一種二步法制糖的工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二步法制糖的工藝及裝置，步驟包括：將粗糖加水溶解后獲得粗糖漿，將粗糖漿依次送入粗過濾器、微濾膜進(jìn)行過濾，得到濾液；將濾液送入第一離子交換樹脂塔，得到第一滲透液，所述的第一離子交換樹脂是指大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂；將第一滲透液送入第二離子交換樹脂塔，得到第二滲透液，所述的第二離子交換樹脂是指強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂或者陰陽離子交換樹脂的混合床；將第二滲透液送入蒸發(fā)器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經(jīng)過結(jié)晶、離心、干燥，得蔗糖成品。上述工藝可批量生成高純度的精制蔗糖，色素去除率達(dá)到99.9%，鹽分去除率達(dá)到98%，產(chǎn)品的蔗糖分達(dá)到99.9%，達(dá)到國家優(yōu)級糖的標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】一種二步法制糖的工藝及裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種二步法制糖的工藝及裝置，屬于制糖【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]國際上大多數(shù)發(fā)達(dá)國家制糖是采用“二步法”的制糖生產(chǎn)方法。大部分的糖廠生產(chǎn)原糖，然后供給精煉廠生產(chǎn)精糖。“二步法”制糖即是糖料先用較為簡單的工藝(石灰法)生產(chǎn)原糖(即粗糖)，再回溶，經(jīng)提純后重新結(jié)晶生產(chǎn)白砂糖，如要產(chǎn)精制糖(即純度更高、色值更低、雜質(zhì)更少的一種高指標(biāo)要求的白砂糖)，在脫色、除鹽方面需再經(jīng)過離子交換等方面的處理?！岸椒ā钡闹饕獌?yōu)點是，經(jīng)二次澄清去雜，二次結(jié)晶提純，產(chǎn)品質(zhì)量高，能滿足高檔消費(fèi)的需求。精煉糖可以常年生產(chǎn)銷售，根據(jù)市場情況靈活生產(chǎn)，不存在變質(zhì)因素的影響，質(zhì)量好價格高。“二步法”中由于石灰法制原糖的方法簡便，甘蔗生產(chǎn)原糖的過程流程最短，能夠在最短的時間內(nèi)生產(chǎn)出原糖，且由于生產(chǎn)原糖時，甲糖和乙糖混合都作為原糖的產(chǎn)品，大量減少蒸汽消耗，減少無形損失，因此在同樣的制煉設(shè)備條件下，生產(chǎn)能力可以提高20-30%ο
[0005]但是現(xiàn)有的精制糖的生產(chǎn)是采用原始的石灰法沉淀加硫漂的工藝。該方法有如下缺點:第一，使用了板 框壓濾，屬于比較傳統(tǒng)、自動化程度比較低，勞動密集型的設(shè)備，該設(shè)備的工作環(huán)境惡劣，生產(chǎn)效率低下，且過濾精度不夠，不能有效地去除糖漿中的膠體、鞣質(zhì)等雜質(zhì)，會給后面的工序段帶來較大的生產(chǎn)負(fù)荷；第二，使用了石灰法沉淀技術(shù)，會產(chǎn)生大量的殘渣，對環(huán)境污染較嚴(yán)重，且在生產(chǎn)中引入新的雜質(zhì)一灰分，造成產(chǎn)品質(zhì)量較低;第三，該工藝的脫色是使用硫熏法，產(chǎn)品中會有硫殘余，對人體健康有害，且二氧化硫漂白過的糖，久置后會發(fā)生發(fā)色現(xiàn)象。隨著國家對食品安全要求的進(jìn)一步提高，該方法將被限制使用；第四，沒有使用離子交換脫鹽，無法去除糖液中殘存的鹽分，造成產(chǎn)品灰分較高，品質(zhì)較低或是不合格，第四，使用了傳統(tǒng)的三效蒸發(fā)器，浪費(fèi)了大量的能源，相比較MVR等先進(jìn)技術(shù)，能耗較高。第五，相關(guān)的工藝參數(shù)并沒有達(dá)到最優(yōu)化，造成能源的浪費(fèi)。有鑒于此，依然有待于提出一種優(yōu)化的“二步法”制糖的生產(chǎn)工藝。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種較為節(jié)能環(huán)保、投資少的“二步法”蔗糖生產(chǎn)工藝，它具有無污染，產(chǎn)品質(zhì)量高，工藝流程短，能耗低，投資小，占地面積小等特點。技術(shù)方案如下:
一種二步法制糖的工藝，包括如下步驟:
第I步、將粗糖加水溶解后獲得粗糖漿，將粗糖漿依次送入粗過濾器、微濾膜進(jìn)行過濾，得到濾液；
