專利名稱：糖甘蔗及其它植物材料的保藏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保藏糖甘蔗及其它植物材料的方法。
背景技術(shù)：
糖甘蔗通常是在冬天收獲，那時(shí)其蔗糖含量最高。結(jié)果壓榨時(shí)間短至20個(gè)星期。糖甘蔗加工廠通常的運(yùn)行時(shí)間為3000小時(shí)/年。因此糖甘蔗加工廠的設(shè)備規(guī)模必須能夠在該短短的季節(jié)內(nèi)完成全年所要進(jìn)行的加工。結(jié)果高的投資及裝置在一年中超過(guò)60％的時(shí)間是閑置的。
已經(jīng)作了各種嘗試，通過(guò)貯存中間糖漿制品來(lái)延長(zhǎng)糖的生產(chǎn)期。在糖甘蔗生長(zhǎng)的更熱的條件下，糖漿貯存期間蔗糖的損失妨礙了采納糖漿加工。在糖甘蔗工業(yè)中糖漿貯存的進(jìn)一步的缺點(diǎn)是需要貯存甘蔗渣。在糖漿加工中用甘蔗渣作為產(chǎn)生熱的燃料源。如果不用甘蔗渣，就必須用替代的燃料，這將使糖漿的加工更不經(jīng)濟(jì)。
保藏糖甘蔗的概念在19世紀(jì)中期得到關(guān)注。例如“Sugar Growing andRefining”，C.G.W.Lock，G.W.Wigner和R.H.Harland所著、于1882年由E.和F.N.Spon于倫敦和紐約出版，該書(shū)中提到在加勒比海將糖甘蔗切片并干燥，其目的是為了保藏甘蔗以運(yùn)輸和在法國(guó)將其加工成糖和紙。
在最近的書(shū)“Sugar Technology”P(pán).W.van de Pol等(編)，由Bartens于Berlin 1998出版，其中提到甜菜的干燥。該熱干燥和隨后的加工的技術(shù)可行性已被證明，但成本不允許。據(jù)認(rèn)為這是由于需要大量的燃料來(lái)供熱以除去甜菜或糖甘蔗中的水分。在甜菜生長(zhǎng)區(qū)域中的溫帶氣候的深秋和冬天中，甜菜的日光干燥是不可行的。太陽(yáng)熱可小規(guī)模干燥糖甘蔗。然而本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)顯示如果要保藏大量的糖甘蔗，日光干燥也是不可行的。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可使糖甘蔗經(jīng)機(jī)械脫水和熱脫水組合步驟來(lái)制備易于貯存的保藏制品以備后續(xù)加工。雖然本發(fā)明的方法是針對(duì)保藏糖甘蔗的特定應(yīng)用開(kāi)發(fā)的，但本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法也可用于保藏其它植物材料。我們發(fā)現(xiàn)該方法也可有利地用于保藏其它纖維質(zhì)的植物材料，例如包括但不限于甜高梁和苜蓿。通過(guò)機(jī)械手段，含有適當(dāng)比例纖維的植物材料可以以汁的形式去除水分和溶質(zhì)。為了方便，現(xiàn)參照將該方法用于保藏糖甘蔗來(lái)描述本發(fā)明的方法。應(yīng)該理解該方法也適用于保藏其它植物材料。

發(fā)明內(nèi)容
在廣義上，本發(fā)明提供了一種保藏植物材料的方法，包括如下步驟壓榨植物材料以分離汁部分和漿部分，使所述漿部分熱脫水以形成脫水后的漿，濃縮所述汁部分以形成糖漿，和將所述脫水后的漿和所述糖漿組合以形成保藏的植物材料。
適合于用本發(fā)明的方法保藏的植物材料包括多種收獲的植物產(chǎn)品。優(yōu)選該植物材料包含纖維質(zhì)組分，由此通過(guò)壓榨得到的漿更易于利用本發(fā)明方法中所用的設(shè)備處理。特別優(yōu)選該植物材料具有相當(dāng)高的糖含量。我們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法特別有利于糖含量高的植物材料，因?yàn)樗玫降奶菨{不易于生長(zhǎng)微生物或促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。
在優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供一種保藏糖甘蔗的方法，該方法通過(guò)將機(jī)械和熱脫水步驟組合來(lái)制備與濃縮糖漿組合的干的纖維質(zhì)材料。本發(fā)明的方法可在通常的壓榨季節(jié)實(shí)施，并且對(duì)保藏的甘蔗的后續(xù)加工和精制以得到糖和副產(chǎn)品可在全年實(shí)施，由此延長(zhǎng)了有效的加工季節(jié)和減少了糖精制裝置所需容量。
