CN209584280U - 一种连续膜生产甜菜糖的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种连续膜生产甜菜糖的系统，属于制糖领域，所述系统包括渗汁器（1）、旋液器Ⅰ（3）、高频振动筛Ⅰ（5）、混合器（7）、静态混合器（8）、旋液器Ⅱ（9）、高频振动筛Ⅱ（11）、超滤膜（14）、纳滤膜（15）、反渗透膜组（18）、蒸发器（19）和结晶器（20）。本实用新型提供的连续膜生产甜菜糖的系统，智能化连续操作、省掉石灰清净环节、无环境污染，与传统工艺的清汁相比，得到的预浓缩汁糖度提高10wt％‑16wt％，糖度的提高可使蒸发负荷降低百分比达60％‑70％；提高了效率，降低了成本。

Description

一种连续膜生产甜菜糖的系统

技术领域

本实用新型属于制糖领域，具体涉及一种连续膜生产甜菜糖的系统。

背景技术

甜菜制糖过程主要包括洗菜、切丝、提汁、澄清、蒸发浓缩、蒸发结晶、分离糖蜜、白砂糖装包等工序。因甜菜渗出汁中的非糖成分，包括悬浮颗粒、色素物质、盐类物质、还原糖、果胶和甜菜碱等，会影响糖品质量，并增加废蜜量和糖分损失，因此在进行糖汁浓缩和结晶之前，需要对渗出汁进行澄清，尽可能除去非糖杂质，以使糖汁纯度提高、粘度和色值降低，为煮糖制备优质的原料糖浆。糖汁澄清工序是制糖过程中最重要的工序，澄清效果的好坏直接决定白砂糖的品质和得率。目前采用传统糖汁澄清工序存在以下缺陷。

(1)甜菜中果胶含量较多，约占甜菜的2.5％-10％，在制糖渗出工段中，部分果胶被水解，对制糖的生产有较大的影响：增大糖液的粘度，降低其过滤性；影响清净效果，增加清净成本；阻碍蔗糖晶体的生长，影响结晶率；因此在蒸发、结晶前尽量将果胶除掉。目前糖汁澄清通过加入澄清剂来实现，常用的澄清剂有生石灰、二氧化碳和二氧化硫。按照所用主要澄清剂的不同，糖汁澄清工艺有碳酸法、亚硫酸法和石灰法三类。目前，甜菜糖厂通常采用双碳酸法对糖汁进行澄清，一般可除去渗出汁中30-45％的非糖分，效率太低，且石灰耗用较大，大量石灰渣处理难度大，对环境污染较为严重。

(2)清汁的锤度不够高，清汁中的主要非糖成分含量较高，包括无机盐、含氮物质、还原糖等，后续蒸发负荷重、能耗高、制糖效率低。

(3)由于水的汽化潜热很高，水的蒸发会消耗大量的热能和燃料，导致生产成本增加；另外，传统的蒸发浓缩过程，蒸发温度为125-135℃，糖汁停留时间长，长时间的高温容易使糖汁降解，颜色加深，糖汁质量下降，最终会影响产品的质量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提高一种连续膜生产甜菜糖的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种连续膜生产甜菜糖的系统，包括渗汁器、旋液器Ⅰ、高频振动筛Ⅰ、混合器、静态混合器、旋液器Ⅱ、高频振动筛Ⅱ、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜组、蒸发器和结晶器，所述渗汁器的出液口与旋液器Ⅰ的进液口相连，旋液器Ⅰ的上端出液口与高频振动筛Ⅰ的进液口相连，高频振动筛的出液口与混合器的进液口相连，混合器的出液口与静态混合器的进液口相连，静态混合器的出液口与旋液器Ⅱ的进液口相连，旋液器Ⅱ的上端出液口与高频振动筛Ⅱ的进液口相连，高频振动筛Ⅱ的出液口与超滤膜的进液口相连，超滤膜的出液口与纳滤膜的进液口相连，纳滤膜的出液口与反渗透膜组的进液口相连，反渗透膜组的出液口与蒸发器的进液口相连，蒸发器的出液口与结晶器相连。

