糖廠濾泥知識普及和可持續發展

來源:農投農發公司

作者:劉法球

時間:2019-09-02

責任編輯:
編輯:張嘉佳

廣西是中國生產蔗糖的最大省份。濾泥是糖廠的三大主要副產品之一,占加工甘蔗的3%4%,含水量高達70%75%,其中的甜水轉光度為2%2.5%。廣西各糖廠每年因濾泥損失糖分接近2萬噸,是制糖生產重大損失源頭之一。

一、濾泥的來源與分類

在生產糖的過程中,甘蔗汁中含有一些非糖分物質和無機雜質不利于煮糖的結晶過程,因此要將Ca(OH)2SO2CO2H3PO4等物質加入蔗汁中,從中沉淀下來的物質即為濾泥。

濾泥分為甘蔗濾泥和甜菜濾泥,我國的白糖主要產自于廣西,廣西糖廠以甘蔗為原料生產白糖,所以濾泥主要來源也是甘蔗糖廠。不同蔗汁澄清工藝所產生濾泥的性質不一樣,根據甘蔗糖廠的澄清工藝可以將濾泥分為三大類,即石灰法濾泥、亞硫酸法濾泥、碳酸法濾泥。

(一)石灰法澄清工藝

石灰法工藝流程圖如下圖1所示。石灰法是用石灰作為主要澄清劑的蔗汁澄清方法。這種方法非常古老,早在公元1643年宋應星在《天工開物》中就有記載。石灰法具有取材容易,價格便宜,工藝過程簡單等優點。根據其工序和工藝條件,石灰法可分為三種類型:冷汁加灰法、熱汁加灰法和分次加灰法,這三種工藝大同小異,主要是加灰和加熱次序不同。其中熱汁加灰法最為常用,熱汁加灰法有利于膠體物質的凝聚,清凈效率大幅度提升,且石灰消耗量少,其缺點為沉淀不夠結實,泥汁體積大等,其產生濾泥含水量高,呈現弱堿性,并且灰分含量相對較高。

 

1 熱汁加灰法工藝流程

(二)亞硫酸法澄清工藝

與石灰法不同的是,亞硫酸法除加石灰、磷酸外,又增加了一種澄清劑二氧化硫,由于多了一種亞硫酸鈣的吸附作用,再加上二氧化硫具有抑制色素的生成作用,因此其清凈效果優于石灰法。傳統的亞硫酸法工藝分為五種:酸性亞硫酸法、堿性亞硫酸法、中性亞硫酸法、磷酸亞硫酸法及中間汁亞硫酸法。現在磷酸亞硫酸法工藝使用最多,此法加入磷酸或可溶性磷酸鹽作為輔助澄清劑,澄清效率高,清汁清澈透明,能適應各種不同性質蔗汁。其產生濾泥呈中性,有機含量高,并且含有適量的微量元素。其工藝流程圖如下圖2所示。

 

2 磷酸亞硫酸法工藝流程

(三)碳酸法澄清工藝

碳酸法是用石灰乳和二氧化碳作為主要清凈劑處理蔗汁,這種方法普遍應用于甜菜糖廠,甘蔗產區也有少量糖廠使用此法。碳酸法制成白糖純度較高,色澤較低,所含雜質較少,可生產優質白糖。此法缺點為生產流程長,設備多,耗用大量石灰和二氧化碳,因而其生產成本高,另外一個麻煩問題就是其產生濾泥為堿性,含有較多的碳酸鈣鹽,有機物含量少,容易造成污染環境。其工藝流程圖如下圖3所示。

 

3 碳酸法工藝流程

二、濾泥可持續發展建議

濾泥含有甘蔗纖維、蔗糖、凝結膠體、蛋白質、磷酸鈣等,可以作為一種有機肥。但濾泥由于含水量高,不便于運輸、保存和使用等弊端,從而成為環境的負擔。作為常規處理,大多數濾泥作為選擇無害的處理方式選擇返回到田地。直接返回田地占用土地資源的同時還會造成燒秧、板結、發臭等問題。針對濾泥的特性和基本理化性質現給出幾點建議如下。

(一)濾泥深度脫水

濾泥的含水量較高,濾液中含有一定量的糖分,泥質中含有大量的有機質。濾泥的脫水作用不僅能夠回收濾液中的糖分,有利于濾泥綜合利用的開展,還可以增加濾泥的利用半徑,可以對濾泥進行長途運輸與長期保存,由此可知,脫水對濾泥的重要性。熱壓脫水是將機械壓強與熱力作用進行有機的結合,使濾泥的特性發生改變,并使其中水分以液態的形式排出濾泥,這種脫水工藝具有脫水效率高,耗能少的特點。

(二)濾泥制備成有機肥料

濾泥由于有機質豐富,將濾泥和蔗渣混合在一起后進行發酵制備有機肥料,可以對農作物的生長起著較好的促進作用。濾泥和蔗渣一起發酵,根據相關文獻報道,發酵效果好,且占用地方少,同時還能避免臭氣產生的二次污染,達到高效、環保的目的。

(三)濾泥制備成生物炭

生物炭又稱生物質炭,學術界還沒對此形成公認區分標準。從狹義上講,生物炭是將生物質在無氧或限氧的前提下和相對較低的溫度(<700℃)下,通過進行熱化學裂解制備而成含炭元素固態物質,因其獨特性質,具有廣泛的應用價值。生物炭作為一種熱化學轉化后產品,從理論上講,只要它是一種有機物質,就可以用來制備生物炭。將濾泥經過熱解制備成生物炭后,一般呈堿性,并且還具有豐富的孔隙結構、較大的比表面積、較強的吸附能力以及穩定性比較好等特點,可以運用于污染水域的吸附、廢棄礦山的吸附以及受重金屬污染農田等的吸附。

(四)濾泥制備成生物質燃料

根據濾泥的特性和基本理化性質可知,濾泥含有較高的熱值。將濾泥制備生物質燃料可以充分利用濾泥中有效熱值,既可以代替少量煤炭的使用,還可以提高資源的利用率。

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