1、目 录第一章总论1第一节设计任务1第二节设计依据1第三节设计原则和设计规范1第四节产品方案及产品规格2第五节生产规模和生产方法3第六节主要原料、燃料及动力供应4第七节主要技术经济指标6第八节本设计主要特点7第二章工艺方案9第一节生产方法的选择9第二节工艺流程及说明31第三章物料衡算37第一节压榨工段物料平衡计算37第二节澄清工段物料平衡计算41第三节蒸发工段物料平衡计算49第四节煮糖工段物料平衡计算53第五节糖分平衡及生产实绩64第四章热力衡算66第一节热力方案的选择及论证66第二节热力衡算71第三节全厂能耗及平衡计算95第五章设备衡算104第一节设备选型的依据和原则104第二节设备的选型及计
2、算104第三节全厂设备一览表148参考文献153致 谢155第一章 总论第一节 设计任务本设计的任务：应用糖浆上浮技术的8000t/d磷酸亚硫酸法甘蔗糖厂初步设计。第二节 设计依据本设计的主要依据如下：一、 设计任务书根据广西大学轻工与食品工程学院制糖工程教研室下达的毕业设计任务书进行设计。二、 实习资料根据生产实习和毕业实习所收集的资料为依据。三、 文献资料根据甘蔗糖厂设计手册、甘蔗糖厂设计基础、甘蔗制糖原理与技术等文献资料，并结合搜索、查阅的资料进行设计。第三节 设计原则和设计规范一、 设计原则(一) 遵守国家规律、法规，贯彻执行国家经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高经济
3、效益和促进技术进步的方针，响应国家发展糖业的号召。重视提高产品效益和质量。(二) 本着切合实际、经济合理、技术成熟、安全适用、便于管理的原则，积极用经过生产考验的先进成熟的先进工艺、技术和设备，努力提高机械化、自动化水平，减轻劳动强度，改善劳动条件，合理使用劳动力，提高劳动生产率，力求达到投资少、见效快、质量好、成本低的要求。(三) 注意节约能源和充分利用当地资源，设计中尽量节约用地、不占或少占良田，充分利用荒山、空地、劣地和山地。发挥现有工业基地的潜力，加强工业化协作，积极实行综合利用，支援农业生产。搞好“三废”处理，防止污染，保护生态环境。(四) 遵照国家各项设计规范和相关技术标准，充分考
4、虑劳动安全和保健要求。(五) 注意未来的技术发展和生产发展趋势，设计中应留有扩建和改造的余地。总之，要求技术成熟先进且安全适用，经济合理可行，切合实际，便于生产管理。二、 设计规范(一) 根据产品质量要求，确定应用糖浆上浮技术的8000t/d磷酸亚硫酸法甘蔗糖厂的生产方法和流程。(二) 进行全厂物料衡算，编制物料总表。(三) 选定蒸发方案，进行全厂热力衡算。(四) 在上述计算的基础上进行设备选择的计算，确定设备规范、型号、台数及有关附属设备等，并编制设备规范表。(五) 编制设计说明书。(六) 绘制物料流程图1张（0号图），汽-汽凝水流程图1张（0号图）。第四节 产品方案及产品规格一、 产品方案
5、全产一级白砂糖。目前我国的人均食糖量仍远低于国外发达地区，随着人们生活水平的提高和饮食结构的改善，以及食品、饮料、制药等行业的发展，市场对食糖的需求量越来越大。我国市场上一级白砂糖较受消费者的欢迎，无论是个人饮食还是各行业都以一级白砂糖为主，一级白砂糖在各级白砂糖中的需求量最大。利润空间也较大。同时，生产一级白砂糖在现有的经济技术基础下是比较可行的。而赤砂糖的市场需求量较小，价格低，经济利益较小，赤砂糖正在逐渐淡出市场。为了满足市场需求，提高产品竞争力以获取更大的利润，节省投资和生产成本，决定全产一级白砂糖，废蜜作为副产品外卖。二、 产品规格国家2006年10月1日开始实施了新的白砂糖质量标准
6、GB317-2006）。一级白砂糖指标具体内容如下。表1-1 白砂糖理化标准（GB317-2006）1项 目指 标蔗糖分/% 99.6还原糖分/% 0.1电导灰分/% 0.1干燥失重/% 0.07色值/IU 150混浊度/MAU 160不溶于水杂质/mg/kg40表1-2 白砂糖卫生标准（GB317-2006）1项 目指 标二氧化硫/mg/kg 30砷（以As计）/mg/kg0.5铅（以Pb计）/mg/kg0.5菌落总数/cfu/g 100大肠菌群/MPN/100g 30致病菌（系直肠道致病菌和致病性球菌）不得检出酵母菌/cfu/g10霉菌/cfu/g 25螨不得检出第五节 生产规模和生产方
