RU112680U1

RU112680U1 - Glucose-Fructose Syrup Production Line from Starch-Containing Raw Materials

Info

Publication number: RU112680U1
Application number: RU2011128294/13U
Authority: RU
Inventors: Тимур Анварович Ямашев; Динара Мигалиевна Мусина; Рафаэль Усманович Бикташев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сахара"
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-01-20

Abstract

1. Линия по производству глюкозно-фруктозного сиропа из крахмалсодержащего сырья, содержащая расположенные по ходу технологического процесса и соединенные транспортерами и насосами сборник сырья 1, воздушно-ситовой сепаратор 2, магнитный сепаратор 3, триер куколе- и овсюгоотборник 4, сборник отходов 5, дробилку 6, форсмеситель 7, аппарат для клейстеризации и ферментативной декстринизации замеса 8, вакуум-испаритель 9, аппарат для ферментативного гидролиза оклейстеризованного и декстринизированного замеса 10, декантерную центрифугу или фильтр-пресс для разделения гидролизата на твердую и жидкую фракции 11, установку микрофильтрации 12, аппарат для промывки твердой фракции 13, декантерную центрифугу или фильтр-пресс для отделения промывных вод от твердой фракции 14, сушилку 15, сборник кормового продукта 16, аппарат для обработки фильтрата активным углем 17, установку ультрафильтрации 18, установку для ионообменного электродиализа 19, установку вакуум-выпарную 20, реактор для изомеризации глюкозы в фруктозу 21, аппарат для обработки сиропа активным углем для деколоризации сиропа 22, установку ультрафильтрации для отделения частиц активного угля и нанофильтрации для удаления ионов магния и кобальта 23, реактор для разделения глюкозы и фруктозы на кальций-ионообменной смоле 24, установку вакуум-выпарную для концентрирования сиропа 25, сборники готового продукта 26 и 27, отличающаяся тем, что для разделения гидролизата на твердую и жидкую фракции используется декантерная центрифуга или фильтр-пресс, твердая фракция гидролизата дополнительно экстрагируется водой в аппарате для промывания твердой фракции, для разделения сус� 1. Line for the production of glucose-fructose syrup from starch-containing raw materials, containing located along the technological process and connected by conveyors and pumps, a collection of raw materials 1, an air sieve separator 2, a magnetic separator 3, a puppet and oat separator trier 4, a waste collection 5, a crusher 6, for mixer 7, apparatus for gelatinization and enzymatic dextrinization of batch 8, vacuum evaporator 9, apparatus for enzymatic hydrolysis of glued and dextrinized batch 10, decanter centrifuge or filter press for separating hydrolyzate into solid and liquid fractions 11, microfiltration unit 12, apparatus for washing solid fraction 13, decanter centrifuge or filter press for separating wash water from solid fraction 14, dryer 15, collector of fodder product 16, apparatus for processing the filtrate with active carbon 17, ultrafiltration unit 18, unit for ion-exchange electrodialysis 19, installation of vacuum evaporator 20, reactor for isomerization and glucose into fructose 21, an apparatus for treating syrup with active carbon for decolorizing syrup 22, an ultrafiltration unit for separating active carbon particles and nanofiltration for removing magnesium and cobalt ions 23, a reactor for separating glucose and fructose on a calcium ion exchange resin 24, a vacuum unit an evaporator for concentrating the syrup 25, collectors of the finished product 26 and 27, characterized in that a decanter centrifuge or filter press is used to separate the hydrolyzate into solid and liquid fractions, the solid fraction of the hydrolyzate is additionally extracted with water in an apparatus for washing the solid fraction, for separating the sus

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности в частности к оборудованию для получения глюкозно-фруктозного сиропа из крахмалсодержащего зернового сырья (пшеница, рожь, тритикале, ячмень).The utility model relates to the food industry, in particular to equipment for producing glucose-fructose syrup from starch-containing grain raw materials (wheat, rye, triticale, barley).

