CN104004860A

CN104004860A - 一种黄金糖的生产工艺及装置

Info

Publication number: CN104004860A
Application number: CN201410235021.1A
Authority: CN
Inventors: 凌国庆; 彭文博; 张宇; 江健; 秦泗光; 张宏
Original assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明提供了一种黄金糖的生产工艺及装置，生产工艺为：将甘蔗或甜菜进行压榨，得到蔗糖汁；蔗糖汁通过粗过滤器进行预过滤，再送入微滤膜进行过滤，得到蔗糖汁清液；将蔗糖汁清液进行预浓缩，得到预浓缩液；预浓缩液送入离子交换树脂进行脱盐，得到透过液；透过液送入蒸发器浓缩，得到蔗糖浓缩液；蔗糖浓缩液升温至过饱和，加入晶种，自然降温结晶，将所得结晶离心，得黄金糖晶体；黄金糖晶体干燥，得成品。所述生产装置包括依次连接的粗过滤器、微滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、阴离子交换树脂床、阳离子交换树脂床、蒸发器。本发明提供的黄金糖生产方法可以连续生产出高品质黄金糖，所得产品的色度值在800～3000、脱盐率高、收率高。

Description

一种黄金糖的生产工艺及装置

技术领域

本发明属于制糖技术领域，具体涉及一种黄金糖的生产工艺及装置。

背景技术

黄金糖，也叫黄砂糖、金砂糖，是含有一定营养成分的不带蜜砂糖。色泽呈淡黄色。其生产工艺和白砂糖类似，但在生产过程中并不完全过滤里边的营养物质，所以它保存了部分甘蔗香味和营养，并且保留了很多天然矿物质。

随着我国人民生产水平的不断提高，人们对食糖的消费也日益多元化。近几年来，在我国北方等地黄砂糖的食用需求也在逐年增加。因此，在我国的主要产糖区广西，有部分中小型糖厂在榨季生产的初期或全榨季生产黄砂糖。对于还原糖较高的榨季初期，生产黄砂糖的产糖率相对较高，既可获得较好的经济效益，又可满足消费者的需求。但是，黄砂糖生产清净工艺主要是参照原糖的生产，以石灰法为主，生产过程用了二氧化硫漂白，产品中含有硫残留。必须在石灰法的基础上改进，才能使设备较能适应生产黄砂糖，同时也能保留产品糖的自然风味。

目前国内生产黄金糖的工艺主要是以石灰法为主，引入了新的盐分，且在饱充、沉淀时，糖汁并不澄清，没有有效的去除了糖汁中的泥汁、胶体等物质。造成产品纯度不高，口感较差。该工艺也存在较多的缺点：首先，其工艺要采用石灰沉淀法除杂，经过自然沉淀或板框压滤后，会产生大量的残渣，对环境污染较严重；其次，该方法中用到是石灰需要煅烧，一方面消耗了较大的能量并伴有废弃物排放，同时也增加了一个工序段，增加生产成本；第三，该产品经过长时间的高温蒸发，产生美拉德反应，其产品中的色素并不是天然色素，对人体并无益处；第四，该方法的浓缩工艺采用多效蒸发器，能耗较高，生产成本居高不下；第五，该工艺相对比较繁杂，设备多，控制工艺复杂，且占地面积大，基建成本也高。第六，该工艺并没有脱盐的工序段，

有鉴于此，依然有待于提出一种改进的黄金糖的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄金糖的生产工艺及装置，直接以甘蔗或甜菜为原料，连续生产出高品质黄金糖，所得产品的色度值在800～3000、脱盐率高、收率高。

