第三章 亚硫酸法清净技术

第三章亚硫酸法清净技术❖以石灰、磷酸、二氧化硫作为澄清剂❖其清净效果优于石灰法❖生产耕地白糖❖工艺流程较短，设备简单，澄清剂用量较少❖我国甘蔗糖产区被广泛使用第一节酸磷酸亚硫酸法工艺流程❖目前各糖厂普遍使用的方法❖适当加入磷酸作为辅助澄清剂磷酸亚硫酸法之特点❖1、澄清效果好，除胶脱色好，清汁清晰透明。

❖2、澄清效果稳定，能适应各种蔗汁的处理。

❖3、沉降过滤性好。

❖4、增加了澄清剂费用。

（加入磷酸，并增加了石灰量）。

第二节亚硫酸法清净工艺❖预灰、加磷酸❖第一次加热❖硫熏中和❖二次加热温度❖糖浆硫熏或糖浆上浮一、预灰❖预灰作用❖预灰的方法预灰作用❖㈠预灰作用❖1、中和作用。

中性或微酸性，可以减少蔗糖的转化。

2、沉淀作用。

与磷酸开始反应生成磷酸钙沉淀；一部分非糖分生成难溶性的氢氧化物和钙盐。

❖3、凝聚作用。

调节至部分胶体等电点，使胶体凝聚。

❖4、抑制微生物生长。

石灰有防腐作用。

❖在混合汁酸值低、车间卫生条件较差时，第1与第4点明显作用㈡预灰工艺条件❖1、预灰pH值❖加灰不足，会降低石灰沉淀非糖分的作用；❖加灰过多，pH高，还原糖会分解。

❖一般控制在pH6.5～7.2 ，pH6.8～7.0 较多，由甘蔗成熟程度来定：(1) 未成熟及过熟甘蔗，含有机酸、还原糖多，宜取低值；(2) 成熟甘蔗，无机非糖分多，宜取高值。

2、预灰量❖亚硫酸法耗用有效氧化钙总量为0.16%(对蔗)左右❖预灰量一般为总加灰量的30%左右，即为总加灰量的0.05%(对蔗)左右。

3、预灰位置❖曲筛前。

可以杀菌，压榨混合汁箱加入磷酸。

❖压榨混合汁箱。

❖蔗汁称出来的混合汁箱。

石灰的制备及消和石灰质量及消和❖石灰的消和乳化CaO + H2O → Ca（OH）2 + 61.1KJ放热反应❖少量Ca(OH)2溶解，大量以Ca(OH)2微粒悬浮于水中。

❖一般用热水，最适宜消和温度是100℃，使石灰消和较完全。

❖消和后的石灰乳须经过除砂、除石，防止管道堵塞及提高石灰乳质量。

❖石灰乳不能放置过久。

❖石灰乳的质量浓度（亚硫酸法6～10°Be，不宜过高）分散度溶解性（新旧石灰溶解性差异）❖石灰粒子愈小，分散度越大，灰乳越粘稠，杂质越少，其质量越佳。

❖石灰消和所需时间视石灰杂质含量、石灰石的煅烧时间和温度、消和水温、石灰块度的大小和石灰的孔隙高低而定。

二加热❖（一）一次加热：在硫熏中和之前进行。

❖1、一次加热的作用❖⑴抑制微生物繁殖；❖⑵促使胶粒的凝聚，如蛋白质变性凝结；❖⑶提高预灰作用；❖⑷加速石灰乳与磷酸、SO2的反应。

2、第一次加热温度的控制❖一次加热温度宜控制在60~70℃（1）一次加热温度愈高，除去胶体愈彻底;的吸收效率。

（2）一次加热温度太高会影响硫熏中和时SO2SO2溶解度与溶液温度有关。

溶液的温度越高，二氧化硫的溶解度就越低。

高温酸性条件又会加速蔗糖的转化与还原糖分解SO2溶解度随二氧化硫的分压增加而增加，从燃硫炉出来的二氧化硫浓度越高，则溶解度越大，吸收越好。

（3）蔗汁中还原糖较多，或预灰pH值较高时，温度可取较低值，反之则可取高值。

❖温度太高会影响硫熏中和时SO2的吸收:SO2溶解度与溶液温度有关。

温度越高，二氧化硫的溶解度就越低。

高温酸性条件又会加速蔗糖的转化与还原糖分解。

㈡二次加热❖在中和汁进沉淀池之前进行。

❖1、二次加热的作用❖⑴使亚硫酸钙沉淀粒子脱水，变得结实，增大密度，易于沉降过滤；❖⑵降低蔗汁粘度，利于沉降过滤；❖⑶使亚硫酸钙沉淀、磷酸钙反应完全，降低清汁可溶性钙盐，减少蒸发积垢。

