【正文】 損失比壓榨法少，但是，蔗糖的化學(xué)損失大大高于 壓榨法。它的缺點(diǎn)是混合汁色值較高，蔗渣灰分較高，蒸汽用量稍大。 壓榨法 是現(xiàn)時(shí)普遍采用的方法，所有的設(shè)備都屬定型產(chǎn)品， 在工藝流程、生產(chǎn)操作、管理等 方面 已有 較為 成熟的經(jīng)驗(yàn)，工作穩(wěn)定可靠，管理方便，蔗料處理量大， 壓榨所用水量較少，也可用一般工藝用水， 這使得其 后段汽耗較 滲出法 低 ，減少 了 生產(chǎn)成本， 并且 隨著自控技術(shù)的 發(fā)展，壓榨法也 將 能獲得較高的抽出率，使 得其 日益完善 。 (二 ) 壓榨機(jī)座數(shù) 壓榨機(jī)組的座數(shù)或輥?zhàn)訑?shù)，即是機(jī)組壓榨甘蔗的次數(shù)，機(jī)組的生產(chǎn)能力是與機(jī)組輥?zhàn)訑?shù) N1/2成正比例的。 而 對于壓榨抽出率，因?yàn)楦收峤M織具有不完全的彈性，其纖維組織沿著同一方向重迭，壓榨一次不可能將纖維細(xì)胞中的蔗汁全部壓出。若用四座壓榨機(jī)，則要求較高的甘蔗破碎度，管理方面要求較高，故 選 用五座壓榨機(jī)較合適。 采用反復(fù)多次滲浸，則稀釋作用愈大，榨得糖分愈多。 2． 滲浸方法 [6] 目前，使用的滲浸方式有單式滲浸法和復(fù)式滲浸法兩大系統(tǒng)，其中以復(fù)式滲浸最為普遍。國外有所謂混合復(fù)式滲浸系統(tǒng)，但國內(nèi)很少使用。此法效果差，收回率增加不多，現(xiàn)已無廠家使用。 蔗料 蔗渣混合汁水 水圖 21 二次單式滲浸法 （ 2） 復(fù)式滲浸法 [1] 復(fù)式滲浸法是在最后一座壓榨機(jī)前注加 熱 水滲浸，每座壓榨機(jī)壓出的稀汁 則 泵至它的前一座壓榨機(jī)作滲浸入轆蔗渣之用 。第一 、 二座壓榨機(jī) 壓出 的蔗汁合 并成 為混合汁。 12 蔗料混合汁蔗渣水 圖 22 復(fù)式滲浸法 復(fù)式滲浸的稀汁是逐級向前滲浸， 而稀汁濃度總是低于蔗渣中殘余的蔗汁濃度 ，有了濃度差，就可以逐級滲浸，稀汁就逐級增濃， 使糖分收回率大為增加 ，故 目前糖廠多采用此法。 蔗料混合汁蔗渣熱水熱水 圖 23 混合式滲浸法 這種方法已經(jīng)很少使用，只 是 有些糖廠在末座壓榨機(jī)前無法加夠滲浸水時(shí)，才被迫這樣做，這種滲浸方法因滲浸水量少不能使蔗渣充分吸收稀汁或水，加至最后第二座蔗渣的水又少了一次滲浸機(jī)會(huì)，而達(dá)不到最好的效果 。這樣 ， 可在不增加（或可減少）滲浸水量的情況下大大增加滲浸量，提高抽出率。此法如圖 24 所示。 上述幾種滲浸法，以單式滲浸最為簡單， 但效果最差， 故很多糖廠都不再采用。復(fù)式滲浸法的稀汁不但回流，而且濃度總是略低于前座機(jī)入料殘留糖汁的濃度，這樣地逐級滲浸稀釋，可使混合汁的濃度有所提高。另外，部分蔗汁會(huì)形成無限循環(huán)而增加糖分損失， 不適合國內(nèi)糖廠使用。 二、 蔗汁清凈 (一 ) 澄清方法 目前 甘蔗糖廠 使用過的 澄清方法有三種：石灰法、亞硫酸法、碳酸法 。這種方法已經(jīng)非常古老。國內(nèi)有少部分甘 蔗糖廠采用石灰法生產(chǎn)赤砂糖，有很多小糖廠亦用少量石灰提凈蔗汁，生產(chǎn)片糖和紅糖粉等幾種土糖。石灰法又分為冷汁加灰法、熱汁加灰法、分段加灰法和復(fù)合石灰法。此澄清方法的工藝流程較簡單，設(shè)備少，生產(chǎn)成本較低，清凈效率較高，能產(chǎn)出一級白砂糖，而且 該法生產(chǎn)工藝靈活多變，最重要的一點(diǎn)是亞硫酸法的濾泥都可以做為肥料賣給蔗農(nóng)，既帶來了經(jīng)濟(jì)效益又不污染環(huán)境。 碳酸法主要有單碳酸法、雙碳酸法及中間汁碳酸法。 由上述可知， 石灰法工藝主要是用于生產(chǎn)原糖或土糖，清凈效率比較低，不能用于生產(chǎn)白砂糖；碳酸法清凈效率高，除去的非糖分比較完全，制成的白砂糖純度較高，色值較低，貯存時(shí)也較少變色。但碳酸法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)流程長，設(shè)備多，耗用大量石灰和二氧化碳，因而生產(chǎn)成本較高。 所以本設(shè)計(jì)初步選用亞硫酸法澄清工藝。 1． 酸性亞硫酸法 [2] 酸性亞硫酸法 又可稱為先硫后灰法，此法的優(yōu)點(diǎn)是沉淀顆粒比較結(jié)實(shí)，沉降速度較快，泥汁體積較少，過濾性能較好。 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(diǎn)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。此外高堿易使還原糖分解，增加糖汁鈣鹽含量和色值。此法的優(yōu)點(diǎn)是在同一設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行加灰和硫熏，克服了蔗糖轉(zhuǎn)化及還原糖分解。因此，還原糖分解或蔗糖轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。 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(diǎn)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。此法的優(yōu)點(diǎn)是用濃度較高、非糖分較集中的中間汁進(jìn)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。