CN1063899A - 分离甘蔗的蔗髓和蔗皮的方法和运动筛装置 - Google Patents

Abstract

将脱髓站出料中的蔗皮片料上的蔗髓立即分离 出来的改进方法和装置。该方法包括用位于出料区 的环形运动筛分离出料，筛孔可让蔗髓碎料穿过，而 脱髓蔗皮只能在其上被运送。实施例中包括与环形 筛有关的用来接受和排出蔗髓的装置和下游处用来 分离蔗皮料流中的次蔗髓料流，并使之汇入主蔗髓料 流中的装置。

Description

本发明总地说涉及处理甘蔗等的方法和装置，特别是将它们的茎杆分离成外皮和髓芯的方法及装置。

蔗科植物杆上有一层蔗皮，该外皮是硬的、木质状纤维物质。它包着心部的蔗髓。蔗髓包含了几乎所有的糖汁。糖汁可以制成各种糖制品。蔗皮外表面有一层很薄的蜡质外层，这里称之为“表层（dermax）”。

另外还有一些植物（如甜高粱）与甘蔗类似，同属草本科，它们都有木质草杆。虽然本文中经常提及甘蔗，但本发明实际可用来处理各种草本科植物（如甘蔗、甜高粱等）的木质草杆。无疑，包括权利要求书在内，本发明提及的甘蔗之处，均不意味仅限于甘蔗。

到目前为止，在传统的制糖业中，使用甘蔗的主要目的是利用其糖份。加工的方法涉及切碎和压榨甘蔗茎杆，以获取糖汁。剩下的固体废料（甘蔗渣）则主要当作燃料，大部份消耗在制糖过程中。

虽然这种加工过程在整个制糖业中事实上是惯用的加工方法，但是人们已经开始认识到如果能先将甘蔗茎杆上的蔗皮、蔗髓和表层分离，那么就能够用甘蔗生产出许多有用的产品来。由此生产出的许多有用的最终产品会带来巨大的经济效益。这种分离方法还能明显提高出糖率。

下列美国专利反映了早期对茎杆分离所作的努力，尽管它们不一定是关于甘蔗的：

605，293  （Madden）

608，630  （Wright）

616，177  （Adelsperger）

623，753  （Winchell）

623，754  （Winchell）

627，882  （Sherwood）

632，789  （Remy）

657，341  （Dyer）

670，037  （Sherwood）

675，758  （Sherwood）

684，492  （Adamson）

707，531  （Adamson）

1，689，387  （Heimlich）

2，706，312  （Bobkowicz）

尽管早在十九世纪后半叶就开始尽力将植物茎杆进行分离，但在整个制糖业中却仍沿用上面提及的传统加工方法，即将整根茎杆切碎榨取糖汁。

上述方法在这一领域一直占主导地位，直到本世纪六十年代，其发展活力才开始复苏，之后的发展几乎都与在制糖业中称为Tilby系统的甘蔗分离系统有关。Tilby系统是以该系统的发明人Sydney  E.（“Ted”）Tilby的名字命名的。

Tilby系统中通常包括由甘蔗分离机的不同部分完成的多个加工过程。被切成最好是25～35厘米长的甘蔗杆段，被向下送到一个劈刀上，劈刀沿纵向将甘蔗杆段对劈成两个半圆柱形杆段。然后两个对劈杆段分别由分离机的对称设置的下游部分进行加工。

分离机的下游部分首先是脱髓站，它包括一个切削辊和一个夹持辊，用以从对劈杆段外皮上切下蔗髓，并同时将外平辗平。再下去就是去表层站，经过该站处理后露出外皮即可送至其后的各种加工工序中，包括劈开，切碎和/或其它加工步骤。蔗髓则被从分离机送到压榨站，榨出其中的糖汁。

