專利名稱：碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其變?yōu)橛杏梦镔|(zhì)的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏?物質(zhì)的工藝。
背景技術(shù)：
目前世界上絕大多數(shù)甜菜糖廠和部分甘蔗糖廠使用碳酸法工藝生產(chǎn)白砂糖。 這種工藝的優(yōu)點是生產(chǎn)的白糖的質(zhì)量較高，優(yōu)于甘蔗糖廠普遍采用的亞硫酸法工 藝。但它產(chǎn)生大量的固體廢棄物——濾泥，無法利用，要堆填于荒野，占據(jù)大量 土地，并造成環(huán)境污染。碳酸法的基本工藝是在糖汁(甜菜汁或甘蔗汁)中加入大量的石灰(對甜菜 或甘蔗的比例為2 3%)，通入二氧化碳生成大量的碳酸鈣沉淀物，后者能夠大 量吸附糖汁中的各種雜質(zhì)，如有色物、膠體和懸浮物，并能加速糖汁的過濾。過 濾后的糖汁色澤淺、純度高，可以用結(jié)晶法制得較高質(zhì)量的白糖，而且蔗糖的回 收率較高。長期的實踐經(jīng)驗和理論研究說明，為得到高質(zhì)量的清糖汁和使過濾順 利進行，需要較高的加灰量，而且石灰和二氧化碳的反應要在堿性條件(pH8.5 ll)下進行。這樣在糖汁過濾時就產(chǎn)生大量的堿性濾泥，它的主要成分是碳酸鈣， 但還有相當比例的有機物和色素，很難利用。這是因為它的堿性強、有機物和"有 肥效"的成分少不能做肥料，而用作水泥的原料亦有多種困難。碳酸法糖廠的濾 泥量很大，約為所處理的甜菜或甘蔗量的10%， 一個糖廠年排濾泥量數(shù)萬噸。 很多糖廠把它們丟棄在荒野中，附件的山溝、洼地幾年就被填滿，要轉(zhuǎn)移到較遠 的堆場。在下雨時雨水將這些濾泥大量帶走，引起下游地區(qū)的農(nóng)作物和魚類死亡， 糖廠要大量賠償損失。人們對這個問題已經(jīng)進行了很多年的研究，但至今尚未有一個有效的解決方 法。已經(jīng)有不少糖廠為了回避這個問題，不再用碳酸法工藝而改用亞硫酸法工藝， 但生產(chǎn)的白糖質(zhì)量比不上碳酸法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于為碳酸法糖廠提供一種減少和消除固體廢棄物排放并將 其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦镔|(zhì)的工藝，該工藝可大幅度減少糖廠固體廢棄物的數(shù)量，并將它 們加工成為有用的物質(zhì)，實現(xiàn)"零排放"，同時保留碳酸法制糖產(chǎn)品質(zhì)量高和回 收率高的優(yōu)點。本發(fā)明提供的碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦?質(zhì)的工藝，包括以下步驟(1) 、先用低溫磷浮法處理糖汁將甜菜汁或甘蔗汁，經(jīng)過預加石灰乳至pH值7.2 8.0、在60 70。C之間加入磷酸和石灰乳，其中磷酸的加入量按五氧化 二磷計算為0.2 0.3g/L，加石灰乳至pH7.3 7.8，以及由制泡系統(tǒng)制備的幼細、 均勻并有良好活性的氣泡，然后加入絮凝劑，攪拌以促進絮凝，此時糖汁中的大 量雜質(zhì)包括各種懸浮物和部分色素及膠體，與磷酸鈣和絮凝劑一起凝聚成為穩(wěn)固 的、內(nèi)部含大量微細氣泡的顆粒，然后進入平流式快速浮清器，上述雜質(zhì)迅速浮 上液面，逐漸濃縮成為濃稠深色的浮渣，用連續(xù)的機械撥槳刮出，哮部得到基本 清亮、質(zhì)量良好的浮清汁；(2) 