7、法一、 生产规模结合我区的实际情况以及当地的具体条件，根据国家发展糖业计划，为了满足国内消费市场（特别是食品、饮料等行业）对食糖日益增长的需求，缓解当地劳动就业压力，增加政府的财政收入，实现工农结合，增加当地蔗农的经济收入，提高人民的生活水平，拟建一个日处理原料甘蔗8000吨的磷酸亚硫酸法糖厂。二、 生产方法（一） 甘蔗提汁采用压榨法提汁，压榨机列由恒比式三辊榨机组成，渗浸方式采用复式渗浸，渗浸水在第四座榨机后辊排出的蔗渣出口处加入，第一、二座压榨机压出的蔗汁合并为混合汁。（二） 蔗汁清净采用磷酸亚硫酸法进行澄清。中和汁经TDJ连续沉降器沉降，澄清汁入清汁箱，泥汁经无滤布真空吸滤后的滤汁使用快
8、速沉降器处理后入清汁箱与澄清汁混合，清汁加热用列管式加热器加热。（三） 蔗汁蒸发采用五效压力真空蒸发方案，蒸发后的粗糖浆经上浮处理后得到清糖浆，糖浆加热用列管式加热器加热。汽凝水的排除采用等压排水系统，第一、二效汽凝水经化验合格后作为锅炉入炉水，其他各效汽凝水可用于煮糖、渗浸。（四） 结晶成糖煮糖制度采用三段煮糖制度，全产一级白砂糖。赤砂糖全部回溶煮甲糖；废蜜作为副产物直接出厂。第六节 主要原料、燃料及动力供应一、 主要原料(一) 甘蔗蔗糖分：15.0%纤维分：11.8%非糖分：2.5%水 分：70.7%(二) 石灰2含有效CaO：80%以上不溶于盐酸固溶物：2%以下硅酸（SiO2）：2%以下
9、氧化镁：2%以下硫酸盐（SO3）：0.2%以下碳酸盐（CO2）：2%以下石灰乳浓度：8oBe用量：有效CaO对蔗比0.22%C来源：市场购买(三) 硫磺（GB3150-1999）3硫（S）含量（以干基计）：99.9 %灰分：0.03%以下酸度（以H2SO4计）：0.003%以下有机物含量：0.03%以下砷（As）含量：0.0001%以下水分：0.10%以下SO2吸收率：99.8%用量：0.1C来源：市场采购(四) 工业磷酸（GB3149-2004）3磷酸(H3PO4)含量：75.086.0%砷（As）含量：0.00005%以下氟化物（以F计）含量：0.001%以下重金属（以Pb计）含量：0.
10、0005%以下硫酸盐(以SO4计)含量：0.005%以下易氧化物(以H3PO3计)含量：0.012%以下稀释浓度：12%来源：市场采购(五) 絮凝剂日本产T-1150絮凝剂用量：3mg/L(对汁)来源：市场采购(六) 消泡剂T-9002A T型固体消泡剂来源：市场采购(七) 编织袋内衬薄膜食品袋容量：50kg/袋来源：市场采购二、 燃料 （一） 蔗渣含水分：48%以下糖度：3%以下（二） 煤发热量：12546kJ/kg来源：市场采购（三） 木材厂外购进，少量，用于开榨时锅炉引燃。三、 动力（一） 水由江、河等取水，要求污染少，硬度适中。（二） 电分外电和内电两种，外电由外电网拉入，内电由自发电
11、汽轮机发电。（三） 汽锅炉产生生蒸汽，生蒸汽经汽轮机发电后产生乏汽，蒸发罐蒸发蔗汁时产生汁汽，要求蒸发、煮糖等工艺用汽尽量用汁汽。第七节 主要技术经济指标压榨抽出率：96.7%蔗渣水分：48%末辗汁纯度：68%渗浸水量：20%C混清汁纯度差：1.22%糖浆浓度：62Bx废蜜重力纯度：38GP煮炼收回率：90.53%总收回率：87.55%产糖率：13.18%滤泥转光度：5.0%未测定损失：1.0%标汽耗：40.54%标煤耗：4.51%榨季生产天数：150天第八节 本设计主要特点本设计采用磷酸亚硫酸法生产工艺，主要特点是采用糖浆上浮取代糖浆硫漂，同时滤汁采用快沉处理。一、 糖浆上浮工艺2006年国
12、家出台了新的白砂糖卫生标准，白砂糖的二氧化硫残留量由50mg/kg下调至30mg/kg以下，这就要求糖厂采用更为严格的工艺去控制制炼过程中的硫熏中和和糖浆硫漂工序。传统的亚硫酸法中蔗汁经过硫熏，清汁中的SO2含量一般为180280mg/kg，如澄清工艺条件控制不当，SO2含量还会更高。另外，加入的Ca(OH)2和SO2在中性下有相当部分未形成CaSO3沉淀物而形成可溶性的亚硫酸盐残留在糖液中，使SO2及钙盐含量相当高。其次，为了降低色值、粘度及减少糖浆的杂质，粗糖浆还经硫漂。但许多厂的实践证明，虽然可以除去一部分杂质，但糖浆硫漂起到脱色的作用很小或不起脱色作用，如过度硫漂还会使糖浆中SO2含量
