CN102659855B - 一种节能环保的蔗糖生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能环保的蔗糖生产工艺，它经过榨汁、板框过滤、预处理、膜过滤、膜浓缩、离子交换、浓缩、结晶、离心分离和干燥等步骤，得到蔗糖结晶。本发明的优点在于：用膜分离法代替传统的石灰沉淀法，省去了石灰沉淀步骤，缩短了工艺流程，避免了固体废弃物对环境的污染；用离子交换除杂工艺代替硫熏工艺，解决了成品蔗糖中的硫残留问题，提高了产品质量；用膜浓缩对糖液进行预浓缩，有效降低了蒸发浓缩的脱水量，减少蒸发浓缩设备的蒸发量，降低了能耗；生产和控制过程简单，质量控制稳定，生产延续性好；由于采用膜分离设备，减少了生产设备的占地面积。

Description

一种节能环保的蔗糖生产工艺
技术领域
本发明涉及一种蔗糖生产工艺。
背景技术
我国是世界上主要的蔗糖生产大国之一，国内多数地方都在从事蔗糖的生产。现在常见的生产工艺有“两步法”、亚硫酸法和碳酸法。国外甘蔗制糖企业现多采用“两步法”，但其投资大，工艺流程长，成本太高，在国内难以推广；碳酸法工艺所得砂糖质量优良，但存在着工艺复杂、投资大、环境污染严重的问题，也没能在国内广泛使用；国内的蔗糖生产以亚硫酸法为主，亚硫酸法制糖工艺因其工艺成熟、投资少，在国内得到广泛应用，但该工艺存在如下缺点：
1．固体废弃物污染大，现有工艺都采用石灰沉淀法除杂，再经板框过滤，由此产生的固体废弃物将不可避免的对环境造成污染；
2．成品蔗糖含硫，现有工艺采用硫熏脱色，产品中残留的硫无法彻底去除，不仅对人体的健康非常不利，还严重影响产品品质，使产品易返潮变黄；
3．能耗高，现有工艺在蔗糖浓缩步骤采用五效蒸发浓缩，造成热能的大量消耗，综合蒸发成本在30~50元/吨水；
4．生产延续性差，现有工艺的生产和控制过程繁复，使得生产过程中的质量控制不稳定；
5．设备占地面积大，现有工艺由于技术复杂，控制流程繁琐，其相应的设备体积也很大，对设备安装空间要求高。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种节能环保的蔗糖生产工艺，它具有无污染、产品质量高、能耗低、生产延续性好和设备占地面积小的特点。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种节能环保的蔗糖生产工艺，它包括以下步骤：
A．榨汁：对甘蔗进行压榨，收集甘蔗汁；
B．板框过滤：将甘蔗汁送入板框过滤机，滤除可见的不溶性杂质；
C．预处理：采用孔径为5μm滤芯的保安过滤设备对步骤B中得到的甘蔗汁进行预处理，过滤温度为20~40℃，过滤压力为0.1~0.3MPa，得到蔗糖汁清液，蔗糖汁清液的pH值为2~3；
D．膜过滤：将蔗糖汁清液送入截留分子量为10000Da的卷式、管式或板式超滤膜设备内，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的蔗糖汁；
E．膜浓缩：将蔗糖汁送入膜浓缩脱水装置，蔗糖汁在2.0~4.0MPa的压力下通过截留分子量为150~300Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得到的蔗糖汁的浓度达到25%~30%；
F．离子交换：将蔗糖汁用弱酸型的苯乙烯酸树脂进行离子交换；
G．浓缩：将步骤F中得到的蔗糖汁送入三效蒸发器进行浓缩，浓缩温度为90~100℃，得到蔗糖浓缩液；
H．结晶：将蔗糖浓缩液煮至过饱和状态，然后降至常温，蔗糖结晶析出；
I．离心分离：将蔗糖结晶送入离心机分离，离心机转速为7000rpm，分离时间为0.5h；
J．干燥：将蔗糖结晶置于90℃环境下，用鼓风机干燥4h，得到蔗糖成品。