糖甘蔗在壓榨前可進(jìn)行清洗以利于保藏的糖甘蔗的進(jìn)一步加工。還可進(jìn)行其它預(yù)處理以改進(jìn)保藏的糖甘蔗或加工后的甘蔗的特性。
可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)氖侄蝸?lái)壓榨糖甘蔗。與熱去除等量的水相比，機(jī)械分離方法如輥、螺桿和其它處理形式的能耗低。糖甘蔗優(yōu)選用輥式壓榨機(jī)壓榨，其中使糖甘蔗從相對(duì)逆向旋轉(zhuǎn)輥的一個(gè)或多個(gè)輥隙間經(jīng)過(guò)?？墒褂镁哂卸鄠€(gè)輥隙的多輥以最大程度地機(jī)械除汁。干碾或壓榨，這種不加水的機(jī)械壓榨能夠榨取80％的汁。壓榨后，甘蔗渣中的水分可減至約48％。
通常在該方法中通過(guò)在此步驟中消耗更多的機(jī)械能來(lái)增加汁的榨取量，從而減少漿的熱脫水所需的能量。總之，通過(guò)在壓榨步驟中優(yōu)化糖甘蔗汁的榨取量，來(lái)提高該方法的能效。在熱加工如在熱干燥器中的停留時(shí)間減少通常導(dǎo)致保留在糖漿中的殘留糖的熱降解減少。然而，本發(fā)明預(yù)期在機(jī)械榨取階段汁的榨取率范圍，并且漿的熱處理的負(fù)面影響在一些工藝中會(huì)最小化。
汁部分通常含有水和溶質(zhì)，一般與該植物材料中的比例相同，還可含有少量的不溶性固形物，如纖維。
漿部分通常含有該植物材料的纖維，雖然少量的纖維可以與汁部分一起被榨取。漿部分通常還含有殘留的水和溶質(zhì)。優(yōu)選地，漿部分的水分含量少于55wt％。當(dāng)按本發(fā)明加工糖甘蔗時(shí)，優(yōu)選地該水分含量為46-52wt％。我們發(fā)現(xiàn)被壓榨的糖甘蔗的漿部分的水分含量最佳為約48wt％。
該漿部分被熱脫水。熱脫水可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)氖侄蝸?lái)實(shí)施，由此該漿部分被加熱以去除水分。不希望受理論的束縛，我們相信熱脫水去除了漿部分中的結(jié)合水和非結(jié)合水。
可用熱氣在各種干燥器中干燥該漿部分，所述熱氣如產(chǎn)自氣體或油的燃燒的或得自于蒸汽發(fā)生器的燃?xì)獾哪切＿@些干燥器可以是轉(zhuǎn)鼓式、閃蒸式干燥器，由此要干燥的材料被干燥氣、多塔板(multiple-tray)、移動(dòng)床和流化床干燥器輸送?？梢杂玫牧硪环N干燥形式是日光干燥。
我們發(fā)現(xiàn)在該漿部分的脫水過(guò)程中使用過(guò)熱蒸汽是特別有利的。與熱氣干燥相比，蒸汽干燥有益于環(huán)境和熱效率。在糖加工中，由漿部分中蒸發(fā)水產(chǎn)生的蒸汽可在后續(xù)加工如將汁蒸發(fā)成糖漿中的用于加熱?？赏ㄟ^(guò)換熱器利用來(lái)自適當(dāng)源的蒸汽在較高壓力下冷凝或利用來(lái)自其它源的熱氣來(lái)加熱蒸汽。
使用過(guò)熱蒸汽或熱氣的干燥器需要過(guò)熱蒸汽或熱氣的密封裝置。具體而言，使用過(guò)熱蒸汽的干燥器通常在高壓下操作。通常，過(guò)熱蒸汽的操作壓力可以是1.5bar，高于大氣壓力。因此進(jìn)入和離開(kāi)過(guò)熱蒸汽型或熱氣型干燥器的材料必須經(jīng)過(guò)某種氣體密封裝置。典型的密封裝置類似于回轉(zhuǎn)閥。通常圓筒形的轉(zhuǎn)子具有通過(guò)徑向延伸形成的多個(gè)室，這些延伸件具有與閥套的內(nèi)膛緊密接觸的外表面。材料落入室中并通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)被運(yùn)至下部的出口附近。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)加壓室中存在氣體如蒸汽會(huì)在空室將蒸汽運(yùn)至入口時(shí)產(chǎn)生困難。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)蒸汽冷凝造成漿料粘在轉(zhuǎn)子延伸件的外表面上，這意謂著形成密封。在熱氣干燥器中，熱氣的出口也有缺點(diǎn)。
