CN105779664A - 一种葡萄糖降温结晶装置与降温结晶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种葡萄糖降温结晶装置及降温结晶方法，所述装置包括有：用于储存葡萄糖浆的糖浆罐，用于配制晶种悬浮液的晶种混配罐，用于向所述晶种混配罐中输送晶种的螺旋输送绞龙，以及用于对葡萄糖浆进行降温以使其结晶的结晶罐。本发明可大大减轻工人的劳动强度，且本装置从晶种输送到结晶的完成，形成一个密闭的系统，大大减少了物料从外界染菌的几率。本发明装置运行稳定，安全性高，减少了生产过程中存在的安全隐患。本发明操作简单、可控性好，结晶效果好，伪晶少，所得产品质量好，纯度和收率都大大提高。

Description

一种葡萄糖降温结晶装置与降温结晶方法

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖生产加工装置及方法，尤其是涉及一种葡萄糖降温结晶装置与降温结晶方法。

背景技术

结晶是葡萄糖生产过程中的一个关键工序，葡萄糖晶体的颗粒大小和均匀程度直接影响着结晶收率、商品糖收率以及葡萄糖产品的内在质量。结晶是一个提纯的过程，葡萄糖降温结晶过程就是尽可能多的将葡萄糖从葡萄糖浆中提纯出来。葡萄糖结晶工艺和结晶设备的选择是葡萄糖生产成本的关键。

葡萄糖的降温结晶过程是随着温度的降低，葡萄糖浆在合适的过饱和度范围之内结晶析出，一般是将葡萄糖浆从43℃降至22℃。在葡萄糖降温结晶前，需要在结晶罐内投放晶种，现有的晶种投放方式通常是从设备上部的人孔处投入晶种，为防止晶种结块，还要不停地搅动糖浆。这种投放方式的缺点有以下几方面：1、劳动强度大，以容积为45m³的结晶罐为例，其需要投放晶种1吨，以一袋晶种25kg计算，则需要40袋，加之结晶罐台数多，工人的劳动量非常巨大。2、打开人孔投放晶种破坏了结晶罐内部的无菌环境，极易造成物料的污染，从而造成最终产品质量差。3、晶种加入结晶罐中后，不能在短时间内均匀地溶解在糖浆中，容易形成团粒，进而造成后续结晶过程的不易控制。

发明内容

本发明的目的就是提供一种葡萄糖降温结晶装置，以解决现有葡萄糖降温结晶过程容易染菌、所得产品质量差、收率低的问题。

本发明的另一目的是提供一种葡萄糖降温结晶方法，以提高葡萄糖产品收率和产品质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种葡萄糖降温结晶装置，包括有：用于储存葡萄糖浆的糖浆罐，用于配制晶种悬浮液的晶种混配罐，用于向所述晶种混配罐中输送晶种的螺旋输送绞龙，以及用于对葡萄糖浆进行降温以使其结晶的结晶罐；

在所述糖浆罐的底部设有用于向所述结晶罐内输送糖浆的第一输送管和用于向所述晶种混配罐内输送糖浆的第二输送管，在所述第一输送管上设有第一输送泵和第一控制阀，在所述第二输送管上设有第二输送泵和第二控制阀；所述第一输送管的末端和所述第二输送管的末端均返回连接到所述糖浆罐的顶部；

在所述晶种混配罐的顶部设有糖浆进口、晶种进口和第一无菌空气进口，所述糖浆进口通过加料管道与所述第二输送管相连通，在所述加料管道上设有加料阀；在所述晶种混配罐的底部设有排液管，在所述排液管上设有排液泵和排液阀，所述排液管的末端分成两路，其中一路连通到所述第一输送管上，另一路返回连接到所述晶种混配罐的顶部；在所述晶种混配罐的内部设有换热盘管和搅拌装置；

在所述螺旋输送绞龙的底部设有加料口，在所述螺旋输送绞龙的顶部设有出料口，所述出料口与所述晶种混配罐顶部的晶种进口连通，在所述螺旋输送绞龙上设有第二无菌空气进口；

在所述结晶罐的顶部设有进料口和第三无菌空气进口，所述进料口通过支管与所述第一输送管相连通，在所述结晶罐的底部设有放料管，在所述放料管上设有放料阀，在所述结晶罐上设有降温装置；在所述结晶罐的内部设有温度探头和电加热棒，所述温度探头与所述降温装置相连；在所述温度探头外套设有第一保护套管，在所述电加热棒外套设有第二保护套管，所述第二保护套管的末端为封闭端，所述第二保护套管与所述第一保护套管并排设置，且两者的管体焊接在一起；

