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制糖的工作原理引言在这个炎热的暑假里,我们五人有幸来到了北大荒糖业进行了一次深入的调查北大荒糖业预期经济效益,项目建成投产后,估计年产值万元,利税8,0002,400万元,利税率30%o建设年产吨酵母生产线,总占地面积公顷,主要设备购置、安装,厂4,0005房建设及污水处理系统等生活无时无刻都在受环境的影响,我们对环境的意识也逐步加深,红兴隆糖厂的深化产业改革后,取得较娇人的业绩,为我县的经济腾飞做出了较大贡献,在我县提出“工业强县〃的目标中起着重要的作用,也成为人民心目中的明星企业甜菜的分布和含糖量以甜菜为原料,经提汁、清净、蒸发、结晶和分蜜等工序制成白砂糖、绵白糖等蔗糖产品的过程甜菜属藜科植物,有野生种和栽培种糖用甜菜是栽培种中的一个变种,通称甜菜它的块根中含蔗糖高,普通达是制糖工业的主要原料之一其15~20%,茎叶、青头和尾根是良好的多汁饲料世界上有多个国家种植甜菜,主要分布在北纬种植总面积达4030〜63o800万公顷以上,年总产量近亿吨,其中约产于欧洲甜菜种植面积和产量最380%大的国家是苏联,其次是法国、联邦德国、美国和波兰等西欧一些国家的甜菜单产达吨/公顷50中国甜菜主要种植在北纬以北,包括东北(黑龙江、吉林、辽宁)、华北40(内蒙古、山西)和西北(新疆、甘肃、宁夏)大产区山东、江苏、陕西、河3北等省也有少量种植全国种植面积约万公顷,其中一半以上在黑龙江西北产区多采用灌溉栽50培,加以日照长,甜菜单产和含糖均较高
(四)炼糖过程除了回溶粗糖时,要注入大量热水外,整个流程加入的石灰乳、磷酸液、絮凝剂等澄清材料,都含有不少水分,如果要经离子交换脱色,那反洗回收的稀液甜水也不少,还有煮糖过程的用水,这些水分都要用蒸汽来蒸煮的如何减少过程中的用水量,是降低成本的关键所以要严格控制糖浆各阶段的锤度,石灰乳的浓度等,防止浪费用水和用汽
(五)炼糖过程各阶段糖液的色值,应重点来抓,通过色值的变化来调整工艺条件,精糖蜜的回煮,也是通过色值来控制,糖液多次煮炼,色素便会加深,可考虑再经活性炭来脱色
(六)精炼糖厂对精炼工段,全部的设备和管道,都应是用不锈钢或者铜材来创造,工艺使用的冷、热水最好经液固分离机处理好,不含杂质和悬浮物
(七)对于洗甜菜的污水应处理后再排放通过这次调查,我的收获不少,使我明白了一个道理虽然这次调查有一点挫折,但从中也有欢声笑语调查的经历已经过去,可我还会回头看一下我在那里留下的脚印,我想这是所谓的纸上来得终觉浅,绝知此事要躬行!甜菜块根分根头、根颈、根体和根尾个部份根头含糖分低,有害于制糖4的物质含量高根颈是根头和根体的结合部根体占块根的大部份,含糖分高,含有害物质少,是对制糖最有价值的部份根尾含糖低,而且易失水萎蕉和腐烂,收获时要切掉甜菜块根含糖差异甚大,其他成份也很复杂普通水分占干固物占75%,25%,其中糖分占非糖分占
17.5%,非糖分中的不溶性物包括纤维素、半纤维素、果胶等,占5%;可溶性
7.5%物包括含氮物、灰分、还原糖、有机酸等,占可溶性含氮物和钾、钠等灰分在制糖中不利于蔗糖结晶,其含量是衡