第2步、將濾液送入第一離子交換樹脂塔，得到第一滲透液，所述的第一離子交換樹脂是指大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂；
第3步、將第一滲透液送入第二離子交換樹脂塔，得到第二滲透液，所述的第二離子交換樹脂是指強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂、或者陰陽離子交換樹脂的混合床；
第4步、將第二滲透液送入蒸發(fā)器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經(jīng)過結(jié)晶、離心、干燥，得蔗糖成品。
[0008]在第I步中，粗糖漿的質(zhì)量濃度優(yōu)選是40%~80%，可以保證粗糖糖漿具有合適的粘度、也可以保證工藝生產(chǎn)效率，如果濃度過大時會使糖漿的粘度過高，在粗過濾器和微濾膜中通量不適合于工程所需，如果濃度過低，則會導(dǎo)致料液較稀，后續(xù)的蒸發(fā)過程能耗偏大，結(jié)晶產(chǎn)率低。更優(yōu)選的，質(zhì)量濃度是60%，在這個濃度范圍下，可以保證粗糖中的大分子、膠體雜質(zhì)的溶解度低，可以通過微濾膜將其截留，保證后續(xù)蔗糖成品的產(chǎn)品質(zhì)量，還同時可以保證糖漿的粘度較小，后期膜過濾的通量較大，后序的蒸發(fā)量也較小，可以保證較高的生產(chǎn)效率。該步驟中的粗過濾器包括但并不局限于袋式過濾器或篩網(wǎng)(篩網(wǎng)的孔徑優(yōu)選為0.1 μ m-5 μ m)等，以充分去大顆粒的雜質(zhì)。微濾膜優(yōu)選采用陶瓷微濾膜，其具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿腐蝕、過濾精度高的優(yōu)點。微濾膜的作用是去除粗糖糖漿中的一些顆粒雜質(zhì)、膠體等，可以提高產(chǎn)品的純度和品質(zhì)。為了使過濾效果更優(yōu)，需要對微濾膜的平均孔徑的大小進(jìn)行選擇。如果平均孔徑太小，則會導(dǎo)致過濾通量太小，則會導(dǎo)致過濾通量太低，而且一部分較大顆粒的蔗糖會被截留，影響到收率，如果平均孔徑太大，會導(dǎo)致一部分雜質(zhì)透過膜層進(jìn)入至滲透側(cè)，影響到產(chǎn) 品的品質(zhì)。優(yōu)選的微濾膜的平均孔徑范圍是50~500 nm。微濾過程的溫度與蔗糖及雜質(zhì)、膠體的溶解度及體系的粘度有關(guān)，如果溫度過高，會導(dǎo)致雜質(zhì)、膠體也溶解于物料中，無法得到分離去除，如果溫度過低，則會導(dǎo)致一部分蔗糖不能溶解，被分離膜截留，使整體的收率降低，優(yōu)選溫度是50~90°C，在此溫度下，還可以較好地保證通量較大且下降比較緩慢，同時能耗相對較低。過濾壓力若偏小時，會導(dǎo)致通量低，不合適于工程實際需求，如果壓力過大時，會導(dǎo)致一部分大部分雜質(zhì)被壓，透過膜層，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不好，而且會產(chǎn)生較嚴(yán)重的膜孔堵塞，使其不易被清洗，優(yōu)選的過濾壓力是0.1~0.5MPa。
[0009]第2步中，大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂具有脫鹽和脫色的效果，并且可以去除蔗糖液中的一些陰離子，并且具有脫色的效果。更優(yōu)選的，第一離子交換樹脂塔的徑高比為1/3~1/10，流速為2~10BV/h，溫度為40~80°C。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在吸附塔徑高比為1/8，流速為4 BV/h，溫度為60°C時，糖液的粘度較小，吸附的效果最佳，既能保證脫色效果，又能保證較高的生產(chǎn)效率，同時能耗相對較低，且蔗糖的收率較高。
[0010]第3步中，離子交換樹脂為強(qiáng)酸性或者弱酸性陽離子交換樹脂，也可以是陰陽離子交換樹脂的混床，其可以起到脫除陽離子的作用，也可以起到脫色的作用。所述第二離子交換樹脂塔徑高比為1/3~1/10，流速為2~10BV/h，溫度為30~70°C。此外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在吸附塔徑高比為1/5，流速為4BV/h，溫度為50°C時，脫鹽的效果最佳，可以脫去95%的鹽分，同時蔗糖的收率較高。
[0011]第4步中，蒸發(fā)器最好是采用MVR蒸發(fā)器(Mechanical Vapor Recompression),濃縮溫度為30~80°C，待糖液濃縮到過度飽和度為1.05左右，降溫結(jié)晶；其中養(yǎng)晶時間為1.5h，降溫速度為0.2~1°C /min，優(yōu)選為0.4°C /min，將溫度降至5°C。離心分離時離心轉(zhuǎn)速為5000~8000rpm ;優(yōu)選是鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為90~100°C。