另一種壓力或氣體密封裝置是螺桿加料器。該裝置適合于用于造紙中的植物纖維和漿材料，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)適合于纖維團(tuán)塊，而纖維團(tuán)塊是通過(guò)機(jī)械壓榨纖維質(zhì)作物如糖甘蔗制得的漿的典型形狀。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種干燥器結(jié)構(gòu)特別適合于本發(fā)明方法中漿的脫水。該用于漿脫水的干燥器包含干燥室、進(jìn)料組件和卸料組件，其中各組件均包括具有帶徑向入口的膛的罩、出口、置于所述膛內(nèi)以在其中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞、和使所述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，其中當(dāng)所述活塞在第一位置時(shí)，徑向入口打開(kāi)以將漿裝入所述膛，和當(dāng)活塞被所述裝置向出口驅(qū)動(dòng)時(shí)，該徑向入口被所述活塞關(guān)閉，由此置于膛內(nèi)的漿被推出出口。
該干燥器裝有進(jìn)料和卸料組件，以便于輸送漿進(jìn)出干燥器。該進(jìn)料和卸料組件利用壓榨漿的低滲透性形成封閉以防止加壓干燥室中蒸汽的泄漏。各組件可以是相同的或不同的。雖然可將同樣的組件用于進(jìn)料和卸料，但脫水前和后的漿的特征使針對(duì)漿的不同特征設(shè)計(jì)的進(jìn)料和卸料組件是優(yōu)選的，同時(shí)保留基本元件具有帶徑向入口的室的罩、出口、置于所述膛內(nèi)以在其中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和使所述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置。
各組件包括罩。該罩可以是足以容納膛和在使用中保持膛的結(jié)構(gòu)的任何適當(dāng)?shù)男螤睢Ｔ撎诺臋M截面可以是環(huán)形、方形、長(zhǎng)方形或任何合適的形狀。活塞的橫截面應(yīng)具有相同的形狀，并具有足夠的間隙從而可以在膛內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)。
該活塞設(shè)置在膛中以在其中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該活塞和膛可以是圓柱形、長(zhǎng)方形或任何其它適當(dāng)?shù)男螤?。?yōu)選該活塞緊密但自由地容納于膛內(nèi)。活塞優(yōu)選相對(duì)該膛密封以防止加壓干燥室的氣體跑出。該活塞端面優(yōu)選沿室橫截面的角度被切割。
徑向入口使膛裝入來(lái)自料斗或類似物的漿。該徑向入口設(shè)置在膛上，與第一位置時(shí)的活塞頭部相鄰。在該第一位置，活塞不封閉入口，而漿可注入該膛中。該活塞頭及室入口可成型為減少當(dāng)活塞頭封閉入口和將漿推至出口時(shí)的沖擊負(fù)載。該活塞頭優(yōu)選足夠長(zhǎng)以便在活塞的往復(fù)沖程間直至活塞回到第一位置時(shí)保持入口被活塞頭封閉。
進(jìn)料組件優(yōu)選具有足夠長(zhǎng)度的入口，從而當(dāng)填充漿時(shí)能夠密封干燥室中的壓力?？捎闷渌芊馐侄蝸?lái)優(yōu)化干燥室的效率。
漿的脫水優(yōu)選使用過(guò)熱蒸汽來(lái)進(jìn)行。為了從過(guò)熱蒸汽至漿有效熱傳遞，可流化漿床，由此通過(guò)蒸汽向上流經(jīng)漿床，實(shí)現(xiàn)漿和過(guò)熱蒸汽干燥介質(zhì)間的接觸。蒸汽流引起床中的材料被流化。流化是希望的，因?yàn)楣腆w顆粒的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化干燥蒸汽和漿的混合。然而，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)流化會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱和不必要的高能耗。
適用于漿脫水的干燥器可以包含干燥室，該干燥室包含用于承載漿床的多孔板，該多孔板設(shè)置在含有過(guò)熱蒸汽的送氣室上方，其中過(guò)熱蒸汽間歇地經(jīng)過(guò)該多孔板，由此該漿床被間歇地流化?？蛇x擇地，可迫使蒸汽從上面通過(guò)壓榨后的植物材料床并在多孔板的下面收集。
漿床的間歇流化可選擇地被稱為脈沖流化和在床的脈沖部分中產(chǎn)生干燥蒸汽的不同流量。
