全 文 ：多 效 半 连 续 式 工 艺 在 香 茅
蒸 馏 加 工 上 的 应 用 `
华南热带作物产 品加工设计研 究所 高世植
诬 l 害J l _ .二 J
多效半连续式工艺 ( S h o n ks p r oc “ “ “ )
多应用于固— 液萃取 , 效果较间歇式为 ,高 , 而次于全连续式 。 至于它在芳香植物
水蒸气蒸馏加工方面之 引用 , 则至今尚未
见有过报道 。
本文介绍该工艺实施于香茅草高压水
蒸气蒸馏加工生产 上所取得的优越成果 。
油水比的计算值 。 文献称计算值为 “ 饱和 ”
位 , 表示水蒸气含油所能达到 的 最 大 限
度 。
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r
。泌一担P一一叭一蒸馏公式 :
理 论 根 据
所有有关香料植物水蒸气蒸儡口工的
文献资料都指 出 , ’它的馏 出物油水比不遵
从不互溶二元系之蒸馏公 式 , 即不能达到
W为馏 出物量 , F为它在共沸点 之蒸
气分压 , M为馏出物之分子量 。
事实上 , 在芳香植物水蒸气蒸馏馏出
物中 , 油的含量总 是远 远 低 于 公 式 的
计算值 。
根据公式 , 在一定蒸馏压力下 , 蒸馏
效率仅 与水蒸气消耗量成正比 。 而在香料
植物的水蒸气蒸馏上 , 水蒸气耗量愈大 ,
蒸馏效率反而愈低 , 但蒸馏的时间则相应
缩短 。
, 本文承我所第二室黄志圣同志校阅 , 谨此致谢 。
关买炎抓二臼二炎关关炎买炎买关买炎买二绝乡二关买
椒园的观察 , 现行的 2 X 3 米 , 2 x 2 . 5 相结合较为理想 。 即采取株行距为 1 . 5 x
米 , 2 x Z 米或 1 . s x 2 . 2米 (亩植 1 1 1 “ ( 2 + 1 . 6 ) 或 1 . 5 X ( 2 + 1 . 5 ) 或 1 . 5 x
1 6 6株 ) 的株行距 , 不但土地裸露 面 大 , ( 2 + 1 . 4 ) 米 ,每亩植椒株数达 2连7 ~ 2 6 6
不耐旱 , 而且管理用工也较多 , 既未能充 株 。 其优点是 : 又 1 ) 单位面积株数多 ,
分提高土地利用率 , 又未能更好地发挥单 易高产 ; ( 2 ) 地面荫蔽度大 , 土壤保水
位面积高产的优势 。 特别是海南的自然气 力强 , 较耐旱 ; ( 3 ) 土壤裸露面 小 , 杂
候条件 , 胡椒主花以秋花为最好 (稳实成 草少 , 易管理 ; ( 4 ) 土壤疏松湿润 , 利
果率高 , 空粒少 , 产量高 ) , 但容易遭冬 于微生物活动 , 肥力高 , 根 系较 发 达 ,
春严寒干旱的威胁 , 种植过疏 , 对秋花果 ( 6 ) 中柱栽植 , 防风好 , 操 作 简 便 易
实的发育形成相当不 利 , 有落花落果 , 籽 行 , 整型 , 采花 , 摘果相 当 方 便 , 较 省
粒变小的现象出现 , 影响产量的提高 。 工 。
我们认为 : 种植形式以密株 、 宽窄行
~ 73~
图 1表示用高压锅炉供气蒸馏香茅的
馏出物油水比曲线 。
` 烹俏压力
·
2 ’解
裸
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, 泣i由水
{
, : 3 0
: 〔约致 )
稍多于计算值所需的水共馏 。 当两液完全
覆盖成层共存时 , 馏出物 中两馏分之比值
与计算值相符并保持恒定 。 一埃甲苯被蒸
至不能保持一完整之液层时 , 馏 出 物 中
两者之 比率即起变化 , 不再与计算相符 。
随着甲苯逐渐减少 , 共沸点亦随之上升 。
也就是说 : 馏出物油 水 比 由 “ 饱 和 ” 变
成 “ 不饱和 ” , 因为 “ 层 ” 不存在了 。
其变化如图 2 所示 。
ù水·一ù一一卜1
.
