利用鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成碳酸鈣澄清粗糖液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)化制糖及環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及一種利用鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成碳酸鈣澄清粗糖液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制糖行業(yè)在我國是涉及國計(jì)民生的重要行業(yè)，也是我國食品工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的九大行業(yè)之一。糖是絕大多數(shù)食品的原料，價(jià)格波動(dòng)對(duì)CPI影響很大，為此，國家自1991年開始專門建立了食糖戰(zhàn)略儲(chǔ)備，保障食糖安全。糖料是世界農(nóng)業(yè)的大宗經(jīng)濟(jì)作物之一，也是我國農(nóng)業(yè)僅次于棉花、食用油料的大宗經(jīng)濟(jì)作物，我國是世界第三大產(chǎn)糖國和第二大食糖消費(fèi)國。糖業(yè)也是拉動(dòng)欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、4000萬糖農(nóng)脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)。糖業(yè)的發(fā)展是關(guān)系欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、脫貧、生活水平提高和社會(huì)安定的大問題。
[0003]制糖行業(yè)同時(shí)是我國廢棄物排放量最大的食品行業(yè)，2012/2013榨季排放煙道氣1100億標(biāo)準(zhǔn)立方，二氧化碳2600萬噸。我國甘蔗糖廠多數(shù)采用亞硫酸法制糖工藝，由于亞硫酸對(duì)色素的還原漂白作用不穩(wěn)定，糖品久放返色，灰分、不溶物雜質(zhì)含量高，產(chǎn)品含硫量在20mg/kg以上(國家標(biāo)準(zhǔn)GB317-2006規(guī)定一級(jí)白砂糖含硫量彡30mg/kg)，與發(fā)達(dá)國家精制糖品含硫量小于6mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)尚有很大差距，影響糖品安全。重污染、產(chǎn)品質(zhì)量差等已成為影響甘蔗制糖行業(yè)生存與可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題。
[0004]原糖溶解的或從甜菜或甘蔗等原料中提取的粗糖液含有2-20%的雜質(zhì)，制糖企業(yè)利用傳統(tǒng)的碳酸飽充工藝澄清的糖液經(jīng)過結(jié)晶操作單元所得糖產(chǎn)品，其純度高、色澤低。而傳統(tǒng)碳酸飽充工藝中用到的澄清劑二氧化碳主要是通過在石灰窯內(nèi)煅燒石灰石制備得到。此外，煅燒制得的二氧化碳除一部分被作為澄清劑使用外，其余全部排向大氣。另一方面，制糖企業(yè)的鍋爐燃燒煤、原油、天然氣、廢棄纖維等燃料后，經(jīng)過簡單的水膜洗除塵除渣處理，煙氣仍然含有0)2和N 2及O 2等氣體成分，其中CO 2的含量為7-12% (體積百分比)，直接排放到大氣，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。因此如何充分資源化循環(huán)利用煙道氣中二氧化碳，是目前制糖企業(yè)需要解決的一個(gè)重要科技問題。
[0005]發(fā)達(dá)國家糖廠由于采用節(jié)能高壓鍋爐，煙道氣二氧化碳含量在14%以上，煙道氣精制糖漿已廣泛應(yīng)用于采用原糖作原料的精煉糖廠。將低濃度煙道氣用于難度更大的一步法耕地白糖生產(chǎn)，加之國內(nèi)大部分糖廠為80年代中低壓鍋爐，煙道氣二氧化碳濃度只有7-12%,且波動(dòng)大、吸收率低，影響制糖工藝經(jīng)濟(jì)及穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]自發(fā)現(xiàn)制糖澄清工藝碳酸飽充法以來，人們對(duì)其應(yīng)用及相關(guān)研宄已有100多年的歷史。應(yīng)用鍋爐煙道氣澄清糖液已吸引了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。中國發(fā)明專利ZL201410088309.0權(quán)利要求2和6中公布了利用0)2制備碳酸氫鈣與單寧反應(yīng)澄清糖液。中國發(fā)明專利ZL 201210458659.2公布了一種鍋爐煙氣的二氧化碳吸收、活化方法及其應(yīng)用。專利US2005229813A1權(quán)利要求中提及了粗甘蔗汁加入蔗糖鈣，通過通入二氧化碳生成碳酸鈣澄清糖液。上述專利技術(shù)主要利用的是蔗糖鈣與二氧化碳反應(yīng)或者在糖液中過飽充氫氧化鈣與氫氧化鈣反應(yīng)制備碳酸鈣，工藝復(fù)雜，成本高，且不能保證加入碳酸氫鈣量的穩(wěn)定性和可控性，還不能解決應(yīng)用鍋爐煙道氣飽充澄清糖液過程中存在二氧化碳純度低、濃度波動(dòng)大和吸收率低等共性關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種解決應(yīng)用鍋爐煙道氣中二氧化碳制備碳酸鈣澄清糖液過程存在的純度低、濃度波動(dòng)大和吸收率低等關(guān)鍵問題，提供一種節(jié)約能源、成本低、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)保效果好的利用鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成碳酸鈣澄清粗糖液的方法。
[0008]本發(fā)明通過下述技術(shù)步驟實(shí)施:
