阅读说明：本技术 蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺 (Sugarcane juice heating, bacteriostasis and floating impurity removing system and technology ) 是由 陈家权 陆克孙 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺,本系统包括加热器、沉降器、残汁桶和除杂清汁泵,其通过设置加热器对蔗汁进行加热抑菌,并使蔗汁中的杂质聚结成比重较大的絮状杂质,然后再将蔗汁送入专门设计的沉降器中,沉降器通过设置多个组合结构来对蔗汁进行纯物理式分离澄清并去除浮杂,由此得到没有异味的蔗汁清汁。本系统完全采用纯物理的方式来对蔗汁进行抑菌和除杂处理,不添加任何化学药物,因此不破坏蔗汁中的有益成分,也不影响蔗汁的口感和质量,而且能够去除甘蔗初压汁中50-70%的不溶杂质,经过本系统及工艺的处理,可有效延长其下级的蔗汁除细末系统及后级的膜处理系统的清洗周期,保证后续处理系统的正常运行。(The invention provides a cane juice heating, bacteriostasis and floating impurity removal system and a process, the system comprises a heater, a settler, a residual juice barrel and an impurity removal and juice cleaning pump, wherein the heater is arranged to heat and bacteriostasis cane juice, and enable impurities in the cane juice to be agglomerated into flocculent impurities with larger specific gravity, then the cane juice is sent into the settler which is specially designed, and the settler is provided with a plurality of combined structures to carry out pure physical separation and clarification on the cane juice and remove floating impurities, thereby obtaining the cane juice clear juice without peculiar smell. The system completely adopts a pure physical mode to carry out bacteriostasis and impurity removal treatment on the sugarcane juice, and no chemical medicine is added, so that the beneficial components in the sugarcane juice are not damaged, the taste and the quality of the sugarcane juice are not influenced, 50-70% of insoluble impurities in the sugarcane primary-pressure juice can be removed, and through the treatment of the system and the process, the cleaning period of a lower-level sugarcane juice fine powder removal system and a later-level membrane treatment system can be effectively prolonged, and the normal operation of a subsequent treatment system is ensured.)

蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺

技术领域

本发明涉及甘蔗汁深加工技术领域，具体是一种蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺。

背景技术

甘蔗含有丰富的糖分和水分，还含有对人体新陈代谢非常有益的二十八烷醇、氨基酸、多酚、维生素B6等营养以及硒、锌、钙、铁等有益微量元素，其中的二十八烷醇是世界公认的抗疲劳功能性物质，对人体对人体非常有益，但二十八烷醇主要存在甘蔗皮上附着的蔗蜡中，我们在日常吃甘蔗或喝常规榨汁机压榨出来的甘蔗汁时无法吃到甘蔗中金贵的二十八烷醇的。甘蔗除了作为水果食用之外，主要用于工业制糖，在工业制糖时，需要先用撕解机将甘蔗连同甘蔗皮一起撕解破碎成丝状蔗料，使甘蔗的纤维组织撕裂，再将丝状蔗料依次经过多级压榨机进行充分压榨，此时甘蔗皮中金贵的二十八烷醇会连同蔗蜡一起析出至甘蔗初压汁中，为此我们专门设计了一条利用糖厂的甘蔗初压汁来提取和配制纯甘蔗植物细胞水饮料的生产线，以生产出能保留甘蔗中包括二十八烷醇在内大部分有益成分的功能饮料。

我们设计的生产线采用三级膜过滤系统来对蔗汁进行分离过滤，在三级膜过滤系统的前端还设置有蔗汁过膜前预处理系统，该蔗汁过膜前预处理系统包括四级处理系统，本蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统为其中的第二级处理系统，从第一级处理系统输送来的甘蔗初压汁为新鲜蔗汁，其含有蔗糖、还原糖、多糖类、蛋白质、多种氨基酸和果胶、有机酸、果胶和其他胶体、蔗脂和蔗蜡、各种色素等多种物质，极易滋生细菌导致蔗汁变质，使蔗汁产生无法消除的异味，严重影响后续产品质量；另外蔗汁中还含有大量的蔗渣碎屑和泥末等杂质，会导致后续的膜处理设备频繁堵塞，根本无法正常运行。为此设置本级处理系统对蔗汁进行抑菌和去除浮杂处理。为了不破坏蔗汁中的有益成分，不能按照工业制糖工艺通过在蔗汁中加入化学药剂来获得蔗汁清液，需要采用纯物理的方式来对蔗汁进行澄清处理，因此本级处理系统专门设置了一个去除浮杂专用沉降器。