进一步的，所述旋液器Ⅰ的下端出料口处设有接收器，所述旋液器Ⅱ的下端出液口设有渣液槽。

进一步的，所述超滤膜的截留分子量为10000Da。

进一步的，所述纳滤膜的截留分子量为200Da-500Da。

进一步的，所述纳滤膜的截留分子量为350Da。

进一步的，还包括结晶母液槽，所述结晶母液槽与结晶器液体出口相连。

进一步的，所述超滤膜采用专利号ZL201210582629.2所公开的膜元件，所述纳滤膜采用专利号ZL201210582629.2所公开的膜元件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的连续膜生产甜菜糖的系统，智能化连续操作、省掉石灰清净环节、无环境污染，与传统工艺的清汁相比，得到的预浓缩汁糖度提高10wt％-16wt％，同时，纯度提高3个百分点，另外，糖度的提高可使蒸发负荷降低百分比达60％-70％，提高了效率，降低了成本；本实用新型经反渗透膜系统进行预浓缩，将稀汁的锤度由24WT％提高到50WT％左右，再进入蒸发器中继续浓缩到70WT％，经过预浓缩后的糖汁量减少了约70％，只有约30％的水分进入多效蒸发系统，因此蒸发浓缩的能耗也减少了70％；同时糖汁在蒸发罐的停留时间短，糖汁降解和颜色加深的风险降低，产品的质量高。

附图说明

图1为本系统示意图；

图中：1-渗汁器，2-泵Ⅰ，3-旋液器，4-接收器，5-振动筛，6-泵Ⅱ，7-混合器，8-静态混合器，9-旋液器，10-渣液槽，11-振动筛，12-糖汁槽，13-泵Ⅲ，14-超滤膜，15-纳滤膜，16-储槽，17-泵Ⅳ，18-反渗透膜组，19-蒸发器，20-结晶器，21-结晶母液槽。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

实施例

一种连续膜生产甜菜糖的系统，包括渗汁器1、泵Ⅰ2、旋液器Ⅰ3、高频振动筛Ⅰ5、泵Ⅱ6、混合器7、静态混合器8、旋液器Ⅱ9、高频振动筛Ⅱ11、泵Ⅲ13、超滤膜14、纳滤膜15、泵Ⅳ17、反渗透膜组18、蒸发器19和结晶器20；

所述渗汁器1的出液口管道与旋液器Ⅰ3的进液口相连，渗汁器1和旋液器Ⅰ3之间设有泵Ⅰ2，旋液器Ⅰ3的上端出液口通过管道与高频振动筛Ⅰ5的进液口相连，高频振动筛Ⅰ5的出液口通过管道与混合器7的进液口相连，高频振动筛Ⅰ5与混合器7之间设有泵Ⅱ6，混合器7的出液口通过管道与静态混合器8的进液口相连，静态混合器8的出液口通过管道与旋液器Ⅱ9的进液口相连，旋液器Ⅱ9的上端出液口通过管道与高频振动筛Ⅱ11的进液口相连，高频振动筛Ⅱ11的出液口与超滤膜14的进液口相连，高频振动筛Ⅱ11与超滤膜14之间设有泵Ⅲ13，超滤膜14的出液口与纳滤膜15的进液口相连，纳滤膜15的出液口与反渗透膜组18的进液口相连，纳滤膜15与反渗透膜组18之间设有泵Ⅳ17，反渗透膜组18的出液口与蒸发器19的进液口相连，蒸发器19的出液口与结晶器20相连。

