甘蔗的磷酸亚硫酸法澄清工艺条件的优化

来源: 发布时间:2020-01-21 09:11:15

  摘要:文章以甘蔗的磷酸亚硫酸法澄清工艺条件的优化为研究对象,首先对传统磷酸亚硫酸法澄清工艺缺陷进行了分析,随后结合实验,具体讨论了实验方法与结果,并总结了磷酸亚硫酸法澄清工艺最优条件,以供参考。

  关键词:甘蔗;磷酸亚硫酸法澄清工艺;条件优化

  前言:甘蔗是生产白砂糖的核心原料,在实际生产过程中,主要采用统磷酸亚硫酸法澄清工艺来对甘蔗蔗汁进行清净,获取更多高品质蔗糖,提高白砂糖生产质量。然而传统磷酸亚硫酸法澄清工艺存在一定的缺陷,因此有必要对该工艺条件优化进行探讨分析,对于改善缺陷问题,提高白砂糖生产质量具有重要的作用。

  一、传统磷酸亚硫酸法澄清工艺缺陷

  采用传统磷酸亚硫酸法澄清甘蔗汁时,需要对甘蔗汁进行硫熏,在这一过程过程中,硫熏环境的PH值比较低,很容易致使蔗糖发生转化,并生产大量的Ca(HSO3)2,导致蒸发罐积垢量大大增加。并且在完成甘蔗汁澄清后,最终所产的清混汁纯度差相对较低。最终对白砂糖产品质量稳定性造成一定不利影响。基于此,有必要当下的甘蔗磷酸亚硫酸法澄清工艺的条件进行改进优化,从而有效改善上述缺陷问题,提升白砂糖生产品质质量。

  二、实验材料与方法

  (一)实验材料

  首先是3至4月份的由某糖厂榨的甘蔗混合汁,然后是各种实验试剂,包括石灰乳、亚硫酸、聚丙烯酰胺、稀磷酸。最后是实验仪器,包括波美计、酸度计(型号为 ),数字阿贝折射仪(型号为 ),722N可见分光光度计。

  (二)实验方法与检测

  完成甘蔗汁采集后,开始按照磷酸亚硫酸法澄清工艺流程在实验设计的工艺条件下开展实验:首先在混合甘蔗汁中加入磷酸、预灰制成预灰混合汁,然后进行一次加热后,在混合汁中加入亚硫酸进行硫熏,并加入石灰对混合汁PH进行调节,最终获得中和汁,接着进行二次加热,在其中放入絮凝剂,待完成沉降后获得清汁与泥汁,然后取上层清汁进行物化分析,由于本次实验所采用的甘蔗汁有着较高含量的还原糖与胶体,因此在实验过程中,均是在偏碱性的条件下进行,可有效避免其出现转化问题。在检测环节,严格遵循《甘蔗制糖化学管理分析方法》完成了检测。

  (三)实验结果分析

  单因素实验方案与结果分析。实验方案选定了4个变量,分别是预灰PH值,取值为7、8、9;一次加热温度,取值为50、60、70℃;磷酸添加量,取值为350、450、500mg/kg,硫熏强度,取值为22、26、30g/L。并按照上述磷酸亚硫酸法澄清工艺流程完了实验。从实验结果来看,当预灰PH在取值为7、8时,沉降速度与泥层逐渐升高,当PH设置为9时,会发现沉降速度降低,泥层稳定性遭受影响,因此刻判定在预灰PH为7至8之间时,可达到更好的清净效果。从总磷酸添加量来看,当总磷酸在400至450mg/kg时,泥层厚度较低,沉降速度较高,超过450mg/kg后,沉降速度放缓,泥层厚度升高,因此可判定磷酸添加量在400至450mg/kg时,具有较好的效果。从加热温度来看。当温度在50℃时,沉降速度较低,泥层厚度较高,在温度升至60至70℃后,沉降速度逐渐加快,泥层厚度较低,可判定最佳澄清温度为60至70℃。最后从硫熏强度来看, 随着硫熏强度自22g/L逐渐增加,沉降速度逐渐增加,超过26g/L,速度放缓,泥层厚度增加,因此可判定最佳硫熏强度在22至26g/L。

  正交实验方案结果分析。在上述实验中,磷酸亚硫酸对实验本身相较于其他3种因素影响较小,因此为获得磷酸亚硫酸最佳清净条件,还需要再次进行正交实验进一步确定。其中其他因素:一次加热温度为70℃,二次加热温度为糖汁所在地区沸点温度98℃;正交实验因素水平为:A预灰PH,取值为7、7.3、7.6;B硫熏强度,取值为22、24、26;C中和PH,取值为7、7.1、7.2,该实验以从沉降速度、色值与泥层厚度为考察指标,最终判定为中和PH对蔗糖清汁色值的影响最大,因此在实际进行蔗糖生产时,需要重点对降低色值加以考虑,因此最佳的净化方案为硫熏强度为26g/L,预灰PH为7.6,中和PH为7.2。

  总体而言,通过上述实验我们可以认识到,一是在实际应用磷酸亚硫酸法进行甘蔗澄清时,应注意做好总磷酸值控制,具体而言,控制在400至450mg/kg即可,继续进行总磷酸值添加,反而会对最终清净效果造成不利影响,例如会增大泥汁量,致使沉降速度降低等,从而不利于生产效益提升。二是最后预灰PH值控制,一般控制在7至7.6即可,可达到最佳净化效果,若甘蔗有着较高的还原糖含量,可以在上述基础上适当提升一下预设PH数值,从正交实验分析来看,若预设PH过高,导致澄清工艺条件碱性过大,那么在澄清过程中很容易发生美拉德反应,导致大量还原糖被分解,产生家较多色素,对最终白砂糖生产质量造成严重的影响。三是从单单因素实验方案与结果来看,一次加热温度应控制在70℃,如此更加有利于去除胶体物质。四是硫熏强度是影响沉降速度及泥层厚度的关键因素,随着硫熏强度逐渐变大,沉降速度会逐渐提升,泥层的厚度也会逐渐变小,但当硫熏强度超过26g/L后,沉降速度回逐渐放缓,相应泥层厚度逐渐增加,因此最佳硫熏强度应在22至26g/L。

  五是在蔗糖清净过程中,中和PH是影响其清净效果的关键因素,随着中和PH的升高,蔗糖清汁色值会逐渐升高,沉降速度回逐渐加快,而在白砂糖生产过程中,色值是评判白砂糖质量的关键指标,因此将中和色值控制在7.2为宜。

  总结:综上所述,在白砂糖生产过程中,通常会采用磷酸亚硫酸法对甘蔗蔗汁进行澄清,基于传统的磷酸亚硫酸法澄清工艺甘蔗汁工艺存在的缺陷问题,需要对其工艺条件进行一定的优化,优化后的工艺条件为综合PH值7.2,一次加热温度为70℃,二次加热温度为糖汁所在地区沸点温度,预灰PH7.6,硫熏强度为26g/L。

  参考文献:

  [1]曹敏, 王元春, 雷光鸿,等. 甘蔗汁饮料澄清工艺研究[J]. 轻工科技, 2017(6):1-3.

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