制糖生产工艺中辅料硫磺利用率分析论文
【摘要】硫磺燃烧利用后主要以亚硫酸盐和升华硫形式存在。根据制糖生产工艺参数，本研究采取检测滤泥、糖蜜、白砂糖、赤砂糖中的升华硫和亚硫酸盐中的硫含量来探究制糖生产中辅助材料硫磺的利用率。
【关键词】制糖；硫磺；利用率；亚硫酸钙
【中图分类号】TS245【文献识别码】A【文章编号】2095-3518（2016）02-26-01
1前言
硫磺是甘蔗制糖工艺生产中的重要辅助材料之一，研究查明硫磺在制糖工艺生产中的实际利用情况，对提高硫磺的利用效率、降低制糖成本有重要的参考作用。硫磺燃烧后产生的`二氧化硫通过与预灰的甘蔗汁混合，进行蔗汁的硫熏中和，同时产生大量亚硫酸钙沉淀，并能吸附蔗汁中的胶体和色素一起沉降而除去，使蔗汁得以澄清。但是硫磺燃烧时，会有部分硫磺在高温环境中产生升华，导致部分硫磺未能充分燃烧并以升华硫的形式损失掉。本研究分析制糖生产过程中单质硫的可能去向进行检测，通过分析检测滤泥、糖蜜、白砂糖和赤砂糖中的硫含量，研究制糖生产过程中硫磺的利用率，从而减少硫磺使用量，达到降低制糖生产成本的目的提供相关基础数据。
2试验部分
2.1试验原理2.1.1亚硫酸钙的检测原理亚硫酸钙在酸性溶液中可以溶解生产亚硫酸根离子，加入淀粉指示剂，用已知浓度的碘溶液滴定亚硫酸根离子至变蓝结束。通过计算碘溶液消耗量计算亚硫酸根离子含量，从而折算出亚硫酸钙中的硫含量。化学反应方程式：CaSO3+I2+H2O=CaSO4+2HI（酸性条件下）。2.1.2升华硫的检测原理硫与亚硫酸钠溶液加热共煮转化成硫代硫酸钠，用已知浓度的碘液滴定，过量的亚硫酸钠用甲醛掩蔽之。化学反应方程式：S+NaSO3=Na2S2O3HCHO+NaSO3+H2O=H2C(OH)SO3Na+NaOHI2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI2.2试验药品和试剂无水亚硫酸钠；甲醛；无水乙醇；冰醋酸；0.0292mol/L碘液；1%酚酞指示剂溶液；0.1mol/L盐酸溶液；1%淀粉指示剂溶液。2.3试验方法2.3.1亚硫酸钙检测步骤称取一定质量的检测样品，加入5ml0.1mol/L盐酸溶液，摇匀至样品溶解，然后定容至100ml，加入10ml1%淀粉指示剂溶液，摇匀。用0.0292mol/L碘液滴定至溶液变蓝即到终点。对照组用相同质量的水替代样品进行检测。2.3.2升华硫检测步骤称取一定质量的样品，加入25ml无水乙醇润湿，加入50ml水和5.000g亚硫酸钠，加热至微沸维持10min，然后冷却至室温，定容至250ml。吸取50ml上述溶液于250ml锥形瓶中，加入7ml甲醛溶液，放置4min后加入2滴1%酚酞指示剂溶液，用冰醋酸溶液滴定至红色消失并过量至5滴，加入5ml1%淀粉指示剂溶液，用0.0292mol/L碘液滴定至蓝色出现并且蓝色维持5s以上为滴定终点。对照组用相同质量的水替代样品进行检测。2.4结果计算升华硫含量和亚硫酸钙中硫含量分别按各自的化学反应方程式计算。
3试验结果与分析
3.1升华硫和亚硫酸盐中硫含量百分比检测结果3.2制糖工艺中辅料硫磺的物料衡算根据制糖生产工艺参数，硫磺与甘蔗比为0.13%；滤泥与甘蔗比为3.80%，滤泥水份为71.30%；糖蜜与甘蔗比为3.25%；白砂糖与甘蔗比为12.00%；赤砂糖与甘蔗比为1.00%。按日榨甘蔗4000吨计算，结果如下：日硫磺使用量：4000吨×0.13%=5.200吨；日滤泥中硫含量：4000吨×3.80%×（1-71.30%）×（1%+10.147%）=4.863吨，其中升华硫0.436吨，亚硫酸钙16.6吨，折算成单质硫4.427吨。日糖蜜中硫含量：4000吨×3.25%×（0.118%+0.08%）=0.257吨，其中升华硫0.153吨，亚硫酸钙0.390吨，折算成单质硫0.104吨；日白砂糖中硫含量：4000吨×12.00%×12mg/kg=5.760kg。日赤砂糖中硫含量：4000吨×1.00%×35mg/kg=1.400kg制糖生产过程中中间制品、成品和副产物中硫总含量为5.120吨，总燃硫量为5.200吨，差值0.073吨是硫磺炉二氧化硫尾气排放造成的硫损失。每日硫磺燃烧时升华硫总量为0.590吨，占日消耗硫磺总量的11.35%。亚硫酸盐中硫总量为4.531吨，占日消耗硫磺总量的87.13%。综上所述，制糖生产中辅助材料硫磺经燃烧后有87.13%的硫磺以亚硫酸钙盐形式进入到滤泥和糖蜜中，占11.35%的硫磺未经燃烧以升华硫形式进入到滤泥和糖蜜中，约1.50%硫磺以二氧化硫气体形式排放，极微量硫以亚硫酸盐形式残留于成品糖中。因此，今后可以通过优化改造硫磺炉的结构和精准控制硫磺燃烧条件，降低升华硫的产生量，从而提高硫磺的有效利用率，降低制糖生产成本。
参考文献
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