【文章內(nèi)容簡介】 成熟甘蔗。 15 2． 堿性 亞硫酸法 [2] 堿性 亞硫酸法 又可稱為先灰后硫法，此法的優(yōu)點是 非糖分的沉淀比較完全，清凈效率較高；蒸發(fā)罐的積垢較少。缺點是在堿性條件下，沉淀物容易發(fā)生水化作用，沉淀顆粒不堅實，泥汁體積龐大；沉降、過濾緩慢。此外高堿易使還原糖分解，增加糖汁鈣鹽含量和色值。 3． 中性亞硫酸法 [2] 中性亞硫酸法 又可稱為灰硫同步法，鑒于酸性亞硫酸法容易造成蔗糖轉(zhuǎn)化，堿性亞硫酸法又易使還原糖分解，因而提出了中性亞硫酸法的澄清工藝。此法的優(yōu)點是在同一設(shè)備中同時進行加灰和硫熏，克服了蔗糖轉(zhuǎn)化及還原糖分解。缺點是在制取 SO2氣體的過程中，還沒有適當(dāng)?shù)姆椒刂扑乃俾剩由线M汁的流速不穩(wěn)定，蔗汁的 pH 實 際上并不能穩(wěn)定地保持在中性。因此，還原糖分解或蔗糖轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象時有發(fā)生。另外，中性亞硫酸法不能從分利用蔗汁中某些膠體物質(zhì)凝聚點的聚沉作用而使清凈效果受到一定的限制。 4． 磷酸亞硫酸法 [2] 磷酸亞硫酸法 是目前糖廠使用最為普遍的一種亞硫酸法， 此法的優(yōu)點是具有 較 高 的 清凈效率，清汁清澈透明，能適應(yīng)各種不同性質(zhì)的蔗汁，只要適當(dāng)改變工藝條件 即可滿足要求 ，所以很適合現(xiàn)代糖廠。 5． 中間汁亞硫酸法 [2] 中間汁亞硫酸法 是在總結(jié)中間汁碳酸法經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出來的。此法的優(yōu)點是用濃度較高、非糖分較集中的中間汁進行硫熏中和處理，可以節(jié)省澄清劑，還能使硫熏發(fā)揮更大的清凈效能。另外，蒸發(fā)罐的積垢較少；產(chǎn)糖率較高。缺點是混合汁中含有較多蔗糠類物質(zhì)，容易引起蒸發(fā)罐加熱管堵塞，高溫下蔗糠會水解，增加蔗汁色值和非糖分。此外，中間汁粘度大，過濾較困難，濾泥糖分損失較高，特別是在操作管理方面，對它的 pH 的控制要比普通亞硫酸法更為嚴(yán)格，否則容易引起蔗糖轉(zhuǎn)化和還原糖分解。 由上述可知， 磷酸亞硫酸法 使用最為廣泛，工藝過程容易控制，便于操作管理，能處理不同性質(zhì)的甘蔗，適應(yīng)能力較強，而且還具有較高的清凈效率。所以本設(shè)計選用磷酸亞硫酸法。 (二 ) 蔗汁沉降與過濾 在制糖工業(yè)中 ，無論是石灰法、亞硫酸法或碳酸法糖廠，糖汁經(jīng)加灰、硫熏或飽充之后，將生成大量懸浮的膠體凝聚顆粒即沉淀物，要使沉淀物與 16 清汁分離，在糖廠均采用沉降與過濾兩種基本手段。 1． 中和汁沉降 蔗汁澄清是制糖過程中關(guān)鍵性的階段，故需要很好地選用沉降設(shè)備，以獲得最佳效果。 沉降設(shè)備的種類很多，如果按其操作的連續(xù)性，則可分為間歇式和連續(xù)式兩大類；若以層數(shù)的多少來分，則有多層沉降器和單層快速沉降器。連續(xù)沉降器優(yōu)點較多，如占地面積小，熱量損失少，管理與操作簡單等，因此，目前我國糖廠多采用連續(xù)沉降器。 