缺點(diǎn)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(huì)水解，增加蔗汁色值和非糖分。 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(qiáng)，而且還具有較高的清凈效率。 (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。 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。 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。它的各沉淀層的斜角較大（約45176。但是其泥汁濃度較低。 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(tuán)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。蔗汁送入沉降器中的預(yù)備室，然后通過軸上的四方孔進(jìn)入中心軸的內(nèi)套管，再通過出汁管分配入各沉降層。清汁則分別從各層頂部環(huán)形多孔管引出。 TDJ 型沉降器主要特點(diǎn)是帶有攪拌器，沉降層傾斜角度比 TDW 型小得多，縮短了整個(gè)沉降器的高度；采用浮動(dòng)液面，沉淀良好時(shí)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(shí)的噴射現(xiàn)象。 快速多爾（ RapiDorr）型沉降器 [7] 它實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)二層沉降器的重疊，有一個(gè)預(yù)備室和四個(gè)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。蔗汁 從預(yù)備室經(jīng)過中間旋轉(zhuǎn)的大管向下流，進(jìn)入第二層和第四層，它們部分再向上流入第一層和第三層。 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(jìn)一步加快，從而縮短了清汁提凈所需的時(shí)間。廣東曾有幾個(gè)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。由兩個(gè)單獨(dú)的沉降器重疊而成，上下兩層分別有它的單獨(dú)進(jìn)料和排料系統(tǒng) ，糖汁于泥層下進(jìn)入，借助泥床滲濾的原理以提高清汁的質(zhì)量。 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。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(jì)，并在生產(chǎn)上應(yīng)用。 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(jìn)料及兩環(huán)管排汁的單層快速沉降器，整個(gè)沉降器的橫截面上能均勻地進(jìn)汁和出汁，進(jìn)料裝置較為合理，僅靠很小的液位差進(jìn)汁，進(jìn)料時(shí)對泥層的干擾不大，并通過泥層滲濾后才升至器頂。 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(dòng)閥門控制排出速度來保持泥床高度恒定。 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(jìn)，取得了一定效果，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如果技術(shù)條件波動(dòng)或入汁量較大，會(huì)出現(xiàn)清汁懸浮物多的情況，運(yùn)行不很穩(wěn)定，效果不夠理想。 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(shí)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(diǎn)。 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。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(jìn)入沉降器 [2]。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)。使用這類沉降器的糖廠，壓榨量必須均勻。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。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(bǔ)了單層沉降器出現(xiàn)的這種缺陷?？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(dòng)，并可根據(jù)各層清汁的清度適當(dāng)控制其放出量 。所以本設(shè)計(jì)選用多爾式沉降器來對中和汁進(jìn)行沉降處理。只起到增濃的作用，以減輕下一工序的負(fù)擔(dān)。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。 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(jìn)入濾液中 19 導(dǎo)致下列不良的結(jié)果 [2]： （ 1） 在進(jìn)一步處理糖汁時(shí)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。 