文档介绍：该【从诸如甘蔗汁或甜菜汁的糖汁水溶液中制取结晶糖的方法 】是由【421989820】上传分享，文档一共【11】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【从诸如甘蔗汁或甜菜汁的糖汁水溶液中制取结晶糖的方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。从诸如甘蔗汁或甜菜汁的糖汁水溶液中制取结晶糖的方法
专利名称:从诸如甘蔗汁或甜菜汁的糖汁水溶液中制取结晶糖的方法
技术领域:
本发明涉及一种从含糖以及包括Ca2+和/或Mg2+离子在内的有机和矿物杂质的糖汁水溶液中(如甘蔗或甜菜汁)制取结晶糖的方法,包含以下操作(a)浓缩该糖汁以得到糖浆,以及(b)使该糖浆结晶以得到结晶糖和糖蜜。
上述方法已经知道用于从甘蔗汁制取粗品糖。这些方法有一些缺点,主要几个如下ⅰ)得到的粗品糖有较高的色度(依制取工艺不同,约为800-4000ICUMSA单位)。大量的研究证明,结晶糖的着色在很大程度上取决于糖汁中所含的胶体物质;这些胶体物质在结晶操作(b)中可能形成色素前体。
ⅱ)初始甘蔗汁中含有的钙和/或镁盐引起了浓缩设备与沸腾器皿的结垢。这种结垢限制了该设备和器皿的能量收益;并且Ca2+和Mg2+离子产生于结晶的浊度。
ⅲ)糖膏(用于结晶的物料)的低的糖提取度,原因在于糖膏中含有有机杂质和胶体物质、矿物杂质如Ca2+和/或Mg2+离子,以及其它非糖物质。这就减缓了结晶,使得首次结晶产物的收率通过不超过40%到56%,因此必须回用更多体积的结晶用糖浆并且增加了能耗。
上边这种工艺也知被用于从甜菜汁制取结晶白糖。这些工艺除了有上述
ⅱ)和ⅱ)项缺点之外,它们还需要复杂的净化操作,即预加灰(以2-3g/升糖汁的速率加入石灰),加灰(以10-15g/升糖汁的速率加入石灰),碳酸盐化(注入CO2使pH值达到约11),过滤碳酸盐化(注入CO2使pH值达到约9)和最终过滤。这些繁多的净化操作需要极大的投资,这就对结晶糖的成本价格产生了消极影响。
本发明的目的是避免先有技术工艺中的上述缺点,并提供了一种如本篇第一段所定义的那种适于制取结晶糖的方法。它的特点在于它还包括切向流式微滤,切向流式超滤或切向流式纳诺过滤(nanofiltraion)操作(c),这一操作是在操作(a)前进行的。
通过采用这种操作(c),可去除澄清的糖汁中存在有胶体物质,并且由于这些物质是在结晶过程中形成的色素前体,因而在工艺末段生产出一种淡色的结晶糖。这特别适用初始的糖汁水溶液是某蔗汁类的情况。因为依照本发明的方法能够得到一种色度小于400单位的粗品糖,而传统工艺得到的粗品糖却有800-4000单位的色度。
使用切向流式微滤、超滤或纳诺过滤技术可以大幅度降低澄清过的汁液的浊度,应强调的是液体中胶体的量值由胶体在液体中形成的浊度来估计(以NTU/Brix计)。因此,在实施例中,通过对澄清过的甘蔗汁进行切向流式过滤可以使得该汁的浊度从约15-60NTU/-。
而且,依另一特点,本发明的方法还包括(d)软化操作,该操作是在操作(a)前进行的,并针对已经进行了切向流式微滤,超滤或纳诺过滤的糖汁。
通过微滤、超滤或纳诺过滤去除胶体物质,以及通过软化去除Ca2+和/或Mg2+离子,不仅极大地限制了蒸发和结晶设备的结垢从而增加了能量收益,而且加快了结晶操作并减少(通常约20%)了再循环的糖膏的量,因此极大在节省了能量(约达15%),并且提高了糖的提取率,使得首次结晶产品的效益高达65%。
通过使已经进行了切向流式微滤、超滤或纳滤操作(c)的糖汁与阳离子型交换树脂、尤其是强阳离子树脂(最好是呈Na+和/或K+形式)相接触可有效地实施软化操作(d)。
依本发明的另一特点,结晶操作(b)后可进行一种包含对该糖蜜进行色谱纯化的过程(e),以得到第一贫糖的液流和第二富糖的液流。这种操作(e)最好结合到本发明的工艺中,因为之前的切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作(c)和软化操作(d)分别极大地去除了胶体物质以及Ca2+和/或Mg2+离子,以至相对快地减小了色谱分离能。
本发明的方法也可包含一种操作(f),即把该树脂与结晶操作(b)中产生的糖蜜或者色谱分离操作(e)中得到的第一贫糖液流相混合以再生操作(d)中使用的阳离子型交换树脂。可见,这种操作巧妙地利用了本工艺产生的某一支流,并且无需从外部供应再生剂。因此,与先有技术的再生系统比起来就有
了节约。