所述第一无菌空气进口、第二无菌空气进口和第三无菌空气进口分别通过管道与无菌空气输送管道相连，在各无菌空气进口的管道上分别设有压力阀。

本发明装置中，所述结晶罐设有若干个，每个所述结晶罐的进料口分别通过支管与所述第一输送管连通，在每个所述支管上分别设有进料阀。

本发明装置中，所述第二保护套管与所述第一保护套管连接的部分由导热材料制成，所述第二保护套管的远离所述第一保护套管的部分由热绝缘材料制成。

本发明装置中，在所述晶种混配罐的顶部还设有用于加入纯水的进水管，所述进水管的出水端伸入所述晶种混配罐的内部，在所述进水管的出水端设有喷头。

本发明装置中，所述电加热棒为干烧型电加热棒，且所述电加热棒的温度上限为85℃。

本发明装置可大大减轻工人的劳动强度，且本装置从晶种输送到结晶的完成，可形成一个密闭的系统，大大减少了物料从外界染菌的几率。本发明装置运行稳定，安全性高，减少了生产过程中存在的安全隐患。

一种葡萄糖降温结晶方法，包括以下步骤：

a、设置一套如上所述的葡萄糖降温结晶装置；

b、接通第二无菌空气进口，调节压力阀，使螺旋输送绞龙内保持正压状态；

c、开启螺旋输送绞龙，在螺旋输送绞龙的加料口加入晶种，使晶种由螺旋输送绞龙送入晶种混配罐内；

d、打开第二输送泵和第二控制阀，向晶种混配罐内加入糖浆，同时开启搅拌装置和换热盘管，使晶种均匀悬浮在糖浆中，形成晶种悬浮液；在晶种混配过程中，接通第一无菌空气进口，使晶种混配罐内保持正压状态；

e、关闭螺旋输送绞龙、第二输送泵和第二控制阀，打开晶种混配罐的排液泵和排液阀，将晶种悬浮液加入结晶罐中；

f、关闭排液泵和排液阀，打开第一输送泵和第一控制阀，向结晶罐中加入葡萄糖浆；关闭第一输送泵和第一控制阀，接通结晶罐上的第三无菌空气进口，使结晶罐内保持正压状态开启降温装置，使结晶罐内的糖浆降温结晶；

g、在结晶过程中，每隔1~3h开启电加热棒，每次加热时间为3~8min，以将包裹在温度探头上的晶粒熔化；

h、降温结晶过程结束后，关闭降温装置，打开结晶罐底部的放料阀，使结晶好的葡萄糖糖膏排出；放料完毕后，关闭放料阀，开启电加热棒，使包裹在温度探头上的晶粒完全熔化后关闭电加热棒，然后开始下一个结晶循环。

在本发明方法中，所述步骤b、d和f中的正压状态是指内部压力大于等于0.5mbar。

在本发明方法中，所述步骤d中晶种悬浮液的温度控制在45~50℃。

在本发明方法中，所述步骤g和步骤h中，电加热棒的加热温度不超过80℃。

在本发明方法中，所述步骤g中，每隔2h开启电加热棒，每次加热时间为5min。

本发明方法操作简单、可控性好，结晶效果好，伪晶少，所得产品质量好，纯度和收率都大大提高。从晶种的加入到结晶过程的结束，整个系统均处于由无菌空气形成的正压状态，从而大大减小了物料从外界染菌的几率，避免了葡萄糖在结晶过程中发酵的情况发生，大大提高了产品的质量。且本发明方法中温度的控制更加精准，避免了因在线测量的温度与物料实际温度偏差而造成的控制上的偏离，保证降温结晶过程中温度有规律的降低，从而保证产品质量。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置中温度探头与电加热棒的安装结构示意图。

图中：1、糖浆罐，2、晶种混配罐，3、螺旋输送绞龙，4、结晶罐，5、第一输送泵，6、第二输送泵，7、排液泵，8、换热盘管，9、温度探头，10、电加热棒，11、第一保护套管，12、第二保护套管。

