木薯渣脫水難的脫水方法介紹及原因分析
1前言
木薯淀粉生產(chǎn)中排出大量的木薯渣，一般每產(chǎn)1噸成品淀粉可得0.34-0.4噸的絕干渣，該薯渣內(nèi)含豐富的纖維、半纖維、淀粉以及蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、糖類和各種維生素、無(wú)要鹽等，是進(jìn)一步深加工制造全價(jià)配合飼料、食品、化工等到產(chǎn)品的優(yōu)良原料。同時(shí)，避免大量的薯渣排入江河、農(nóng)田，亦是綜合治理環(huán)境污染一項(xiàng)重要措施。但木薯渣脫水難的問(wèn)題一直困擾著其進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)和利用，本文試就薯渣難脫水問(wèn)題進(jìn)行分析，并探討當(dāng)今幾種常用脫水方法情況及利弊 。
2木薯渣組成及脫水難的原因分析
木薯淀粉生產(chǎn)中，原漿經(jīng)浸漬中，通過(guò)壓力曲篩或錐蘭式離心篩等設(shè)備使淀粉與渣分離，該渣主要成份（以絕干計(jì)）。
曲篩排出未經(jīng)進(jìn)一步脫水處理的薯渣含水份85%-95%，干物質(zhì)5%-15%，是流動(dòng)性較差固液混合物，此混合物置于顯微鏡下，可觀察到下面幾種狀況：①經(jīng)生產(chǎn)工藝處理后，如機(jī)械破碎、撞擊、浸漬等以及木薯自身生理特點(diǎn)多種因素影響，存在著大小不一，吸水膨脹的淀粉顆粒（直徑多在3-25um之間），并且有些顆粒表面已受磨損，外形各異；②直徑、長(zhǎng)短不規(guī)則的纖維素吸水膨脹后互相交織在一起；③蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)等較均勻分布于淀粉、纖維等固型物質(zhì)周圍空間。綜合鏡檢的結(jié)果為：淀粉、纖維、蛋白質(zhì)以及膠體物質(zhì)等如網(wǎng)狀相互結(jié)合交織在一起，各固相物質(zhì)無(wú)明顯孔隙。由此，存在著①由于淀粉顆粒、纖維等物質(zhì)的相互重疊，阻塞了排水必須物理通道；②各種膠體物質(zhì)均勻分布，既阻塞排水孔隙又因其本身具有一定的粘稠性，以及其表面張力等作用，增大排水阻力；③各固相物質(zhì)間的毛細(xì)管作用，特別是纖維與纖維間的毛細(xì)管作用，也增加排水的阻力；④蛋白質(zhì)和大多數(shù)膠體物質(zhì)均為親水膠粒以及纖維表面負(fù)電荷與水中正電荷相互吸引等，這些分子或離子間的作用力，使固液分離困難加大；由于纖維具有很強(qiáng)的“重吸”現(xiàn)象（即已脫水的纖維遇水又可重新吸收膨脹），以及薯渣中存在著多種可壓縮物質(zhì)，如纖維等，所以在受外力作用時(shí)往往發(fā)生體積變化，導(dǎo)致微小排水孔道變得更為細(xì)小或堵塞，亦是之增大薯渣充分脫水困難。
3薯渣的脫水方法
薯渣如用于飼料、工業(yè)用料、貯存等時(shí)，需將薯渣脫水干燥至含水分大于15%。但實(shí)踐證明，目前單純用熱能或機(jī)械等方法進(jìn)行薯渣脫水是不可行的，甚至是十分不經(jīng)濟(jì)的。目前國(guó)內(nèi)外較為理想及行之有效的方法是機(jī)械與熱能相互結(jié)合方法，即用機(jī)械方法將薯渣脫去部分水分，然后使用熱力烘干（如氣流干燥等）。顯然，該工藝的關(guān)鍵是采用何種機(jī)械設(shè)備脫去部分水分，而使之有效的進(jìn)入干燥系統(tǒng)。下面將幾種常用脫水機(jī)械在實(shí)際使用中的情況作一些介紹。
3.1離心脫水機(jī)
國(guó)產(chǎn)用于淀粉行業(yè)的離心脫水機(jī)，大多轉(zhuǎn)速為1200-1600轉(zhuǎn)/每分鐘，分離因素為800-1500，為此經(jīng)離心脫水后排出的薯渣濕料含水分在65%-75%之間，如進(jìn)一步增大離心機(jī)的分離分離因素，所得水分降低率并不十分明顯，且使設(shè)備復(fù)雜化、投資大、能耗高，經(jīng)濟(jì)上亦是不合算。
3.2螺旋壓榨機(jī)
設(shè)備復(fù)雜；安裝、制造要求高；能耗大。經(jīng)壓榨后排出的濕渣含水分在55%-75%之間，其最大缺點(diǎn)是易受渣的組成、來(lái)料的水分變化以及篩片孔眼堵塞（該情況極易發(fā)生，且開(kāi)機(jī)時(shí)雙不易徹底清洗）等因素影響，使之排出濕渣的含水分時(shí)高時(shí)低，十分不穩(wěn)定。該機(jī)優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)化生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度較低。