、將低溫磷浮法處理得到的浮清汁進入碳酸法主流程，沿用糖廠現(xiàn)有的 碳酸法工藝，即先預加石灰乳到pH10 11，再加灰及進行第一次碳酸飽充，然 后過濾，再進行第二次碳酸飽充，再次過濾，而在碳酸飽充的過程中加入聚合氯 化鋁作清凈劑和脫色劑，得到的濾汁經(jīng)過硫漂后進入蒸發(fā)罐濃縮成為糖漿，再煮 制成結(jié)晶糖；(3) 、將低溫磷浮法處理形成的浮渣用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥為中性， 然后對甜菜糖廠和甘蔗糖廠的濾泥分別作出不同處理甜菜糖廠的浮渣濾泥的主要成分是汁中原有的碎菜絲，以及化學反應生成的 蛋白質(zhì)和果膠等的凝結(jié)物和少量磷酸鈣，可應用在兩方面①將濾泥加入到甜菜 廢絲中一起壓干成為廢粕副產(chǎn)品；②將濾泥加入蛋白酶和果膠酶水解，得到氨基 酸和其他有機物，加入到糖廠的最終糖蜜中，提高糖蜜的含氮量和作為發(fā)酵工業(yè) 原料；甘蔗糖廠的浮渣濾泥的主要成分是蔗屑、蔗蠟、蔗脂、蛋白質(zhì)凝結(jié)物和磷酸 鈣。它含有機物75 80%，五氧化二磷5 7%，粗蛋白約10%,是很好的天然 肥料，應用在兩方面①直接做肥料或干燥后作復合肥的配料；②從濾泥中分離提取蔗蠟以及氨基酸復合物；(4)、將碳酸法處理的糖汁用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥送到水泥廠添加 到水泥原料中一起燒成水泥或在糖廠中用煙道器把它進一步干燥，再粉碎和篩選 后用作工業(yè)填充劑。這樣，碳酸法糖廠的濾泥就全部利用，實現(xiàn)這一部分的零排放。應用本發(fā)明 工藝，糖廠可沿用原有的碳酸法流程，但有兩項重大改變，艮P:1. 先用低溫磷浮法處理糖汁，這步處理除去了糖汁中的大量雜質(zhì)，可以大 幅度地減少碳酸法處理所需的加灰量以及減少其后糖汁的過濾困難，總加灰量可 減少60 70%，將濾泥的數(shù)量減少至原來的1/3左右。2. 在碳酸飽充過程中加入聚合氯化鋁作清凈劑和脫色劑，部分代替碳酸鈣 的作用。由于聚合氯化鋁有很強的將有機膠體和有色物凝聚沉淀的功能，并由于 前面經(jīng)過了低溫磷浮法處理已除去了大量有機雜質(zhì)，可以保證這一級的低加灰量 的碳酸法能夠達到原來碳酸法的清汁質(zhì)量和過濾速度，而且只需較少的過濾設(shè) 備。這級的濾泥很少有機物，很適合用做水泥的原料，不良影響很少。本發(fā)明亦提供了從甘蔗糖廠的浮渣濾泥中分離提取蔗蠟以及氨基酸復合物 的方法，該方法包括以下步驟1) 、將浮渣濾泥加酸攪拌，將其中的大部分無機物和色素溶解，用過濾機分 離除去；2) 、將步驟l)余下的固體物加入蛋白酶將蛋白質(zhì)水解，成為溶解性的小分 子多肽和氨基酸，而甘蔗類脂物不溶于水；3) 、將步驟2)的不溶物分離出來，加水加熱和高速攪拌，類脂物熔化并浮 升到水面上，冷卻后將其撇出，瀝去水分即得到甘蔗類脂物，包括蔗脂和蔗蠟；4) 、將步驟3)的甘蔗類脂物除水后加入丙酮攪拌，蔗脂溶解于丙酮，而蔗 蠟不溶，將其過濾分離出粗蔗蠟，加入酒精加熱將它溶解，得到的熱蔗蠟溶液放 入真空容器中，將酒精蒸發(fā)回收，冷卻后蔗蠟不溶于冷酒精而析出，分離出來再 精制成高質(zhì)量的蔗蠟。
具體實施方式