具体实施方式

实施例1：葡萄糖降温结晶装置。

本发明的葡萄糖降温结晶装置主要由糖浆罐1、晶种混配罐2、螺旋输送绞龙3和结晶罐4等部分组成。

糖浆罐1用于储存葡萄糖浆，在糖浆罐1的底部设有两条输送管，分别为第一输送管和第二输送管。其中，第一输送管用于向结晶罐4中输送糖浆，使糖浆在结晶罐4内降温结晶；第二输送管用于向晶种混配罐2中输送糖浆，以将晶种混配罐2内的晶种配制成悬浮液。在第一输送管上设有第一输送泵5和第一控制阀，在第二输送管上设有第二输送泵6和第二控制阀。第一输送管的末端和第二输送管的末端均返回连接到糖浆罐1的顶部，以将残存在管道内的糖浆回收到糖浆罐1中。

晶种混配罐2是用于配制晶种悬浮液的容器，在晶种混配罐2的顶部设有糖浆进口和晶种进口，其中，糖浆进口通过管道与第二输送管相连通，在糖浆进口的管道上设有加料阀，用以控制葡萄糖浆的加入量。在晶种混配罐2的顶部还设有第一无菌空气进口，第一无菌空气进口与无菌空气输送管道相连通，用于为晶种混配罐2内输送无菌空气，以保证罐内的无菌正压环境，从而防止罐内物料染菌。在晶种混配罐2的顶部设有纯水进管，纯水进管的出水端伸入晶种混配罐2内部，当晶种混配罐2内的糖浆浓度过高时，可通过纯水进管向晶种混配罐2内加入纯水以降低糖浆浓度。

在晶种混配罐2的内部设有换热盘管8和搅拌装置，搅拌装置可使晶种与葡萄糖浆混合均匀，得到均匀的晶种悬浮液，换热盘管8用于调节晶种混配罐2内的温度，以得到所需温度的晶种悬浮液。在纯水进管的出水端设有喷头，以将纯水均匀喷洒在晶种混配罐2内。在晶种混配罐2的底部设有排液管，在排液管上设有排液泵7和排液阀，以将晶种混配罐2内配制好的晶种悬浮液放出。排液管的末端分为两路，其中一路连通到第一输送管上，并通过第一输送管将晶种悬浮液送至结晶罐4中；另一路返回连接到晶种混配罐2的顶部，用以将残留在管道内的晶种悬浮液回送到晶种混配罐2内。本装置将输送晶种悬浮液的排液管连接到第一输送管上可以减少管道的数量，简化装置的管路布局，便于操作和检修；同时，也可以减少结晶罐4上的进料口设置数量，简化设备结构，降低设备成本。

螺旋输送绞龙3用于向晶种混配罐2内输送晶种粉料，其底部设有加料口，其顶部设有出料口，且其出料口与晶种混配罐2顶部的晶种进口相连通。在螺旋输送绞龙3的中上部设有第二无菌空气进口，第二无菌空气进口与无菌空气输送管道相连通，用于为螺旋输送绞龙3内输送无菌空气，以保证绞龙内部的无菌正压环境，防止晶种在输送过程中被外界染菌。通过螺旋输送绞龙3向混配罐中投放晶种，可大大减轻操作工人的劳动强度，更加安全便捷，同时还可以保证整个生产系统的无菌环境，避免物料染菌。

结晶罐4是用于使葡萄糖浆降温结晶的容器，在结晶罐4的顶部设有进料口和第三无菌空气进口，第三无菌空气进口与无菌空气输送管道相连通，用于为结晶罐4内输送无菌空气，以保证结晶罐4内部的无菌正压环境，防止罐内物料染菌。在结晶罐4上设有降温装置，包括设置在罐外部的降温夹套和设置在罐内部的降温盘管，用于为结晶罐4内的物料降温。

在结晶罐4的内部设有温度探头9和电加热棒10，在温度探头9外套设有第一保护套管11，在电加热棒10外套设有第二保护套管12，两个保护套管为并排设置，且两者的管体在多处点焊在一起，以提高两者之间的传热，第二保护套管12的末端为封闭端，以将电加热棒10封闭在套管中，使其不与外界物料直接接触。温度探头9用于检测结晶罐4内的物料温度，并将温度信息传递给外部控制系统，外部控制系统根据所采集的温度信息调节降温夹套和降温盘管中冷水的进水量。电加热棒10用于对温度探头9上包裹的晶粒加热，使其熔化，以使温度探头9可以精准的测量结晶罐4内的物料温度，使得温度控制更加精确，从而保证产品质量。电加热棒10可选用干烧型，不会有烧红现象，电加热棒10的加热体选用PTC材质，其加热温度上限为85℃，使用寿命更长，且更安全。为了尽可能减小对结晶罐4内已结晶的物料造成的影响，第二保护套管12的远离第一保护套管11的部分由绝热材料制成，而与第一保护套管11连接的部分则由导热性好的材料制成。在结晶罐4的底部设有放料管，在放料管上设有放料阀，结晶好的葡萄糖糖膏通过放料管排放到分离工序进行固液分离，得到葡萄糖晶体。

