CN110835656A - 一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺 - Google Patents

一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，涉及糖浆纯化技术领域，其技术方案要点是包括如下步骤：一次过滤：向糖浆中加入助滤剂进行一次过滤；二次过滤：向过滤后的糖浆中继续加入活性炭进行二次过滤；离子交换：将过滤后的糖浆通入若干组离子交换装置中去除糖浆中的杂质离子；将离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中进行过滤，将得到的滤出液加入至蒸发器中进行蒸发，最终得到糖浆。本发明解决了沙琪玛会出现粘袋、变硬、返砂的问题，达到了通过降低沙琪玛糖浆中蛋白质含量，从而延长沙琪玛货架期的效果。

Description

一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺
技术领域
本发明涉及糖浆纯化技术领域，更具体的说，它涉及一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺。
背景技术
传统工艺制造沙琪玛采用蔗糖熬制粘稠后附着在产品表面进行粘合，蔗糖在高温熬制后颜色发黄发黑会影响沙琪玛产品本身的颜色；同时，随着沙琪玛货架期的延长，沙琪玛会出现变硬、返砂、粘袋、发黄的现象，影响沙琪玛的外观和口感。
现有技术可参考授权公告号为CN201410606161.5的中国发明专利，其公开了一种基于膜技术的精炼糖澄清糖浆除杂脱色工艺，包括如下步骤：糖浆经过压滤后输送到微滤装置进行微滤，去除微滤浓缩液，得到微滤透过液；微滤透过液进入超滤装置，第一级超滤浓缩液经过进一步浓缩处理、杀菌后制成液体糖；末级超滤透过液进入精炼糖的后续工艺。微滤膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯或者陶瓷膜；超滤膜材料为聚醚砜、聚偏氟乙烯或者薄膜复合膜。微滤膜用于除去糖浆中的悬浮物，部分胶体，不溶物等细小的颗粒杂质；超滤膜用于除去糖浆中的色素、部分胶体、酚类物质、淀粉颗粒等非糖杂质，达到降低色值、浊度、粘度，提高纯度的目的。
但是，由于糖浆中存在的蛋白质以及杂质是导致沙琪玛出现变硬、返砂、粘袋、发黄现象的主要原因，上述膜过滤技术无法有效去除糖浆中的蛋白质，依然无法避免沙琪玛在货架期延长时，出现粘袋、变硬、返砂等现象。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的在于提供一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其具有减少糖浆中蛋白质含量的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，包括如下步骤：
S1.一次过滤：向糖浆中加入助滤剂进行一次过滤；
S2.二次过滤：向过滤后的糖浆中继续加入活性炭进行二次过滤；
S3.离子交换：将S2中过滤后的糖浆通入若干组离子交换装置中去除糖浆中的杂质离子；
S4.将S3中离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中，将得到的滤出液加入至蒸发器中进行蒸发，最终得到糖浆。
通过采用上述技术方案，保安过滤器可以去除糖浆中的悬浮物和微粒，降低糖浆中的固体颗粒对膜堆装置的滤芯造成损害。膜堆装置中采用纤维炭滤膜；由于纤维炭滤膜是正电滤材，在电离作用下可以使蛋白质主链断裂，从而降低大蛋白分子的分子质量；同时纤维炭滤膜可以截留糖浆中小蛋白分子，从而降低糖浆中的蛋白质含量。当糖浆中的蛋白质含量降低时，会减少沙琪玛在货架期延长时，出现变硬、返砂、粘袋、发黄的现象。
本发明进一步设置为：所述助滤剂为珍珠岩，助滤剂的添加量为20-40kg/75m³糖浆；一次过滤过程中，过滤温度为55-60℃，压力为0.2-0.4MPa。
通过采用上述技术方案，珍珠岩颗粒表面锯齿状的滤饼会互相咬合联结形成粗糙的滤隙，滤饼本身对粒子具有阻挡作用，同时由于滤隙的存在使得珍珠岩具有渗透能力。珍珠岩可以对糖浆进行脱色处理，增加糖浆的透射比。
本发明进一步设置为：二次过滤过程中，活性炭添加量为20-40kg/75m³糖浆，过滤温度为50-55℃，压力为0.2-0.4MPa。
通过采用上述技术方案，活性炭结构稳定，具有去除有机物、重金属、细菌等有害物质，通过活性炭进一步对糖浆进行脱色处理，增加糖浆的透射比。
本发明进一步设置为：所述离子交换装置至少有三组，且至少有一组离子交换装置作为备用；每组所述离子交换装置包括一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱；每个阳离子交换柱均与一个阴离子交换柱串联连接；阳离子交换柱中设置有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中设置有阴离子交换树脂。