油水此
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卜叫~一 _3 0 弓羊步公书 , 必 , 、 蒸偏停1
图 ] ,未被燕出卑
击甲物脚自端
实践表 明 , 只要水蒸气与草料有足够
的接触时间 , 就可以得到一小段稳定的 , 、
并在整个蒸馏过程 中含油最多的油水比 。
这一小段的时间长短视草料的充填厚度及
密度而定 。 随后 , 含油就迅速降低 , 并愈
来愈低 , 直至蒸馏结束 。 在本文所介绍的
工艺及设备上 , 这一小段时间大约是 10 分
钟左右 。
值得注意的是 : 这一小段稳定的 , 含
油最高的油水比率 , 仍然远远低于汕水共
馏公式的计算值 。
由香茅蒸馏馏 出物的成份测定知道 ,
开始馏出含油最多的一段是以 香草醛为主
体的馏分 。 有少量的烯菇及其他较高沸点
的成份如香叶醇 、 倍半砧之类混在其中 ,
但香草醛的含量仍在 80 % 以上 。 而这一段
的油水比值却在 l : 8 左 言。 与香草醛与
水共馏之计算值 l : 4 相差甚远 。 原因何
在 ? 有必要解答出这个问 题 , 才 能 明 确
我们可能争取到的饱和度和应 采 取 的措
施 。
C
.
5
.
R o b i n s o n 和 E . 丑 . G il l i -
l a l l d ( 1 9 5 0) 年介绍的一个实验 : 将甲苯与
: 甲苯组分%
8峨乎 夕众 J
吸沸点
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图 2
根据这一实验 , 现试作 出如下两点推
论 :
1
、 香料植物被水蒸气蒸馏时 , 它所
含之油分从未能在 细 胞 表 面 形 成 一 油
“ 层 ” , 因为根据 “ 水散作用 ” 理论 , 油是
依靠与水互相渗透交换才能透过细胞壁到
达细胞表面 。 油扩散在水中 , 油水混和 ,
根本不能形成两 “ 层 ” , 当然也就不能达
到计算值 。
2
、 即使油多到能在细胞 表 面 形 成
“ 层 ” , 这亦只能相当于甲苯在水面因减少
(或太少 ) 不能成 “ 层 ” 而形成许多小油
珠的状态 , 因而仍 然 不 可 能 满 足 计 算
值 。
如果上面两点推论成立 , 那么 , 在芳
~ 7 4~
香植物水蒸气蒸馏上 , 无论我们用什么方
法 , 都将永远不 可能达到计算值 。 也就是
永远不 可能 “ 饱和 ” 。 因为未 “ 饱和 ” 的蒸馏
气 , 在它前进的路途中 , 所遇到的全都是
油水混和体 , ’白不可能作出如此的选择 :
将油蒸出而把水留下 。 `已所蒸出的只能是
这个汕水混合物 。 这个混合物的含油率 ,
将在很大程度上决定馏出物的组成 。
上面的推论 , 已在香茅多效半连续式
蒸馏中基本得到证实 。 就 是 让 蒸 气的路
程增加了三倍 , 馏出物的最高油水比依然
是 1 : 8 左右 。 更长的路程因条件所限 ,
不能进行试验 。
由此可以得出结论 : 能再利用的不饱
和含油蒸气 , 只限于含油较少的后半段 ,
而决不是凡是不饱和的 (指未达到计算值
的 , 油水比 l : 8 的那一段 ) 都能利用 。
以 上说的是提高蒸气效率的一面 , 还
有另一面 , 就是如何能使油迅速透过细胞
壁 , 这不仅是提高蒸气效率的问题 , 并且
是缩短蒸馏时间 , 提高设备利 用 率 的 问
题 。
“ 水散作用 ” 指出 : 油必须依靠水才