Известен способ производства глюкозно-фруктозного сиропа, включающий приготовление суспензии крахмала с водой, внесение ферментного препарата термостабильной α-амилазы, нагрев крахмальной суспензии до температуры оптимальной для действия термостабильной α-амилазы и выдержка при этой температуре для клейтеризации и декстринизации крахмала, охлаждение полученной массы до температуры оптимальной для действия ферментного препарата глюкоамилазы, внесение в охлажденную массу ферментного препарата глюкоамилазы и проведение ферментативного гидролиза декстринизированного крахмала до глюкозы, очищение гидролизата от жиров и белков на сепараторах, деколоризацию гидролизата активным углем и ионообменными смолами, концентрирование гидролизата в многокорпусных выпарных установках до содержания сухих веществ 45-50%, ферментативную изомеризацию глюкозы во фруктозу при помощи ферментного препарата иммобилизованной D-ксилозо-кетоизомеразы (получение сиропа с содержанием фруктозы 42% на сухое вещество), очистка изомеризованного сиропа при помощи ионообменных смол и активного угля или хроматографическое разделение сиропа на Ca-ионообменной смоле с получением сиропа, содержащего 90% фруктозы на сухое вещество с последующей очисткой при помощи ионообменных смол и активного угля, концентрирование глюкозно-фруктозного сиропа под вакуумом до содержания сухих веществ 71% для сиропа, содержащего 42% фруктозы на сухое вещество или до содержания сухих веществ 80% для сиропа, содержащего 90% фруктозы на сухое вещество, упаковка готового продукта [Fred W. Schenck «Glucose and Glucose-Containing Syrups» in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006, Wiley-VCH, Weinheim]. Недостатками данного способа является то, что в качестве сырья используется дорогостоящий чистый крахмал, предварительно выделенный из крахмалсодержащего сырья, а также образование в процессе реагентной регенерации ионообменных смол большого количества сточных вод. Кроме того, в процессе выделения крахмала из крахмалсодержащего сырья при вымывании крахмала на ситовых станциях также образуется большое количество сточных вод.A known method for the production of glucose-fructose syrup, comprising preparing a suspension of starch with water, introducing an enzyme preparation of thermostable α-amylase, heating the starch suspension to a temperature optimal for the action of thermostable α-amylase, and holding it at this temperature for gelatinization and dextrinization of starch, cooling the resulting mass to temperature optimal for the action of the enzyme preparation of glucoamylase, the introduction into the chilled mass of the enzyme preparation of glucoamylase and the conduct of enzyme hydrolysis of dextrinized starch to glucose, purification of the hydrolyzate from fats and proteins on separators, decolorization of the hydrolyzate with activated charcoal and ion-exchange resins, concentration of the hydrolyzate in multicase evaporators to a solids content of 45-50%, enzymatic isomerization of glucose into fructose using enzyme D -xylose-ketoisomerase (obtaining a syrup with a fructose content of 42% on a dry matter basis), purification of the isomerized syrup using ion-exchange resins and active coal or chromatographic separation of the syrup on a Ca-ion exchange resin to obtain a syrup containing 90% fructose per dry matter, followed by purification with ion exchange resins and activated carbon, concentration of glucose-fructose syrup in vacuo to a solids content of 71% for syrup containing 42 % fructose per dry matter or up to a solids content of 80% for a syrup containing 90% fructose per dry matter, packaging of the finished product [Fred W. Schenck "Glucose and Glucose-Containing Syrups" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006, Wiley-VCH , Weinheim]. The disadvantages of this method is that the raw materials used are expensive clean starch, previously isolated from starch-containing raw materials, as well as the formation of a large amount of wastewater during the reactive regeneration of ion-exchange resins. In addition, in the process of separating starch from starch-containing raw materials during the washing out of starch at sieve stations, a large amount of wastewater is also formed.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства ферментированного сладкого зернового продукта, предусматривающий увлажнение зернового сырья, содержащего целлюлозу и крахмал водой в количестве достаточном для поддержания ферментативной конверсии целлюлозы и крахмала в фруктозу, измельчение увлажненного зернового сырья, добавление в измельченную и увлажненную зерновую массу ферментных препаратов эффективно конверсирующих целлюлозу и крахмал до глюкозы и глюкозу в фруктозу, выдерживание увлажненного измельченного зернового сырья в контакте с ферментными препаратами в течение необходимого времени и при необходимой температуре для конверсии целлюлозы и крахмала в фруктозу, сохраняя необходимое количество крахмала для поддержания структуры и формы зернового продукта обогащенного фруктозой, сбор готового зернового продукта обогащенного фруктозой (патент US (11) 4859474, (22) 22.08.1989). Недостатками данного способа является недостаточная чистота получаемого продукта, так как в процессе приготовления ферментированного сладкого зернового продукта обогащенного фруктозой отсутствует стадия разделения увлажненного обработанного ферментными препаратами сырья на твердую и жидкую фракции и стадии ионообменной и адсорбционной очисток ферментированного увлажненного сладкого зернового продукта обогащенного фруктозой.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of producing a fermented sweet grain product, which involves moistening the grain raw materials containing cellulose and starch with water in an amount sufficient to maintain the enzymatic conversion of cellulose and starch to fructose, grinding the moistened grain raw materials, adding to the crushed and moistened grain a mass of enzyme preparations that effectively convert cellulose and starch to glucose and glucose into fructose, keeping moistened crushed grain raw materials in contact with enzyme preparations for the required time and at the required temperature for the conversion of cellulose and starch to fructose, while maintaining the necessary amount of starch to maintain the structure and shape of the fructose-rich cereal product, collecting the finished cereal-fructose-rich cereal product (US patent (11 (11) ) 4859474, (22) 08.22.1989). The disadvantages of this method is the lack of purity of the obtained product, since in the process of preparing the fermented sweet cereal product enriched in fructose, there is no stage of separation of the moistened processed with enzyme preparations raw materials into solid and liquid fractions and stages of ion exchange and adsorption purification of the fermented moistened sweet cereal product enriched in fructose.

