制糖工业的核心是从富含杂质的甘蔗汁或甜菜汁中纯净地提取蔗糖。这一“澄清”或“清净”过程，石灰（通常是熟石灰浆，即石灰乳）是不可或缺的化学助手，其作用远不止于简单的酸碱调节。
石灰在糖汁澄清中发挥着一系列协同的化学与物理化学作用：
- 中和有机酸：糖汁中含有柠檬酸、乌头酸等有机酸，会促使蔗糖在加热时水解为葡萄糖和果糖（即“转化糖”），导致产率下降。加灰中和这些酸，创造碱性或近中性环境，是抑制这种有害水解的先决条件。
- 凝聚与沉淀杂质：石灰乳中的钙离子能与糖汁中的磷酸根、硫酸根、草酸根以及蛋白质、果胶、色素等带负电的胶体物质发生反应，生成不溶性的钙盐沉淀和絮凝物。这些絮凝物在形成和沉降过程中，能够网罗、吸附大量的悬浮颗粒和色素分子，共同形成“泥汁”，从而在后续的沉降和过滤中被有效去除。
- 调节pH优化反应：在不同的制糖工艺中，石灰被用于精确控制各工段的pH值。例如，在碳酸法制糖中，第一次加灰至强碱性（pH~11），旨在最大化沉淀杂质；随后通入CO₂进行碳酸饱充，在降低pH的同时生成CaCO₃沉淀，该沉淀在形成过程中能进一步吸附色素和杂质。
石灰的应用工艺经历了持续的优化：
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传统间歇加灰：简单但控制粗糙，石灰用量大，糖分损失较高。
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现代碳酸法与亚硫酸法：碳酸法通过分次加灰和饱充，澄清效果极佳，能生产高品质白砂糖；亚硫酸法则利用石灰和硫磺燃烧产生的SO₂，形成亚硫酸钙沉淀来辅助澄清，流程相对简短。石灰的用量、浓度和添加点都经过精密设计。
然而，石灰的引入也带来了挑战，主要是引入了额外的钙离子。过量的钙会导致糖浆煮炼时结垢严重，影响传热和设备寿命，并可能增加最终产品中的灰分。因此，现代糖厂通过自动控制系统，基于糖汁的酸度和纯度在线监测，实现石灰乳的精准、动态投加，在保证澄清效果的同时，最大限度地减少残余钙离子，这直接关系到糖的品质、能耗和经济效益。
