CN107937628A - 一种全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；其中，所述预处理单元包括振动筛以及固液分离装置；所述多级膜过滤单元包括澄清膜、脱色膜、浓缩膜和反渗透膜；所述浓缩液处理单元包括卧式离心机和转鼓真空过滤机。本发明所述方系统及方法能够避免澄清膜浓缩液在系统中的累积，实现脱色膜浓缩液、浓缩膜透过液和结晶母液的高值化利用；整个工艺过程中无化学试剂添加，甘蔗混合汁中的全部组分都得到高值化利用，无废蜜产生，可实现蔗糖回收率大于95％。

Description

一种全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法

技术领域

本发明属于制糖技术领域，涉及一种全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法，尤其涉及一种基于纯物理分离的全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法。

背景技术

现有的甘蔗制糖工艺，包括甘蔗压榨提汁、甘蔗混合汁清净、清汁蒸发浓缩、结晶、分蜜和干燥等工段。混合汁的澄清脱色效果，直接决定了成品糖的质量。传统的清净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。

CN 105063247A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。

但是，甘蔗混合汁膜法清净工艺中预处理、澄清、脱色和结晶四个工段都会产生浓缩液，这些浓缩液中含有大量糖分和其他营养成分，如果直接排放会产生大量高浓度有机废水且造成严重糖分损失，因此浓缩液的处理是甘蔗混合汁膜法清净工艺实现工业化的最大瓶颈。

CN 105063247A中采用添加石灰或二氧化硫等化学品对脱色膜浓缩液进行处理后返回澄清工段，但此工艺仍然没有摆脱传统的化学法，造成糖蜜的污染使其附加值下降。CN105603130A公开了一种多级逆流洗滤装置和回收膜浓缩液中残糖的方法，虽然可以大幅降低蔗糖损失率，无需添加化学试剂，但仍会耗费大量的纯水，同时增加固定投资成本和运行能耗。另外，澄清膜浓缩液如果返回压榨工段会导致污染物的累积，浓缩膜透过液中仍还有一定浓度的蔗糖和还原糖，需进一步回收，降低整个工艺的糖损失率。

因此，如何真正实现甘蔗混合汁的纯物理分离和全组分利用，保证甘蔗制糖的绿色清洁生产和高蔗糖回收率，并且工艺更简单、易于连续化和自动化生产是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的甘蔗制糖工艺中会产生大量废液及废料，以及废液处理过程中需要使用大量化学药剂以及可能造成二次污染的问题，本发明提供了一种基于纯物理分离的全组分利用的甘蔗制糖系统及其处理方法。本发明所述系统及方法能够避免澄清膜浓缩液在系统中的累积，实现脱色膜浓缩液、浓缩膜透过液和结晶母液的高值化利用，有利于甘蔗的机械化收割及产品的综合利用深加工，降低膜法甘蔗制糖的投资和运行成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；

其中，所述预处理单元包括振动筛以及固液分离装置，所述振动筛的出液口与固液分离装置的进料口相连；

所述多级膜过滤单元包括澄清膜、脱色膜、浓缩膜和反渗透膜，所述固液分离装置的出液口与澄清膜进料口相连，澄清膜透过侧出液口与脱色膜进料口相连，脱色膜透过侧出液口与浓缩膜进料口相连，浓缩膜透过侧出液口与反渗透膜进料口相连，浓缩膜截留侧出液口与浓缩液结晶装置相连；

所述浓缩液处理单元包括卧式离心机和转鼓真空过滤机，所述固液分离装置的排渣口和澄清膜截留侧出口均与卧式离心机的进料口相连，所述卧式离心机的液体出口与固液分离装置的液体入口相连，所述卧式离心机的固体物料出口与转鼓真空过滤机的进料口相连，所述转鼓真空过滤机的液体出口与固液分离装置的进料口相连。

本发明中，由于收割甘蔗在收割过程中会带来大量泥土和沙石，泥土进入后续膜分离过程中，将会产生严重的膜污染，使得过滤无法持续进行。并且，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，造成滤泥结块和过滤器堵塞问题，因而设置振动筛对甘蔗混合汁进行除渣处理，并利用后续的固液分离器除去悬浮物和泥土，实现甘蔗混合汁中的蔗渣和泥土分级分离。