本实施例的工作过程为：泵Ⅰ2将从渗汁器1中流出的甜菜汁泵至旋液器Ⅰ3中，旋液器Ⅰ3除去甜菜汁中的泥沙和菜渣等大颗粒杂质；除去大颗粒杂质后的甜菜汁经旋液器Ⅰ3上端出液口流出，并进入高频振动筛Ⅰ5，高频振动筛Ⅰ5除去其中的微小颗粒杂质，经旋液器Ⅰ3分离出的大颗粒杂质从旋液器Ⅰ3下端出料口流出；泵Ⅱ6将从高频振动筛Ⅰ5出液口流出的甜菜汁泵入混合器7中，混合器7中装有复合酶，混合器7将甜菜汁与复合酶混合均匀，混合复合酶后的甜菜汁流入静态混合器8中进行连续酶解，将甜菜糖汁中的果胶等杂质降解，酶解后的混合液流入旋液器Ⅱ9中，旋液器Ⅱ9将其分离，旋液器Ⅱ9上端出液口流出的甜菜汁再进入高频振动筛Ⅱ11中，旋液器Ⅱ9下端出料口流出滤渣；经高频振动筛Ⅱ11处理的甜菜汁流入糖汁槽12中；泵Ⅲ13将糖汁槽12中的甜菜汁泵入超滤膜14中，超滤膜14为截留分子量为10000Da的所专利号ZL201210582629.2所公开的膜元件，其膜材质为聚偏氟乙烯，超滤膜14滤去甜菜汁中的大分子杂质和色素，得到澄清洁净的甜菜汁超滤液，超滤液中绝大部分为蔗糖，但仍有部分单糖和非糖组分；甜菜汁超滤液进入纳滤膜15中，纳滤膜15采用专利号ZL201210582629.2所公开的膜元件，其截留分子量为200Da-500Da，进一步优选350Da，除去甜菜汁超滤液中部分水分子、单糖以及小分子非糖杂质，并且保持双糖截留率达99.5％，得到24WT％的甜菜汁，经纳滤膜15处理后的甜菜汁流入储槽16中，泵Ⅳ17将储槽16中的甜菜汁泵入反渗透膜组18中，反渗透膜组18对其进行预浓缩，将甜菜汁的锤度由24WT％提高到50WT％左右，预浓缩之后的甜菜汁进入蒸发器19中浓缩至70WT％，70WT％的糖汁进入结晶器20中结晶。

本发明系统避免了蒸发水消耗大量的热能和燃料，导致生产成本增加。另外，传统的蒸发浓缩过程，蒸发温度(125-135℃)高，糖汁停留时间长，长时间的高温容易使糖汁降解，颜色加深，糖汁质量下降，最终会影响产品的质量。本发明经两级反渗透膜系统进行预浓缩，将稀汁的浓度由24WT％提高到50WT％左右，再进入多效蒸发系统继续浓缩到70WT％；得到的甜菜糖汁的浓缩液，送入五效蒸发器进行浓缩，糖度由50％浓缩至70％，浓缩温度为90-100℃，得到70％的甜菜糖浓缩液，减少了高温蒸发时间，糖汁降解和颜色加深的风险降低，产品的质量高。

进一步的，在旋液器Ⅰ3下方设有接收器4，收集从旋液器Ⅰ3下端出料口流出的废渣；在旋液器Ⅱ9下方设有渣液槽10，收集从旋液器Ⅱ9下端出料口流出的废渣液。

进一步的，还设有结晶母液槽21，所述结晶母液槽21与结晶器20的液体出口相连，用于收集结晶母液。

使用上述述系统来生产甜菜糖：

(1)预处理：将甜菜洗净切丝后，以水为溶剂在渗出器1中将甜菜中的糖分提取出来，得甜菜汁；

(2)除杂：采用旋液器Ⅰ3除去所述甜菜汁中夹杂的泥沙、菜渣等大颗粒杂质，再用高频振动筛Ⅰ5除去所述甜菜汁中的微小颗粒杂质，所述旋液器Ⅰ3和高频振动筛Ⅰ5耦合的操作温度均为60℃；

(3)酶解：除杂后的甜菜汁在混合器7中与复合酶混合均匀，所述复合酶由果胶酶和淀粉酶组成，果胶酶与淀粉酶的质量比为4:1，复合酶的加入量为每1L甜菜汁中加入10mg复合酶，复合酶与甜菜汁的混合液在静态混合器8中进行连续酶解，将甜菜糖汁中的果胶等杂质降解，酶解后的混合液进入旋液器Ⅱ9；