可以使過(guò)熱蒸汽間歇地經(jīng)過(guò)該多孔板，以使?jié){床被即刻流化。過(guò)熱蒸汽脈沖可通過(guò)帶孔旋轉(zhuǎn)檔板經(jīng)過(guò)漿床，所述板的開(kāi)孔面積一般與要脈沖的床的面積相同。所述開(kāi)孔通常是固定的，并且改變旋轉(zhuǎn)速度以優(yōu)化過(guò)熱蒸汽流，并仍保持流化的好處。第二檔板可設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)檔板與多孔板之間，以向床的較干部分和較濕部分提供不同流量。該第二不同流量檔板通常是固定的并且在板中有孔。如果需要要通過(guò)改變脈沖作用面積或通過(guò)改變床的較濕部分和較干部分的干燥蒸汽流量來(lái)進(jìn)一步控制干燥蒸汽的流量，可通過(guò)各種手段使孔可調(diào)，所述手段包括傾斜覆蓋第二檔板的可變部分孔的板面。
脈沖還可由振動(dòng)檔板截面產(chǎn)生。這些面優(yōu)選呈扇形。各扇形可包含可調(diào)節(jié)的兩個(gè)扇片，以在相鄰扇片對(duì)間形成較大或較小的間隙，由此提供在床的較濕部分和較干部分形成不同流量及改變被即刻脈沖的床的面積的手段。改變振動(dòng)速度提供了優(yōu)化干燥用蒸汽流及保持流化益處的手段。對(duì)進(jìn)一步控制不同流量的水平，可通過(guò)排列多對(duì)扇片來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些扇片被獨(dú)立的振動(dòng)機(jī)構(gòu)以獨(dú)立可變的速度驅(qū)動(dòng)。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用脈沖流化漿床可以使本發(fā)明的方法被優(yōu)化至在降低的蒸汽流量下干燥效果最大化。引起流化的過(guò)熱蒸汽流量在濕漿處比干漿處高。而且，完成或連續(xù)流化所需的流量比干燥所需的最佳流量高。對(duì)于熱敏材料，干燥用蒸汽的最佳流量將接近但高于當(dāng)蒸汽與干燥固體接觸時(shí)變?yōu)轱柡蜁r(shí)的流量。脈沖流化相對(duì)于全床連續(xù)流化的優(yōu)點(diǎn)之一在于流化材料的低體積流量。在脈沖流化中床上的速度較低。夾帶的細(xì)顆粒相當(dāng)少，并因此所需要的垂直延伸的分離空間也較小。
對(duì)于甘蔗渣類固體，其干燥速率受控于細(xì)胞結(jié)構(gòu)中液體的擴(kuò)散速率。通過(guò)將顆粒保持在恒定的熱氣流中而得到的干燥速率提高很少。
在本發(fā)明中，首次認(rèn)識(shí)到利用作為干燥介質(zhì)的過(guò)熱蒸汽的脈沖流化的益處。從蒸汽至冷固體的熱傳遞速率可以非常高，前提是表面冷凝被限制。在連續(xù)流化床中，由于蒸汽流速必須處于窄的流化范圍內(nèi)，固體表面將被水飽和或過(guò)飽和。在脈沖流化中，可調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽和固體間的最劇烈接觸的時(shí)間以限制表面冷凝。在脈沖間的“靜止”期間，顆粒中的水含量將趨于平衡。
在床中的漿隨著被脫水從入口移至卸料處。具有大的易于因機(jī)械纏繞而結(jié)團(tuán)的纖維片的漿如來(lái)自糖甘蔗壓榨的漿不易于被流化運(yùn)送，即使用高流量的流化介質(zhì)和高膨脹床也不容易。我們發(fā)現(xiàn)脫水后的漿至出口的流動(dòng)可通過(guò)結(jié)合使用機(jī)械耙類組件和流化漿床而明顯更容易。
用于漿脫水的干燥器可以包含容納流化漿床的干燥室，所述干燥室包含延伸入所述漿床和從所述干燥室中的入口移動(dòng)至所述干燥室卸料口的臂。
優(yōu)選地，這種干燥器包含多個(gè)臂，這些臂穿過(guò)床的一個(gè)水平面或多個(gè)水平面設(shè)置。該臂沿著將濕漿從入口送至卸料口的方向旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)。接近于床支撐柵板的較低的臂比床中較高的臂運(yùn)動(dòng)得更慢。在流化期間，較干的漿由于其密度低而向較高水平面遷移。干燥器層之間的差異、快速運(yùn)動(dòng)減少了其中較干的顆粒處于較高的溫度的停留時(shí)間。這些臂可裝有耙或犁類突出件以產(chǎn)生更有效的運(yùn)送和有助于混合。
