CN103980110B - 葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物环保技术，即一种葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺，其特点是：取葡萄糖酸钠母液加水稀释，升温，加入活性炭脱色，入精密过滤器过滤，滤出的清液经板式换热器降温，入纳滤器过滤浓缩，去浓相物质，纳滤透析液进入反渗透膜过滤器过滤浓缩，得浓相物质送二效减压蒸发器浓缩结晶，经分离、干燥得工业级产品。其有益效果是：葡萄糖酸钠的提取率由原来的85％达到91％以上，废液为无害水体，且设备简单，成本低廉，效益显著，大幅推进了葡萄糖酸钠的生产水平。

Description

葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺

技术领域

本发明涉及一种生物环保技术，即一种葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺。

背景技术

葡萄糖酸钠母液是指葡萄糖酸钠发酵液经提取葡萄糖酸钠后余下的液体。由于现有生产工艺只能提取总量85％左右的葡萄糖酸钠，母液中尚残存总量15％左右的葡萄糖酸钠。可是，由于母液黏度大，杂质多，COD含量高，进一步提取的难度很大。在理论上，用喷雾干燥工艺或滚筒干燥工艺也可以对葡萄糖酸钠母液进行处理，但因料液特性而未获成功，不能用于生产实际。因此，现有的葡萄糖酸钠母液只能作为混凝土外加剂，销往建筑工地或混凝土外加剂生产厂家。可是，做混凝土外加剂只能近距离使用，用量受限，大量葡萄糖酸钠母液成为难以处理的污染源。

发明内容

本发明的目的是提供一种从母液中回收葡萄糖酸钠的方法，提高葡萄糖酸钠收率，减少末次母液生成量。

上述目的是由以下技术方案实现的：提供一种葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺，其特点是：取葡萄糖酸钠母液加水稀释，升温，加入活性炭脱色，入精密过滤器过滤，滤出的清液经板式换热器降温，入纳滤器过滤浓缩，去浓相物质，纳滤透析液进入反渗透膜过滤器过滤浓缩，得浓相物质送二效减压蒸发器浓缩结晶，经分离、干燥得工业级产品。

所述葡萄糖酸钠母液加水稀释是把葡萄糖酸钠母液加2倍体积50-55℃的反渗透清液或四效浓缩凝水搅匀，得到原体积3倍的流体物料。

所述活性炭脱色是把经过稀释的葡萄糖酸钠母液升温至58—62℃，加入0.1—0.3％(w/v)的活性炭，搅拌15—30分钟脱色。

所述精密过滤器过滤是把经过脱色的葡萄糖酸钠母液泵入精密过滤器，滤除色素、灰分、可溶性蛋白，得精密过滤清液。

所述纳滤器过滤是把精密过滤清液经板式换热器降温至45℃，泵入纳滤过滤器，纳滤过滤器采用截留分子量250—300Da的纳滤膜，滤除总量20—25％的浓相物，滤得总量75—80％葡萄糖酸钠含量为12—15％的纳滤透析液。

所述反渗透膜过滤器过滤是把纳滤透析液送入反渗透膜过滤器，过滤得到总量48—52％的葡萄糖酸钠含量为22—26％的浓相物，送二效减压蒸发器浓缩结晶，经分离、干燥即得到工业级产品。

所述反渗透膜过滤的透析液达到中水标准，回用作母液稀释水。

所述反渗透膜过滤的透析液与粒径小于10微米的粉煤灰漂珠，按2—3：100的重量比混合，加入设有砂滤层的结晶罐，搅拌15—20分钟，加压至0.3—0.5MPa经过40—50分钟，打开出口罐内料液的水过砂滤层放出，再收集葡萄糖酸钠结晶及漂珠混合物料，用作水泥外加剂。

所述反渗透膜过滤的透析液与过200—250目筛的麦饭石微粒按5—8：100的重量比混合加入设有砂滤层的结晶罐，搅拌15—20分钟，加压至0.2—0.3MPa,维持20—30分钟，打开出口罐内料液的水过砂滤层放出，再收集葡萄糖酸钠结晶及麦饭石的混合物料，用作水泥外加剂。

