[发明专利]甜菜加工工艺和装置

说明书

技术领域

本发明涉及甜菜加工工艺和装置，以生产糖榨汁和甜菜压榨饼，也称作产品NA，其可以升级为多种形式，尤其是作为动物饲料、作为发酵底物以及作为结晶糖。

背景技术

甜菜含有约23％的干物质含量，目前它是根据图1所示的传统制糖图来加工，一方面产生糖汁，另一方面产生渣浆。

首先清洗甜菜然后切成甜菜丝，之后送入具有大容量的提取器中，其中有热水逆流循环。甜菜丝中含有的糖需要足够长的接触时间以传递到水中；这被称为浸出。一旦完成该步骤，就产生两种产物：“糖分流失的”甜菜渣浆和载有糖的水，也称作浸出汁，该浸出汁需要按照石灰-碳分离工艺来纯化，浓缩以得到糖浆，然后结晶化以获得结晶糖。后三个步骤对于浸出汁在发酵中的应用来说是可选的。

由此获得的渣浆由于其糖含量低，在工业发酵中不能升级，因此只能以三种主要形式用作动物饲料：

-湿渣浆：约11％的干物质含量；

-超压渣浆：约27％的干物质含量；

-干渣浆：约88％的干物质含量。

湿渣浆是由浸出直接获得。由于它们的干物质含量低(11％)，其价值降为动物饲料。事实上，运输成本很高，并且对于此类干物质含量低的产品，法规要求动物饲养者有可用的专用窑(pit)，以便从这些贮窖中含有的产品(青贮料)的流体中回收汁液。这涉及到一些投资，其通常很昂贵而且以该产品而言难以清偿。

因此，有较高干物质含量的超压渣浆的应用已在饲养业中开展。

它的应用在糖厂附近的乳牛养殖(奶牛)和肉牛中是非常广泛的。动物饲养员为超压渣浆建立大型贮窖，这些超压渣浆是糖厂在对应甜菜收获期的三个月中运作得到的，然后可为他们的动物供给一整年。

制备这些青贮饲料需要一些预防措施；尤其在乳制品生产中，青贮的超压渣浆实际上有一个与丁酸菌孢子的生长相关的坏处。这些丁酸菌孢子是由于封装贮窖所用机器的轮胎将泥土掺入青贮饲料中引起，它们会污染奶牛乳房，之后污染牛奶，从而降低了牛奶的质量以及支付给生产者的价格。

膳食超压渣浆在动物饲养中的确有很多优点：

-由于适中的木质化壁，消化率高；

-良好的能量值；

-提供必需氨基酸，例如赖氨酸和苏氨酸；

-经几项研究证明的半乳多糖效应。

然而，它的应用需要几条忠告：

-由于高通便作用，应限制摄入量；

-应小心保存青贮饲料形式的超压甜菜渣浆，以便保存数月。

使饲料青贮的原理很简单；它包括保持产品与空气隔绝，以便促进乳酸菌的快速产生。利用青贮产品中所含的可溶性糖作为营养物，乳酸菌产生并非常迅速地酸化该介质，使pH降低到接近4的值。只要空气不渗入，该酸度就会通过限制微生物(尤其包括丁酸菌孢子和大肠菌群)的产生来稳定该贮窖。由此，青贮产品能使其膳食价值及其适口性保持数月。

超压渣浆必须被动物饲养员收到并快速置于贮窖中。它们必须在厚板上铺成连续的层并且封装。贮窖必须快速密封。这样就会通过产生乳酸使贮窖快速酸化。然后，这种酸化将会对丁酸菌孢子和大肠菌群的生长构成障碍，这些细菌对产品的贮存是有害的。

就此而论，目前最优化的用于从甜菜丝中提取最大量糖的甜菜制糖方案具有几个特征：

-将洗净的甜菜切成羽冠形状的甜菜丝，以避免碎片在浸出器中粘在一起(甜菜丝尺寸约0.9至1.3毫米厚，5至6厘米长)；

-在甜菜切碎和渣浆流出之间，与糖分渗到水中所需的时间有关的处理时间长；

-处理温度高，以便优化浸出；

-产生具有低糖含量(基于干物质的7％)的超压渣浆；

-稀的浸出汁(约15％的干物质含量)。

这项技术的主要缺点是：

-在刚被切碎之后，甜菜丝就快速降解氧化；

-由于在水相中的持续时间和温度，在浸出期间由发酵引起的甜菜干物质含量的部分降解；

-超压渣浆因为糖含量低并且很热而难以发酵，使它们难以通过青贮来储存；

-超压渣浆在离开工厂时是热的，在贮窖中冷却太慢，促进了果胶分解细菌的产生，该细菌使渣浆中存在的胶质降解，降低了对于动物的适口性；

-浸出汁是稀的(约15％干物质含量)且热的，易于通过发酵降解；

-浸出在大型交换器中进行，这存在高的工业风险；

-为了使其浓缩然后可选地结晶化，稀的浸出汁必须经过复杂且能源昂贵的石灰-碳处理，其由首先用石灰处理，沉淀大量杂质，然后连续两次碳化，在二氧化碳的辅助下沉淀过量石灰所组成。