CN206624888U - 一种低聚木糖的提纯浓缩设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种低聚木糖的提纯浓缩设备，包括水解装置、与水解装置连接的预处理装置、与预处理装置连接的一级浓缩装置、与一级浓缩装置连接的脱盐装置、与脱盐装置连接的二级浓缩装置、与二级浓缩装置连接的蒸发提取装置、与一级浓缩装置和二级浓缩装置连接的透析液回收装置。本实用新型属于低聚木糖制备领域，使用的原材料廉价易得，方便大规模生产；膜法处理设备能耗较低，降低运行成本；膜法提纯浓缩低聚木糖，避免活性炭形成固体垃圾；自动化程度高，生产效率高，经济效益好，节能环保；不使用活性炭以及其他药剂，不会形成固体垃圾，排放液可直接环保处理。

Description

一种低聚木糖的提纯浓缩设备
技术领域
本实用新型属于低聚木糖制备领域，更具体的涉及一种低聚木糖的提纯浓缩设备。
背景技术
低聚木糖属于不能消化的碳水化合物，能够通过对肠道益生菌的调整赋予宿主健康益处。低聚木糖的益生作用主要是刺激乳酸菌和双歧杆菌的增殖，作为益生元其在食品和药品工业有重要的应用价值。低聚木糖的主要的生产方式是从木质纤维素生物质中的半纤维素水解获得，酸水解是一种常用的方法。但是由于半纤维素结构致密，酸水解处理时间过长导致存在副产物（如糠醛）浓度较高和低聚木糖产率低等问题。现已公布的专利低聚木糖的制备方法（专利号ZL200410023875.X）中介绍了一种将玉米芯中的半纤维素转化为木聚糖并从中提纯低聚木糖的方法，但是这种方法缺点在于：玉米芯原料在南方不易得到，这使得工业生产困难、产品成本较高。
从原料上来说，目前主要是从玉米芯、甘蔗渣、椰子壳等材料中进行提取，产量小，大规模生产经济成本过高；另外，提纯的过程中会利用到活性炭，形成不可回收的固体垃圾，造成较大的环保压力；而且，通过直接蒸发进行浓缩会使得运营成本大大增加。为此，本发明人设计出一种能很好解决上述问题的低聚木糖提纯浓缩设备。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是现有设备中使用活性炭所造成的固体垃圾问题、直接蒸发浓缩造成的运营成本偏高问题和提取浓度偏低问题、以及产品原料种类问题。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
本实用新型提供的一种低聚木糖的提纯浓缩设备，包括水解装置、与水解装置连接的预处理装置、与预处理装置连接的一级浓缩装置、与一级浓缩装置连接的脱盐装置、与脱盐装置连接的二级浓缩装置、与二级浓缩装置连接的蒸发提取装置，所述水解装置使用水解酶将木浆或者竹浆水解为低聚木糖；所述预处理装置内固定设置有用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见颗粒物的滤袋，且所述预处理装置为膜分离装置，通过在膜分离装置内固定设置膜芯用于去除水解液中的蛋白质等杂质；所述一级浓缩装置为膜浓缩装置，通过在一级浓缩装置内固定设置膜芯使得低聚木糖与水分子分离；所述脱盐装置内固定设置有用于将低聚木糖中的糖类和盐分分离的脱盐装置；所述二级浓缩装置内固定设置有用于提高浓缩液中低聚木糖浓度的膜芯。
进一步的，所述预处理装置内的滤袋为微米级滤袋，微米级滤袋用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见的颗粒物，之后水解液进入预处理装置内的膜芯，用于去除水解液中的蛋白质等杂质。
更进一步的，所述预处理装置内的膜芯为卷式超滤膜、卷式纳滤膜或卷式超滤膜与卷式纳滤膜的组合。
进一步的，所述一级浓缩装置内的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合。
进一步的，所述脱盐装置还包括蒸发回收装置、电渗析装置和离子交换树脂装置。
进一步的，所述二级浓缩装置内的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合。
进一步的，还包括与所述一级浓缩装置和二级浓缩装置连接的透析液回收装置，该透析液回收装置将一级浓缩装置和二级浓缩装置内膜芯透析出的液体进行回收利用。
有益效果：
1.使用的原材料廉价易得，方便大规模生产；
2.膜法处理设备能耗较低，降低运行成本；
3.膜法提纯浓缩低聚木糖，避免活性炭形成固体垃圾；
4.自动化程度高，生产效率高，经济效益好，节能环保；
5.不使用活性炭以及其他药剂，不会形成固体垃圾，排放液可直接进行环保处理。
附图说明
图1为本实施例各装置的连接示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实施例提供的一种低聚木糖的提纯浓缩设备，包括水解装置100、与水解装置100连接的预处理装置101、与预处理装置101连接的一级浓缩装置102、与一级浓缩装置102连接的脱盐装置103、与脱盐装置103连接的二级浓缩装置104、与二级浓缩装置104连接的蒸发提取装置105，与一级浓缩装置102和二级浓缩装置104连接的透析液回收装置106，所述水解装置100使用水解酶，用于将木浆或者竹浆水解为低聚木糖等小分子糖；所述预处理装置101内固定设置有用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见颗粒物的滤袋，且所述预处理装置101为膜分离装置，通过在膜分离装置内固定设置膜芯用于去除水解液中的蛋白质等杂质；所述一级浓缩装置102为膜浓缩装置，通过在一级浓缩装置102中固定设置膜芯使得低聚木糖与水分子分离；所述脱盐装置103用于将低聚木糖中的糖类和盐分分离；所述二级浓缩装置104内固定设置透析膜，用于提高浓缩液中低聚木糖的浓度；所述蒸发提取装置105用于将二级浓缩装置104浓缩过后的低聚木糖通过蒸发的方式进行提取；所述透析液回收装置106将一级浓缩装置102和二级浓缩装置104内膜芯透析出的液体进行回收利用。所述水解装置100、预处理装置101、一级浓缩装置102、脱盐装置103、二级浓缩装置104、蒸发提取装置105和透析液回收装置106均可在市场上直接购买或通过现有技术制作出。