Целью настоящей полезной модели является удешевление производства глюкозно-фруктозного сиропа, повышение эффективности очистки глюкозно-фруктозного сиропа и уменьшение количества токсичных для окружающей среды сточных вод, образующихся в процессе выделения крахмала и регенерации ионообменных смол.The purpose of this utility model is to reduce the cost of production of glucose-fructose syrup, increase the efficiency of purification of glucose-fructose syrup and reduce the amount of environmentally toxic wastewater generated in the process of starch isolation and regeneration of ion-exchange resins.

Технический результат полезной модели достигается за счет использования при производстве глюкозно-фруктозного сиропа декантерной центрифуги или фильтр-пресса, аппарата для промывания твердой фракции, установки микрофильтрации жидкой фракции гидролизата, установок ультрафильтрации для удаления частиц активного угля, установки ионообменного электродиализа и установки нанофильтрации.The technical result of the utility model is achieved through the use of a decanter centrifuge or filter press in the production of glucose-fructose syrup, a device for washing the solid fraction, a microfiltration unit for the liquid fraction of the hydrolyzate, ultrafiltration units for removing activated carbon particles, an ion-exchange electrodialysis unit, and a nanofiltration unit.

В результате применения при производстве глюкозно-фруктозного сиропа декантерной центрифуги или фильтр-пресса и аппарата для промывания твердой фракции становится возможным использование в качестве сырья для глюкозно-фруктозного сиропа непосредственно зерна, а не предварительно выделенного из него крахмала, это приведет к удешевлению производства и полному исключению из технологической цепочки предшествующей технологии производства крахмала. Включение в линию по производству глюкозно-фруктозного сиропа установки микрофильтрации жидкой фракции гидролизата позволит повысить эффективность очистки фильтрата активным углем за счет снижения адсорбции частиц активного угля на поверхности крупных примесей. Использование установок ультрафильтрации позволит повысить эффективность последующих операций очистки за счет удаления частиц активного угля, которые могут повредить или закупорить мембраны для ионообменного электродиализа и нанофильтрации. Применение установки ионообменного электродиализа взамен ионообменных адсорберов позволит снизить объемы сточных вод, образующихся в процессе регенерации ионообменных смол и отказаться от хранения и использования кислот и каустической соды, применяемых для регенерации ионообменных смол, так как ионообменные смолы в ячейках установки ионообменного электродиализа постоянно регенерируются под действием электрического поля постоянного тока. Включение в линию по производству глюкозно-фруктозного сиропа установки нанофильтрации позволит селективно удалять ионы двух- и поливалентных металлов в частности ионы магния, добавляемые в глюкозный сироп в качестве активаторов фермента глюкозоизомеразы, используемого при производстве глюкозно-фруктозного сиропа, и токсичные ионы кобальта, являющиеся кофакторами глюкозоизомеразы, это связано с тем, что мембраны для нанофильтрации, благодаря наличию отрицательно заряженной поверхности, обладают свойством селективно задерживать ионы двух- и поливалентных металлов, но при этом пропускают нейтральные и малополярные молекулы массой менее 300 Да.As a result of the use of a decanter centrifuge or filter press and apparatus for washing the solid fraction in the production of glucose-fructose syrup, it becomes possible to use directly grain rather than pre-isolated starch as a raw material for glucose-fructose syrup, this will reduce the cost of production and complete exclusion from the technological chain of previous technology for the production of starch. The inclusion in the production line of glucose-fructose syrup of the microfiltration unit of the liquid fraction of the hydrolyzate will increase the efficiency of purification of the filtrate with activated carbon by reducing the adsorption of activated carbon particles on the surface of large impurities. The use of ultrafiltration units will improve the efficiency of subsequent cleaning operations by removing activated carbon particles, which can damage or clog membranes for ion exchange electrodialysis and nanofiltration. The use of ion-exchange electrodialysis instead of ion-exchange adsorbers will reduce the volume of wastewater generated during the regeneration of ion-exchange resins and refuse to store and use acids and caustic soda used to regenerate ion-exchange resins, since ion-exchange resins in the cells of the ion-exchange electrodialysis are constantly regenerated under the influence of electric DC fields. The inclusion of a nanofiltration unit in the glucose-fructose syrup production line will allow selective removal of divalent and polyvalent metal ions, in particular magnesium ions added to glucose syrup as activators of the glucose isomerase enzyme used in the production of glucose-fructose syrup, and toxic cobalt ions, which are cofactors glucose isomerase, this is due to the fact that membranes for nanofiltration, due to the presence of a negatively charged surface, have the ability to selectively delay ion bivalent and polyvalent metals, but at the same time they pass neutral and low-polar molecules weighing less than 300 Da.