本发明中，经过预处理单元处理后的物料进入澄清膜中可以进一步去除大分子和胶体物质，以使甘蔗混合汁满足后续分离以及物质回用的需求。

本发明中，所述脱色膜产生的浓缩液可以直接制备黑糖，浓缩膜和反渗透膜产生的浓缩液可以制备白糖和金色液体糖，整个系统中没有多余浓缩液产生，也没有固体废弃物和废水产生，实现甘蔗混合汁中的组分全利用。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述振动筛为两级振动筛，其中第一级振动筛的筛网精度为20目～80目，例如20目、40目、50目、60目或80目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；第二级振动筛的筛网精度为100目～200目，例如100目、120目、150目、180目或200目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第一级振动筛的筛网精度为40目，第二级振动筛的筛网精度为120目。

优选地，所述振动筛的排出渣返回甘蔗压榨系统进行甘蔗混合汁的压榨。此处，所述甘蔗压榨系统是指产生甘蔗混合汁的系统，不属于本申请所述甘蔗制糖系统。

优选地，所述固液分离装置为自清洗过滤器和/或碟式离心机。

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中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：蝶式过滤器和刮板式过滤器的组合，刮板式过滤器和反冲洗过滤器的组合，蝶式过滤器、刮板式过滤器和反冲洗过滤器的组合等，优选为刮板式过滤器。

优选地，所述振动筛与固液分离装置之间设有加碱口和换热器。

作为本发明优选的技术方案，所述澄清膜截留分子量为30000Da～100000Da，例如30000Da、40000Da、50000Da、70000Da或100000Da等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为50000Da。

本发明中，所述澄清膜的作用在于去除甘蔗混合液中的大分子物料和胶体等物质，以确保后续过程中处理的物料可以满足回收利用的标准。

所述澄清膜的截留分子量需控制在一定范围内，若截留分子量过小，会造使膜处理量过小，从而导致膜组件投资大；若截留分离子量过大，会造成后续脱色膜的处理负担过重。

优选地，所述澄清膜的膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜，聚醚砜、聚芳醚砜酮、氧化铝、氧化锆、氧化钛或氧化硅中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：聚偏氟乙烯和聚砜的组合，聚醚砜和聚芳醚砜酮的组合，氧化铝和氧化锆的组合，氧化锆、氧化钛和氧化硅的组合，聚偏氟乙烯、聚砜，聚醚砜和聚芳醚砜酮的组合，聚芳醚砜酮、氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅的组合等，优选为聚偏氟乙烯。

优选地，所述澄清膜为管式膜组件。

作为本发明优选的技术方案，所述脱色膜的截留分子量为1000Da～5000Da，例如1000Da、2000Da、3000Da或5000Da等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2000Da。

优选地，所述脱色膜的膜材料为聚醚砜、磺化聚醚砜或聚酰胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：聚醚砜和磺化聚醚的组合，磺化聚醚砜和聚酰胺的组合，聚醚砜、磺化聚醚砜和聚酰胺的组合等，优选为聚酰胺。

优选地，所述脱色膜为卷式膜组件。

优选地，所述脱色膜截留侧产生的物料直接熬制得到黑糖。

作为本发明优选的技术方案，所述浓缩膜的截留分子量为150Da～300Da，例如150Da、200Da、250Da或300Da等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为200Da。

优选地，所述浓缩膜的膜材料为聚醚砜、磺化聚醚砜或聚酰胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：聚醚砜和磺化聚醚砜的组合，磺化聚醚砜和聚酰胺组合，聚醚砜、磺化聚醚砜和聚酰胺的组合等，优选为聚酰胺。

优选地，所述浓缩膜为卷式膜组件。

作为本发明优选的技术方案，所述反渗透膜对氯化钠的标准脱盐率为99.0％～99.8％，例如99.0％、99.2％、99.5％、99.6％或99.8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为99.5％。

优选地，所述反渗透膜的膜材料为聚酰胺和/或醋酸纤维素。

优选地，所述反渗透模为卷式膜组件。

优选地，所述反渗透膜透过侧出液口与转鼓真空过滤机的液体入口相连，用于为转鼓真空过滤机提供清洗水。

优选地，所述浓缩液结晶装置产生的结晶为白糖。

优选地，所述浓缩液结晶装置产生的结晶母液与反渗透膜得到的浓缩液混合制备液体糖。

优选地，所述转鼓真空过滤机的固体物料出口产出的滤泥作有机肥回用。

第二方面，本发明提供了上述甘蔗制糖系统的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(1)甘蔗混合汁的预处理：将甘蔗混合汁送入预处理单元，经振动筛进行除渣处理，再经固液分离装置进行固液分离；

