膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝及裝置
技術領域 [0001] 本發明涉及甘蔗制糖領域，具體是一種膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝及裝置。 背景技術 [0002] 廣西是我國食糖的主産區，産量占全國的60%以上，目前廣西甘蔗糖廠主要采用 亞硫酸法生産白砂糖，這種工藝需要硫磺燃燒産生的二氧化硫氣體作澄清助劑，故白砂糖 産品中殘留一定量二氧化硫。GB317-2006 (白砂糖)标準規定，優級白砂糖殘留二氧化硫< 15mg/kg。因此，這些白砂糖制品中的硫的殘留很大程度上影響了白砂糖的品質提尚以及應 用範圍拓展。 [0003] 膜分離技術是一種高效分離提純技術，分離過程無相變，可使被處理物質中的各 組分得到分離、提純或濃縮，可提高産品品質和節約能耗。近年來，膜應用得到飛速發展，将 膜法澄清技術應用于甘蔗制糖工藝過程也逐漸進入人們的視野。大量研究表明采用膜過濾 甘蔗清汁，能夠得到較高品質的甘蔗清液。但是早期主要研究集中在應用膜過濾甘蔗澄清 汁，沒有能夠實現膜分離技術完全替代傳統的化學澄清技術。近年來本課題組緻力于将膜 澄清技術應用到甘蔗制糖過程，采用不同孔徑的的陶瓷膜直接過濾甘蔗混合汁，生産高品 質無硫蔗糖，解決了傳統制糖工藝存在的白砂糖産品二氧化硫、聚丙烯酰胺單體殘留的食 品安全問題。 [0004] 膜濾濃縮液，是指膜過濾澄清甘蔗混合汁時，混合汁中的細碎蔗渣、泥土、澱粉、多 糖、蛋白質以及大分子緻病菌等影響甘蔗生産白糖的有害物質無法透過膜層，被截留的殘 液。為保證膜通量的穩定，在采用陶瓷膜澄清甘蔗混合汁的工藝過程中，一般控制膜過濾的 體積濃縮倍數在10~12之間；而采用有機膜處理甘蔗混合汁的工藝過程中，一般控制體積 濃縮倍數在5~6之間。因此在生産膜濾高品質清汁的同時也會産生10 %~20 %的膜濾濃縮 液。膜濾濃縮液中除了含有細碎蔗渣、泥土、澱粉、多糖、蛋白質以及大分子緻病菌等影響甘 蔗生産白糖的有害物質以外，還含有較多的蔗糖分，如若将濃縮液直接排放，不僅會大大降 低糖廠經濟效益，還将引發嚴重的環境污染問題。因此，怎樣合理處理膜濾濃縮液、有效的 回收其中的蔗糖分是膜分離澄清技術應用于甘蔗制糖過程首要解決的問題。 發明内容 [0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝及裝置。 [0006] 為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案： [0007] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟： [0008] 向膜濾濃縮液中第一次加入石灰乳調節pH至7.0~7.5,然後第一次加熱至45~55 °C，再第二次加入石灰乳調節pH至10.5~11.4;第一次通入二氧化碳氣體直至pH = 8.2~ 8.4 ;第三次加入石灰乳調節pH至10.5~11.4;第二次通入二氧化碳氣體直至pH = 8.2~ 8.4;第二次加熱至70~80°C，加入助濾劑，攪拌均勻，送至壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。 [0009] 所述石灰乳儲存容器中儲存的石灰乳濃度為5~30° Be。 [0010]所述助濾劑的加入量為所述膜濾濃縮液重量的1.3~4%。 [0011]所述助濾劑為糖廠蔗渣、矽藻土或者糖廠蔗渣和矽藻土的混合物。 [0012]若采用糖廠蔗渣和矽藻土的混合物作為助濾劑，蔗渣與矽藻土的重量份之比為任 意比例。 [0013] 膜法制糖膜濾濃縮液處理裝置，包括依次連接的石灰乳初步混合容器、第一加熱 設備、第一氣液反應罐、第二氣液反應罐、第二加熱設備、攪拌儲汁容器以及壓濾機， [0014] 還包括石灰乳儲存容器、二氧化碳供氣源和助濾劑儲存容器，石灰乳儲存容器同 時連接至石灰乳初步混合容器、第一氣液反應罐和第二氣液反應罐，二氧化碳供氣源連接 至第一氣液反應罐和第二氣液反應罐，助濾劑儲存容器連接至攪拌儲汁容器。 [0015] 所述石灰乳初步混合容器的入料口與膜法制糖澄清工段的膜濾濃縮液出口連接。 [0016] 所述壓濾機的濾液出口連接至濾液儲存箱，濾餅出口連接到濾餅堆放場。 [0017] 所述二氧化碳供氣源為除塵淨化後的糖廠煙道氣。 [0018] 本發明具備的有益效果： [0019] 本發明所述方法得到的濾液錘度在14~18°BX之間，濁度在8~40NTU之間，純度在 65%~85%之間，色值在600~1000IU之間，可以直接用于制糖生産，蔗糖回收率高達96% 以上，有效回收了膜濾濃縮液中的糖分，從而提高了膜法澄清制糖的經濟效益;該方法所獲 濾餅含水分在60%~65%之間，對蔗比為1.4%~1.71%，有機質含量豐富，可以作為有機 肥原料。本發明具有工藝過程簡單、易于操作、設備投入少、能耗低、助濾劑成本低以及不會 污染環境等優點。 附圖說明 [0020] 圖1為本發明所述膜法制糖膜濾濃縮液處理裝置的示意圖。 具體實施方式 [0021] 下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步闡述。 [0022] 實施例1 [0023] 一種膜法制糖膜濾濃縮液的處理工藝，包括如下步驟： [0024] 取體積濃縮倍數為10的膜濾濃縮液lm3，向膜濾濃縮液中第一次加入10° Be的石灰 乳調節pH至7.0，然後第一次加熱至45°C，再第二次加入10° Be的石灰乳調節pH至11.2;第一 次通入二氧化碳氣體直至pH=8.3;再第三次加入石灰乳調節pH至11.2;再第二次通入二氧 化碳氣體直至pH=8.3;第二加熱至70°C，加入20kg糖廠蔗渣作為助濾劑，攪拌均勻，栗送至 壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。本實施例中，石灰乳的總加入量為所述膜濾濃縮液重量的 1.6%〇 [0025] 闆框壓濾過程的具體操作為：将加入助濾劑的飽充汁栗送至闆框壓濾機進行壓 濾，為實現糖分的*大收回，壓濾結束以後打水洗脫濾餅中的糖分，打水溫度55 °C，打水量 為2 3.2 5 k g。壓濾過程結束後剝離濾餅，得到濾液和濾餅。濾液濁度為8.7 5 N T U，色值為 639IU;濾餅量為15.5kg，對濃縮液比為15.5 %，濾餅含水分為60 %，濾餅含糖分為1.5 %。壓 濾過程料液的過濾性能較好，過濾速度較快，能夠較好的形成濾餅層，起到助濾的作用，濾 餅含水分低，易于剝離濾布。物料處理前後各項指标如表1所示。 [0026]表1.物料處理前後的各項指标 [0028]另外，為了驗證本發明所述處理方法核心工藝參數的效果，還進行了兩組對比試 驗。 [0029]對比例1的各次試驗将實施例1所述第二次和第三次加石灰乳調節的pH分别降低 到10.4、10.2和10.0,其餘處理工藝與實施例1完全相同，對比例1的實驗結果表明，降低加 石灰乳調節的PH，物料過濾性能變差，在進料量為總料液量的三分之一的時候，新進料液不 能連續通過濾布，不能很好的形成濾餅層，濾餅上半部分形成較薄的泥層，下半部分料液堆 積，此時進料栗自動卸壓，不能形成完整的濾餅，過濾失敗。 [0030] 對比例2的各次試驗将實施例1助濾劑的添加量降低到12、11、10kg，其餘處理工藝 與實施例1完全相同。對比例2的實驗結果表明，減少助濾劑糖廠蔗渣的添加量，蔗渣的架橋 助濾效果變差，導緻物料的過濾性能變差，在進料量為總物料量的三分之一的時候，、新進 料液不能連續通過濾布，不能很好的形成濾餅層，濾餅上半部分形成較薄的泥層，下半部分 料液堆積，此時進料栗自動卸壓，不能形成完整的濾餅，過濾失敗。 [0031] 實施例2 [0032] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟：向體積濃縮倍數為10的膜濾濃縮 液中第一次加入l〇°Be的石灰乳調節pH至7.0,然後第一次加熱至45°C，再第二次加入10°Be 的石灰乳調節pH至11.2;第一次通入二氧化碳氣體直至pH=8.3;第三次加入石灰乳調節pH 至11.2;第二次通入二氧化碳氣體直至pH=8.3;第二次加熱至70°C，加入1.5 %的糖廠蔗渣 作為助濾劑，攪拌均勻，栗送至壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。 [0033] 闆框壓濾過程的具體操作為:将加入助濾劑後的加熱飽充物料栗送至闆框壓濾機 進行壓濾，壓濾結束後，為實現糖分的*大收回，壓濾結束以後打水洗脫濾餅糖分，打水溫 度為55°C，打水量為150%對泥量。壓濾過程結束後，剝離泥餅，得到濾液和濾餅。濾餅質量 對濃縮液比為16.9%。處理前後前後物料的各項指标如表2所示。 [0034]表2.