3.3板框壓濾機(jī)
要達(dá)到一定的產(chǎn)量，設(shè)備占地面積大，投資及能耗高（指需配套泵的能耗），流程復(fù)雜，間斷工作，無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。一般濕渣含水分在65%-75%之間，易受渣料組成、壓差的變化影響，使出渣含水分不穩(wěn)定。要想進(jìn)一步降低水分含量困難很大，除上述提及的原因外，還因渣料為可壓縮性物料，易堵塞排水孔道，不利水分的充分排出。
3.4真空吸濾機(jī)
設(shè)備造價(jià)高，所需配套設(shè)備復(fù)雜，能耗亦稍高，可連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)出顯渣含水分在70%左右。造成水分高的原因，除上述幾點(diǎn)影響因素外，還存在著推動(dòng)力（即壓差）不足（轉(zhuǎn)鼓內(nèi)真空度一般僅為0.04-0.053),濾布極易堵塞等因素的影響，以致排出渣料水分含量難以進(jìn)一步降低。
綜合上述的機(jī)械脫水方法不難看出，濕渣半成品含水分多在65%-75%之間，這類濕渣如直接進(jìn)入氣流干燥（或其它熱干燥設(shè)備），極易形成團(tuán)塊，并在“閃急”汽化的作用下團(tuán)塊表面水分迅速汽化變干（以致焦化），而團(tuán)塊內(nèi)部水分則未能充分蒸發(fā)，形成“夾生飯”現(xiàn)象。另外，該濕渣進(jìn)入有關(guān)干燥設(shè)備后，極易粘結(jié)管道、風(fēng)機(jī)等，使之難以進(jìn)行政黨的熱交換，其后果會(huì)造成物料的烤焦，著炎以致?lián)p壞設(shè)備等，并最終影響工藝的目的的完成，同時(shí)，半成品濕渣水分過(guò)高，亦會(huì)使所需干燥設(shè)備復(fù)雜、龐大，熱能消耗及綜合能耐高，經(jīng)濟(jì)上很不合算。
于木薯渣存在著脫水難的特點(diǎn)，不少工廠及科研單位長(zhǎng)期以來(lái)一直進(jìn)行摸索、總結(jié)和試驗(yàn)，以便制造出一種較為方便衫、經(jīng)濟(jì)的機(jī)械脫水設(shè)備，配合氣流干燥系統(tǒng)使用，為薯渣的進(jìn)一眇綜合開(kāi)發(fā)利用闖出一條新路子。我廠經(jīng)過(guò)多年的摸索試驗(yàn)，并認(rèn)真總結(jié)失敗的教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，最近已成功地研制出一種較合適木薯渣、玉米渣和各種豆渣脫水的設(shè)備（設(shè)備型號(hào)：DLJ-850B型），經(jīng)過(guò)近1年的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，基本可解決各類薯渣等脫水的難題。
經(jīng)該機(jī)脫水后排出的濕渣含水分小于55%?？芍苯舆M(jìn)入氣流干燥系統(tǒng)，熱能利用率大大提高，且不堵塞風(fēng)機(jī)、管道等，具有重量輕，裝拆、檢修方便，易操作，能耗低，投資少，效率高等特點(diǎn)，如配套有離心篩或螺旋壓榨機(jī)的工廠使用，效果更佳。其主要的工作原理是利用兩條現(xiàn)一方向運(yùn)動(dòng)著的特制網(wǎng)帶，待脫水的濕渣置于兩網(wǎng)帶，待脫水的濕渣置于網(wǎng)帶之間并與網(wǎng)帶一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)著的網(wǎng)帶經(jīng)多種直徑大小不同，壓力由小逐漸增大的。
輥轆 及兩網(wǎng)帶的拉緊張力的擠壓，最后再經(jīng)兩道裝有導(dǎo)彈簧的可隨厚渣薄自動(dòng)升降的壓轆壓榨后，渣經(jīng)刮板刮落排了。完成一個(gè)周期后返回的網(wǎng)帶經(jīng)水噴射洗滌，去除網(wǎng)眼殘積物后，重新進(jìn)入下一周期的工作。全過(guò)程均為連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，特別是出渣含水分穩(wěn)定，受其它因素變化的影響較少，因此，較成功的克服了前述介紹的脫水設(shè)備存在的缺點(diǎn)及不足。