不同類型的連續(xù)沉降器有幾十種之多 ，其中較為普遍使用的有四五種。 TDW 型沉降器 [2] 它是我國自行設(shè)計的一種結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有攪拌裝置的多層連續(xù)沉降器，也稱 GQ 型沉降器。它的各沉淀層的斜角較大（約45176。）， 使沉淀泥汁自行下瀉，濃縮層的斜度更大，這樣可以使泥汁達到增濃的目的。但是其泥汁濃度較低。這種沉降器只適合于中小型糖廠使用，現(xiàn)已很少使用。 TDJ 型沉降器 [2] TDJ 型又稱多爾（ Dorr）型沉降器，是一種具有套管軸心的多層連續(xù)沉降器，中部為圓管形，頂部和底部為圓錐形，器內(nèi)用圓錐形隔板分為五層（或更多），頂層為預(yù)備室作為蔗汁 顆粒團聚之用，最底層為濃縮層，將泥汁作最后的增濃，中間各層作為沉降池，清汁從第二層至底層都可以排出。中心轉(zhuǎn)軸上固定有帶槳葉的攪拌器，每 5~6 分鐘轉(zhuǎn)一周，沉淀的污泥被撥動而移向中央，這種低速旋轉(zhuǎn)的攪拌可以促進蔗汁中沉淀物的團聚和使泥汁增濃，減少泥汁量。蔗汁送入沉降器中的預(yù)備室，然后通過軸上的四方孔進入中心軸的內(nèi)套管，再通過出汁管分配入各沉降層。各層以分配出汁管的出汁與流下的泥汁有擋環(huán)隔開，互不干擾，各層泥汁一直經(jīng)過中軸與內(nèi)套管之中的環(huán)隙，直至底下泥汁濃縮層。清汁則分別從各層頂部環(huán)形多孔管引出。泥汁從濃縮層錐形 底部利用液壓送至吸濾機。 TDJ 型沉降器主要特點是帶有攪拌器，沉降層傾斜角度比 TDW 型小得多，縮短了整個沉降器的高度；采用浮動液面，沉淀良好時采用低液面操作，可以有一定的緩沖暫貯容積，在排氣方面因有空心軸，蔗汁的散氣可以通過它向器頂送散，清除了放清汁時的噴射現(xiàn)象。沉降效果好，被多數(shù)糖廠使用。 快速多爾（ RapiDorr）型沉降器 [7] 它實質(zhì)上是兩個二層沉降器的重疊，有一個預(yù)備室和四個沉降層，第二層和第三層之間隔開（不連通），第 17 二層和第四層底部分別排泥汁。它頂部的預(yù)備室直徑較小，而每層的高度較大。蔗汁 從預(yù)備室經(jīng)過中間旋轉(zhuǎn)的大管向下流，進入第二層和第四層，它們部分再向上流入第一層和第三層。中心的入汁有部分穿過上層流下的泥汁。 由于沉降層距離較高，糖汁分配入各層的地方裝有寬大的緩沖裝置，清汁上升速度可以進一步加快，從而縮短了清汁提凈所需的時間。對于同樣的處理量，所需體積比普通型的沉降器可減少 30%，減少了設(shè)備造價。廣東曾有幾個大糖廠試用過此種型式，但效果不好，復(fù)改為一般的多爾式。 雙層快速沉降器 [2] 此種沉降器是模仿快速沉降器而設(shè)計的。由兩個單獨的沉降器重疊而成，上下兩層分別有它的單獨進料和排料系統(tǒng) ，糖汁于泥層下進入，借助泥床滲濾的原理以提高清汁的質(zhì)量。為了較好地控制泥床高度，裝有泥汁液位傳感器，用以自動測量泥汁液位，并通過另一裝置自動控制泥汁液位恒定。 單層快速沉降器 20 世紀(jì) 60 年代以后，糖廠應(yīng)用絮凝劑越來越普遍。