2、二次加热温度100-102℃❖温度过低：沉淀物脱水不完全，蔗汁粘度大，不利于沉降过滤。

❖不能超过105 ℃：❖（1）加速蔗糖转化与还原糖分解速度；（2）蔗糠中的部分多缩糖类会逐渐溶解到蔗汁中，部分大分子物质也被水解；（3）部分已凝结胶体物会复溶，最终导致清汁变浊，色值升高❖温度要均衡，如果忽高忽低会产生热对流，影响沉降。

3、三次加热❖进入第一效蒸发罐前进行。

❖1、作用：清汁加热至第一效蒸发罐糖汁沸腾温度或高于沸腾温度1～2℃，使得清汁入罐后即能沸腾，保证蒸发罐的传热。

❖2、温度：125～130℃±。

三、硫熏中和㈠作用1、SO32－与Ca2+结合生成CaSO3沉淀，可吸附胶体、色素等非糖分。

（主要作用）2、改变蔗汁pH，达到某些非糖分的凝聚点，使之聚沉。

3、利用SO2的漂白、脱色作用。

（一）硫熏强度硫熏强度（g/L)：意义：指糖汁中和时吸收SO2的数量,单位是每升蔗汁所含SO2的克数。

⑵表示方法：以10mL的硫熏汁消耗的1/64 moL/L 碘液的毫升数表示。

硫熏强度单位：习惯称为“硫熏强度xmL”。

这两个单位换算：耗用10mL碘液就相当于每升汁含SO21 .0g ,即g SO2/L=耗用10mL碘液毫升数/10g/L（二）二氧化硫、亚硫酸和亚硫酸钙的性质❖二氧化硫即亚硫酸酐❖硫磺燃烧生成：S + O2= SO2+ 297.3kJ❖硫磺,结晶形和无定形，受热时易液化、升华（气化。

❖硫在空气中燃烧生成二氧化硫（SO2）， SO2有一定的还原性，能起到一定漂白作用。

❖硫磺的燃烧：必须供给充足的空气，否则会使硫磺燃烧不完全，产生升华硫,在管路输送过程温度下降会成硫磺粉堵塞管路。

❖当空气过量并有催化剂时，生成三氧化硫（SO3）。

三氧化硫无还原性，无漂白作用。

❖如果空气量太多，不但会降低燃硫炉的温度，而且会降低二氧化硫浓度。

❖正常情况下，自熔式燃硫炉硫气中二氧化硫浓度为10%～15%(v/v) 。

SO2的性质❖（）易溶于水的气体，其溶解度随二氧化硫的分压增加而增加燃硫炉出来的二氧化硫浓度越高，则溶解度越大，吸收越好。

❖（2）二氧化硫溶解度与溶液温度有关，溶液的温度越高，二氧化硫的溶解度就越低。

亚硫酸钙的性质❖含有亚硫酸的溶液在逐渐加入石灰乳将它中和，先行成亚硫酸氢钙（糖厂）2H2SO3+ Ca(OH)2= Ca(HSO3)2+ 2H2O亚硫酸钙的性质❖随着pH的升高（5.5~6.0以上），开始形成CaSO3沉淀Ca(HSO3)2+ Ca(OH)2= 2 CaSO3+ 2H2O亚硫酸钙的性质❖澄清处理中加入的亚硫酸，要尽可能完全地形成CaSO3沉淀，避免生成Ca(HSO3)2。

CaSO3沉淀有吸附除去非糖分的作用，Ca(HSO3)2是可溶性的钙盐。

不纯糖液中亚硫酸钙的溶解度不纯糖液中溶解的亚硫酸钙比纯蔗糖液高出10倍以上不纯糖液中亚硫酸钙的溶解度❖主要原因：①蔗汁中的胶体物质阻碍了CaS03沉淀的形成②中和时有相当多的钙离于与有机胶体生成难离解的钙络合物，所以中性情况下蔗汁的游离钙离子减少了③有少部分SO2没有参与任何反应存在在蔗汁中。

④在中性、微酸、微碱性情况下，有一定的HS03-存在，生成可溶性的亚硫酸氢钙❖⑶硫熏强度对澄清效果的影响一般来说，澄清效果随硫熏强度的增加而提高，且沉降过滤性好（CaSO3沉淀多）。

