CN107574267A - 一种高纯度液体葡萄糖的生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制糖生产领域，是一种利用膜分离提纯糖蜜生产高纯度糖液的方法及应用。本发明将糖蜜稀释后采用截留分离量为200～5000Da的有机膜过滤处理，所得葡萄糖滤清液纯度高、品质好，可直接进入蒸发浓缩工段；本发明通过加入甜水稀释初浓液，再继续浓缩回收糖分，大大提高了葡萄糖的总收率，解决了糖蜜中糖分回收难且直接套用影响产品品质的问题，又缩短了工艺流程、减少了设备投资成本，增加了企业收益；膜浓缩作麦芽糖产品直接出售，实现糖蜜的100%回收利用，提高葡萄糖分收回，大大提高企业经济效益。

Description

一种高纯度液体葡萄糖的生产方法及装置

技术领域

本发明涉及制糖生产领域，是一种利用膜分离提纯糖蜜生产高纯度糖液的方法及应用。

背景技术

葡萄糖主要是玉米、薯类淀粉为原料制得，工业生产中通常采用双霉水解法制备葡萄糖；在结晶葡萄糖生产过程中，每生产1吨结晶葡萄糖，将会产生0.2吨的结晶糖蜜，有占总糖量10%~12% 的糖进入结晶糖蜜，若不对糖蜜加以提纯回收，会造成大量的糖分损失，降低葡萄糖总收率；由于糖蜜中杂质糖的含量较高，在生产中难以彻底提取糖蜜中的葡萄糖，糖蜜套用生产也会影响产品纯度、色度指标，回配后影响产品质量；另外，由于糖蜜难以形成规模化的产品，通常以糖浆的形式低于淀粉原料的价格出售，经济价值低。因而，提高对结晶糖蜜中葡萄糖糖分的收回，减少葡萄糖损失，提高结晶糖蜜的利用价值，一直是制糖企业致力解决的难题。

随着社会发展需要和科学技术的进步，人们研究回收结晶糖蜜中葡萄糖的方法越来越多；膜分离技术兼备浓缩、分离、纯化的物理分离功能，并且具备高效、节能、环保易操作等特点，用膜分离技术回收糖蜜中的糖分以增加企业收益的方法近年来受到人们的广泛关注；膜根据材料的不同可分为有机膜和无机膜两种，有机膜材料品种繁多，具有低能耗，耐高压，通量大及分离效率好等优点；无机膜具有机械强度大，化学稳定性好，耐高温，抗微生物能力强等优点；目前膜分离技术已广泛应用于食品、化工、医药等诸多行业中，基于葡萄糖糖蜜的物料特性和膜材料特点，有机膜已广泛被应用于对糖蜜中糖分收回的研究中。

发明专利CN103252239A中，发明人用膜分离技术将糖蜜依次经稀释、脱色、过滤、脱盐、纳滤后得到纳滤透析液直接送去蒸发、结晶成糖，这种方法有效地对糖蜜进行提纯分离得到透析液，解决了糖液直接套回生产线而影响产品各项理化指标的问题，但这种方法有不足之处：（1）该发明首先将纳滤工序放在脱盐之后，滤膜截留分子量在200～250Da，膜精度要求很高，势必造成设备成本增加。（2）由于纳滤也可截留部分的盐，纳滤在脱盐之后则未能有效利用膜的脱盐功能，不能减轻离交负荷，降低设备有效利用率。（3）该工艺处理的糖蜜还需经脱色、脱盐后、纳滤等多个工序，生产流程延长，生产效率低，增加了糖分的化学损失，设备投资成本大于收回糖蜜的价值，在实际生产中难以广泛应用。

发明内容

综合生产收益、原料特性等多方面考虑，本发明将糖蜜稀释后采用截留分离量为200～5000Da的有机膜过滤处理，所得葡萄糖滤清液纯度高、品质好，可直接进入蒸发浓缩工段；本发明通过加入甜水稀释初浓液，再继续浓缩回收糖分，大大提高了葡萄糖的总收率，解决了糖蜜中糖分回收难且直接套用影响产品品质的问题，又缩短了工艺流程、减少了设备投资成本，增加了企业收益；膜浓缩作麦芽糖产品直接出售，实现糖蜜的100%回收利用，提高葡萄糖分收回，大大提高企业经济效益。

本发明的目的是提供高纯度液体葡萄糖的生产方法，解决葡萄糖工业生产中糖蜜的糖分难收回，葡萄糖总收率低，品质差，传统糖蜜提纯、分离技术成本高等技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下实验方案：

