CN105603130A - 一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置及方法，该装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，多级逆流洗滤单元包括至少2级超滤膜组件，纳滤浓缩单元包括纳滤膜组件；所述多级逆流洗滤单元的前一级超滤膜组件的截留侧出口与后一级超滤膜组件的截留侧进口相连，前一级超滤膜组件的截留侧进口与后一级超滤膜组件的透过侧出口相连；多级逆流洗滤单元的第一级超滤膜组件的透过侧出口与纳滤膜组件的截留侧进口相连。该装置能够保证蔗糖在脱色工段中的损失率小于2％，节约洗滤耗水50％以上，得到高糖浓度的洗滤透过液，操作简单安全，易于连续生产，得到的含糖浓缩液中无化学添加剂。

Description

一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置及方法

技术领域

本发明属于制糖技术领域，涉及一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置及方法，尤其涉及一种采用多级逆流洗滤方式回收甘蔗制糖过程中残糖的装置及方法。

背景技术

现有的甘蔗制糖工艺，包括甘蔗的预处理、提汁、蔗汁澄清、煮炼等工段。蔗汁的澄清效果，直接决定了成品糖的质量，为了得到澄清的糖浆清汁，传统的工艺是在混合汁中添加大量的石灰和二氧化硫(亚硫酸法)，或者添加石灰和碳酸气等(碳酸法)，之后分离沉淀除去混合汁中的非糖杂质，以降低色度和浊度。因此，在制糖工艺中会产生大量的废水和固体废弃物，并且存在工艺复杂，脱色率低，成品糖的质量不稳定等问题。目前国内甘蔗糖厂尤其是亚硫酸法糖厂，常因色值、浑浊度两项指标超标而影响产品质量，甚至造成产品降级或成为等外糖。

由于现有的甘蔗制糖工艺存在以上问题，许多新的方法如离子交换法、电渗析法以及膜法等也逐渐得到关注和研究。CN103194545B公开了一种膜法处理甘蔗混清汁的处理方法，所述方法包括如下步骤：(1)混合清汁进入第一级超滤膜过滤，过滤得到的清液再进入第二级超滤膜过滤，第一级超滤膜过滤后的浓液去蒸发制糖，第二级超滤膜过滤后的浓液与混合清汁合并进入第一级超滤膜过滤；(2)步骤(1)中第二级超滤膜过滤后得到的淡液进入膜浓缩装置进行浓缩，得到浓缩液和淡水；所述的第一级超滤膜的截留分子量为50000～100000道尔顿，所述的第二级超滤膜的截留分子量为1000～20000道尔顿。此法包括两级超滤澄清脱色和一级反渗透浓缩脱水，但是，由于超滤对蔗糖有一定的截留效果，使得两级超滤的浓缩液中含有高浓度的蔗糖，蔗糖的回收率一般只有60-70％，从而造成大量残糖损失。CN102659855A和CN103710470A均公开了膜分离与离子交换相结合实现糖汁脱色的方法，但都未提及对浓缩液或洗脱浓液中残糖的回收问题。CN201510486534.4采用添加石灰或二氧化硫等化学品对脱色工段中的浓缩液进行处理后返回澄清工段，但此工艺仍然没有摆脱传统的化学法，造成糖蜜的污染使其附加值下降。

洗滤操作是膜分离过程中的一项关键技术，主要用于脱盐和提高产品纯度。洗滤操作包括等体积连续洗滤和稀释-浓缩的变体积间歇洗滤。前者洗滤效率高，且易于连续操作；后者洗滤通量大，但耗水量大且需要额外的缓冲料液罐。

采用连续洗滤回收甘蔗制糖过程中的残糖仍需要进一步研究。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置及方法，所述装置不仅能回收蔗糖精制过程中的大部分残糖，还能降低洗滤耗水量，并且所述装置操作简单安全，易于连续生产，得到的含糖浓缩液中无化学添加剂。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置，所述装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，所述多级逆流洗滤单元包括至少2级超滤膜组件，所述纳滤浓缩单元包括纳滤膜组件；