从六十年代开始，关于Tilby系统及其改进的专利很多已获批准，以下所列是与甘蔗加工有关的最近的一些美国专利：

3，424，611  （Miller）

3，424，612  （Miller）

3，464，877  （Miller等）

3，464，881  （Miller等）

3，566，944  （Tilby）

3，567，510  （Tilby）

3，567，511  （Tilby）

3，690，358  （Tilby）

3，698，459  （Tilby）

3，721，567  （Miller等）

3，796，809  （Miller等）

3，873，033  （Tilby）

3，976，498  （Tilby）

3，976，499  （Tilby）

4，025，278  （Tilby）

4，151，004  （Vukelic）

4，312，677  （Tilby等）

4，572，741  （Mason）

4，636，263  （Cundiff）

4，702，423  （Pinto）

4，743，307  （Mason）

4，816，075  （Gruenewald）

Tilby系统最终完全商业化后，可生产出几种极有价值的产品，大大提高了每吨甘蔗的产值，这对制糖这个近年来其效益一直处于最佳边缘状态的行业来说，是非常重要的。对某些其经济的增长与稳定有赖于制糖业的繁荣的发展中国家来说，它就更具特殊的重要性。

由于甘蔗是一种生长快，成熟早，易于获得的生物资源，所以Tilby系统的完全商业化可以大大降低对森林及其它农作物资源的依赖。用Tilby系统分离的甘蔗成份可生产出的产品包括各种形式的糖、食品和食品添加剂、饲料、各种木制品和建筑材料，各种用途的酒精、纸和其他含纸浆的制品，以及其他多种特殊产品。

尽管多年来Tilby系统已经有了实质性的技术进步，但仍面临很多棘手而关键的问题。克服这些问题的努力屡遭失败，阻碍了Tilby系统的完全商业化。本说明书及权利要求所述的发明即旨在解决上述问题。

一个很大的问题就是在切削辊和夹持辊之间完成脱髓加工后，如何建立单独的蔗髓碎料流和蔗皮片料流。当然因用途不同，蔗髓碎料和蔗皮片料要分别加工，然而作业效率却低到蔗髓碎料要留在外皮片料上的程度，换句话说，蔗髓碎料跟不上其后的加工工序。

与之相关的另一个问题是该系统的堵塞。如果不将蔗皮片料顺利送出脱髓站，而是任其推积，就会出现堵塞现象。若出于重要目的，需要保证采取某些步骤使蔗髓碎料保持单一料流，则这种堵塞现象就更容易发生。

集中蔗髓碎料流常用的办法有：在尽可能靠近切削辊和夹持辊间的辊缝处（即它们的公切线或靠近切线的区域）设置一个导流件，且导流件的上游刃要尽可能尖利，以将其塞在尽量靠近辊缝处。但是结构这样拥挤和导流件的锐刃，会加重堵塞问题，使蔗髓和蔗皮纤维堆积在该锐刃上，甚至一些蔗皮碎片会流入蔗髓碎料流中。

此外，由于产业上使用的设备为满足大的加工能力，常要求切削辊和夹持辊有大的轴向尽寸，但实际上很难保证导流件的锐刃沿一条线准确塞近辊缝所要求的很小的偏差。减小切削辊和夹持辊的径向尺寸，似乎有利于导流件靠近辊缝，但减小径向尺寸却又不符合大加工能力的要求，甚至连对劈杆段都无法很好进入脱髓站。

为了能够完全将从脱髓站排出的物料分成蔗髓料流和蔗皮料流，人们提出了各种改进的方法。如在美国专利3，976，498（Tilby等）中采用的是一种其上游刃为平滑圆弧轮廓的导流件，虽然能在一定程度上解决问题，但其中仍有许多问题未能解决。此外，导流件上游刃倒圆会使随蔗皮流入去表层站的蔗髓碎料增多，损失了其上有用的糖汁。

连续出现的问题导致后来在美国专利4，151，004（Vukelic）中作出的改进，它公开了一种旋转导流器刃部件，采用一个运动件以避免纤维在导流器上的聚集。但因各种原因，这类装置并不实用，而且也无法完全解决上述问题，因而未得到进一步发展。值得一提的是，后一篇专利的持有人正是美国专利3，976，498的持有人。这表明，早期使用的圆弧形导流器，作为完整的工业界可以接受的解决上述问题的方案，是不适当的。

