2011
甘蔗压榨提汁是现代制糖工业的一个重要工艺 过程，也是甘蔗制糖工艺重要的端口工序。甘蔗提 汁是制糖过程的首道门坎，传统的压榨法工艺，一 般采用 3～6 台辊式压榨机串联组成一个压榨机组， 通过多级压榨提取汁液。从力学角度分析，传统压 榨法是一种典型的滚动压榨，在这种滚动压榨过程 中，榨辊与甘蔗糖料形成的旁切角度内，不同方向 的力互为冲突或抵消，糖料成为释放压力的途径， 影响压榨效率，浪费能耗[1]。对于甘蔗糖料而言， 滚动压榨方式的缺陷还在于甘蔗糖料的压榨时间过 短，汁液无法从蔗渣层中完全分离，难以有效排放 汁液而被蔗渣重新吸入，成为一种特有的“重吸” 工艺现象，从而影响压榨效率。更重要的是，生产 实践已经证明，在滚动压榨方式中，甘蔗糖料的重 吸作用随着压榨力的升高而升高。因此，只有改变 滚动式压榨方法，才能改善这种特有的工艺弊端缺 陷，提高压榨效率。
早在 20 世纪初荻尔就研究了静压蔗料压缩实 验[2]，他所研究的结果至今仍被引用。静压提汁法 不需要中间传动，绝大部分压力直接作用于甘蔗糖 料，可大幅度减少压榨系统的动力能耗。依据甘蔗 糖料的性质，本文研究了新型的静压饱和浸渗提汁 方法，采用外力强化汁液排放，可以通过延长提汁 时间和改善汁液提取分离排放状况， 消除重吸现象， 提高压榨效率。
（1）参考荻尔和内维尔的静压实验研究[2]，本 实验原料选用糖厂三辊压榨机第 1 座压榨后的蔗渣（破碎度在 90%以上） ， 本装置的排汁孔在物料桶壁 上，排汁孔方向与施加压力的方向垂直。这样可以 使排汁顺畅，重吸系数大大降低。
（2）本设备所施加的压力直接作用于蔗渣，几 乎百分百作用于蔗渣，可大幅度地减少压榨系统的 装机容量，降低动力消耗尽可能地使汁液排出。
（3）通过延长静压时间，提高渗出效率，达到 排汁顺畅重吸系数降低的效果。
（4）本设备采用回流饱和浸渗的实验操作，能 够使蔗渣充分地吸收浸渗液，随着蔗渣的膨胀而进 入含糖细胞，充分进行饱和浸渗作用，从而有利于 糖分的浸出。
（5）本实验采用的浸渗液温度为 90℃，这样 的温度可使蔗渣在热力作用下使包含蔗汁的细胞壁 破碎，有利于浸渗液进行传质和扩散，从而有利于 糖分的排出。
水浴锅：自制；物料桶：自制；静压浸渗设备： 自制；阿贝折光仪：上海精密科学仪器厂生产；数 字式自动旋光仪：上海申光科学仪器厂生产；蔗汁 与蔗渣：广东翁源糖厂。
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图 1 静压法静压饱和浸渗工艺流程 |
（1） 取糖厂三棍压榨机第 1 座压榨后蔗渣 500g 装入物料桶中，加入 90℃第 2 次压桶回流的蔗汁 1500mL，饱和浸渗后静压分离 20s，取样测压后蔗 渣的水分、锤度、转光度以及静压分离后蔗汁锤度。
（2）取第 1 次压后的蔗渣装入物料桶中，加入 90℃第三次压后回流的蔗汁 1500mL， 饱和浸渗后静 压分离 20s，取样测压后蔗渣的水分、锤度、转光度 以及压后蔗汁锤度。
（3）取第 2 次压后蔗渣装入物料桶中，加入 90℃第四次压后回流的蔗汁 1500mL， 饱和浸渗后静 压 20s，取样测压后蔗渣的水分、锤度、转光度以及 压后蔗汁锤度。
（4）取第 3 次压后蔗渣装入物料桶中，加入90℃的水 1500mL，饱和浸渗后静压 20s，取样测压 后蔗渣的水分、锤度、转光度以及压后蔗汁锤度。
参考《甘蔗制糖原理与技术》湿榨实验结果[2]， 经过反复的平衡实验，得出静压蔗汁回流浸渗所加 汁的锤度分别为：3.0、2.0、1.6（最后一次加水） ， 糖厂三辊压榨机第 1 座压榨蔗渣水分、锤度、转光 度和抽出率分别为： 57.79%、 9.6oBx、 8.6%、 77.79%。 静压实验数据列表以及趋势图如下表 1、表 2、表 3 和图 2、图 3、图 4、图 5、图 6 所示。
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表 1 静压为 1.5MPa 的数据列表 |
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表 2 静压为 2.0MPa 的数据列表 |
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表 3 静压为 2.5MPa 的数据列表 |
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图 2 不同压力下蔗渣水分趋势图 |
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图 3 不同压力下蔗汁锤度趋势图 |
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图 4 不同压力下蔗渣锤度趋势图 |
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图 5 不同压力下蔗渣转光度趋势图 |
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图 6 不同压力下蔗渣累计抽出率趋势图 |
从图 2、图 3、图 4、图 5、图 6 可以看出，蔗 渣在受力状态下蔗汁大部分被压出，纤维分的绝对 数量在静压前后没有变化， 而蔗汁则大部分被压出， 小部分仍残留在细胞内[2]。随着静压次数的增加， 蔗渣的破碎度逐渐地增加，残留在压后蔗渣内的蔗 汁也逐渐减少，因此蔗渣的水分、蔗汁锤度以及蔗 渣转光度逐渐降低。
压力在 2.5MPa 时蔗渣水分、蔗渣锤度和糖分 抽出率等各项数据均优于压力 1.5MPa 和 2.0MPa 的 数据。 但是压力为 2.0MPa 的数据结果接近于压力为 2.5MPa 的数据，与传统压榨相比，效果非常明显。 压力为 2.0MPa、2.5MPa 时，蔗渣水分比传统的压 榨有所降低，各项指标均优于取样时翁源糖厂五座 三辊压榨的工艺指标。 其中压力为 2.5MPa 时， 蔗渣 的水分与传统压榨相比降低 6.6%，蔗渣压后的锤度 与传统相比降低 9.7%，蔗渣转光度与传统相比降低 5.8%，提汁抽出率提高 0.4%。
采用静压饱和浸渗的提汁方法可使蔗渣的水 分、锤度以及转光度比取样时翁源糖厂五座三辊压 榨的工艺指标降低 6.6、9.7、5.8 个百分点，抽出率 提高 0.4%。效果非常明显。静压饱和浸渗是一种高 效提汁新技术方案，其主要是通过有效地运用静压 力，延长静压时间，改善提汁状况，减少重吸现象， 提高提汁效率，能很好地改善和提高提汁的性能， 可为甘蔗提汁领域提供新途径。但是在压渗设备、 送进料装置、渗洗液加入装置以及处理能力方面还 需要进一步完善，该技术要实现工业化生产还需要 进一步的研究。
| [1] | Yangsheng Lu(Eng)，Jens Thomsen(Eng)．甘蔗糖料压 榨系统的现况及新技术方案[J]．广西蔗糖，2009(4)： 25-29． ( 1)
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| [2] | 陈维均，许斯欣．甘蔗制糖原理与技术：第一分册[M]．北京：中国轻工业出版社，2001：11-12，17-20． (4)
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| [3] | 韦志友，黄健泉．TSGΦ710×1370 压榨机列综合技术开发[J] ．广西轻工业，1997(4)：25-29． (1)
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