本發(fā)明涉及結(jié)晶葡萄糖生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種葡萄糖結(jié)晶工藝。
背景技術(shù)：
葡萄糖的結(jié)晶方式主要有蒸發(fā)溶劑結(jié)晶和降溫冷卻結(jié)晶，目前大多采用冷卻結(jié)晶的方法，結(jié)晶方式為間歇結(jié)晶，結(jié)晶速度慢。此種方法結(jié)晶的葡萄糖性質(zhì)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)結(jié)塊，而且晶型不規(guī)則，產(chǎn)品較低，目前葡萄糖的生產(chǎn)增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上市場需求增長速度，主要是受到葡萄糖在結(jié)晶過程中結(jié)晶速度和結(jié)晶收率低的制約。
現(xiàn)有技術(shù)是在結(jié)晶罐內(nèi)添加質(zhì)量較好的葡萄糖粉，通過一段時(shí)間的養(yǎng)晶再注入葡萄糖漿，注滿以后，開始進(jìn)行結(jié)晶操作，結(jié)晶周期大概要56小時(shí)，才能結(jié)晶完成。時(shí)間長，效率低。
此外，結(jié)晶罐經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，結(jié)晶罐可能有染菌的現(xiàn)象，需要分空重新養(yǎng)晶，如果達(dá)到正常生產(chǎn)的情況，最少需要5天的時(shí)間，并且還有可能造成系統(tǒng)染菌現(xiàn)象。
現(xiàn)有技術(shù)中，多采用立式結(jié)晶罐的生產(chǎn)，由于立式結(jié)晶罐操作為自控操作，各個(gè)層次的降溫點(diǎn)在電腦上都有數(shù)據(jù)顯示，使操作更加簡單。但是立式結(jié)晶罐也有缺點(diǎn)，立式結(jié)晶罐是階梯降溫，各個(gè)層次的降溫必須控制進(jìn)水的溫度，一旦出現(xiàn)異常，會出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象，出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象會使結(jié)晶時(shí)間不夠，收率下降，且清理非常困難；再有由于立式結(jié)晶罐是階梯降溫，必須有溫度低的水用板換進(jìn)行換熱，增加了投資；再有立式結(jié)晶罐的糖膏用管道輸送，對晶體的損壞很大，在分離之前還需要進(jìn)一步整晶。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明就是針對上述存在的缺陷而提供一種葡萄糖結(jié)晶工藝。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是防止微生物感染，縮短結(jié)晶時(shí)間，產(chǎn)量提高，質(zhì)量穩(wěn)定，降低生產(chǎn)成本，臥式結(jié)晶罐操作簡單，不易抱軸。
本發(fā)明的一種葡萄糖結(jié)晶工藝技術(shù)方案為，蒸發(fā)器連續(xù)濃縮出來的糖漿與來自預(yù)晶罐的循環(huán)晶種混合，然后立即進(jìn)一步閃蒸濃縮(同時(shí)也起到降溫的作用)和夾層保溫，形成含有足量晶種，但仍需逐步降溫才能得到高收率結(jié)晶糖膏的預(yù)結(jié)晶物料。該預(yù)結(jié)晶物料除一部分作為預(yù)結(jié)晶罐自身的循環(huán)晶種外，其余部分供往臥式降溫結(jié)晶工序，使降溫結(jié)晶能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。由于蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)溫度較高，再加上預(yù)晶循環(huán)，能有效降低糖膏中母液錘度，從而降低粘度，促進(jìn)快速結(jié)晶。