本发明的目的是提供一种分离蔗髓和蔗皮的方法和装置，它克服了包括上述各点在内的现有技术中的一些缺点和问题。

本发明的再一个目的是提供一种将脱髓站出料立即分离成蔗髓碎料和蔗皮片料的改进方法和装置。

本发明的另一个目的是提供一种减少脱髓站出料的堵塞现象的改进方法和装置。

本发明的又一个目的是提供一种可避免脱髓站出料中任何成份浪费的制糖方法和装置，从而提高甘蔗、甜高粱等各种成份的利用率。

本发明还有一个目的是以具有大加工量的大规模产业设备上易于使用的方式，解决上述问题。

从以下对本发明的说明中即可清楚地了解本发明的上述及其它目的。

本发明的方法和装置解决了上述问题，并且适用于大规模产业上进行甘蔗和甜高粱的分离作业。

与早先的想法不同，实现本发明的方法有一部分是基于这样的认识：它不要求在脱髓站的出料口立即将出料完全分离成蔗髓碎料流和蔗皮片料流，而是采取一定措施，使对劈杆段只沿蔗皮料流传送，即使有相当多蔗髓碎料没有进入到主蔗髓碎料流也无关紧要，因为它还能够形成与蔗皮料流一起运动的次蔗髓碎料流，而后进行一些调整，使次蔗髓碎料流很快加入到主蔗髓碎料流中。

本发明的方法包括如下步骤：将甘蔗杆段对劈为两半;使对劈杆段通过切削辊和夹持辊之间，切下其上的蔗髓;然后依一种独特的方式将上述两辊间的出料分为蔗髓料流和蔗皮料流。所述的独特方式就是在两辊间的出料中插入一环形运动筛，筛子网眼大小恰使蔗髓碎料可以穿过，而脱髓后的蔗皮只能在其上运送。环形运动筛最好是一个转动的空心滚筒筛，该滚筒筛的收料部分设置在出料区，筛网基本沿出料方向运动。

本发明的运动筛可将出料分为主蔗髓碎料流和蔗皮料流，蔗皮料流中还有次蔗髓碎料流。本发明的方法同时还包括随后将蔗皮料流中的次蔗髓碎料流分出，并转移进主蔗髓碎料流。

本发明的实施例中，上述次流的分离和转移步骤包括：将流过的次蔗髓碎料流中的蔗髓截获在转动刷辊的硬毛间隙中，该硬毛与次蔗髓碎料流汇合在一起;使截获在硬毛间隙中的蔗髓随刷辊转过一定弧度后，次蔗髓料流即与蔗皮料流相分离;最后沿远离蔗皮料流的方向，从硬毛间隙中卸下截获的蔗髓。最好借助刷辊转动时产生的离心力卸下蔗髓。

在本发明的实施例中，上述次流的分离和转移步骤还包括在其后再设置一个类似的刷辊，以从次蔗髓流中截获前一刷辊未刷净的蔗髓。也就是说本发明可采用多个串联设置的刷辊。

在这种情况下，最好其中一个刷辊的转速应使其上的硬毛末梢沿蔗皮料流运动方向的线速度大于蔗皮料流速度。这样，即可将附在蔗皮上的蔗髓刷下，使之汇入主蔗髓碎料流中。

本发明的装置包括：一个具有接料部分的环形筛，该接料部分设置在脱髓站的出料区，该环形筛上开有如前所述的网眼;和转动该环形筛的装置，使环形筛在出料处的运动方向与出料方向基本一致。蔗皮被环形筛接收，并向下游运送卸掉，而蔗髓则穿过环形筛向下游的蔗髓收集处运动。

环形筛最好为可转动空心滚筒筛，这时它最好设置为出料方向基本与滚筒相切。这样，比较容易堆集蔗皮，而且高速的出料直接冲击滚筒筛，使蔗髓易于进入空心滚筒。

在本发明的最佳实施例中还有一个在滚筒筛网件内积存蔗髓的固定容器。该容器上有一个可以接收通过筛网的蔗髓的进口，同时滚筒件上至少有一个可从容器中排出蔗髓的开口端。

在该实施例中最好还包括将积存在容器中的蔗髓沿滚筒筛网件轴向排出的装置。该运动装置最好是一个设在容器中的螺杆。螺杆与滚筒筛网件基本同轴。在有些实施例中，设置了两个开口端，螺杆将容器不同部分的蔗髓沿相反方向朝两个开口端排出。

