甘蔗生产机械化的制糖工艺思考

原创 糖料机械化 糖料作物机械化 2020-04-15

编者按:

2020年4月11日,由中国农业机械化协会,农业农村部农机鉴定总站、农业农村部农机推广总站,广西农业机械化服务中心甘蔗机械化办公室,国家糖料产业技术体系机械化研究室等37家单位(机构、平台),共同发起举办主题为“融合 创新 赋能”的“甘蔗机械化线上交流”活动正式启动。

活动通过邀请甘蔗产业各领域专业人士就各自领域的最新进展、存在问题和困难、解决思路和方案设计等方面发表专题报告,开展针对性的开放式讨论。力争以务实求真的精神深化各方主体对行业发展形势的认识,促进对各环节主体利益诉求及工作难点的理解,增加对发展机械化降低蔗糖产业成本、提升综合效益和国际竞争力的共识和动力,进一步明确努力方向,以创新合作机制建设为目标指向激发各群体凝心聚力、尝试构建新型共赢合作关系,为甘蔗产业发展特别是机械化发展赋与新动能。

欢迎联系报名发表报告。

甘蔗生产机械化的制糖工艺思考
报告嘉宾:李凯
嘉宾简介:
广西大学 教授/博导
糖业及综合利用教育部工程研究中心主任
现代农业糖料产业技术体系加工研究室主任
广西制糖学会理事长
嘉宾个人照:
一、甘蔗生产机械化现状
甘蔗生产机械化的必要性
降低劳动强度,提高工作效率,节省时间
在甘蔗丰收的季节,甘蔗收割需历经砍伐、除叶、 捆绑、装运等多道工序,是生产甘蔗过程中耗时、耗力、 耗成本最高的环节,大约占甘蔗的整个生产过程60%以上的用工量,人工收割工作量和劳动负荷太重,且效率低下。
解决劳力紧缺的问题
随着城市化进程的加快,许多青壮年劳力进城务工,造成甘蔗种植、收获季节劳动力紧缺,制约了甘蔗生产的发展。
节约人工成本
国内(人工):吨蔗生产成本400元
人工成本>50%
巴西、泰国等:吨蔗生产成本150元(机械化)
提高甘蔗新鲜度
人工砍蔗开砍范围大,涉及人数多,效率低下,难以确保甘蔗新鲜度。
政策引导—国家层面
《国务院关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》
2020年“棉油糖、果菜茶等大宗经济作物全程机械化生产体系基本建立”
2025年“甘蔗收获机械化率达到30%
《推进广西甘蔗生产全程机械化行动方案(2017-2020年)》
农业部等部门联合发布
提出五大行动:土地整治推进行动、机具研发供给行动、农机农艺融合推进行动、重大技术推广行动、榨糖企业前处理工艺改造行动
政策引导—区域
《加快推进糖料蔗生产机械化发展的实施方案(2018-2022年)》
广西壮族自治区人民政府办公厅印发
到2022年全区500万亩“双高”基地糖料蔗生产综合机械化水平要达到85%,其中机耕、机种、机收水平分别达到98%、85%、70%
主要存在问题
我国甘蔗机械化有40年历史,然而进展比较缓慢。作为甘蔗生产机械化的最后一个环节,甘蔗机械化收获一直是甘蔗生产机械化中最难以突破的瓶颈。
甘蔗生产全程机械化三关:
二、制糖工艺现状
蔗茎的主要成分
制糖工艺概述
从甘蔗或甜菜等含糖植物中提取蔗糖的生产过程;即利用渗浸或压榨提出糖汁,然后除去非糖成分,再经蒸发、浓缩和煮糖结晶,最后用离心分蜜机分去母液而得成品。
石灰法工艺介绍
磷酸亚硫酸法工艺介绍
碳酸法工艺介绍
膜分离工艺介绍
二步法工艺介绍
一步法和二步法比较
现行制糖工艺应用情况
全球有103个国家或地区种蔗制糖,制糖加工工艺技术均属于化学法,国外以“二步法”为主,除我国外,世界上只有印度和缅甸的国内消费食糖采用“一步法”。
我国甘蔗制糖普遍使用“一步法”亚硫酸法(全国203家甘蔗制糖企业仅1家采用碳酸法)
探讨国内应用最多亚硫酸法
局限性
清净效率低,清净蔗汁中还残留相当多的色素,在煮糖过程中易被蔗糖晶体吸附、包裹,容易造成白砂糖色值偏高。
问题思考:色值是否越低越好?
影响产品质量的主要成分:
酚类物质——由甘蔗带来,易被氧化和产生缩聚或与铁发生络合反应,生成深色物质。
氨基氮——来源于甘蔗,在制糖过程中,与还原糖发生美拉德反应生成深色类黑精色素。
铁——生产过程中,易被氧化成三价铁显色,与酚类物质生产深色络合物,影响产品色值及其贮存变色。
三、制约甘蔗生产机械化进程的制糖工艺因素
四、工艺革命是突破甘蔗生产机械化瓶颈的前提
甘蔗机械化收获突破点
突破1:收割机技术
当前适用主流机型为中小型机具,以解决占蔗区大多数的零散小地块“无机可用”的问题;随着“双高”基地建设的推进,机型向中、大型机具发展。