发明内容

本发明的目的是提供一种蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺，其作为蔗汁过膜前预处理系统的第二级处理系统，用于对蔗汁进行加热抑菌并去除悬浮在蔗汁中的蔗渣和泥沙等杂质。

本发明的具体技术方案如下：

一种蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统，其包括加热器、沉降器、残汁桶和除杂清汁泵；所述加热器设有多级列管式换热器，各级换热器通过连接管路依次串联起来，前端换热器的入口连接上级处理系统的蔗汁出口管路，末端换热器的出口通过管路连接沉降器的原料入口，沉降器上部圆周外侧的浮渣溢流口通过管路连接至残汁桶的入口，沉降器底部的排底阀也通过管路连接至残汁桶的入口，沉降器下部一侧的清汁出口通过管路连接除杂清汁泵的入口，除杂清汁泵的出口管路连接至下级处理系统。进一步的，所述残汁桶的外部还配有残汁泵，残汁桶的出口通过管路连接残汁泵的入口，残汁泵的出口通过管路连接糖厂相应设备。

所述沉降器设有外筒体，外筒体的筒身为一个纵向大圆筒，外筒体筒身的顶面为敞口，外筒体筒身外侧靠近顶面的位置分别连接有原料入口和浮渣溢流口，其中原料入口水平设置并与外筒体筒身的外侧圆周切向连接，浮渣溢流口设置在原料入口的旁侧；外筒体筒身的底面设有锥形封底，锥形封底的锥面内壁上纵向均布有多道立置的阻流板，锥形封底的最下端连接有排底阀；外筒体筒身的内部通过支架架设有中间隔套，中间隔套为一个比外筒体筒身口径小且上下贯通的纵向圆筒，中间隔套与外筒体筒身的上下高度平齐且轴心线重合；中间隔套内部中央靠上的位置通过支架架设有中央溢流筒，中央溢流筒的筒身为一个比中间隔套口径小的纵向小圆筒，中央溢流筒筒身的顶面为敞口，中央溢流筒筒身靠上的位置设有沿筒壁圆周均布的清汁溢流口，中央溢流筒筒身的下部连接有出液管路；出液管路在中间隔套内向下延伸并穿出中间隔套后，再从外筒体锥形封底的一侧倾斜向外穿出，由此形成清汁出口。

进一步的，所述沉降器的浮渣溢流口为一个焊接在外筒体筒身侧面开口外侧的托槽，托槽与外筒体内部相连通，托槽的顶面为敞口，托槽的底面连接有向下伸出的管接头，以作为浮渣出口。

进一步的，所述沉降器的外筒体的下部还设有多个支脚，由支脚对外筒体进行架高支撑，以便于操作。

一种基于上述系统的蔗汁加热抑菌及去除浮杂工艺，包括以下步骤：

（1）、加热抑菌并生成絮状杂质

从上级处理系统输送来的蔗汁送入加热器中，由加热器的2-3级列管式换热将蔗汁逐级加热至60-80℃，加热时间为8-10分钟，以充分杀灭或抑制蔗汁中的大部分微生物，并使蔗汁中的部分蛋白质凝固，凝固的蛋白质与蔗汁中的胶体、蔗渣碎屑和泥末聚结成比重较大的絮状杂质。