目前我國糖廠使用的過濾設(shè)備主要有板框壓濾機(jī)、環(huán)帶式真空吸濾機(jī)及無濾布真空吸濾機(jī)三 種。 但是 拆洗及裝機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境衛(wèi)生差，濾布消耗多。 環(huán)帶式真空吸濾機(jī) 它 是一種較完善的過濾設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是 [2]：可實(shí)現(xiàn)過濾的連續(xù)化、機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)強(qiáng)度低，省勞動(dòng)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 。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。濾布因運(yùn)行時(shí)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。洗濾布用水量較大，水中污染物較多，不利于環(huán)境 保護(hù)。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(jī)的 ~2 倍，濾泥轉(zhuǎn)光度也較低 [7]。 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(dòng)強(qiáng)度最低的都是無濾布真空吸濾機(jī)，而且無濾布真空吸濾機(jī)可以實(shí)現(xiàn)污水零排放，這是另外兩種設(shè)備所無法做到的。 3． 濾汁處理 無濾布真空吸濾機(jī) 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(dá)到要求，所以不能和沉降器出來的澄清汁混合進(jìn)入蒸發(fā)罐。所以是不夠科學(xué)的處理方式。 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(jī)的配套技術(shù)，使濾汁能直接 去 蒸發(fā)。 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(jìn)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(shí)間短，減少了還原糖破壞；降低了色值和灰分 [8]。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。與前述濾汁回流至多層連續(xù)沉降器相同，只不過單層快速沉降器的處理時(shí)間比多層連續(xù)沉降器的短，糖分損失少些，清汁質(zhì)量也能符合要求。 斜波紋板快速沉降器 [9] 斜波紋板快速沉降器采用低速慣性邊界分離的原理，以波紋板組作為分離元件，融合曲面造粒、對流控制技術(shù)，使沉降 21 效率大幅度提高， 操作管理簡單，只需吸濾機(jī)工兼管即可。所得清汁可直接去蒸發(fā)。 由以上可知，磷酸上浮法雖然使用效果較好，但它對過程的操作和管理要求嚴(yán)格；單層快速沉降器不適合單獨(dú)對濾汁進(jìn)行處理；斜波紋板快速沉降器處理時(shí)間短，效率高，澄清汁質(zhì)量好。 (三 ) 粗糖漿處理 從蒸發(fā)罐出來的 粗糖漿還有較多的無機(jī)、有機(jī)雜質(zhì)，色值較高，渾濁不透亮， SO2 殘留量較高，不利于煮糖，對產(chǎn)品 的質(zhì)量影響較大。目前處理粗糖漿的方法主要有兩種 ： 糖漿硫熏和糖漿上浮。正常的蒸發(fā)糖漿 pH 在 ~ 左右，經(jīng)硫熏后 pH 降至 ~，由于 pH 值降低，糖漿色值變淺。所以，要降低白砂糖產(chǎn)品的色值，應(yīng)從調(diào)整好清凈工 藝條件，即依靠磷酸鈣、亞硫酸鈣的吸附除去色素，而不是靠降低硫熏 pH 的方式來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹笳呤遣唤鉀Q問題的 [2]。 2． 糖漿上浮 糖漿上浮處理技術(shù)是利用氣泡將糖漿中的膠體 、 不溶物浮起而分離。 22 糖漿經(jīng)過上浮處理后， 除掉 了 糖漿 中 絕大部 分懸浮物及灰 分 、鈣鹽、硫酸根、膠體物質(zhì) ， 減少煮糖罐積垢 ；降低殘硫量， 提高 了 成品糖的質(zhì)量 ； 降低糖 分 損失 ； 上浮處理其糖漿 pH 控制在 ~ 之間，避免因糖漿硫漂 pH波動(dòng) 而 在煮糖過程中的糖 分 轉(zhuǎn)化 [2]。 而且糖漿上浮技術(shù)操作簡單，容易控制。所以，本設(shè)計(jì)決定選用糖漿上浮工藝處理粗糖漿。良好的蒸發(fā)系統(tǒng)類似于一個(gè)蒸汽分 配器，將較高溫度的蒸汽轉(zhuǎn)換成適合各工藝部門使用的蒸發(fā)汁汽，而本身消耗熱能不多。 在蒸發(fā)過程中，糖汁會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)變化。這些變化對糖漿的質(zhì)量、糖分回收、蒸發(fā)的生產(chǎn)效能會(huì)產(chǎn)生不良的影響，必須控制好這些變化。 良好的蒸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)該是能夠盡可能多次地重復(fù)使用蒸汽，盡可能地減少進(jìn)入冷凝器的末效汁汽量。 （一） 蒸發(fā)方案 糖廠糖汁濃縮采用的是多效蒸發(fā)系統(tǒng)，