處理前後物料的各項指标 [0037] 實施例3 [0038] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟：向體積濃縮倍數為10的膜濾濃縮 液中第一次加入l〇°Be的石灰乳調節pH至7.0,然後第一次加熱至45°C，再第二次加入10°Be 的石灰乳調節pH至10.5;第一次通入二氧化碳氣體直至pH=8.3;第三次加入石灰乳調節pH 至10.5;第二次通入二氧化碳氣體直至pH=8.3;第二次加熱至70°C，加入2%的糖廠蔗渣作 為助濾劑，攪拌均勻，栗送至壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。 [0039] 所述石灰乳的總加入量為步驟(1)所述濃縮液重量的1.3%。 [0040] 闆框壓濾過程的具體操作為:将加入助濾劑後的加熱飽充物料栗送至闆框壓濾機 進行壓濾，壓濾結束後，為實現糖分的*大收回，壓濾結束以後打水洗脫濾餅糖分，打水溫 度為55°C，打水量為150%對泥量。壓濾過程結束後，剝離泥餅，得到濾液和濾餅。濾餅質量 對濃縮液比為16.5%。處理前後物料的各項指标如表3所示。 [00411表3.處理前後物料的各項指标 [0044] 實施例4 [0045] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟： [0046]向膜濾濃縮液中第一次加入石灰乳調節pH至7.5,然後第一次加熱至55°C，再第二 次加入石灰乳調節pH至11.4;第一次通入二氧化碳氣體直至pH=8.4;第三次加入石灰乳調 節pH至11.4;第二次通入二氧化碳氣體直至pH=8.4;第二次加熱至80°C，加入助濾劑，攪拌 均勻，送至壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。 [0047] 所述石灰乳為30° Be。 [0048] 所述助濾劑的加入量為所述膜濾濃縮液重量的4%。 [0049] 實施例5 [0050] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟： [0051] 向膜濾濃縮液中第一次加入石灰乳調節pH至7.0,然後第一次加熱至45°C，再第二 次加入石灰乳調節pH至10.5;第一次通入二氧化碳氣體直至pH=8.2;第三次加入石灰乳調 節pH至10.5;第二次通入二氧化碳氣體直至pH=8.2;第二次加熱至70°C，加入助濾劑，攪拌 均勻，送至壓濾機過濾，獲得濾液和濾餅。 [0052] 所述石灰乳為5。Be。 [0053] 所述助濾劑的加入量為所述膜濾濃縮液重量的1.3%。 [0054] 實施例6 [0055] 膜法制糖膜濾濃縮液處理工藝，包括如下步驟： [0056] 從膜法制糖澄清工段1獲得膜濾濃縮液，向膜濾濃縮液中第一次加入石灰乳調節 pH至7.2，該步驟在石灰乳初步混合容器2中進行； [0057] 然後利用第一加熱設備3進行第一次加熱至50°C， [0058] 再第二次加入石灰乳調節pH至11，第一次通入二氧化碳氣體直至pH=8.2，該步驟 在第一氣液反應罐4中進行;所述石灰乳為20° Be，石灰乳來自石灰乳儲存容器13，二氧化碳 氣體來自二氧化碳供氣源6; [0059] 第三次加入石灰乳調節pH至11.0，第二次通入二氧化碳氣體直至pH=8.2，該步驟 在第二氣液反應罐5中進行； [0060]利用第二加熱設備7進行第二次加熱至75°C， [0061 ]加入助濾劑，助濾劑來自助濾劑儲存容器10，在攪拌儲汁容器8中攪拌均勻， [0062] 送至壓濾機9過濾，獲得濾液和濾餅。 [0063] 實施例7 [0064] 膜法制糖膜濾濃縮液處理裝置，包括依次連接的石灰乳初步混合容器2、第一加熱 設備3、第一氣液反應罐4、第二氣液反應罐5、第二加熱設備7、攪拌儲汁容器8以及壓濾機9， [0065] 還包括石灰乳儲存容器13、二氧化碳供氣源6和助濾劑儲存容器10,石灰乳儲存容 器13同時連接至石灰乳初步混合容器2、第一氣液反應罐4和第二氣液反應罐5,二氧化碳供 氣源6連接至第一氣液反應罐4和第二氣液反應罐5,助濾劑儲存容器10連接至攪拌儲汁容 器8〇 [0066] 所述石灰乳初步混合容器2的入料口與膜法制糖澄清工段1的膜濾濃縮液出口連 接。 [0067] 所述壓濾機3的濾液出口連接至濾液儲存箱12,濾餅出口連接到濾餅堆放場11。 [0068] 所述二氧化碳供氣源為除塵淨化後的糖廠煙道氣。 [0069] 實施例1~6為利用本實施例所述膜法制糖膜濾濃縮液處理裝置進行生産的實例。