一種二步法制糖的工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發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器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經過結晶、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，色素去除率達到99.9%，鹽分去除率達到98%，產品的蔗糖分達到99.9%，達到國家優級糖的標準。
【專利說明】一種二步法制糖的工藝及裝置
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種二步法制糖的工藝及裝置，屬于制糖【技術領域】。
[0003]
【背景技術】
[0004]國際上大多數發達國家制糖是采用“二步法”的制糖生產方法。大部分的糖廠生產原糖，然后供給精煉廠生產精糖。“二步法”制糖即是糖料先用較為簡單的工藝(石灰法)生產原糖(即粗糖)，再回溶，經提純后重新結晶生產白砂糖，如要產精制糖(即純度更高、色值更低、雜質更少的一種高指標要求的白砂糖)，在脫色、除鹽方面需再經過離子交換等方面的處理。“二步法”的主要優點是，經二次澄清去雜，二次結晶提純，產品質量高，能滿足高檔消費的需求。精煉糖可以常年生產銷售，根據市場情況靈活生產，不存在變質因素的影響，質量好價格高。“二步法”中由于石灰法制原糖的方法簡便，甘蔗生產原糖的過程流程最短，能夠在最短的時間內生產出原糖，且由于生產原糖時，甲糖和乙糖混合都作為原糖的產品，大量減少蒸汽消耗，減少無形損失，因此在同樣的制煉設備條件下，生產能力可以提高20-30%ο
[0005]但是現有的精制糖的生產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、自動化程度比較低，勞動密集型的設備，該設備的工作環境惡劣，生產效率低下，且過濾精度不夠，不能有效地去除糖漿中的膠體、鞣質等雜質，會給后面的工序段帶來較大的生產負荷；第二，使用了石灰法沉淀技術，會產生大量的殘渣，對環境污染較嚴重，且在生產中引入新的雜質一灰分，造成產品質量較低;第三，該工藝的脫色是使用硫熏法，產品中會有硫殘余，對人體健康有害，且二氧化硫漂白過的糖，久置后會發生發色現象。隨著國家對食品安全要求的進一步提高，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，造成產品灰分較高，品質較低或是不合格，第四，使用了傳統的三效蒸發器，浪費了大量的能源，相比較MVR等先進技術，能耗較高。第五，相關的工藝參數并沒有達到最優化，造成能源的浪費。有鑒于此，依然有待于提出一種優化的“二步法”制糖的生產工藝。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種較為節能環保、投資少的“二步法”蔗糖生產工藝，它具有無污染，產品質量高，工藝流程短，能耗低，投資小，占地面積小等特點。技術方案如下:
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器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經過結晶、離心、干燥，得蔗糖成品。
[0008]在第I步中，粗糖漿的質量濃度優選是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，則會導致料液較稀，后續的蒸發過程能耗偏大，結晶產率低。更優選的，質量濃度是60%，在這個濃度范圍下，可以保證粗糖中的大分子、膠體雜質的溶解度低，可以通過微濾膜將其截留，保證后續蔗糖成品的產品質量，還同時可以保證糖漿的粘度較小，后期膜過濾的通量較大，后序的蒸發量也較小，可以保證較高的生產效率。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(篩網的孔徑優選為0.1 μ m-5 μ m)等，以充分去大顆粒的雜質。微濾膜優選采用陶瓷微濾膜，其具有機械強度高、耐酸堿腐蝕、過濾精度高的優點。微濾膜的作用是去除粗糖糖漿中的一些顆粒雜質、膠體等，可以提高產品的純度和品質。為了使過濾效果更優，需要對微濾膜的平均孔徑的大小進行選擇。如果平均孔徑太小，則會導致過濾通量太小，則會導致過濾通量太低，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，會導致一部分雜質透過膜層進入至滲透側，影響到產 品的品質。優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、膠體的溶解度及體系的粘度有關，如果溫度過高，會導致雜質、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，會導致通量低，不合適于工程實際需求，如果壓力過大時，會導致一部分大部分雜質被壓，透過膜層，導致產品品質不好，而且會產生較嚴重的膜孔堵塞，使其不易被清洗，優選的過濾壓力是0.1~0.5MPa。