本發(fā)明提供的碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦?質(zhì)的工藝，包括以下步驟.-(1) 、先用低溫磷浮法處理糖汁將甜菜汁或甘蔗汁，經(jīng)過預加石灰乳至pH值7.2 8.0、在60 7(TC之間加入磷酸和石灰乳，其中磷酸的加入量按五氧化 二磷計算為0.2 0.3g/L,加石灰乳至pH7.3 7.8，以及由制泡系統(tǒng)制備的幼細、 均勻并有良好活性的氣泡，然后加入絮凝劑，攪拌以促進絮凝，此時糖汁中的大 量雜質(zhì)包括各種懸浮物和部分色素及膠體，與磷酸鈣和絮凝劑一起凝聚成為穩(wěn)固 的、內(nèi)部含大量微細氣泡的顆粒，然后進入平流式快速浮清器，上述雜質(zhì)迅速浮 上液面，逐漸濃縮成為濃稠深色的浮渣，用連續(xù)的機械撥槳刮出，底部得到基本 清亮、質(zhì)量良好的浮清汁；(2) 、將低溫磷浮法處理得到的浮清汁進入碳酸法主流程，沿用糖廠現(xiàn)有的 碳酸法工藝，即先預加石灰乳到pH10 11，再加灰及進行第一次碳酸飽充，然 后過濾，再進行第二次碳酸飽充，再次過濾，而在碳酸飽充的過程中加入聚合氯 化鋁作清凈劑和脫色劑，得到的濾汁經(jīng)過硫漂后進入蒸發(fā)罐濃縮成為糖漿，再煮 制成結(jié)晶糖；(3) 、將低溫磷浮法處理形成的浮渣用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥為中性， 然后對甜菜糖廠和甘蔗糖廠的濾泥分別作出不同處理甜菜糖廠的浮渣濾泥的主要成分是汁中原有的碎菜絲，以及化學反應生成的 蛋白質(zhì)和果膠等的凝結(jié)物和少量磷酸鈣，可應用在兩方面①將濾泥加入到甜菜 廢絲中一起壓干成為廢粕副產(chǎn)品；②將濾泥加入蛋白酶和果膠酶水解，得到氨基酸和其他有機物，加入到糖廠的最終糖蜜中，提高糖蜜的含氮量和作為發(fā)酵工業(yè)原料；甘蔗糖廠的浮渣濾泥的主要成分是蔗屑、蔗蠟、蔗脂、蛋白質(zhì)凝結(jié)物和磷酸 鈣。它含有機物75 80%,五氧化二磷5 7%，粗蛋白約10%，是很好的天然 肥料，應用在兩方面①直接做肥料或干燥后作復合肥的配料；②從濾泥中分離 提取蔗蠟以及氨基酸復合物；(4) 、將碳酸法處理的糖汁用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥含水分約35% (由于前面的處理已經(jīng)除去了大量的膠體和有機物，這種濾泥的水分比較低，因而總重量也較少)，它的主要成分為碳酸鈣，含量超過80%，還有少量的鎂、鋁、 鐵、硅的氧化物，含有機物很少，可以送到水泥廠添加到水泥原料中一起燒成水 泥(它的不良成分很少，不影響水泥質(zhì)量和生產(chǎn)過程，無其他副作用，因數(shù)量不很大，較易安排)，也可以在糖廠中用煙道器把它進一步干燥，再粉碎和篩選后 用作工業(yè)填充劑。本發(fā)明提供的從甘蔗糖廠的浮渣濾泥中分離提取蔗蠟以及氨基酸復合物的 方法，包括以下步驟1) 、將浮渣濾泥加硫酸或鹽酸攪拌，將其中的大部分無機物和色素溶解，用 過濾機分離除去；2) 、將步驟l)余下的固體物加入蛋白酶將蛋白質(zhì)水解，成為溶解性的小分 子多肽和氨基酸，而甘蔗類脂物不溶于水；3) 、將步驟2)的不溶物分離出來，加水加熱和高速攪拌，類脂物熔化并浮 升到水面上，冷卻后將其撇出，瀝去水分即得到甘蔗類脂物，包括蔗脂和蔗蠟；4) 、將步驟3)的甘蔗類脂物除水后加入丙酮攪拌，蔗脂溶解于丙酮，而蔗 蠟不溶，將其過濾分離出粗蔗蠟，加入酒精加熱將它溶解，得到的熱蔗蠟溶液放 入真空容器中，將酒精蒸發(fā)回收，冷卻后蔗蠟不溶于冷酒精而析出，分離出來再 精制成高質(zhì)量的蔗蠟。應用實施例1一個日處理5000噸甜菜的糖廠，甜菜滲出汁處理過程如下1、 低溫磷浮法處理溫度為60 70'C。如滲出汁溫度未達到，則要增加一臺加熱器，如溫度達到則不用。隨后加入石灰乳和工業(yè)磷酸，工業(yè)磷酸每天用量為1 1.3噸，并充氣和加絮凝劑，絮凝劑每天用量約15kg，進行浮升分離。