一种黄金糖的生产工艺，包括以下步骤：

步骤1，将甘蔗或甜菜通过榨汁装置进行压榨，得到蔗糖汁；

步骤2，将步骤1所得蔗糖汁通过粗过滤器进行预过滤后，再送入微滤膜进行过滤，得到蔗糖汁清液；

步骤3，将步骤2所得蔗糖汁清液进行预浓缩，使蔗糖汁清液的体积浓缩至30％～40％，得到预浓缩液；

步骤4，将步骤3所得预浓缩液送入离子交换树脂进行脱盐，得到透过液，所述的离子交换树脂是指阴阳离子交换树脂的混合床；

步骤5，将步骤4所得透过液送入蒸发器浓缩，得到蔗糖浓缩液；

步骤6，将步骤5所得蔗糖浓缩液升温至过饱和时，加入晶种，自然降温结晶，在结晶温度保温至结晶完全，将所得结晶离心，得到黄金糖晶体；

步骤7，将步骤6所得黄金糖晶体干燥，得成品。

首先通过榨汁装置，对甘蔗或甜菜进行压榨，得到蔗糖汁，然后将蔗糖汁经过粗过滤器进行预处理，去除较大的蔗渣或甜菜渣，以更好地应用于后续的膜分离操作，此处的粗过滤器包括但并不局限于袋式过滤器或筛网(筛网的孔径优选为100～200目)等，以充分去除蔗渣或甜菜渣。微滤膜的作用是去除蔗糖汁中的一些颗粒杂质、胶体等，可以提高产品的纯度和品质。预浓缩将蔗糖汁清液中的一部分杂质和色素去除，不仅能提高产品品质，还可以延长离子交换树脂的寿命。离子交换树脂可以去除预浓缩液中带有盐分和部分色素，进一步提高产品的纯度和品质。

步骤2中，微滤膜优选采用陶瓷微滤膜或管式有机微滤膜，为了使过滤效果更优，采用的微滤膜的平均孔径范围是50～500nm。如果平均孔径太小，则会导致过滤通量太小，而且一部分较大颗粒的蔗糖会被截留，影响到收率；如果平均孔径太大，会导致一部分杂质和色素透过膜层进入至渗透侧，影响到产品的色值。在此基础上，平均孔径为200nm的膜截留去除掉蔗糖中的一些脂肪、蛋白质，这可以保证离子交换树脂的寿命延长，而且可以防止树脂被大分子杂质吸附，影响到对于盐的脱除率。过滤温度对于产品品质和过滤性能产生影响，虽然过滤温度提高可以降低过滤液的粘度、提高过滤通量，但是如果过滤温度过高，蔗糖汁中的一些物质会发生变性，影响到最终产品的品质，过滤温度优选20～90℃，更优是80℃，在这个温度段过滤时可以保证过滤通量下降缓慢，同时产品品质好。过滤压力若偏小时，会导致通量低，不合适于工程实际需求，如果压力过大时，会导致一部分大部分杂质被压，透过膜层，导致产品色值不好，而且会产生较严重的膜孔堵塞，使其不易被清洗，优选的过滤压力是0.1～0.5MPa；最优是0.3MPa，可以同时保证过滤通量下降缓慢。

步骤3中，预浓缩优选采用的是二效蒸发器或纳滤膜。若以燃烧蔗渣产生蒸汽为能源，可选择预浓缩装置为二效蒸发器，将步骤2中的蔗糖汁浓缩到40％，这样每蒸发一吨水的成本仅为6-8元，可以降低生产成本；若是以燃煤为能源，则用纳滤膜进行预浓缩。

优选的，预浓缩采用纳滤膜，纳滤会使部分离子透过，这些离子在后续的离子交换过程中，影响到脱色效果，导致色值偏大。纳滤膜的截留分子量过大时，会导致蔗糖透过膜层，使收率降低，如果截留分子量过小时，会导致过滤通量小，不能达到适宜的浓缩倍数，使后续蒸发过程能耗偏大，优选截留分子量为100～500Da；更优选的是150Da，可以保证膜通量较高、膜污染缓慢，同时膜对蔗糖的截留率很高，蔗糖的收率在99.9％以上。该步骤中优选将蔗糖汁清液的体积浓缩至30％～40％，浓缩倍数较高，既能保证下一工序段离子交换树脂的进料浓度较高，提高生产效率；另一方面脱去2/3的水，可以节省较大的能耗，同时还去除了60％的盐分。纳滤的压力过小时，会导致通量小、浓缩倍数无法得到提升，如果压力过大，会导致一些蔗糖的截留率的下降，而且会导致滤饼层被压实，影响到通量和膜清洗，优选1.0～4.0Mpa，最优是3.0MPa，可以保证平均过滤通量较大，可达20L/m²·h，这样可以有效的提高生产效率。纳滤膜的材质也是需要经过优选的，由于在纳滤分离时，同时存在筛分效应和电荷效应，要同时保证对盐的脱除率高和对蔗糖的截留率高，最优的是采用陶瓷材质、聚醚砜或聚酰胺类材质的纳滤膜。

