CN210419980U - 一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置，包括通过管道依次连接的酒糟酶解罐、陶瓷膜循环罐、陶瓷膜装置、陶瓷膜清液罐、超滤膜装置、超滤膜清液罐、纳滤膜装置、双效浓缩装置、喷雾干燥装置和接料装置。与现有技术相比较，本实用新型提取装置结构简单，具有更低的基建成本，且自动化程度高，控制过程简单，员工劳动强度和使用量大大减少，生产效率高，经济效益显著。该提取装置用于酒糟酶解提取低聚木糖，可大规模连续性生产，即可减轻环境污染，又可以节约粮食降低成本。

Description

一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置

技术领域

本实用新型属于食品添加剂提取领域，具体涉及一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置。

背景技术

中国是白酒生产和消费大国，白酒酿造会产生大量的废弃酒糟，每生产1t白酒会产生鲜酒糟2～4t。由于鲜酒糟酸度大，水分含量较高，极易腐败变质，若不能有效转化利用，会造成严重的厂区环境污染和资源浪费。

目前，酒糟除了直接用作家畜饲料外，还可用于生产有机肥、蛋白饲料、食用菌、燃料棒、活性炭和食醋等。酒糟是一种来源广泛的木质纤维生物质，富含纤维素、半纤维素和木质素等组分，通过酶解可以转化成葡萄糖和木糖等可发酵糖，进而作为生产乙醇、乳酸等生化产品的微生物发酵碳源。近年来，酶法水解木质纤维生物质因其降解彻底、无环境污染、副产物少、条件温和等优点而备受关注。欧阳嘉等发现，纤维素酶Celluclast 1.5L在酶用量10FPIU/g、底物浓度50g/L的条件下水解低聚木糖生产废渣48h后，酶解得率为74.9％，葡萄糖得率为35.1％。朱新娜研究发现，纤维素酶在酶浓度90FPU/g、底物浓度47.2g/L、温度50℃、pH4.8条件下作用棉花秸秆72h后，还原糖产量为486.9mg/g。余先纯等研究发现，在温度51.15℃、反应时间42.08h、纤维素酶用量28.75U/g的优化条件下，玉米秸秆糖化得率能达到42.15％。

研究表明，巨菌草在纤维素酶用量44.8U/g、底物浓度10g/L、pH5.0和45℃条件下酶解60h后，酶解液中还原糖含量为95.51mg/g。上述研究主要集中于纤维素组分的专一性降解，但由于商业化的纤维素酶主要包括外切β-1,4-葡聚糖酶、内切β-1,4-葡聚糖酶和β-1,4-葡萄糖苷酶3个组分，使酶解后降解产物多以葡萄糖为主。随着乙醇发酵基因工程菌的构建与研究，木糖等单糖也能被基因重组酵母等代谢利用，因此，为进一步将除纤维素之外的半纤维素组分糖化降解为木糖等单糖，多酶复配进行酶解糖化的方法愈发受到重视。赵超等采用纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶等组成的复合酶系对预处理后的玉米芯进行酶解，糖化得率为85.0％。Zhao等研究发现，当酶添加量为10FPU/g时，用纤维素酶和β-葡萄糖苷酶同步糖化甘蔗渣24h，其多糖转化率高达80％。Zhao等进一步研究发现，甘蔗渣经NaOH-过氧乙酸预处理脱除木质素后，添加15FPU/g的纤维素酶酶解120h，还原糖得率升至92.04％。Tabka等以麦秸为原料，发现10U/g纤维素酶和3U/g木聚糖酶是酶解呈协同作用的临界点。但是对多酶复配用于白酒糟糖化降解的报道还很少。

现有工艺中，提取低聚木糖主要是通过等离心分离，去除悬浮物等杂质，再通过电点沉淀、离心，去除蛋白，再通过醇析的方式，离心，得到低聚木糖产品。该方法大量使用到离心机，能耗高，分离精度低，产品的收率和纯度都不高，不适宜大规模生产。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置，以解决酒糟的后续处理工序复杂，降低环境污染，提高经济利益。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置，包括酒糟酶解罐、陶瓷膜循环罐、陶瓷膜装置、陶瓷膜清液罐、超滤膜装置、超滤膜清液罐、纳滤膜装置、双效浓缩装置、喷雾干燥装置和接料装置；