在最佳实施例中，还有一个其周边靠近滚筒筛网件的夹持辊，以便蔗皮随滚筒筛运动时，将其夹持在滚筒筛上。

如同本发明的方法已提出的那样，在本发明的装置最佳实施例中，包括在环形筛下游处将次蔗髓碎料流从蔗皮料流中分离出并转移到主蔗髓碎料流中的装置。

一个最佳的次流分离和转移到主流的装置包括至少一个设置在导流器下游处的刷辊，每个刷辊上有其间有许多间隙的硬毛部分，硬毛部的位置使其旋转时能与次蔗髓碎料流相汇合，并将蔗髓收集在硬毛部分的间隙中。在该最佳实施例中，每一刷辊还有一个共同作用的进给辊，该刷辊和进给辊的转动起到向前推进蔗皮的作用，同时刷辊如上所述截获和收集蔗髓。

刷辊上的硬毛束最好交错排列，以有利于其随蔗皮向下游运动时截获蔗髓。

在最佳实施例中，还可以包括在每个刷辊下游处设置一个分流器，作为次流分离和转移到主流的装置的一部分。每个分流器上都有一个蔗皮侧和一个蔗髓侧。蔗髓侧靠近硬毛部分沿一段弧线朝远离蔗皮侧表面的方向延伸。

下游处的分流器的蔗皮侧大体沿一条公共弯曲路径延伸。每个刷辊的硬毛末梢都向外伸过该弯曲路经，以有助截获在蔗皮料流中运动的蔗髓。

如上所述，该装置中最好包括多个刷辊、进给辊和分流器装置组，此时刷辊中应有一个的转速使其硬毛末梢沿蔗皮料流方向的线速度大于蔗皮料流速度，以将蔗髓刷下。在这种情况下，与刷辊配对的进给辊上可以开槽，以防止刷削时，蔗皮向下游加速。

图1是本发明的甘蔗分离装置的正视示意图;

图2是图1的局部放大视图，用以说明本发明的结构细节;

图3是沿图2的3-3线的剖视图，用以说明图2所示的运动筛组件的具体结构;

图4为另一种将蔗髓碎料排出运动筛组件的装置的示意图;

图5是一种刷辊表面的局部示意图，显示出其硬毛束的排列图案。

图1示出一种可将甘蔗杆段劈开，并进行处理的塔式甘蔗分离装置20。与现有技术相同，分离装置20呈镜面对称布置20。其两侧分别处理对劈杆段的两半。该两侧与现有技术相同，包括安装在侧板37上的各部分，侧板可绕枢轴41向上运动，以便于分离系统20的维修。

整根甘蔗、甜高粱等的杆段均从上向下端部先进入分离装置20。这些原料杆段被一对进料辊23向下送到劈刀21上，将杆段沿纵向劈成两半。显露出内部蔗髓的每半对劈杆段通过旋转控制刷25进入脱髓站27。在脱髓站27，对劈杆段中的含糖蔗髓被从蔗皮上一小片一小片地切下来，并同时将蔗皮辗平。

如上所述，本发明是涉及将切下的蔗髓碎料与蔗皮片料流的分离，其实现的装置详见图2。

图2清楚表明，每个脱髓站27均包括一个切削辊50和一个夹持辊52，对劈杆段46在其间运动，并在此被分成蔗髓碎料和外皮片料，这些均与现有技术相同。

切削辊50和夹持辊52下面是一个旋转滚筒80，它位于辊50和52的出料区，以便将从切削辊50和夹持辊52中送出的出料分成主蔗髓碎料流和蔗皮片料流。蔗皮片料流中还带有没有随主蔗髓碎料流66流走的次蔗髓料流68。