所述多级逆流洗滤单元的前一级超滤膜组件的截留侧出口与后一级超滤膜组件的截留侧进口相连，前一级超滤膜组件的截留侧进口与后一级超滤膜组件的透过侧出口相连；

所述多级逆流洗滤单元的第一级超滤膜组件的透过侧出口与纳滤膜组件的截留侧进口相连；

所述纳滤膜组件的截留侧得到含糖浓缩液，所述多级逆流洗滤单元的最后一级超滤膜组件的截留侧得到截留液。

所述装置主要用于回收膜法制糖过程中残糖的回收，也可用于其他方法制糖过程中残糖的回收。

所述回收装置应用多级逆流洗滤技术实现残糖溶液中蔗糖与非糖物质的分离，降低膜法蔗糖精制过程中的残糖损失，提高蔗糖在整个澄清脱色工段中的回收率，从而降低蔗糖生产成本。

所述纳滤膜组件的透过侧出口与多级逆流洗滤单元的最后一级超滤膜组件的截留侧进口相连，从而实现水的循环使用，大大节约洗滤用水。

优选地，所述多级逆流洗滤单元的洗滤方式为等体积逆流洗滤。所述等体积逆流洗滤是不断向最后一级超滤膜组件中泵入洗滤用水，控制加水速率与超滤膜组件的透过膜通量相等，使各级洗滤残液的体积保持不变。

所述多级逆流洗滤单元用于将含糖溶液中的大分子杂质去除，所述多级逆流洗滤单元包括2-5级超滤膜组件，如包括2级超滤膜组件、3级超滤膜组件、4级超滤膜组件或5级超滤膜组件。

优选地，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da，如1500Da、2000Da、2500Da、3000Da、3500Da、4000Da或4500Da等。

优选地，所述超滤膜组件的操作温度为25-95℃，如30℃、40℃、50℃、60℃、65℃、70℃、80℃、90℃或95℃等。

优选地，所述超滤膜组件的操作压力为0.5-1.5MPa，如0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.3MPa或1.4MPa等。

优选地，所述超滤膜组件的形式为卷式、管式、平板式或中空纤维式。

优选地，所述超滤膜组件的材料为聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚偏氟乙烯。

所述多级逆流洗滤单元的各级超滤膜组件可由1根或多根并联的超滤膜组件组成，如由2根、3根、4根、6根或8根等并联的超滤膜组件组成，本领域的技术人员可根据实际的流量选择合适的超滤膜组件的个数。

所述纳滤浓缩单元用于将多级逆流洗滤单元得到的含糖溶液进一步浓缩，所述纳滤膜组件的形式为卷式膜。

所述纳滤膜组件可由1根或多根纳滤膜组件并联组成，如由2根、3根、4根、6根或8根等并联的纳滤膜组件组成，本领域的技术人员可根据实际的流量选择合适的纳滤膜组件的个数。

优选地，所述纳滤膜组件的膜截留分子量为90-400Da，如100Da、120Da、150Da、200Da、250Da、300Da或350Da等，优选为200Da。

优选地，所述纳滤膜组件的操作温度为25-95℃，如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃等。

优选地，所述纳滤膜组件的操作压力2.0-4.1MPa，如2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.0MPa、3.2MPa、3.5MPa、3.8MPa或4.0MPa等。

本发明的目的之二在于提供一种利用如上所述的装置进行残糖回收的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)含糖溶液进行多级逆流超滤，得到第一级超滤透过液和最后一级超滤截留液，最后一级超滤截留液排出；

(2)第一级超滤透过液进行纳滤浓缩，得到含糖浓缩液和纳滤透过液。

本发明提供的残糖回收方法每一级洗滤产生的透过液又可以作为上一级的洗滤用水，第一级洗滤透过液中含糖浓度较高，直接进入纳滤浓缩工段生产洗滤用水，从而大大节约了耗水量，减少了纳滤浓缩和蒸发结晶工段的能耗，并且易于连续化生产，无化学添加剂。