一种高纯度液体葡萄糖的生产方法，包括如下步骤：

第1步，稀释：将葡萄糖结晶糖蜜稀释，得到稀释糖液；

第2步，粗过滤：将稀释糖液进行粗过滤，去除颗粒杂质，得到粗滤滤液；

第3步，膜分离：将粗滤滤液送入分离膜中进行浓缩过滤，滤液侧得到葡萄糖清液，浓液侧得到麦芽糖浓缩液。

在一个实施例中，所述的第1步中，稀释是使葡萄糖结晶糖蜜的浓度的30～40%。

在一个实施例中，所述的第2步中，粗过滤采用的过滤器为平均孔径为小于5μm的过滤器。在糖液进膜前保证滤掉孔径较大的颗粒，减缓膜污染，保证膜通量。

在一个实施例中，所述的第3步中，分离膜的截留分子量为200～5000Da。

在一个实施例中，所述的第3步中，分离膜有有机膜。

在一个实施例中，所述的第3步中，浓缩过滤中粗滤滤液的进膜温度范围是20～55℃，更优选是40～42℃；浓缩过滤中分离膜过滤压力1～3Mpa。

在一个实施例中，所述的第3步中，对浓缩液侧的浓缩液进行稀释后，再进行浓缩过滤；更优选是对浓缩液稀释2～5倍。

在一个实施例中，对第3步中得到的葡萄糖清液再进行浓缩后，得到液体葡萄糖。

在一个实施例中，对第3步中得到的麦芽糖浓缩液再进行浓缩后，得到麦芽糖浆。

在一个实施例中，所述的第1步和第3步中的稀释步骤采用的是水、糖厂生产过程中的离交甜水或洗糖水中的一种。

在一个实施例中，葡萄糖清液Dx值92～98%。

在一个实施例中，所述的第3步中，进行浓缩过滤时，在粗滤滤液中加入助滤剂，助滤剂的加入量优选是粗滤滤液重量的1～5%。

在一个实施例中，第3步中得到的麦芽糖浓缩液要经过固液分离处理分离出助滤剂。

一种高纯度液体葡萄糖的生产装置，包括：

第一稀释液罐，用于对葡萄糖结晶糖蜜进行稀释；

粗过滤器，连接于第一稀释液罐，用于对稀释后的糖液进行过滤；

分离膜，连接于粗过滤器，用于对粗过滤器的滤液进行过滤。

还包括：

第二稀释液罐，连接于分离膜的浓缩侧，用于对分离膜的浓缩液稀释。

第一浓缩装置，连接于分离膜的渗透侧，用于于对分离膜的渗透液进行浓缩。

第二浓缩装置，连接于分离膜的浓缩侧，用于对分离膜的浓缩液浓缩。

粗过滤器为平均孔径为小于5μm的过滤器。

分离膜的截留分子量为200～5000Da。

有益效果

（1）糖蜜经膜分离***后得的高Dx值滤清液，可直接送入葡萄糖蒸发浓缩工段，能得到高品质的葡萄糖产品，减少了糖分损失，大大提高了葡萄糖总收率并能保证产品品质。（2），膜浓缩得到的浓缩液麦芽糖纯度高可直接以麦芽糖产品的形式出售；又因葡萄糖含量低，可直接掺和在麦芽糖浆中出售，对麦芽糖浆质量指标无影响，实现了葡萄糖液的100%回收利用。（3）用有机膜过滤提纯糖蜜，缩短了生产工艺流程，降低能耗和生产成本。

附图说明

图1是本发明提供的生产方法流程图；

图2是本发明提供的生产装置的结构图；

其中，1、第一稀释液罐；2、粗过滤器；3、分离膜；4、第一浓缩装置；5、第二浓缩装置；6、第二稀释液罐。

具体实施方式

本发明的工艺如图1所示，本发明提出了高纯度液体葡萄糖的生产方法，其步骤如下：将葡萄糖结晶糖蜜加水稀释到浓度35%左右得稀糖液；稀糖液经粗过滤器过滤后得到粗滤糖液；粗滤糖液进入膜***浓缩5倍后得到膜滤清液及初浓缩液；初浓缩液加入约3倍体积甜水稀释后再回膜***浓缩得到麦芽糖纯度在45%以上的浓缩液；分离过程采用的膜为截留分子量为200～5000Da的有机膜，有机膜过滤压力为1～3MPa，糖液入膜温度为40～42℃，膜设备温度计显示过滤温度：40～50℃。在未往浓缩液加水稀释之前，膜通量在4～7.5L/h•m²内逐渐降低，当浓缩倍数达5倍之后，膜通量在6～25L/h•m²区间内逐渐增大。发明人发现，原糖蜜纯度在79～89%之间，在膜浓缩5倍后滤出液葡萄糖纯度在92～98%之间，浓缩液中葡萄糖纯度在65～70%之间，麦芽糖纯度在20～25%之间；浓缩5倍后，往浓缩液加约一倍体积水稀释时，最终的浓液葡萄糖纯度降到50%左右；加入约2倍体积水时，最终浓液葡萄糖纯度降到40%左右；加入约3倍浓液体积时，最终浓液葡萄糖纯度降到30%左右，麦芽糖纯度在45%左右，可作麦芽糖浆出售。采用膜分离技术将糖蜜分离得到两个种物料，即葡萄糖清液和浓缩液。所得清液纯度高、品质好，可生产高品质的葡萄糖，提高了葡萄糖总收率，解决了传统工艺结晶糖蜜套用而影响产品品质的问题；浓缩液因麦芽糖纯度高可作为麦芽糖浆出售，增加了糖蜜的收益，实现了100%的糖蜜回收。