本实施例中，所述水解装置100使用水解酶将木浆或者竹浆水解为低聚木糖等小分子糖，该水解液的PH为5-9，温度为10-180℃，最终水解液中的低聚木糖含量为0.25%-30%。
所述预处理装置101使用膜芯，用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见的颗粒物，该预处理装置101的运行压力为1-20bar。所用过滤膜芯为卷式超滤膜、卷式纳滤膜或卷式超滤膜与卷式纳滤膜的组合。
本实施例中，所述一级浓缩装置102浓缩所用的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合，该一级浓缩装置102的运行压力为1-40bar。
本实施例中，所述脱盐装置103还包括蒸发回收装置、电渗析装置和离子交换树脂装置，所述蒸发回收装置用于将低聚木糖中分离出的盐分与水分进行分离；所述电渗析装置可以分离出不同类型的离子，进行溶液的脱盐浓缩；所述离子交换树脂装置能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，进行分离和提纯。
本实施例中，所述二级浓缩装置104浓缩所用的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合。
上述工艺中各工段运行的温度范围为5-50℃、运行压力范围为1-40bar，单支膜元件压差不超过1bar。
如图1所示，本实施例低聚木糖的具体提纯浓缩过程为：把木浆或者竹浆倒入水解装置100中，该水解装置100主要为了将半纤维素水解为低聚木糖和阿拉伯糖等小分子糖，水解液经过滤后，水解液进入所述预处理装置101，经预处理装置101处理后的浓缩液中含有大分子蛋白及其他杂质，将其进行深度的环保处理，而含有低聚木糖及小分子糖类的透析液则进入所述一级浓缩装置102。一级浓缩装置102使得低聚木糖与水分子分离，经一级浓缩的透析液可被透析液回收装置106回收利用，浓缩液则进入脱盐装置103，在脱盐装置103中脱除系统里面的小分子盐分，脱盐后的溶液进入二级浓缩装置104，而盐分则经蒸发回收。在二级浓缩装置104中，经二级浓缩的透析液可被透析液回收装置106回收利用，浓缩液则再进入蒸发提取装置105中进行最后的蒸发提取，获取高浓度的低聚木糖。
本实用新型不仅能够有效降低能耗，而且还能解决浓缩后料液杂质较多的难题，一次性固定投资使得运营成本小。一方面降低了生产成本、提高了产品质量，另一方面，浓缩过程中，不添加药剂，不形成固体垃圾，更有利于环境保护。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：包括水解装置、与水解装置连接的预处理装置、与预处理装置连接的一级浓缩装置、与一级浓缩装置连接的脱盐装置、与脱盐装置连接的二级浓缩装置、与二级浓缩装置连接的蒸发提取装置，所述水解装置使用水解酶将木浆或者竹浆水解为低聚木糖；所述预处理装置内固定设置有用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见颗粒物的滤袋，且所述预处理装置为膜分离装置，通过在膜分离装置内固定设置膜芯用于去除水解液中的蛋白质杂质；所述一级浓缩装置为膜浓缩装置，通过在一级浓缩装置内固定设置膜芯使得低聚木糖与水分子分离；所述脱盐装置内固定设置有用于将低聚木糖中的糖类和盐分分离的脱盐装置；所述二级浓缩装置内固定设置有用于提高浓缩液中低聚木糖浓度的膜芯。
2.根据权利要求1所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：所述预处理装置内的滤袋为微米级滤袋，微米级滤袋用于过滤低聚木糖水解液中肉眼可见的颗粒物，之后水解液进入预处理装置内的膜芯，将水解液中的蛋白质杂质去除。
3.根据权利要求1或2所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：所述预处理装置内的膜芯为卷式超滤膜、卷式纳滤膜或卷式超滤膜与卷式纳滤膜的组合。
4.根据权利要求1所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：所述一 级浓缩装置内的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合。
5.根据权利要求1所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：所述脱盐装置还包括蒸发回收装置、电渗析装置和离子交换树脂装置。
6.根据权利要求1所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：所述二级浓缩装置内的膜芯为卷式纳滤膜、卷式反渗透膜或卷式纳滤膜与卷式反渗透膜的组合。
7.根据权利要求1所述的低聚木糖的提纯浓缩设备，其特征在于：还包括与所述一级浓缩装置和二级浓缩装置连接的透析液回收装置，该透析液回收装置将一级浓缩装置和二级浓缩装置内膜芯透析出的液体进行回收利用。
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