На чертеже показана принципиальная технологическая схема предлагаемой линии.The drawing shows a schematic flow diagram of the proposed line.

Линия производства глюкозно-фруктозного сиропа из крахмалсодержащего сырья содержит сборник сырья 1, воздушно-ситовой сепаратор для очистки зернового сырья от примесей, отличающихся по ширине и парусности от основного сырья 2, магнитный сепаратор для очистки от металломагнитных примесей 3, триер куколе- и овсюгоотборник для очистки от примесей, отличающихся по длине от основного сырья 4, сборник отходов 5, дробилку для измельчения зернового сырья 6, фор-смеситель для смешивания измельченного зерна с водой 7, аппарат для клейстеризации и ферментативной декстринизации замеса 8, вакуум-испаритель 9, аппарат для ферментативного гидролиза оклейстеризованного и декстринизированного замеса 10, декантерную центрифугу или фильтр-пресс для разделения гидролизата на твердую и жидкую фракции 11, установку микрофильтрации для удаления крупных примесей 12, аппарат для промывки твердой фракции 13, декантерную центрифугу или фильтр-пресс для отделения промывных вод от твердой фракции 14, сушилку для обезвоживания промытой твердой фракции 15, сборник кормового продукта 16, аппарат для обработки фильтрата активным углем для деколоризации фильтрата 17, установку ультрафильтрации для отделения коллоидных и взвешенных частиц, активного угля и белков 18, установку для ионообменного электродиализа удаления ионов примесей 19, установку вакуум-выпарную для концентрирования дилуата 20, реактор для изомеризации глюкозы в фруктозу 21, аппарат для обработки сиропа активным углем для деколоризации сиропа 22, установку ультрафильтрации для отделения частиц активного угля и нанофильтрации для удаления ионов магния и кобальта 23, реактор для разделения глюкозы и фруктозы на кальций-ионообменной смоле 24, установку вакуум-выпарную для концентрирования сиропа 25, сборники готового продукта 26 и 27.The line for the production of glucose-fructose syrup from starch-containing raw materials contains a raw material collector 1, an air-sieve separator for cleaning grain raw materials from impurities that differ in width and windage from the main raw material 2, a magnetic separator for cleaning metal-magnetic impurities 3, a dolltreater and an oat picker for purification of impurities that differ in length from the main raw material 4, a waste collector 5, a crusher for grinding grain raw materials 6, a for-mixer for mixing crushed grain with water 7, an apparatus for gelatinization and fer mentational dextrinization of kneading 8, vacuum evaporator 9, apparatus for enzymatic hydrolysis of oleisterized and dextrinized kneading 10, decanter centrifuge or filter press for separating the hydrolyzate into solid and liquid fractions 11, microfiltration unit for removing large impurities 12, apparatus for washing solid fractions 13 , decanter centrifuge or filter press for separating the wash water from the solid fraction 14, a dryer for dewatering the washed solid fraction 15, the collection of feed product 16, the processing apparatus and activated carbon filtrate for decolorizing the filtrate 17, an ultrafiltration unit for separating colloidal and suspended particles, activated carbon and proteins 18, an ion-exchange electrodialysis unit for removing impurity ions 19, a vacuum evaporator for concentrating diluate 20, a reactor for glucose isomerization into fructose 21, activated carbon syrup processing apparatus for decolorizing syrup 22, ultrafiltration unit for separating activated carbon particles and nanofiltration to remove magnesium and cobalt 23 ions, reactor for ra dividing glucose and fructose in the calcium ion exchange resin 24, a vacuum evaporation plant for concentrating the syrup 25, collectors 26 and finished product 27.