2.5%量块根工艺品质的重要指数送往甜菜收购站和糖厂的甜菜要经过保藏以便陆续供给糖厂加工保藏中要防止失水萎蕉和冻化变质,以减少贮存甜菜的糖分耗损和防止品质变坏甜菜保藏有田间暂时保藏、收购站保藏和糖厂内保藏种方式在糖厂内以3草帘和塑料薄膜覆盖甜菜大堆,并加以通风、灭菌,防止甜菜受冻或者发热腐烂在寒冷来暂时可转入冻藏将甜菜冻固后集成长米、底宽米、高20~5012〜203米的大堆,用塑料薄膜和草帘多层覆盖,防止外界天气转暖时引起甜菜化冻〜4这样可以较长期保藏,甚至半年以上甜菜制糖的过程包括提汁、清净、蒸发、结晶、分蜜、干燥等工序,其中后4道工序的工艺技术与甘蔗制糖的基本相同(见制糖)
一、预处理组先要进行甜菜预处理和切丝,然后制取渗出汁预处理泥沙,甜菜在加工前要经过输送、除杂、洗涤等预处理待加工甜菜存于糖厂甜菜窖,窖下设有截面呈长形、底为圆角的流送沟通往制糖车间窑内装有水力冲卸器,以倍于甜菜量5,的水将甜菜冲入沟内沟上装有除草、除石设备经流送和除去草石等杂物的甜菜送入洗涤槽,进一步洗净表面附土,除净残留砂石机械化收获的甜菜由于含杂量大,普通要经两级洗涤加工冻甜菜时流送洗涤还有解冻作用流送洗涤废水可回收循环使用也有采用干法输送的,即用传送机械将甜菜除杂,直接送到洗涤槽
二、切丝洗净甜菜通常用斗式升运机或者皮带机经磁力除铁后送入切丝机的贮斗中常用切丝机有平盘式和离心式,平盘式切丝机主要由垂直轴和旋转刀盘构成嵌有切丝刀的刀框置于刀盘外圈上,盘中央安装主轴和传动装置并用罩帽盖住,刀盘外缘装有套筒与罩帽形成环状空间,充入甜菜柱在刀框的上部有一逐渐缩小通道的压菜板,当刀盘旋转时甜菜被夹住压向切丝刀而切成菜丝离心式切丝机刀框直立于机身的圆周壁上落入机内的甜菜在随主轴转动的三桨蜗形板和惯性离心力作用下沿筒壁挪移而被固定在壁上的刀片切成菜丝切丝刀片有带立刃和不带立刃的波纹形刀,也有平板梳形刀中国多采用带立刃的波纹形刀切出的菜丝为形菜丝应厚度均匀,具有一定弹性和机械强度V并有较大的表面积菜丝群的透水性应良好,以利于糖分提取新鲜甜菜切出的菜丝长度应在以上,碎片小于不含联片8m/100g5%,
三、渗出渗出汁制取,以水为溶剂将菜丝中糖分提取出来的过程称渗出,得到的含糖水溶液叫渗出汁,提取糖分后的菜丝叫废粕渗出中要求以一定量的水最大限度地将菜丝中糖分提取出来,而非糖分则尽量保留在废粕中甜菜中的蔗糖存在于细胞液中,切成菜丝后菜丝表面上许多细胞被切破,渗出时糖分连同非糖分被浸出但菜丝内部细胞中的糖分被包在细胞壁内,必须使构成细胞壁的原生质发生变性才干通过细胞壁渗析出来用加热的方法可使原生质凝固,菜丝被水浸泡时糖分借助渗析作用扩散到水(汁)中,水则渗透到细胞内这样菜丝中的糖分不断进入汁中,直到汁中的糖分浓度接近菜丝中的时为止生产中采用逆流渗出的方法,即菜丝从渗出器的一端连续进入,导向另一端排出;渗出用水则从出菜端连续进入,与菜丝作逆向流动进行渗出后至进菜端排出由于进水是与将要排出的废粕接触,进菜丝则与含糖分将达最高的汁接触,故菜、汁间始终能保持一定浓度差,使渗出过程得以快速、有效进行渗出中菜丝质量、温度、时间、提汁率(所得渗出汁质量对菜