[0009]第2步中，大孔強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。發明人發現，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，發明人發現，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，蒸發器最好是采用MVR蒸發器(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，降溫結晶；其中養晶時間為1.5h，降溫速度為0.2~1°C /min，優選為0.4°C /min，將溫度降至5°C。離心分離時離心轉速為5000~8000rpm ;優選是鼓風干燥，干燥溫度為90~100°C。
[0012]在本發明的一個最優實施例中，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，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、蒸發器、結晶器、離心機、干燥器。
[0014]進一步，所述的微濾膜的平均孔徑是50~500 nm。
[0015]進一步，所述的第一離子交換樹脂柱中填充的是大孔強堿性陰離子交換樹脂。
[0016]進一步，所述的第二離子交換樹脂柱中填充的是強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
本發明所述工藝具有如下優點:
1、采用上述工藝，即可批量生成高純度的精制蔗糖，在較優的實施例中，產品的色素去除率達到99.9%，鹽分的去除率達到98%，產品的蔗糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%,且二氧化硫含量未檢出，達到國家優級糖的標準，同時蔗糖的回收率在99%以上，該蔗糖成品在放置半年后，未見傳統工藝中的返色現象。
[0018]2、該工藝對新設備和傳統工藝的參數做了大量的優化工作，得到最優的生產工藝參數，保證了生產的高效節能的運行，同時產品的品質較高。該生產工藝比較節能，相比較傳統生產工藝，自動化程度高，可節省70%的人工費用，降低了 25%以上的生產成本，經濟效
益顯著。
[0019]3、用陶瓷膜替代了傳統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，提高了生產效率；陶瓷膜相比較傳統的聚酰胺或聚醚砜類材質有機膜，可以耐受高溫、高壓、化學腐蝕，且使用壽命較長；另一方面也避免了固體廢棄物對環境的污染。
[0020]4、用離子交換法脫色工藝替代了傳統的硫熏工藝，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，提高產品質量。
[0021]6、用MVR設備濃縮，極大地降低了能耗，且蒸發溫度較低，不會因溫度高而使糖焦化，產生新的色素。
[0022]7、生產工藝較為簡單，流程較短，控制過程簡單，人員勞動強度和使用量大大減少，產品質量控制穩定。
[0023]8、采用膜分離設備和離子交換設備，減小了設備的占地面積，降低了基建成本。
[0024]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明提供的制糖工藝流程圖；圖2是本發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、預處理:將糖漿通過板框進行預處理，去除膠體或較大的顆粒狀雜質；所用板框濾布的精度為0.Ιμ-- ;
C、陶瓷膜過濾:將收集到的預處理后的糖漿，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堿性陰離子交換樹脂進行離子交換脫鹽，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、結晶:加晶種,養晶1.5h,再以0.2V /min的速度緩慢降溫到60°C,析出鹿糖結晶；
H、離心分離:將鹿糖結晶用離心機離心,轉速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。
【權利要求】
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器濃縮，得到蔗糖濃縮液，再經過結晶、離心、干燥，得蔗糖成品。
2.根據權利要求1所述的二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第I步中，粗糖漿的質量濃度是40%~80%。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的 二步法制糖的工藝，其特征在于:所述的第4步中，蒸發器是采用MVR蒸發器，濃縮溫度為30~80°C;結晶工序中的養晶時間為1.5h，降溫速度為0.2~10C /min,離心分離時離心轉速為5000~8000rpm ;干燥過程是鼓風干燥，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、蒸發器、結晶器、離心機、干燥器。
8.根據權利要求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.根據權利要求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堿性陰離子交換樹脂。
10.根據權利要求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 優先權日:2013年12月26日
【發明者】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