步骤4中，离子交换树脂为是阴阳离子交换树脂的混床，所述离子交换树脂吸附塔径高比为1/2～1/10，流速为1～10BV/h，温度为20～80℃。此外，在吸附塔径高比为1/3，流速为4BV/h，温度为55℃时，脱盐和脱色的效果最佳，可以脱去98％的盐分，同时蔗糖的收率为99.6％、色值在2500IU。

步骤5中，优选采用MVR蒸发设备或多效蒸发设备，浓缩温度为30-60℃。该MVR蒸发设备能够较大的降低能耗，可以节约60％以上的蒸发能耗。

步骤6中，步骤6中将蔗糖浓缩液升温至70℃、待糖汁的过饱和度为1.05时，开始自然冷却降温结晶，将温度降至50℃时，保持50℃结晶，收集结晶，将所得结晶离心。

基于上述的方法，本发明的另外一个目的是提供了一种黄金糖的生产装置，包括有依次连接的粗过滤器、微滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、阴阳离子交换树脂床、蒸发器。

所述的粗过滤器是砂滤装置、袋式过滤器、滤布或筛网。

所述纳滤膜的材质是陶瓷、聚醚砜或聚酰胺，纳滤膜的截留分子量是150Da。

本发明提供的黄金糖生产方法可以直接以甘蔗或甜菜为原料，连续生产出高品质黄金糖，所得产品的色度值在800～3000、脱盐率高、收率高。

附图说明

图1是本发明涉及的黄金糖的生产工艺流程示意图；

图2是本发明涉及的黄金糖的生产装置示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明所述一种可直接食用糖浆的新工艺包括以下步骤：

榨汁：将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁；

预过滤，将所得甘蔗汁通过筛网进行预过滤后，去除较大的蔗渣，筛网的孔径为100目；

微滤膜过滤：将预过滤收集到的甘蔗汁，通过500nm陶瓷膜微滤，料液温度为20℃，过滤压力为0.5Mpa，得到甘蔗汁清液，蔗糖浓度为12％；；

膜浓缩：甘蔗汁清液进入纳滤膜过滤器进行浓缩，纳滤膜材质为聚醚砜，截留分子量为100Da，纳滤压力4.0Mpa，将甘蔗汁清液的体积浓缩至30％；

离子交换脱盐：将浓缩后的甘蔗汁用阴阳离子交换树脂床进行脱盐和脱色，径高比为1/7，流速为4BV/h，温度为30℃；阴阳离子交换树脂混床是由阴离子交换树脂D202与阳离子交换树脂732按重量比1：1混合而成并填充。

浓缩：将脱盐后的甘蔗汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为60℃，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的质量浓度为60％；

结晶：将蔗糖浓缩液升温至70℃、待糖汁的过饱和度为1.05时，开始自然冷却降温结晶，将温度降至50℃时，收集结晶，将所得结晶离心，得黄金糖晶体；

干燥：将所得黄金糖晶体鼓风干燥，得成品。

经检测，本实施例所得成品色素去除率为93％，盐分去除率为92％，蔗糖分为99.3％，电导灰分为0.02％，色值为1200IU，不溶于水杂质12mg/kg，蔗糖回收率为95.4％，离子交换树脂再生频率约为每12批。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：缺少微滤的步骤，具体过程如下：

榨汁：将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁；

干燥：将所得黄金糖晶体鼓风干燥，得成品。

经检测，本实施例所得成品色素去除率为87％，盐分去除率为85％，蔗糖分为98.4％，电导灰分为0.15％，色值为800IU，蔗糖回收率为91.2％，离子交换树脂的再生频率约为每5批。