步骤(1)所述含糖溶液为甘蔗混合汁经微滤预处理以及超滤脱色处理浓缩10-30倍后的浓缩液，如浓缩12倍、15倍、20倍、22倍、25倍或28倍后的浓缩液。

优选地，步骤(1)所述多级逆流超滤的方式为等体积逆流洗滤。

优选地，步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水为去离子水。

优选地，步骤(1)所述的多级逆流洗滤单元的洗滤用水体积为含糖溶液体积的1-3倍，如1倍、2倍或3倍。

优选地，步骤(1)所述最后一级超滤截留液用于提取天然色素。

步骤(1)所述多级逆流超滤通过2-5级超滤膜组件进行，如通过包括2级超滤膜组件、3级超滤膜组件、4级超滤膜组件或5级超滤膜组件进行逆流超滤。

优选地，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da，如1500Da、2000Da、2500Da、3000Da、3500Da、4000Da或4500Da等。

优选地，所述超滤膜组件的操作温度为25-95℃，如30℃、40℃、50℃、60℃、65℃、70℃、80℃、90℃或95℃等。

优选地，所述超滤膜组件的操作压力0.5-1.5MPa，如0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.3MPa或1.4MPa等。

优选地，所述超滤膜组件的形式为卷式、管式、平板式或中空纤维式。

优选地，所述超滤膜组件的材料为聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚偏氟乙烯。

步骤(2)的纳滤浓缩通过纳滤膜组件进行。

有选地，所述纳滤膜组件的截留分子量为90-400Da，如100Da、120Da、150Da、200Da、250Da、300Da或350Da等，优选为200Da。

优选地，所述纳滤膜组件的操作温度为25-95℃，如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃等。

优选地，所述纳滤膜组件的操作压力为2.0-4.1MPa，如2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.0MPa、3.2MPa、3.5MPa、3.8MPa或4.0MPa等。

优选地，所述纳滤膜组件的形式为卷式膜。

优选地，步骤(2)所述含糖浓缩液经蒸发结晶后得到糖。

步骤(2)所述纳滤透过液用作步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水。

优选地，步骤(2)所述纳滤透过液与步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水的体积比为2:3-1:5，如4:15、1:3、7:15或3:5等。

采用纳滤透过液作为多级逆流超滤的洗滤用水，能够大大节约了耗水量。

作为优选的技术方案，所述残糖回收的方法包括如下步骤：

(1)含糖溶液进行多级逆流超滤，所述多级逆流超滤通过2-5级超滤膜组件进行，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da，操作温度为25-95℃，操作压力0.5-1.5MPa，得到第一级超滤透过液和最后一级超滤截留液，最后一级超滤截留液排出；

(2)第一级超滤透过液进行纳滤浓缩，所述纳滤浓缩通过纳滤膜组件进行，所述纳滤膜组件的截留分子量为90-400Da，操作温度为25-95℃，操作压力2.0-4.1MPa，得到含糖浓缩液和纳滤透过液；

(3)体积比为2:1-1:4的纳滤透过液与去离子水用于步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的甘蔗制糖过程中残糖的回收装置操作简单安全，易于连续生产，回收的糖中无化学添加剂。

2、本发明提供的甘蔗制糖过程中残糖的回收方法不仅降低了蔗糖混合汁超滤脱色过程中的残糖损失，而且节约洗滤耗水50％以上，保证蔗糖在脱色工段中的损失率小于2％，并得到高糖浓度的洗滤透过液。

3、本发明提供的甘蔗制糖过程中残糖的回收装置得到的最后一级超滤膜组件截留液中含糖量极低且不含化学品，可用于提取天然色素。

附图说明

图1是实施例1提供的甘蔗制糖过程中残糖的回收装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，本发明所涉及的主题保护范围并非仅限于这些实施例。

实施例1

一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置，如图1所示。所述装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，所述多级逆流洗滤单元包括3级超滤膜组件，所述3级超滤膜组件为通过管路依次相连的第一级、第二级和第三级超滤膜组件；所述纳滤浓缩单元为纳滤膜组件；

所述超滤膜组件为4040型食品级卷式聚醚砜膜组件，第一级超滤膜组件由6根膜组件并联形成，第二级超滤膜组件由4根膜组件并联形成，第三级超滤膜组件由2根膜组件并联形成；所述纳滤膜组件为食品级4040型卷式有机膜组件，由2根膜组件并联形成。