基于以上的工艺，采用的装置如图2所示。

生产装置，包括：

第一稀释液罐1，用于对葡萄糖结晶糖蜜进行稀释；

粗过滤器2，连接于第一稀释液罐1，用于对稀释后的糖液进行过滤；

分离膜3，连接于粗过滤器2，用于对粗过滤器的滤液进行过滤。

还包括：

第二稀释液罐6，连接于分离膜3的浓缩侧，用于对分离膜3的浓缩液稀释。

第一浓缩装置4，连接于分离膜3的渗透侧，用于于对分离膜3的渗透液进行浓缩。

第二浓缩装置5，连接于分离膜3的浓缩侧，用于对分离膜3的浓缩液浓缩。

粗过滤器2为平均孔径为小于5μm的过滤器。

分离膜3的截留分子量为200～5000Da。

实施例1

（1）稀释：将葡萄糖结晶糖蜜用水稀释，得到稀释糖液。糖蜜稀释用水采自糖厂离交甜水，原糖蜜50kg，稀释甜水25kg。

（2）粗滤：用粗滤器对步骤（1）所得的稀释糖液采用孔径为小于5μm的过滤器进行粗滤，得到粗滤糖液。

（3）膜分离：将步骤（2）得的粗滤糖液送入截留分子量为3000Da的有机膜进行膜分离提纯，得到高Dx值膜滤清液和初浓缩液；粗滤糖液入膜温度为40～42℃；过滤压力：1MPa，过滤温度：40℃，膜通量：15.5L/h·m²，膜滤清液其Dx值可达92.7%。

（4）浓缩：步骤（3）所得高Dx值的糖液液经蒸发浓缩后可得高品质结晶葡萄糖。

（5）膜浓缩液利用：步骤（4）所得膜浓缩液作为一种麦芽糖产品直接出售。

步骤（4）所述的膜浓缩液可直接以麦芽糖产品出售，或直接掺和在麦芽糖浆中出售。

本例膜分离所得葡萄糖滤清液和浓缩液参各理化指标如下表所示：

实施例2

（1）稀释：将葡萄糖结晶糖蜜用水稀释，得到稀释糖液。糖蜜稀释用水采自糖厂离交甜水，原糖蜜50kg，稀释甜水20kg。

（2）粗滤：用粗滤器对步骤（1）所得的稀释糖液采用孔径为小于5μm的过滤器进行粗滤，得到粗滤糖液。

（3）膜分离：将步骤（2）得的粗滤糖液送入截留分子量为1000Da的有机膜进行膜分离提纯，得到高Dx值膜滤清液和初浓缩液；粗滤糖液入膜温度为40～42℃；过滤压力：2MPa，过滤温度：50℃，膜通量：11.4L/h·m²，膜滤清液其Dx值可达94%以上。

（4）初浓液稀释、浓缩：步骤（3）所得初浓缩液加水稀释后继续浓缩得到浓缩液，浓缩5倍后所得浓液15kg，依次分别加浓缩液的一倍、二倍、三倍体积水稀释浓液。

（5）浓缩：步骤（3）所得高Dx值的糖液液经蒸发浓缩后可得高品质葡萄糖。

（6）膜浓缩液利用：步骤（4）所得膜浓缩液作为一种麦芽糖产品直接出售。

步骤（4）所述的膜浓缩液可直接以麦芽糖产品出售，或直接掺和在麦芽糖浆中出售。

本例膜分离所得葡萄糖滤清液和浓缩液参各理化指标如下表所示：

从表中可以看到，通过三倍稀释之后，使得清液的葡萄糖纯度进一步地提高，并使浓缩液中的麦芽糖纯度提高。

实施例3

（1）稀释：将葡萄糖结晶糖蜜用水稀释，得到稀释糖液。糖蜜稀释用水采自糖厂离交甜水，原糖蜜50kg，稀释甜水30kg。

（2）粗滤：用粗滤器对步骤（1）所得的稀释糖液采用孔径为小于5μm的过滤器进行粗滤，得到粗滤糖液。

（3）膜分离：将步骤（2）得的粗滤糖液送入截留分子量为500Da的有机膜进行膜分离提纯，得到高Dx值膜滤清液和初浓缩液；粗滤糖液入膜温度为40～42℃；过滤压力：2.5MPa，过滤温度：45℃，膜通量：8.5L/h·m²，膜滤清液其Dx值可达95%以上。