預(yù)晶罐主要由帶有降溫夾套的主罐、和帶有真空系統(tǒng)的閃蒸罐組成。來自蒸發(fā)器的濃糖漿與來自主罐的循環(huán)晶種混合，然后快速送入閃蒸罐閃蒸，達(dá)到進(jìn)一步結(jié)晶所需的過飽和度和晶核含量。在重力的作用下，閃蒸罐內(nèi)的物料通過下料管由底部進(jìn)到預(yù)結(jié)晶主罐，然后層流推進(jìn)到罐頂。主罐內(nèi)的攪拌以3～5r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證在其區(qū)間內(nèi)的糖膏能均勻冷卻，且防止糖膏固定在結(jié)晶機(jī)內(nèi)表面。由主罐上部的循環(huán)泵再把推進(jìn)到罐上部的糖膏抽出，與新的濃縮糖漿混合再進(jìn)入閃蒸罐閃蒸。由于有糖漿連續(xù)注入，預(yù)結(jié)晶好的部分物料可由主罐罐底的出料泵打出，供給臥式降溫結(jié)晶罐。這樣，預(yù)結(jié)晶罐里的物料保持相對穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料—循環(huán)—閃蒸—冷卻—出料連續(xù)進(jìn)行。
正常生產(chǎn)時(shí)，預(yù)結(jié)晶的主罐要保持相對穩(wěn)定的液位。液面應(yīng)當(dāng)離罐頂1.0米左右，當(dāng)液位偏低時(shí)，調(diào)整加大進(jìn)料流量；當(dāng)液位偏高時(shí)則減慢進(jìn)料流量。但要注意保持均衡生產(chǎn)，協(xié)調(diào)好前后工序的走料量，盡量避免造成臥式降溫結(jié)晶斷料或主罐溢料情況的發(fā)生。
為了能夠精確控制結(jié)晶過程，通過調(diào)節(jié)真空度來控制罐內(nèi)的溫度，穩(wěn)定控制結(jié)晶罐內(nèi)物料與夾層保溫水的溫差。一般罐內(nèi)物料溫度與夾層水的溫度溫差為±5℃，保證罐內(nèi)的糖不粘壁。
如果因?yàn)轭A(yù)結(jié)晶罐出料流量太少，多次循環(huán)閃蒸造成物料干物含量大幅度提高，超過工藝允許的范圍。則應(yīng)通過降低蒸發(fā)出料的濃度或者減小閃蒸真空度來調(diào)整。如果蒸發(fā)器停止出料，則可關(guān)掉冷凝器的冷卻水和真空泵，停止閃蒸。
為防止微生物感染，物料不應(yīng)與空氣接觸，預(yù)晶罐中通入約0.01MPa的無菌空氣，保證其內(nèi)部處于正壓狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)染菌，應(yīng)馬上向物料中加入10PPM-100PPM次氯酸鈉溶液消毒，或二氧化氯溶液進(jìn)行消毒處理。
糖漿進(jìn)料溫度：55～65℃；預(yù)晶罐出料溫度：43℃。預(yù)晶罐養(yǎng)晶的時(shí)候，也可以使用臥式罐的糖膏作為晶種，也可以在蒸發(fā)器后加糖粉，與蒸發(fā)后的糖漿進(jìn)行混合后，打入閃蒸罐，溫度控制在48-52℃。
進(jìn)料濃度：70～72﹪(DX≥92％)，對于不同的糖漿純度和不同的生產(chǎn)情況，經(jīng)過調(diào)整，把預(yù)結(jié)晶罐的出料控制到如表1所述指標(biāo)：
表1
進(jìn)罐糖漿中的晶種含量為10﹪-15﹪，(按50kg/m3)以滿足結(jié)晶的需要(大約需要投入15-20噸左右的干粉晶種)。
本發(fā)明結(jié)晶收率：25％～30﹪(干基)
本發(fā)明的有益效果為：預(yù)晶罐與臥式結(jié)晶罐聯(lián)合使用，有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：縮短結(jié)晶時(shí)間，產(chǎn)量提高，質(zhì)量穩(wěn)定，降低生產(chǎn)成本，臥式結(jié)晶罐操作簡單，不易抱軸。
附圖說明：
圖1所示為本發(fā)明工藝所用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-蒸發(fā)器，2-主罐，3-閃蒸罐，4-臥式結(jié)晶罐。
具體實(shí)施方式：
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例1