第一级超滤膜组件的截留侧出口通过管路与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连，第二级超滤膜组件的截留侧出口与第三级超滤膜组件的截留侧进口相连；第三级超滤膜组件的透过侧出口与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连，第二级超滤膜组件的透过侧出口与第一级超滤膜组件的截留侧进口相连；

第一级超滤膜组件的透过侧出口通过管路与纳滤膜组件的截留侧进口相连通，纳滤膜组件的透过侧出口通过管路与第三级超滤膜组件的截留侧进口相连通；

所述纳滤膜组件的截留侧得到含糖浓缩液，经蒸发结晶得到糖；所述第三级超滤膜组件得到的截留液排出，用于提取天然色素。

实施例2

一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置，所述装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，所述多级逆流洗滤单元包括2级超滤膜组件，所述2级超滤膜组件为通过管路依次相连的第一级和第二级超滤膜组件；所述纳滤浓缩单元为纳滤膜组件；

所述超滤膜组件为中空纤维式聚偏氯乙烯膜组件，所述第一级和第二级超滤膜组件均由4根膜组件并联形成；所述纳滤膜组件为食品级4040型卷式有机膜组件，由2根膜组件并联形成；

第一级超滤膜组件的截留侧出口通过管路与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连，第二级超滤膜组件的截留侧出口与第一级超滤膜组件的截留侧进口相连；

第一级超滤膜组件的透过侧出口通过管路与纳滤膜组件的截留侧进口相连通，纳滤膜组件的透过侧出口通过管路与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连通；

所述纳滤膜组件的截留侧得到含糖浓缩液，经蒸发结晶得到糖；所述第二级超滤膜组件得到的截留液排出，用于提取天然色素。

实施例3

一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置，所述装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，所述多级逆流洗滤单元包括5级超滤膜组件，所述5级超滤膜组件为通过管路依次相连的第一级、第二级、第三级、第四级和第五级超滤膜组件；所述纳滤浓缩单元为纳滤膜组件；

所述超滤膜组件为平板式磺化聚醚砜膜组件，所述第一级至第五级超滤膜组件均由3根膜组件并联形成；所述纳滤膜组件为食品级4040型卷式有机膜组件，由4根膜组件并联形成；

第一级超滤膜组件的截留侧出口通过管路与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连，第二级超滤膜组件的截留侧出口与第三级超滤膜组件的截留侧进口相连，第三级超滤膜组件的截留侧出口与第四级超滤膜组件的截留侧进口相连，第四级超滤膜组件的截留侧出口与第五级超滤膜组件的截留侧进口相连；第五级超滤膜组件的透过侧出口与第四级超滤膜组件的截留侧进口相连，第四级超滤膜组件的透过侧出口与第三级超滤膜组件的截留侧进口相连，第三级超滤膜组件的透过侧出口与第二级超滤膜组件的截留侧进口相连，第二级超滤膜组件的透过侧出口与第一级超滤膜组件的截留侧进口相连；

第一级超滤膜组件的透过侧出口通过管路与纳滤膜组件的截留侧进口相连通，纳滤膜组件的透过侧出口通过管路与第五级超滤膜组件的截留侧进口相连通；

所述纳滤膜组件的截留侧得到含糖浓缩液，经蒸发结晶得到糖；所述第五级超滤膜组件得到的截留液排出，用于提取天然色素。

实施例4

利用实施例1所述的回收装置回收残糖，包括如下步骤：

首先向三级逆流洗滤单元中充满去离子水以启动洗滤系统，三级逆流洗滤单元的超滤膜组件截留分子量为2000Da，操作温度为60℃，操作压力为1.0MPa，然后将经微滤预处理和超滤脱色浓缩20倍的甘蔗混合汁浓缩液(蔗糖分15％，甘蔗混合汁原液蔗糖分为10％)以0.25t/h的流速泵入三级逆流洗滤单元中，同时往第三级超滤膜组件中加入0.25t/h的去离子水，将第一级超滤膜组件获得的洗滤透过液以0.5t/h的流速泵入纳滤膜组件，纳滤膜组件的截留分子量为250Da，操作温度为60℃，操作压力为3.0MPa，浓缩倍数为2，产生0.25t/h的纳滤透过液作为部分第三级超滤膜组件的洗滤用水，第三级超滤膜组件的洗滤用水总流速为0.5t/h，同时产生0.5t/h的第三级洗滤透过液作为第二级超滤膜组件的洗滤用水，0.5t/h的第二级洗滤透过液作为第一级洗滤用水。