木薯淀粉生產(chǎn)中排出大量的木薯渣，一般每產(chǎn)1噸成品淀粉可得0.34-0.4噸的絕干渣，該薯渣內(nèi)含豐富的纖維、半纖維、淀粉以及蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、糖類和各種維生素、無(wú)要鹽等，是進(jìn)一步深加工制造全價(jià)配合飼料、食品、化工等到產(chǎn)品的優(yōu)良原料。同時(shí)，避免大量的薯渣排入江河、農(nóng)田，亦是綜合治理環(huán)境污染一項(xiàng)重要措施。但木薯渣脫水難的問(wèn)題一直困擾著其進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)和利用，本文試就薯渣難脫水問(wèn)題進(jìn)行分析，并探討當(dāng)今幾種常用脫水方法情況及利弊 。
2木薯渣組成及脫水難的原因分析
木薯淀粉生產(chǎn)中，原漿經(jīng)浸漬中，通過(guò)壓力曲篩或錐蘭式離心篩等設(shè)備使淀粉與渣分離，該渣主要成份（以絕干計(jì)）。
曲篩排出未經(jīng)進(jìn)一步脫水處理的薯渣含水份85%-95%，干物質(zhì)5%-15%，是流動(dòng)性較差固液混合物，此混合物置于顯微鏡下，可觀察到下面幾種狀況：①經(jīng)生產(chǎn)工藝處理后，如機(jī)械破碎、撞擊、浸漬等以及木薯自身生理特點(diǎn)多種因素影響，存在著大小不一，吸水膨脹的淀粉顆粒（直徑多在3-25um之間），并且有些顆粒表面已受磨損，外形各異；②直徑、長(zhǎng)短不規(guī)則的纖維素吸水膨脹后互相交織在一起；③蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)等較均勻分布于淀粉、纖維等固型物質(zhì)周圍空間。綜合鏡檢的結(jié)果為：淀粉、纖維、蛋白質(zhì)以及膠體物質(zhì)等如網(wǎng)狀相互結(jié)合交織在一起，各固相物質(zhì)無(wú)明顯孔隙。由此，存在著①由于淀粉顆粒、纖維等物質(zhì)的相互重疊，阻塞了排水必須物理通道；②各種膠體物質(zhì)均勻分布，既阻塞排水孔隙又因其本身具有一定的粘稠性，以及其表面張力等作用，增大排水阻力；③各固相物質(zhì)間的毛細(xì)管作用，特別是纖維與纖維間的毛細(xì)管作用，也增加排水的阻力；④蛋白質(zhì)和大多數(shù)膠體物質(zhì)均為親水膠粒以及纖維表面負(fù)電荷與水中正電荷相互吸引等，這些分子或離子間的作用力，使固液分離困難加大；由于纖維具有很強(qiáng)的“重吸”現(xiàn)象（即已脫水的纖維遇水又可重新吸收膨脹），以及薯渣中存在著多種可壓縮物質(zhì)，如纖維等，所以在受外力作用時(shí)往往發(fā)生體積變化，導(dǎo)致微小排水孔道變得更為細(xì)小或堵塞，亦是之增大薯渣充分脫水困難。
3薯渣的脫水方法
薯渣如用于飼料、工業(yè)用料、貯存等時(shí)，需將薯渣脫水干燥至含水分大于15%。但實(shí)踐證明，目前單純用熱能或機(jī)械等方法進(jìn)行薯渣脫水是不可行的，甚至是十分不經(jīng)濟(jì)的。目前國(guó)內(nèi)外較為理想及行之有效的方法是機(jī)械與熱能相互結(jié)合方法，即用機(jī)械方法將薯渣脫去部分水分，然后使用熱力烘干（如氣流干燥等）。顯然，該工藝的關(guān)鍵是采用何種機(jī)械設(shè)備脫去部分水分，而使之有效的進(jìn)入干燥系統(tǒng)。下面將幾種常用脫水機(jī)械在實(shí)際使用中的情況作一些介紹。
3.1離心脫水機(jī)
國(guó)產(chǎn)用于淀粉行業(yè)的離心脫水機(jī)，大多轉(zhuǎn)速為1200-1600轉(zhuǎn)/每分鐘，分離因素為800-1500，為此經(jīng)離心脫水后排出的薯渣濕料含水分在65%-75%之間，如進(jìn)一步增大離心機(jī)的分離分離因素，所得水分降低率并不十分明顯，且使設(shè)備復(fù)雜化、投資大、能耗高，經(jīng)濟(jì)上亦是不合算。
3.2螺旋壓榨機(jī)
設(shè)備復(fù)雜；安裝、制造要求高；能耗大。經(jīng)壓榨后排出的濕渣含水分在55%-75%之間，其最大缺點(diǎn)是易受渣的組成、來(lái)料的水分變化以及篩片孔眼堵塞（該情況極易發(fā)生，且開(kāi)機(jī)時(shí)雙不易徹底清洗）等因素影響，使之排出濕渣的含水分時(shí)高時(shí)低，十分不穩(wěn)定。該機(jī)優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)化生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度較低。