最后应提一下,切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作(c)不仅可以去除初始糖汁中的胶体物质,而且可以澄清汁液,即去除悬浮物质。然而,为了避免切向流式过滤操作所用膜的过快阻塞,最好是在初始糖汁水溶液进行步骤(c)之前,先实施澄清操作(g)。这一操作(g)优选包括絮凝步骤,后跟滗析步骤。
从前面的研究来看,很明显使用本发明的方法极大地改善了整个糖精炼过程的资金平衡表,而且在初始糖汁是甘蔗类的情况下,增加了粗糖的纯度,使它从传统工艺的98-%%。这一改进是通过使用切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作和软化操作来达到。这些技术不仅为人熟悉、简单、灵活、高效,而且快速、易控、应用成本低廉。当初始糖汁是甜菜汁类时,使用切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作(c),或与简单澄清操作(g)合用,也可有效地省掉上述复杂而繁琐的净化操作。
本发明也涉及一种从甘蔗汁类的糖汁水溶液中制取结晶白糖的方法。该糖汁水溶液含糖、以及包括Ca2+和/或Mg2+离子在内的有机和矿物杂质。该方法的特征在于不仅包括上边介绍过的生产粗品糖的结晶糖制备工艺,而且包括随后的粗品糖精炼。该精炼包括以下操作(h)把粗糖再溶化以得到溶化的
糖,(i)使溶化的糖去色以得到去色的溶化糖,以及(j)让去色的溶化糖结晶以得到结晶的白糖,%的纯度以及低到30ICUMSA单位的色度。
应注意到与传统的精炼粗糖的技术比起来,本发明的方法所用的制取结晶白糖的精炼过程,通过使用上述的操作(a)到(d),可能还加上(e)和(f),便无需洗糖、净化(碳酸盐或磷酸盐化)和过滤操作,结果是制取出了一种更纯的粗糖,比起传统技术得到的糖,它的颜色淡了许多并不再含胶体物质。从对洗糖糖浆和低品质的糖糖浆进行结晶操作的精细和复杂的特点来看,去掉洗糖碳酸盐化或磷酸盐化和过滤操作有很显著的优点。因此,依本发明方法制取结晶白糖的优点在财务方面是明显的。
本发明其它的方面和好处从随后两个优选实施方案的介绍并参考附图明显可见,其中
图1和图2示意说明了进行本发明方法的装置。
在这些实施例中,用于处理的初始糖汁水溶液是由研磨甘蔗得到的汁液。该汁液含糖以及Ca2+和/或Mg2+离子在内的有机和矿物杂质。
即使不是绝对必须,该汁液可以通过一种公知方式预先进行净化操作以去除大部分悬浮固体。为此,在已被优选加热至70-105℃(如通过间接交换器4)之后,由循环泵1通过导管2将它泵到絮凝池3的顶部。在池3中,它与从贮存在池5并由循环泵
6通过导管7泵入絮凝池顶部的絮凝剂在激烈搅拌下混合。池5可以配上加热装置(未画出),如内夹套(其中热的流体如热水或热汽在其间循环流动)。这些加热装置使絮凝剂被加热到70-80℃。除其它品种之外,絮凝剂可以是一种熟化的石灰膏,一种阳离子型表面活性剂,特别是脂油酸的季铵化合物,比如***化双十八烷基二***铵,如法国CECA公司出售的NORANIUMRM2SH,或脱乙酰聚-N-乙酰基氨基葡萄糖的衍生物,如挪威PROTANBIOPOLYMER公司的PROFLOR340,或这些物质的混合物。-2克/公斤被处理汁液的干物。在此之后絮凝混合物通过导管8从池3底部排入滗析池9中。该池底部为圆锥形。即使图1并未标明,但池9底部可装上一支导管和一台抽取泵,以把池9圆锥形底部收集到的固体沉淀物泵入过滤单元(如旋转滤器),于是在池9中收集到滤液。在糖汁与絮凝剂接触约30-60分钟后,池9中的上清液(澄清的汁液,浊度约15-60NTU/Brix)由循环泵10排送到切向微滤、超滤或纳诺过滤单元11中。如果需要,池9排出的上清液可再被加热,以使单元11中的操作在温度约70℃-99℃进行,优选95℃-99℃。单元11使用的膜可以是有机或矿物类(如TiO2或ZrO2),并且有对应分子量至少是1000的截止阀值。通过使用对应分子量300,。因此可使用法国TECH-SEP
公司的KERASEPR,或者美国DOW公司的FIMTECRGR90PP型膜。澄清汁的沿膜切向流速依使用的微滤,超滤或纳诺过滤单元的尺寸来调整,可在2-9m/s,优选6m/s。该流速由泵10控制,一些渗滤后的汁液通过返回管11a再回流到泵10的入口。