(2)多级膜过滤处理：步骤(1)所述固液分离产生的液体进入澄清膜进行澄清处理，澄清处理后的透过液进入脱色膜进行脱色处理，脱色处理后的透过液进入浓缩膜中进行浓缩，浓缩后的透过液进入反渗透膜中进行反渗透处理，浓缩得到的浓缩液进行蒸发结晶得到白糖，蒸发结晶产生的结晶母液与反渗透处理产生的浓缩液混合后制备液体糖；

(3)浓缩液处理：步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤(2)澄清处理产生的浓缩液进入卧式离心机中进行离心分离，离心分离产生的液体返回固液分离装置，离心分离产生的固体进入转鼓真空过滤机中进行过滤处理，过滤得到的滤液送入固液分离装置，过滤得到的固体物料作为有机肥回收利用。

本发明中，所述蒸发结晶产生的结晶母液需与反渗透处理产生的浓缩液混合才能得到制备液体糖所需的原料。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中经振动筛处理后产生的排出渣返回甘蔗压榨系统进行甘蔗混合汁的压榨。

优选地，步骤(1)中所述甘蔗混合汁经振动筛进行除渣处理后，送入固液分离装置前调节pH并进行加热处理。

优选地，所述调节pH为加碱进行调节。

优选地，所述调节pH至6.8～7.5，例如6.8、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为7.2。

优选地，所述加热处理的加热温度为45℃～70℃，例如45℃、48℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为50℃～55℃。

优选地，所述固液分离装置为碟式离心机时，其转速为5000r/min～10000r/min，例如5000r/min、6000r/min、7000r/min、8000r/min或10000r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为7000r/min。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述澄清膜的过滤压力为0.2MPa～0.5MPa，例如0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa或0.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.3MPa。

优选地，步骤(2)所述澄清膜的过滤温度为50℃～65℃，例如50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃或65℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为55℃。

优选地，步骤(2)所述澄清膜的浓缩比为3倍～20倍，例如3倍、5倍、8倍、12倍、15倍或20倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5倍～10倍。

本发明中，为了使澄清膜达到去除大分子和胶体物质的作用，其过滤需要控制在合理条件下进行。

优选地，步骤(2)所述脱色膜的过滤压力为0.5MPa～1.5MPa，例如0.5MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa或1.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.0MPa。

优选地，步骤(2)所述脱色膜的过滤温度为50℃～65℃，例如50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃或65℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为55℃。

优选地，步骤(2)所述脱色膜的浓缩比为5倍～15倍，例如5倍、7倍、10倍、12倍或15倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10倍。

优选地，步骤(2)所述浓缩膜的过滤压力为1.5MPa～4.0MPa，例如1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa或4.0MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2.5MPa；

优选地，步骤(2)所述浓缩膜的过滤温度为45℃～60℃，例如45℃、48℃、50℃、52℃、55℃或60℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为50℃；

优选地，步骤(2)所述浓缩膜的浓缩比为1.5倍～2.5倍，例如1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、2.0倍、2.2倍或2.5倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.7倍～2.0倍。

优选地，步骤(2)所述反渗透膜的反渗透膜压力为2.0MPa～6.0MPa，例如、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、5.0MPa或6.0MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为3.5MPa。

优选地，步骤(2)所述反渗透膜的过滤温度为40℃～60℃，例如40℃、43℃、45℃、50℃、55℃或60℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为45℃。

优选地，步骤(2)所述反渗透膜的浓缩比为5倍～20倍，例如5倍、7倍、10倍、12倍、15倍、18倍或20倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为15倍。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述卧式离心机的转速为3000r/min～5000r/min，例如3000r/min、3600r/min、4000r/min、4500r/min或5000r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为3600r/min。

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机的转速为0.05r/min～0.8r/min，例如0.05r/m、0.1r/min、0.3r/min、0.5r/min、0.6r/min或0.8r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5r/min。

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机的操作真空度为40kPa～60kPa，例如40kPa、45kPa、50kPa、55kPa或60kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为50kPa。

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机在处理过程中添加助滤剂。

优选地，所述助滤剂为硅藻土、珍珠岩、活性炭或蔗渣中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硅藻土和珍珠岩的组合，活性炭和蔗渣的组合，硅藻土、珍珠岩和活性炭的组合，珍珠岩、活性炭和蔗渣的组合，优选为蔗渣。