能渗透过细胞壁 , 达到细胞表面与蒸气接
触 。 这是个 “ 扩散 ” 过程 。 根 据 扩 散 理
就是获得高蒸气流速的唯一手段 。 而且 ,
蒸气温度本身也是决定蒸气效率的一个重
要因素 。 但对香料油来讲 , 温度是个受限
制的因素 。 所有文献都 J一旨出 : 3 公斤压力
以上的蒸馏温度有害于香油的品质 。 所以
只能适可而止 。
当然 , 气流速度大 , 意味着减少接触
时间 , 饱和程度也将因之而降低 , 这就必
须 :
l
、 适当增加接触路程来补偿 。
2
、 整个蒸馏过程都应该尽可能保持
有相当于这段路程的路程存在 。
要同时满足这两点 , 只有采用全连续
式工艺 , 其次是半连续式工艺 。 在 目前的
技术设备条件下 , 只能采取后一种 。 下面
介绍半连续式工艺的实验 、 效果以及原始
记录 。
实验及效果
论 , 扩散率公式是 : 彬-
才戈
I又( C l 一 C Z )
L
简化成文 字
浓 度 差
来 说 明 , 就是扩散率
细咆壁阻力
。 如 何能使细月包壁两边始终
保持着最高的浓度差 ? 蒸气速度是唯一的
因素 。 它在迅速地蒸去了细胞表面的油水
混合物的同时 , 又在细胞表面留下一层新
鲜的水 。 就这样不停地打破细胞壁两边的
平衡状态 , 使渗透作用能始终以最快的速
度进行 。
如何能获得蒸气速度? 有压力才有速
度 。 采用高压水蒸气 , 提高蒸馏压力 , 这
实验在国营海鸥农场香茅加工一厂进
行 。 完全利用现有设备 , 只将部分管路改
接 , 再增加一些管路和阀门 , 以适应半连
续工艺的需要 。
该厂建于五十年代末 , 有 1 . 1吨 立 式
考克兰锅炉一台 , 使用压力 7 . 5 公 斤 。 蒸
馏濒 3 个 。 原设计每颤容量是 无 水 鲜 草
4 0 0 0市斤 , 2 4小 }1于三裂E制 , 每 班 加 工 3
颤 , 设计 日加工量为 1 8吨鲜草 。 但由于煤
的质量太差 , 锅炉蒸发量只有 。。 吐吨 , 压
力只能保持 5 公斤 , 所以 日加工量实际只
有 14 吨左右 。 1 9 6 4年农场 职 工 提 出 “ 控
流” 措施 , 使蒸馏压力由原来的 1 . 6 公 斤
升至 2 公斤 , 又将 4 0 0 0市斤瓶换成 5 0 0 0市
斤颤 , 就此蒸气效率显著提高 , 日加工量
达到 23 吨 。 由于只考虑提高蒸馏压力而没
~ 7 5~
有考虑含低油蒸气的再利用 , 所 以自1 9 6 4
年以来 , 很难再提高一 步 。
这次试验就在上述基础上进行 。 先讲
解半连续工艺的理沦、 要求 、 注意事项以
及可能发生的问题 , 结合多年 的 生 产 经
验 , 由全体工人讨论制定试验步骤 。
试验从 1 9 7 4年 4 月 18 日开始 , 每班增
加一人 , 锅炉要乎在全负荷下保持稳定的
5 公斤压力运转 。 先按常规生产一个班 ,
以取得对比数据 。 下一班即开始半连续运
转。 两叛 串联 , 逆流操作 。 将业 已蒸了一
半时间含油率已大大降低了的上一毓蒸气
导入下一毓鲜草 中 。 两瓶间的阀门放在全
开位置 , 并拿掉控流板 , 务使串接的两欲
之间的阻力减至最小 。 第二颤馏出口仍须
有控流板 , 否则蒸馏压力无法保持稳定 。
稍为开大送气阀 , 增加送气量 , 使下一颤
鲜草按单颤生产所规定的时间内升温上压
至 2公斤 。 这时第一颇压力自动 上 升 至
2
.