13、升高，增加白砂糖的二氧化硫残留量，从而达不到国家的卫生标准。还可能因为糖浆过酸而导致糖分转化损失增大。糖浆上浮清净是取代糖浆硫漂的一种清净手段，在国内外很早就有所研究，现在已成功研究出多种工艺流程，并且开始在甘蔗糖厂和精炼糖厂生产中广泛的应用。上浮清净技术是发展和提高制糖水平、糖品质量的重要手段之一，其研究开发前景很好。糖浆气浮工序中蔗糖转化损失量较小，以糖浆气浮取代糖浆硫漂可以多产糖，产好糖，这也已被多间糖厂的实践所证实4。糖浆上浮清净法是应用气泡在糖浆中的浮升作用将糖浆中的不溶物提携分离而除去,上浮法能否成功首先取决于气泡与悬浮物之间的相互作用。上浮法具有以下特点：（1） 糖浆停留时间短，
14、糖分损失少；（2） 处理效率高，清净效果好；（3） 减少产品的残硫量；（4） 设备投资省。粗糖浆经上浮处理后的效果一般如下：糖浆浊度除去7592%，粘度降低2035%，色素除去1217%，灰分降低1520%5。成品糖的浊度和不溶物含量大幅度下降，色值和灰分略为减低。显然，粗糖浆经上浮处理工艺后，可以除去大部分不溶性杂质和部分色素与胶体，浊度、残硫有较大幅度的下降，提高了糖浆纯度，得到清彻有光泽的糖浆，不需经过硫熏处理，可以直接泵去煮糖。为下一工序多产糖、产好糖、提供了优质的原料基础。提高了成品糖的质量。二、 滤汁快速沉降处理工艺随着无滤布吸滤机在糖厂不断推广应用，由于无布吸滤机的滤汁质量不好，
15、须经过二次处理才能并入清汁，多数糖厂在滤汁处理时都是采用回流中和汁箱重新沉降的处理方式，经过重复处理的滤汁由于停留时间过长，糖分转化损失大，同时增加了石灰和硫磺等辅助材料的成本，甚至影响到整个澄清工艺的稳定以及最终产品的质量。滤汁快速沉降配合絮凝剂的使用可以很好地解决此问题。滤汁进行快速沉降处理有以下优点：（1） 滤汁在沉降器中停留时间短，减少了糖分的转化；（2） 澄清效果好，新生成色素少，滤清汁色值好，透明，悬浮物很少；（3） 避免滤汁回流循环处理而导致糖分转化损失，保证清汁质量不受滤汁回流的影响；（4） 减少沉降器的负荷，同时也减少过滤设备的负荷；（5） 减少蒸发罐的积垢生成。第二章 工艺
16、方案第一节 生产方法的选择生产工艺流程的选择应根据产品的质量标准与品种、当地的具体条件、投资限额及经济效益进行，并尽量考虑节能，降低糖分损失和原材料消耗，提高产品质量。采用国内较成熟的先进经验和先进技术，对于新技术、新工艺和新流程，必须经过实践合格后才可采用；选择技术先进，选用可靠的生产设备；提高机械化、自动化水平，尽量简化和缩短流程，注意近期建设与长远发展相结合；注意保护环境、减少环境污染。一、 甘蔗提汁(一) 提汁方法目前，我国甘蔗糖厂从甘蔗中提取糖汁的主要方法有压榨法和渗出法。磨压法因处理蔗料量少，糖分抽出率低，故不宜采用。1 压榨法压榨法是用撕解机对蔗料进行适当机械破碎后通过压榨机多重
17、压榨和破碎将蔗汁榨出的方法。且在压榨过程中加入渗透水或稀汁于蔗渣中再进行压榨，把蔗渣中的残余糖分更多的提取出来。糖分抽出率高，生产连续均衡，技术成熟，使用广泛。2 渗出法6此法又分为蔗丝渗出法和蔗渣渗出法。蔗丝渗出法是甘蔗经预处理破碎后，直接进入渗出器，然后用热水和末辗清汁喷淋或浸浴，逆流渗出，蔗丝从尾部排出经压干机压干成蔗渣。此法对破碎度要求较高，因为绝大部分的糖分靠渗出器来提取。此工艺所需设备较少，动力消耗较低，糖分抽出率不低于蔗渣渗出法。但是蔗丝在渗出器中停留时间较长。蔗渣渗出法是甘蔗经预处理破碎后，先进入一台压榨机压榨，此时，蔗料被进一步破碎，破碎度可达97%98%，并榨出原汁的65%
18、80%，再进入渗出器，这样使渗出器的负担大为降低，渗出器的长度及蔗料停留时间均可大为减少。经渗出后排出的蔗渣一般含水量为85%左右，必须进行压干处理，使其含水量降至50%以下。压出的稀汁经澄清处理后成为末辗清汁，可导回渗出器渗取糖分，同时也回收了少量糖分。由压榨法改为渗出法的多采用此种方法。渗出法与压榨法的比较：（1） 渗出法的糖分抽出率高于压榨法；（2） 渗出法处理能力大、投资省、操作和维修费用较少；（3） 渗出法对蔗料破碎度要求高，功率消耗也大些，使用泵较多，也多耗用了功率；（4） 渗出法的蒸汽消耗量大于压榨法；（5） 渗出法的混合汁色值较高，但更为清澈，使泥汁量减少，从而减少了滤泥带走糖
