CN220715437U - 一种延长浓缩膜使用寿命的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种延长浓缩膜使用寿命的系统,系统包括原料罐、浓液罐和至少两个循环膜组,浓缩膜分别设置在每个循环膜组内用于对流经循环膜组的低浓度料液进行浓缩处理以得到高浓度的浓缩液,在回料管道上设置比例调节阀,在原料罐的回料口与比例调节阀之间的回料管道上设置第一气动调节阀,在浓缩液管路上设置第二气动调节阀,在出料管道上设置折光在线检测仪。折光在线检测仪分别与第一气动调节阀和第二气动调节阀的控制信号相互连锁,分别控制第一气动调节阀和第二气动调节阀的阀门开度。本实用新型通过进料浓度与出料去向连锁的方式稳定进料浓度,降低浓缩膜的渗透压,延长浓缩膜的使用寿命,降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于糖醇制备技术领域,特别涉及一种延长浓缩膜使用寿命的系统。
背景技术
麦芽糖醇是一种新型的甜味剂,广泛用于糖味食品加工中。工业上大生产结晶麦芽糖醇的方法主要是色谱提纯—蒸发结晶—离心干燥的方式进行生产,其中色谱分离在产出晶体麦芽糖醇所需提取液外,同时会产生大量低折光的提余液。低折光的提余液外售则需浓缩至70%浓度的多营养醇,常规的浓缩一般为降膜蒸发、MVR蒸发或膜浓缩系统,膜浓缩是利用膜的筛分原理,通过压力的驱动,使水通过膜,实现膜的富集浓缩。
如公开号为CN215782753U的中国专利公开了一种连续进料在线清洗的膜分离设备,通过阀门将膜堆的进料切换为清洗液或物料,通过阀门控制物料的分离次数,通过控制膜堆进行物料分离输出或清洗输出,通过压差判断膜堆是否需要清洗,控制阀门对膜堆自动进行在线顶料和清洗,使得膜堆之间的顶料清洗和分离作业互不干扰,实现连续进料在线清洗的膜分离工艺。又如公开号为CN217698704U的中国专利公开了一种麦芽糖醇稀液连续式膜浓缩设备,采用耐高温的过滤膜,直接使用上工序中产生的达到70℃的稀糖醇液进料,免除了冷却环节,一次性将麦芽糖醇的浓度提高到15~18%,简化工艺操作提高生产效率。说明膜浓缩系统是一种改革传统工艺实现高效纯化浓缩的技术,膜浓缩设备利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离,达到浓缩的作用。相对于传统的加热浓缩,具有能耗低,常温下进行,对产品影响小等优点。但上述设备在实际生产过程往往会出现以下问题:1)上工序出现异常进料浓度发生波动时往往无法及时调整,导致膜元件因不同折光运行导致压力频繁波动,影响设备与膜元件的使用寿命;2)当上工序色谱提余液折光偏低只有0.5~1.0%,出料折光要求15~18%时,浓缩倍数在15~20倍以上,导致透过水大都从前一级的膜组渗透,后一级膜组则低流量高流速的状态运行,尤其在运行温度超过65℃的情况下,过高的浓缩倍数会导致膜渗透压降过大,引起膜易出现变形与渗透问题,大大缩减膜元件的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种延长浓缩膜使用寿命的系统,通过浓缩膜的进料浓度与出料去向连锁的方式稳定进料浓度,降低过低浓度物料浓缩过程中出现的高渗透压降的问题,大大延长浓缩膜的使用寿命。
本实用新型是这样实现的,提供一种延长浓缩膜使用寿命的系统,包括原料罐、浓液罐和至少两个循环膜组,原料罐用于储存低浓度料液,浓缩膜分别设置在每个循环膜组内用于对流经循环膜组的低浓度料液进行浓缩处理以得到高浓度的浓缩液,浓液罐用于收集高浓度的浓缩液,在所述原料罐上分别设置用于低浓度料液进入的进料口与进料管道连通,设置出料口与出料管道连通,设置回料口与回料管道连通,在浓液罐上设置浓缩液进液口与浓缩液管路相连通,在每个循环膜组上分别设置膜组进液口与膜组进液管路相连通,设置浓缩液出口与浓缩液出液管路相连通,设置连接管路分别将每个循环膜组的膜组进液管路和浓缩液出液管路相互连通;出料管道同时与位于最前端的循环膜组的膜组进液管路和连接管路的前端连通,回料管道同时与位于最后端的循环