（2）、纯物理式分离澄清并去除浮杂

a、经过步骤（1）加热后的蔗汁从沉降器原料入口处切向喷入沉降器内部，使蔗汁在外筒体与中间隔套之间的隔层内形成旋转液面，旋转液面产生的离心力使蔗汁中的絮状杂质进一步团聚变大，形成更易于沉淀的团絮状杂质，团絮状杂质在离心力和重力共同作用下沿着外筒体筒身内壁沉降至底部，并在外筒体锥形封底上的阻流板的阻挡作用下形成沉淀物，通过控制外筒体锥形封底下端的排底阀将沉淀物排出至外部的残汁桶中；

b、沉降器外筒体内部的旋转液面所产生的混有气体的杂质浮沫沿着外筒体筒身内壁上浮至顶部，在离心力的作用下进入浮渣溢流口内，并从浮渣溢流口排出至外部的残汁桶中；

c、沉降器内的蔗汁清汁在中间隔套与中央溢流筒之间的隔层内缓慢上升，然后从中央溢流筒上部的清汁溢流口流入中央溢流筒内，再经出液管路从清汁出口向外排出，并由除杂清汁泵泵送至下级处理系统；

d、蔗汁在沉降器内停留的时间为10-20分钟，以保证蔗汁中的杂质有足够的时间分离出来。

本发明的蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统及工艺先通过设置加热器对蔗汁进行加热抑菌，并使蔗汁中的杂质聚结成比重较大的絮状杂质，然后再将蔗汁送入专门设计的沉降器中，沉降器通过设置多个组合结构来对蔗汁进行纯物理式分离澄清并去除浮杂，由此得到没有异味的蔗汁清汁。本系统完全采用纯物理的方式来对蔗汁进行抑菌和除杂处理，不添加任何化学药物，因此不破坏蔗汁中的有益成分，也不影响蔗汁的口感和质量，而且能够去除甘蔗初压汁中50-70%的不溶杂质，经过本系统及工艺的处理，可有效延长其下级的蔗汁除细末系统及后级的膜处理系统的清洗周期，保证后续处理系统的正常运行。

附图说明

图1为本发明的蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统的整体示意图。

图2为沉降器的结构示意图。

图3为图2的正面视图。

图4为图3的俯向视图。

图5为图4中A-A向剖面示意图。

图中：1-加热器，2-沉降器，2.1-外筒体，2.2-原料入口，2.3-浮渣溢流口，2.3a-托槽，2.3b-浮渣出口，2.4-阻流板，2.5-排底阀，2.6-支架，2.7-中间隔套，2.8-中央溢流筒，2.8a-清汁溢流口，2.9-出液管路，2.9a-清汁出口，2.10-支脚，3-残汁桶，4-除杂清汁泵，5-残汁泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1-5所示，本蔗汁加热抑菌及去除浮杂系统包括加热器1、沉降器2、残汁桶3和除杂清汁泵4；所述加热器1设有多级列管式换热器，各级换热器通过连接管路依次串联起来，前端换热器的入口连接上级处理系统的蔗汁出口管路，末端换热器的出口通过管路连接沉降器2的原料入口2.2，沉降器2上部圆周外侧的浮渣溢流口2.3通过管路连接至残汁桶3的入口，沉降器2底部的排底阀2.5也通过管路连接至残汁桶3的入口，沉降器2下部一侧的清汁出口2.9a通过管路连接除杂清汁泵4的入口，除杂清汁泵4的出口管路连接至下级处理系统。所述残汁桶3的外部还配有残汁泵5，残汁桶3的出口通过管路连接残汁泵5的入口，残汁泵5的出口通过管路连接糖厂相应设备。

