淺談糖廠甘蔗破碎度的影響因素

唐黎標(biāo)

（杭州市食品有限公司，浙江 杭州 310004）

在甘蔗糖廠壓榨收回率是壓榨車間重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，是糖廠降本增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是反映出壓榨車間設(shè)備技術(shù)水平及管理水平高低的具體表現(xiàn)。良好的甘蔗破碎度是實(shí)現(xiàn)壓榨高回收率的前提條件。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，各制糖企業(yè)對(duì)壓榨車間的甘蔗破碎度越來(lái)越重視，積極對(duì)甘蔗破碎設(shè)備的更新改造，在技術(shù)、工藝及管理上下功夫，以達(dá)到良好的效果。

1 提高甘蔗破碎度的意義

進(jìn)廠的原料蔗直徑約為25～40mm，整齊堆放的甘蔗密度約為125～150kg/m3，經(jīng)過(guò)撕解機(jī)破碎后密度達(dá)到250～300kg/m3，甘蔗內(nèi)層糖分細(xì)胞充分暴露出來(lái)，因而經(jīng)過(guò)壓榨時(shí)更容易把糖分提取出來(lái)，也能大大地提高了榨蔗量。

甘蔗破碎度即為被破碎的含糖汁細(xì)胞對(duì)甘蔗全部含糖汁細(xì)胞的百分率。糖廠一般要求甘蔗破碎度達(dá)到80%以上。甘蔗經(jīng)撕解機(jī)破碎后的物理形狀主要有三種：糠狀、絲狀、塊狀，壓榨提汁時(shí)絲狀的蔗料比較容易滲透液體，利于排汁，且絲狀蔗料相互交織力較強(qiáng)，較易被壓榨機(jī)吸入，有利于提高甘蔗處理和提高壓榨抽出率。因此，在提高甘蔗破碎度時(shí)，蔗料形態(tài)應(yīng)以呈絲狀為主。

2 影響撕解機(jī)破碎效果的因素

甘蔗糖廠中破碎甘蔗的設(shè)備多為逆轉(zhuǎn)式撕解機(jī)，具有破碎效果好、負(fù)荷穩(wěn)定的特點(diǎn)。其影響破碎效果的因素歸納如下。

2.1 撕解機(jī)蔗刀的形狀、安裝角度和數(shù)量對(duì)甘蔗破碎度的影響

撕解機(jī)蔗刀的厚度、長(zhǎng)度、刀形以及蔗刀的水平線夾角對(duì)蔗料入料的難易程度、蔗料的破碎形狀、破碎效果等有很大的影響。

2.1.1 蔗刀厚度對(duì)甘蔗破碎效果的影響

蔗刀厚度越薄，斬切甘蔗所耗用的功率越小，蔗料形狀多為碎糠狀、塊狀，且薄刀的強(qiáng)度相對(duì)薄弱，容易出現(xiàn)斷刀的現(xiàn)象。而厚刀斬切甘蔗時(shí)以錘擊為主，所得蔗料形狀多為絲狀為主，破碎度高，且蔗刀強(qiáng)度高，不易斷刀，缺點(diǎn)是斬切甘蔗時(shí)耗用的功率高。一般選擇蔗刀的厚度約為甘蔗直徑的1/2為宜，結(jié)合某公司的甘蔗纖維情況，1#撕解機(jī)蔗刀厚度取25mm，2#取20mm，3#取20mm。

2.1.2 蔗刀長(zhǎng)度對(duì)甘蔗破碎效果的影響

蔗刀長(zhǎng)度越長(zhǎng)，刀罩通道越大，蔗料通過(guò)更容易，處理甘蔗量更多，同時(shí)撕解機(jī)負(fù)荷較低。但因蔗刀長(zhǎng)度越長(zhǎng)，蔗料與刀罩碰撞次數(shù)減少，蔗刀對(duì)甘蔗的斬切錘擊次數(shù)越少，而且部分蔗料從刀與刀之間的間距通過(guò)沒(méi)有被刀尖砍擊，導(dǎo)致甘蔗破碎效果較差。蔗刀長(zhǎng)度越短效果剛好相反，刀罩通道小，蔗料與刀罩、蔗刀的碰撞次數(shù)增加，蔗料破碎效果更好，但破碎時(shí)耗用的功率增大。

