膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺及装置
技术领域 [0001] 本发明涉及甘蔗制糖领域，具体是一种膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺及装置。 背景技术 [0002] 广西是我国食糖的主产区，产量占全国的60%以上，目前广西甘蔗糖厂主要采用 亚硫酸法生产白砂糖，这种工艺需要硫磺燃烧产生的二氧化硫气体作澄清助剂，故白砂糖 产品中残留一定量二氧化硫。GB317-2006 (白砂糖)标准规定，优级白砂糖残留二氧化硫< 15mg/kg。因此，这些白砂糖制品中的硫的残留很大程度上影响了白砂糖的品质提尚以及应 用范围拓展。 [0003] 膜分离技术是一种高效分离提纯技术，分离过程无相变，可使被处理物质中的各 组分得到分离、提纯或浓缩，可提高产品品质和节约能耗。近年来，膜应用得到飞速发展，将 膜法澄清技术应用于甘蔗制糖工艺过程也逐渐进入人们的视野。大量研究表明采用膜过滤 甘蔗清汁，能够得到较高品质的甘蔗清液。但是早期主要研究集中在应用膜过滤甘蔗澄清 汁，没有能够实现膜分离技术完全替代传统的化学澄清技术。近年来本课题组致力于将膜 澄清技术应用到甘蔗制糖过程，采用不同孔径的的陶瓷膜直接过滤甘蔗混合汁，生产高品 质无硫蔗糖，解决了传统制糖工艺存在的白砂糖产品二氧化硫、聚丙烯酰胺单体残留的食 品安全问题。 [0004] 膜滤浓缩液，是指膜过滤澄清甘蔗混合汁时，混合汁中的细碎蔗渣、泥土、淀粉、多 糖、蛋白质以及大分子致病菌等影响甘蔗生产白糖的有害物质无法透过膜层，被截留的残 液。为保证膜通量的稳定，在采用陶瓷膜澄清甘蔗混合汁的工艺过程中，一般控制膜过滤的 体积浓缩倍数在10~12之间；而采用有机膜处理甘蔗混合汁的工艺过程中，一般控制体积 浓缩倍数在5~6之间。因此在生产膜滤高品质清汁的同时也会产生10 %~20 %的膜滤浓缩 液。膜滤浓缩液中除了含有细碎蔗渣、泥土、淀粉、多糖、蛋白质以及大分子致病菌等影响甘 蔗生产白糖的有害物质以外，还含有较多的蔗糖分，如若将浓缩液直接排放，不仅会大大降 低糖厂经济效益，还将引发严重的环境污染问题。因此，怎样合理处理膜滤浓缩液、有效的 回收其中的蔗糖分是膜分离澄清技术应用于甘蔗制糖过程首要解决的问题。 发明内容 [0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺及装置。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： [0007] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤： [0008] 向膜滤浓缩液中第一次加入石灰乳调节pH至7.0~7.5,然后第一次加热至45~55 °C，再第二次加入石灰乳调节pH至10.5~11.4;第一次通入二氧化碳气体直至pH = 8.2~ 8.4 ;第三次加入石灰乳调节pH至10.5~11.4;第二次通入二氧化碳气体直至pH = 8.2~ 8.4;第二次加热至70~80°C，加入助滤剂，搅拌均匀，送至压滤机过滤，获得滤液和滤饼。 [0009] 所述石灰乳储存容器中储存的石灰乳浓度为5~30° Be。 [0010]所述助滤剂的加入量为所述膜滤浓缩液重量的1.3~4%。 [0011]所述助滤剂为糖厂蔗渣、硅藻土或者糖厂蔗渣和硅藻土的混合物。 [0012]若采用糖厂蔗渣和硅藻土的混合物作为助滤剂，蔗渣与硅藻土的重量份之比为任 意比例。 [0013] 膜法制糖膜滤浓缩液处理装置，包括依次连接的石灰乳初步混合容器、第一加热 设备、第一气液反应罐、第二气液反应罐、第二加热设备、搅拌储汁容器以及压滤机， [0014] 还包括石灰乳储存容器、二氧化碳供气源和助滤剂储存容器，石灰乳储存容器同 时连接至石灰乳初步混合容器、第一气液反应罐和第二气液反应罐，二氧化碳供气源连接 至第一气液反应罐和第二气液反应罐，助滤剂储存容器连接至搅拌储汁容器。 [0015] 所述石灰乳初步混合容器的入料口与膜法制糖澄清工段的膜滤浓缩液出口连接。 [0016] 所述压滤机的滤液出口连接至滤液储存箱，滤饼出口连接到滤饼堆放场。 [0017] 所述二氧化碳供气源为除尘净化后的糖厂烟道气。 [0018] 本发明具备的有益效果： [0019] 本发明所述方法得到的滤液锤度在14~18°BX之间，浊度在8~40NTU之间，纯度在 65%~85%之间，色值在600~1000IU之间，可以直接用于制糖生产，蔗糖回收率高达96% 以上，有效回收了膜滤浓缩液中的糖分，从而提高了膜法澄清制糖的经济效益;该方法所获 滤饼含水分在60%~65%之间，对蔗比为1.4%~1.71%，有机质含量丰富，可以作为有机 肥原料。本发明具有工艺过程简单、易于操作、设备投入少、能耗低、助滤剂成本低以及不会 污染环境等优点。 附图说明 [0020] 图1为本发明所述膜法制糖膜滤浓缩液处理装置的示意图。 具体实施方式 [0021] 下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。 [0022] 实施例1 [0023] 一种膜法制糖膜滤浓缩液的处理工艺，包括如下步骤： [0024] 取体积浓缩倍数为10的膜滤浓缩液lm3，向膜滤浓缩液中第一次加入10° Be的石灰 乳调节pH至7.0，然后第一次加热至45°C，再第二次加入10° Be的石灰乳调节pH至11.2;第一 次通入二氧化碳气体直至pH=8.3;再第三次加入石灰乳调节pH至11.2;再第二次通入二氧 化碳气体直至pH=8.3;第二加热至70°C，加入20kg糖厂蔗渣作为助滤剂，搅拌均匀，栗送至 压滤机过滤，获得滤液和滤饼。本实施例中，石灰乳的总加入量为所述膜滤浓缩液重量的 1.6%〇 [0025] 板框压滤过程的具体操作为：将加入助滤剂的饱充汁栗送至板框压滤机进行压 滤，为实现糖分的*大收回，压滤结束以后打水洗脱滤饼中的糖分，打水温度55 °C，打水量 为2 3.2 5 k g。压滤过程结束后剥离滤饼，得到滤液和滤饼。滤液浊度为8.7 5 N T U，色值为 639IU;滤饼量为15.5kg，对浓缩液比为15.5 %，滤饼含水分为60 %，滤饼含糖分为1.5 %。压 滤过程料液的过滤性能较好，过滤速度较快，能够较好的形成滤饼层，起到助滤的作用，滤 饼含水分低，易于剥离滤布。物料处理前后各项指标如表1所示。 [0026]表1.物料处理前后的各项指标 [0028]另外，为了验证本发明所述处理方法核心工艺参数的效果，还进行了两组对比试 验。 [0029]对比例1的各次试验将实施例1所述第二次和第三次加石灰乳调节的pH分别降低 到10.4、10.2和10.0,其余处理工艺与实施例1完全相同，对比例1的实验结果表明，降低加 石灰乳调节的PH，物料过滤性能变差，在进料量为总料液量的三分之一的时候，新进料液不 能连续通过滤布，不能很好的形成滤饼层，滤饼上半部分形成较薄的泥层，下半部分料液堆 积，此时进料栗自动卸压，不能形成完整的滤饼，过滤失败。 [0030] 对比例2的各次试验将实施例1助滤剂的添加量降低到12、11、10kg，其余处理工艺 与实施例1完全相同。对比例2的实验结果表明，减少助滤剂糖厂蔗渣的添加量，蔗渣的架桥 助滤效果变差，导致物料的过滤性能变差，在进料量为总物料量的三分之一的时候，、新进 料液不能连续通过滤布，不能很好的形成滤饼层，滤饼上半部分形成较薄的泥层，下半部分 料液堆积，此时进料栗自动卸压，不能形成完整的滤饼，过滤失败。 [0031] 实施例2 [0032] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤：向体积浓缩倍数为10的膜滤浓缩 液中第一次加入l〇°Be的石灰乳调节pH至7.0,然后第一次加热至45°C，再第二次加入10°Be 的石灰乳调节pH至11.2;第一次通入二氧化碳气体直至pH=8.3;第三次加入石灰乳调节pH 至11.2;第二次通入二氧化碳气体直至pH=8.3;第二次加热至70°C，加入1.5 %的糖厂蔗渣 作为助滤剂，搅拌均匀，栗送至压滤机过滤，获得滤液和滤饼。 [0033] 板框压滤过程的具体操作为:将加入助滤剂后的加热饱充物料栗送至板框压滤机 进行压滤，压滤结束后，为实现糖分的*大收回，压滤结束以后打水洗脱滤饼糖分，打水温 度为55°C，打水量为150%对泥量。压滤过程结束后，剥离泥饼，得到滤液和滤饼。滤饼质量 对浓缩液比为16.9%。处理前后前后物料的各项指标如表2所示。 [0034]表2.