需 要增加的設(shè)備為一臺反應器(30mS)、一臺平流式快速浮清器(直徑6m，高1.5m)、 以及制泡機和其他一些附屬設(shè)備。2、 碳酸法處理應用糖廠原有的流程和設(shè)備，只作少量調(diào)整，并可根據(jù)實 際情況減少所用設(shè)備。有些糖廠現(xiàn)在已經(jīng)使用隔膜式壓濾機，就最為方便。3、 低溫磷浮的浮渣用壓濾機過濾，濾泥在前期先加入到甜菜廢絲中， 一起 壓干成為副產(chǎn)品，后期再增加用酶水解的工藝和設(shè)備。碳酸法的濾泥，前期宜用 于做水泥原料，后期再增設(shè)干燥和篩選設(shè)備，生產(chǎn)其他工業(yè)原料。 應用實施例2一個日處理5000噸甘蔗的糖廠，甘蔗壓出汁處理過程如下1、低溫磷浮法處理蔗汁先預灰到微堿性，加熱到約60'C。隨后加入石灰乳和工業(yè)磷酸，工業(yè)磷酸每天用量為1 1.3噸，并充氣和加絮凝劑，絮凝劑每 天用量約15kg，進行浮升分離。需要增加的設(shè)備為一臺反應器(30m3)、 一臺平 流式快速浮清器(直徑6m，高l,5m)、以及制泡機和其他一些附屬設(shè)備。2、 碳酸法處理應用糖廠原有的流程和設(shè)備，只作少量調(diào)整，并可根據(jù)實 際情況減少所用設(shè)備。3、 低溫磷浮的浮渣用壓濾機過濾。濾泥可用于做肥料，亦可用于深加工， 按具體實施方式
所述方法，每日可制得蔗蠟3000 6000kg，氨基酸液含氮量 800 1200kg (折算為蛋白質(zhì)5000 7500kg)。這些數(shù)據(jù)隨甘蔗中蔗蠟和蛋白質(zhì) 的含量而變化。在初期應用時，可先處理一部分(如約20%)的浮渣濾泥，待 新流程運行正常后再擴大處理全部浮渣濾泥。4、 碳酸法的濾泥，用作制水泥的原料。
權(quán)利要求
1.一種碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦镔|(zhì)的工藝，其特征在于包括以下步驟(1)、先用低溫磷浮法處理糖汁將甜菜汁或甘蔗汁，經(jīng)過預加石灰乳至pH值7.2～8.0、在60～70℃之間加入磷酸和石灰乳，其中磷酸的加入量按五氧化二磷計算為0.2～0.3g/L，加石灰乳至pH7.3～7.8，以及由制泡系統(tǒng)制備的幼細、均勻并有良好活性的氣泡，然后加入絮凝劑，攪拌以促進絮凝，此時糖汁中的大量雜質(zhì)包括各種懸浮物和部分色素及膠體，與磷酸鈣和絮凝劑一起凝聚成為穩(wěn)固的、內(nèi)部含大量微細氣泡的顆粒，然后進入平流式快速浮清器，上述雜質(zhì)迅速浮上液面，逐漸濃縮成為濃稠深色的浮渣，用連續(xù)的機械撥槳刮出，底部得到基本清亮、質(zhì)量良好的浮清汁；(2)、將低溫磷浮法處理得到的浮清汁進入碳酸法主流程，沿用糖廠現(xiàn)有的碳酸法工藝，即先預加石灰乳到pH10～11，再加灰及進行第一次碳酸飽充，然后過濾，再進行第二次碳酸飽充，再次過濾，而在碳酸飽充的過程中加入聚合氯化鋁作清凈劑和脫色劑，得到的濾汁經(jīng)過硫漂后進入蒸發(fā)罐濃縮成為糖漿，再煮制成結(jié)晶糖；(3)、將低溫磷浮法處理形成的浮渣用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥為中性，然后對甜菜糖廠和甘蔗糖廠的濾泥分別作出不同處理甜菜糖廠的浮渣濾泥應用在兩方面①將濾泥加入到甜菜廢絲中一起壓干成為廢粕副產(chǎn)品；②將濾泥加入蛋白酶和果膠酶水解，得到氨基酸和其他有機物，加入到糖廠的最終糖蜜中，提高糖蜜的含氮量和作為發(fā)酵工業(yè)原料；甘蔗