其中，所述酒糟酶解罐中的料液通过陶瓷膜循环罐进料管进入陶瓷膜循环罐内；

所述陶瓷膜循环罐中的料液通过陶瓷膜装置进料管进入陶瓷膜装置内；

所述陶瓷膜装置的截留液通过陶瓷膜装置回流管返回陶瓷膜循环罐内，透过液通过陶瓷膜清液罐进料管进入陶瓷膜清液罐内；

所述陶瓷膜清液罐中的料液通过超滤膜装置进料管进入超滤膜装置内；

所述超滤膜装置的截留液通过超滤膜装置回流管返回陶瓷膜清液罐内，透过液通过超滤膜清液罐进料管进入超滤膜清液罐内；

所述超滤膜清液罐分别连接纳滤膜装置和双效浓缩装置；超滤膜清液罐中的料液通过纳滤膜装置进料管进入纳滤膜装置内，通过双效浓缩装置进料管进入双效浓缩装置内；

所述纳滤膜装置的截留液通过纳滤膜装置回流管返回超滤膜清液罐内，透过液通过排液管排出并集中处理；

所述双效浓缩装置中的料液通过喷雾干燥装置进料管进入喷雾干燥装置内；

所述喷雾干燥装置内干燥的物料通过接料管进入接料装置内进行收集储存。

进一步地，所述的陶瓷膜装置进料管上设有陶瓷膜装置进料泵。

所述的超滤膜装置进料管上设有超滤膜装置进料泵。

所述的纳滤膜装置进料管上设有纳滤膜装置进料泵。

所述的双效浓缩装置进料管上设有双效浓缩装置进料泵。

所述的喷雾干燥装置进料管上设有喷雾干燥装置进料泵。

优选地，所述的陶瓷膜装置中，陶瓷膜的平均膜孔径为20～500nm，采用陶瓷膜装置对酒糟酶解液进行过滤澄清，可以去除酶解液中的残留纤维素，较大蛋白等杂质，提高后续工段的进料质量，提升提取液品质；陶瓷膜可以耐受高温、高压、化学腐蚀，且使用寿命较长；另一方面也避免了固体废弃物对环境的污染。

所述的超滤膜装置中，超滤膜的截留分子量为1000～20000Da，采用超滤膜装置对陶瓷清液进行过滤，去除了大部分植物蛋白、胶体、多糖，提高产品的纯度和品质。

所述的纳滤膜装置中，纳滤膜的截留分子量为100～800Da，采用纳滤膜装置对酒糟酶解液超滤膜清液进行浓缩，除去小分子的单糖和乳酸分子，有效提高低聚木糖纯度，同时减少了80％的蒸发能耗。

有益效果：

本实用新型提取装置可大批量处理酒糟，降低环境污染的同时，实现经济效益的最大化；该提取装置比较节能，自动化程度高，控制过程简单，员劳动强度和使用量大大减少，可节省50％的人工费用，经济效益显著；采用膜分离装置，减小了设备的占地面积，降低了基建成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为该提取装置的整体结构示意图。

其中，各附图标记分别代表：1酒糟酶解罐、2陶瓷膜循环罐、3陶瓷膜装置、4陶瓷膜清液罐、5超滤膜装置、6超滤膜清液罐、7纳滤膜装置、8双效浓缩装置、9喷雾干燥装置、10接料装置、11陶瓷膜循环罐进料管、12陶瓷膜装置进料管、13陶瓷膜装置回流管、14陶瓷膜清液罐进料管、15超滤膜装置进料管、16超滤膜装置回流管、17超滤膜清液罐进料管、18纳滤膜装置进料管、19纳滤膜装置回流管、20排液管、21双效浓缩装置进料管、22喷雾干燥装置进料管、23接料管、24陶瓷膜装置进料泵、25超滤膜装置进料泵、26纳滤膜装置进料泵、27双效浓缩装置进料泵、28喷雾干燥装置进料泵。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以下实施例均采用如图1所示装置进行酒糟酶解提取低聚木糖。该装置包括酒糟酶解罐1、陶瓷膜循环罐2、陶瓷膜装置3、陶瓷膜清液罐4、超滤膜装置5、超滤膜清液罐6、纳滤膜装置7、双效浓缩装置8、喷雾干燥装置9和接料装置10。