-,接着通过导管12流入贮存池13,并从那里,由泵14灌到软化柱15的顶部。柱内充填阳离子交换树脂、尤其是钠和/或钾型强阳离子树脂如Rohm和Haas生产的C26R型树脂。柱顶装有与泵14相连接的渗透液入口16,柱底装有软化过的渗透液出口管17(Ca2+和/或Mg2+离子含量150-700ppm)。当渗透液在柱子中移动时,泵到柱顶的渗透液中的Ca2+和/或Mg2+离子(Ca2+和/或Mg2+含量约7000ppm)被保留在树脂中,与此同时置换出了树脂中的Na+和/或钾离子。
软化的液体通过导管17流到池18中,并由泵19抽取到浓缩单元20。举例来说,该单元可以是一种蒸发器,如落浮式(falling-float)蒸发器。单元20出口得到的糖浆通过泵21加到结晶单元22中。在此,糖浆经过多步连续的结晶(图1所示的实施例为三步),并在每一步结晶后产生出粗品糖的糖蜜。这里应注意到,在第一步结晶中从糖膏制取糖的效率约65%,第一步结晶得到的粗糖的色度不大于300ICUMSA单位,%。
从最后一步结晶中出来的糖蜜被收存在贮存池23中。
第一步结晶后产生的粗糖在池24中进行再溶操作,如将它溶于优选80℃的热水中。接着,把得到糖浆注入去色柱25中。柱内装有吸附剂,例如兽骨黑、活性炭或去色树脂。该树脂可以是一种***离子型阴离子树脂,比如Rohm和Haas公司生产的TRAR900型树脂。去色优选在热的情况下,如80℃,在柱25内进行。换种方法,也可将糖浆进行切向超滤或纳诺过滤来使糖浆去色。
去色的糖浆随后在结晶单元26中处理,以便从27获取结晶白糖,从28得到结晶糖浆。后者优选与浓缩池20出来的糖浆混合以得到回用,也可用在上述的再溶操作中。
装上包括泵29在内的回路可完成所述装置。该泵入口通过导管30与贮存池23底部相联,并将该泵的输送物通过导管31连到软化柱的顶部。当需要再生充填在柱15内的树脂时,将使用到该回路。池23中贮存的糖蜜用作再生液是因为它含有大量的Na+和/或K+离子以及少量的Ca2+和/或Mg2+离子。为此目的,全部要做的是停转泵14,开启泵29,并将导管17的出流从池18移到另一个池中。
图2所示的设备,除了结晶单元22的第三步结晶被换成了工作在80℃的色谱柱以外,与图1所示的装置在其它方面都一样。单元22中第二步结晶出来的糖蜜在色谱柱32中进行处置。此型柱包含的固定基是一种Na+和/或K+离子型的强阳离子树脂,如
Rohm和Haas公司的LESR999301型树脂。洗脱液是水,通过管33送到柱顶。柱32的底部装有管34用以排掉第一贫糖却富含Na+和/或K+离子的液流,还装有管35以排出第二富糖却少含钠和/或钾盐的液流。所说的从管34出来和第一流体被收存于贮存池36中。因为它有高的Na+和/或K+离子含量,因而可以用图1所示的装置中同样的方法被巧妙地用作软化柱15的再生液。
应注意到,除了在图1和图2的装置中所处理的甘蔗汁以外,当然也可使用另一种汁液。它特别可能是甜菜汁。在后者的情况下,连续进行再溶,去色和结晶操作变得没有意义,因为结晶单元22中第一结晶所产生的糖就是结晶白糖;因此当甜菜汁用作被加工的糖汁时,能够省掉所有那部分执行连续的再溶(池24),去色(未色25)和结晶(结晶单元26)操作的装置。
权利要求
+和/或Mg2+的有机和矿物杂质在内的糖汁水溶液中制取结晶糖的方法,包括以下操作(a)浓缩该糖汁以得到糖浆,和(b)使该糖浆结晶以得到结晶糖和糖蜜,其特征在于它还包括以下一种操作(c)切向流式微滤、切向流式超滤或切向流式纳诺过滤,并在操作(a)前实施。
,其特征在于它还包括(d)一种软化操作,该操作在操作(a)前进行,并针对已经进行了切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作的糖汁。
,其特征在于软化操作(d)是通过使已经进行了切向流式微滤、超滤或纳诺过滤操作(c)的糖汁与阳离子交换树脂相接触来实施的。
-3的任一方法,其特征在于结晶操作(b)后跟一种对该糖蜜进行色谱纯化的过程(e)以得到第一贫糖的液流以及第二富糖的液流。
,其特征在于还包括一种操作(f),即把该树脂与结晶操作(b)中产生的糖蜜或者色谱分离操作(e)中第一贫糖液流相接触再生操作(d)中使用的阳离子型交换树脂。
,其特征在于它还包括对初始的糖汁水溶液进行预澄清的操作(g)以得到澄清的汁液,随后对这种澄清的汁液进行操作(c)。
,其特征在于澄清操作(g)包含絮凝步骤,后跟滗析步骤。
+和/或Mg2+离子在内的有机和矿物杂质的糖汁水溶液中制取结晶白糖的方法,其特征在于它包括得到粗糖产品的权利要求1-7的任一方法,后跟有以下操作(h)把粗糖再溶化以得到溶化的糖,(i)使溶化的糖去色以得到去色的溶化糖,以及(j)让去色的溶化糖结晶以得到结晶白糖。