但是硫熏强度过高，会造成消耗石灰、硫磺量大，成本提高，还会加重沉降过滤负担。

2、硫熏中和pH值❖⑴影响❖①pH值过低，生成可溶性Ca（HSO3）2较多，清汁可溶性钙盐增多，积垢增多。

❖②pH值过高，会破坏还原糖，清汁可溶性钙盐增多，色值升高，积垢增多。

❖③正常情况下，亚硫酸法的清汁pH值约比中和汁pH 值低0.1～0.2。

❖⑶硫熏中和温度❖①影响❖A、温度提高，CaSO3沉淀的溶解度下降，会促使CaSO3沉淀析出更多；❖B、温度提高，可加速石灰与SO2的反应；C、温度提高，SO2的溶解度下降，蔗汁对SO2的吸收率下降；常压下不同温度时SO2的溶解度D、温度提高，蔗糖转化加快，还原糖分解加快。

(三) 中和pH值与清汁pH值的关系❖中和pH值与清汁pH值是很重要指标，对澄清效果影响很大❖正常情况下，清汁pH值比中和pH值低0.1~0.2（二次加热磷酸钙与亚硫酸钙反应继续）❖清汁pH值高于中和pH值❖生产中，以控制pH值为准（生产指标），以中和pH值为操作参考。

❖中和pH值可变范围不大，但对亚硫酸离解、与钙的反应及清汁残留亚硫酸量和钙量影响很大。

中和pH值控制1、对钙盐沉淀及非糖分除去的影响pH高时，CaS03沉淀比较完全pH偏低时，HS03-增多，使蔗汁中不但原有的非糖分不能完全沉淀，而且还多了可溶性的亚硫酸氢钙盐，结果使蒸发积垢增加，糖浆蚀度增高。

(三)中和pH的确定2．对糖分损失的影响pH偏高时，可减少蔗糖分的转化损失pH偏低，蔗糖转化损失增加。

蔗糖转化，还原糖量增加，则糖分解色素相应增加，产品糖的色值也一定增加。

(三)中和pH的确定3．对还原糖分解反应的影响pH偏高，还原糖分解反应速度较快。

有机酸、色素4.对还原糖的美拉德反应的影响❖pH的高低对还原糖分解有很大影响❖pH偏低时，蔗糖转化损失加大，还原糖及氨基酸的分解产物也大幅度增加，形成色素的主要物质，这使结晶工段物料的色值快速增长，是产品糖不合格的主要原因❖中和pH偏高些，可使蔗汁原有的非糖钙盐充分沉淀，可避免色素物质的大量增加。

蔗汁中的还原糖因pH升高会加速分解。

(三)中和pH的控制原则：在还原糖含量不高的情况下，采用稍高的pH值澄清效果较好；清汁pH值取决于甘蔗原料质量。

生产过程中，注意RS%S变化RS%S变化是什么作用的共同结果？不应当增加，但减少量不应过大，一般不要超过5%~10%由于中和pH不易控制稳定，一般检查以控制清汁pH为准。

❖对亚硫酸法而言，清汁的pH控制在7.1左右最为理想三、加磷酸❖磷酸的作用❖磷酸的性质❖磷酸的添加量磷酸的作用❖生成磷酸钙，吸附除去胶体和其他非糖分，提高清汁纯度❖吸附色素，降低色值❖促进絮凝和沉降作用❖磷酸钙沉淀是一种表面吸附能力很强的絮状物，它能吸附混合汁中的某些胶体（硅酸胶体和一些铁、铝的氢氧化物、蛋白质等含氮物及类脂物等）一起经沉淀过滤而除去。

❖混合汁中的一些有机色素、多酚类以及在加灰加热时可能产生的还原糖分解产物等，都能被磷酸钙沉淀吸附除去。

❖磷酸与石灰乳在混合汁中生成粗大的磷酸钙沉淀，重度大，有利于加快沉降速度，同时由于粒子粗大，还可改善过滤性能。

❖当加入量过大，由于磷酸根离子过多，易生成粒子小而疏松轻浮的絮状物，致使沉降速度减慢，同时对过滤也不利。

磷酸的性质磷酸为三价酸类，可进行三级电离一级电离：H3PO4= H++ H2PO4-二级电离：H2PO4-= H++ HPO4-2三级电离：HPO4-2= H++ PO4-3磷酸的性质❖由于三级电离的特性，而第三级电离常数K3值又很小，产生的磷酸根离子也就很有限。

❖与石灰乳的反应就比较复杂，生成磷酸钙的反应速度也比较缓慢。

磷酸的添加量❖自然磷酸值——蔗汁中原含有的磷酸盐（蔗汁中原有的磷酸都是以盐类形式存在，例如磷酸的钾、钠盐等）所相当的P2O5含量，称为蔗汁的自然磷酸值，是P2O5重量对蔗汁重量的比值。