CN107937625A - 一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法 - Google Patents

一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制糖技术领域。本发明通过首先采用振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理，振动筛滤出液经加热和加碱调节pH值后，进入自清洗过滤器或离心机系统除去杂质，过滤器或离心机滤出液进入膜系统，适用于以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁清净工艺，具有操作简单安全、无化学添加剂、易于连续生产的优点；此外，本发明提供的甘蔗混合汁膜法清净预处理工艺，采用了振动筛‑自清洗过滤器或离心机的两级集成过滤技术，实现甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级分离，避免甘蔗混合汁预处理过程中的滤泥结块和过滤器堵塞问题，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行，同时显著降低后续膜系统运行的污染问题。

Description

一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法
技术领域
本发明属于制糖技术领域，涉及一种甘蔗混合汁预处理方法，尤其涉及一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法。
背景技术
现有的甘蔗制糖工艺，包括甘蔗压榨提汁、蔗汁澄清脱色、煮炼、结晶等工段。蔗汁的澄清脱色效果，直接决定了成品糖的质量。传统的澄清脱色工艺是在混合汁中添加大量的石灰和二氧化硫(亚硫酸法)，或者添加石灰和碳酸气等(碳酸法)，之后分离沉淀除去混合汁中的非糖杂质，以降低色值和浊度。因此，在制糖过程中会产生大量废水、固废和副产物(废蜜)，并且存在工艺复杂，脱色率低，成品糖的质量不稳定和产品中含硫影响食品安全等问题。
由于现有的甘蔗制糖工艺存在以上问题，应用纯物理分离的膜技术在甘蔗混合汁清净上的应用得到关注和研究。CN105063247A公开了一种利用多级膜过滤技术精制甘蔗混合汁的制糖工艺，所述方法包括如下步骤：将甘蔗混合汁加热后加入碱性物质调节pH值，通过预处理去除甘蔗混合汁中悬浮杂质后，滤液逐级通过微滤和超滤进行澄清和脱色，最后甘蔗清汁经纳滤浓缩同时去除部分还原糖和无机盐进入后续蒸发结晶工段。该工艺优点包括：加工过程不添加任何有害物质(如二氧化硫和磷酸等)，副产物可综合利用；清汁糖浆的色值和纯度相对传统工艺有明显改善，可提高产糖率和白砂糖品级；降低辅料成本和蒸发能耗(清汁锤度提高且无机盐含量大幅下降)。
为了进一步降低甘蔗制糖成本，大面积机械化收割甘蔗减少人工成本是未来发展趋势。但机械化收割甘蔗会带来大量泥土和沙石，对传统甘蔗制糖工艺是极大的挑战，白砂糖产品质量的不稳定性问题将变得更为严重。而甘蔗混合汁膜法清净新工艺由于采用纯物理法分离，甘蔗来源和混合汁成分变化对其分离过程和清汁质量影响较小，因此更适合甘蔗机械化收割的推广。不过，CN105063247A公布的甘蔗混合汁预处理方法仅针对悬浮蔗渣，如果采用机械化收割甘蔗，一旦其带来的泥土进入微滤膜系统，将会产生严重的膜污染，使得过滤无法持续进行。即使在膜过滤系统前安装自清洗过滤器或离心机，混合汁中的一些长纤维和果胶会与泥土形成流动性极差的滤饼，采用水反洗或冲刷难以将其排出系统，给整个清净工艺的连续化运行带来极大问题。
发明内容
基于现有技术的上述问题，本发明提供了一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法，能够避免甘蔗混合汁预处理过程中的滤泥结块和过滤器堵塞问题，实现甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行，提高膜通量并降低膜污染，同时有利于甘蔗机械化收割的推广。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明提供了一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法，其包括以下步骤：
(1)振动筛处理：采用振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理；
(2)自清洗过滤器或离心机处理：振动筛滤出液经加热和加碱调节pH值后，进入自清洗过滤器或离心机中除去杂质；
(3)膜系统处理：自清洗过滤器或离心机滤出液进入膜系统。
优选地，所述振动筛处理之后，还包括，滤渣返回压榨系统继续压榨；所述自清洗过滤器或离心机处理之后，还包括，滤泥进入转鼓真空过滤机或板框压滤机进行脱水处理。
优选地，所述振动筛为旋振筛、直线筛、直排筛、超声波振动筛、或高频过滤筛。
优选地，所述振动筛的筛网精度为20-80目，进一步优选地，所述振动筛的筛网精度为40目。
优选地，所述振动筛滤出液的加热温度为45-70℃，进一步优选地，所述振动筛滤出液的加热温度为55-65℃。
优选地，所述振动筛滤出液的加碱调节pH值为6.8-7.5，进一步优选地，所述振动筛滤出液的加碱调节pH值为7.2。
优选地，所述自清洗过滤器为蝶式过滤器、刮板式过滤器、或反冲洗过滤器。