丝质量的百分数)、菜丝与汁的接触方式、微生物活动等都是重要控制因素选用性能优良的渗出器也极其重要渗出设备经历了由间断到连续的发展过程,中国在年代开始用连续渗出器60取代间断操作的渗出罐组连续渗出器主要有转鼓式、喷淋式、塔式、斜槽式等形式,各具特点,工艺效果大体相近大型渗出器单台生产能力已达吨7000~100(甜菜)/日或者更高,并实行自动控制中国甜菜糖厂多采用斜槽式双螺旋连续渗出器(图)器体呈长槽形,Dds1与地面成倾角槽内设两条平行、反向旋转、部份叠交的螺旋推进器螺旋叶8由不同间距的螺带焊成,在同步旋转中将菜丝由渗出器的低端(首端)推向高端(尾端)首端上面是菜丝进口渗出器的尾端有可以调节方向的进水喷头和回送压粕水的进水管以及排出废粕用轮渗出器的侧面和底面有分段夹套式蒸汽加热室菜丝经皮带秤称量后,由带式输送机送至渗出器的进菜斗,在双螺旋的推动下菜丝大体沿双螺旋线缓慢前进温度为、50〜60°C pH的渗出用水及回收的压粕水从渗出器的尾端进入,靠位差与菜丝作逆向流
6.5动底面和侧面的蒸汽夹套中通以来自多效蒸发罐的汁汽,将菜水混合物加热到要求的温度渗出温度是重要的控制参数,既要满足甜菜细胞壁原生质凝固的要求,又要防止细胞壁高温水解、菜丝变软失去弹性而导致渗出汁纯度降低和流通困难适宜的温度还可有效地控制器内微生物的活动随加工甜菜品质不同,最适温度为70^75℃(新鲜甜菜)或者65~70℃(冻甜菜、冻化甜菜)自身没有加热面的渗出器如转鼓式等,则可用加热后的渗出汁将冷菜丝热烫到70〜72℃后,再送入渗出器中菜丝在渗出器中大约延留分钟,菜丝中的糖分几乎全被提取出来,废粕60~80含糖约(对甜菜)以下
0.3%渗出汁通过首端的除渣板输出用泵送到清净工序提汁率普通控制在以便充分降低废粕含糖又不致过于冲稀糖汁110^120%,渗出汁呈暗褐色,微酸性(pH)易起泡沫除含有的蔗糖外,还含有摆布的多种非糖分成
6.5,12~16%2%份受甜菜品质、贮存情况和渗出条件等影响而有很大差异(见表)渗出过程中须按需要加入灭菌剂和消泡剂,以维持正常操作,加工冻化甜菜时尤其重要渗出器排出的废粕经压榨脱水后得到压粕和压粕水压粕水经过必要处理后可回收到渗出器中湿粕(约含干固物)量约为加工甜菜量的6~7%90%o
四、清净渗出汁中非糖分的存在会对加工造成艰难,影响糖品质量并增加废蜜量和糖分损失因此在进行糖汁浓缩和结晶之前要进行清净,以尽可能地清除非糖分清净目的是
①除去渗出汁中的悬浮粒子;
②中和渗出汁的酸性;
③除去着色物质;
④尽量除去非糖分,特别是表面活性非糖分和胶体物通过清净使糖汁纯度提高、粘度和色值降低,为煮糖(结晶)制备好优质原料糖浆.方法糖汁清净要通过加入清净剂实现常用清净剂有石灰()、二氧化碳CaO C02和二氧化硫S02o按照所用主要清净剂的不同,糖汁清净基本上有石灰法、亚硫酸法和碳酸法类后者清净效果最佳甜菜糖厂通常用甜菜直接生产质量较高的白糖,普通采3用碳酸法通常两次充入碳酸气,又叫双碳酸法工艺流程见图对渗出汁先进2行预加灰(以石灰乳形式加入),以中和酸度和最大限度地凝结和沉淀非糖分(主要是胶体等高份子物质)然后加热,再加入过量石灰乳,即主加灰,作用是
