一种蔗糖精制的工艺
技术领域 [0001] 本发明涉及一种鹿糖精制过程，具体涉及一种精制工艺。 背景技术 [0002] 通常人们所说的“一步法”，是指在糖料产区的田间糖厂，就地加工糖料(甘蔗、甜菜)直接生产成品糖，即“耕地糖”;包括:耕地白砂糖、耕地赤砂糖、耕地红糖等。“一步法”制得的糖，由于加工清净工艺的不同，可大致分为碳酸法(清净工艺)糖、亚硫酸法(清净工艺)糖、石灰法(清净工艺)糖等。 [0003] 世界甜菜糖厂全部为“一步法”，采用碳酸法清净工艺，生产甜菜耕地白糖；随着甜菜品质的提高和工艺技术的改进，甜菜耕地白糖的质量已达到了优级品以上，部分达到了精炼糖的质量水平。甘蔗糖厂也都采用“一步法”;糖汁清净工艺通常有碳酸法、亚硫酸法、石灰法三大类。采用碳酸法清净工艺生产的甘蔗耕地白糖，可以达到一级品以上质量标准，经过工艺改进，可以达到优级品以上的质量水平，和甜菜耕地白糖一样，可以直接投放零售市场。石灰法清净工艺生产的甘蔗耕地赤砂糖、耕地红糖都可达到国家对食糖卫生标准与理化指标的要求，可供直接食用。 [0004] 我国是世界上主要的蔗糖生产和消费大国之一，国内从事蔗糖生产和加工的企业近300家，年产蔗糖近1400万吨。目前在我国常用的蔗糖生产工艺有“两步法”、亚硫酸法、碳酸法。“两步法”的投资大，工艺流程复杂，生产成本太高，在国内不适宜推广；碳酸法制得的蔗糖品质较好，但工艺复杂，流程长，投资大，且环境污染较严重；亚硫酸法因其工艺较成熟，投资相对较小，是目前国内主要的制糖方法。但该工艺也存在较多的缺点:首先，其工艺要采用石灰沉淀法除杂，经过板框压滤后，会产生大量的残渣，对环境污染较严重；其次，该工艺的脱色是使用硫熏法，产品中会有硫残余，对人体健康有害，随着国家对食品安全要求的进一步提高，该方法将被限制使用；第三，该方法中用到是石灰需要煅烧，一方面消耗了较大的能量并伴有废弃物排放，同时也增加了一个工序段，增加生产成本；第四，该方法的浓缩工艺采用多效蒸发器，能耗较高，生产成本居高不下；第五，该工艺相对比较繁杂，设备多，且占地面积大，控制工艺复杂。 [0005] 另有文献和专利报道，有学者采用超滤膜加纳滤膜及离子交换树脂脱色的工艺生产蔗糖，但该方法得到的糖的品质不高，生产工艺有一定的缺陷。该方法有如下缺点:第一，使用了板框压滤，属于比较传统、自动化程度比较低，劳动密集型的设备，该设备的工作环境恶劣，生产效率低下；第二，直接使用分子量10000的超滤膜，前面没有微滤膜预处理，糖液中胶体、淀粉等大分子物质含量较多，会造成膜通量很低，膜孔容易堵塞，不易清洗，实际可操作性不强；且这部分工序段的温度都在40°C以上，有机膜不耐高温，膜的寿命会比较短，不经济合理；第三，没有使用离子交换树脂脱盐，无法去除糖液中残存的盐分，造成产品灰分较高，品质较低或是不合格；第四，使用了传统的三效蒸发器，浪费了大量的能源，相比较MVR等先进技术，能耗较高。第五，相关的工艺参数并没有达到*优化，造成能源的浪费。 [0006] 有鉴于此，依然有待于提出一种改进的蔗糖精制工艺。 发明内容 [0007] 本发明的目的在于现有技术的不足，提供一种节能环保、投资少的蔗糖精制工艺，它具有无污染，产品质量高，工艺流程短，能耗低，投资小，占地面积小等特点。 [0008] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案， [0009] 一种蔗糖精制的工艺，包括以下步骤: [0010] A、榨汁:将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁； [0011] B、预处理:将甘蔗汁经过滤装置进行预处理，去除较大的蔗渣； [0012] C、微滤膜过滤:将预处理后的甘蔗汁经过微滤膜过滤得到蔗糖汁清液； [0013] D、预浓缩:将蔗糖汁清液送入预浓缩装置进行初步预浓缩； [0014] E、离子交换脱色:将预浓缩后的蔗糖汁用离子交换树脂进行离子交换脱色； [0015] F、离子交换脱盐:将离子交换脱色后的蔗糖汁用离子交换树脂进行离子交换脱盐； [0016] G、浓缩:将步骤F中得到的蔗糖汁送入蒸发器浓缩，将糖液浓缩到糖锤度为65-75，得到蔗糖浓缩液； [0017] H、结晶:待糖液浓缩到过度饱和时，加晶种，缓慢降温结晶； [0018] 1、离心分离:将蔗糖结晶用离心机离心； [0019] J、干燥:鼓风干燥，得到成品。 [0020] 本发明所述的精制工艺适用于本领域技术人员所理解的各种常规甘蔗原料。收集后首先通过榨汁装置，如榨汁机等，对甘蔗进行压榨，得到甘蔗汁。然后将甘蔗汁经过过滤装置进行预处理，去除较大的蔗渣，以更好地应用于后续的膜分离操作。此处的过滤装置包括但并不局限于袋式过滤器或筛网(筛网的孔径优选为100-200目)等，以充分去除蔗渣。 [0021] 本发明所述的工艺，其中，步骤C中所述的微滤膜过滤所用膜为陶瓷膜，膜孔径为50-500nm，温度为20-80 °C，压力为0.1-0.5Mpa，优选膜孔径为50_500nm，温度为20-80 °C，压力为0.1-0.5Mpa。发明人发现，尤其在温度为60°C，压力为0.25MPa时，既能保证通量下降比较缓慢，同时能耗相对较低。 [0022] 本发明所述的工艺，其中，步骤D中的预浓缩装置为二效蒸发器或纳滤膜，其中纳滤膜所用的膜为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜，其截留分子量为100-500Da，过滤压力为 1.0-4.0Mpa，蔗糖糖汁的浓度浓缩到30-40%。发明人发现，在纳滤膜的膜孔径为150Da时，既能保证膜通量较高、膜污染缓慢，同时膜对蔗糖的截留率很高，蔗糖的收率在99.9%以上。此外，发明人还发现，将蔗糖糖汁浓缩到30-40%时，浓缩倍数较高，既能保证下一工序段离子交换树脂的进料浓度较高，提高生产效率；另一方面脱去2/3的水，可以节省50%的能耗，同时还去除了 60%的盐分。 [0023] 该步骤中，若以燃烧蔗渣产生蒸汽为能源，可选择预浓缩装置为二效蒸发器，将步骤C中的蔗糖汁浓缩到40%，这样每蒸发一吨水的成本仅为6-8元，可以降低生产成本。若是以燃煤为能源，则用纳滤膜进行预浓缩，则将步骤C中的蔗糖汁在1.0-4.0Mpa，分子量为100-500Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得糖汁的浓度浓缩到30% ;其中所用的膜为陶瓷材质或聚醚砜、聚酰胺类材质的有机纳滤膜。另外，本发明意外发现，将压力调到3.0MPa维持恒定时，可以保证平均过滤通量较大，可达20L/m2.h，这样可以有效的提高生产效率。 [0024] 本发明所述的工艺，其中，步骤E中的离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树月旨，大孔树脂吸附塔的径高比为1/3-1/10，流速为2-10BV/h，温度为40-80°C。发明人发现，在吸附塔径高比为1/8，流速为4BV/h，温度为60°C时，糖液的粘度较小，吸附的效果watechliuhede，既能保证脱色效果，使蒸发前糖液的色值在500IU以下，又能保证较高的生产效率，同时能耗相对较低，且蔗糖的收率超过99.6%。 [0025] 本发明所述的工艺，其中，步骤F中离子交换树脂为强酸性或弱酸性阳离子交换树脂，或者阴阳离子交换树脂的混床，所述离子交换树脂吸附塔径高比为1/3-1/10，流速为 2-10BV/h，温度为20-80°C。此外，发明人发现，在吸附塔径高比为1/6，流速为4BV/h，温度为50°C时，脱盐的效果watechliuhede，可以脱去92%的盐分，同时蔗糖的收率为99.8%。 [0026] 本发明所述的工艺，其中，步骤G中的蒸发器为MVR蒸发设备，浓缩温度为30-600C。该MVR蒸发设备能够较大的降低能耗，可以节约60%以上的蒸发能耗。 [0027] 本发明所述的工艺，步骤H具体为:先将温度升到70°C，待糖液过饱和度达到1.05时，再加0.5%晶种，自然冷却，将温度降至50°C，离心分离降温结晶。 [0028] 本发明所述的工艺，其中步骤I离心分离时离心转速为5000-8000rpm ;步骤J中的干燥温度为90-100 °C。 [0029] 本发明所述工艺具有如下优点: [0030] 1、采用上述工艺，即可批量生成高纯度的蔗糖，产品的色素去除率达到99.9%，盐分的去除率达到97.1%,产品的蔗糖分达到99.9%，电导灰分低于0.01%，色值低于10IU，且二氧化硫含量未检出，达到国家精制糖的标准，同时蔗糖的回收率在99.2%以上，该蔗糖成品在放置半年后，未见传统工艺中的返色现象。 [0031] 2、该工艺对新设备和传统工艺的参数做了大量的优化工作，得到*优的生产工艺参数，保证了生产的高效节能的运行，同时产品的品质较高。该生产工艺比较节能，相比较传统生产工艺，自动化程度高，可节省80%的人工费用，吨糖的生产成本降低了 30%以上的生产成本，经济效益显著。 [0032] 3、用陶瓷膜替代了传统的板框压滤和石灰沉淀法，省去了板框压滤和石灰法沉淀步骤，大大缩短了工艺流程，一方面减小了人力投入，提高了生产效率；陶瓷膜相比较传统的聚酰胺或聚醚砜类材质有机膜，可以耐受高温、高压、化学腐蚀，且使用寿命较长；另一方面也避免了固体废弃物对环境的污染。 [0033] 4、用纳滤膜浓缩对糖液进行预浓缩，有效地降低了后面蒸发浓缩的蒸发量，减小了下一步骤的工作量，降低了能耗，同时也降低了生产成本。此外，该种纳滤膜还可以脱去60%左右的盐分，减小后面脱盐树脂的负荷； [0034] 5、用离子交换法脱色工艺替代了传统的硫熏工艺，一方面解决了成品蔗糖中硫残余的问题；另一方面也省去了硫熏的工序段，减小生产成本； [0035] 6、用离子交换法脱盐，更加有效的除了蔗汁中的灰分，提高产品质量。 [0036] 7、用MVR设备浓缩，极大地降低了能耗，且蒸发温度较低，不会因温度高而使糖焦化，产生新的色素。 [0037] 8、生产工艺较为简单，流程较短，控制过程简单，人员劳动强度和使用量大大减少，产品质量控制稳定。 [0038] 9、采用膜分离设备和离子交换设备，减小了设备的占地面积，降低了基建成本。 附图说明 [0039]图1是本发明的蔗糖精制的流程示意图。 具体实施方式 [0040] 下面结合实例进一步描述本发明。 [0041] 对照例 [0042] 以下示例为蔗糖的传统生产工艺: [0043] 先将甘蔗通过榨汁机压榨，得到甘蔗汁；再将混合蔗汁分别通过滚筒筛和20目的滤筛，去除蔗渣，再加适量的石灰乳预灰，调节PH到7.0，然后将蔗汁升温到60°C，再通入二氧化硫进行硫漂，再加入适量的石灰乳，调节PH到7.2 ;再将蔗汁加热到100°C后，送入沉淀池缓慢沉淀，将得到的澄清蔗汁再通过三效蒸发、分蜜、煮炼、结晶、干燥和包装，得到优质白砂糖广品。 [0044] *终得到的产品，其色素去除率达到92.8%，盐分的去除率达到87 %，产品的蔗糖分达到99.6%，电导灰分0.1%，色值为130 IU,且二氧化硫25mg/kg，达到国家一级糖的标准，每吨糖的生产成本不低于850元。 [0045] 实施例1 [0046] 如图1所示，本发明所述蔗糖精制的新工艺包括以下步骤: [0047] A、榨汁:将甘蔗通过榨汁机压榨，得到甘蔗汁； [0048] B、预处理:将步骤A中得到的甘蔗汁通过筛网进行预处理，去除较大的蔗渣，筛网的孔径为100目; [0049] C、微滤膜过滤:将步骤B中收集到的甘蔗汁，通过50nm陶瓷膜微滤，过滤的温度为20°C，过滤压力为0.5Mpa，得到蔗糖汁清液，蔗糖浓度为12% ; [0050] D、预浓缩:将步骤C中得到的蔗糖汁送入二效蒸发器中蒸发预浓缩，将蔗糖浓度浓缩到40% ； [0051] E、离子交换脱色:将步骤D中得到的浓缩后的蔗糖汁用大孔强碱性阴离子交换树脂进行脱色，径高比为1/3，流速为10BV/h，温度为40°C，得到的蔗糖溶液色值为500IU，平均脱色率为96.2% ； [0052] F、离子交换脱盐:将步骤E中得到的脱色后的蔗糖汁，用强酸性阳离子交换柱进行脱盐，径高比为1/10，流速为4BV/h，温度为80°C，得到的蔗糖溶液的电导为150us/cm，平均脱盐率为95% ; [0053] G、浓缩:将步骤F中得到的蔗糖汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为60°C，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的锤度75 ; [0054] H、结晶:先将温度升到70°C，待糖液的过度饱和度为1.05左右，自然冷却降温结晶，将温度降至50°C，然后开始离心分离； [0055] 1、离心分离:将蔗糖结晶用离心机离心分离，转速为6000rpm，时间为30min ; [0056] J、干燥:干燥得到成品，温度为90°C，4h。 [0057] *终得到的广品，其色素去除率达到98.8%，盐分的去除率达到97 %，广品的鹿糖分达到99.9%，电导灰分低于0.01%，色值为12IU，且二氧化硫含量未检出，达到国家精制糖的标准，同时蔗糖的回收率在99.2%以上，高效节能，每吨糖的生产成本为600元。 [0058] 本实施例，步骤C中所述的微滤膜设备所用膜为陶瓷膜材质的滤膜。 [0059] 步骤D中所述的预浓缩使用的是二效蒸发器。 [0060] 步骤G中所述的浓缩设备为MVR蒸发设备。 [0061] 步骤F中所述的离子交换树脂是采用强酸性阳离子交换树脂。 [0062] 实施例2 [0063] 如图1所示，本发明所述蔗糖精制的新工艺包括以下步骤:甘蔗通过榨汁后得到甘蔗汁，甘蔗汁通过200目的筛网进行预处理，去除较大的蔗渣，得到甘蔗汁；甘蔗汁通过200nm陶瓷膜微滤，过滤的温度为80°C，过滤压力为0.1Mpa,得到蔗糖汁清液，浓度为12.5% ;甘蔗汁清液进入纳滤膜装置进行浓缩，纳滤膜材质为陶瓷材质，截留分子量为10Da,控制压力为4.0MPa,糖汁浓度为30%，盐分去除率为53%。浓缩后的蔗糖汁进入大孔强碱性阴离子交换树脂进行脱色，径高比为1/10，流速为2BV/h，温度为80°C，得到的蔗糖溶液色度为250IU，平均脱色率为99.1% ;脱色后的蔗糖汁，用阴阳离子混床交换柱进行脱盐，径高比为1/3，流速为10BV/h，温度为20°C，得到的蔗糖溶液的电导为360us/cm平均脱盐率为92% ;蔗糖汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为45°C，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的锤度为70。再将温度升到70°C，待糖液的过度饱和度为1.05左右，自然冷却降温结晶，将温度降至50°C，然后开始离心分离。 [0064] 将蔗糖结晶用离心机离心分离，转速为5000rpm，时间为40min ;离心分离后的蔗糖进行干燥得到成品，干燥温度为90 °C。 [0065] *终得到的产品，其色素去除率达到99.9%，盐分的去除率达到96.7 %，产品的蔗糖分达到99.9%，电导灰分低于0.01%，色值为5 IU，且二氧化硫含量未检出，达到国家精制糖的标准，同时蔗糖的回收率在99.1%以上，每吨糖的生产成本为680元。 [0066] 实施例3 [0067] 如图1所示，本发明所述蔗糖精制的新工艺包括以下步骤:将甘蔗通过榨汁机压榨，得到甘蔗汁；再将甘蔗汁通过滤袋过滤器进行预处理，去除较大的蔗渣，然后通过500nm陶瓷膜微滤，过滤的温度为50°C，过滤压力为0.3Mpa，得到蔗糖汁清液，浓度为 11.5% ;然后将得到的蔗糖汁送入有机纳滤膜浓缩装置，蔗糖汁在压力为4.0Mpa，分子量为10Da的纳滤膜中进行初步预浓缩，使得糖汁的浓度浓缩到30%，且脱去了 57%的盐分。再将得到的浓缩后的蔗糖汁用大孔强碱性阴离子交换树脂进行脱色，径高比为1/8，流速为4BV/h，温度为60°C，得到的蔗糖溶液色度为460 IU，平均脱色率为98.6% ;然后再用阴阳离子混床交换柱进行脱盐，径高比为1/6，流速为2BV/h，温度为50°C，得到的蔗糖溶液的电导为270us/cm平均脱盐率为93% ;再将浓缩后的蔗糖汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为40°C，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的锤度为69 ;再将温度升到70°C，待糖液的过度饱和度为1.05左右，自然冷却降温结晶，将温度降至50°C，然后开始离心分离。，待结晶析出后，用离心机离心分离，转速为SOOOrpm，时间为20min，再将得到的蔗糖结晶干燥得到成品，温度为92°C,4ho [0068] 经过该实施例得到的产品，其色素去除率达到99.8%，盐分的去除率达到97.3 %，产品的蔗糖分达到99.9%，电导灰分低于0.01%，色值为7 IU，且二氧化硫含量未检出，达到国家精制糖的标准，同时蔗糖的回收率在99.4%以上，每吨糖的生产成本为620元。 [0069] 实施例4 [0070] 如图1所示，本发明所述蔗糖精制的新工艺包括以下步骤:将甘蔗通过榨汁机压榨，得到甘蔗汁；再将甘蔗汁通过滤袋过滤器进行预处理，去除较大的蔗渣，然后通过50nm陶瓷膜微滤，过滤的温度为80°C，过滤压力为0.25Mpa，得到蔗糖汁清液，浓度为11.5% ;然后将得到的蔗糖汁送入有机纳滤膜浓缩装置，蔗糖汁在压力为3.0Mpa，分子量为150Da的纳滤膜中进行初步预浓缩，使得糖汁的浓度浓缩到32%，且脱去了 58%的盐分。再将得到的浓缩后的蔗糖汁用大孔强碱性阴离子交换树脂进行脱色，径高比为1/8，流速为4BV/h，温度为60°C，得到的蔗糖溶液色度为230 IU，平均脱色率为99.6%;然后再用阴阳离子混床交换柱进行脱盐，径高比为1/6，流速为4BV/h，温度为50°C，得到的蔗糖溶液的电导为170us/cm平均脱盐率为94.5% ;再将浓缩后的蔗糖汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为40°C，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的锤度为70 ;再将温度升到70°C，待糖液的过度饱和度为1.05左右，自然冷却降温结晶，将温度降至50°C，然后开始离心分离。待结晶析出后，用离心机离心分离，转速为6000rpm，时间为20min，再将得到的蔗糖结晶干燥得到成品，温度为92°C，4h。 [0071] 经过该实施例得到的产品，其色素去除率达到99.9%，盐分的去除率达到97.1 %，产品的蔗糖分达到99.9%，电导灰分低于0.01%，色值为5 IU，且二氧化硫含量未检出，达到国家精制糖的标准，同时蔗糖的回收率在99.6%以上，每吨糖的生产成本为650元。 [0072] 本发明的实施方式不限于上述实例，在不脱离本发明精神下做出的不同变化均属于本发明的保护范围之内。