蒸發(fā)器1連續(xù)濃縮出來的糖漿與來自預(yù)晶罐的循環(huán)晶種混合，然后立即進(jìn)一步閃蒸濃縮(同時(shí)也起到降溫的作用)和夾層保溫，形成含有足量晶種，但仍需逐步降溫才能得到高收率結(jié)晶糖膏的預(yù)結(jié)晶物料。該預(yù)結(jié)晶物料除一部分作為預(yù)結(jié)晶罐自身的循環(huán)晶種外，其余部分供往臥式降溫結(jié)晶工序，使降溫結(jié)晶能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。由于蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)溫度較高，再加上預(yù)晶循環(huán)，能有效降低糖膏中母液錘度，從而降低粘度，促進(jìn)快速結(jié)晶。
預(yù)晶罐主要由帶有降溫夾套的主罐2、和帶有真空系統(tǒng)的閃蒸罐3組成。來自蒸發(fā)器1的濃糖漿與來自主罐2的循環(huán)晶種混合，然后快速送入閃蒸罐3閃蒸，達(dá)到進(jìn)一步結(jié)晶所需的過飽和度和晶核含量。在重力的作用下，閃蒸罐3內(nèi)的物料通過下料管由底部進(jìn)到預(yù)結(jié)晶主罐2，然后層流推進(jìn)到罐頂。主罐2內(nèi)的攪拌以3～5r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證在其區(qū)間內(nèi)的糖膏能均勻冷卻，且防止糖膏固定在結(jié)晶機(jī)內(nèi)表面。由主罐2上部的循環(huán)泵再把推進(jìn)到罐上部的糖膏抽出，與新的濃縮糖漿混合再進(jìn)入閃蒸罐3閃蒸。由于有糖漿連續(xù)注入，預(yù)結(jié)晶好的部分物料可由罐底的出料泵打出，供給臥式結(jié)晶罐4。這樣，預(yù)結(jié)晶罐里的物料保持相對穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料—循環(huán)—閃蒸—冷卻—出料連續(xù)進(jìn)行。
正常生產(chǎn)時(shí)，預(yù)結(jié)晶的主罐2要保持相對穩(wěn)定的液位。液面應(yīng)當(dāng)離罐頂1.0米左右，當(dāng)液位偏低時(shí)，調(diào)整加大進(jìn)料流量；當(dāng)液位偏高時(shí)則減慢進(jìn)料流量。但要注意保持均衡生產(chǎn)，協(xié)調(diào)好前后工序的走料量，盡量避免造成臥式降溫結(jié)晶斷料或主罐溢料情況的發(fā)生。
為了能夠精確控制結(jié)晶過程，通過調(diào)節(jié)真空度來控制罐內(nèi)的溫度，穩(wěn)定控制結(jié)晶罐內(nèi)物料與夾層保溫水的溫差。一般罐內(nèi)物料溫度與夾層水的溫度溫差為±5℃，保證罐內(nèi)的糖不粘壁。
如果因?yàn)轭A(yù)結(jié)晶罐出料流量太少，多次循環(huán)閃蒸造成物料干物含量大幅度提高，超過工藝允許的范圍。則應(yīng)通過降低蒸發(fā)出料的濃度或者減小閃蒸真空度來調(diào)整。如果蒸發(fā)器1停止出料，則可關(guān)掉冷凝器的冷卻水和真空泵，停止閃蒸。
為防止微生物感染，物料不應(yīng)與空氣接觸，預(yù)晶罐中通入約0.01MPa的無菌空氣，保證其內(nèi)部處于正壓狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)染菌，應(yīng)馬上向物料中加入10PPM-100PPM次氯酸鈉溶液消毒，或二氧化氯溶液進(jìn)行消毒處理。
糖漿進(jìn)料溫度：55～65℃；預(yù)晶罐出料溫度：43℃。預(yù)晶罐養(yǎng)晶的時(shí)候，也可以使用臥式結(jié)晶罐4的糖膏作為晶種，也可以在蒸發(fā)器1后加糖粉，與蒸發(fā)后的糖漿進(jìn)行混合后，打入閃蒸罐3，溫度控制在48-52℃。
進(jìn)料濃度：70～72﹪(DX≥92％)，對于不同的糖漿純度和不同的生產(chǎn)情況，經(jīng)過調(diào)整，把預(yù)結(jié)晶罐的出料控制到如表1所述指標(biāo)：
表1
進(jìn)罐糖漿中的晶種含量為10﹪-15﹪，(按50kg/m3)以滿足結(jié)晶的需要(大約需要投入15-20噸左右的干粉晶種)。
本發(fā)明結(jié)晶收率：25％～30﹪(干基)
實(shí)施例2
晶種量的比較
在臥式結(jié)晶罐4內(nèi)留有30％左右的晶種量，進(jìn)行下一周期的操作。一般注罐濃度為73％左右，純度為92％，葡萄糖含量為73％*92％＝67.16％，葡萄糖與水的比例是67.16/(100-73)＝2.92注罐后混合溫度為43℃，其注罐過飽和系數(shù)是：2.92/1.81＝1.6.