实施例1成品的得率和品质均优于本实施例成品，这可能是因为微滤步骤可以截留蔗糖中的一些杂质和胶体，从而影响到后续的纳滤和树脂吸附过程，纳滤会使更多离子透过，使树脂易被杂质污染，导致无法对盐份和色素去除，并且缩短树脂使用寿命。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：浓缩工艺采用的是二效蒸发器，具体过程如下：

榨汁：将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁；

膜浓缩：甘蔗汁清液进入二效蒸发器进行浓缩，将甘蔗汁清液的体积浓缩至30％；

干燥：将所得黄金糖晶体鼓风干燥，得成品。

经检测，实施例所得成品色素去除率为90％，盐分去除率为87％，蔗糖分为97.3％，电导灰分为0.17％，色值为750IU，蔗糖回收率为93.5％，离子交换树脂的再生频率约为每8批。

实施例1成品的得率和品质均优于本实施例成品，说明纳滤膜相对于二效蒸发器来说，具有提高产品质量的作用，这可能是因为纳滤会使部分离子透过，这些离子在后续的离子交换过程中，影响到脱色效果，导致色值偏大。

实施例4

榨汁：将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁；

预过滤，将所得甘蔗汁通过滤步进行预过滤后，去除较大的蔗渣，筛网的孔径为100目；

微滤膜过滤：将预过滤收集到的甘蔗汁，通过200nm管式陶瓷微滤膜，料液温度为80℃，过滤压力为0.3Mpa，得到甘蔗汁清液，蔗糖浓度为18％；；

膜浓缩：甘蔗汁清液进入纳滤膜过滤器进行浓缩，纳滤膜材质为聚醚砜，截留分子量分别为100Da、150Da、200Da、300Da、400Da、500Da，纳滤压力3.0Mpa，将甘蔗汁清液的体积浓缩至40％；

离子交换脱盐：将浓缩后的甘蔗汁用阴阳离子交换树脂床进行脱盐和脱色，径高比为1/3，流速为10BV/h，温度为55℃；阴阳离子交换树脂混床是由阴离子交换树脂D202与阳离子交换树脂732按重量比1：1混合而成并填充。

浓缩：将脱盐后的甘蔗汁送入MVR蒸发器，浓缩温度为60℃，得到蔗糖浓缩液，蔗糖浓缩液的质量浓度为70％；

干燥：将所得黄金糖晶体鼓风干燥，得成品。

将所得成品进行检测，结果如下：

批次1

批次2

批次3

批次4

批次5

批次6

纳滤膜截留分子量

100

150

200

300

400

500

色素去除率

93％

99％

92％

95％

94％

91％

盐分去除率

92％

99％

91％

90％

89％

93％

蔗糖分

98.5％

99.8％

98.6％

98.5％

98.7％

电导灰分

0.04％

0.01％

0.06％

0.08％

0.07％

0.09％

色值

800IU

2400IU

1200IU

1000IU

1500IU

1800IU

蔗糖回收率

92.5％

99.9％

97.4％

95.3％

96.1％

94.2％

离子交换树脂再生频率

约每12批

约第15批

约每8批

约每10批

约每9批

约每11批

从上表中可以看出，纳滤膜的截留分子量过大时，会导致蔗糖透过膜层，使收率降低，如果截留分子量过小时，会导致过滤通量小，不能达到适宜的浓缩倍数，使后续蒸发过程能耗偏大，更优选的是150Da，该工艺条件是本发明的最优实施例，可以保证膜通量较高、膜污染缓慢，同时膜对蔗糖的截留率很高，蔗糖的收率在99.9％以上，色值达到2400IU。

实施例5

榨汁：将甘蔗通过榨汁装置进行压榨，得到甘蔗汁；

微滤膜过滤：将预过滤收集到的甘蔗汁，通过200nm管式有机膜微滤，料液温度为50℃，过滤压力为0.3Mpa，得到甘蔗汁清液，蔗糖浓度为20％；；

膜浓缩：甘蔗汁清液进入纳滤膜过滤器进行浓缩，纳滤膜材质为聚醚砜，截留分子量为150Da，纳滤压力3.0Mpa，将甘蔗汁清液的体积分别浓缩为10％、20％、30％、40％、50％；