В предлагаемой линии зерно из сборника сырья 1 подается в воздушно-ситовой сепаратор 2, в котором происходит очистка зерна от примесей, отличающихся от него по ширине и парусности, затем сырье поступает в магнитный сепаратор 3, где очищается от металломагнитных примесей, после чего поступает в триер 4 куколе- и овсюгоотборник, где очищается от примесей, отличающихся по длине от основного сырья. Отходы из воздушно-ситового сепаратора 3 и триера 4 поступают в сборник для отходов 5, а очищенное зерно поступает в дробилку 6, где происходит его измельчение до степени измельчения достаточной для проведения его ферментативной обработки. Измельченное сырье поступает в фор-смеситель 7, где смешивается с водой, подготовленной для использования в пищевой промышленности, в соотношении необходимом для оптимального протекания процессов ферментативной обработки сырья. Затем полученный замес поступает в аппарат для клейстеризации и ферментативной декстринизации крахмалсодержащего сырья 8, в который также дозируются ферментные препараты ксиланазы и термостабильной альфа-амилазы. Замес в аппарате для клейстеризации и ферментативной декстринизации крахмалсодержащего сырья последовательно нагревается до температур оптимальных для действия каждого из добавленных ферментных препаратов и температуры необходимой для клейстеризации крахмала, и выдерживается при каждой температуре в течение времени необходимого для протекания процессов ферментативной обработки и клейстеризации крахмала. В результате чего снижается вязкость замеса, а крахмал гидролизуется до декстринов. Оклейстеризованный и декстринизированный замес охлаждается в вакуум-испарителе 9 до температуры достаточной для протекания ферментативных процессов гидролиза (осахаривания) и подается в аппарат для ферментативного гидролиза оклейстеризованного и декстринизированного замеса 10, в который также добавляются ферментные препараты глюкоамилазы (амилоглюкозидазы) и пуллулоназы. В аппарате для ферментативного гидролиза оклейстеризованного и декстринизированного замеса 10 замес выдерживается в течение времени необходимого для протекания процессов ферментативной обработки, в результате чего большая часть декстринов, образовавшихся из крахмала, гидролизуется до глюкозы. По окончании процессов ферментативной обработки, полученный гидролизат подается в декантерную центрифугу или фильтр-пресс 11 для разделения на твердую и жидкую фракции. Затем жидкая фракция гидролизата подается в установку микрофильтрации 12, где очищается от крупных примесей. Твердая фракция гидролизата после разделения поступает в аппарат для промывки твердой фракции 13, где происходит смешивание ее с водой и экстрагирование водорастворимых углеводов (глюкозы). Затем суспензия твердой фракции гидролизата и воды также поступает в декантерную центрифугу или фильтр-пресс 14, где происходит отделение промывных вод от твердой фракции. После чего промывные воды также поступают в установку микрофильтрации 12, где смешиваются с жидкой фракцией гидролизата и очищаются от крупных примесей. Промытая твердая фракция гидролизата поступает в сушилку 15 и обезвоживается. Обезвоженная промытая твердая фракция поступает в сборник кормового продукта 16 и реализуется на корм скоту. Осадок, образовавшийся после пропускания жидкой фракции гидролизата и промывных вод через установку микрофильтрации 12, также подается в сушилку 15, где смешивается с промытой твердой фракцией гидролизата и обезвоживается, а фильтрат из установки микрофильтрации 12 поступает в аппарат для обработки активным углем 17, где выдерживается при температуре и в течение времени необходимого для его деколоризации. Обработанный активным углем фильтрат поступает в установку ультрафильтрации 18, где очищается от коллоидных и взвешенных частиц, активного угля и белков. Ретентант после установки ультрафильтрации 18 поступает в сушилку 15, где смешивается с промытой твердой фракцией гидролизата и обезвоживается, а пермеат подается в установку для ионообменного электродиализа 19, где очищается от ионов и примесей, ингибирующих ферментный препарат глюкозоизомеразу. Дилуат после установки ионообменного электродиализа 19, поступает в вакуум-выпарную установку 20, в которой происходит его концентрирование до содержания сухих веществ 50% и удаление кислорода. Полученный сироп поступает в реактор для изомеризации глюкозы в фруктозу 21, в котором происходит изомеризация части глюкозы в фруктозу на иммобилизованной на твердом носителе глюкозоизомеразе, при температуре необходимой для эффективного действия ферментного препарата глюкозоизомераза и в течение времени достаточного для получения сиропа, содержащего 42% фруктозы на сухое вещество сиропа. Затем полученный сироп поступает в аппарат для обработки сиропа активным углем 22, где происходит деколоризация сиропа. После чего сироп подается в установку последовательной ультра- и нанофильтрации 23, на ультрафильтрационных мембранах сироп очищается от частиц активного угля, а на нанофильтрационных мембранах сироп очищается от ионов двух- и поливалентных металлов (магния, кобальта и др.) 23. Образующийся в установке ультра- и нанофильтрации 23 ретентант утилизируют сжиганием, а пермеат направляют либо в реактор для разделения глюкозы и фруктозы на кальций-ионообменной смоле 24, либо в вакуум-выпарную установку 25, где сироп концентрируется до содержания сухих веществ 71%. Сироп, образующийся после прохождения пермеата через реактор для разделения глюкозы и фруктозы на кальций-ионообменной смоле 24, содержащий 90% фруктозы на сухое вещество также направляется в вакуум-выпарную установку 25, где концентрируется до содержания сухих веществ 80%. Готовые сиропы поступают в сборники готового продукта 26 и 27. Все процессы фильтрации, обработки активным углем, ионообменного электродиализа, изомеризации ведут при температуре, исключающей развитие микроорганизмов.In the proposed line, grain from the raw material collector 1 is fed to an air-screen