处理前后物料的各项指标 [0037] 实施例3 [0038] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤：向体积浓缩倍数为10的膜滤浓缩 液中第一次加入l〇°Be的石灰乳调节pH至7.0,然后第一次加热至45°C，再第二次加入10°Be 的石灰乳调节pH至10.5;第一次通入二氧化碳气体直至pH=8.3;第三次加入石灰乳调节pH 至10.5;第二次通入二氧化碳气体直至pH=8.3;第二次加热至70°C，加入2%的糖厂蔗渣作 为助滤剂，搅拌均匀，栗送至压滤机过滤，获得滤液和滤饼。 [0039] 所述石灰乳的总加入量为步骤(1)所述浓缩液重量的1.3%。 [0040] 板框压滤过程的具体操作为:将加入助滤剂后的加热饱充物料栗送至板框压滤机 进行压滤，压滤结束后，为实现糖分的*大收回，压滤结束以后打水洗脱滤饼糖分，打水温 度为55°C，打水量为150%对泥量。压滤过程结束后，剥离泥饼，得到滤液和滤饼。滤饼质量 对浓缩液比为16.5%。处理前后物料的各项指标如表3所示。 [00411表3.处理前后物料的各项指标 [0044] 实施例4 [0045] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤： [0046]向膜滤浓缩液中第一次加入石灰乳调节pH至7.5,然后第一次加热至55°C，再第二 次加入石灰乳调节pH至11.4;第一次通入二氧化碳气体直至pH=8.4;第三次加入石灰乳调 节pH至11.4;第二次通入二氧化碳气体直至pH=8.4;第二次加热至80°C，加入助滤剂，搅拌 均匀，送至压滤机过滤，获得滤液和滤饼。 [0047] 所述石灰乳为30° Be。 [0048] 所述助滤剂的加入量为所述膜滤浓缩液重量的4%。 [0049] 实施例5 [0050] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤： [0051] 向膜滤浓缩液中第一次加入石灰乳调节pH至7.0,然后第一次加热至45°C，再第二 次加入石灰乳调节pH至10.5;第一次通入二氧化碳气体直至pH=8.2;第三次加入石灰乳调 节pH至10.5;第二次通入二氧化碳气体直至pH=8.2;第二次加热至70°C，加入助滤剂，搅拌 均匀，送至压滤机过滤，获得滤液和滤饼。 [0052] 所述石灰乳为5。Be。 [0053] 所述助滤剂的加入量为所述膜滤浓缩液重量的1.3%。 [0054] 实施例6 [0055] 膜法制糖膜滤浓缩液处理工艺，包括如下步骤： [0056] 从膜法制糖澄清工段1获得膜滤浓缩液，向膜滤浓缩液中第一次加入石灰乳调节 pH至7.2，该步骤在石灰乳初步混合容器2中进行； [0057] 然后利用第一加热设备3进行第一次加热至50°C， [0058] 再第二次加入石灰乳调节pH至11，第一次通入二氧化碳气体直至pH=8.2，该步骤 在第一气液反应罐4中进行;所述石灰乳为20° Be，石灰乳来自石灰乳储存容器13，二氧化碳 气体来自二氧化碳供气源6; [0059] 第三次加入石灰乳调节pH至11.0，第二次通入二氧化碳气体直至pH=8.2，该步骤 在第二气液反应罐5中进行； [0060]利用第二加热设备7进行第二次加热至75°C， [0061 ]加入助滤剂，助滤剂来自助滤剂储存容器10，在搅拌储汁容器8中搅拌均匀， [0062] 送至压滤机9过滤，获得滤液和滤饼。 [0063] 实施例7 [0064] 膜法制糖膜滤浓缩液处理装置，包括依次连接的石灰乳初步混合容器2、第一加热 设备3、第一气液反应罐4、第二气液反应罐5、第二加热设备7、搅拌储汁容器8以及压滤机9， [0065] 还包括石灰乳储存容器13、二氧化碳供气源6和助滤剂储存容器10,石灰乳储存容 器13同时连接至石灰乳初步混合容器2、第一气液反应罐4和第二气液反应罐5,二氧化碳供 气源6连接至第一气液反应罐4和第二气液反应罐5,助滤剂储存容器10连接至搅拌储汁容 器8〇 [0066] 所述石灰乳初步混合容器2的入料口与膜法制糖澄清工段1的膜滤浓缩液出口连 接。 [0067] 所述压滤机3的滤液出口连接至滤液储存箱12,滤饼出口连接到滤饼堆放场11。 [0068] 所述二氧化碳供气源为除尘净化后的糖厂烟道气。 [0069] 实施例1~6为利用本实施例所述膜法制糖膜滤浓缩液处理装置进行生产的实例。
