背景技术

目前世界上食糖以甘蔗糖为主。由甘蔗制糖有两种途径，一种是由蔗汁直接制造白糖，其品质不高；另一种是由蔗汁先制造粗糖，再将它回溶精炼，生产精制糖。前一种称为一步法，后一种则称为两步法。这两种方法在国际上都普遍应用。我国的糖厂都用一步法，其优点是生产过程较简单，投资少，生产成本低，缺点是产品质量不高。两步法的产品质量高，但生产过程长，能耗大，投资和生产成本都高很多。因此，我国在若干年内很难应用两步法。

甘蔗糖厂用一步法制造白糖，主要有亚硫酸法和碳酸法两种工艺。国内外都主要用亚硫酸法，它的流程和设备较简单，但产品质量较差。碳酸法产品质量稍好，但生产流程和设备较复杂，特别是对环境污染严重，国内原有的碳酸法糖厂半数以上已停用这种工艺，现余下的碳酸法糖厂不到10个。亚硫酸法糖厂则有200余家。

近年来，我国人民的生活水平和消费水平有了很大提高，对食糖的质量要求也自然提高。国外多个名牌厂家（如可口可乐和百事可乐）在中国制造产品，也要用高品质白糖（每年用100多万吨）。在国内目前没有高品质糖大量供应的情况下，它们选购质量稍好的白糖，在本厂内再行加工（回溶后加活性炭和硅藻土过滤）后使用。

我国的一级白糖的质量标准的主要指标是：色值≤150IU，混浊度≤160IU，不溶于水杂质≤40mg/kg，二氧化硫≤30mg/kg。目前高级饮料厂在国内购买的白糖，一般要求色值低于100（或110，单位同上），混浊度低于60，不溶物低于20，二氧化硫低于10（或5），特别是要求没有“酸性絮凝物”。国内通常将这种糖称为“饮料糖”，其价格可比普通的白糖每吨高约200元。这种糖通常要由碳酸法糖厂生产。

因此，我国目前十分需要将原有的亚硫酸法工艺改进提高，生产高品质糖。世界上其他热带和亚热带国家也有类似的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，以适应社会和市场的需要。

制造高品质白糖，主要关键在于充分地除去原来存在于甘蔗汁中的大量有害杂质，包括各种不溶性杂质、有色物质、胶体物质、无机物等。为此，本发明提供了一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，该工艺包括以下步骤：

（1）低温磷浮法处理蔗汁：将甘蔗压榨得到的蔗汁，经过预加石灰乳至pH值7.2~8.0、加热至50～65℃，然后加入磷酸和澄清剂，磷酸的加入量按五氧化二磷计算为0.15～0.3g/L，以及由制泡系统制备的幼细、均匀并有良好活性的气泡，再加入石灰乳至中性，然后加入絮凝剂，搅拌以促进絮凝，此时蔗汁中的大量杂质包括蔗糠、蔗蜡、蔗脂、淀粉和部分色素及胶体，与磷酸钙和絮凝剂一起凝聚成为稳固的、内部含大量微细气泡的颗粒，然后进入平流式快速浮清器，上述杂质迅速浮上液面，逐渐浓缩成为浓稠深色的浮渣，用连续的机械拨桨刮出，底部得到基本清亮、质量良好的浮清汁；

（2）低温磷浮法得到的浮清汁，进行再处理以大幅度提高质量，再处理可以采用下述三种方法之中的一种：

A. 亚硫酸－脱色剂澄清法：将浮清汁泵入硫熏器，吸收二氧化硫，二氧化硫的吸收量为1.2～2.0g/L，并加入脱色剂，脱色剂的加入量为0.5～3g/L，然后加石灰乳中和至pH7.2～7.5，再加热到85～95℃，加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为2～3mg/L，混匀后进入平流式快速沉降器，除去各种沉淀物而得到浅色清亮的高质量清汁；