膜组的浓缩液出液管路和连接管路的后端连通;在膜组进液管路上分别设置第一气动球阀和循环泵,在浓缩液出液管路上设置第二气动球阀,在连通每个循环膜组的膜组进液管路和浓缩液出液管路的连接管路上设置第三气动球阀,在回料管道上设置比例调节阀,在原料罐的回料口与比例调节阀之间的回料管道上设置第一气动调节阀,浓缩液管路的前端与位于第一气动调节阀和比例调节阀之间的回料管道相连通,在浓缩液管路上设置第二气动调节阀,在出料管道上分别设置高压泵和折光在线检测仪,折光在线检测仪分别与第一气动调节阀和第二气动调节阀的控制信号相互连锁,分别控制第一气动调节阀和第二气动调节阀的阀门开度。
进一步地,所述系统还包括稀液罐,低浓度料液经过循环膜组的浓缩膜的浓缩处理后还得到透过水,稀液罐用于收集透过水,在稀液罐上设置稀液进液口与稀液管路相连通,在每个循环膜组上还设置透过水出口与透过水管路连通,每个循环膜组的透过水管路分别与稀液管路相连通。
进一步地,在所述稀液管路上设置气动蝶阀。
进一步地,在所述出料管道上还设置出料泵。
进一步地,在所述原料罐内设置搅拌装置。
与现有技术相比,本实用新型的延长浓缩膜使用寿命的系统,所述系统包括原料罐、浓液罐和至少两个循环膜组,原料罐用于储存低浓度料液,浓缩膜分别设置在每个循环膜组内用于对流经循环膜组的低浓度料液进行浓缩处理以得到高浓度的浓缩液。在回料管道上设置比例调节阀,在原料罐的回料口与比例调节阀之间的回料管道上设置第一气动调节阀,浓缩液管路的前端与位于第一气动调节阀和比例调节阀之间的回料管道相连通,在浓缩液管路上设置第二气动调节阀,在出料管道上分别设置高压泵和折光在线检测仪。折光在线检测仪分别与第一气动调节阀和第二气动调节阀的控制信号相互连锁,分别控制第一气动调节阀和第二气动调节阀的阀门开度。本实用新型通过进料浓度与出料去向连锁的方式稳定进料浓度,降低浓缩膜的渗透压,延长浓缩膜的使用寿命,从而大大降低后续的膜元件投入成本,解决生产过程频繁更换膜元件、生产运行不稳定、人员劳动强度高等问题。
附图说明
图1为本实用新型延长浓缩膜使用寿命的系统一较佳实施例的原理示意图;
图2为对比例3的浓缩系统的原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
请参照图1所示,图中箭头方向示意的是系统中物料的流动方向,本实用新型延长浓缩膜使用寿命的系统的较佳实施例,包括原料罐1、浓液罐2、稀液罐3和至少两个循环膜组4。本实施例设置三个循环膜组4。
原料罐1用于储存低浓度料液。浓缩膜(图中未示出)分别设置在每个循环膜组4内用于对流经循环膜组4的低浓度料液进行浓缩处理以得到高浓度的浓缩液。浓液罐2用于收集高浓度的浓缩液。低浓度料液经过循环膜组4的浓缩膜的浓缩处理后还得到透过水,稀液罐3用于收集透过水。
在所述原料罐1上分别设置用于低浓度料液进入的进料口与进料管道11连通,设置出料口与出料管道12连通,设置回料口与回料管道13连通。在浓液罐2上设置浓缩液进液口与浓缩液管路21相连通,在稀液罐3上设置稀液进液口与稀液管路31相连通。在每个循环膜组4上分别设置膜组进液口与膜组进液管路41相连通,设置浓缩液出口与浓缩液出液管路42相连通,设置透过水出口与透过水管路43连通。每个循环膜组4的透过水管路43分别与稀液管路31相连通。设置连接管路5分别将每个循环膜组4的膜组进液管路41和浓缩液出液管路42相互连通。
所述出料管道12同时与位于最前端的循环膜组4的膜组进液管路41和连接管路5的前端连通,回料管道13同时与位于最后端的循环膜组4的浓缩液出液管路42和连接管路5的后端连通。三个循环膜组4通过连接管路5依次串联连接。在每个循环膜组4的膜组进液管路41上分别设置第一气动球阀44和循环泵45,在每个循环膜组4的浓缩液出液管路42上设置第二气动球阀46,在连通每个循环膜组4的膜组进液管路41和浓缩液出液管路42的连接管路5上设置第三气动球阀47。