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机中所用清洗水来自步骤中反渗透处理产生的透过水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过增设浓缩液处理单元，采用卧式离心机和转鼓真空过滤机处理澄清膜浓缩液，避免了泥土、果胶和色素在膜系统中的累积，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行；

(2)本发明所述系统中脱色膜产生的浓缩液直接熬制原生态黑糖，避免了后续的化学法处理或洗滤回收处理，降低了运行成本，提高副产物的附加值；

(3)本发明所述系统利用反渗透膜将浓缩膜透过液处理得到清洗用纯水，反渗透膜浓缩液和结晶母液混合后调制原生态金色液体糖，保证蔗糖回收率大于95％；

(4)本发明提供的甘蔗制糖方法有利于机械化收割甘蔗的推广和多样化蔗糖产品的开发，具有操作简单安全、无化学添加剂、易于连续生产的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1所述全组分利用的甘蔗制糖系统的结构示意图；

其中，1-振动筛，2-固液分离装置，3-澄清膜，4-脱色膜，5-浓缩膜，6-反渗透膜，7-浓缩液结晶装置，8-卧式离心机，9-转鼓真空过滤机。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；

其中，所述预处理单元包括振动筛1以及固液分离装置2，所述振动筛1的出液口与固液分离装置2的进料口相连；

所述多级膜过滤单元包括澄清膜3、脱色膜4、浓缩膜5和反渗透膜6，所述固液分离装置2的出液口与澄清膜3进料口相连，澄清膜3透过侧出液口与脱色膜4进料口相连，脱色膜4透过侧出液口与浓缩膜5进料口相连，浓缩膜5透过侧出液口与反渗透膜6进料口相连，浓缩膜5截留侧出液口与浓缩液结晶装置7相连；

所述浓缩液处理单元包括卧式离心机8和转鼓真空过滤机9，所述固液分离装置2的排渣口和澄清膜3截留侧出口均与卧式离心机8的进料口相连，所述卧式离心机8的液体出口与固液分离装置2的液体入口相连，所述卧式离心机8的固体物料出口与转鼓真空过滤机9的进料口相连，所述转鼓真空过滤机9的液体出口与固液分离装置2的进料口相连。

所述甘蔗制糖系统的处理方法为：

(1)甘蔗混合汁的预处理：将甘蔗混合汁送入预处理单元，经振动筛1进行除渣处理，再经固液分离装置2进行固液分离；

(2)多级膜过滤处理：步骤(1)所述固液分离产生的液体进入澄清膜3进行澄清处理，澄清处理后的透过液进入脱色膜4进行脱色处理，脱色处理后的透过液进入浓缩膜5中进行浓缩，浓缩后的透过液进入反渗透膜6中进行反渗透处理，浓缩得到的浓缩液进行蒸发结晶得到白糖，蒸发结晶产生的结晶母液与反渗透处理产生的浓缩液混合后制备液体糖；

(3)浓缩液处理：步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤(2)澄清处理产生的浓缩液进入卧式离心机8中进行离心分离，离心分离产生的液体返回固液分离装置2，离心分离产生的固体进入转鼓真空过滤机9中进行过滤处理，过滤得到的滤液送入固液分离装置2，过滤得到的固体物料作为有机肥回收利用。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，如图1所示，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；

所述预处理单元包括振动筛1以及固液分离装置2，所述振动筛1的出液口与固液分离装置2的进料口相连；所述振动筛为两级振动筛，第一级筛网精度为40目，第二级筛网精度为120目；固液分离装置2为刮板式自清洗过滤器；

所述多级膜过滤单元包括澄清膜3、脱色膜4、浓缩膜5和反渗透膜6，所述固液分离装置2的出液口与澄清膜3进料口相连，澄清膜3透过侧出液口与脱色膜4进料口相连，脱色膜4透过侧出液口与浓缩膜5进料口相连，浓缩膜5透过侧出液口与反渗透膜6进料口相连，浓缩膜5截留侧出液口与浓缩液结晶装置7相连；

其中，所述澄清膜3为聚偏氟乙烯超滤管式膜组件，截留分子量为50000Da，所述脱色膜4为聚酰胺卷式超滤膜组件，截留分子量为2000Da，所述浓缩膜5为聚酰胺卷式膜组件，截留分子量为200Da，所述反渗透膜6组件为聚酰胺卷式膜组件，标准脱盐率为99.5％；

