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上世纪90年代以来,随着制糖工艺的不断发展,糖分回收率不断提高,糖蜜酒精生产积垢问题日益严重,污垢的存在使传热系数降低,有时甚至出现阻塞,致使停止蒸馏洗塔。积垢不仅影响生产效率,亦给发酵带来极为不利的影响,产品质量难以保证,生产任务难以完成。本文对这一问题进行深入研究,监测甘蔗糖蜜酒精生产全流程,分析了发酵醪、蒸馏醪、蒸馏塔积垢的成分,并通过酒精生产模拟实验,追踪糖液成垢因子的分布状况,分析成垢机理。其研究结果如下:
(1)通过理论分析和X射线衍射、带能谱的扫描电子显微镜法和化学分析,确定成熟醪、蒸馏粗塔进料口附近和蒸馏粗塔塔层的积垢的主要成分是CaSO4以及有机物质,还含有少量的MgSO4、K2SO4、SiO2、CaCO3等。同时发现积垢形态、性质沿物料流经方向呈现不同变化。
(2)在模拟酒精生产实验中,主要分析了糖液中Ca2+浓度、SO42-浓度、电导率与积垢的关系。结果显示:在稀释阶段,随着硫酸的加入,糖液开始出现积垢现象;在发酵阶段,糖液中的SO42-含量、Ca2+含量、电导率达到最大,即可溶性固形物溶解度最大;在蒸馏阶段,糖液中的SO42-含量、Ca2+含量、电导率急剧减少,说明可沉积物总量增多,积垢明显增加。在整个过程中胶体的保护作用对积垢的发生有很大影响。
(3)运用可沉积物总量、可沉积无机物总量和可沉积有机物三个概念,分析不同来源糖蜜的积垢位置,预测选择、评价积垢控制位置和控制措施。
(4)通过实验证实糖蜜中的胶体对成垢物质的保护作用,发现发酵过程中单位质量的胶体对灰分的吸附量是恒定的。同时,发现胶体物质对CaSO4的结晶有阻碍作用。
(5)根据前期的实验结果,从理论上对成垢物质在糖蜜酒精生产过程中的运行机制进行了分析,提出了糖蜜酒精蒸馏过程积垢形成机制。