在所述回料管道13上设置比例调节阀6,在原料罐1的回料口与比例调节阀6之间的回料管道13上设置第一气动调节阀7。浓缩液管路21的前端与位于第一气动调节阀7和比例调节阀6之间的回料管道13相连通,在浓缩液管路21上设置第二气动调节阀8。在出料管道12上分别设置高压泵14和折光在线检测仪9。折光在线检测仪9分别与第一气动调节阀7和第二气动调节阀8的控制信号相互连锁,分别控制第一气动调节阀7和第二气动调节阀8的阀门开度。
回料管道13内料液的浓度通过三个循环膜组4的膜组的压力、循环泵45的频率以及比例调节阀6的阀门开度进行调整。
本实用新型利用多个循环膜组4串联使用,通过前一组循环膜组4提高后一组循环膜组4的进料浓度,从而降低单套循环膜组4的浓缩倍数,降低单套循环膜组4的渗透压降,达到延长浓缩膜的使用寿命的效果。
具体地,在所述稀液管路31上设置气动蝶阀32,以控制回收透过水的流量。
在所述出料管道12上还设置出料泵15,提高低浓度料液的出料压力。
在所述原料罐1内设置搅拌装置16。
本实用新型还公开一种延长浓缩膜使用寿命的方法,该方法使用如前所述的延长浓缩膜使用寿命的系统,所述方法包括如下步骤:
设定比例调节阀6的参数使其与高浓度料液的浓度范围对应,设定折光在线检测仪9的参数使其与高浓度料液所对应的折光范围对应,分别开启高压泵14,以及每个循环膜组4所对应的第一气动球阀44、第二气动球阀46、第三气动球阀47和循环泵45,所述系统开始运行。低浓度料液在系统内的原料罐1——循环膜组4——原料罐1之间通过连通管道不断循环,低浓度料液不断地被循环膜组4的浓缩膜浓缩处理,使其浓度逐渐提高以达到设定的高浓度。
开始时,因低浓度料液的起始浓度过低,折光在线检测仪9控制第一气动调节阀7的阀门开度处于全开状态,第二气动调节阀8的阀门开度则处于闭合状态。当折光在线检测仪9检测到料液的折光达到设定值时,折光在线检测仪9控制第一气动调节阀7的阀门开度逐渐调小以保持料液的折光,第二气动调节阀8的阀门开度则逐步开大到正常出料位置。调整比例调节阀6的参数使得料液的浓度稳定在设定的高浓度范围内。
下面通过具体实施例进一步说明本实用新型的延长浓缩膜使用寿命的方法。
实施例1
本实用新型延长浓缩膜使用寿命的方法的第一个实施例,以利用麦芽糖醇色谱提余液制备多营养醇的生产过程为例,低浓度的色谱提余液被所述系统浓缩处理以得到高浓度的色谱提余液,所述方法包括如下步骤:
步骤11、色谱提余液经过滤除杂输送至原料罐1中,色谱提余液的初始浓度为1.0%(实际范围存在波动)。
步骤12、折光在线检测仪9设定折光为2.5%,根据出料浓度18.0%的要求折算比例调节阀的数值设定为7.2。
步骤13、分别开启出料泵15、高压泵14,以及三个循环膜组4所对应的第一气动球阀44、第二气动球阀46、第三气动球阀47和循环泵45,所述系统开始运行。由于折光在线检测仪9显示的色谱提余液的起始浓度过低,第一气动调节阀7的阀门开度处于全开状态,第二气动调节阀8的阀门开度则处于闭合状态。
步骤14、待料液折光达到2.5%设定值时,第一气动调节阀7的阀门开度根据料液折光逐步调小开度保持料液折光,第二气动调节阀8的阀门开度则逐步开大到正常出料位置,通过调整比例调节阀6的数值使得出料浓度稳定在18.0~18.5%。
实施例2
本实用新型延长浓缩膜使用寿命的方法的第二个实施例,以利用麦芽糖醇色谱提余液制备多营养醇的生产过程为例,低浓度的色谱提余液被所述系统浓缩处理,所述方法包括如下步骤:
步骤21、色谱提余液经过滤除杂输送至原料罐1中,色谱提余液的初始浓度为0.8%(实际范围存在波动)。
步骤22、折光在线检测仪9设定折光为3.0%,根据出料浓度18.0%的要求折算比例调节阀的数值设定为6.0。
步骤23、分别开启出料泵15、高压泵14,以及三个循环膜组4所对应的第一气动球阀44、第二气动球阀46、第三气动球阀47和循环泵45,所述系统开始运行。由于折光在线检测仪9显示的色谱提余液的起始浓度过低,第一气动调节阀7的阀门开度处于全开状态,第二气动调节阀8的阀门开度则处于闭合状态。
步骤24、待料液折光达到3.0%设定值时,第一气动调节阀7的阀门开度根据料液折光逐步调小开度保持料液折光,第二气动调节阀8的阀门开度则逐步开大到正常出料位置,通过调整比例调节阀6的数值使得出料浓度稳定在18.0~19.0%。