突破2:农艺技术
结合农艺技术和农机具情况,选择甘蔗品种,确定种植单元的规模大小、地面整治质量、种植行距、垄高、开行方向、种植深度、培土要求以及甘蔗生长高度控制。
突破3:适度规模化生产
按照适宜机械化作业的要求,通过科学统一的规划、种植和管理手段,提升作业规模,提高机具作业效率。
突破4:制定相关行业标准
由甘蔗机械化收获环节的参与方共同制定合适的机收糖料蔗质量标准、评判方法以及管理方式是当前行业发展的迫切需求。
突破5:改造制糖工艺
目前国内外制糖工艺技术均属于化学法,但国外以二步法为主,而国内则以亚硫酸法工艺为主,澄清效率低。
国内糖厂原有的制糖工艺对应人工收获甘蔗的物料形状、含杂等均与机械化收获甘蔗有很大差异,对于糖厂的制糖系列工艺环节都提出了不同的要求,需对制糖工艺及设备改造,以应对甘蔗机械化收获的发展。
甘蔗预处理除杂
国际上甘蔗预处理除杂方式分为湿法除杂和干法除杂,即:水洗式除杂和机械式除杂。
模式一
原料蔗在输送到除杂机前,先被抛散机打散,将泥巴、砂石、杂草等夹杂物振动分离并散落到除杂机上,再通过除杂机辊齿分离到集料斗,最后将杂物输送到运杂车。
模式二
机械收获的甘蔗通过输送装置输送到高频振动筛,开启上方的风机,通过高频振动筛的筛分作用及风力作用,甘蔗中的大部分泥沙和蔗叶等杂质被收集到高频振动筛下方的杂质料斗,然后输送排除;甘蔗则通过高频振动筛出口进入滚筒筛,进一步筛除剩余的泥沙和蔗叶等杂质。
模式三
原料蔗在分切预处理工位完成分切预处理工序后进入除杂分选工位,通过设置多级除杂设备将黏附于原料蔗上的泥沙杂质与原料蔗分离,通过第一热风鼓风机、第二热风鼓风机、第三热风鼓风机设置三级不同风力等级的热风,使得甘蔗与蔗叶在气流的作用下因密度不同而分离。
模式四
甘蔗运输车经翻板可调节倾角式卸料装置将原料蔗倾倒到输送带中,输送至浸泡池浸泡,然后经链板输送至水浸喷射,经均拨轮拨散后,进入离心大风机吹选。原料蔗在浸泡池、水浸喷射过程中去除泥沙,经均拨轮和离心大风机去除蔗叶、杂草等夹杂物。
模式五
甘蔗运输车通过液压翻板机将原料甘蔗倾倒到蔗带板式输送机,再由刮板式输送机输送到振动筛后进入1#输蔗机。原料甘蔗在经过刮板式输送机和振动筛的过程中,泥巴、沙土、杂草等夹杂物被去除。
基于陶瓷膜物理澄清的“分制原糖,集中精炼”绿色制糖生产技术开发及应用
针对传统制糖工艺中添加化学品影响糖品安全及产业链延长问题:
开发以陶瓷膜物理澄清技术为基础的陶瓷膜耦合有机膜和陶瓷膜耦合非膜物理脱色除盐等澄清技术
重点攻关陶瓷膜与有机膜的耦合机理、蔗汁体系膜污染与再生系统技术、耐温耐盐抗污染膜开发
实施膜物理澄清与浓缩等为核心生产高品质原糖,原糖脱色脱盐生产精制糖的“分制原糖,集中精炼”高品质食糖绿色生产新模式
五、标准体系变革适应产业发展
入厂蔗料标准制定
由甘蔗机械化收获环节的参与方共同制定合适的机收糖料蔗质量标准、评判方法以及管理方式
农业过程标准体系构建
对农业产前、产中、产后全过程进行规范,制定国家、行业、地方和企业标准,形成相互配套的质量控制及经济、社会和生态效益控制标准体系
产品体系标准回归理性
“绿色加工”、“最低限度加工”等理念愈为大众接受与推崇的今天,过于严苛的产品体系标准是否存在使生产过程添加过多化学助剂以使产品达标、过度加工与实际需求矛盾
六、解放思想:政策引导与技术创新是实现机械化的关键
政策引导
通过国家政策性投入、多渠道整合财政涉农资金,筹措省级财力等政府性引导措施:
1、着力构建现代糖业产业体系,推动甘蔗生产规模化、专业化、循环化
2、促进国产收获机实用性、可靠性和作业效率进一步提高
3、促进甘蔗机械成熟度及配套水平不断提升
4、促进种植机、中耕培土机、田间收集搬运机、无人驾驶植保飞机、农业用北斗终端等机械设备逐步配套
技术创新
技术创新对企业的生存与发展具有至关重要的意义:
全球甘蔗收获趋势以机械化收割为主,糖企适应现代农业技术进步的发展,需寻求自身的技术创新
通过对甘蔗预处理除杂装置、制糖系列工艺和设备的改造等,以适应农业现代化发展的需求

报告时间:2020年4月13日20:00-22:00

主持人:广西甘蔗生产服务有限公司副总经理 鲁华

语音整理:王子琦

编辑、推送:王子琦

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