步骤D中所述的超滤膜设备所用膜为聚苯乙烯、聚醚砜树脂或聚偏氟乙烯材质的滤膜。
步骤E中所述的纳滤膜的材质为聚酰胺。
本发明的优点在于：
1．用膜分离除杂脱色法代替传统的石灰沉淀法，省去了石灰沉淀步骤，缩短了工艺流程，避免了固体废弃物对环境的污染；
2．用离子交换除杂工艺代替硫熏工艺，解决了成品蔗糖中的硫残留问题，提高了产品质量；
3．用膜浓缩对糖液进行预浓缩，有效降低了蒸发浓缩的脱水量，减少蒸发浓缩设备的蒸发量，降低了能耗，使膜浓缩成本降低到9~12元/吨水。
4．生产和控制过程简单，质量控制稳定，生产延续性好；
5．由于采用膜分离设备，减少了生产设备的占地面积。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。
实施例1：一种节能环保的蔗糖生产工艺，它包括以下步骤：
A．榨汁：对甘蔗进行压榨，收集甘蔗汁；
B．板框过滤：将甘蔗汁送入板框过滤机，滤除可见的不溶性杂质；
C．预处理：采用孔径为5μm滤芯的保安过滤设备对步骤B中得到的甘蔗汁进行预处理，过滤温度为20℃，过滤压力为0.1MPa，得到蔗糖汁清液，蔗糖汁清液的pH值为2；
D．膜过滤：将蔗糖汁清液送入截留分子量为10000Da的卷式超滤膜设备内，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的蔗糖汁；
E．膜浓缩：将蔗糖汁送入膜浓缩脱水装置，蔗糖汁在2.0MPa的压力下通过截留分子量为150Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得到的蔗糖汁的浓度达到25%；
F．离子交换：将蔗糖汁用弱酸型的苯乙烯酸树脂进行离子交换，去除弱极性的黄酮类色素，得到的蔗糖汁溶液折光为30；
G．浓缩：将步骤F中得到的蔗糖汁送入三效蒸发器进行浓缩，浓缩温度为90℃，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的浓度折光为75°；
H．结晶：将蔗糖浓缩液煮至过饱和状态，然后降至常温，蔗糖结晶析出；
I.离心分离：将蔗糖结晶送入离心机分离，离心机转速为7000rpm，分离时间为0.5h；
J．干燥：将蔗糖结晶置于90℃环境下，用鼓风机干燥4h，得到蔗糖成品。
步骤D中所述的超滤膜设备所用膜为聚苯乙烯材质的滤膜。
步骤E中所述的纳滤膜的材质为聚酰胺。
实施例2：一种节能环保的蔗糖生产工艺，它包括以下步骤：
A．榨汁：对甘蔗进行压榨，收集甘蔗汁；
B．板框过滤：将甘蔗汁送入板框过滤机，滤除可见的不溶性杂质；
C．预处理：采用孔径为5μm滤芯的保安过滤设备对步骤B中得到的甘蔗汁进行预处理，过滤温度为30℃，过滤压力为0.2MPa，得到蔗糖汁清液，蔗糖汁清液的pH值为2.5；
D．膜过滤：将蔗糖汁清液送入截留分子量为10000Da的管式超滤膜设备内，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的蔗糖汁；
E．膜浓缩：将蔗糖汁送入膜浓缩脱水装置，蔗糖汁在2.0~4.0MPa的压力下通过截留分子量为200Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得到的蔗糖汁的浓度达到27%；
F．离子交换：将蔗糖汁用弱酸型的苯乙烯酸树脂进行离子交换，得到的蔗糖汁溶液折光为35；
G．浓缩：将步骤F中得到的蔗糖汁送入三效蒸发器进行浓缩，浓缩温度为95℃，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的浓度折光为80°；
H．结晶：将蔗糖浓缩液煮至过饱和状态，然后降至常温，蔗糖结晶析出；