separator 2, in which the grain is cleaned of impurities that differ in width and windage, then the raw material enters the magnetic separator 3, where it is cleaned of metallomagnetic impurities, and then it enters Trier 4 puppet- and oats picker, where it is cleaned of impurities that differ in length from the main raw material. Waste from the air-screen separator 3 and trimer 4 goes to the waste collector 5, and the cleaned grain goes to the crusher 6, where it is crushed to a degree of grinding sufficient for its enzymatic treatment. The crushed raw materials are fed to the pre-mixer 7, where they are mixed with water prepared for use in the food industry, in the ratio necessary for the optimal course of enzymatic processing of raw materials. Then, the resulting batch enters the apparatus for gelatinization and enzymatic dextrinization of starch-containing raw materials 8, into which enzyme preparations of xylanase and thermostable alpha-amylase are also dosed. The kneading in the apparatus for gelatinization and enzymatic dextrinization of starch-containing raw materials is successively heated to temperatures optimal for the action of each of the added enzyme preparations and the temperature necessary for gelatinization of starch, and is maintained at each temperature for the time necessary for the processes of enzymatic processing and gelatinization of starch. As a result, the viscosity of the batch is reduced, and the starch is hydrolyzed to dextrins. The pasteurized and dextrinated kneading is cooled in a vacuum evaporator 9 to a temperature sufficient for enzymatic hydrolysis (saccharification) to proceed and fed to the apparatus for enzymatic hydrolysis of the pasteurized and dextrinized kneading 10, to which glucoamylase (amyloglucosidase) enzyme preparations are also added. In the apparatus for the enzymatic hydrolysis of oleisterized and dextrinated kneading 10 kneads are kept for the time necessary for the processes of enzymatic treatment, as a result of which most of the dextrins formed from starch are hydrolyzed to glucose. At the end of the enzymatic processing, the resulting hydrolyzate is fed into a decanter centrifuge or filter press 11 for separation into solid and liquid fractions. Then the liquid fraction of the hydrolyzate is fed to the microfiltration unit 12, where it is purified from large impurities. The solid fraction of the hydrolyzate after separation enters the apparatus for washing the solid fraction 13, where it is mixed with water and extraction of water-soluble carbohydrates (glucose). Then the suspension of the solid fraction of the hydrolyzate and water also enters the decanter centrifuge or filter press 14, where the washing water is separated from the solid fraction. After that, the wash water also enters the microfiltration unit 12, where it is mixed with the liquid fraction of the hydrolyzate and purified from large impurities. The washed solid fraction of the hydrolyzate enters the dryer 15 and is dehydrated. The dehydrated washed solid fraction enters the collection of feed product 16 and is sold to livestock feed. The precipitate formed after passing the liquid fraction of the hydrolyzate and wash water through the microfiltration unit 12 is also fed to the dryer 15, where it is mixed with the washed solid fraction of the hydrolyzate and dehydrated, and the filtrate from the microfiltration unit 12 enters the activated carbon processing apparatus 17, where it is maintained at temperature and during the time necessary for its decolorization. Treated with activated carbon, the filtrate enters the ultrafiltration unit 18, where it is purified from colloidal and suspended particles, activated carbon and proteins. After the ultrafiltration unit 18, the retentant enters the dryer 15, where it is mixed with the washed solid fraction of the hydrolyzate and dehydrated, and the permeate is fed to the ion-exchange electrodialysis unit 19, where it is purified from ions and impurities that inhibit the enzyme preparation glucose isomerase. After the installation of ion-exchange electrodialysis 19, the diluate enters the vacuum evaporation unit 20, in which it is concentrated to a solids content of 50% and oxygen is removed. The resulting syrup enters the reactor for isomerization of glucose into fructose 21, in which part of the glucose is isomerized into fructose on glucose isomerase immobilized on a solid support, at the temperature necessary for the glucose isomerase enzyme preparation to work effectively and for a time sufficient to produce a syrup containing 42% fructose per dry matter syrup. Then, the resulting syrup enters the apparatus for processing syrup with activated carbon 22, where the decolorization of the syrup occurs. After that, the syrup is fed to the sequential ultrafiltration and nanofiltration unit 23, on the ultrafiltration membranes the syrup is cleaned of particles of activated carbon, and on the nanofiltration membranes the syrup is cleaned of ions of divalent and polyvalent metals (magnesium, cobalt, etc.) 23. Ultra formed in the installation - and the nanofiltration 23 of the retentant is disposed of by burning, and the permeate is sent either to the reactor for the separation of glucose and fructose on a calcium-ion exchange resin 24, or to a vacuum evaporation unit 25, where the syrup is concentrated to the content of su 71% of substances. The syrup formed after the permeate passes through the reactor for the separation of glucose and fructose on a calcium-ion exchange resin 24 containing 90% fructose per dry matter is also sent to a vacuum evaporation unit 25, where it is concentrated to a dry matter content of 80%. Ready-made syrups go to collections of the finished product 26 and 27. All processes of filtration, active carbon treatment, ion-exchange electrodialysis, isomerization are carried out at a temperature that excludes the development of microorganisms.