当系统稳定后，第三级洗滤残液中含糖量约为2.32％，纳滤浓缩液中含蔗糖分约为12.6％，色值798IU，对残糖的回收率为84.5％，残糖损失占整个工艺总糖的1.16％，回收的纳滤浓缩液脱色率为96％。

如采用常规的稀释-浓缩间歇洗滤(洗滤膜组件为卷式聚醚砜膜组件，截留分子量2000Da，操作温度60℃，压力1.0MPa，稀释倍数为2)，获得相同的残糖回收率所耗水为新工艺的4倍左右，脱色率下降至92％，超滤洗滤透过液中含糖仅为3.17％。

采用实施例1所述的回收装置节约用水75％，脱色率上升4.3％，回收的洗滤透过液中糖浓度上升297％。

实施例1所述的回收装置与常规的稀释-浓缩间歇洗滤回收残糖过程中的参数对比见表1。

表1不同的洗滤方法所耗洗滤用水量和产品指标对比

洗滤方法和指标

稀释-浓缩间歇洗滤

等体积逆流连续洗滤

洗滤用水量(t/h)	1	0.25
			洗滤/浓缩后脱色液产率(t/h)	1	0.25
洗滤/浓缩后脱色液蔗糖分(％)	3.17	12.6
			洗滤/浓缩后脱色液色值(IU)	1596	798

实施例5

利用实施例1所述的回收装置回收残糖，包括如下步骤：

首先向三级逆流洗滤单元中充满去离子水以启动系统，三级逆流洗滤单元的超滤膜组件截留分子量为1500Da，操作温度为65℃，操作压力为0.8MPa，然后将经微滤预处理和超滤脱色浓缩20倍的甘蔗混合汁浓缩液(蔗糖分16％，甘蔗混合汁原液蔗糖分为11％)以0.25t/h的流速泵入三级逆流洗滤单元，同时往第三级超滤膜组件中加入0.5t/h的去离子水，将第一级洗滤获得的洗滤透过液以0.75t/h的流速泵入纳滤膜组件，纳滤膜组件为的截留分子量为200Da，纳滤浓缩操作温度为55℃，操作压力为3.2MPa，浓缩倍数为1.5，产生0.25t/h的纳滤透过液作为部分第三级超滤膜组件的洗滤用水，第三级洗滤用水总流速为0.75t/h，同时产生0.75t/h的第三级洗滤透过液作为第二级洗滤用水，0.75t/h的第二级洗滤透过液作为第一级洗滤用水。

当系统稳定后，第三级洗滤残液中含糖量约为1.12％，纳滤浓缩液中含蔗糖分约为7.41％，色值848IU，残糖回收率92.6％，残糖损失占整个工艺总糖的0.5％，回收的纳滤浓缩液脱色率为94％。

采用常规的稀释-浓缩间歇洗滤(洗滤膜组件为卷式聚醚砜膜组件，截留分子量1500Da，操作温度65℃，压力0.8MPa，稀释倍数为2)，获得相同的残糖回收率所耗水为新工艺的3倍左右，脱色率下降至88％，洗滤脱色液中含糖仅为2.48％。

采用实施例1所述的回收装置节约用水66.7％，脱色率上升6.8％，回收的洗滤透过液中糖浓度上升199％。

实施例1所述的回收装置与常规的稀释-浓缩间歇洗滤回收残糖过程中的参数对比见表2。

表2不同的洗滤方法所耗洗滤用水量和产品指标对比

洗滤方法和指标	稀释-浓缩间歇洗滤	等体积逆流连续洗滤
			洗滤用水量(t/h)	1.5	0.5
洗滤/浓缩后脱色液产率(t/h)	1.5	0.5
			洗滤/浓缩后脱色液蔗糖分(％)	2.48	7.41
洗滤/浓缩后脱色液色值(IU)	1696	848