19、分的损失，需要的过滤设备比压榨法少；（6） 渗出法的蔗渣含砂子量较多，若送去锅炉燃烧则会使锅炉管子磨损加重；（7） 渗出法由于温度较高，因而微生物导致的蔗糖损失比压榨法少，但是，蔗糖的化学损失大大高于压榨法。压榨法和渗出法的比较表明，渗出法的主要有点优点是投资较省、操作和维修费用较少，能获得较高的抽出率，但要求用高效的撕裂机以达到高的甘蔗破碎度，使蔗料成丝状。它的缺点是混合汁色值较高，蔗渣灰分较高，蒸汽用量稍大。由于系统中装载蔗量较多，使中间停机时处理较为困难。压榨法是现时普遍采用的方法，所有的设备都属定型产品，在工艺流程、生产操作、管理等方面已有较为成熟的经验，工作稳定可靠，管理方便，蔗料处
20、理量大，压榨所用水量较少，也可用一般工艺用水，这使得其后段汽耗较渗出法低，减少了生产成本，并且随着自控技术的发展，压榨法也将能获得较高的抽出率，使得其日益完善。所以本次设计提汁方法选用压榨提汁法。(二) 压榨机座数压榨机组的座数或辊子数，即是机组压榨甘蔗的次数，机组的生产能力是与机组辊子数N1/2成正比例的。因此，压榨机座数越多，压榨生产能力越强。而对于压榨抽出率，因为甘蔗组织具有不完全的弹性，其纤维组织沿着同一方向重迭，压榨一次不可能将纤维细胞中的蔗汁全部压出。因此，必须采用多重压榨，多次渗透，抽出率才能提高，但并非压榨机座数越多越好，如表2-1所示，因座数增多后，抽出率增长愈来愈小，五座压
21、榨机后每增加一座榨机抽出率仅提高1%左右，而动耗，设备投资和管理费用则显著增加，因而用六座榨机得不偿失。若用四座压榨机，则要求较高的甘蔗破碎度，管理方面要求较高，故选用五座压榨机较合适。表2-1 湿榨试验出汁率6压榨机座数1#2#3#4#5#6#出汁率/%C79.676.544.522.261.841.32累计出汁率/%C79.6786.2190.7392.9994.8396.15(三) 渗浸方法1 渗浸原理6在每次重复压榨蔗料前，在细胞恢复原状的时候，立即将稀汁或清水喷淋在蔗渣上面，这些稀汁或清水会迅速地被蔗渣内部所吸收，并把蔗渣内部所含的蔗汁加以稀释、溶混，然后再压榨，则残留在蔗渣中糖分会
22、被更多的提取出来。采用反复多次渗浸，则稀释作用愈大，榨得糖分愈多。渗浸的目的主要是提高甘蔗在压榨提汁过程中糖分抽出率。2 渗浸方法6目前，使用的渗浸方式有单式渗浸法和复式渗浸法两大系统，其中以复式渗浸最为普遍。20世经80年代初开始使用饱和渗浸法。国外有所谓混合复式渗浸系统，但国内很少使用。（1） 单式渗浸法1只用清水渗浸蔗渣，没有稀汁回流。此法效果差，收回率增加不多，现已无厂家使用。图2-1为二次单式渗浸法。图2-1 二次单式渗浸法（2） 复式渗浸法1复式渗浸法是在最后一座压榨机前注加热水渗浸，每座压榨机压出的稀汁则泵至它的前一座压榨机作渗浸入辘蔗渣之用。视压榨机座数多少，有三重复式、四重复
23、式渗浸等。第一、二座压榨机压出的蔗汁合并成为混合汁。图2-2为四重复式渗浸法。 图2-2 复式渗浸法复式渗浸的稀汁是逐级向前渗浸，而稀汁浓度总是低于蔗渣中残余的蔗汁浓度，有了浓度差，就可以逐级渗浸，稀汁就逐级增浓，使糖分收回率大为增加，故目前糖厂多采用此法。（3） 混合式渗浸法1混合式渗浸法也是用水及稀汁，但是净水是分别在最后两座之前加入的，出来的稀汁按级数分别向前一座机输送，如图2-3所示。图2-3 混合式渗浸法这种方法已经很少使用，只是有些糖厂在末座压榨机前无法加够渗浸水时，才被迫这样做，这种渗浸方法因渗浸水量少不能使蔗渣充分吸收稀汁或水，加至最后第二座蔗渣的水又少了一次渗浸机会，而达不到