①使非糖分在强碱高温作用下分解,提高糖汁的热稳定性;
②为以后碳酸饱充提供足够的氢氧化钙主灰汁经加热后第一次充入碳酸气,将氢氧化钙饱充生成不溶解的碳酸钙新生的碳酸钙对非糖分有良好的吸附作用,与饱充至最佳碱度下凝结的非糖分结成颗粒沉淀经过滤除去沉淀非糖分后再加热进行第二次碳酸饱充,使糖汁中剩余的氢氧化钙和钙盐量降至最低限度否则在糖汁蒸发过程中会使加热面上严重积垢而非糖分过多的带入糖浆中非但会使结晶发生艰难,且提高废蜜量,增加工艺糖分损失在蒸发先后糖汁还要进行硫漂(通入)进一步降低色值和粘度,并起杀菌S02,作用双碳酸法清净普通可除去渗出汁中的非糖分尽管清净效率还不够高,30~45%但许多有害非糖分的去除已可满足结晶前的要求,可生产出质量较高的白糖碳酸法制糖中的工艺糖分总损失约为(对甜菜),即从含糖的菜丝中约可获3%15%得的糖12%传统的双碳酸法清净还存在着一些缺点,如流程较长,清净效率不太高,石灰耗用较大,对原料质量变化的适应性较差等近几十年来许多国家对此传统流程作了大量研究,建立了一些更适合于自己条件和要求的改进流程中国甜菜糖厂生产期长,加工甜菜中约有是冻固甜菜及冻化甜菜此时70%甜菜质量下降,渗出汁纯度降低,还原糖含量升高(较新鲜暖甜菜高倍)4〜5因此在清净工艺上要作相应改进才干保证生产正常进行主要改进工艺有
①在预加灰中增加碳酸饱充泥汁回流,采用渐进预灰设备及延长预灰作用时间泥汁回流能促进非糖分凝结沉淀,增大沉淀粒子的粒度和重度采用渐进预灰可使糖汁碱度均匀逐步上升,胶体凝结更加彻底预灰作用时间则相应延长至分钟以上以提高效果
②在主加灰中,普通在暖甜菜加工期间采用热主灰(温20度,流程较为简单,糖汁过滤性能也好加工冻菜及冻化腐烂甜菜时80〜85采用冷主灰(温度40℃摆布),可降低还原糖分解的增色率,以保证中间制品糖的色值
③为了更好地处理冻化腐烂变质甜菜,在第一次碳酸饱充前增加预饱充过程,让预饱充汁经过滤后再进行两次饱充,可改善糖汁沉降过滤性能并提高清净效率设备上述清净用设备按作用可分类4
①化学反应设备,包括预灰桶、主灰桶、碳酸饱充罐和硫漂器等在设备内进行化学反应和改变糖汁值,使非糖分凝结、沉淀和分解pH
②加热设备,用于加热以降低糖汁粘度,促进胶体凝结,加速化学反应的进行,在一定条件下还有利于提高糖汁的热稳定性
③过滤设备,包括各种沉降器和过滤机,用以除去沉淀和凝结的非糖分,获得清汁
④创造清净剂设备,主要是石灰窑和燃硫炉用焦炭或者无烟煤在石灰窑内煨烧石灰石制得石灰和二氧化碳离子交换清净技术为了提高清净效果,制糖工业中开展了离子交换树脂,离子交换膜电渗析、超滤、反渗透、表面活性剂等清净技术的研究其中离子交换法比较成熟,效果显著糖汁在清净中如加之离子交换处理,非糖分可除去95%以上,色素物质几乎彻底清除,糖汁纯度可达可制成精糖98%,离子交换技术主要应用在
①脱盐,用型阳离子交换树脂及型阴离子交换树脂脱去糖汁中的盐类H+OH-
②脱钙,用于处理稀汁,将糖汁中的钙盐转变为钠盐,以减少和避免蒸发罐、加热器壁上结垢
③脱钾、钠,糖浆中存在的钾、钠离子会妨碍蔗糖结晶,增加蜜中糖分可用镁离子交换树脂将钾、钠离子脱去