B. 碳酸磷浮法：利用糖厂附属的酒精车间产生的二氧化碳作澄清剂，将浮清汁泵至加灰器和管道饱充器，加入石灰乳，石灰乳的加入量按CaO计算为 8～15g/L和吸收二氧化碳至pH8.2～8.6，然后加絮凝剂，进入平流式沉降器，得到的清汁再加入磷酸中和至pH7.2～7.4，充气加絮凝剂，絮凝剂的加入量为2～3mg/L，进入平流式浮清器，分离得到浅色清亮的高质量清汁；

C. 电解法：将浮清汁泵至连续电解器，通入低压直流电，产生电化学反应，将蔗汁中的各种杂质分解和凝聚，随后加入磷酸或石灰乳调节pH值至中性，加热到85～95℃，充入微细的气泡和加入絮凝剂，使各种杂质和气泡凝聚在一起，在平流式浮清器中迅速上浮而分离，得到浅色清亮的高质量清汁；

（3）经过再处理得到的高质量清汁，返回糖厂的原有流程，顺序经过蒸发浓缩和结晶分蜜干燥工序，制得高品质的白糖产品。

上述技术方案中，第一步采用低温磷浮法，低温磷浮法的一个重要特点是在较低的温度（50～65℃）下进行（传统的澄清方法都用约100℃的高温）。这是基于如下的机理：甘蔗压榨汁中含有很多悬浮颗粒如蔗糠、蔗蜡等，还有大量的半悬浮微粒如淀粉等，它们原来是不溶解的，但在加热后特别是高温长时间后，它们有一部分溶解或以胶体状态分散到汁液中，一些原来浅色的物质在高温下变为深色物质，主要是：

1）蔗脂在 55℃ 以上熔融、蔗蜡在 80℃ 以上熔融，就分散到水中形成乳浊液；在温度降低时又复变为固体或半固体。在糖厂的设备中经常发现这类物质，特别是在滤布的表面，蔗脂和蔗蜡的积聚明显地降低了它的过滤性能。国外生产的粗糖也常含有不少类脂物，加入有机溶剂可以将它抽提出来，呈棕黄色或绿色。它约占粗糖中的胶体物质的30～33%。

2）淀粉在 60～80℃ 的热水中吸水糊化，随后分散形成为很粘稠的胶体溶液。糊化后的淀粉使糖汁沉淀和过滤困难，增大糖膏粘度，降低蔗糖的结晶速度和晶体质量。印度用亚硫酸法生产的白糖含淀粉多数超过 100 mg/kg，最高达 300 mg/kg。国内亚硫酸法糖厂的白糖含淀粉量也普遍超过 50 mg/kg，有些厂超过100 mg/kg，降低了白糖质量。

3）蔗糠中所含的果胶和一些多糖类物质，原来也是不溶解的，但在高温下会逐渐溶解或水解后溶入糖汁中。因此，甘蔗压榨时如用高温渗透，会大大增加蔗汁的胶体含量和澄清的困难。混合汁中的蔗糠在高温下会溶解出有色物质和高分子有机物。

4）蔗汁中的多种酚类物受热时会分裂或缩合形成更深色的物质，原来无色或浅色的原花色素甙在受热时水解成有色的花色素，使糖汁颜色显著加深。

因此，制糖过程最好先在低温下除去蔗汁中原有的各种悬浮物，包括类脂物、淀粉、蔗糠等，得到基本清晰的糖汁，再按需要提高温度进行下一步处理，这样就可以消除这些杂质在高温下的不良反应。低温磷浮法就实现了这个原理，它具有良好的清净效果，主要表现在：不溶性杂质除去95～98％，纯度提高0.8~1.5，总类脂物除去85～90％，淀粉除去70～80％。低温磷浮法使用新型高效设备，因而处理经过的时间很短，只要8～10分钟，主要设备是：平流式浮清器：分离效率高，经过时间短；制泡系统：产生微细均匀的气泡，直径10～30微米，数量可控；粗泡分离器：可分离除去直径大于0.1mm的无效气泡；絮凝剂溶解器：溶解效率高，絮凝剂无降解现象。