实施例6

利用实施例1所述的回收装置回收残糖，包括如下步骤：

首先向三级逆流洗滤单元中充满去离子水以启动系统，三级逆流洗滤单元的超滤膜组件截留分子量为1000Da，操作温度为95℃，操作压力为1.5MPa，然后将经微滤预处理和超滤脱色浓缩30倍的甘蔗混合汁浓缩液(蔗糖分16％，甘蔗混合汁原液蔗糖分为10％)以0.25t/h的流速泵入三级逆流洗滤单元，同时往第三级超滤膜组件中加入0.4t/h的去离子水，将第一级洗滤获得的洗滤透过液以0.5t/h的流速泵入纳滤膜组件，纳滤膜组件为的截留分子量为90Da，纳滤浓缩操作温度为95℃，操作压力为4.1MPa，浓缩倍数为1.25，产生0.1t/h的纳滤透过液作为部分第三级超滤膜组件的洗滤用水，第三级洗滤用水总流速为0.5t/h，同时产生0.5t/h的第三级洗滤透过液作为第二级洗滤用水，0.5t/h的第二级洗滤透过液作为第一级洗滤用水。

当系统稳定后，第三级洗滤残液中含糖量约为2.82％，纳滤浓缩液中含蔗糖分约为8.2％，色值736IU，残糖回收率82％，残糖损失占整个工艺总糖的0.9％，回收的纳滤浓缩液脱色率为94.8％。

采用常规的稀释-浓缩间歇洗滤(洗滤膜组件为卷式聚醚砜膜组件，截留分子量1000Da，操作温度95℃，压力1.5MPa，稀释倍数为2)，获得相同的残糖回收率所耗水为新工艺的3倍左右，脱色率下降至89％，洗滤脱色液中含糖仅为2.75％。

采用实施例1所述的回收装置节约用水66.7％，脱色率上升6.5％，回收的洗滤透过液中糖浓度上升198％。

实施例7

利用实施例1所述的回收装置回收残糖，包括如下步骤：

首先向三级逆流洗滤单元中充满去离子水以启动系统，三级逆流洗滤单元的超滤膜组件截留分子量为5000Da，操作温度为25℃，操作压力为0.5MPa，然后将经微滤预处理和超滤脱色浓缩10倍的甘蔗混合汁浓缩液(蔗糖分14％，甘蔗混合汁原液蔗糖分为11％)以0.25t/h的流速泵入三级逆流洗滤单元，同时往第三级超滤膜组件中加入0.25t/h的去离子水，将第一级洗滤获得的洗滤透过液以0.5t/h的流速泵入纳滤膜组件，纳滤膜组件为的截留分子量为400Da，纳滤浓缩操作温度为25℃，操作压力为2.0MPa，浓缩倍数为2，产生0.25t/h的纳滤透过液作为部分第三级超滤膜组件的洗滤用水，第三级洗滤用水总流速为0.5t/h，同时产生0.5t/h的第三级洗滤透过液作为第二级洗滤用水，0.5t/h的第二级洗滤透过液作为第一级洗滤用水。

当系统稳定后，第三级洗滤残液中含糖量约为2.19％，纳滤浓缩液中含蔗糖分约为11.32％，色值932IU，残糖回收率80.9％，残糖损失占整个工艺总糖的1.91％，回收的纳滤浓缩液脱色率为93.4％。

采用常规的稀释-浓缩间歇洗滤(洗滤膜组件为卷式聚醚砜膜组件，截留分子量5000Da，操作温度25℃，压力0.5MPa，稀释倍数为2)，获得相同的残糖回收率所耗水为新工艺的3.5倍左右，脱色率下降至79.2％，洗滤脱色液中含糖仅为3.2％。

采用实施例1所述的回收装置节约用水71.4％，脱色率上升17.9％，回收的洗滤透过液中糖浓度上升254％。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种甘蔗制糖过程中残糖的回收装置，其特征在于，所述装置包括多级逆流洗滤单元和纳滤浓缩单元，所述多级逆流洗滤单元包括至少2级超滤膜组件，所述纳滤浓缩单元包括纳滤膜组件；