I．离心分离：将蔗糖结晶送入离心机分离，离心机转速为7000rpm，分离时间为0.5h；
J．干燥：将蔗糖结晶置于90℃环境下，用鼓风机干燥4h，得到蔗糖成品。
步骤D中所述的超滤膜设备所用膜为聚醚砜树脂材质的滤膜。
步骤E中所述的纳滤膜的材质为聚酰胺。
实施例3：一种节能环保的蔗糖生产工艺，它包括以下步骤：
A．榨汁：对甘蔗进行压榨，收集甘蔗汁；
B．板框过滤：将甘蔗汁送入板框过滤机，滤除可见的不溶性杂质；
C．预处理：采用孔径为5μm滤芯的保安过滤设备对步骤B中得到的甘蔗汁进行预处理，过滤温度为40℃，过滤压力为0.3MPa，得到蔗糖汁清液，蔗糖汁清液的pH值为3；
D．膜过滤：将蔗糖汁清液送入截留分子量为10000Da的板式超滤膜设备内，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的蔗糖汁；
E．膜浓缩：将蔗糖汁送入膜浓缩脱水装置，蔗糖汁在4.0MPa的压力下通过截留分子量为300Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得到的蔗糖汁的浓度达到30%；
F．离子交换：将蔗糖汁用弱酸型的苯乙烯酸树脂进行离子交换，得到的蔗糖汁溶液折光为40°；
G．浓缩：将步骤F中得到的蔗糖汁送入三效蒸发器进行浓缩，浓缩温度为100℃，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的浓度折光为85°；
H．结晶：将蔗糖浓缩液煮至过饱和状态，然后降至常温，蔗糖结晶析出；
I.离心分离：将蔗糖结晶送入离心机分离，离心机转速为7000rpm，分离时间为0.5h；
J．干燥：将蔗糖结晶置于90℃环境下，用鼓风机干燥4h，得到蔗糖成品。
步骤D中所述的超滤膜设备所用膜为聚偏氟乙烯材质的滤膜。
步骤E中所述的纳滤膜的材质为聚酰胺。

Claims (1)

1.一种节能环保的蔗糖生产工艺，解决现有工艺存在对环境造成污染、能耗高、生产延续性差、设备占地面积大、产品易返潮变黄的缺陷，它包括以下步骤：
A．榨汁：对甘蔗进行压榨，收集甘蔗汁；
B．预处理：采用孔径为5μm滤芯的保安过滤设备对甘蔗汁进行预处理，过滤温度为20～40℃，过滤压力为0.1～0.3MPa，得到蔗糖汁清液，蔗糖汁清液的pH值为2～3；
C．膜过滤：将蔗糖汁清液送入截留分子量为10000Da的卷式、管式或板式超滤膜设备内，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的蔗糖汁，所述的超滤膜设备所用膜为聚苯乙烯、聚醚砜树脂或聚偏氟乙烯材质的滤膜；
D．浓缩：将蔗糖汁送入三效蒸发器进行浓缩，浓缩温度为90～100℃，得到蔗糖浓缩液；
E．结晶：将蔗糖浓缩液煮至过饱和状态，然后降至常温，蔗糖结晶析出；
F．离心分离：将蔗糖结晶送入离心机分离，离心机转速为7000rpm，分离时间为0.5h；
G．干燥：将蔗糖结晶置于90℃环境下，用鼓风机干燥4h，得到蔗糖成品；
其特征在于，
（1）在进行预处理前还包括板框过滤步骤：将步骤A所得的甘蔗汁送入板框过滤机，滤除可见的不溶性杂质；
（2）在步骤C和D之间还包括膜浓缩和离子交换步骤，所述膜浓缩的具体操作为：将蔗糖汁送入膜浓缩脱水装置，蔗糖汁在2.0～4.0MPa的压力下通过截留分子量为150～300Da的纳滤膜进行初步预浓缩，使得到的蔗糖汁的浓度达到25%～30%，所述的纳滤膜的材质为聚酰胺；所述离子交换的具体操作为：将蔗糖汁用弱酸型的苯乙烯酸树脂进行离子交换，去除弱极性的黄酮类色素。
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