它的沉淀物的沉降速度提高了多倍，為縮短沉降時間、縮小沉降器的體積提供了有利條件。在 60 年代末期，澳大利亞和美國糖業(yè)界分別提出了甘蔗糖廠和甜菜糖廠與絮凝劑配合使用的單層沉降器的設(shè)計，并在生產(chǎn)上應(yīng)用。國內(nèi)糖廠從 70 年代開始研究應(yīng)用，也有一定成效，但應(yīng)用不普遍。 澳大利亞的 SRI 無盤式（ trayless）的單層沉降器是最簡單的環(huán)形槽進料及兩環(huán)管排汁的單層快速沉降器，整個沉降器的橫截面上能均勻地進汁和出汁，進料裝置較為合理，僅靠很小的液位差進汁，進料時對泥層的干擾不大，并通過泥層滲濾后才升至器頂。蔗汁在器體內(nèi)橫向流動的距離較短，沉降器圓形截面上的蔗汁分布均勻，沉降面積得到較有效地利用 [2]。 美國的 Eis 沉降器也是利用泥床過濾的作用，泥汁的排出通過自動閥門控制排出速度來保持泥床高度恒定。該系統(tǒng)還設(shè)有泥汁回流裝置，在排出泥汁濃度低時，將部分泥汁回流到入汁中 [2]。 國內(nèi)也曾研究應(yīng)用過單層沉降器 ，都是在碳酸法糖廠使用，雖經(jīng)過幾次改進，取得了一定效果，但在實際運行時，如果技術(shù)條件波動或入汁量較大，會出現(xiàn)清汁懸浮物多的情況，運行不很穩(wěn)定，效果不夠理想。已使用此種設(shè)備的碳酸法糖廠又改回全汁過濾，不用單層沉降器。 單層快速沉降器具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資節(jié)省、蔗汁停留時間短、減少糖分損失，其處理能力遠(yuǎn)比多層沉降器的處理能力大等優(yōu)點。且清汁質(zhì)量好， 18 泥汁的濃度也符合要求。 然而單層沉降器利用的是泥床過濾的作用，在碳酸法糖廠高加灰量和使用優(yōu)良絮凝劑的情況下，使用效果很好。但在亞硫酸法糖廠，由于所生成的沉淀物的比重不 高，顆粒不夠堅實穩(wěn)定，入汁沖動泥汁會使沉淀物分散，不適合用泥床過濾，應(yīng)當(dāng)用自然沉降的工作方式。使用單層沉降器要將汁中的氣泡充分分離和除去，并將原有的浮渣和蔗糠等排出另行處理，不能讓氣泡和浮渣進入沉降器 [2]。 在這類設(shè)備中，蔗汁總是裝滿的，出汁量必然等于進汁量。蒸發(fā)罐的入汁必須與之配合，不能有較大幅度的調(diào)節(jié)。沉降器沒有流量的緩沖余地，蒸發(fā)入汁量的緩沖只能靠清汁箱，而它的體積一般是有限的，而且也不便使箱內(nèi)的液面過高或過低。使用這類沉降器的糖廠，壓榨量必須均勻。另外，在這類沉降器中，清汁與沉淀物的運動相反，清汁 的上升大大減低了沉淀物沉降的實際速度。清汁上升稍快或沉淀物沉降稍慢，清汁就將沉淀物帶走而使清汁渾濁。這對于亞硫酸法的蔗汁中不結(jié)實不穩(wěn)定的沉淀物是很不利的。雖然多爾沉降器也是這種工作方式，但它使用多層結(jié)構(gòu)，使沉降面積增大幾倍，大幅度降低了清汁上升的速度，相對彌補了單層沉降器出現(xiàn)的這種缺陷。 多爾式沉降器在保證清汁質(zhì)量的前提下可以盡量的快放汁，減少器內(nèi)存汁量和蔗汁停留時間?？