④脱色,利用离子交换树脂有吸附色素的作用将糖汁脱色
⑤转化,在离子作用下将蔗糖转化成葡萄糖和果糖,H+制成部份或者全部转化的液体糖用离子交换法清净糖汁的优点
①提高糖分回收率和产品质量,降低废蜜量
②减少蒸发罐、加热器内的结垢
③对各种不同质量的甜菜具有极强的适应能力
④可用以直接制得精白糖和高级糖浆等碳酸法因其经济有效而长期沿用离子交换法则通常是在碳酸法清净的基础上作深度清净,进一步提高产品质量和产糖率但终究因费用高、又产生大量重污染度废水而未获普遍采用
五、蒸发一种有隔室蒸发罐属于制糖用蒸发罐其主要是将蒸发罐底封头,降液管和上管板上方蒸发室全部隔成若干个相应的隔室,蒸发室不全部隔开,只隔开糖汁,不隔开汁汽,隔板高度以超过正常糖汁的沸腾液位为准进入蒸发罐的糖汁挨次由第一隔室到最后一隔室,基本上做到先进罐的糖汁先出罐,后进罐的糖汁后出罐克服了现有蒸发罐糖汁回混程度大,停留时间长,传热效率低,积垢快等缺点而且使用可靠,结构简易可行
六、结晶实用新型公开了一种制糖真空结晶罐下置式搅拌装置,由主动轴、叶轮、机电等组成,该结晶罐罐体底部中心设有一个孔,主动轴的一端伸入到罐体的中心降液管内,在中心降液管内的主动轴一端设有叶轮,主动轴另一端与机电连接,罐体底部设有导流锥,在主动轴与导流锥的连接处,挨次设有机械密封装置与填料函密封装置,罐体底部还设有出糖口本实用新型结构简单,不仅具有提高糖膏在结晶罐中的循环速度,提高结晶罐的传热系数和蒸发强度,缩短煮糖时间,提高产品质量和收回的显著优点,而且因采用了填料函密封和机械密封的双重密封,从而解决了下置式不易密封的问题加速结晶速度
七、分离炼糖期二次硫熏出来的糖浆,加入活性炭后,用液固分离机过滤,该过滤介质实际是理想的过滤层,不用耽心要先形成过滤层,而是直接隔滤活性炭的粒子,所以液体内全部固体杂质都能除掉,过滤前糖浆色值经过滤后
6.95st.经过滤速度
3.7st.升分比过去生产葡萄糖浆时测得的板框压滤机过滤速度
9.1/Itf分快不少
1.5kg/nf
八、包装最后一步就是装袋封闭这就是制糖的整个过程,但还是不够详细,详细的步骤可以绘制一幅制糖工艺流程图
九、总结在这次调查中我也发现了一些问题,也总结出精炼糖厂要注意的事项
(一)工艺流程的选择,要先将产品质量要求和日产量确定下来根据原料的质量纯度、转光度、色值、晶体粒度(包括砂粒均匀率)和其他杂质含量来选用生产方法,固然流程越简单越好关于世界各地糖厂生产优质白糖的工艺流程和广东省使用原糖生产精糖的工艺流程,我在技术学习班编写的学习讲义中《精炼糖生产的工艺管理》可作参考
(二)原糖粒度直接影响蜜洗的操作和回收,砂粒粗而均匀,蜜洗容易,收回结晶糖多,复筛蜜量少,且纯度低,物料回煮量便少,耗汽量降低,对节约能源有匡助,砂粒大小不匀,不单分蜜艰难,大量细砂跑到复筛蜜里,复蜜量多且纯度高,得糖率低
(三)使用白糖作精炼原料,可以减去蜜洗这工序,和不用处理色值深杂质多的复筛蜜我们也可以考虑将复筛蜜,稀释到摆布,用高效液固分离60BX.UF机处理后再去煮糖,所以采用原糖作原料,可先考虑生产白糖,再回溶精炼,固然原糖能直接生产精糖最好。