[0009]利用鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成碳酸鈣澄清粗糖液的方法，包括下述步驟:
[0010](I)在酸性的粗糖液中加入溫度為25_45°C的飽和碳酸氫鈣溶液，攪拌混合；所述飽和碳酸氫鈣溶液通過5-10° Be的氫氧化鈣乳液中通入過量的含0)2的鍋爐煙道氣至pH值下降為6.0-6.9制得；
[0011](2)將質(zhì)量濃度為10-30%的蔗糖一鈣溶液加入到步驟(I)得到的混合溶液體系中，攪拌反應(yīng)時(shí)間2-10min后，加熱反應(yīng)物體系溫度至55-90 °C ；
[0012](3)將步驟(2)加熱的反應(yīng)物體系泵入氣-液反應(yīng)器，同時(shí)通入鍋爐煙道氣飽充調(diào)整反應(yīng)物體系pH值至8.2-10.6 ；
[0013](4)過濾，收取濾過清液；
[0014]以有效成分CaO計(jì)，所述加入飽和碳酸氫鈣溶液加入量為粗糖液質(zhì)量的
0.4-1.5%，所述加入蔗糖一鈣溶液加入量為飽和碳酸氫鈣溶液質(zhì)量的1-1.1倍。
[0015]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述的酸性的粗糖液是指用5-10° Be的石灰乳或質(zhì)量濃度為8-12%的磷酸調(diào)節(jié)粗糖液pH值為6.0-6.9。
[0016]優(yōu)選地，粗糖液是混合汁經(jīng)氣浮工藝技術(shù)處理后的糖液或原糖與水按質(zhì)量比1:4-1:1溶解的糖液。
[0017]優(yōu)選地，所述蔗糖一鈣溶液為氫氧化鈣乳液與粗糖液中蔗糖在pH值為10.5-11.0的條件下反應(yīng)生成。
[0018]優(yōu)選地，步驟(2)加熱反應(yīng)物體系溫度至60_70°C。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明先用煙道氣過飽充Ca (OH) 2乳液生成的飽和Ca (HCO 3)2溶液加入粗糖液，然后再加入用部分Ca (OH) 2乳液與部分粗糖液中蔗糖反應(yīng)制備成高度溶解分散的蔗糖一鈣(C12H21O11 -CaOH)溶液，通過碳酸氫鈣與蔗糖一鈣反應(yīng)先生成大量碳酸鈣吸附粗糖液中的非糖分雜質(zhì)后，最后只是調(diào)整性的少量通入含0)2的鍋爐煙道氣與未反應(yīng)的蔗糖一鈣中有效CaO反應(yīng)生成碳酸鈣。該體系可將煙道氣的波動(dòng)性和純度低問題，在澄清工藝體系外解決。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0021](I)本發(fā)明利用蔗糖一鈣(C12H21O11 -CaOH)具有高度分散性的特點(diǎn)，非常有利于增大與煙道氣中二氧化碳的接觸面積，縮短碳酸飽充時(shí)間，解決了二氧化碳吸收率低的問題。
[0022](2)本發(fā)明通過加入溫度25-45°C條件下的飽和Ca (HCO3)2溶液，可保證有效CaO加入糖液中的穩(wěn)定性和可控性，避免Ca (HCO3)2在稍高溫度(大于50 °C)條件下易分解成碳酸鈣和二氧化碳，因分解生成的碳酸鈣的表面特性不利于吸附粗糖液中雜質(zhì)。
[0023](3)本發(fā)明用鍋爐煙道氣分段式工藝碳酸飽充可制備質(zhì)量優(yōu)的碳酸鈣，能有效吸附粗糖液中的非糖分雜質(zhì)，工藝過程簡單。
[0024](4)本發(fā)明可減少石灰窯所用石灰石的運(yùn)輸量和存儲(chǔ)場地，減少粉塵排放量，環(huán)保效果好，能降低企業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0025](5)本發(fā)明可減少鍋爐煙道氣中CO2排放量，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、充分利用資源具有重要意義。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成碳酸鈣澄清粗糖液的工藝流程示
O
[0027]圖2為實(shí)施例4中利用鍋爐煙道氣分段式碳酸飽充生成的碳酸鈣形貌的掃描電子顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0029]實(shí)施例1
[0030]鍋爐煙道氣取自糖廠的燃煤、纖維素和木質(zhì)素混合的鍋爐，二氧化碳含量7-12%(體積百分比)。
[0031]粗糖液:由甘蔗混合汁經(jīng)氣浮工藝技術(shù)處理后得濃度為18° Bx的粗糖液；用濃度為6± 1° Be的石灰乳調(diào)節(jié)粗糖液pH至6.8±0.1。
[0032]制備飽和碳酸氫鈣溶液:由6±1° Be的氫氧化鈣乳液中通入過量的含CO2的鍋爐煙道氣至pH值下降至6.8 ±0.1而制得。
[0033]制備蔗糖一鈣溶液:由氫氧化鈣乳液與蔗糖在pH值為10.6±0.1的條件下反應(yīng)生成。
[0034]取18° Bx的粗糖液1000g，在粗糖液中加入溫度為26±1°C條件下的含15g有效CaO的飽和碳酸氫鈣溶液，攪拌混合，然后加入質(zhì)量濃度為30± I %的含16gCa0的蔗糖一鈣溶液，攪拌反應(yīng)時(shí)間1min后，加熱反應(yīng)物體系溫度至55 ± I °C后泵入常規(guī)的氣-液反應(yīng)器，同時(shí)通入鍋爐煙道氣調(diào)整反應(yīng)物體系pH至10.2±0.1 ;過濾，收取濾過清液。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ICUMSA中的測定方法檢測主要清凈參數(shù)，結(jié)果表明:粗糖液處理前純度為83.5% (重量百分比)，粗糖液處理后濾過清液純度為85.7% (重量百分比)，提高純度差為85.7-83.5=2.2AP ;粗糖液處理前色值為8700 IU56tol,粗糖液處理后濾過清液色值為110 O IU56tlnm，脫色率為(8700-1100)/8700X 100%= 87.3% ;處理前渾濁度:1200BTU ;處理后濾過清液渾濁度:60BTU，渾濁度去除率:(1200-60)/1200X 100%= 95.0%