通过采用上述技术方案，糖浆先进入阳离子交换柱与阳离子交换树脂接触，糖浆中的钠离子、镁离子、钙离子等杂质阳离子与阳离子交换树脂中的官能团发生置换反应，从而将杂质离子吸收并置换出氢离子。之后糖浆再通入阴离子交换柱中与阴离子交换树脂接触，糖浆中的杂质阴离子与阴离子交换树脂中的官能团发生置换反应，从而将杂质阴离子吸收并置换出氢氧根离子，从而通过离子交换柱将糖浆中的杂质离子置换出来。当第一组离子交换柱组因多次过滤而出现离子交换树脂饱和的情况时，可开通第三组离子交换柱组继续过滤，以不影响过滤效率。
本发明进一步设置为：离子交换去除杂质离子的具体工艺如下：将S2中过滤后的糖浆持续通入离子交换装置中直至树脂饱和；离子交换结束后由离子交换柱底部注水使糖浆脱出；离子交换结束后分别对阴、阳离子交换树脂进行再生。
通过采用上述技术方案，利用离子交换装置的交换和吸附作用，除去糖液中的无机盐、有机杂质和色素，当绝大部分固定在树脂上的原始离子被置换下来后，树脂就会失效，树脂需要盐酸和氢氧化钠再生，使树脂上的活性基团还原，产生的灰分会随着再生溶液和冲洗排除系统。
本发明进一步设置为：阴、阳离子交换树脂再生的具体工艺如下：使用质量浓度为5%的稀盐酸冲洗阳离子交换柱，使用质量浓度为4%的氢氧化钠冲洗阴离子交换柱，冲洗至阴、阳离子交换柱的电导率≤150μs/cm。
通过采用上述技术方案，当绝大部分固定在树脂上的原始离子被置换下来，树脂失去吸附功能，树脂需要盐酸和氢氧化钠再生，使树脂上的活性基团还原，产生的灰分会随着再生溶液和冲洗排出系统。
本发明进一步设置为：所述膜堆装置至少为八组，且至少两组膜堆装置作为备用；每组膜堆装置中沿竖向串联设置有四个纤维炭滤膜。
通过采用上述技术方案，通过纤维炭滤膜使蛋白质主链断裂，从而降低大蛋白分子的分子质量；同时纤维炭滤膜可以截留糖浆中小蛋白分子，从而降低糖浆中的蛋白质含量；沿竖向设置的四个纤维炭滤膜可以降低中小蛋白分子随滤液滤出的可能性。
本发明进一步设置为：膜堆装置进行过滤的具体工艺如下：进出料压力≤1.5bar，清洗水温≥80℃，时间≥40分钟，冲洗流速为过滤流速的1.5-2.0倍。
通过采用上述技术方案，通过对进出料压力的设定，便于增强纤维炭滤膜对蛋白质的过滤效果。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.糖浆先后经过珍珠岩和活性炭进行脱色处理，增加糖浆的透射比；
2.通过设置离子交换装置，离子交换树脂中携带的原始离子可以对糖浆中的杂质离子进行置换，从而去除糖浆中的杂质离子；
3.通过设置膜堆装置，纤维炭滤膜可以截留糖浆中小蛋白分子，从而降低糖浆中的蛋白质含量，减少沙琪玛在货架期延长时，出现变硬、返砂、粘袋、发黄的现象。
具体实施方式
实施例
实施例1：一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，包括如下步骤：
S1.一次过滤：将糖浆加入脱色罐中，调节糖浆pH4.0，向脱色罐中加入助滤剂珍珠岩，助滤剂添加量为20kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为58℃，压力为0.3MPa进行一次过滤。
S2.二次过滤：继续向脱色罐中加入活性炭，活性炭添加量为30kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为52℃，压力为0.3MPa进行二次过滤。
S3.将S2中过滤后的糖浆持续通入三组离子交换装置中直至树脂饱和；离子交换结束后由离子交换柱底部注水使糖浆脱出，离子交换柱出料的糖浆电导率≤5μs/cm，透光率≥98%。离子交换结束后使用质量浓度为5%的稀盐酸冲洗阳离子交换柱，使用质量浓度为4%的氢氧化钠冲洗阴离子交换柱，冲洗至阴、阳离子交换柱的电导率≤150μs/cm。
每组离子交换装置包括一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱；每个阳离子交换柱均与一个阴离子交换柱串联连接；阳离子交换柱中设置有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中设置有阴离子交换树脂。其中一组离子交换装置作为备用。
S4.将S3中离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中，进出料压力≤1.5bar，清洗水温≥80℃，时间≥40分钟，冲洗流速为过滤流速的1.5-2.0倍。过滤结束后滤出液加入至蒸发器中蒸发多余的水分，最终得到糖浆。膜堆装置采用纤维炭滤膜。膜堆装置至少为八组，且至少两组膜堆装置作为备用；每组膜堆装置中沿竖向串联设置有四个纤维炭滤膜。