3.3板框壓濾機(jī)
要達(dá)到一定的產(chǎn)量，設(shè)備占地面積大，投資及能耗高（指需配套泵的能耗），流程復(fù)雜，間斷工作，無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。一般濕渣含水分在65%-75%之間，易受渣料組成、壓差的變化影響，使出渣含水分不穩(wěn)定。要想進(jìn)一步降低水分含量困難很大，除上述提及的原因外，還因渣料為可壓縮性物料，易堵塞排水孔道，不利水分的充分排出。
3.4真空吸濾機(jī)
設(shè)備造價(jià)高，所需配套設(shè)備復(fù)雜，能耗亦稍高，可連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)出顯渣含水分在70%左右。造成水分高的原因，除上述幾點(diǎn)影響因素外，還存在著推動(dòng)力（即壓差）不足（轉(zhuǎn)鼓內(nèi)真空度一般僅為0.04-0.053),濾布極易堵塞等因素的影響，以致排出渣料水分含量難以進(jìn)一步降低。
綜合上述的機(jī)械脫水方法不難看出，濕渣半成品含水分多在65%-75%之間，這類濕渣如直接進(jìn)入氣流干燥（或其它熱干燥設(shè)備），極易形成團(tuán)塊，并在“閃急”汽化的作用下團(tuán)塊表面水分迅速汽化變干（以致焦化），而團(tuán)塊內(nèi)部水分則未能充分蒸發(fā)，形成“夾生飯”現(xiàn)象。另外，該濕渣進(jìn)入有關(guān)干燥設(shè)備后，極易粘結(jié)管道、風(fēng)機(jī)等，使之難以進(jìn)行政黨的熱交換，其后果會(huì)造成物料的烤焦，著炎以致?lián)p壞設(shè)備等，并最終影響工藝的目的的完成，同時(shí)，半成品濕渣水分過(guò)高，亦會(huì)使所需干燥設(shè)備復(fù)雜、龐大，熱能消耗及綜合能耐高，經(jīng)濟(jì)上很不合算。
于木薯渣存在著脫水難的特點(diǎn)，不少工廠及科研單位長(zhǎng)期以來(lái)一直進(jìn)行摸索、總結(jié)和試驗(yàn)，以便制造出一種較為方便衫、經(jīng)濟(jì)的機(jī)械脫水設(shè)備，配合氣流干燥系統(tǒng)使用，為薯渣的進(jìn)一眇綜合開(kāi)發(fā)利用闖出一條新路子。我廠經(jīng)過(guò)多年的摸索試驗(yàn)，并認(rèn)真總結(jié)失敗的教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，最近已成功地研制出一種較合適木薯渣、玉米渣和各種豆渣脫水的設(shè)備（設(shè)備型號(hào)：DLJ-850B型），經(jīng)過(guò)近1年的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，基本可解決各類薯渣等脫水的難題。
經(jīng)該機(jī)脫水后排出的濕渣含水分小于55%?？芍苯舆M(jìn)入氣流干燥系統(tǒng)，熱能利用率大大提高，且不堵塞風(fēng)機(jī)、管道等，具有重量輕，裝拆、檢修方便，易操作，能耗低，投資少，效率高等特點(diǎn)，如配套有離心篩或螺旋壓榨機(jī)的工廠使用，效果更佳。其主要的工作原理是利用兩條現(xiàn)一方向運(yùn)動(dòng)著的特制網(wǎng)帶，待脫水的濕渣置于兩網(wǎng)帶，待脫水的濕渣置于網(wǎng)帶之間并與網(wǎng)帶一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)著的網(wǎng)帶經(jīng)多種直徑大小不同，壓力由小逐漸增大的。
輥轆 及兩網(wǎng)帶的拉緊張力的擠壓，最后再經(jīng)兩道裝有導(dǎo)彈簧的可隨厚渣薄自動(dòng)升降的壓轆壓榨后，渣經(jīng)刮板刮落排了。完成一個(gè)周期后返回的網(wǎng)帶經(jīng)水噴射洗滌，去除網(wǎng)眼殘積物后，重新進(jìn)入下一周期的工作。全過(guò)程均為連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，特別是出渣含水分穩(wěn)定，受其它因素變化的影響較少，因此，較成功的克服了前述介紹的脫水設(shè)備存在的缺點(diǎn)及不足。