本发明的有益效果是：葡萄糖酸钠的提取率由原来的85％达到91％以上，废液为无害水体，且设备简单，成本低廉，效益显著，大幅推进了葡萄糖酸钠的生产水平。

附图说明

图1是一种实施例的工艺流程图。

实施方式

本发明总的构思是对现有葡萄糖酸钠生产工艺所产生的母液进行精滤、纳滤及反渗透过滤，提取母液中残存的葡萄糖酸钠。下面围绕这一构思结合附图介绍两种实施例：

第一种实施例：首先以现有技术制取葡萄糖酸钠，并且得到葡萄糖酸钠母液。具体过程举例如下：以玉米淀粉为原料,经液化、糖化后加入一定量的营养物质，灭菌，冷却至适宜温度进入发酵罐，接入体积分数为10％的黑曲霉种子液，PH值维持在5.5-6.0，温度保持在37-40℃，在搅拌和通气条件下发酵约28h。黑曲霉菌将葡萄糖氧化成葡萄糖酸,通过不断泵入NaOH，使葡萄糖酸经中和反应转变为葡萄糖酸钠,当残糖降至＜10g/L时发酵结束。发酵液经板框压滤机滤除菌体等杂质,滤液经调校PH、加热、板框初滤、复滤，四效蒸发浓缩结晶，放料离心分离,流化床干燥得到葡萄糖酸钠成品。

同时产生相当于葡萄糖酸钠重量20％以上的母液，经测定，母液比重：1.25—1.26，PH值：6.5—7.0，母液固型物含量：45—50％，葡萄糖酸钠含量：25—30％，灰份含量：10.0—15.0％，还原糖：5.0—6.0％，粗蛋白质：＜0.2％。

对母液中还原糖成份用液相色谱仪作糖谱分析，得10批平均值如下表：

含糖量	DE值	DX值	二糖	三糖	四—五糖
						5.7％	98％	7％	63％	23％	5％

母液检测结果：固形物含量49％，葡萄糖酸钠含量31％，(分子式C₆H₁₁O₇Na,分子量218)，总糖含量5.7％，其中：葡萄糖含量0.4％(分子式C₆H₁₂O₆,分子量180)，二糖、三糖含量(以二糖计)4.9％(分子式C₁₂H₂₂O₁₁·H₂O,分子量360)，四糖、五糖0.29％，分子量＞540，蛋白质含量0.1％(蛋白质通式C₄₀H₆₂O₁₀N₁₀,分子量＞900)，灰分含量12％。

通过对检测物的分析，在葡萄糖酸钠母液中，主要固形物分子量呈180－218－360－540—＞900排布，其中的葡萄糖酸钠分子量高于葡萄糖，低于二糖三糖。由于葡萄糖量很少，可忽略不计。如果能够除去含量较大的二糖、三糖和灰份，就可望实现母液葡萄糖酸钠的提取。实验证明，还原糖(二糖、三糖)的量虽然较大，但与葡萄糖酸钠的性质不同，分离相对容易。以此为根据设计了葡萄糖酸钠母液的钠滤膜、反渗透膜组合分离净化工艺。

资料表明：纳滤膜对中性物质即不带电荷物质的截留遵循“小于微孔通过，大于微孔截留”的“分子筛效应”；对分子量相差不大但电荷不同的小分子遵循“道南效应”加以分离；对单价离子截留率低，对双价离子截留率高，对200—1000Da的小分子量物质可进行分级分离。由此推断利用纳滤加反渗透技术净化葡萄糖酸钠母液，回收葡萄糖酸钠具备可能性。该推断被以下实验所证明：

取葡萄糖酸钠母液100L，测得葡萄糖酸钠含量为30—31％,加入2倍的水；为节约用水和减少排放，本例采用本工艺产生的反渗透清液或四效浓缩凝水，水温50—55℃。稀释后体积达300L，悬固物含量约为5％，还原糖含量约为2％，葡萄糖酸钠含量约10％，搅匀，取样测透光率，升温至60℃，加入0.1—0.3％(w/v)的活性炭，搅拌15—30分钟脱色；泵入精密过滤器过滤，去除色素、灰分、可溶性蛋白等杂质；精密过滤清液测透光率，并经板式换热器降温至45℃，泵入截留分子量250—300Da的纳滤过滤器，过滤浓缩，滤出浓相物约60L,主要物质为还原糖二——五糖和灰份，滤得葡萄糖酸钠含量约为13％的纳滤透析液约240L；再进入反渗透膜过滤器过滤浓缩，滤取葡萄糖酸钠含量约为22—26％的浓相物质约120L,送二效减压蒸发器浓缩，生产工业级产品。经对回收的葡萄糖酸钠通过单独浓缩结晶分离，进行纯度分析,纯度大于98％，达到葡萄糖酸钠含量指标。

所余透析液葡萄糖酸钠含量为小于4.5％，达到了中水的标准，可回用作母液稀释水，或送到污水处理站处理后排放。

回收率计算：原葡萄糖酸钠母液含有31％的葡萄糖酸钠，稀释后为10％，经过处理后的母液葡萄糖酸钠含量为4.5％,回收率＝(300L×10％－60L×4.5％)/(300L×10％)×100％＝91％。