Полезная модель позволит удешевить производство глюкозно-фруктозного сиропа, так как за счет применения при производстве глюкозно-фруктозного сиропа декантерной центрифуги или фильтр-пресса и аппарата для промывания твердой фракции станет возможным использование в качестве сырья для глюкозно-фруктозного сиропа непосредственного зерна, а не предварительно выделенного из него крахмала, это приведет к снижению себестоимости сырья и полному исключению из технологической цепочки предшествующей технологии производства крахмала. Включение в линию по производству глюкозно-фруктозного сиропа установки микрофильтрации жидкой фракции гидролизата позволит повысить эффективность очистки фильтрата активным углем за счет снижения адсорбции частиц активного угля на поверхности крупных примесей. Использование установок ультрафильтрации позволит повысить эффективность последующих операций очистки за счет удаления частиц активного угля, которые могут повредить или закупорить мембраны для ионообменного электродиализа и нанофильтрации. Применение установки ионообменного электродиализа взамен ионообменных адсорберов позволит снизить объемы токсичных для окружающей среды сточных вод, образующихся в процессе регенерации ионообменных смол, и отказаться от хранения и использования кислот и каустической соды, применяемых для регенерации ионообменных смол, так как ионообменные смолы в ячейках установки ионообменного электродиализа постоянно регенерируются под действием электрического поля постоянного тока. Включение в линию по производству глюкозно-фруктозного сиропа установки нанофильтрации позволит селективно удалять ионы двух- и поливалентных металлов в частности ионы магния, добавляемые в глюкозный сироп в качестве активаторов фермента глюкозоизомеразы, используемого при производстве глюкозно-фруктозного сиропа, и токсичные ионы кобальта, являющиеся кофакторами глюкозоизомеразы, это связано с тем, что мембраны для нанофильтрации, благодаря наличию отрицательно заряженной поверхности, обладают свойством селективно задерживать ионы двух- и поливалентных металлов, но при этом пропускают нейтральные и малоподярные молекулы массой менее 300 Да.The utility model will make it possible to reduce the cost of production of glucose-fructose syrup, since by using a decanter centrifuge or filter press and apparatus for washing the solid fraction in the production of glucose-fructose syrup, it will be possible to use direct grain as a raw material for glucose-fructose syrup, rather than previously starch extracted from it, this will lead to a reduction in the cost of raw materials and the complete exclusion from the technological chain of the previous technology for the production of starch. The inclusion in the production line of glucose-fructose syrup of the microfiltration unit of the liquid fraction of the hydrolyzate will increase the efficiency of purification of the filtrate with activated carbon by reducing the adsorption of activated carbon particles on the surface of large impurities. The use of ultrafiltration units will improve the efficiency of subsequent cleaning operations by removing activated carbon particles, which can damage or clog membranes for ion exchange electrodialysis and nanofiltration. The use of an ion-exchange electrodialysis plant instead of ion-exchange adsorbers will reduce the amount of environmentally toxic wastewater generated during the regeneration of ion-exchange resins, and avoid the storage and use of acids and caustic soda used to regenerate ion-exchange resins, since ion-exchange resins in the cells of the ion-exchange electrodialysis plant are constantly regenerated under the influence of an electric field of direct current. The inclusion of a nanofiltration unit in the glucose-fructose syrup production line will allow selective removal of divalent and polyvalent metal ions, in particular magnesium ions added to glucose syrup as activators of the glucose isomerase enzyme used in the production of glucose-fructose syrup, and toxic cobalt ions, which are cofactors glucose isomerase, this is due to the fact that membranes for nanofiltration, due to the presence of a negatively charged surface, have the ability to selectively delay ion bivalent and polyvalent metals, but at the same time they pass neutral and low-pore molecules with a mass of less than 300 Da.