结晶罐4可根据生产需求设置为任意多台，每台结晶罐4的进料口分别通过支管与第一输送管相连通，在每条支管上分别设有进料阀，用于控制葡萄糖浆和晶种悬浮液的进料量。

实施例2：葡萄糖降温结晶方法。

本发明方法包括以下步骤：

a、设置一套如实施例1所述的葡萄糖降温结晶装置。

b、接通第二无菌空气进口，调节压力阀，使螺旋输送绞龙3内保持正压状态，防止晶种在输送过程中染菌。

c、启动螺旋输送绞龙3，在螺旋输送绞龙3底部的加料口加入晶种，使晶种由螺旋输送绞龙3送入晶种混配罐2内。

d、打开第二输送泵6和第二控制阀，向晶种混配罐2内加入葡萄糖浆，同时开启搅拌装置和换热盘管8，使晶种均匀悬浮在糖浆中，形成晶种悬浮液，晶种悬浮液的温度通过换热盘管8控制在45℃左右；在晶种混配过程中，接通第一无菌空气进口，使晶种混配罐2内保持正压状态；若晶种混配罐2内的糖浆浓度较大时，通过进水管向晶种混配罐2中喷入适量纯水，以将糖浆溶液稀释。

e、关闭螺旋输送绞龙3、第二输送泵6和第二控制阀，打开晶种混配罐2的排液泵7和排液阀，将配制好的晶种悬浮液加入结晶罐4中。将晶种以悬浮液的形式加入结晶罐4中，可使晶种与结晶罐4内的葡萄糖浆迅速混合均匀，避免晶种结块现象和出现伪晶，提高结晶效果。

f、关闭排液泵7和排液阀，打开第一输送泵5和第一控制阀，向结晶罐4中加入葡萄糖浆；关闭第一输送泵5和第一控制阀，接通结晶罐4上的第三无菌空气进口，使结晶罐4内保持正压状态，开启降温装置，使结晶罐4内的糖浆降温结晶。

g、在结晶过程中，每隔1~3h开启电加热棒10，每次加热时间为3~8min，以将包裹在温度探头9上的晶粒熔化。为了保证尽可能小的影响结晶罐4内已经结晶的物料，电加热棒10的开启间隔时间优选为2h，每次的加热时间优选为5min，这样既可保证包裹在温度探头9上的晶粒完全熔化，又不会对已经结晶的物料造成较大影响，为防止因温度过高而使晶粒烧焦，电加热棒10的加热温度不超过80℃，当温度探头9检测的温度达到80℃时，控制系统自动切断电加热棒10的电源。

h、降温结晶过程结束后，关闭降温装置，打开结晶罐4底部的放料阀，将结晶好的葡萄糖糖膏排入分离工序进行固液分离；放料完毕后，关闭放料阀，开启电加热棒10，使包裹在温度探头9上的晶粒完全熔化后关闭电加热棒10，然后开始下一个结晶循环。

本方法先将晶种配制成晶种悬浮液，再将晶种悬浮液加入到结晶罐内，晶种悬浮液可快速与结晶罐内的葡萄糖浆混合均匀，避免晶种在结晶罐内形成团粒而造成后续结晶过程难以控制的问题，保证结晶效果。

Claims (9)

1.一种葡萄糖降温结晶装置，其特征是，包括有：用于储存葡萄糖浆的糖浆罐，用于配制晶种悬浮液的晶种混配罐，用于向所述晶种混配罐中输送晶种的螺旋输送绞龙，以及用于对葡萄糖浆进行降温以使其结晶的结晶罐；

在所述糖浆罐的底部设有用于向所述结晶罐内输送糖浆的第一输送管和用于向所述晶种混配罐内输送糖浆的第二输送管，在所述第一输送管上设有第一输送泵和第一控制阀，在所述第二输送管上设有第二输送泵和第二控制阀；所述第一输送管的末端和所述第二输送管的末端均返回连接到所述糖浆罐的顶部；