因此在蔗刀長(zhǎng)度的選擇上，要從破碎耗用電機(jī)功率及蔗料的破碎效果兩方面綜合考慮，既要得到良好的甘蔗破碎度，也要求耗用的電機(jī)功率在合理的經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。因此蔗刀長(zhǎng)度要根據(jù)各座撕解機(jī)的入口蔗料的不同對(duì)蔗刀進(jìn)行選擇：1#撕解機(jī)要破碎的甘蔗為整條甘蔗，選擇長(zhǎng)刀比較合適；而2#撕解機(jī)蔗刀長(zhǎng)度次之；3#撕解機(jī)蔗料最細(xì)碎，蔗刀長(zhǎng)度宜最短。

2.1.3 蔗刀的形狀及刀刃的水平夾角選擇

逆轉(zhuǎn)式撕解機(jī)的蔗刀將蔗料挑起并通過(guò)刀罩的作用把蔗料進(jìn)行多次破碎。要想保證蔗料順利通過(guò)撕解機(jī)，必須克服或減少蔗刀斬切蔗料時(shí)產(chǎn)生的入料阻力，除了施加蔗料向撕解機(jī)的推力外，蔗刀的形狀及刀刃的水平夾角至關(guān)重要。如果刀刃的水平夾角過(guò)小，蔗料破碎次數(shù)增多，負(fù)荷增大，蔗刀產(chǎn)生的反向阻力增大，影響蔗料順利進(jìn)入撕解機(jī)。如果刀刃的水平夾角過(guò)大，蔗料不容易甩出撕解機(jī)，部分蔗料會(huì)“返渣”現(xiàn)象，也會(huì)造成撕解機(jī)負(fù)荷增大。根據(jù)蔗刀角度的受力分析，綜合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出刀刃與水平線的夾角控制在25°～40°為宜［1］。

2.1.4 蔗刀數(shù)量對(duì)甘蔗破碎度的影響

蔗刀數(shù)量對(duì)甘蔗破碎效果及耗用功率影響很大。這是蔗刀數(shù)量選擇需要考慮的兩個(gè)重要因素。所以選用蔗刀數(shù)量時(shí)應(yīng)該選擇合理的蔗刀疊加系數(shù)，蔗刀疊加系數(shù)即為撕解機(jī)蔗刀總數(shù)的總厚度與刀鼓有效寬度的比值。疊加系數(shù)越大，蔗料破碎效果越好，但耗用功率越高。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況總結(jié)得出，在耗用功率一定的條件下，要得到良好的破碎效果，各座撕解機(jī)選用的蔗刀疊加系數(shù)：1#為1.2～1.4；2#為1.4～1.6；3#為1.5～2.0。蔗刀數(shù)量可以根據(jù)已定的蔗刀厚度、蔗刀疊加系數(shù)、刀鼓有效長(zhǎng)度來(lái)衡算出各座撕解機(jī)蔗刀的數(shù)量［2］。

2.2 撕解機(jī)蔗刀的排刀方法對(duì)破碎度的影響

蔗刀的排刀方法很多種，各種排列形式的不同，對(duì)蔗層的分布、蔗料的形態(tài)影響均不一樣，耗用的功率及負(fù)荷穩(wěn)定性不一樣。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)總結(jié)，利用“之”字形排刀法負(fù)荷穩(wěn)定，蔗絲形態(tài)好，破碎度高，蔗料通過(guò)撕解機(jī)后蔗層分布均勻，不會(huì)出現(xiàn)蔗層中部高或兩邊厚薄不勻的現(xiàn)象。