梢圆捎玫鸵好娌僮鳎钩两灯鲀?nèi)有較多空位，生產(chǎn)上有較大的緩沖余地，便于適應(yīng)處理量和蔗汁沉降性質(zhì)的波動，并可根據(jù)各層清汁的清度適當(dāng)控制其放出量 。 多爾式沉降器也是國內(nèi)糖廠普遍使用的沉降器，技術(shù)成熟，操作管理經(jīng)驗豐富，很適合亞硫酸法糖廠使用。所以本設(shè)計選用多爾式沉降器來對中和汁進行沉降處理。 2． 泥汁過濾 用沉降的方式分離得到的沉淀物，其中液體含量有 90%以上。只起到增濃的作用，以減輕下一工序的負(fù)擔(dān)。要把固液比較徹底地分離，還需使用過濾的方法。濾清汁質(zhì)量對產(chǎn)品質(zhì)量及糖分損失影響很大，故過濾操作是現(xiàn)代化糖廠生產(chǎn)中不可缺少的。 過濾就是當(dāng)懸浮物料通過由多孔性物質(zhì)如細(xì)砂、活性炭、多孔陶瓷、濾布等構(gòu)成的過濾率介質(zhì)時，懸浮顆粒被截留，液體則通過成為濾液。 若過濾 不能比較完善地將糖汁中的固體微粒除去，使渾濁物進入濾液中 19 導(dǎo)致下列不良的結(jié)果 [2]： （ 1） 在進一步處理糖汁時引起非糖物復(fù)溶，降低了糖汁的純度，并加深了糖汁的色澤； （ 2） 引起蒸發(fā)罐生成過多的積垢，降低了蒸發(fā)效能； （ 3） 增加了廢蜜產(chǎn)率，減少白砂糖的產(chǎn)量。 因此，過濾泥汁的設(shè)備應(yīng)在濾泥糖分損失最少及設(shè)備生產(chǎn)能力最大的條件下，保證能獲得清澈透明的濾液；同時還要求設(shè)備緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、生產(chǎn)能連續(xù)化、自動化；在管理上不花費太多人力，操作費用低。 目前我國糖廠使用的過濾設(shè)備主要有板框壓濾機、環(huán)帶式真空吸濾機及無濾布真空吸濾機三 種。 板框壓濾機 [2] 它的 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 ，占用廠房面積較??； 過濾面積大， 為吸濾機的幾倍；能使用較高的壓力， 過濾推動力大， 適應(yīng)糖廠各種不同的物料，包括蔗汁和糖漿的過濾，過濾性能較好， 濾 液清度高；濾泥水分和糖分都比真空吸濾機低很多，減少濾泥的數(shù)量和糖分損失。 但是 拆洗及裝機勞動強度大，環(huán)境衛(wèi)生差，濾布消耗多。 洗濾布水量很大， 更換濾布比較麻煩， 所 時間長， 現(xiàn)在 已 基本被亞硫酸法糖廠淘汰。 環(huán)帶式真空吸濾機 它 是一種較完善的過濾設(shè)備，其優(yōu)點是 [2]：可實現(xiàn)過濾的連續(xù)化、機械化和自動化；勞動強度低，省勞動力， 工作環(huán)境得以改善；過濾所得濾泥的轉(zhuǎn)光度較低，損失糖分 較 少 ；清汁濃度較高，減 少蒸發(fā)罐的負(fù)擔(dān)；設(shè)備投資 較 低，占地面積小 。但也存在不少缺點主要是過濾壓力差較小，因而過濾效能較低；濾布對過濾的阻力較大，過濾速度較低。難以適應(yīng)過濾性能不好的蔗汁，也不能處理高濃度（如 30oBx 以上）的糖汁。