[0012]在本發(fā)明的一個最優(yōu)實施例中，微濾膜的平均孔徑是200 nm，微濾的過濾溫度是70°〇，微濾的跨膜壓差是0.4 MPa，在這個參數(shù)范圍下，200 nm的微濾膜截留去除掉蔗糖中的一些脂肪、蛋白質(zhì)，這可以保證離子交換樹脂的壽命延長，而且可以防止樹脂被大分子雜質(zhì)吸附，影響到對于鹽和色素的脫除率。
[0013]基于上述的方法，本發(fā)明的另一個目的是提供了一種二步法制糖的裝置，包括有依次連接的粗過濾器、微濾膜、第一離子交換樹脂柱、第二離子交換樹脂柱、蒸發(fā)器、結(jié)晶器、離心機(jī)、干燥器。
[0014]進(jìn)一步，所述的微濾膜的平均孔徑是50~500 nm。
[0015]進(jìn)一步，所述的第一離子交換樹脂柱中填充的是大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。
[0016]進(jìn)一步，所述的第二離子交換樹脂柱中填充的是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂或者弱酸性陽離子交換樹脂。
[0017]有益效果
本發(fā)明所述工藝具有如下優(yōu)點:
1、采用上述工藝，即可批量生成高純度的精制蔗糖，在較優(yōu)的實施例中，產(chǎn)品的色素去除率達(dá)到99.9%，鹽分的去除率達(dá)到98%，產(chǎn)品的蔗糖分達(dá)到99.9%，電導(dǎo)灰分低于0.01%,且二氧化硫含量未檢出，達(dá)到國家優(yōu)級糖的標(biāo)準(zhǔn)，同時蔗糖的回收率在99%以上，該蔗糖成品在放置半年后，未見傳統(tǒng)工藝中的返色現(xiàn)象。
[0018]2、該工藝對新設(shè)備和傳統(tǒng)工藝的參數(shù)做了大量的優(yōu)化工作，得到最優(yōu)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，保證了生產(chǎn)的高效節(jié)能的運(yùn)行，同時產(chǎn)品的品質(zhì)較高。該生產(chǎn)工藝比較節(jié)能，相比較傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，自動化程度高，可節(jié)省70%的人工費(fèi)用，降低了 25%以上的生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效
益顯著。
[0019]3、用陶瓷膜替代了傳統(tǒng)的板框壓濾和石灰沉淀法，省去了板框壓濾和石灰法沉淀步驟，大大縮短了工藝流程，一方面減小了人力投入，提高了生產(chǎn)效率；陶瓷膜相比較傳統(tǒng)的聚酰胺或聚醚砜類材質(zhì)有機(jī)膜，可以耐受高溫、高壓、化學(xué)腐蝕，且使用壽命較長；另一方面也避免了固體廢棄物對環(huán)境的污染。
[0020]4、用離子交換法脫色工藝替代了傳統(tǒng)的硫熏工藝，一方面解決了成品蔗糖中硫殘余的問題；另一方面也省去了硫熏的工序段，減小生產(chǎn)成本；
5、用離子交換法脫鹽，更加有效的除了蔗汁中的灰分，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0021]6、用MVR設(shè)備濃縮，極大地降低了能耗，且蒸發(fā)溫度較低，不會因溫度高而使糖焦化，產(chǎn)生新的色素。
[0022]7、生產(chǎn)工藝較為簡單，流程較短，控制過程簡單，人員勞動強(qiáng)度和使用量大大減少，產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定。
[0023]8、采用膜分離設(shè)備和離子交換設(shè)備，減小了設(shè)備的占地面積，降低了基建成本。
[0024]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的制糖工藝流程圖；圖2是本發(fā)明提供的制糖裝置示意圖。
[0026]
【具體實施方式】
[0027]實施例1
一種蔗糖生產(chǎn)的新工藝，它包括以下步驟:
A、化糖:將粗糖通過加水加 溫至80°C溶解，制成糖漿，蔗糖含量分別約為40%、50%、60%、70%、80% 左右；
B、預(yù)處理:將糖漿通過板框進(jìn)行預(yù)處理，去除膠體或較大的顆粒狀雜質(zhì)；所用板框濾布的精度為0.Ιμ-- ;