6公斤 。
因为是第一次试车 ,操作不 熟 练 , 头
班只蒸了 4 散 , 一切正常 , 出 油 率 不 下
降 , 草渣经过检验 , 完全蒸透 。 下一班即
进行蒸 5 颤的试验 , 两颤间之压差仍 自动
保 持 0 . 6 公 斤 。 一 切 正 常 , 出 油 率 不
下降 , 草渣也完全蒸透 。 就这样 , 自 4 月
18 日至 21 日 , 连续加工 8 个班次 , 没有中
断 , 除第一班蒸了 4 颤之外 , 其余各班都
是 5 颤 , 日加工量 由原来 23 吨 突 跃 到 37
吨 , 提高了生产能力 60 % , 煤的消耗相对
节约 30 % 。
图 3 是每班 5 颤测得的半连续蒸馏油
水比曲线 , 与图 1 比较 , 可以看出其中差
异 。
慈油水比 1 : 2 0 (约狱)
渝水比
一le
二rIL
升谧尔尽 户与 竺— 一}尸与一一一竺
哪
图 3
了召O
注 : 虚线表示升温上压时间内馏出物停止 , 但蒸馏在继续 。
海鸥农场上报的 1 9 7 3年度生产表报 ,
全年平均亩产油 6 . 2公斤 , 出油率为 1 . 0 6%,
每吨油用工 9 7个 , 耗煤 1 2 · 5吨 。
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有考虑含低油蒸气的再利用 , 所 以自1 9 6 4
年以来 , 很难再提高一 步 。
这次试验就在上述基础上进行 。 先讲
解半连续工艺的理沦、 要求 、 注意事项以
及可能发生的问题 , 结合多年 的 生 产 经
验 , 由全体工人讨论制定试验步骤 。
试验从 1 9 7 4年 4 月 18 日开始 , 每班增
加一人 , 锅炉要乎在全负荷下保持稳定的
5 公斤压力运转 。 先按常规生产一个班 ,
以取得对比数据 。 下一班即开始半连续运
转。 两叛 串联 , 逆流操作 。 将业 已蒸了一
半时间含油率已大大降低了的上一毓蒸气
导入下一毓鲜草 中 。 两瓶间的阀门放在全
开位置 , 并拿掉控流板 , 务使串接的两欲
之间的阻力减至最小 。 第二颤馏出口仍须
有控流板 , 否则蒸馏压力无法保持稳定 。
稍为开大送气阀 , 增加送气量 , 使下一颤
鲜草按单颤生产所规定的时间内升温上压
至 2公斤 。 这时第一颇压力自动 上 升 至
2
.