所述浓缩液处理单元包括卧式离心机8和转鼓真空过滤机9，所述固液分离装置2的排渣口和澄清膜3的截留侧出料口均与卧式离心机8的进料口相连，所述卧式离心机8的液体出口与固液分离装置2的液体入口相连，所述卧式离心机8的固体物料出口与转鼓真空过滤机9的进料口相连，所述转鼓真空过滤机9的液体出口与固液分离装置2的进料口相连。

采用所述甘蔗制糖系统处理甘蔗混合汁，包括如下步骤：

(1)甘蔗混合汁的预处理：将甘蔗混合汁送入预处理单元，经振动筛1进行除渣处理，滤渣返回压榨系统继续压榨，振动筛1滤出液经加食品级NaOH调节pH至7.2并加热至50℃后，进入固液分离装置2中除去悬浮物和泥土，滤出液进入澄清膜3，排渣液进入卧式离心机8进行处理；

(2)步骤(1)所述固液分离产生的液体进入澄清膜3在0.3MPa下进行澄清处理，过滤温度55℃，浓缩倍数为5倍，澄清处理后的透过液进入脱色膜4在1.0MPa下进行脱色处理，脱色温度为55℃，脱色浓缩倍数为10倍，脱色处理后的透过液进入浓缩膜5中在2.5MPa下进行浓缩，浓缩温度50℃，浓缩倍数1.7倍，浓缩后的透过液进入反渗透膜6中在4.0MPa下进行反渗透处理，反渗透温度45℃，浓缩倍数15倍，浓缩得到的浓缩液进行蒸发结晶得到白糖，蒸发结晶产生的结晶母液与反渗透处理产生的浓缩液混合后制备液体糖；

(3)步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤2澄清处理产生的浓缩液进入卧式离心机8中进行离心分离，卧式离心机8的转速为3600r/min，离心分离产生的液体返回固液分离装置2，离心分离产生的固体进入转鼓真空过滤机9中进行洗滤和脱水，不断加入清洗水进行洗渣，转鼓真空过滤机转速为0.5r/min，操作真空度为50kPa，助滤剂为蔗渣，过滤得到的滤液送入固液分离装置2，过滤得到的固体物料进一步处理生产有机肥。

上述处理过程中，脱色膜4的浓缩液直接熬制原生态黑糖，浓缩膜5的浓缩液结晶后母液和反渗透膜6的浓缩液混合调制生产原生态金色液体糖。

上述处理过程中，各个阶段中得到的蔗汁的主要性质如下表所示：

实施例2：

本实施例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；

所述预处理单元包括振动筛1以及固液分离装置2，所述振动筛1的出液口与固液分离装置2的进料口相连；所述振动筛为两级振动筛，第一级筛网精度为60目，第二级筛网精度为150目；固液分离装置2为刮板式自清洗过滤器；

所述多级膜过滤单元包括澄清膜3、脱色膜4、浓缩膜5和反渗透膜6，所述固液分离装置2的出液口与澄清膜3进料口相连，澄清膜3透过侧出液口与脱色膜4进料口相连，脱色膜4透过侧出液口与浓缩膜5进料口相连，浓缩膜5透过侧出液口与反渗透膜6进料口相连，浓缩膜5截留侧出液口与浓缩液结晶装置7相连；

其中，所述澄清膜3为氧化铝超滤陶瓷管式膜组件，截留分子量为100000Da，所述脱色膜4为聚酰胺卷式超滤膜组件，截留分子量为5000Da，所述浓缩膜5为聚酰胺卷式膜组件，截留分子量为300Da，所述反渗透膜6组件为聚酰胺卷式膜组件，标准脱盐率为99.8％；

所述浓缩液处理单元包括卧式离心机8和转鼓真空过滤机9，所述固液分离装置2的排渣口和澄清膜3截留侧出口均与卧式离心机8的进料口相连，所述卧式离心机8的液体出口与固液分离装置2的液体入口相连，所述卧式离心机8的固体物料出口与转鼓真空过滤机9的进料口相连，所述转鼓真空过滤机9的液体出口与固液分离装置2的进料口相连。