脫水后的漿優(yōu)選具有減少的水分含量10-35wt％。更優(yōu)選脫水后的漿的水分含量為12-15wt％。脫水后的漿材料必須具有均勻的水分含量，并且糖甘蔗的殘留糖含量不受過(guò)熱產(chǎn)生的色澤的負(fù)面影響。
得自于漿和汁的機(jī)械分離的汁部分通常含有15-23％的可溶性組分如蔗糖、葡萄糖、果糖、其它有機(jī)物質(zhì)和可溶性鹽。除了少量的纖維和固體污物，其余為水?？梢酝ㄟ^(guò)蒸發(fā)從汁中除去水以得到糖漿。蒸發(fā)可以分階段實(shí)施，包含供給蒸汽的第一階段和隨后的用前面階段產(chǎn)生的蒸汽或熱氣來(lái)加熱的階段。增加階段數(shù)量減少得到糖漿所需的蒸汽量。在本發(fā)明中，漿干燥器提供蒸汽，而漿部分的起始和最終水分含量可以確定所述蒸汽量。優(yōu)選的起始水分含量為46-52％，優(yōu)選的最終水分含量為12-15％，由干燥器提供的蒸汽在六個(gè)階段中足以產(chǎn)生固形物含量約70％的糖漿。
得自于糖甘蔗汁的糖漿的固形物含量?jī)?yōu)選為70-75％。蒸發(fā)至更高的固形物含量可能引起在最后蒸發(fā)階段自發(fā)成核和結(jié)晶。來(lái)自蔗糖含量不如糖甘蔗高的植物材料的汁可被濃縮至更高的固形物含量。
將糖漿和脫水后的漿組合形成保藏的糖甘蔗。將糖漿和脫水后的漿組合或混合以重新形成脫水形式的糖甘蔗。優(yōu)選糖漿是熱的，在溫度為65℃-70℃或處于最后階段中的沸騰溫度下，以與脫水后的漿組合。高溫下的糖漿可穩(wěn)定將高濃度的固形物保持在溶液中。來(lái)自糖甘蔗的糖漿在70℃下可穩(wěn)定地含有75％的固形物濃度。還優(yōu)選脫水后的漿的溫度不低于90℃，由此在糖漿和脫水后的漿混合后增加糖漿中水的蒸發(fā)。糖漿和脫水后的漿的混合優(yōu)選在漿干燥器中卸料裝置前的卸料處進(jìn)行。由于與過(guò)熱蒸汽接觸，糖漿的溫度可略微升高。從室中排出的被壓縮的材料可以保持為壓縮形式。在接近糖漿最易被水稀釋和被微生物污染的表面處，糖漿中的水進(jìn)一步被蒸發(fā)。
不希望受理論的束縛，據(jù)信糖漿和脫水后的漿的混合對(duì)于糖漿有附加的脫水效果。據(jù)信在漿的熱脫水期間，特別是在蒸汽干燥期間，通常與脫水后的漿的纖維結(jié)合的水被提出。脫水后的漿與糖漿混合時(shí)，糖漿中的水與纖維再結(jié)合，具有進(jìn)一步濃縮糖漿的效果，使糖漿膜中的可溶性固形物濃度更高。
糖漿和脫水后的漿的組合還有其它令人驚訝的益處。已知在蒸發(fā)的最后階段的沸騰溫度下，被蔗糖飽和的糖甘蔗糖漿隨其冷卻會(huì)自發(fā)成核和形成硬的固體塊。一般地，要在沒(méi)有成核和硬化危險(xiǎn)下貯存或運(yùn)輸糖漿需要可溶性固形物濃度低于70％。然而，已知在此濃度下的糖漿在散裝貯存中易于被酵母菌污染。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)將糖漿和脫水后的漿組合，會(huì)明顯減少成核和硬化的危險(xiǎn)。與熱的(通常在干燥器中110℃和在卸料后剛剛低于100℃)脫水后的漿混合的糖漿可以使所要使用的糖漿中的固形物濃度高于75％。這與脫水后的漿優(yōu)先再結(jié)合水而進(jìn)一步的脫水組合，使吸附在纖維上的糖漿膜的固形物濃度提高至85％。在此濃度下，微生物的生長(zhǎng)極不可能，并且通常僅在被以蒸汽吸附的或來(lái)自意外受潮的水稀釋下才可能發(fā)生。
該保藏的糖甘蔗可在壓力下被成形于運(yùn)輸容器中，該容器確定了混合的糖漿和干燥的甘蔗渣的塊形，由此減少該保藏的糖甘蔗的再吸水可能性。只有這些塊的表面會(huì)意外受潮。通過(guò)用塑料膜包裹這些塊可得到進(jìn)一步的防護(hù)。運(yùn)輸和貯存包裝的塊和通過(guò)在貯存中利用緊密的塊間隔來(lái)減少被液體水或水蒸汽污染的可能性。
有利地該保藏的材料含有原植物材料中幾乎所有的纖維和溶質(zhì)。該原材料中的非結(jié)合水分的含量可以減少約94％。
保藏的糖甘蔗接下來(lái)可進(jìn)行與新鮮糖甘蔗一樣的加工。保藏的糖甘蔗的加工需要2個(gè)和可能3個(gè)在現(xiàn)有糖甘蔗廠中沒(méi)有的附加設(shè)備。第一個(gè)是使貯存的保藏的材料恢復(fù)至合適的破碎狀態(tài)的設(shè)備。帶輪子的裝填機(jī)可回收大塊，以裝入常規(guī)的打散設(shè)備?？蛇x擇地和優(yōu)選地，貯存的材料可通過(guò)一個(gè)改造的連續(xù)長(zhǎng)壁挖煤機(jī)從地面挖離。