对比例3
该对比例的浓缩系统与实施例1的不同点在于:在对比例3的浓缩系统中不设置浓液管路21、第一气动调节阀7和第二气动调节阀8,其它设置与实施例1的相同。请参照图2所示。该对比例也以利用麦芽糖醇色谱提余液制备多营养醇的生产过程为例,低浓度的色谱提余液被所述系统浓缩处理以得到高浓度的色谱提余液,所述方法包括如下步骤:
步骤31、色谱提余液经过滤除杂输送至原料罐1中,色谱提余液的初始浓度为0.8~1.5%;
步骤32、根据出料浓度18.0%的要求折算比例调节阀6的数值设定为12~18。
步骤33、分别开启出料泵15、高压泵14,以及三个循环膜组4所对应的第一气动球阀44、第二气动球阀46、第三气动球阀47和循环泵45,所述系统开始运行。由于色谱提余液折光存在波动,需要根据出料浓度不断调整比例调节阀6的数值,使得出料浓度稳定在14.4~20.0%范围。
将上述实施例1和2和对比例3的试验数据整理得到表1。
表1实施例1~2以及对比例3的试验数据对比表
由此可见,利用本实用新型的方法的实施例1~2与对比例3均达到同样的浓缩浓度效果,但不同的是:1、实施例1~2进料浓度通过内部调整更加稳定,从而运行过程与压力整体比较稳定,而对比例3由于进料浓度波动导致运行压力波动较大,对整体设备与浓缩膜稳定性冲击很大;2、实施例1~2比对比例3的浓缩倍数更低,对比例3由于进料浓度的波动需要人员不断进行调整,大大增加人员的劳动强度;3、对比例3更高的浓缩倍数会导致浓缩膜的渗透压过大,尤其在高温的情况下容易引起浓缩膜出现变形与渗透问题,大大缩减浓缩膜的使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种延长浓缩膜使用寿命的系统,包括原料罐、浓液罐和至少两个循环膜组,原料罐用于储存低浓度料液,浓缩膜分别设置在每个循环膜组内用于对流经循环膜组的低浓度料液进行浓缩处理以得到高浓度的浓缩液,浓液罐用于收集高浓度的浓缩液,其特征在于,在所述原料罐上分别设置用于低浓度料液进入的进料口与进料管道连通,设置出料口与出料管道连通,设置回料口与回料管道连通,在浓液罐上设置浓缩液进液口与浓缩液管路相连通,在每个循环膜组上分别设置膜组进液口与膜组进液管路相连通,设置浓缩液出口与浓缩液出液管路相连通,设置连接管路分别将每个循环膜组的膜组进液管路和浓缩液出液管路相互连通;出料管道同时与位于最前端的循环膜组的膜组进液管路和连接管路的前端连通,回料管道同时与位于最后端的循环膜组的浓缩液出液管路和连接管路的后端连通;在膜组进液管路上分别设置第一气动球阀和循环泵,在浓缩液出液管路上设置第二气动球阀,在连通每个循环膜组的膜组进液管路和浓缩液出液管路的连接管路上设置第三气动球阀,在回料管道上设置比例调节阀,在原料罐的回料口与比例调节阀之间的回料管道上设置第一气动调节阀,浓缩液管路的前端与位于第一气动调节阀和比例调节阀之间的回料管道相连通,在浓缩液管路上设置第二气动调节阀,在出料管道上分别设置高压泵和折光在线检测仪,折光在线检测仪分别与第一气动调节阀和第二气动调节阀的控制信号相互连锁,分别控制第一气动调节阀和第二气动调节阀的阀门开度。
2.如权利要求1所述的延长浓缩膜使用寿命的系统,其特征在于,所述系统还包括稀液罐,低浓度料液经过循环膜组的浓缩膜的浓缩处理后还得到透过水,稀液罐用于收集透过水,在稀液罐上设置稀液进液口与稀液管路相连通,在每个循环膜组上还设置透过水出口与透过水管路连通,每个循环膜组的透过水管路分别与稀液管路相连通。
3.如权利要求2所述的延长浓缩膜使用寿命的系统,其特征在于,在所述稀液管路上设置气动蝶阀。
4.如权利要求1所述的延长浓缩膜使用寿命的系统,其特征在于,在所述出料管道上还设置出料泵。
5.如权利要求1所述的延长浓缩膜使用寿命的系统,其特征在于,在所述原料罐内设置搅拌装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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