《Food and Bioproducts Processing》：UNDERSTANDING CLEANING OF MOLASSES FOULANTS: AN INDUSTRIAL CASE STUDY
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该研究通过NaOH和柠檬酸处理分析糖蜜结垢机理，发现10% NaOH（室温）和8% NaOH（80℃）能有效削弱结垢层，其中80℃处理显著降低沉积物机械强度，XRF、FT-IR和SEM-EDS表征显示硫酸钙溶解是关键。柠檬酸（3%）虽能去除钙成分但效率较低。研究揭示了NaOH通过溶解硫酸钙实现结垢层结构松散化的机理，为优化碱清洗工艺提供依据。
N. Intha|P. Saikhwan
泰国帕吞他尼府克龙朗区克龙1号塔玛萨特大学塔玛萨特工程学院化学工程系
摘要
本研究调查了乙醇生产厂蒸馏塔中形成的糖蜜污染物的清洗方法，以阐明清洗机制并确定更高效的运行条件。由于强酸的安全性和腐蚀性问题，该工厂目前使用浓度为15–20%（重量百分比）的NaOH溶液进行清洗。通过监测污染物质量随时间的变化，研究了这些污染物在NaOH溶液中的膨胀/溶解现象，并利用XRF、FT-IR和SEM-EDS技术分析了其成分和形态的变化。
研究发现，在室温下，最佳的NaOH浓度为10%（重量百分比）；在80°C时，最佳浓度为8%（重量百分比）。这两种浓度均低于该工厂目前使用的浓度。虽然较高温度并未提高污染物的去除效果，但显著降低了沉积物的机械强度。SEM-EDS分析显示，NaOH在沉积物中的渗透更深，能够有效去除表层下的硫酸钙（CaSO?），从而解释了沉积物结构的削弱现象。在室温下通过搅拌NaOH溶液来增加传质速率，同样能够增强NaOH的渗透效果并降低沉积物的强度。虽然NaOH单独使用无法完全清除污染物，但能有效削弱其结构，从而缩短后续的机械清洗时间。
此外，还使用柠檬酸（最佳浓度为3%（重量百分比）进行了膨胀和溶解实验，以评估弱酸清洗剂的潜力。选择柠檬酸是因为其具有螯合作用。尽管柠檬酸能够去除糖蜜污染物中的主要成分钙，但其清洗效率（溶解速率和去除程度）低于NaOH。
总体而言，本研究从机理上阐明了碱液清洗糖蜜污染物的原理，并证明了使用10%（重量百分比）NaOH在流动条件下可提高清洗效率：去除效果更好、清洗时间更短、残留沉积物更弱。这些发现为优化基于碱液的糖蜜污染物及其他复杂有机-矿物沉积物的清洗策略提供了指导。
章节摘录
引言
糖蜜是糖加工行业的副产品。根据生产糖的原材料（如甜菜或甘蔗）的不同，糖蜜的成分也会随之变化。由于甘蔗占全球糖产量的大部分（OECD/FAO，2025年），本研究重点关注甘蔗糖蜜。通常，糖蜜含有约30–35%的蔗糖、10–25%的还原糖（果糖和葡萄糖）以及2–3%的非糖类化合物和矿物质。
样品污染物的表征
在所研究的乙醇生产过程中，糖蜜经过发酵后通过蒸馏分离出乙醇。蒸馏装置包括一个预热单元（板式换热器，水侧温度为85-90?C）和一个蒸馏塔（进料蒸汽温度为110-115?C）。糖蜜污染物存在于换热器和蒸馏塔中，但根据制造商的说法，蒸馏塔中的污染物更难清除。
样品糖蜜污染物的成分
表2列出了薄层和厚层糖蜜污染物的元素组成。数据显示，这两组污染物的元素组成相似。研究表明，钙是糖蜜污染物中的主要成分（Msibi，2017年；Abo和Hailegiorgis，2021年）。硫酸盐可能是糖蜜污染物及乙醇蒸馏废水中存在的形式之一（Photikarmbumrung，2009年；Msibi，2017年）。结论
本研究阐明了氢氧化钠（NaOH）对乙醇蒸馏塔中形成的糖蜜污染物的清洗机制。实际操作中选择NaOH是由于其具有防腐蚀和安全性能。NaOH能够去除有机和无机成分，但其最主要的作用是溶解硫酸钙（CaSO?）——这种矿物成分会增强污染物的结构。去除硫酸钙后，沉积物的强度减弱，从而提高了后续机械清洗的效果。
最佳NaOH浓度
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务利益和个人关系：Phanida Saikhwan表示，塔玛萨特大学工程学院提供了财务支持、设备、试剂和旅行费用。若还有其他作者参与研究，他们也声明自己没有可能影响本文结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢塔玛萨特大学工程学院的财政支持。同时感谢Silpakorn大学的Pat Sooksaen副教授在糖蜜沉积物横截面SEM成像方面的协助，以及Anchalee Manonukul博士、Chanun Suwanpreecha博士、MTEC的Aphichat Sakkaeo先生和NANOTEC的Alongkot Treetong先生在纳米压痕测试方面提供的帮助。