优选地，所述自清洗过滤器的滤网精度为100-500目，进一步优选地，所述自清洗过滤器的滤网精度为200目。
优选地，所述离心机为蝶式离心机、卧螺离心机、或管式离心机。
优选地，所述离心机转速为3000-8000r/min，进一步优选地，所述离心机转速为5000r/min。
本发明通过首先采用振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理，振动筛滤出液经加热和加碱调节pH值后，进入自清洗过滤器或离心机系统除去杂质，过滤器或离心机滤出液进入膜系统，适用于以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁清净工艺，具有操作简单安全、无化学添加剂、易于连续生产的优点；此外，本发明提供的甘蔗混合汁膜法清净预处理工艺，采用了振动筛-自清洗过滤器或离心机的两级集成过滤技术，实现甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级分离，避免甘蔗混合汁预处理过程中的滤泥结块和过滤器堵塞问题，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行，同时显著降低后续膜系统运行的污染问题。
附图说明
图1是本发明一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法流程示意图。
具体实施方式
本发明利用振动筛和自清洗过滤器或离心机对甘蔗混合汁进行预处理的工艺采用的装置典型但非限制性地可以包括如下部件：进料泵、振动筛、换热器、加碱泵、自清洗过滤器或离心机、转鼓真空过滤机、缓冲罐以及连接管路。振动筛的进料口通过管路与进料泵相连通，振动筛的截留侧出料口通过管路与压榨系统相连通，换热器的进料口通过管路与振动筛的滤出侧出料口相连通，换热器出料口通过管路与加碱泵相连通，自清洗过滤器或离心机的进料口通过管路与加碱泵相连通，自清洗过滤器或离心机的截留侧出料口通过管路与转鼓真空过滤机或板框压滤机相连通，自清洗过滤器或离心机的滤出侧出料口通过管路与膜系统缓冲罐相连通。
如图1所示，本发明一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法，其包括以下步骤：
(1)振动筛处理：采用振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理；
(2)自清洗过滤器或离心机处理：振动筛滤出液经加热和加碱调节pH值后，进入自清洗过滤器或离心机中除去杂质；
(3)膜系统处理：自清洗过滤器或离心机滤出液进入膜系统。
本发明提供的预处理方法适用于以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁清净工艺，具有操作简单安全、无化学添加剂、易于连续生产的优点；本发明采用了振动筛-自清洗过滤器或离心机的两级集成过滤技术，实现甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级分离，避免甘蔗混合汁预处理过程中的滤泥结块和过滤器堵塞问题，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行，提高膜通量并降低膜污染，同时有利于甘蔗机械化收割的推广。
在以上技术方案的基础上，步骤(1)振动筛处理之后，还包括，滤渣返回压榨系统继续压榨；步骤(2)自清洗过滤器或离心机处理之后，还包括，滤泥进入转鼓真空过滤机或板框压滤机进行脱水处理。本发明采用振动筛-自清洗过滤器或离心机的两级集成过滤技术，又实现了甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级回收，蔗渣回到压榨系统继续提汁，滤泥经滤干后可用于生产有机肥，滤出液回收进入膜系统，可将整个膜法清净系统的蔗糖损失率下降至1％以内。
根据本发明，步骤(1)所述振动筛为旋振筛、直线筛、直排筛、超声波振动筛、或高频过滤筛，优选为旋振筛。
根据本发明，步骤(1)所述振动筛的筛网精度为20-80目，例如可以是20目、30目、40目、50目、60目或80目，优选为40目。
根据本发明，步骤(2)所述振动筛滤出液加热采用列管式换热器，加热温度为45-70℃，例如可以是45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，优选为55-65℃。
根据本发明，步骤(2)所述振动筛滤出液加碱为食品级氢氧化钠，调节pH值为6.8-7.5，例如可以是6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5，优选为7.2。
根据本发明，步骤(2)所述自清洗过滤器为蝶式过滤器、刮板式过滤器、或反冲洗过滤器，优选为刮板式过滤器。
根据本发明，步骤(2)所述自清洗过滤器的滤网精度为100-500目，例如可以是100目、200目、300目、400目或500目，优选为200目。
根据本发明，步骤(2)所述离心机为蝶式离心机、卧螺离心机、或管式离心机，优选为卧螺离心机。
根据本发明，步骤(2)所述离心机转速为3000-8000r/min，例如可以是3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min或8000r/min，优选为5000r/min。