24、最好的效果。（4） 回流-饱和渗浸法1回流-饱和渗浸法除与复式渗浸法一样，在末座压榨机前加水及每座压榨机压出的稀汁都回送到它前一座压榨机用入辘蔗渣渗浸用外，各座压榨机压出的稀汁还有部分回流本座渗浸入辘前的蔗渣。这样，可在不增加（或可减少）渗浸水量的情况下大大增加渗浸量，提高抽出率。若回流的汁量过大，与后座前送的稀汁一起使蔗渣吸汁饱和的称为饱和渗浸。此法如图2-4所示。图 2-4 回流-饱和渗浸法此法是一种较好的较新的渗浸方法，与复式渗浸法比较具有渗浸效果好，糖分抽出高、渗浸水量少、所需蒸发的水量少、功率消耗少等优点；同时由于饱和渗浸时，压出汁量大，冲击了附着在压榨机上的蔗屑，减少微生物繁殖的机
25、会，降低了压榨车间的糖转化损失。上述几种渗浸法，以单式渗浸最为简单，但效果最差，故很多糖厂都不再采用。目前大、中型糖厂多采用复式渗浸法，但也有少数采用混合式渗浸法的。复式渗浸法的稀汁不但回流，而且浓度总是略低于前座机入料残留糖汁的浓度，这样地逐级渗浸稀释，可使混合汁的浓度有所提高。而回流-饱和渗浸法要求回流稀汁与被渗浸蔗渣中的蔗汁有较大的浓度差才能达到好的效果，且要适合的饱和渗浸设备与之相配，压榨机入辘及排汁条件要好，这样的操作过于麻烦。另外，部分蔗汁会形成无限循环而增加糖分损失，不适合国内糖厂使用。所以本设计选用复式多重渗浸法提取甘蔗中的糖分。二、 蔗汁清净(一) 澄清方法目前甘蔗糖厂使用过
26、的澄清方法有三种：石灰法、亚硫酸法、碳酸法。1 石灰法2石灰法是用石灰作为主要澄清剂的蔗汁澄清方法。这种方法已经非常古老。由于石灰法具有取材容易（石灰石几乎到处都能得到）、价格便宜、工艺过程简单等方面的优点，所以至今在百来种试验过的澄清剂中，石灰仍然是最常用的一种。国内有少部分甘蔗糖厂采用石灰法生产赤砂糖，有很多小糖厂亦用少量石灰提净蔗汁，生产片糖和红糖粉等几种土糖。国外制造转光度为98%以上的原糖的甘蔗糖厂大多采用石灰法。石灰法又分为冷汁加灰法、热汁加灰法、分段加灰法和复合石灰法。2 亚硫酸法2亚硫酸法澄清工艺的原理是利用石灰乳与亚硫酸反应生成大量的亚硫酸钙沉淀，这些亚硫酸钙是蓬松结构的，具
27、有比较大的表面积，可以吸附胶体杂质和色素，而二氧化硫本身也可以抑制色素，这样就可以达到清净蔗汁的目的。此澄清方法的工艺流程较简单，设备少，生产成本较低，清净效率较高，能产出一级白砂糖，而且该法生产工艺灵活多变，最重要的一点是亚硫酸法的滤泥都可以做为肥料卖给蔗农，既带来了经济效益又不污染环境。3 碳酸法2碳酸法澄清工艺的原理是利用在蔗汁中加入大量的石灰乳和充入二氧化碳所生成的大量碳酸钙沉淀吸附胶体杂质和色素，这种碳酸钙的比表面积比亚硫酸法的亚硫酸钙的比表面积更大，因而拥有的吸附能力更强，所以能更好地除去杂质和色素，达到很好的清净效果，而且碳酸法的沉淀物更易于过滤，最终清汁的色值很低。碳酸法主要有
28、单碳酸法、双碳酸法及中间汁碳酸法。其澄清效果是目前糖厂常用的几种澄清方法中最好的。由上述可知，石灰法工艺主要是用于生产原糖或土糖，清净效率比较低，不能用于生产白砂糖；碳酸法清净效率高，除去的非糖分比较完全，制成的白砂糖纯度较高，色值较低，贮存时也较少变色。白砂糖中所含的杂质较少，可以生产优质白砂糖。但碳酸法的缺点是生产流程长，设备多，耗用大量石灰和二氧化碳，因而生产成本较高。另外，碱性滤泥污染环境，建厂时必须同时考虑滤泥的处理或相应的环保措施，所以投资费用更大；亚硫酸法的清净效率在石灰法和碳酸法之间，能生产耕地白砂糖，工艺过程控制的好也能生产优质白砂糖，而且工艺流程较短，设备简单，澄清剂用量较
29、少，滤泥容易处理，对环境污染较小，因此亚硫酸法在我国甘蔗产区被广泛使用。所以本设计初步选用亚硫酸法澄清工艺。亚硫酸法可加入各种辅助澄清剂，形成几种不同的澄清方法，传统的亚硫酸法分五种：酸性亚硫酸法、碱性亚硫酸法、中性亚硫酸法、磷酸亚硫酸法和中间汁亚硫酸法。1 酸性亚硫酸法2酸性亚硫酸法又可称为先硫后灰法，此法的优点是沉淀颗粒比较结实，沉降速度较快，泥汁体积较少，过滤性能较好。缺点是蔗糖容易转化，硫熏设备易于腐蚀，此法适合用于处理未成熟甘蔗。2 碱性亚硫酸法2碱性亚硫酸法又可称为先灰后硫法，此法的优点是非糖分的沉淀比较完全，清净效率较高；蒸发罐的积垢较少。缺点是在碱性条件下，沉淀物容易发生水化作