此外，濾布在運行時容易走偏，使轉(zhuǎn)鼓露空漏入泥汁，嚴(yán)重影響白砂糖質(zhì)量。濾布因運行時受到較大的拉力，容易拉長和使孔隙變大，致濾汁清度降低，濾布消耗也較大。它的濾泥水分比較高，帶走糖分也比較多。洗濾布用水量較大，水中污染物較多，不利于環(huán)境 保護。 無濾布真空吸濾機 它 是 在環(huán)帶式真空吸濾機的基礎(chǔ)上取消濾布而使用金屬篩網(wǎng)過濾并 在過 泥 汁中加入少量蔗屑 來助濾 。它 的結(jié)構(gòu)簡單，過濾速度快，處理量大，處理能力是環(huán)帶式真空吸濾機的 ~2 倍，濾泥轉(zhuǎn)光度也較低 [7]。 由于 不使用 濾布，不會產(chǎn)生洗濾布水，對環(huán)境不會造成污染， 很少出現(xiàn)過濾困難，并易于操作管理， 很適合現(xiàn)代 化 糖廠使用。 20 三種設(shè)備中，干濾泥轉(zhuǎn)光度最低、生產(chǎn)效率最高工人勞動強度最低的都是無濾布真空吸濾機，而且無濾布真空吸濾機可以實現(xiàn)污水零排放，這是另外兩種設(shè)備所無法做到的。 綜合各種因素考慮， 本設(shè)計 決定選 用無濾布真空 吸濾機 作為過濾設(shè)備 。 3． 濾汁處理 無濾布真空吸濾機 雖然從根本上解決了洗濾布水的問題，但其 出來的清汁還含有不少的雜質(zhì)，清澈程度也沒達到要求，所以不能和沉降器出來的澄清汁混合進入蒸發(fā)罐。傳統(tǒng)的做法是將濾汁回流至混合汁箱或中和汁箱或沉降器再處理， 濾汁的再循環(huán)加重 了沉降器處理負(fù) 荷 ， 更重要的是非糖分也進入這個循環(huán)系統(tǒng)，這對澄清效率是有害的，它加劇了蔗糖的轉(zhuǎn)化，降低了糖品質(zhì)量，增加了糖分損失，并增加了澄清劑用量，使糖汁停留時間加長并加大泥汁量，對產(chǎn)品質(zhì)量和煮煉收回帶來不利影響。所以是不夠科學(xué)的處理方式。 本設(shè)計不采取回流，而是對濾汁進行再處理。 為解決濾汁的再循環(huán)問題，糖廠采取了磷酸上浮法 、 單層快速沉降器、斜波紋板快速沉降器等多種技術(shù)手段，作為無濾布吸濾機的配套技術(shù)，使濾汁能直接 去 蒸發(fā)。 幾種技術(shù)的運行效果各不相同。 磷酸上浮法 采用磷酸上浮法處理濾汁可以減少蔗糖轉(zhuǎn)化損失，澄清汁純度進一步提高；避免了鈣鹽的增加，有利于提高蔗糖產(chǎn)量和降低糖蜜量；濾汁停留時間短，減少了還原糖破壞；降低了色值和灰分 [8]。但此方法的技術(shù)關(guān)鍵是控制充氣量適當(dāng)和消除過量的粗泡，浮清器要盡量減少死角，防止細(xì)菌繁殖，否則會導(dǎo)致 pH 降 低，還原糖增加和純度降低， 而當(dāng)濾汁來料偏少時，因停留時間過長 也會 出現(xiàn) pH 值下降情況，從而影響生產(chǎn) 。因分離過程與氣、液、固三相都有關(guān)，必須弄清楚三者的相互影響，才能把上浮法使用好，對過程的穩(wěn)定性要求較高。 單層快速沉降器 在中和汁沉降中已論述，而且利用單層快速沉降器處理濾汁是讓濾汁回流至中和汁，再一起在單層快速沉降器中沉降，這就增加了物料停留時