2.3 撕解機(jī)蔗刀堆焊硬質(zhì)合金對(duì)破碎度的影響

撕解機(jī)在破碎蔗料時(shí)，主要為刀尖對(duì)蔗料進(jìn)行破擊、錘擊的作用，所以蔗刀刀尖的磨損很大。當(dāng)?shù)都饽p過(guò)大時(shí)，蔗刀長(zhǎng)度變短，刀刃部分磨損后與原蔗刀的斬切角度發(fā)生變化，蔗料不易被挑起通過(guò)刀罩，造成撕解機(jī)堵塞、電機(jī)負(fù)荷增加甚至電機(jī)跳閘等現(xiàn)象。因此，為了保持刀刃的斬切角度以達(dá)到破碎效果，必須進(jìn)行刀尖部分堆焊耐磨材料，以保證蔗刀的形狀及水平線夾角變化在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)。

2.4 撕解機(jī)頂蓋對(duì)甘蔗破碎度的影響

撕解機(jī)頂蓋的作用為：降低蔗料在撕解機(jī)內(nèi)的運(yùn)行速度并改變蔗料的運(yùn)行方向，蔗料被蔗刀反復(fù)斬切錘擊，獲得的蔗絲形狀更好，破碎度更高。蔗料在頂蓋運(yùn)行時(shí)被斬切的次數(shù)影響蔗料的破碎效果及撕解機(jī)的負(fù)荷大小。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)表明，蔗料在頂蓋內(nèi)被斬切的次數(shù)在2～3次為最佳，此時(shí)蔗料達(dá)到理想的破碎效果，撕解機(jī)耗用功率更合理。

2.4.1 撕解機(jī)頂蓋的長(zhǎng)度、入口、出口的確定

為了使蔗料在頂蓋內(nèi)被斬切2～3次，達(dá)到理想的破碎效果，頂蓋起點(diǎn)至刀鼓中心的連線與水平線的夾角取值為45°，頂蓋的弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的圓心角取值65°～70°，入口即刀尖至頂蓋入料起點(diǎn)的距離最佳為刀長(zhǎng)的1～2倍，出口則約為80mm左右。

2.4.2 頂蓋柵板的設(shè)置

頂蓋內(nèi)的柵板作用為增加蔗料的斬切次數(shù)并起到搓磨的作用，使蔗料呈絲狀，破碎效果更好。柵板條的安裝位置起點(diǎn)為刀鼓中心垂線偏向入口方向夾角15°為第一根柵板條，最后一根位置為刀鼓中心垂線偏向出口方向偏20°的位置為宜。中間柵板距離80～100mm左右，數(shù)量一般4～6根為宜。柵板條表面堆焊耐磨材料，起到耐磨粗糙的作用，對(duì)蔗料破碎有一定的效果。

2.5 撕解機(jī)刀尖與輸蔗機(jī)帶板的距離對(duì)蔗料破碎度的影響

撕解機(jī)旋轉(zhuǎn)刀尖至輸蔗機(jī)帶板的距離越小，則蔗料被漏斬的機(jī)會(huì)越小，破碎度越高。但為了避免間距過(guò)小蔗刀碰撞到蔗帶板造成的安全事故，一般選用的距離為甘蔗直徑的1/2為宜。某公司蔗刀與蔗帶板的距離為：1#取30mm；2#取25mm；3#取20mm。生產(chǎn)實(shí)際情況表明，撕解機(jī)甘蔗漏斬很少，達(dá)到良好的破碎效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上措施，撕解機(jī)的效能得到提高，蔗料形態(tài)良好，甘蔗破碎度明顯提高。然而，在現(xiàn)代制糖企業(yè)中，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，不斷有新材料、新裝備、新工藝投入生產(chǎn)中，新的理論和觀念不斷更新。我們只有通過(guò)學(xué)習(xí)，不斷地改良設(shè)備、工藝和采用自動(dòng)化、信息化等手段，才能適應(yīng)現(xiàn)代化制糖企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。