滚筒筛上的筛孔，如上所述，能让蔗髓碎料穿过，而脱髓后的蔗皮则只能在其上被带走。由于从切削辊50和夹持辊52中排出的料速度很高，因此，有一部分蔗髓碎料流很容易穿过筛网80，但还有一部分没有穿过筛网80，而是被蔗皮片料或筛网80的表面带走，正是这一部分蔗髓形成了次蔗髓碎料流68。

夹送辊81周边靠近可转动的滚筒筛80，并与滚筒筛共同作用。在蔗皮片料随滚筒筛80运动的短暂时间内，夹送辊81将其夹持在滚筒筛表面。由如硬橡胶等制成的夹送辊81还可以确保蔗皮片料离开滚筒筛80，进入去蔗髓站29。

圆筒筛网80是滚筒筛组件的一部分，其结构细节参见图2和图3。套在筛网安装环83上的驱动皮带82带动筛网80转动。当然也可以采用其它驱动装置。滚筒筛80旋转时，其出料区的运动方向应与出料方向基本相同，这样，蔗皮片料就可由筛网80接收，并在筛网80上被带向下游卸掉，蔗髓则穿过筛网80向下流进蔗髓收集处。

滚筒筛组件包括一个设在滚筒筛网80内部的不能转动的固定筒状容器84，用于贮存蔗髓。容器84和筛网80彼此是共轴的。容器84上有一进口86，它位于主蔗髓料流经过的路径处，以便让蔗髓穿过筛网80，收集于该容器中。

滚筒筛组件还有一个开口端88，蔗髓可沿轴向运动，从容器84中排出。设置在容器84中的旋转螺杆90与容器84和筛网80同轴，且可绕其轴线旋转，使积存在固定容器84中的蔗髓碎料沿筛网80的轴线运动，从开口端88排出。

图4所示为另外一种布置方式，它有两个开口端88，和一个螺杆92。螺杆所具有的形状使它沿一个方向转动，即可使积存在容器不同部分的蔗髓碎料沿轴向向相反方向朝相对的两个开口端88运动。图4中还表示出了位于下部的收集输送带94，它可将蔗髓碎料送往下一道加工工序。

蔗皮片料和次蔗髓碎料流68离开旋转筛网80，进入去蔗髓站29。这三个去蔗髓站有三个连续设置的转动刷辊31，还有三个进给辊33分别与之共同工作。每个刷辊31上有由彼此间隔为31c的硬毛束31a构成的硬毛部分31b。设置在每个刷辊31上的硬毛部分31b的位置使其在随次蔗髓碎料流68旋转时，能将蔗髓收集在间隙31c中。刷辊及对应的共同工作的进给辊33的转动可将蔗皮片料向前推进，同时刷辊31截获蔗髓。

如图5所示，每个刷辊31上的硬毛束31a是相错排列的，如上所述，这有助于在蔗髓随蔗皮向下游运动时将其截获。

每个刷辊31的下游有一个分流器70，它有一个蔗皮侧72和一个蔗髓侧74。蔗髓侧74与硬毛部分31b相邻，沿一段远离蔗皮侧的圆弧延伸。分流器70的蔗皮侧72则沿一条公共弯曲路径延伸，硬毛部分31b上的硬毛末梢31d向外伸过该公共弯曲路径，其位置有助于截获次蔗髓碎料流中的蔗髓。

第一和第三刷辊31的转速应使硬毛末梢31d处的线速度约等于蔗皮流的运动速度。与之相配的第一和第三进给辊33的表面上带有滚花（图中未示），且这两个进给辊以与第一、第三刷辊31相同的线速度旋转，使蔗皮片料可沿流水线运动。中间进给辊的转速与前两者相同，但中间刷辊转动时的线速度则要大一些，这样其硬毛末梢即可将蔗皮上切成小片的蔗髓刷下。中间进给辊为齿形表面，在进行刷削时，它可夹持蔗皮，防止其加速运动。

对本技术领域那些对本发明感兴趣的人来说，本发明装置所用的材料都是非常熟悉的。环形筛网尽管最好是可转动的筛网80，但也可以为其它形式，还有一种可能，就是用具有开口网眼的输送带。

虽然以上结合实施例对本发明的要点进行了描述，但它只能被视为以举例的方式进行的说明，而并不意味对本发明范围的限制。

Claims (10)