所述沉降器设有外筒体2.1，外筒体2.1的筒身为一个纵向大圆筒，外筒体2.1筒身的顶面为敞口，外筒体2.1筒身外侧靠近顶面的位置分别连接有原料入口2.2和浮渣溢流口2.3，其中原料入口2.2水平设置并与外筒体2.1筒身的外侧圆周切向连接，浮渣溢流口2.3设置在原料入口2.2的旁侧。所述浮渣溢流口2.3为一个焊接在外筒体2.1筒身侧面开口外侧的托槽2.3a，托槽2.3a与外筒体2.1内部相连通，托槽2.3a的顶面为敞口，托槽2.3a的底面连接有向下伸出的管接头，以作为浮渣出口2.3b。外筒体2.1筒身的底面设有锥形封底，锥形封底的锥面内壁上纵向均布有多道立置的阻流板2.4，锥形封底的最下端连接有排底阀2.5。外筒体2.1筒身的内部通过支架2.6架设有中间隔套2.7，中间隔套2.7为一个比外筒体2.1筒身口径小且上下贯通的纵向圆筒，中间隔套2.7与外筒体2.1筒身的上下高度平齐且轴心线重合。中间隔套2.7内部中央靠上的位置通过支架2.6架设有中央溢流筒2.8，中央溢流筒2.8的筒身为一个比中间隔套2.7口径小的纵向小圆筒，中央溢流筒2.8筒身的顶面为敞口，中央溢流筒2.8筒身靠上的位置设有沿筒壁圆周均布的清汁溢流口2.8a，中央溢流筒2.8筒身的下部连接有出液管路2.9。出液管路2.9在中间隔套2.7内向下延伸并穿出中间隔套2.7后，再从外筒体2.1锥形封底的一侧倾斜向外穿出，由此形成清汁出口2.9a。所述外筒体2.1的下部还设有多个支脚2.10，由支脚2.10对外筒体2.1进行架高支撑。

一种基于上述系统的蔗汁加热抑菌及去除浮杂工艺，包括以下步骤：

（1）、加热抑菌并生成絮状杂质

从上级处理系统输送来的蔗汁送入加热器1中，由加热器1的2-3级列管式换热将蔗汁逐级加热至60-80℃，加热时间为8-10分钟，以充分杀灭或抑制蔗汁中的大部分微生物，并使蔗汁中的部分蛋白质凝固，凝固的蛋白质与蔗汁中的胶体、蔗渣碎屑和泥末聚结成比重较大的絮状杂质。

本步骤可迅速降低新鲜蔗汁的生物活性，使蔗汁的品质在后续的处理过程中保持稳定，不会因变质而产生异味。

（2）、纯物理式分离澄清并去除浮杂

a、经过步骤（1）加热后的蔗汁从沉降器2原料入口2.2处切向喷入沉降器2内部，使蔗汁在外筒体2.1与中间隔套2.7之间的隔层内形成旋转液面，旋转液面产生的离心力使蔗汁中的絮状杂质进一步团聚变大，形成更易于沉淀的团絮状杂质，团絮状杂质在离心力和重力共同作用下沿着外筒体2.1筒身内壁沉降至底部，并在外筒体2.1锥形封底上的阻流板2.4的阻挡作用下形成沉淀物，通过控制外筒体2.1锥形封底下端的排底阀2.5将沉淀物排出至外部的残汁桶3中；

b、沉降器外筒体2.1内部的旋转液面所产生的混有气体的杂质浮沫沿着外筒体2.1筒身内壁上浮至顶部，在离心力的作用下进入浮渣溢流口2.3内，并从浮渣溢流口2.3排出至外部的残汁桶3中；

c、沉降器2内的蔗汁清汁在中间隔套2.7与中央溢流筒2.8之间的隔层内缓慢上升，然后从中央溢流筒2.8上部的清汁溢流口2.8a流入中央溢流筒2.8内，再经出液管路2.9从清汁出口2.9a向外排出，并由除杂清汁泵4泵送至下级处理系统；

d、蔗汁在沉降器2内停留的时间为10-20分钟，以保证蔗汁中的杂质有足够的时间分离出来。

进一步的，在所述步骤（2）中，残汁桶3中收集到的杂质经残汁泵5送回糖厂回收利用。

经过本系统及工艺的处理，可将上级处理系统输送来的甘蔗初压汁中50-70%的不溶杂质去除，使下级的蔗汁除细末系统的滤网筒清洗周期由8小时清洗一次延长至12小时清洗一次，也使后级的膜处理系统的膜清洗周期由12小时延长至18小时，从而保证了后续的处理系统能够正常运行。

上述图例仅为本发明的典型实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改或等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。