离子交换脱盐：将浓缩后的甘蔗汁用阴阳离子交换树脂床进行脱盐和脱色，径高比为1/3，流速为4BV/h，温度为55℃；阴阳离子交换树脂混床是由阴离子交换树脂D202与阳离子交换树脂732按重量比1：1混合而成并填充。

干燥：将所得黄金糖晶体鼓风干燥，得成品。

将所得成品进行检测，结果如下：

	批次1	批次2	批次3	批次4	批次5
						浓缩倍数	10％	20％	30％	40％	50％
色素去除率	86％	91％	92％	97.5％	84％
						盐分去除率	85％	86％	90％	98.0％	92％
蔗糖分	915％	92.2％	95.6％	99.5％	94.1％
						电导灰分	0.08％	0.06％	0.03％	0.02％	0.12％
色值	300IU	600IU	3000IU	2500IU	10000IU
						蔗糖回收率	86.5％	90.0％	91.2％	99.0％	93.1％
离子交换树脂再生频率	约每12批	约第15批	约每8批	约每10批	约每9批

从上表中可以看出，浓缩倍数从10％提升至50％时，在过低的浓缩倍数条件下，由于浓缩液的浓度过低，在经过树脂吸附的过程中，会导致树脂也会吸附较多的有色物质，使产品中的色值偏低，低于黄金糖检测标准的下限值；而且，如果浓缩倍数过低的话，会导致除盐、洗脱的过程中，会有较多的盐分被洗脱出来，导致成品中灰分偏高。如果浓缩倍数过高时，从也可以看出，会导致产品的色值超出标准值，而且会导致盐分去除率和产品灰分偏高。

Claims

1.一种黄金糖的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将甘蔗或甜菜通过榨汁装置进行压榨，得到蔗糖汁；

步骤3，将步骤2所得蔗糖汁清液进行预浓缩，使蔗糖汁清液的体积浓缩至30%～40%，得到预浓缩液；

步骤4，将步骤3所得预浓缩液送入离子交换树脂进行脱盐，得到透过液，所述的离子交换树脂是指阴阳离子交换树脂床；

步骤7，将步骤6所得黄金糖晶体干燥，得成品。

2.根据权利要求1所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：步骤2中的微滤膜采用陶瓷微滤膜或管式有机微滤膜，平均孔径范围是50～500 nm，微滤的压力范围是0.1～0.5MPa，微滤过程中料液温度20～90℃。

3.根据权利要求1所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：步骤3中采用二效蒸发器或纳滤膜进行预浓缩。

4.根据权利要求3所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：所述纳滤膜的材质是陶瓷、聚醚砜或聚酰胺，纳滤膜的截留分子量为100～500Da，纳滤的压力范围是1.0～4.0Mpa。

5.根据权利要求1所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：步骤4中离子交换树脂吸附塔径高比为1/2～1/10，流速为1～10BV/h，温度为20～80℃。

6.根据权利要求1所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：步骤5中采用MVR蒸发设备或多效蒸发设备，浓缩温度为30～60℃。

7.根据权利要求1所述的黄金糖的生产工艺，其特征在于：步骤6中将蔗糖浓缩液升温至70℃、待糖汁的过饱和度为1.05时，开始自然冷却降温结晶，将温度降至50℃时，保持50℃结晶。

8.一种黄金糖的生产装置，其特征在于：包括有依次连接的粗过滤器、微滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、阴阳离子交换树脂床、蒸发器。

9.根据权利要求8所述的黄金糖生产装置，其特征在于：所述的粗过滤器是砂滤装置、袋式过滤器、滤布或筛网。

10.根据权利要求8所述的黄金糖生产装置，其特征在于：所述纳滤膜的材质是陶瓷、聚醚砜或聚酰胺，纳滤膜的截留分子量是150Da。