采用所述甘蔗制糖系统处理甘蔗混合汁，包括如下步骤：

(1)甘蔗混合汁的预处理：将甘蔗混合汁送入预处理单元，经振动筛1进行除渣处理，滤渣返回压榨系统继续压榨，振动筛1滤出液经加食品级NaOH调节pH至7.5并加热至70℃后，进入固液分离装置2中除去悬浮物和泥土，滤出液进入澄清膜3，排渣液进入卧式离心机8进行处理；

(2)步骤(1)所述固液分离产生的液体进入澄清膜3在0.2MPa下进行澄清处理，过滤温度65℃，浓缩倍数为5倍，澄清处理后的透过液进入脱色膜4在1.0MPa下进行脱色处理，脱色温度为60℃，脱色浓缩倍数为15倍，脱色处理后的透过液进入浓缩膜5中在1.5MPa下进行浓缩，浓缩温度55℃，浓缩倍数1.5倍，浓缩后的透过液进入反渗透膜6中在2.5MPa下进行反渗透处理，反渗透温度60℃，浓缩倍数5倍，浓缩得到的浓缩液进行蒸发结晶得到白糖，蒸发结晶产生的结晶母液与反渗透处理产生的浓缩液混合后制备液体糖；

(3)步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤2澄清处理产生的浓缩液进入卧式离心机8中进行离心分离，卧式离心机8的转速为3000r/min，离心分离产生的液体返回固液分离装置2，离心分离产生的固体进入转鼓真空过滤机9中进行洗滤和脱水，不断加入清洗水进行洗渣，转鼓真空过滤机转速为0.8r/min，操作真空度为40kPa，助滤剂为蔗渣，过滤得到的滤液送入固液分离装置2，过滤得到的固体物料进一步处理生产有机肥。

上述处理过程中，脱色膜4的浓缩液直接熬制原生态黑糖，浓缩膜5的浓缩液结晶后母液和反渗透膜6的浓缩液混合调制生产原生态金色液体糖。

上述处理过程中，各个阶段中得到的蔗汁的主要性质如下表所示：

实施例3：

本实施例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统结构参照实施例1，区别在于：第一级筛网精度为20目，第二级筛网精度为100目；所述澄清膜3的截留分子量为30000Da，所述脱色膜4为聚酰胺卷式超滤膜组件，截留分子量为1000Da，所述浓缩膜5为聚酰胺卷式膜组件，截留分子量为150Da，所述反渗透膜6组件为聚酰胺卷式膜组件，标准脱盐率为99.3％。

所述甘蔗制糖系统的处理方法参照实施例1中方法，区别在于：步骤(1)中调节pH至6.8并加热至55℃；步骤(2)中澄清膜3在0.5MPa下进行澄清处理，过滤温度50℃，浓缩倍数为3倍，脱色膜4在1.5MPa下进行脱色处理，脱色温度为65℃，脱色浓缩倍数为5倍，浓缩膜5中在4MPa下进行浓缩，浓缩温度60℃，浓缩倍数2.5倍，反渗透膜6中在6MPa下进行反渗透处理，反渗透温度40℃，浓缩倍数20倍；步骤(3)中卧式离心机8的转速为5000r/min，转鼓真空过滤机转速为0.1r/min，操作真空度为60kPa。

实施例4：

本实施例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统结构参照实施例1，区别在于：第一级筛网精度为80目，第二级筛网精度为200目。

所述甘蔗制糖系统的处理方法参照实施例1中方法，区别在于：步骤(2)中澄清膜3在0.5MPa下进行澄清处理，过滤温度50℃，浓缩倍数为20倍，脱色膜4在0.5MPa下进行脱色处理，脱色温度为50℃，脱色浓缩倍数为5倍；步骤(3)中转鼓真空过滤机转速为0.05r/min，操作真空度为60kPa。

对比例1：

本对比例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统结构参照实施例1，区别在于：所述系统中不设置浓缩液处理单元，即系统不包括卧式离心机8和转鼓真空过滤机9。

所述处理方法参照实施例1中方法，区别在于：不包括浓缩液的处理过程；步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤2澄清处理产生的浓缩液直接回到甘蔗压榨系统。

本对比例中，随着蔗汁处理的进行，澄清膜的通量下降速度相比实施例1高20～50％，澄清膜和脱色膜透过液以及浓缩膜浓缩液的色值上升10～30％。

对比例2：

本对比例提供了一种全组分利用的甘蔗制糖系统，所述系统结构参照实施例1，区别在于：所述系统中不设置反渗透膜6。

述处理方法参照实施例1中方法，区别在于：不包括反渗透膜处理过程。

本对比例中，蔗糖回收率相比实施例1降低5～10％，甘蔗制糖系统耗水量增加20～50％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过增设浓缩液处理单元，采用卧式离心机和转鼓真空过滤机处理澄清膜浓缩液，避免了泥土、果胶和色素在膜系统中的累积，保证甘蔗混合汁膜法清净工艺的连续化运行；