30、用，沉淀颗粒不坚实，泥汁体积庞大；沉降、过滤缓慢。此外高碱易使还原糖分解，增加糖汁钙盐含量和色值。3 中性亚硫酸法2中性亚硫酸法又可称为灰硫同步法，鉴于酸性亚硫酸法容易造成蔗糖转化，碱性亚硫酸法又易使还原糖分解，因而提出了中性亚硫酸法的澄清工艺。此法的优点是在同一设备中同时进行加灰和硫熏，克服了蔗糖转化及还原糖分解。缺点是在制取SO2气体的过程中，还没有适当的方法控制它的速率，加上进汁的流速不稳定，蔗汁的pH实际上并不能稳定地保持在中性。因此，还原糖分解或蔗糖转化的现象时有发生。另外，中性亚硫酸法不能从分利用蔗汁中某些胶体物质凝聚点的聚沉作用而使清净效果受到一定的限制。4 磷酸亚硫酸法2磷酸亚
31、硫酸法是目前糖厂使用最为普遍的一种亚硫酸法，此法的优点是具有较高的清净效率，清汁清澈透明，能适应各种不同性质的蔗汁，只要适当改变工艺条件即可满足要求，所以很适合现代糖厂。5 中间汁亚硫酸法2中间汁亚硫酸法是在总结中间汁碳酸法经验的基础上提出来的。此法的优点是用浓度较高、非糖分较集中的中间汁进行硫熏中和处理，可以节省澄清剂，还能使硫熏发挥更大的清净效能。另外，蒸发罐的积垢较少；产糖率较高。缺点是混合汁中含有较多蔗糠类物质，容易引起蒸发罐加热管堵塞，高温下蔗糠会水解，增加蔗汁色值和非糖分。此外，中间汁粘度大，过滤较困难，滤泥糖分损失较高，特别是在操作管理方面，对它的pH的控制要比普通亚硫酸法更为严
32、格，否则容易引起蔗糖转化和还原糖分解。由上述可知，磷酸亚硫酸法使用最为广泛，工艺过程容易控制，便于操作管理，能处理不同性质的甘蔗，适应能力较强，而且还具有较高的清净效率。所以本设计选用磷酸亚硫酸法。(二) 蔗汁沉降与过滤在制糖工业中，无论是石灰法、亚硫酸法或碳酸法糖厂，糖汁经加灰、硫熏或饱充之后，将生成大量悬浮的胶体凝聚颗粒即沉淀物，要使沉淀物与清汁分离，在糖厂均采用沉降与过滤两种基本手段。1 中和汁沉降蔗汁澄清是制糖过程中关键性的阶段，故需要很好地选用沉降设备，以获得最佳效果。沉降设备的种类很多，如果按其操作的连续性，则可分为间歇式和连续式两大类；若以层数的多少来分，则有多层沉降器和单层快速
33、沉降器。连续沉降器优点较多，如占地面积小，热量损失少，管理与操作简单等，因此，目前我国糖厂多采用连续沉降器。不同类型的连续沉降器有几十种之多，其中较为普遍使用的有四五种。TDW型沉降器2 它是我国自行设计的一种结构比较简单，没有搅拌装置的多层连续沉降器，也称GQ型沉降器。它的各沉淀层的斜角较大（约45）， 使沉淀泥汁自行下泻，浓缩层的斜度更大，这样可以使泥汁达到增浓的目的。但是其泥汁浓度较低。这种沉降器只适合于中小型糖厂使用，现已很少使用。TDJ型沉降器2 TDJ型又称多尔（Dorr）型沉降器，是一种具有套管轴心的多层连续沉降器，中部为圆管形，顶部和底部为圆锥形，器内用圆锥形隔板分为五层（或更
34、多），顶层为预备室作为蔗汁颗粒团聚之用，最底层为浓缩层，将泥汁作最后的增浓，中间各层作为沉降池，清汁从第二层至底层都可以排出。中心转轴上固定有带桨叶的搅拌器，每56分钟转一周，沉淀的污泥被拨动而移向中央，这种低速旋转的搅拌可以促进蔗汁中沉淀物的团聚和使泥汁增浓，减少泥汁量。蔗汁送入沉降器中的预备室，然后通过轴上的四方孔进入中心轴的内套管，再通过出汁管分配入各沉降层。各层以分配出汁管的出汁与流下的泥汁有挡环隔开，互不干扰，各层泥汁一直经过中轴与内套管之中的环隙，直至底下泥汁浓缩层。清汁则分别从各层顶部环形多孔管引出。泥汁从浓缩层锥形底部利用液压送至吸滤机。TDJ型沉降器主要特点是带有搅拌器，沉降
35、层倾斜角度比TDW型小得多，缩短了整个沉降器的高度；采用浮动液面，沉淀良好时采用低液面操作，可以有一定的缓冲暂贮容积，在排气方面因有空心轴，蔗汁的散气可以通过它向器顶送散，清除了放清汁时的喷射现象。沉降效果好，被多数糖厂使用。快速多尔（RapiDorr）型沉降器7 它实质上是两个二层沉降器的重叠，有一个预备室和四个沉降层，第二层和第三层之间隔开（不连通），第二层和第四层底部分别排泥汁。它顶部的预备室直径较小，而每层的高度较大。蔗汁从预备室经过中间旋转的大管向下流，进入第二层和第四层，它们部分再向上流入第一层和第三层。中心的入汁有部分穿过上层流下的泥汁。由于沉降层距离较高，糖汁分配入各层的地方装
