abstract: The production of plantation white sugar usually come from the method of carbonation or sulfitation.However, both methods have disadvantages, more or less. As a kind of the cleanest oxidizer, ozone is a gooddecolorant to achieve the desired decolorizing requirements in sugar processing. Even more, it is a kind ofecological and environmental technology, with no poisonous chemical residues produced. In This paper, itdescribed the principle and steps on application of ozone in sugar processing, and also introduced a typicalozone generator, in order to provide a reference process for sugar mills.

Keywords: Ozone; Ecological technology; Sugar processing; High-quality white sugar

0前言

目前國際上通用的生產耕地白砂糖的方法有亞硫酸法及碳酸法，無論是亞硫酸法或者碳酸法均存在或多或少不足之處;亞硫酸法中SO作為澄清劑的加入，導致成品糖中有硫的殘留，對高端客戶來說存在一定的使用局限性;而碳酸法需大量的石灰石，并且產生大量的強堿性濾泥難以處理，不利于生態環保:這也就導致目前國際上通常采用兩步法生產高品質糖的原因。但兩步法的生產流程過長，使用設備過多，能耗高，臭氧法的出現可以解決上述 2種生產工藝存在的弊端。

以臭氧作為氧化劑替代 SO2，不僅降低了產品的生產成本，而且還降低了中間制品、原輔材料的成本如儲存、運輸、化學品的配置，并保證了食品衛生的安全以及減少對設備、管道的腐蝕，更重要的是提高了白砂糖產品質量，同時也提高了最終糖蜜的產酒率，同時該技術是一種生態環保技術。

1工藝藝紹

1.1工原理

甘蔗中含有的色素主要有脂溶性和水性2大類:脂溶性色素與蔗汁中的類脂物共存，基本不溶于水，但大部分可在加灰加熱時除去;水溶性色素主要是各種多酚類和胺類物質，他們是使白糖或者其它糖品帶色的主要原因!

多酚類色素的顏色是通過一個關于細胞的光子束的作用引起一種可見感知。顏色可以通過色環表現出來，一個色環是以圓形代表一個可見光譜的方式，顏色按頻譜在一個圓圈中排成一串。

臭氧對于多酚類色素組成元素的氧化作用打破了色環，使之前可見的顏色被消除，即色環被打破，顏色消失了。有一些氧化劑的氧化能力較差，在一定時間段內可消除顏色，但經過一段時間后，顏色又部分或完全重現。但臭氧對蔗糖顏色組成元素的氧化是永久性的，雙連接的色環被打破，且按這種破壞方式，顏色不會再現[2]。

其對多酚類色素的作用原理如下:

故臭氧氧化作用相對于亞硫酸法和碳酸法的脫色作用更為徹底

1.2工藝過程

臭氧法澄清工藝圖如圖1所示

01-壓榨機;02-滾簡篩;03-曲篩;04-泵:05-臭氧混合器;6-臭氧接觸池；07-加熱器；08-沉淀池；

09-蔗糖鈣貯箱；10-清汁箱；11-泥汁過濾；12-濾汁處理；13-臭氧發生器；14-混合汁貯箱。

從上述工藝示意圖可以看出，臭氧法與亞硫酸法在生產工藝相似，主要差別在于臭氧處理部分，臭氧混合器替代亞硫酸法的中和器。采用亞硫酸法的糖廠可以通過改造、替換中和器改成臭氧法，圖2、圖 3 是中和器改造成臭氧混合器的示意圖。

亞硫酸法工藝中，硫熏中和器蔗汁通常只經過次硫熏中和反應，而臭氧法工藝中蔗汁則需要進行2級反應，混合汁送到1號臭氧混合器，經臭氧接觸池反應混合一段時間后再泵送到2號臭氧混合器，在2號臭氧混合器進行增壓及補充臭氧;臭氧接觸池反應停留大約為15 min，因此2個臭氧接觸池均需考慮15 min 的生產能力。臭氧接觸后的汁加入蔗糖鈣進行反應調節 pH7~7.2后經加熱送入沉淀池進行沉淀處理，其余流程與亞硫酸法一致。

在本流程中，采用蔗糖鈣替代石灰乳來調節 pH值，從而使在線 pH 的控制成為可能，蔗糖鈣由糖漿與石灰乳按 1:4 的比例配制而成。

1.3臭氧的產生

圖 4 是一套典型的臭氧發生裝置[3]

與典型的臭氧發生系統相比，用于臭氧法制糖的臭氧制備設備具有一定的特殊性，從該臭氧發生器出來的氣體是臭氧和氯氣的混合氣體，氯的存在對于臭氧法制糖非常必要，這樣才不會使蔗糖分子被氧化。

臭氧、氯氣混合氣體產自臭氧發生器及分子篩設備，空氣由 78%的氮氣、21%的氧氣和約1%的氟氣組成，通過分子篩將氧氣和氣按比例分開，將氮氣釋放到大氣，接著通過臭氧發生器以高壓放電運作，將氧分子的 2個原子分開，并與氧分子結合轉化成臭氧，在這個過程中需要電解催化劑。

2臭氧化設備的配置

臭氧法制糖所需的臭氧化系統需配置的設備如下：

(1)螺桿式無油空壓機。

(2)壓縮空氣冷凍干燥機。

(3)壓縮空氣貯罐。

(4)臭氧發生器，用于生產濃度為 600 ppm 的臭氧混合氣體。

(5)氧濃縮設備:混合分子篩(將氧及氣按磺)的購買、物流及儲存成本。比例分開)。

(6)臭氧及氣儲罐

(7)臭氧混合器。

3臭氧法制糖的效果

臭氧法制糖已經在歐洲及南美部分國家運用于實際糖廠生產中，并且產生了良好的效果。臭氧法的運用還可增大最終糖蜜生產酒精的產率，理論上每噸糖蜜相比亞硫酸法可多生產出14L酒精。

臭氧法典型運行效果如下所示:

(1) 臭氧作用生產所需能耗:噸蔗耗電 0.5kW·h。

(2)節約了 100%生產蔗糖所需的澄清劑(硫(3)節約了 50%的石灰(CaO)的消耗。

(4)節約了100%的蒸發工序所需的抗垢劑，使蒸發效率更高。

(5) 蔗汁或最終糖蜜生產酒精，可節約 100%蒸留過程中抗垢化學劑的使用。

(6)節約了酒精發酵過程中硫酸的消耗，臭氧的殺菌作用使得發酵進料汁免于細菌的污染

(7)與亞硫酸法最終糖蜜相比，臭氧法生產由于不使用 SO,及石灰乳，可使酒精產品產量增加，不可發酵的還原糖減少，通常產量增加 4.87%(約每噸糖蜜可多產 14L酒精)。

4結論

總而言之，隨著國民生活水平不斷提高，對食品安全也越來越重視，對于砂糖中的硫的殘留量要求也越來越高，這就需要我們不斷開發新的制糖工藝及技術，以符合日益提高的生態、環保的要求。臭氧法制糖就是這樣一種生態技術，它也將成為除亞硫酸法、碳酸法之外的一種重要的白砂糖生產技術。

參考文獻

[1] 霍漢鎮現代制糖化學與工藝學[M]. 北京:化工出版社，2008:98-105.

[2] SB Davis, M Moodley, I Singh et al. Use of ozone forcolor removal at Malelane refinery[J]. Process SouthAfrica Sugar Ass,1998,72: 255-260.

[3Madho S，SB Davis. Review of proven technologiesavaible for the reduction of raw sugar color[J]. ProcessSouth Africa Sugar Ass,2008,81: 165-183.

(本篇責任編校:朱滌荃)

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