1、一种将蔗髓从蔗皮上分离出来的方法，它包括：将甘蔗杆段纵劈成对劈杆段；对劈杆段经过切削辊和夹持辊之间，将蔗髓切成碎片，切削辊和夹持辊形成蔗髓和对劈蔗皮的出料区；将两辊间的出料分成单独的蔗髓料流和对劈蔗皮料流，本发明的特征在于具有：

-将出料中脱髓的对劈蔗皮收集在一个环形运动筛上，该环形运动筛具有一个收料部分，它位于上述出料区，并将运动筛上的对劈蔗皮从上述两辊处送走，该收料部分的运动方向与上述出料方向基本一致；和

-通过环形运动筛收集出料中的蔗髓碎料，该环形运动筛具有允许蔗髓碎料穿过的网眼，而脱髓后的对劈蔗皮则在其上运送。

2、如权利要求1所述的方法，其中环形运动筛是一个转动的空心圆柱滚筒筛。

3、如权利要求2所述的方法，其中穿过该圆柱滚筒筛的蔗髓碎料为主蔗髓碎料流，该方法还包括：

-随同运动筛上的对劈蔗皮一起运送次蔗髓碎料流;和

-随后从对劈蔗皮上分离出次蔗髓碎料流，并将其转移进主蔗髓碎料流。

4、如权利要求3所述的方法，其中所述的分离和转移步骤包括：

-截获次蔗髓碎料流中的蔗髓，并收集在转动刷辊的硬毛部分的间隙中，该硬毛部分与蔗髓碎料次流汇合在一起;

-朝远离蔗皮料流方向从上述间隙中卸掉截获的蔗髓。

5、一种甘蔗分离装置，它具有纵劈甘蔗杆段的装置;对置的切削辊和夹持辊，对劈蔗段可从其间通过，将对劈蔗皮上的蔗髓切下，上述两辊形成出料区和出料方向;和将上述两辊间的出料分成单独的蔗髓料流和对劈蔗皮料流的装置，本发明的特征在于，该装置还包括：

-一个位于上述出料区、且具有收料部分的环形筛，筛上的网眼可使蔗髓碎料从中穿过，而脱髓蔗皮则在该环形筛上被带走;

-带动环形筛运动的装置，以使其在出料区基本沿出料方向运动;

由此，对劈蔗皮被收集在该筛上，并由该筛子带向下游卸掉，而蔗髓则穿过该筛，向下落到蔗髓收集处。

6、如权利要求5所述的装置，其中的环形筛为一转动的空心圆柱滚筒筛，其收料部分位于出料区内，使出料方向基本与之相切，该装置还包括一个设在筒筛网内的固定容器，用以收集蔗髓，该容器上有一可接收穿过筒筛网的蔗髓的进口，该筒筛网上至少有一个可使容器内的蔗髓排出的开口端。

7、如权利要求6所述的装置，其中还包括使收集在容器内的蔗髓沿筒筛网轴向排出滚筒筛的装置。

8、如权利要求7所述的装置，其中

-容器的壁面部分为圆柱形，和

-排出装置是一个设在容器内的大致与筒筛网同轴的螺杆。

9、如权利要求5所述的装置，其中穿过运动滚筒筛的蔗髓碎片形成主蔗髓碎料流，滚筒筛上运送的对劈蔗皮中还包含次蔗髓碎料流，本发明还包括，位于环形运动筛下游的装置，该装置分离出对劈蔗皮上的次蔗髓碎料流，并将其转移到主蔗髓碎料流中。

10、如权利要求9所述的装置，其中所述的分离和转移装置包括：

-位于环形筛下游处的至少一个可转动的刷辊，每个刷辊上有其间间隔的硬毛部分，硬毛部分的位置使其转动时能与次蔗髓碎料流汇合在一起，并将其收集在其间隙中;

-与每个刷辊共同作用的进给辊，它推动蔗皮前进，同时刷辊收集其中残余的蔗髓，和

-使刷辊和进给辊转动，向下游运送蔗皮的装置。

Images