实施例2：实施例2和实施例1的区别在于，珍珠岩添加量为30kg/75m3糖浆。
实施例3：实施例3和实施例1的区别在于，珍珠岩添加量为40kg/75m3糖浆。
实施例4：实施例4和实施例1的区别在于，活性炭添加量为20kg/75m³糖浆。
实施例5：实施例5和实施例1的区别在于，活性炭添加量为40kg/75m3糖浆。
实施例6：一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，包括如下步骤：
S1.一次过滤：将糖浆加入脱色罐中，调节糖浆pH3.3，向脱色罐中加入助滤剂珍珠岩，助滤剂添加量为30kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为55℃，压力为0.2MPa进行一次过滤。
S2.二次过滤：继续向脱色罐中加入活性炭，活性炭添加量为30kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为50℃，压力为0.2MPa进行二次过滤。
S3.将S2中过滤后的糖浆持续通入三组离子交换装置中直至树脂饱和；离子交换结束后由离子交换柱底部注水使糖浆脱出，离子交换柱出料的糖浆电导率≤5μs/cm，透光率≥98%。离子交换结束后使用质量浓度为5%的稀盐酸冲洗阳离子交换柱，使用质量浓度为4%的氢氧化钠冲洗阴离子交换柱，冲洗至阴、阳离子交换柱的电导率≤150μs/cm。
每组离子交换装置包括一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱；每个阳离子交换柱均与一个阴离子交换柱串联连接；阳离子交换柱中设置有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中设置有阴离子交换树脂。其中一组离子交换装置作为备用。
S4.将S3中离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中，进出料压力≤1.5bar，清洗水温≥80℃，时间≥40分钟，冲洗流速为过滤流速的1.5-2.0倍。过滤结束后滤出液加入至蒸发器中蒸发多余的水分，最终得到糖浆。膜堆装置采用纤维炭滤膜。膜堆装置至少为八组，且至少两组膜堆装置作为备用；每组膜堆装置中沿竖向串联设置有四个纤维炭滤膜。
实施例7：一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，包括如下步骤：
S1.一次过滤：将糖浆加入脱色罐中，调节糖浆pH4.5，向脱色罐中加入助滤剂珍珠岩，助滤剂添加量为30kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为60℃，压力为0.4MPa进行一次过滤。
S2.二次过滤：继续向脱色罐中加入活性炭，活性炭添加量为30kg/75m³糖浆，调节脱色罐温度为55℃，压力为0.4MPa进行二次过滤。
S3.将S2中过滤后的糖浆持续通入三组离子交换装置中直至树脂饱和；离子交换结束后由离子交换柱底部注水使糖浆脱出，离子交换柱出料的糖浆电导率≤5μs/cm，透光率≥98%。离子交换结束后使用质量浓度为5%的稀盐酸冲洗阳离子交换柱，使用质量浓度为4%的氢氧化钠冲洗阴离子交换柱，冲洗至阴、阳离子交换柱的电导率≤150μs/cm。
每组离子交换装置包括一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱；每个阳离子交换柱均与一个阴离子交换柱串联连接；阳离子交换柱中设置有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中设置有阴离子交换树脂。其中一组离子交换装置作为备用。
S4.将S3中离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中，进出料压力≤1.5bar，清洗水温≥80℃，时间≥40分钟，冲洗流速为过滤流速的1.5-2.0倍。过滤结束后滤出液加入至蒸发器中蒸发多余的水分，最终得到糖浆。膜堆装置采用纤维炭滤膜。膜堆装置至少为八组，且至少两组膜堆装置作为备用；每组膜堆装置中沿竖向串联设置有四个纤维炭滤膜。
对比例
对比例1：对比例1和实施例1的区别在于，珍珠岩添加量为10kg/75m3糖浆。
对比例2：对比例2和实施例1的区别在于，珍珠岩添加量为50kg/75m3糖浆。
对比例3：对比例3和实施例4的区别在于，活性炭添加量为10kg/75m3糖浆。
对比例4：对比例4和实施例4的区别在于，活性炭添加量为50kg/75m3糖浆。
对比例5：对比例5和实施例1的区别在于，不加入助滤剂珍珠岩。
对比例6：对比例6和实施例4的区别在于，不加入活性炭。
对比例7：对比例7和实施例1的区别在于，糖浆经保安过滤器初滤后，加入至微滤装置中，微滤膜为聚偏氟乙烯膜。