在所述晶种混配罐的顶部设有糖浆进口、晶种进口和第一无菌空气进口，所述糖浆进口通过加料管道与所述第二输送管相连通，在所述加料管道上设有加料阀；在所述晶种混配罐的底部设有排液管，在所述排液管上设有排液泵和排液阀，所述排液管的末端分成两路，其中一路连通到所述第一输送管上，另一路返回连接到所述晶种混配罐的顶部；在所述晶种混配罐的内部设有换热盘管和搅拌装置；

在所述螺旋输送绞龙的底部设有加料口，在所述螺旋输送绞龙的顶部设有出料口，所述出料口与所述晶种混配罐顶部的晶种进口连通，在所述螺旋输送绞龙上设有第二无菌空气进口；

在所述结晶罐的顶部设有进料口和第三无菌空气进口，所述进料口通过支管与所述第一输送管相连通，在所述结晶罐的底部设有放料管，在所述放料管上设有放料阀，在所述结晶罐上设有降温装置；在所述结晶罐的内部设有温度探头和电加热棒，所述温度探头与所述降温装置相连；在所述温度探头外套设有第一保护套管，在所述电加热棒外套设有第二保护套管，所述第二保护套管的末端为封闭端，所述第二保护套管与所述第一保护套管并排设置，且两者的管体焊接在一起；

所述第一无菌空气进口、第二无菌空气进口和第三无菌空气进口分别通过管道与无菌空气输送管道相连，在各无菌空气进口的管道上分别设有压力阀。

2.根据权利要求1所述的葡萄糖降温结晶装置，其特征是，所述结晶罐设有若干个，每个所述结晶罐的进料口分别通过支管与所述第一输送管连通，在每个所述支管上分别设有进料阀。

3.根据权利要求1所述的葡萄糖降温结晶装置，其特征是，所述第二保护套管与所述第一保护套管连接的部分由导热材料制成，所述第二保护套管的远离所述第一保护套管的部分由热绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的葡萄糖降温结晶装置，其特征是，在所述晶种混配罐的顶部还设有用于加入纯水的进水管，所述进水管的出水端伸入所述晶种混配罐的内部，在所述进水管的出水端设有喷头。

5.根据权利要求1所述的葡萄糖降温结晶装置，其特征是，所述电加热棒为干烧型电加热棒，且所述电加热棒的温度上限为85℃。

6.一种葡萄糖降温结晶方法，其特征是，包括以下步骤：

a、设置一套如权利要求1所述的葡萄糖降温结晶装置；

b、接通第二无菌空气进口，调节压力阀，使螺旋输送绞龙内保持正压状态；

c、开启螺旋输送绞龙，在螺旋输送绞龙的加料口加入晶种，使晶种由螺旋输送绞龙送入晶种混配罐内；

d、打开第二输送泵和第二控制阀，向晶种混配罐内加入糖浆，同时开启搅拌装置和换热盘管，使晶种均匀悬浮在糖浆中，形成晶种悬浮液；在晶种混配过程中，接通第一无菌空气进口，使晶种混配罐内保持正压状态；

e、关闭螺旋输送绞龙、第二输送泵和第二控制阀，打开晶种混配罐的排液泵和排液阀，将晶种悬浮液加入结晶罐中；

f、关闭排液泵和排液阀，打开第一输送泵和第一控制阀，向结晶罐中加入葡萄糖浆；关闭第一输送泵和第一控制阀，接通结晶罐上的第三无菌空气进口，使结晶罐内保持正压状态开启降温装置，使结晶罐内的糖浆降温结晶；

g、在结晶过程中，每隔1~3h开启电加热棒，每次加热时间为3~8min，以将包裹在温度探头上的晶粒熔化；

h、降温结晶过程结束后，关闭降温装置，打开结晶罐底部的放料阀，使结晶好的葡萄糖糖膏排出；放料完毕后，关闭放料阀，开启电加热棒，使包裹在温度探头上的晶粒完全熔化后关闭电加热棒，然后开始下一个结晶循环。

7.根据权利要求6所述的葡萄糖降温结晶方法，其特征是，所述步骤d中晶种悬浮液的温度控制在45~50℃。

8.根据权利要求6所述的葡萄糖降温结晶方法，所述步骤g和步骤h中，电加热棒的加热温度不超过80℃。

9.根据权利要求6所述的葡萄糖降温结晶方法，其特征是，所述步骤g中，每隔2h开启电加热棒，每次加热时间为5min。