[发明专利]一种用于甜菜的低频高能超声耦合流态化渗出方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及甜菜制糖技术领域，特别涉及一种用于甜菜的低频高能超声耦合流态化渗出方法及装置。

背景技术

渗出工艺是甜菜制糖过程中最重要的工艺之一：将甜菜菜丝细胞充分破裂， 然后与高温的水或稀糖汁充分接触混合， 在给定的条件下，将甜菜中的蔗糖分尽可能的提取出来，将非糖分尽可能多留在废菜丝中，以获得高纯度的浸出汁。

上述工艺中，影响渗出效率的主要因素有：菜丝质量、渗出温度、渗出时间、提汁率、渗出用水、微生物、渗出操作的均匀性等。当前，全国甜菜制糖行业普遍采用连续渗出器，特别是中型甜菜糖厂，大都使用Dds渗出器，该系统存在的问题主要有菜丝的最大处理量仅为4500吨/天左右，糖分损失约0.25%，蒸汽消耗2.5%-3.5%甜菜量，糖厂收率较低，高能耗以及易受微生物感染等问题。

目前，有关甜菜渗出工艺方面，国内公开的专利主要集中在压粕水的回收方面，如甜菜制糖工艺中滤泥洗水回渗出器做渗出用水的方法（97112619.4）、 甜菜无泡沫压粕水回收新工艺 （95118998.0）、一种甜菜制糖中的压粕水灭菌回收系统（201020117562.1）、甘蔗、甜菜提汁真空系统排汁方法（02133469.2）。

国内公开发表的中文文献中，仅有1篇关于超声波强化甜菜糖分渗出的文献：王鸿生，谢梓湘，王文侠。超声波强化甜菜糖分渗出的研究[J].食品与生物技术学报，1989，（3）。该文献报道了超声波在试验温度下都能强化甜菜糖分的渗出速率，其中50℃时的强化效果最佳，超声波强度的变化对甜菜糖分的渗出速度有显著影响，强度大，糖分渗出的速率高，超声作用时间越长，甜菜糖分渗出的速率也越高。

从上述公开的文献看，超声技术可有效缩短渗出时间，降低能耗，但未考虑到渗出过程的连续性及菜丝接触的均匀性，仅停留在间歇操作工艺的研究，未提及利用流态化技术强化菜丝在流动状态下的接触，渗出过程中改善甜菜丝疏水特性，控制甜菜细胞的变性程度的相关工艺技术也未见报道。从甜菜糖分渗出的特性和生产情况可知：甜菜中的蔗糖存在于细胞液中，切成菜丝后菜丝表面上许多细胞被切破，渗出时糖分连同非糖分被浸出；但菜丝内部细胞中的糖分被包在细胞壁内，必须使构成细胞壁的原生质发生变性才能通过细胞壁渗析出来。

综上所述，针对甜菜高温渗出过程效率低、时间长、影响废菜丝形态进而导致干粕能耗高等问题， 目前并没有有效的技术方案。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有甜菜制糖的技术不足，提供一种用于甜菜的低频高能超声耦合流态化渗出方法，以缩短渗出时间，减少水耗用量及蒸发工段的工作负荷，从而降低煤耗汽耗，达到节能环保，提高生产效率的目的。

进一步地，提供一种上述方法的渗出装置。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种用于甜菜的低频高能超声耦合流态化渗出方法，包括以下步骤：

1）将甜菜洗净，再经预处理系统切丝，切丝后的菜丝经皮带秤称量及注入第一热烫器中进行热烫，新鲜水也注入第一热烫器进行热烫，热烫后的菜丝由带式输送机送至渗出器低端的进菜斗，热烫后的新鲜水从渗出器高端的进水口注入；

2）在渗出器的双螺旋推动下，菜丝沿双螺旋线从渗出器的低端进入渗出器的高端，而新鲜水相对菜丝做逆向流动；菜丝与新鲜水经渗出器的大振幅超声换能器的超声作用形成废粕和渗出汁；渗出汁从渗出器的低端进入渗出汁处理系统；其中，超声频率在10-50kHz之间，超声功率为100-500W，超声作用时间为1-50分钟；

3）步骤2）中的废粕从渗出器的高端被导入废粕水回收系统中进行回收，得到压粕和压粕水；压粕经废粕水回收系统的干燥机排出；压粕水经过废粕水回收系统处理后，经渗出器高端的入水口注入渗出器进行再处理，该压粕水亦相对步骤2）中菜丝做逆向流动，经渗出器的大振幅超声换能器的超声作用形成渗出汁；然后通过渗出器的低端进入渗出汁处理系统； 

4）步骤2）中的渗出汁和步骤3）中的渗出汁经渗出汁处理系统处理后，最后被送入清净系统；最后，根据渗出汁纯度和废粕调整菜丝规格、超声参数控制、渗出温度、渗出时间和提汁率。

优选地，所述渗出器为Dds斜槽式双螺旋连续渗出器，该Dds斜槽式双螺旋连续渗出器分为若干段，渗出器首段温度控制在55~70℃，末段温度控制在40~60℃；渗出器首段设在渗出器的低端位置，渗出器末段设在渗出器的高端位置。

优选地，超声频率优选为20-40kHz，超声作用时间优选为20-40分钟。