对比例8：对比例8和实施例1的区别在于，糖浆经保安过滤器初滤后，加入至超滤装置中，超滤膜为聚醚砜膜。
性能检测试验
依照GB/T 20882-2007，分别测定实施例1-7以及对比例1-8纯化得到的糖浆干物质含量、麦芽糖含量、pH、透射比以及不溶性颗粒物含量，结果如表1所示；分别测定糖浆熬煮过程中的熬制温度，结果如表1所示。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
根据表1中各组实施例以及对比例的数据可知：随着珍珠岩或活性炭的加入量的发生变化，干物质含量以及干物质中葡萄糖的含量变化不大；当不加入珍珠岩或活性炭时，同样不影响干物质含量和干物质中葡萄糖的含量。当选用不同的滤膜对糖浆进行过滤时，由于聚偏氟乙烯膜或聚醚砜膜对蛋白质不具有过滤作用，可以发现干物质含量增大，同时葡萄糖占干物质含量减小。
珍珠岩或活性炭的加入量不影响糖浆的pH。选用聚偏氟乙烯膜或聚醚砜膜对糖浆进行过滤同样对糖浆的pH不造成影响。
珍珠岩的加入量在20-40kg/75m³范围内逐渐增大时，糖浆的透射比逐渐增大；珍珠岩的加入量继续增大至50kg/75m³时，糖浆的透射比没有显著变化；珍珠岩的加入量为10kg/75m³时，糖浆的透射比显著降低。活性炭的加入量在20-40kg/75m³范围内逐渐增大时，糖浆的透射比逐渐增大；活性炭的加入量继续增大至50kg/75m³时，糖浆的透射比没有显著变化；活性炭的加入量为10kg/75m³时，糖浆的透射比显著降低。
珍珠岩或活性炭的加入量对不溶性颗粒物含量的影响不大；当选用聚偏氟乙烯膜或聚醚砜膜对糖浆进行过滤会降低糖浆中的不溶性颗粒物含量。
珍珠岩或活性炭的加入量对谭江的熬制温度影响不大；当选用偏氟乙烯膜或聚醚砜膜对糖浆进行过滤，熬制温度明显降低。由于偏氟乙烯膜或聚醚砜膜不具备过滤蛋白质的能力，糖浆中的蛋白质含量增大时，会导致熬制温度增高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1.一次过滤：向糖浆中加入助滤剂进行一次过滤；
S2.二次过滤：向过滤后的糖浆中继续加入活性炭进行二次过滤；
S3.离子交换：将S2中过滤后的糖浆通入若干组离子交换装置中去除糖浆中的杂质离子；
S4.将S3中离子交换结束的糖浆加入保安过滤器中进行初滤，将收集滤液加入至膜堆装置中进行过滤，将得到的滤出液加入至蒸发器中进行蒸发，最终得到糖浆。
2.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：所述助滤剂为珍珠岩，助滤剂的添加量为20-40kg/75m³糖浆；一次过滤过程中，过滤温度为55-60℃，压力为0.2-0.4MPa。
3.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：二次过滤过程中，活性炭添加量为20-40kg/75m³糖浆，过滤温度为50-55℃，压力为0.2-0.4MPa。
4.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：所述离子交换装置至少有三组，且至少有一组离子交换装置作为备用；每组所述离子交换装置包括一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱；每个阳离子交换柱均与一个阴离子交换柱串联连接；阳离子交换柱中设置有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中设置有阴离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：离子交换去除杂质离子的具体工艺如下：将S2中过滤后的糖浆持续通入离子交换装置中直至树脂饱和；离子交换结束后由离子交换柱底部注水使糖浆脱出；离子交换结束后分别对阴、阳离子交换树脂进行再生。
6.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：阴、阳离子交换树脂再生的具体工艺如下：使用质量浓度为5%的稀盐酸冲洗阳离子交换柱，使用质量浓度为4%的氢氧化钠冲洗阴离子交换柱，冲洗至阴、阳离子交换柱的电导率≤150μs/cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：所述膜堆装置至少为八组，且至少两组膜堆装置作为备用；每组膜堆装置中沿竖向设置有四个纤维炭滤膜。
8.根据权利要求1所述的一种基于多糖纤维炭除胶技术的沙琪玛糖浆纯化工艺，其特征在于：膜堆装置进行过滤的具体工艺如下：进出料压力≤1.5bar，清洗水温≥80℃，时间≥40分钟，冲洗流速为过滤流速的1.5-2.0倍。
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