上述技术方案中，第二步可采用如下三种方法中的一种：

亚硫酸－脱色剂澄清法：这种方法是在传统的亚硫酸法的基础上，加入阳离子型的无机或有机的聚合物，使蔗汁中的有色物质凝聚析出而除去。因为蔗汁中的有色物质主要是带负电荷的多酚类物质，能够与带强烈正电荷的聚合物互相吸引结合，它们一起凝聚析出就显著地降低了蔗汁的色值。这就部分克服了亚硫酸法脱色效果不足的缺点。另一方面，在加入脱色剂之前先经过低温磷浮法处理，除去了蔗汁中的大量非糖份，脱色剂的作用就能更有效地发挥，防止因杂质过多而效果被分散。本工艺使用新型的平流式快速沉降器，将沉降分离的时间缩短到约20分钟，比传统形式的设备缩短一大半，大大减少了沉淀过程的不良化学作用。得到的清汁的色值为500～600IU，纯度比混合汁提高2～3度。

碳酸磷浮法：这个方法采用管道饱充器，是利用酒精车间的二氧化碳浓度高、吸收快的特点，采用管道式的吸收设备，代替传统的罐式吸收器。这不但简化设备，也缩短了物料的停留时间，减少蔗汁在碱性下的不良反应。这种方法使用的二氧化碳是酒精车间的副产品，可以大大降低生产成本。因为二氧化碳和氧化钙的反应要在碱性下进行，故反应后pH值较高，这样就需要在其后再加磷酸降低pH值，并用气浮法将生成的磷酸钙沉淀物除去。这个过程亦可以再除去部分的钙盐和色素，进一步提高蔗汁质量，得到的清汁的色值为500～600IU，纯度比混合汁提高2～3度。

电解法：将浮清汁泵至连续电解器，通入低压直流电，产生电化学反应，将蔗汁中的各种杂质分解和凝聚，随后加入磷酸或石灰乳调节pH值至中性，加热到85～95℃，充入微细的气泡和加入絮凝剂，使各种杂质和气泡凝聚在一起，在平流式浮清器中迅速上浮而分离，得到浅色清亮的高质量清汁, 色值为500～600IU，纯度比混合汁提高2～3度。

上述三种方法，可以根据用户（糖厂）的具体情况选用，例如有酒精生产的可以用第二种，糖厂用蔗渣自发电并很充裕的可以用第三种，没有这些条件的就用第一种。这些处理分离出来的带有大量杂质的沉淀器泥汁，用过滤机过滤回收其中的糖汁，滤渣经洗涤回收糖份后成为滤泥，可以用作农肥，无污染问题。

经过上述处理得到的清汁，返回糖厂的原有流程，顺序经过蒸发浓缩和结晶分蜜干燥等工序，制得高品质的白糖产品。

采用本发明工艺制得的清汁的色泽浅，纯度高，杂质少，最终制得的白糖的质量可以达到并超过“饮料糖”的标准，而且煮炼收回率和产糖率都比传统的亚硫酸法有明显的提高。因此，本发明工艺具有良好的经济效益和社会效益，而设备投资和生产成本的增加并不大。

具体实施方式

实施例1

本发明提供的一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，该工艺包括以下步骤：

（1）低温磷浮法处理蔗汁：将甘蔗压榨得到的蔗汁，经过预加石灰乳至pH值7.2~8.0、加热至50～65℃，然后加入磷酸和澄清剂，磷酸的加入量按五氧化二磷计算为0.15～0.3g/L，以及由制泡系统制备的幼细、均匀并有良好活性的气泡，再加入石灰乳至中性，然后加入絮凝剂，搅拌以促进絮凝，此时蔗汁中的大量杂质包括蔗糠、蔗蜡、蔗脂、淀粉和部分色素及胶体，与磷酸钙和絮凝剂一起凝聚成为稳固的、内部含大量微细气泡的颗粒，然后进入平流式快速浮清器，上述杂质迅速浮上液面，逐渐浓缩成为浓稠深色的浮渣，用连续的机械拨桨刮出，底部得到基本清亮、质量良好的浮清汁；