以年产6万吨葡萄糖酸钠为例，原有工艺每天排放母液约40吨,年排出母液约13200吨。采用本工艺可回收葡萄糖酸钠：

40t/日×31％×90％×330(日)＝3682吨

葡萄糖酸钠母液量由13200t/年减少接近于零。

综上可见，本工艺利用膜技术分离、浓缩、纯化产品的独特功能，解决了原工艺解决不了的难题，减少了资源浪费，取得了十分可观经济效益和环境效益。

第二种实施例：反渗透膜过滤器过滤浓缩所余下的透析液，葡萄糖酸钠含量为小于4.5％，占葡萄糖酸钠总量仍有8—9％。用作母液回用会携带一些杂质，会降低下一批次产品的质量。如果将其排放，不仅造成损失，而且还需要一定的处理成本。因此有必要对其进一步提取。可是，由于有效成分含量低，提取成本受到限制，采用常规工艺及设备成本太高，难以实施。经大量试验，找到了可行的方法：采用设有砂滤层的结晶罐，另取粒径40—60微米的天然硅砂，两侧以滤布封装制成厚50—100mm的砂滤层，封堵在罐底的出口上。取粒径小于10微米的粉煤灰漂珠，与透析液按2—3：100的重量比混和进入结晶罐内，搅拌15—20分钟，加压至0.3—0.5MPa，维持40—50分钟，透析液内的葡萄糖酸钠在漂珠的吸附之下加速结晶，且吸附在漂珠周围。打开出口，罐内料液的水分过砂滤层滤出，完全达到排放标准。再把砂滤层撤出，放出葡萄糖酸钠结晶及漂珠的混合物料，做水泥添加剂出售。

结晶罐的砂滤层及出口可以设在罐体的上方，透析液的水在压力之下向上滤出，固体物料留在下方，从下面的卸料口取出，也是可以工作的。

第三种实施例：反渗透膜过滤器过滤浓缩所余下的透析液，填入结晶罐，取粒径40—60微米的天然硅砂，两侧以滤布封装制成厚50—100mm的砂滤层，封堵在罐底的出口上。取粒径过200—250目的麦饭石粉，与透析液按5—8：100重量比例混和进入结晶罐内，搅拌15—20分钟，加压至0.2—0.3MPa，维持20—30分钟，透析液内的葡萄糖酸钠吸附在麦饭石微粒周围加速结晶。打开出口，罐内料液的水分过砂滤层滤出，完全达到排放标准。再把砂滤层撤出，放出葡萄糖酸钠结晶及麦饭石的混合物料，做水泥添加剂出售。

Claims (1)

1.一种葡萄糖酸钠母液组合分离净化提取工艺，其特征在于：把葡萄糖酸钠母液加2倍体积50-55℃的反渗透清液或四效浓缩凝水搅匀，得到原体积3倍的流体物料，升温至58—62℃，加入0.1—0.3％(w/v)的活性炭，搅拌15—30分钟脱色；经过脱色的葡萄糖酸钠母液泵入精密过滤器，滤除色素、灰分、可溶性蛋白，得精密过滤清液；把精密过滤清液经板式换热器降温至45℃，泵入纳滤过滤器，纳滤过滤器采用截留分子量250—300Da的纳滤膜，滤除总量20—25％的浓相物，滤得总量75—80％葡萄糖酸钠含量为12—15％的纳滤透析液；把纳滤透析液送入反渗透膜过滤器，过滤得到总量48—52％的葡萄糖酸钠含量为22—26％的浓相物，送二效减压蒸发器浓缩结晶，经分离、干燥即得到工业级产品；反渗透膜过滤的透析液达到中水标准，回用作母液稀释水；或者与粒径小于10微米的粉煤灰漂珠，按2—3：100的重量比混合，加入设有砂滤层的结晶罐，搅拌15—20分钟，加压至0.3—0.5MPa经过40—50分钟，打开出口罐内料液的水过砂滤层放出，再收集葡萄糖酸钠结晶及漂珠混合物料，用作水泥外加剂；或者与过200—250目筛的麦饭石微粒按5—8：100的重量比混合加入设有砂滤层的结晶罐，搅拌15—20分钟，加压至0.2—0.3MPa,维持20—30分钟，打开出口罐内料液的水过砂滤层放出，再收集葡萄糖酸钠结晶及麦饭石的混合物料，用作水泥外加剂。