其中，所述酒糟酶解罐1中的料液通过陶瓷膜循环罐进料管11进入陶瓷膜循环罐2内；所述陶瓷膜循环罐2中的料液通过陶瓷膜装置进料管12进入陶瓷膜装置3内；所述陶瓷膜装置3的截留液通过陶瓷膜装置回流管13返回陶瓷膜循环罐2内，透过液通过陶瓷膜清液罐进料管14进入陶瓷膜清液罐4内；所述陶瓷膜清液罐4中的料液通过超滤膜装置进料管15进入超滤膜装置5内；所述超滤膜装置5的截留液通过超滤膜装置回流管16返回陶瓷膜清液罐4内，透过液通过超滤膜清液罐进料管17进入超滤膜清液罐6内；所述超滤膜清液罐6分别连接纳滤膜装置7和双效浓缩装置8；超滤膜清液罐6中的料液通过纳滤膜装置进料管18进入纳滤膜装置7内，通过双效浓缩装置进料管21进入双效浓缩装置8内；所述纳滤膜装置7的截留液通过纳滤膜装置回流管19返回超滤膜清液罐6内，透过液通过排液管20排出并集中处理；所述双效浓缩装置8中的料液通过喷雾干燥装置进料管22进入喷雾干燥装置9内；所述喷雾干燥装置9内干燥的物料通过接料管23进入接料装置10内进行收集储存。

陶瓷膜装置进料管12上设有陶瓷膜装置进料泵24；超滤膜装置进料管15上设有超滤膜装置进料泵25；纳滤膜装置进料管18上设有纳滤膜装置进料泵26；双效浓缩装置进料管21上设有双效浓缩装置进料泵27；喷雾干燥装置进料管22上设有喷雾干燥装置进料泵28。

陶瓷膜装置3中，陶瓷膜的平均膜孔径为20～500nm，操作条件为：膜面流速为2～8m/s，过滤温度为10～90℃，压力为0.1～0.8MPa。

超滤膜装置5中，超滤膜的截留分子量为1000～20000Da，操作条件为：过滤温度为10～60℃，压力为0.5～1.5MPa。

纳滤膜装置7中，纳滤膜的截留分子量为100～800Da，操作条件为：过滤温度为10～60℃，压力为0.5～2.5MPa。

双效浓缩装置8中，真空度在-0.09以下，温度控制在55℃左右。

实施例1

1)、酒糟酶解罐1中的酶解液通过压缩空气压缩进入陶瓷膜循环罐2中，经陶瓷膜装置进料泵24驱动，进入陶瓷膜装置3，陶瓷膜截留浓液返回陶瓷膜循环罐2，透过清液进入陶瓷膜清液罐4；

2)、陶瓷膜清液罐4中的物料，经超滤膜装置进料泵25驱动，进入超滤膜装置5，超滤膜截留浓液返回陶瓷膜清液罐4，超滤膜透过清液进入超滤膜清液罐6；

3)、超滤膜清液罐6中的物料，经纳滤膜装置进料泵26驱动，进入纳滤膜装置7，纳滤膜截留浓液回到超滤清液罐6，纳滤膜透过清液外排进入污水处理系统并集中处理；

4)、纳滤膜浓缩液经双效浓缩装置进料泵27的驱动，进入双效浓缩装置8中，浓缩到一定程度后，通过喷雾干燥装置进料泵28进入喷雾干燥装置9进行喷雾干燥，所得物料收于接料装置10内。