同时，本发明所述系统中脱色膜产生的浓缩液直接熬制原生态黑糖，避免了后续的化学法处理或洗滤回收处理，降低了运行成本，提高副产物的附加值；本发明所述系统利用反渗透膜将浓缩膜透过液处理得到清洗用纯水，反渗透膜浓缩液和结晶母液混合后调制原生态金色液体糖，保证蔗糖回收率大于95％；本发明提供的甘蔗制糖方法有利于机械化收割甘蔗的推广和多样化蔗糖产品的开发，具有操作简单安全、无化学添加剂、易于连续生产的优点。

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)

1.一种全组分利用的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述系统包括预处理单元、多级膜过滤单元和浓缩液处理单元；

其中，所述预处理单元包括振动筛(1)以及固液分离装置(2)，所述振动筛(1)的出液口与固液分离装置(2)的进料口相连；

所述多级膜过滤单元包括澄清膜(3)、脱色膜(4)、浓缩膜(5)和反渗透膜(6)，所述固液分离装置(2)的出液口与澄清膜(3)进料口相连，澄清膜(3)透过侧出液口与脱色膜(4)进料口相连，脱色膜(4)透过侧出液口与浓缩膜(5)进料口相连，浓缩膜(5)透过侧出液口与反渗透膜(6)进料口相连，浓缩膜(5)截留侧出液口与浓缩液结晶装置(7)相连；

所述浓缩液处理单元包括卧式离心机(8)和转鼓真空过滤机(9)，所述固液分离装置(2)的排渣口和澄清膜(3)截留侧出口均与卧式离心机(8)的进料口相连，所述卧式离心机(8)的液体出口与固液分离装置(2)的液体入口相连，所述卧式离心机(8)的固体物料出口与转鼓真空过滤机(9)的进料口相连，所述转鼓真空过滤机(9)的液体出口与固液分离装置(2)的进料口相连。

2.根据权利要求1所述的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述振动筛(1)为两级振动筛，其中第一级振动筛的筛网精度为20目～80目，第二级振动筛的筛网精度为100目～200目；

优选地，所述第一级振动筛的筛网精度为40目，第二级振动筛的筛网精度为120目；

优选地，所述振动筛(1)的排出渣返回甘蔗压榨系统进行甘蔗混合汁的压榨；

优选地，所述固液分离装置(2)为自清洗过滤器和/或碟式离心机；

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中任意一种或至少两种的组合，优选为刮板式过滤器；

优选地，所述振动筛(1)与固液分离装置(2)之间设有加碱口和换热器。

3.根据权利要求1或2所述的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述澄清膜(3)截留分子量为30000Da～100000Da，优选为50000Da；

优选地，所述澄清膜(3)的膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜，聚醚砜、聚芳醚砜酮、氧化铝、氧化锆、氧化钛或氧化硅中任意一种或至少两种的组合，优选为聚偏氟乙烯；

优选地，所述澄清膜(3)为管式膜组件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述脱色膜(4)的截留分子量为1000Da～5000Da，优选为2000Da；

优选地，所述脱色膜(4)的膜材料为聚醚砜、磺化聚醚砜或聚酰胺中任意一种或至少两种的组合，优选为聚酰胺；

优选地，所述脱色膜(4)为卷式膜组件；

优选地，所述脱色膜(4)截留侧产生的物料直接熬制得到黑糖。

5.根据权利要求1-4任一项所述的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述浓缩膜(5)的截留分子量为150Da～300Da，优选为200Da；