6公斤 。
因为是第一次试车 ,操作不 熟 练 , 头
班只蒸了 4 散 , 一切正常 , 出 油 率 不 下
降 , 草渣经过检验 , 完全蒸透 。 下一班即
进行蒸 5 颤的试验 , 两颤间之压差仍 自动
保 持 0 . 6 公 斤 。 一 切 正 常 , 出 油 率 不
下降 , 草渣也完全蒸透 。 就这样 , 自 4 月
18 日至 21 日 , 连续加工 8 个班次 , 没有中
断 , 除第一班蒸了 4 颤之外 , 其余各班都
是 5 颤 , 日加工量 由原来 23 吨 突 跃 到 37
吨 , 提高了生产能力 60 % , 煤的消耗相对
节约 30 % 。
图 3 是每班 5 颤测得的半连续蒸馏油
水比曲线 , 与图 1 比较 , 可以看出其中差
异 。
慈油水比 1 : 2 0 (约狱)
渝水比
一le
二rIL
升谧尔尽 户与 竺— 一}尸与一一一竺
哪
图 3
了召O
注 : 虚线表示升温上压时间内馏出物停止 , 但蒸馏在继续 。
海鸥农场上报的 1 9 7 3年度生产表报 ,
全年平均亩产油 6 . 2公斤 , 出油率为 1 . 0 6%,
每吨油用工 9 7个 , 耗煤 1 2 · 5吨 。
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墨西哥剑麻生产及加工利用概况
广西 亚热带作物研 究所 苏振雄 吴 昌万
墨西哥是一个热带植物资源丰富的国
家 , 是剑麻等多种经济作物的原产地 , 也
是世界上剑麻加工技术比较先进的国家 。
19 8 1年 6 月我们奉派赴墨西哥考察剑麻加
工 技术 。 我们先后考察和参观了尤卡坦剑
麻科研 中心 , 墨西哥国立 自治大学生物研
究所 , 梅里达市郊科尔德墨克斯剑麻加工
总厂 , 农水部全国饲料利用总局 , 全国干
旱地带委员会 , 植物化学制药公司等 13 个
单位 。 通过考察 , 对墨西哥剑麻加工技术
及纤维产 品的工艺和设备 、 剑麻的综合利
用 , 剑麻生产和加工科学研究水平和发展
趋向等问题有了一定的了解 。 墨西哥剑麻
生产和加工方面的经验 , 对我 国剑麻生产
和发展 , 具有一定的参考价值 。
一 、 剑麻在墨西哥经济生活
中的地位
墨西哥剑麻种植开始于古代玛雅人和
印第安人 , 据有文字记载 , 从公 元 9 8 7 年
起就种植剑麻 。 就用途来分 , 墨西哥种植
的剑麻有两大类 , 一类是含糖份较高的饮
料用剑麻 , 如暗绿 剑 麻 ( A g a v e at z o -
v i r e n s )
, 达基勒 麻 ( A . t e q u i l a n a ) ,
墨斯卡尔麻 ( A . m e s c al ) 等 品种 , 可用
其汁液提取糖蜜 、 酿酒和作多种饮料 , 主
要分布在墨西哥 中部 、 南部和西北部 ; 另
关吸吸关必议饭 (及颐鼓饭淤鼓议淤鼓关又拔饭拔炎
结 束 语 平时和淡季则可每班加 工 4 呱 不 增 加
人 , 让加工能力只提高 3 〕% , 工人不觉辛
1
、 多效半连续式新工艺试验成功投 苦 , 劳动力、 成本 、 耗煤都能节约 。
产 , 解决了香茅生产 中的季节性问题 。 因 2 、 今后香茅蒸馏加工工艺的发展 ,
每年香茅生长旺盛季节 , 由于加工能力有 从理沦上讲 , 性能最优越的当然是全连续
限 , 使大量收割的香茅草来不及加工而堆 式工艺 。 但全连续式的设备 , 目动化程度
积沤烂 , 但不及时收割又会 自行枯干 , 都 比较高 , 制造也比较精密 , 属高级机械设
会造成损失 。 如果增设新厂 , 因淡季无原 备 , 它的生产能力也总是高度稳定的 。 而
料而停工 , 既增加了投资又不 能 充 分 利 香茅草的生产 目前所受的限制因子较多 ,
用 。 此项新工艺可给工厂带来极大的伸缩 仅以收割的季节性这一点来看 , 采用全连
性 。 在投资上除增加几条管路 , 增添几个 续式工艺似乎是不可取的 。 是否可 以如此
阀门 , 每班增加一人之外 , 不再多化一分 断言 : 香茅的水蒸气蒸馏加工技术 , 将 以
钱 , 就使生产能力增加 60 % , 从而使大量 多效半连续式的采用为最终手段 。
收割的香茅草能及时加工 , 免遭损失 。 在 (参考文献 6 篇从略 )
~ 7 8~