(4)膜过滤除杂：将从旋液器Ⅱ9上部出来的甜菜汁，经高频振动筛Ⅱ除去微粒，得滤清液，所述高频振动筛Ⅱ的通过筛孔为1000目；除去微粒的滤清液，再经超滤膜除去果胶等大颗粒杂质。

(5)单双糖的分离：将所述滤清液用超滤膜进行处理，滤去大分子的杂质和色素，得到澄清洁净的甜菜糖汁；将所述甜菜糖汁经过纳滤膜15处理滤除部分水分子、单糖以及小分子非糖杂质，双糖截留率达99.5％，糖汁初步浓缩至糖度24Wt％；

(6)浓缩结晶：将所述初浓缩糖汁经反渗透膜组18，在75℃温度、3MPa压力下处理后，将糖汁由糖度24wt％浓缩至50wt％；透过水为纯净水，可回用于生产工艺中；浓缩至糖度50wt％甜菜糖汁的浓缩液，送入蒸发器19进一步浓缩，浓缩温度为90℃，得到糖度70％的甜菜糖浓缩液；用常规方法结晶、分离、干燥，得到甜菜糖成品。

本实用新型处理与传统双碳酸法处理后进入蒸发器前的物料比较

用本实用新型进行预蒸发至糖度50wt％，对于传统的多效蒸发工艺，本实用新型技术与多效蒸发结合的新工艺可以节能70％。1吨甜菜糖由13wt％的稀汁浓缩到50wt％，需蒸发5.69吨水，按5效蒸发，消耗蒸汽0.3t/t计，蒸汽按120元/t计，则1吨甜菜糖需5.69*0.3*120＝204.84元。而用本实用新型方法处理，蒸发1吨水需10元/t，每吨可节省204.84-5.69*10＝147.94元，按年产5万吨砂糖计，仅蒸发1项每年可节约739.7万元，另外省去了石灰处理及去掉石灰窑以及环保费用尚未统计在内，由此可见，本实用新型可大大节省生产成本。

Claims (7)

1.一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：包括渗汁器（1）、旋液器Ⅰ（3）、高频振动筛Ⅰ（5）、混合器（7）、静态混合器（8）、旋液器Ⅱ（9）、高频振动筛Ⅱ（11）、超滤膜（14）、纳滤膜（15）、反渗透膜组（18）、蒸发器（19）和结晶器（20），所述渗汁器（1）的出液口与旋液器Ⅰ（3）的进液口相连，旋液器Ⅰ（3）的上端出液口与高频振动筛Ⅰ（5）的进液口相连，高频振动筛Ⅰ（5）的出液口与混合器（7）的进液口相连，混合器（7）的出液口与静态混合器（8）的进液口相连，静态混合器（8）的出液口与旋液器Ⅱ（9）的进液口相连，旋液器Ⅱ（9）的上端出液口与高频振动筛Ⅱ（11）的进液口相连，高频振动筛Ⅱ（11）的出液口与超滤膜（14）的进液口相连，超滤膜（14）的出液口与纳滤膜（15）的进液口相连，纳滤膜（15）的出液口与反渗透膜组（18）的进液口相连，反渗透膜组（18）的出液口与蒸发器（19）的进液口相连，蒸发器（19）的出液口与结晶器（20）相连。

2.根据权利要求1所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：所述旋液器Ⅰ（3）的下端出料口处设有接收器（4），所述旋液器Ⅱ（9）的下端出液口设有渣液槽（10）。

3.根据权利要求1所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：所述超滤膜（14）的截留分子量为10000Da。

4.根据权利要求1所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：所述纳滤膜（15）的截留分子量为200Da-500Da。

5.根据权利要求1所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：所述纳滤膜（15）的截留分子量为350Da。

6.根据权利要求1所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：还包括结晶母液槽（21），所述结晶母液槽（21）与结晶器（20）液体出口相连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种连续膜生产甜菜糖的系统，其特征在于：所述超滤膜（14）是由聚偏氟乙烯制成的膜元件。