其中，陶瓷膜装置3中，陶瓷膜的膜孔径为20nm，操作条件为：膜面流速为2m/s，过滤温度为10℃，压力为0.1MPa。

超滤膜装置5中，超滤膜截留分子量为1000Da，操作条件为：过滤温度为10℃，压力为0.5MPa。

纳滤膜装置7中，纳滤膜截留分子量为800Da，操作条件为：过滤温度为10℃，压力为0.5MPa。

该实施例中，陶瓷膜的孔径很小，且温度和压力较低，陶瓷膜通量较低；超滤膜的截留分子量较低，脱色、除蛋白效果较好，但产品有一部分截留；纳滤膜的截留分子量较高，有部分低聚木糖通过纳滤膜进入纳滤膜清液中，降低了产品收率。最终得到的低聚木糖的产品的纯度为98.6％，总收率为80.7％。

实施例2

1)、酒糟酶解罐1中的酶解液通过压缩空气压缩进入陶瓷膜循环罐2中，经陶瓷膜装置进料泵24驱动，进入陶瓷膜装置3，陶瓷膜截留浓液返回陶瓷膜循环罐2，透过清液进入陶瓷膜清液罐4；

2)、陶瓷膜清液罐4中的物料，经超滤膜装置进料泵25驱动，进入超滤膜装置5，超滤膜截留浓液返回陶瓷膜清液罐4，超滤膜透过清液进入超滤膜清液罐6；

3)、超滤膜清液罐6中的物料，经纳滤膜装置进料泵26驱动，进入纳滤膜装置7，纳滤膜截留浓液回到超滤清液罐6，纳滤膜透过清液外排进入污水处理系统并集中处理；

4)、纳滤膜浓缩液经双效浓缩装置进料泵27的驱动，进入双效浓缩装置8中，浓缩到一定程度后，通过喷雾干燥装置进料泵28进入喷雾干燥装置9进行喷雾干燥，所得物料收于接料装置10内。

其中，陶瓷膜装置3中，陶瓷膜的膜孔径为200nm，操作条件为：膜面流速为5m/s，过滤温度为50℃，压力为0.4MPa。

超滤膜装置5中，超滤膜截留分子量为2000Da，操作条件为：过滤温度为50℃，压力为1.5MPa。

纳滤膜装置7中，纳滤膜截留分子量为200Da，操作条件为：过滤温度为50℃，压力为2.4MPa。

该实施例中，陶瓷膜的孔径较大，过滤温度高，压力大，具体实施过程中的膜通量较大，但是能耗较大，且膜污染较快，浓缩倍数偏低，蛋白去除率较低；超滤膜的截留分子量略高，脱色效果稍微偏弱、除蛋白效果还好；因陶瓷膜孔径较大，除蛋白效果较差，造成超滤膜通量衰减较快，浓缩倍数偏低。纳滤膜膜分子量较小，单糖和乳酸分子截留较高，造成产品纯度偏低；最终得到的低聚木糖的产品的纯度为90.7％，总收率为95.4％。

实施例3

1)、酒糟酶解罐1中的酶解液通过压缩空气压缩进入陶瓷膜循环罐2中，经陶瓷膜装置进料泵24驱动，进入陶瓷膜装置3，陶瓷膜截留浓液返回陶瓷膜循环罐2，透过清液进入陶瓷膜清液罐4；

2)、陶瓷膜清液罐4中的物料，经超滤膜装置进料泵25驱动，进入超滤膜装置5，超滤膜截留浓液返回陶瓷膜清液罐4，超滤膜透过清液进入超滤膜清液罐6；

3)、超滤膜清液罐6中的物料，经纳滤膜装置进料泵26驱动，进入纳滤膜装置7，纳滤膜截留浓液回到超滤清液罐6，纳滤膜透过清液外排进入污水处理系统并集中处理；

4)、纳滤膜浓缩液经双效浓缩装置进料泵27的驱动，进入双效浓缩装置8中，浓缩到一定程度后，通过喷雾干燥装置进料泵28进入喷雾干燥装置9进行喷雾干燥，所得物料收于接料装置10内。