第二個(gè)附加設(shè)備是混合干燥后的保藏材料和來(lái)自提取設(shè)備的逆流汁的設(shè)備。這要向常規(guī)的汁提取系統(tǒng)中提供復(fù)原的材料。這可以是串聯(lián)研磨或分散系統(tǒng)。在提取的最后階段可按通常的逆流洗滌加入水。所用的水量當(dāng)以干纖維的百分比表示時(shí)可以略高于加工新鮮糖甘蔗所需的量。由于與水分占2/3質(zhì)量以上的新鮮甘蔗相比，保藏的甘蔗中的水分可以忽略不計(jì)，汁在提取的中間階段(在串聯(lián)研磨機(jī)或分散器中)可以進(jìn)行循環(huán)。逆流汁可以在保藏的糖甘蔗的第1提取階段前到達(dá)混合器中的干的保藏材料。
與提取自新鮮甘蔗的汁相比，提取自保藏的糖甘蔗的汁具有更高的固形物濃度。如果常規(guī)的沉淀澄清方法對(duì)較高濃度的固形物不成功，則需要第三個(gè)附加設(shè)備?？梢孕枰∵x澄清。這一方法通常作為原糖生產(chǎn)和精制的一個(gè)附屬步驟用于糖漿澄清。
本發(fā)明提供一種方法和用于該方法的設(shè)備，由此植物材料可以被保藏。糖甘蔗的保藏有利地使現(xiàn)有的糖甘蔗加工廠增加在一年中能加工的糖甘蔗的量。在本發(fā)明之前，由于需要應(yīng)季加工未保藏的糖甘蔗，從而使工廠的每個(gè)部分必須擴(kuò)大以在通常季節(jié)內(nèi)將所有的糖甘蔗加工成砂糖。本發(fā)明帶來(lái)了非常少的成本增加。雖然對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備要作一定改變，但該改變的花費(fèi)遠(yuǎn)小于達(dá)到本發(fā)明所帶來(lái)的年加工能力所需的成本增加。還有，保藏的甘蔗還可以填充通常榨季中因天氣潮濕無(wú)法得到新砍的糖甘蔗而造成的空隙。
而且，本發(fā)明提供了在邊遠(yuǎn)區(qū)域部分加工糖甘蔗。雖然新鮮甘蔗的運(yùn)輸費(fèi)用在經(jīng)濟(jì)上限制了糖甘蔗加工廠與糖甘蔗生長(zhǎng)地的距離，但保藏的糖甘蔗的重量和體積均大大減少，并可被經(jīng)濟(jì)地運(yùn)輸更遠(yuǎn)的距離。這減少了在一個(gè)區(qū)域中所需的糖甘蔗加工廠的數(shù)量及區(qū)域中所需的大型設(shè)備的數(shù)量。而且，由于糖甘蔗一砍下就開(kāi)始變質(zhì)，因此本發(fā)明的方法能使新砍糖甘蔗被保藏于分散在整個(gè)區(qū)域內(nèi)的小的和可運(yùn)輸?shù)脑O(shè)施內(nèi)，并且保藏的糖甘蔗可被運(yùn)送至全面加工廠。在新鮮糖甘蔗的長(zhǎng)途運(yùn)輸中不可避免的耽擱被減少，帶來(lái)了最終產(chǎn)品的高回收率和高質(zhì)量。本發(fā)明的部分加工使產(chǎn)品約為新鮮甘蔗的1/3質(zhì)量和體積。該產(chǎn)品抗變質(zhì)，并因此可以在任何方便的時(shí)間被貯存和送到工廠中。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，遠(yuǎn)處加工可以在對(duì)于加工成砂糖可能是不經(jīng)濟(jì)的規(guī)模下實(shí)施，因?yàn)榕c常規(guī)糖甘蔗加工廠相比，該方法和設(shè)備明顯不復(fù)雜和不昂貴。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)涉及通常使現(xiàn)有糖甘蔗廠合理化的要求。由于在相同區(qū)域運(yùn)行兩家或更多家糖甘蔗廠的費(fèi)用增加或由于糖甘蔗廠出于社會(huì)或環(huán)境的原因必須重新安置而需要進(jìn)行合理化。本文中公開(kāi)的糖甘蔗保藏的方法和設(shè)備減少了在一家工廠中組合區(qū)域加工的費(fèi)用和重新安置糖甘蔗加工廠的費(fèi)用。保藏的甘蔗的合并和延伸加工的組合加強(qiáng)了副產(chǎn)品如乙醇、電和紙漿的經(jīng)濟(jì)活力。
通過(guò)去除通常占新鮮糖甘蔗2/3質(zhì)量以上的大部分水分最易實(shí)現(xiàn)糖甘蔗的保藏。當(dāng)然，去除糖甘蔗如此大部分的原始質(zhì)量獲得其它與已經(jīng)提到過(guò)的運(yùn)輸和貯存有關(guān)的利益。去除水濃縮可溶性固形物。糖甘蔗中的高濃度溶質(zhì)的保藏效果被加強(qiáng)。
