制糖工业是从甘蔗或甜菜中提取蔗糖的过程,其核心工序之一是“糖汁澄清”,目的是最大限度地“非糖分去除”,如色素、胶体、有机酸和无机盐,以得到纯净的糖浆。在这一拥有千年历史的工艺中,“熟石灰”的应用堪称传统智慧的典范,并在现代“清洁生产”理念下不断被优化,以提升其环境效益。

熟石灰在糖汁澄清中的作用是多方面的物理化学过程。首先,它是高效的pH调节剂。糖汁在微碱性环境下(pH约7.5-8.5)能防止蔗糖转化,并有利于后续反应。熟石灰的加入精确地将pH控制在此范围。其次,它是重要的沉淀剂和絮凝剂。熟石灰提供的钙离子能与糖汁中的磷酸根、草酸根、柠檬酸根等阴离子反应,生成不溶性的钙盐沉淀。这些沉淀物在形成和沉降的过程中,会像一张“网”一样,将悬浮的胶体颗粒、色素分子和一些杂质共同包裹挟带而下,这一过程被称为“吸附共沉淀”。
此外,熟石灰还能中和糖汁中的有机酸,改善糖汁的口感,并通过与蛋白质、果胶等大分子作用,使其变性凝聚,进一步净化糖汁。经过石灰处理后,糖汁通过加热和沉降,清汁与富含杂质的“滤泥”得以分离,从而实现了高效澄清。
然而,传统的石灰法也存在环境挑战。主要问题在于产生了大量的副产品——滤泥。滤泥中含有石灰、有机物、磷酸钙等,处理不当会占用土地并可能造成污染。此外,过量的石灰使用可能导致糖汁中残留钙离子过高,在后续蒸发浓缩时易形成积垢,影响能效,并影响最终产品的品质。
因此,现代制糖工业在秉承这一传统智慧的同时,致力于通过“清洁生产”进行环境优化:
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精准控制:采用自动化控制系统精确计量熟石灰投加量,避免过量,从源头减少固废产生和钙垢风险。
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工艺改进:发展“碳酸法”和“亚硫酸法”等复合澄清工艺,将石灰与CO₂或SO₂结合使用,生成更容易过滤和沉降的沉淀,提高澄清效率和糖分回收率。
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滤泥资源化:将滤泥进行堆肥发酵后作为土壤改良剂或有机肥还田,或探索将其作为生产水泥的辅助原料,实现废物的资源化循环。

由此可见,熟石灰在制糖工业中的应用,是从传统经验走向科学精确、从线性消耗走向循环利用的生动案例。它不仅是保障白糖质量和产率的化学钥匙,也通过持续的技术革新,不断减轻着制糖过程的环境足迹,展现了传统产业绿色升级的可行路径。