如果預(yù)晶罐的收率為28％，結(jié)晶葡萄糖純度為99.6％，注罐的DX值為92％，經(jīng)過計(jì)算預(yù)晶罐母液純度為89％，預(yù)晶罐內(nèi)的物料經(jīng)閃蒸以后，濃度調(diào)高1.5％-2％，出料濃度按73.5％(晶體熔化以后)計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算可得母液濃度為68.4％。
結(jié)晶罐按36m3/臺計(jì)算，留晶種10m3，母液濃度為54％，收率是64％，結(jié)晶罐中晶種的重量是：10*0.73*1.369*0.64＝6.4噸
預(yù)晶罐的收率為28％，注36立方的糖膏，晶種的重量是：36*0.735*1.37*0.28＝10.15噸
由以上可以看出，如果單獨(dú)使用預(yù)晶罐，晶種含量比不使用預(yù)晶罐的晶種含量多10.15-6.4＝3.75噸。有如此多的晶種存在，臥式結(jié)晶罐4可以完全不用留晶種。
結(jié)晶時(shí)間的比較
不使用預(yù)晶罐，注罐的過飽和系數(shù)是1.6，結(jié)晶周期為56小時(shí)，如果使用預(yù)晶罐注罐的葡萄糖與水的比例是：68.4*0.89/(100-68.4)＝1.87,那么注罐的過飽和系數(shù)是：1.87/1.81＝1.03.注罐的過飽和系數(shù)過低，幾乎不能結(jié)晶。由于43℃的物料溫度，晶種含量比較多，粘度較大，再則，由于預(yù)晶罐內(nèi)的晶體大小不一，有許多的晶核，還不能快速降溫，防止有偽晶的產(chǎn)生，但是降溫的幅度可以由原來的0.25℃/小時(shí)改為0.5℃/小時(shí)。結(jié)晶時(shí)間可以縮短，控制在48-52小時(shí)。
使用預(yù)晶罐與臥式罐相結(jié)合，可以縮短結(jié)晶時(shí)間到50小時(shí)，提高臥式結(jié)晶罐的利用率。按日產(chǎn)100噸結(jié)晶葡萄糖計(jì)算，如果沒有預(yù)晶罐，需要用20臺結(jié)晶罐，使用預(yù)晶罐，可以用17臺就可以了。
另外，如果單獨(dú)使用結(jié)晶罐，經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，結(jié)晶罐可能有染菌的現(xiàn)象，需要分空重新養(yǎng)晶，如果達(dá)到正常生產(chǎn)的情況，最少需要5天的時(shí)間，(這樣還有可能造成系統(tǒng)染菌現(xiàn)象)。如果使用預(yù)晶罐，由于不留晶種，結(jié)晶罐內(nèi)沒有污染源，幾乎不存在染菌的現(xiàn)象，所以生產(chǎn)比較正常，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。
產(chǎn)量的比較
一般結(jié)晶的收率為52％，36m3的結(jié)晶罐每罐注料為26m3,干物含量為26噸，每罐的產(chǎn)量為：26*0.52/0.91＝14.86噸。
使用預(yù)晶罐，收率仍為52％，產(chǎn)量為36*0.73*1.37*0.52/0.91＝20.57噸
每罐多出20.57-14.86＝5.7噸
且結(jié)晶周期能縮短4小時(shí)，所以總體產(chǎn)量會大幅度提高的。