Таким образом, предлагаемая линия, позволит снизить себестоимость глюкозно-фруктозного сиропа, повысить эффективность его очистки и уменьшить количество токсичных для окружающей среды сточных вод.Thus, the proposed line will reduce the cost of glucose-fructose syrup, increase the efficiency of its purification and reduce the amount of wastewater toxic to the environment.

Claims

1. A line for the production of glucose-fructose syrup from starch-containing raw materials, containing a collection of raw materials 1 located in the course of the technological process and connected by conveyors and pumps, an air-sieve separator 2, a magnetic separator 3, a puppet and oat picker trimer 4, a waste collector 5, a crusher 6, mixer 7, apparatus for gelatinization and enzymatic dextrinization of kneading 8, vacuum evaporator 9, apparatus for enzymatic hydrolysis of pasteurized and dextrinized kneading 10, decanter centrifuge or filter a p-press for separating the hydrolyzate into solid and liquid fractions 11, a microfiltration unit 12, a device for washing the solid fraction 13, a decanter centrifuge or a filter press for separating the wash water from the solid fraction 14, a dryer 15, a collection of feed product 16, a processing apparatus activated carbon filtrate 17, ultrafiltration unit 18, ion-exchange electrodialysis unit 19, vacuum evaporation unit 20, reactor for glucose isomerization into fructose 21, activated carbon syrup processing apparatus for decolorizing syrup 22, mouth ultrafiltration unit for separating activated carbon particles and nanofiltration for removing magnesium and cobalt ions 23, a reactor for separating glucose and fructose on a calcium-ion exchange resin 24, a vacuum evaporator for concentrating syrup 25, collections of the finished product 26 and 27, characterized in that to separate the hydrolyzate into solid and liquid fractions, a decanter centrifuge or a filter press is used, the solid fraction of the hydrolyzate is additionally extracted with water in the apparatus for washing the solid fraction, to separate the suspension The ratio of the solid fraction of the hydrolyzate with water to the wash water and the washed solid fraction is used by a decanter centrifuge or filter press, the liquid fraction of the hydrolyzate and the wash water are pre-treated from large impurities in the microfiltration unit before being treated with activated carbon, the filtrate treated with active carbon is purified from colloidal and suspended particles, activated carbon and proteins in the ultrafiltration unit, the permeate after the ultrafiltration unit is cleaned of ions and impurities in the ion exchange unit of electrodialysis, glucose-fructose syrup after repeated treatment with the active carbon particles is further purified by active carbon and ion di- and polyvalent metal (magnesium, cobalt, etc.) in the installation serial ultra- and nanofiltration.