下面结合实施例对本发明做进一步说明，本发明所涉及的主题保护范围并非仅限于这些实施例。
实施例1
首先将以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁泵入预处理系统，采用滤网精度为40目的高频过滤筛进行除渣处理，滤渣返回压榨系统继续压榨，滤出液经过列管式换热器加热至45℃，通过加碱泵调节pH值至7.5后进入碟式离心机除去杂质，包括悬浮物和泥土，转速为5000r/min，滤泥进入转鼓真空过滤机脱水回收蔗汁，离心机滤出液进入膜系统，进行澄清、脱色、浓缩和提纯处理。
实施例2
首先将以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁泵入预处理系统，采用滤网精度为20目的旋振筛进行除渣处理，滤渣返回压榨系统继续压榨，滤出液经过列管式换热器加热至60℃，通过加碱泵调节pH值至7.2后进入滤网精度为100目的全自动反冲洗过滤器除去杂质，包括悬浮物和泥土，滤泥进入板框压滤机脱水回收蔗汁，过滤器滤出液进入膜系统，进行澄清、脱色、浓缩和提纯处理。
实施例3
首先将以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁泵入预处理系统，采用滤网精度为80目的超声波振动筛进行除渣处理，滤渣返回压榨系统继续压榨，滤出液经过列管式换热器加热至70℃，通过加碱泵调节pH值至6.8后进入滤网精度为200目的刮板式自清洗过滤器除去杂质，包括悬浮物和泥土，滤泥进入转鼓真空过滤机脱水回收蔗汁，过滤器滤出液进入膜系统，进行澄清、脱色、浓缩和提纯处理。
对比例1
与实施例1相比，除不经振动筛处理外，其它与实施例1相同，具体步骤为：
首先将以机械化收割甘蔗为原料的甘蔗混合汁泵入预处理系统，经过列管式换热器加热至45℃后通过加碱泵调节pH值至7.5，随后进入碟式离心机除杂，转速为5000r/min，滤泥进入转鼓真空过滤机脱水回收蔗汁，滤出液进入膜系统，进行澄清、脱色、浓缩和提纯处理。预处理运行2小时后出现碟式离心机无法有效排渣停机。
对比例2
与实施例2相比，除不加碱调节pH值外，其它与实施例2相同。对比例2与实施例2结果相比，后续膜系统的污染加剧20％，蔗糖转化损失率增加10％。
对比例3
与实施例3相比，除不经刮板式自清洗过滤器外，其它与实施例3相同，超声波振动筛滤出液经加碱调节pH值后直接进入膜系统。对比例3与实施例3相比，后续膜系统的污染加剧60％。
经对比可以看出，本发明通过采用了振动筛-自清洗过滤器或离心机的两级集成过滤技术对甘蔗混合汁进行预处理，实现甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级分离，避免甘蔗混合汁预处理过程中的滤泥结块和过滤器堵塞问题，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行，同时显著降低后续膜系统运行的污染问题。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种面向机械化收割的甘蔗混合汁膜法清净预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)振动筛处理：采用振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理；
(2)自清洗过滤器或离心机处理：振动筛滤出液经加热和加碱调节pH值后，进入自清洗过滤器或离心机中除去杂质；
(3)膜系统处理：自清洗过滤器或离心机滤出液进入膜系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动筛处理之后，还包括，滤渣返回压榨系统继续压榨；所述自清洗过滤器或离心机处理之后，还包括，滤泥进入转鼓真空过滤机或板框压滤机进行脱水处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述振动筛为旋振筛、直线筛、直排筛、超声波振动筛、或高频过滤筛。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述振动筛的筛网精度为20-80目。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述振动筛滤出液的加热温度为45-70℃。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述振动筛滤出液的加碱调节pH值为6.8-7.5。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述自清洗过滤器为蝶式过滤器、刮板式过滤器、或反冲洗过滤器。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述自清洗过滤器的滤网精度为100-500目。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述离心机为蝶式离心机、卧螺离心机、或管式离心机。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述离心机转速为3000-8000r/min。
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