可再生能源價(jià)值的增加是促進(jìn)糖甘蔗加工作為副產(chǎn)品生產(chǎn)電和乙醇的新因素。在糖甘蔗生長(zhǎng)的熱帶環(huán)境中，電消耗和價(jià)格的高峰期通常是夏季，雖然糖加工廠在冬季運(yùn)行。因此由于在夏季生產(chǎn)電及糖加工廠的運(yùn)行期延長(zhǎng)，本發(fā)明提高了總效益。
為了更全面理解和實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。


圖1是與常規(guī)糖甘蔗加工廠平行使用的本發(fā)明方法一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
圖2是用于獨(dú)立的糖甘蔗保藏設(shè)備的本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1的實(shí)施方案將甘蔗的保藏方法與常規(guī)的汁榨取、加工、蒸發(fā)和結(jié)晶組合。該實(shí)施方案是本發(fā)明的典型用途，用于通過(guò)部分加工在相鄰糖廠預(yù)先壓榨過(guò)的糖甘蔗使糖的生產(chǎn)合理化。進(jìn)入的糖甘蔗被粉碎(1)和然后分成3股物流(2，3，4)。第3股(4)經(jīng)過(guò)雙輥壓榨機(jī)以榨取糖甘蔗中的可溶性組分和水。常規(guī)逆流加入水以助于去除可溶性組分(未畫(huà)出)。
另兩股粉碎的糖甘蔗(2、3)分別經(jīng)一步或多步壓榨以在不加水的情況下榨取盡可能多的帶糖和水的汁。這2股物流的平行加工沒(méi)有特別的意義。用該實(shí)施例證明現(xiàn)有糖甘蔗廠的壓榨能力可以在相當(dāng)廉價(jià)的步驟中很容易地提高。
將榨出的汁(5)與常規(guī)榨取的混合汁(6)組合。隨后經(jīng)常規(guī)的汁澄清工藝(7)，用常規(guī)多效蒸發(fā)(8)使組合和澄清后的汁蒸發(fā)，以制備糖漿。
部分榨取的甘蔗渣(9、10)在蒸汽干燥器(11)中被進(jìn)一步加工以去除水分。在本發(fā)明中使用蒸汽干燥器提供了獨(dú)特的過(guò)熱蒸汽干燥和脈沖流化的已知原理的組合和實(shí)施。
糖漿流(12)部分與干燥后的甘蔗渣混合，相對(duì)于進(jìn)入澄清工藝(7)的組合流而言，該糖漿流一般含有與壓榨的汁流(5)相同比例的可溶性固形物。
圖2描述保藏的甘蔗的獨(dú)立制備。在該實(shí)施例中，甘蔗頭和廢料通過(guò)輥式壓榨機(jī)被分別(1)粉碎和脫水，該輥式壓榨機(jī)優(yōu)選是上面提到的雙輥式。
脫水后的頭和廢料流(2)被用作鍋爐中的燃料以產(chǎn)生蒸汽和電。
清洗后的甘蔗(3)優(yōu)選在兩段輥式壓榨機(jī)(4)中壓榨，以最大化地機(jī)械除汁。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)到上述本發(fā)明可經(jīng)改進(jìn)和變更，這些改進(jìn)和變更明顯沒(méi)有偏離本文中所述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種保藏植物材料的方法，包括如下步驟壓榨植物材料以分離汁部分和漿部分，使所述漿部分熱脫水以形成脫水后的漿，濃縮所述汁部分以形成糖漿，和將所述脫水后的漿和所述糖漿組合以形成保藏的植物材料。
2.權(quán)利要求1的方法，其中植物材料在輥式或螺桿式壓榨機(jī)中進(jìn)行壓榨以使汁部分和漿部分分離。
3.權(quán)利要求2的方法，其中植物材料在輥式壓榨機(jī)中進(jìn)行壓榨，其中植物材料從相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的輥的一個(gè)或多個(gè)輥隙間經(jīng)過(guò)。
4.權(quán)利要求3的方法，其中植物材料在具有多輥隙的多輥壓榨機(jī)中進(jìn)行壓榨。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)在干燥器中用熱氣加熱漿部分而使?jié){部分熱脫水。
6.權(quán)利要求5的方法，其中干燥器選自轉(zhuǎn)鼓式干燥器和閃蒸式干燥器。
7.權(quán)利要求5的方法，其中所述漿部分通過(guò)干燥氣、多塊塔板、移動(dòng)床和流化床干燥器進(jìn)行傳送。
8.權(quán)利要求5的方法，其中用過(guò)熱蒸汽作為干燥介質(zhì)使?jié){部分熱脫水。
9.權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)換熱器利用高壓下蒸汽冷凝來(lái)加熱蒸汽。