36、有宽大的缓冲装置，清汁上升速度可以进一步加快，从而缩短了清汁提净所需的时间。对于同样的处理量，所需体积比普通型的沉降器可减少30%，减少了设备造价。广东曾有几个大糖厂试用过此种型式，但效果不好，复改为一般的多尔式。双层快速沉降器2 此种沉降器是模仿快速沉降器而设计的。由两个单独的沉降器重叠而成，上下两层分别有它的单独进料和排料系统，糖汁于泥层下进入，借助泥床渗滤的原理以提高清汁的质量。为了较好地控制泥床高度，装有泥汁液位传感器，用以自动测量泥汁液位，并通过另一装置自动控制泥汁液位恒定。单层快速沉降器 20世纪60年代以后，糖厂应用絮凝剂越来越普遍。它的沉淀物的沉降速度提高了多倍，为缩短沉降时间
37、缩小沉降器的体积提供了有利条件。在60年代末期，澳大利亚和美国糖业界分别提出了甘蔗糖厂和甜菜糖厂与絮凝剂配合使用的单层沉降器的设计，并在生产上应用。国内糖厂从70年代开始研究应用，也有一定成效，但应用不普遍。澳大利亚的SRI无盘式（trayless）的单层沉降器是最简单的环形槽进料及两环管排汁的单层快速沉降器，整个沉降器的横截面上能均匀地进汁和出汁，进料装置较为合理，仅靠很小的液位差进汁，进料时对泥层的干扰不大，并通过泥层渗滤后才升至器顶。蔗汁在器体内横向流动的距离较短，沉降器圆形截面上的蔗汁分布均匀，沉降面积得到较有效地利用2。美国的Eis沉降器也是利用泥床过滤的作用，泥汁的排出通过自动阀
38、门控制排出速度来保持泥床高度恒定。该系统还设有泥汁回流装置，在排出泥汁浓度低时，将部分泥汁回流到入汁中2。国内也曾研究应用过单层沉降器，都是在碳酸法糖厂使用，虽经过几次改进，取得了一定效果，但在实际运行时，如果技术条件波动或入汁量较大，会出现清汁悬浮物多的情况，运行不很稳定，效果不够理想。已使用此种设备的碳酸法糖厂又改回全汁过滤，不用单层沉降器。单层快速沉降器具有结构简单、设备投资节省、蔗汁停留时间短、减少糖分损失，其处理能力远比多层沉降器的处理能力大等优点。且清汁质量好，泥汁的浓度也符合要求。然而单层沉降器利用的是泥床过滤的作用，在碳酸法糖厂高加灰量和使用优良絮凝剂的情况下，使用效果很好。但
39、在亚硫酸法糖厂，由于所生成的沉淀物的比重不高，颗粒不够坚实稳定，入汁冲动泥汁会使沉淀物分散，不适合用泥床过滤，应当用自然沉降的工作方式。使用单层沉降器要将汁中的气泡充分分离和除去，并将原有的浮渣和蔗糠等排出另行处理，不能让气泡和浮渣进入沉降器2。在这类设备中，蔗汁总是装满的，出汁量必然等于进汁量。蒸发罐的入汁必须与之配合，不能有较大幅度的调节。沉降器没有流量的缓冲余地，蒸发入汁量的缓冲只能靠清汁箱，而它的体积一般是有限的，而且也不便使箱内的液面过高或过低。使用这类沉降器的糖厂，压榨量必须均匀。另外，在这类沉降器中，清汁与沉淀物的运动相反，清汁的上升大大减低了沉淀物沉降的实际速度。清汁上升稍快或
40、沉淀物沉降稍慢，清汁就将沉淀物带走而使清汁浑浊。这对于亚硫酸法的蔗汁中不结实不稳定的沉淀物是很不利的。虽然多尔沉降器也是这种工作方式，但它使用多层结构，使沉降面积增大几倍，大幅度降低了清汁上升的速度，相对弥补了单层沉降器出现的这种缺陷。多尔式沉降器在保证清汁质量的前提下可以尽量的快放汁，减少器内存汁量和蔗汁停留时间。可以采用低液面操作，使沉降器内有较多空位，生产上有较大的缓冲余地，便于适应处理量和蔗汁沉降性质的波动，并可根据各层清汁的清度适当控制其放出量。多尔式沉降器也是国内糖厂普遍使用的沉降器，技术成熟，操作管理经验丰富，很适合亚硫酸法糖厂使用。所以本设计选用多尔式沉降器来对中和汁进行沉降处
41、理。2 泥汁过滤用沉降的方式分离得到的沉淀物，其中液体含量有90%以上。只起到增浓的作用，以减轻下一工序的负担。要把固液比较彻底地分离，还需使用过滤的方法。滤清汁质量对产品质量及糖分损失影响很大，故过滤操作是现代化糖厂生产中不可缺少的。过滤就是当悬浮物料通过由多孔性物质如细砂、活性炭、多孔陶瓷、滤布等构成的过滤率介质时，悬浮颗粒被截留，液体则通过成为滤液。若过滤不能比较完善地将糖汁中的固体微粒除去，使浑浊物进入滤液中导致下列不良的结果2：（1） 在进一步处理糖汁时引起非糖物复溶，降低了糖汁的纯度，并加深了糖汁的色泽；（2） 引起蒸发罐生成过多的积垢，降低了蒸发效能；（3） 增加了废蜜产率，减少