优选地，所述浓缩膜(5)的膜材料为聚醚砜、磺化聚醚砜或聚酰胺中任意一种或至少两种的组合，优选为聚酰胺；

优选地，所述浓缩膜(5)为卷式膜组件。

6.根据权利要求1-5任一项所述的甘蔗制糖系统，其特征在于，所述反渗透(6)膜对氯化钠的标准脱盐率为99.0％～99.8％，优选为99.5％；

优选地，所述反渗透膜(6)的膜材料为聚酰胺和/或醋酸纤维素；

优选地，所述反渗透模(6)为卷式膜组件；

优选地，所述反渗透膜(6)透过侧出液口与转鼓真空过滤机的液体入口相连；

优选地，所述浓缩液结晶装置(7)产生的结晶为白糖；

优选地，所述浓缩液结晶装置(7)产生的结晶母液与反渗透膜(6)得到的浓缩液混合制备液体糖；

优选地，所述转鼓真空过滤机(9)的固体物料出口产出的滤泥作有机肥回用。

7.根据权利要求1-6任一项所述的甘蔗制糖系统的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)甘蔗混合汁的预处理：将甘蔗混合汁送入预处理单元，经振动筛(1)进行除渣处理，再经固液分离装置(2)进行固液分离；

(2)多级膜过滤处理：步骤(1)所述固液分离产生的液体进入澄清膜(3)进行澄清处理，澄清处理后的透过液进入脱色膜(4)进行脱色处理，脱色处理后的透过液进入浓缩膜(5)中进行浓缩，浓缩后的透过液进入反渗透膜(6)中进行反渗透处理，浓缩得到的浓缩液进行蒸发结晶得到白糖，蒸发结晶产生的结晶母液与反渗透处理产生的浓缩液混合后制备液体糖；

(3)浓缩液处理：步骤(1)所述固液分离产生的排出渣以及步骤(2)澄清处理产生的浓缩液进入卧式离心机(8)中进行离心分离，离心分离产生的液体返回固液分离装置(2)，离心分离产生的固体进入转鼓真空过滤机(9)中进行过滤处理，过滤得到的滤液送入固液分离装置(2)，过滤得到的固体物料作为有机肥回收利用。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中经振动筛(1)处理后产生的排出渣返回甘蔗压榨系统进行甘蔗混合汁的压榨；

优选地，步骤(1)中所述甘蔗混合汁经振动筛(1)进行除渣处理后，送入固液分离装置(2)前调节pH并进行加热处理；

优选地，所述调节pH为加碱进行调节；

优选地，所述调节pH至6.8～7.5，优选为7.2；

优选地，所述加热处理的加热温度为45℃～70℃，优选为50℃～55℃；

优选地，所述固液分离装置(2)为碟式离心机时，其转速为5000r/min～10000r/min，优选为7000r/min。

9.根据权利要求7或8所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述澄清膜(3)的过滤压力为0.2MPa～0.5MPa，优选为0.3MPa；

优选地，步骤(2)所述澄清膜(3)的过滤温度为50℃～65℃，优选为55℃；

优选地，步骤(2)所述澄清膜(3)的浓缩比为3倍～20倍，优选为5倍～10倍；

优选地，步骤(2)所述脱色膜(4)的过滤压力为0.5MPa～1.5MPa，优选为1.0MPa；

优选地，步骤(2)所述脱色膜(4)的过滤温度为50℃～65℃，优选为55℃；

优选地，步骤(2)所述脱色膜(4)的浓缩比为5倍～15倍，优选为10倍；

优选地，步骤(2)所述浓缩膜(5)的过滤压力为1.5MPa～4.0MPa，优选为2.5MPa；

优选地，步骤(2)所述浓缩膜(5)的过滤温度为45℃～60℃，优选为50℃；

优选地，步骤(2)所述浓缩膜(5)的浓缩比为1.5倍～2.5倍，优选为1.7倍～2.0倍；

优选地，步骤(2)所述反渗透膜(6)的反渗透膜压力为2.0MPa～6.0MPa，优选为3.5MPa；

优选地，步骤(2)所述反渗透膜(6)的过滤温度为40℃～60℃，优选为45℃；

优选地，步骤(2)所述反渗透膜(6)的浓缩比为5倍～20倍，优选为15倍。

10.根据权利要求7-9任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)所述卧式离心机(8)的转速为3000r/min～5000r/min，优选为3600r/min；

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机(9)的转速为0.05r/min～0.8r/min，优选为0.5r/min；

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机(9)的操作真空度为40kPa～60kPa，优选为50KPa；

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机(9)在处理过程中添加助滤剂；

优选地，所述助滤剂为硅藻土、珍珠岩、活性炭或蔗渣中任意一种或至少两种的组合，优选为蔗渣；

优选地，步骤(3)所述转鼓真空过滤机(9)中所用清洗水来自步骤(2)中反渗透处理产生的透过水。