其中，陶瓷膜装置3中，陶瓷膜的膜孔径为50nm，操作条件为：膜面流速为5m/s，过滤温度为30℃，压力为0.35MPa。

超滤膜装置5中，超滤膜截留分子量为3500Da，操作条件为：过滤温度为30℃，压力为0.7MPa。

纳滤膜装置7中，纳滤膜截留分子量为300Da，操作条件为：过滤温度为30℃，压力为1.5MPa。

该实施例中，陶瓷膜的孔径适中，过滤温度偏低，压力大，具体实施过程中的膜通量偏小，但是通量比较稳定；超滤膜的截留分子量适中，除蛋白和色素的同时截住较大分子糖；本次纳滤膜合适单糖和乳酸分子去除率较高，因温度较低，通量稍微偏小。最终得到的低聚木糖的产品的纯度为98.2％，总收率为97.5％。

本实用新型提供了一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，包括酒糟酶解罐(1)、陶瓷膜循环罐(2)、用于过滤的陶瓷膜装置(3)、陶瓷膜清液罐(4)、用于截留的超滤膜装置(5)、超滤膜清液罐(6)、用于浓缩的纳滤膜装置(7)、双效浓缩装置(8)、喷雾干燥装置(9)和接料装置(10)；

其中，所述酒糟酶解罐(1)中的料液通过陶瓷膜循环罐进料管(11)进入陶瓷膜循环罐(2)内；

所述陶瓷膜循环罐(2)中的料液通过陶瓷膜装置进料管(12)进入陶瓷膜装置(3)内；

所述陶瓷膜装置(3)的截留液通过陶瓷膜装置回流管(13)返回陶瓷膜循环罐(2)内，透过液通过陶瓷膜清液罐进料管(14)进入陶瓷膜清液罐(4)内；

所述陶瓷膜清液罐(4)中的料液通过超滤膜装置进料管(15)进入超滤膜装置(5)内；

所述超滤膜装置(5)的截留液通过超滤膜装置回流管(16)返回陶瓷膜清液罐(4)内，透过液通过超滤膜清液罐进料管(17)进入超滤膜清液罐(6)内；

所述超滤膜清液罐(6)分别连接纳滤膜装置(7)和双效浓缩装置(8)；超滤膜清液罐(6)中的料液通过纳滤膜装置进料管(18)进入纳滤膜装置(7)内，通过双效浓缩装置进料管(21)进入双效浓缩装置(8)内；

所述纳滤膜装置(7)的截留液通过纳滤膜装置回流管(19)返回超滤膜清液罐(6)内，透过液通过排液管(20)排出并集中处理；

所述双效浓缩装置(8)中的料液通过喷雾干燥装置进料管(22)进入喷雾干燥装置(9)内；

所述喷雾干燥装置(9)内干燥的物料通过接料管(23)进入接料装置(10)内进行收集储存；

所述的陶瓷膜装置(3)中，陶瓷膜的平均膜孔径为20～500nm；

所述的超滤膜装置(5)中，超滤膜的截留分子量为1000～20000Da；

所述的纳滤膜装置(7)中，纳滤膜的截留分子量为100～800Da。

2.根据权利要求1所述的酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，所述的陶瓷膜装置进料管(12)上设有陶瓷膜装置进料泵(24)。

3.根据权利要求1所述的酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，所述的超滤膜装置进料管(15)上设有超滤膜装置进料泵(25)。

4.根据权利要求1所述的酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，所述的纳滤膜装置进料管(18)上设有纳滤膜装置进料泵(26)。

5.根据权利要求1所述的酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，所述的双效浓缩装置进料管(21)上设有双效浓缩装置进料泵(27)。

6.根据权利要求1所述的酒糟酶解提取低聚木糖的装置，其特征在于，所述的喷雾干燥装置进料管(22)上设有喷雾干燥装置进料泵(28)。

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