C、陶瓷膜過濾:將收集到的預(yù)處理后的糖漿，通過陶瓷膜微濾，平均孔徑是50nm，過濾的溫度為50°C，過濾壓力為0.5Mpa，得到糖漿清液；
D、一級離子交換脫鹽:將糖漿清液用大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂進(jìn)行離子交換脫鹽，同時也能起到脫色的作用，樹脂柱中的流速為2BV/h，溫度為70°C，徑高比為1/3，得到的蔗糖糖漿的錘度為55 ；
E、二級離子交換脫鹽:將步驟D中得到的糖漿用陰離子交換樹脂進(jìn)行脫鹽，同時也能起到脫色的作用，樹脂柱中的流速為10 BV/h，溫度為30°C，徑高比為1/10，得到的蔗糖糖漿的錘度為55 ；
F、濃縮:將步驟E中得到的糖漿送入MVR蒸發(fā)器，濃縮溫度為65°C，將糖液濃縮到過飽和度為1.05，得到蔗糖濃縮液；
G、結(jié)晶:加晶種,養(yǎng)晶1.5h,再以0.2V /min的速度緩慢降溫到60°C,析出鹿糖結(jié)晶；
H、離心分離:將鹿糖結(jié)晶用離心機(jī)離心,轉(zhuǎn)速8000rpm,時間25min；
1、干燥:在90°C下干燥4小時左右，得到成品，測定色值、脫色率、脫鹽率、蔗糖分和回收率等指標(biāo)。
【權(quán)利要求】
1.一種二步法制糖的工藝，其特征在于，包括如下步驟: 第I步、將粗糖加水溶解后獲得粗糖漿，將粗糖漿依次送入粗過濾器、微濾膜進(jìn)行過濾，得到濾液； 第2步、將濾液送入第一離子交換樹脂塔，得到第一滲透液，所述的第一離子交換樹脂是指大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂； 第3步、將第一滲透液送入第二離子交換樹脂塔，得到第二滲透液，所述的第二離子交換樹脂是指強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂或者陰陽離子交換樹脂的混合床； 第4步、將第二滲透液送入蒸發(fā)器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經(jīng)過結(jié)晶、離心、干燥，得蔗糖成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第I步中，粗糖漿的質(zhì)量濃度是40%~80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第I步中，微濾膜的平均孔徑范圍是50~500 nm,過濾溫度是50~90°C，微濾壓力是是0.1~0.5MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第2步中，第一離子交換樹脂塔的徑高比為1/3~1/10，料液流速為2~10BV/h，料液溫度為40~80°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第3步中，第二離子交換樹脂塔徑高比為1/3~1/10，料液流速為2~10BV/h，料液溫度為30~70°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第4步中，蒸發(fā)器是采用MVR蒸發(fā)器，濃縮溫度為30~80°C;結(jié)晶工序中的養(yǎng)晶時間為1.5h，降溫速度為0.2~10C /min,離心分離時離心轉(zhuǎn)速為5000~8000rpm ;干燥過程是鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為90~100。。。
7.一種二步法制糖的裝置，其特征在于:包括有依次連接的粗過濾器、微濾膜、第一離子交換樹脂柱、第二離子交換樹脂柱、蒸發(fā)器、結(jié)晶器、離心機(jī)、干燥器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二步法制糖的裝置，其特征在于:所述的微濾膜的平均孔徑是 50 ~500 nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二步法制糖的裝置，其特征在于:所述的第一離子交換樹脂柱中填充的是大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二步法制糖的裝置，其特征在于:所述的第二離子交換樹脂柱中填充的是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂或者弱酸性陽離子交換樹脂。
【文檔編號】C13B50/00GK103710470SQ201310729069
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】彭文博, 凌國慶, 張宇, 江健, 張宏 申請人:江蘇久吾高科技股份有限公司