所述多级逆流洗滤单元的前一级超滤膜组件的截留侧出口与后一级超滤膜组件的截留侧进口相连，前一级超滤膜组件的截留侧进口与后一级超滤膜组件的透过侧出口相连；

所述多级逆流洗滤单元的第一级超滤膜组件的透过侧出口与纳滤膜组件的截留侧进口相连；

所述纳滤膜组件的截留侧得到含糖浓缩液，所述多级逆流洗滤单元的最后一级超滤膜组件的截留侧得到截留液。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纳滤膜组件的透过侧出口与多级逆流洗滤单元的最后一级超滤膜组件截留侧进口相连；

优选地，所述多级逆流洗滤单元的洗滤方式为等体积逆流洗滤。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述多级逆流洗滤单元包括2-5级超滤膜组件；

优选地，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da；

优选地，所述超滤膜组件的操作温度为25-95℃；

优选地，所述超滤膜组件的操作压力为0.5-1.5MPa。

所述超滤膜组件的形式为卷式、管式、平板式或中空纤维式；

优选地，所述超滤膜组件的材料为聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚偏氟乙烯。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述纳滤膜组件的形式为卷式膜；

优选地，所述纳滤膜组件的膜截留分子量为90-400Da，优选200Da；

优选地，所述纳滤膜组件的操作温度为25-95℃；

优选地，所述纳滤膜组件的操作压力2.0-4.1MPa。

5.利用权利要求1-4之一所述的装置进行残糖回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)含糖溶液进行多级逆流超滤，得到第一级超滤透过液和最后一级超滤截留液，最后一级超滤截留液排出；

(2)第一级超滤透过液进行纳滤浓缩，得到含糖浓缩液和纳滤透过液。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含糖溶液为甘蔗混合汁经微滤预处理以及超滤脱色处理浓缩10-30倍后的浓缩液；

优选地，步骤(1)所述多级逆流超滤的方式为等体积逆流超滤；

优选地，步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水为去离子水；

优选地，步骤(1)所述洗滤用水的体积为含糖溶液体积的1-3倍；

优选地，步骤(1)所述最后一级超滤截留液用于提取天然色素。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述多级逆流超滤通过2-5级超滤膜组件进行；

优选地，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da；

优选地，所述超滤膜组件的操作温度为25-95℃；

优选地，所述超滤膜组件的操作压力0.5-1.5MPa；

优选地，所述超滤膜组件的形式为卷式、管式、平板式或中空纤维式；

优选地，所述超滤膜组件的材料为聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚偏氟乙烯。

8.根据权利要求5-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的纳滤浓缩通过纳滤膜组件进行；

优选地，所述纳滤膜组件的截留分子量为90-400Da，优选为200Da；

优选地，所述纳滤膜组件的操作温度为25-95℃；

优选地，所述纳滤膜组件的操作压力为2.0-4.1MPa；

优选地，所述纳滤膜组件的形式为卷式膜；

优选地，步骤(2)所述含糖浓缩液经蒸发结晶后得到糖。

9.根据权利要求5-8之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述纳滤透过液用作步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水；

优选地，步骤(2)所述纳滤透过液与步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水的体积比为2:3-1:5。

10.根据权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)含糖溶液进行多级逆流超滤，所述多级逆流超滤通过2-5级超滤膜组件进行，所述超滤膜组件的截留分子量为1000-5000Da，操作温度为25-95℃，操作压力0.5-1.5MPa，得到第一级超滤透过液和最后一级超滤截留液，最后一级超滤截留液排出；

(2)第一级超滤透过液进行纳滤浓缩，所述纳滤浓缩通过纳滤膜组件进行，所述纳滤膜组件的截留分子量为90-400Da，操作温度为25-95℃，操作压力2.0-4.1MPa，得到含糖浓缩液和纳滤透过液；

(3)体积比为2:1-1:4的纳滤透过液与去离子水用于步骤(1)所述多级逆流超滤的洗滤用水。