糖廠的浮渣濾泥應用在兩方面①直接做肥料或干燥后作復合肥的配料；②從濾泥中分離提取蔗蠟以及氨基酸復合物；(4)、將碳酸法處理的糖汁用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥送到水泥廠添加到水泥原料中一起燒成水泥或在糖廠中用煙道器把它進一步干燥，再粉碎和篩選后用作工業(yè)填充劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于從甘蔗糖廠浮渣濾泥中分離提 取蔗蠟以及氨基酸復合物的方法是1)、將浮渣濾泥加酸攪拌，將其中的大部分無機物和色素溶解，用過濾機分 離除去；1X膠態(tài)幾丁質(zhì)作為底物，pH-7緩沖液，37X:反應1小時，加入3mLDNS,10(TC 反應10min中止反應，迅速用冷水冷卻，離心取上清測定其OD54onm值。酶活 定義pH二7緩沖液環(huán)境，37°C，每分鐘催化膠態(tài)幾丁質(zhì)生成lmgNAG(乙酰氨 基葡萄糖)定義為一個酶活單位。按照該方法經(jīng)初步測定所構(gòu)建并篩選的重組大 腸桿菌產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的酶活為100U/mg。實施例5.木霉內(nèi)切幾丁質(zhì)酶cDNA的真核表達載體的構(gòu)建如圖5所示，為木霉內(nèi)切幾丁質(zhì)酶cDNA不含信號肽的真核表達載體的構(gòu) 建流程。用堿法提取質(zhì)粒pMD-ECH和巴斯德畢赤酵母原始表達載體pPIC9K (購自 美國Invitrogen公司)，以P3和P4為引物，P3 (SEQ ID NO.6): 5'-CATGAATTCGCCAGCGGATATGCAAACGCC-3' P4 (SEQ ID NO.7 ): 5'-AAGCGGCCGCCTAGTTGAGACCGCTTCGGATGTT-3' 以pMD-ECH為模板，用PCR技術(shù)擴增出不含信號肽的內(nèi)切幾丁質(zhì)酶基因 MECH片斷，用限制性內(nèi)切酶EcoRI和Notl雙酶切后插入經(jīng)EcoRI和Notl雙酶 切的畢赤酵母表達載體pPIC9K多克隆位點，得到真核表達載體pPIC9K-MECH。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本 發(fā)明，而并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述 實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳酸法糖廠減少和消除固體廢棄物排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦镔|(zhì)的工藝，該工藝先用低溫磷浮法處理糖汁，然后再將低溫磷浮法處理得到的浮清汁進入碳酸法主流程，沿用糖廠現(xiàn)有的碳酸法工藝進行，最后將低溫磷浮法處理形成的浮渣用壓濾機過濾，以及將碳酸法處理的糖汁用壓濾機過濾，過濾形成的濾泥分別作出不同處理。本發(fā)明工藝可大幅度減少糖廠固體廢棄物的數(shù)量，并將它們加工成為有用的物質(zhì)，實現(xiàn)“零排放”，同時保留碳酸法制糖產(chǎn)品質(zhì)量高和回收率高的優(yōu)點。
文檔編號C13B20/06GK101225448SQ20081002612
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者霍漢鎮(zhèn) 申請人:霍漢鎮(zhèn)