10.權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)換熱器利用熱氣來(lái)加熱蒸汽。
11.權(quán)利要求8的方法，其中干燥器使用過(guò)熱蒸汽并在高壓下運(yùn)行。
12.權(quán)利要求8的方法，其中利用旋轉(zhuǎn)閥、螺桿進(jìn)料器或活塞進(jìn)料器將漿部分加入干燥器和從干燥器中取出。
13.權(quán)利要求12的方法，其中活塞進(jìn)料器通過(guò)具有往復(fù)沖程的活塞來(lái)運(yùn)行。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述漿部分利用第一位置的活塞由徑向加入活塞進(jìn)料器的膛中，及當(dāng)活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)至第一位置前被驅(qū)動(dòng)至第二位置時(shí)，該膛中的漿部分被活塞推動(dòng)通過(guò)膛。
15.權(quán)利要求8的方法，其中漿床被流化，由此通過(guò)蒸汽向上流過(guò)漿床來(lái)實(shí)現(xiàn)漿與過(guò)熱蒸汽干燥介質(zhì)之間的接觸。
16.權(quán)利要求15的方法，其中用于漿脫水的干燥器包含干燥室，該干燥室包含承載漿床的多孔板。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述多孔板設(shè)置在含過(guò)熱蒸汽的送氣室上方，其中過(guò)熱蒸汽間歇通過(guò)所述多孔板，由此漿床被間歇流化。
18.權(quán)利要求8的方法，其中蒸汽被強(qiáng)制從上面通過(guò)漿床及在多孔板下面被收集。
19.權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)蒸發(fā)從汁中除去水分而使汁濃縮成糖漿。
20.權(quán)利要求19的方法，其中蒸發(fā)分階段進(jìn)行，其中在第一蒸發(fā)階段供給蒸汽，在隨后的蒸發(fā)階段用前面階段產(chǎn)生的蒸汽來(lái)加熱。
21.權(quán)利要求18的方法，其中通過(guò)由干燥器抽取而提供蒸汽。
22.權(quán)利要求1的方法，其中植物材料選自糖甘蔗、甜高梁和苜蓿。
23.權(quán)利要求22的方法，其中植物材料是糖甘蔗。
24.權(quán)利要求23的方法，其中糖甘蔗在壓榨步驟之前進(jìn)行清洗。
25.權(quán)利要求23的方法，其中漿部分的水分含量小于55wt％。
26.權(quán)利要求25的方法，其中漿部分的水分含量為46-52wt％。
27.權(quán)利要求25的方法，其中壓榨后的糖甘蔗的漿部分的水分含量約為48wt％。
28.權(quán)利要求23的方法，其中脫水后的漿的水分含量為10-35wt％。
29.權(quán)利要求23的方法，其中脫水后的漿的水分含量為12-15wt％。
30.權(quán)利要求23的方法，其中壓榨糖甘蔗得到的汁部分含有15-23％的可溶性組分。
31.權(quán)利要求30的方法，其中可溶性組分包括蔗糖、葡萄糖、果糖、其它有機(jī)物質(zhì)和可溶性鹽。
32.權(quán)利要求23的方法，其中得自糖甘蔗汁的糖漿的固形物含量為70-75wt％。
33.權(quán)利要求23的方法，其中在糖漿和脫水后的漿組合形成保藏的糖甘蔗的步驟中，糖漿的溫度為65℃-70℃，脫水后的漿的溫度為至少90℃。
34.權(quán)利要求23的方法，其中保藏的糖甘蔗可以在壓力下成形為混合的糖漿和干燥的甘蔗渣的塊，由此減少吸潮的可能性。
35.權(quán)利要求34的方法，其中所述塊用塑料膜包裝。
36.一種精制糖的方法，包括如下步驟按照權(quán)利要求1的方法保藏糖甘蔗，和隨后在糖精制廠精制所保藏的糖。
37.權(quán)利要求36的方法，進(jìn)一步包括將保藏的糖甘蔗運(yùn)送至糖精制廠的步驟。
全文摘要
一種保藏植物材料的方法，包括如下步驟壓榨植物材料以分離汁部分和漿部分，使所述漿部分熱脫水以形成脫水后的漿，濃縮所述汁部分以形成糖漿，和將所述脫水后的漿和所述糖漿組合以形成保藏的植物材料。
文檔編號(hào)C13B10/02GK1662138SQ03814124
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月18日
發(fā)明者D·B·巴特斯通 申請(qǐng)人:拜奧德賴股份有限公司