（2）低温磷浮法得到的浮清汁，进行再处理以大幅度提高质量，再处理可以采用亚硫酸－脱色剂澄清法：将浮清汁泵入硫熏器，吸收二氧化硫，二氧化硫的吸收量为1.2～2.0g/L，并加入脱色剂，脱色剂可以使用各种阳离子型的无机或有机的聚合物，如聚合氯化铝类产品，聚胺类产品（要选用经过正式批准在制糖工业中使用的品种），脱色剂的加入量为0.5～3g/L，然后加石灰乳中和至pH7.2～7.5，再加热到85～95℃，加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为2～3mg/L，混匀后进入平流式快速沉降器，除去各种沉淀物而得到浅色清亮的高质量清汁；

（3）经过再处理得到的高质量清汁，返回糖厂的原有流程，顺序经过蒸发浓缩和结晶分蜜干燥工序，制得高品质的白糖产品。

实施例 2

本发明提供的一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，该工艺包括以下步骤：

（1）低温磷浮法处理蔗汁：将甘蔗压榨得到的蔗汁，经过预加石灰乳至pH值7.2~8.0、加热至50～65℃，然后加入磷酸和澄清剂，磷酸的加入量按五氧化二磷计算为0.15～0.3g/L，以及由制泡系统制备的幼细、均匀并有良好活性的气泡，再加入石灰乳至中性，然后加入絮凝剂，搅拌以促进絮凝，此时蔗汁中的大量杂质包括蔗糠、蔗蜡、蔗脂、淀粉和部分色素及胶体，与磷酸钙和絮凝剂一起凝聚成为稳固的、内部含大量微细气泡的颗粒，然后进入平流式快速浮清器，上述杂质迅速浮上液面，逐渐浓缩成为浓稠深色的浮渣，用连续的机械拨桨刮出，底部得到基本清亮、质量良好的浮清汁；

（2）低温磷浮法得到的浮清汁，进行再处理以大幅度提高质量，再处理可以采用碳酸磷浮法：利用糖厂附属的酒精车间产生的二氧化碳作澄清剂，将浮清汁泵至加灰器和管道饱充器，加入石灰乳，石灰乳的加入量按CaO计算为 8～15g/L和吸收二氧化碳至pH8.2～8.6，然后加絮凝剂，进入平流式沉降器，得到的清汁再加入磷酸中和至pH7.2～7.4，充气加絮凝剂，絮凝剂的加入量为2～3mg/L，进入平流式浮清器，分离得到浅色清亮的高质量清汁；

（3）经过再处理得到的高质量清汁，返回糖厂的原有流程，顺序经过蒸发浓缩和结晶分蜜干燥工序，制得高品质的白糖产品。

实施例 3

本发明提供的一种由甘蔗直接制造高品质白糖的工艺，该工艺包括以下步骤：

（1）低温磷浮法处理蔗汁：将甘蔗压榨得到的蔗汁，经过预加石灰乳至pH值7.2~8.0、加热至50～65℃，然后加入磷酸和澄清剂，磷酸的加入量按五氧化二磷计算为0.15～0.3g/L，以及由制泡系统制备的幼细、均匀并有良好活性的气泡，再加入石灰乳至中性，然后加入絮凝剂，搅拌以促进絮凝，此时蔗汁中的大量杂质包括蔗糠、蔗蜡、蔗脂、淀粉和部分色素及胶体，与磷酸钙和絮凝剂一起凝聚成为稳固的、内部含大量微细气泡的颗粒，然后进入平流式快速浮清器，上述杂质迅速浮上液面，逐渐浓缩成为浓稠深色的浮渣，用连续的机械拨桨刮出，底部得到基本清亮、质量良好的浮清汁；

（2）低温磷浮法得到的浮清汁，进行再处理以大幅度提高质量，再处理可以采用电解法：将浮清汁泵至连续电解器，通入低压直流电，产生电化学反应，将蔗汁中的各种杂质分解和凝聚，随后加入磷酸或石灰乳调节pH值至中性，加热到85～95℃，充入微细的气泡和加入絮凝剂，使各种杂质和气泡凝聚在一起，在平流式浮清器中迅速上浮而分离，得到浅色清亮的高质量清汁；

（3）经过再处理得到的高质量清汁，返回糖厂的原有流程，顺序经过蒸发浓缩和结晶分蜜干燥工序，制得高品质的白糖产品。