42、白砂糖的产量。因此，过滤泥汁的设备应在滤泥糖分损失最少及设备生产能力最大的条件下，保证能获得清澈透明的滤液；同时还要求设备紧凑、结构简单、操作方便、生产能连续化、自动化；在管理上不花费太多人力，操作费用低。目前我国糖厂使用的过滤设备主要有板框压滤机、环带式真空吸滤机及无滤布真空吸滤机三种。板框压滤机2 它的结构简单、紧凑，占用厂房面积较小；过滤面积大，为吸滤机的几倍；能使用较高的压力，过滤推动力大，适应糖厂各种不同的物料，包括蔗汁和糖浆的过滤，过滤性能较好，滤液清度高；滤泥水分和糖分都比真空吸滤机低很多，减少滤泥的数量和糖分损失。但是拆洗及装机劳动强度大，环境卫生差，滤布消耗多。洗滤布水量很大
43、更换滤布比较麻烦，所时间长，现在已基本被亚硫酸法糖厂淘汰。环带式真空吸滤机 它是一种较完善的过滤设备，其优点是2：可实现过滤的连续化、机械化和自动化；劳动强度低，省劳动力，工作环境得以改善；过滤所得滤泥的转光度较低，损失糖分较少；清汁浓度较高，减少蒸发罐的负担；设备投资较低，占地面积小。但也存在不少缺点主要是过滤压力差较小，因而过滤效能较低；滤布对过滤的阻力较大，过滤速度较低。难以适应过滤性能不好的蔗汁，也不能处理高浓度（如30oBx以上）的糖汁。此外，滤布在运行时容易走偏，使转鼓露空漏入泥汁，严重影响白砂糖质量。滤布因运行时受到较大的拉力，容易拉长和使孔隙变大，致滤汁清度降低，滤布消耗也较
44、大。它的滤泥水分比较高，带走糖分也比较多。洗滤布用水量较大，水中污染物较多，不利于环境保护。无滤布真空吸滤机 它是在环带式真空吸滤机的基础上取消滤布而使用金属筛网过滤并在过泥汁中加入少量蔗屑来助滤。它的结构简单，过滤速度快，处理量大，处理能力是环带式真空吸滤机的1.52倍，滤泥转光度也较低7。由于不使用滤布，不会产生洗滤布水，对环境不会造成污染，很少出现过滤困难，并易于操作管理，很适合现代化糖厂使用。三种设备中，干滤泥转光度最低、生产效率最高工人劳动强度最低的都是无滤布真空吸滤机，而且无滤布真空吸滤机可以实现污水零排放，这是另外两种设备所无法做到的。综合各种因素考虑，本设计决定选用无滤布真空吸
45、滤机作为过滤设备。3 滤汁处理无滤布真空吸滤机虽然从根本上解决了洗滤布水的问题，但其出来的清汁还含有不少的杂质，清澈程度也没达到要求，所以不能和沉降器出来的澄清汁混合进入蒸发罐。传统的做法是将滤汁回流至混合汁箱或中和汁箱或沉降器再处理，滤汁的再循环加重了沉降器处理负荷，更重要的是非糖分也进入这个循环系统，这对澄清效率是有害的，它加剧了蔗糖的转化，降低了糖品质量，增加了糖分损失，并增加了澄清剂用量，使糖汁停留时间加长并加大泥汁量，对产品质量和煮炼收回带来不利影响。所以是不够科学的处理方式。本设计不采取回流，而是对滤汁进行再处理。为解决滤汁的再循环问题，糖厂采取了磷酸上浮法、单层快速沉降器、斜波纹
46、板快速沉降器等多种技术手段，作为无滤布吸滤机的配套技术，使滤汁能直接去蒸发。几种技术的运行效果各不相同。磷酸上浮法 采用磷酸上浮法处理滤汁可以减少蔗糖转化损失，澄清汁纯度进一步提高；避免了钙盐的增加，有利于提高蔗糖产量和降低糖蜜量；滤汁停留时间短，减少了还原糖破坏；降低了色值和灰分8。但此方法的技术关键是控制充气量适当和消除过量的粗泡，浮清器要尽量减少死角，防止细菌繁殖，否则会导致pH降低，还原糖增加和纯度降低，而当滤汁来料偏少时，因停留时间过长也会出现pH值下降情况，从而影响生产。因分离过程与气、液、固三相都有关，必须弄清楚三者的相互影响，才能把上浮法使用好，对过程的稳定性要求较高。单层快速沉降器 在中和汁沉降中已论述，而且利用单层快速沉降器处理滤汁是让滤汁回流至中和汁，再一起在单层快速沉降器中沉降，这就增加了物料停留时间。与前述滤汁回流至多层连续沉降器相同，只不过单层快速沉降器的处理时间比多层连续沉降器的短，糖分损失少些，清汁质量也能符合要求。但是对操作和工艺的波动特别是加热温度的波动适应能力不强。斜波纹板快速沉降器9 斜波纹板快速沉降器采用低速惯性边界分离的原理，以波纹板组作为分离元件，融合曲面造粒、对流控制技术，使沉降效率大幅度提高，操作管理简单，只需吸滤机工兼管即可。滤汁在沉降器中的停留时间为1