（4）初浓液稀释、浓缩：步骤（3）所得初浓缩液加水稀释后继续浓缩得到浓缩液，浓缩5倍后所得浓液15kg，依次分别加浓缩液的一倍、二倍、三倍体积水稀释浓液。

（5）浓缩：步骤（3）所得高Dx值的糖液液经蒸发浓缩后可得高品质葡萄糖。

（6）膜浓缩液利用：步骤（4）所得膜浓缩液作为一种麦芽糖产品直接出售。

步骤（4）所述的膜浓缩液可直接以麦芽糖产品出售，或直接掺和在麦芽糖浆中出售。

本例膜分离所得葡萄糖滤清液和浓缩液参各理化指标如下表所示：

从表中可以看到，通过三倍稀释之后，使得清液的葡萄糖纯度进一步地提高，并使浓缩液中的麦芽糖纯度提高。

实施例4

（1）稀释：将葡萄糖结晶糖蜜用水稀释，得到稀释糖液。糖蜜稀释用水采自糖厂离交甜水，原糖蜜50kg，稀释甜水30kg。

（2）粗滤：用粗滤器对步骤（1）所得的稀释糖液采用孔径为小于5μm的过滤器进行粗滤，得到粗滤糖液。

（3）膜分离：在步骤（2）得的粗滤糖液中加入作为助滤剂的羟乙基甲基纤维素（加入量2%），再送入截留分子量为500Da的有机膜进行膜分离提纯，得到高Dx值膜滤清液和初浓缩液；粗滤糖液入膜温度为40～42℃；过滤压力：2.5MPa，过滤温度：45℃，膜通量：10.3L/h·m²，膜滤清液其Dx值可达95%以上。

（4）初浓液稀释、浓缩：步骤（3）所得初浓缩液加水稀释后继续浓缩得到浓缩液，浓缩5倍后所得浓液15kg，依次分别加浓缩液的一倍、二倍、三倍体积水稀释浓液。

（5）浓缩：步骤（3）所得高Dx值的糖液液经蒸发浓缩后可得高品质葡萄糖。

（6）膜浓缩液利用：步骤（4）所得膜浓缩液经过超滤膜滤出后，再经过浓缩作为一种麦芽糖产品直接出售。

步骤（4）所述的膜浓缩液可直接以麦芽糖产品出售，或直接掺和在麦芽糖浆中出售。

本例膜分离所得葡萄糖滤清液和浓缩液参各理化指标如下表所示：

从表中可以看到，通过三倍稀释之后，使得清液的葡萄糖纯度进一步地提高，并使浓缩液中的麦芽糖纯度提高，助滤剂的加入有助于提高膜通量和葡萄糖液的纯度。

Claims (9)

1.一种高纯度液体葡萄糖的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步，稀释：将葡萄糖结晶糖蜜稀释，得到稀释糖液；

第2步，粗过滤：将稀释糖液进行粗过滤，去除颗粒杂质，得到粗滤滤液；

第3步，膜分离：将粗滤滤液送入分离膜中进行浓缩过滤，滤液侧得到葡萄糖清液，浓液侧得到麦芽糖浓缩液。

2.根据权利要求1所述的高纯度液体葡萄糖的生产方法，其特征在于，所述的第1步中，稀释是使葡萄糖结晶糖蜜的浓度的30～40%；所述的第2步中，粗过滤采用的过滤器为平均孔径为小于5μm的过滤器；所述的第3步中，分离膜的截留分子量为200～5000Da；所述的第3步中，分离膜有有机膜；所述的第3步中，浓缩过滤中粗滤滤液的进膜温度范围是20～55℃，更优选是40～42℃；浓缩过滤中分离膜过滤压力1～3Mpa。

3.根据权利要求1所述的高纯度液体葡萄糖的生产方法，其特征在于，所述的第3步中，对浓缩液侧的浓缩液进行稀释后，再进行浓缩过滤；更优选是对浓缩液稀释2～5倍。

4.根据权利要求1所述的高纯度液体葡萄糖的生产方法，其特征在于，对第3步中得到的葡萄糖清液再进行浓缩后，得到液体葡萄糖；对第3步中得到的麦芽糖浓缩液再进行浓缩后，得到麦芽糖浆；所述的第1步和第3步中的稀释步骤采用的是水、糖厂生产过程中的离交甜水或洗糖水中的一种。

5.根据权利要求1所述的高纯度液体葡萄糖的生产方法，其特征在于，葡萄糖清液Dx值92～98%；所述的第3步中，进行浓缩过滤时，在粗滤滤液中加入助滤剂，助滤剂的加入量优选是粗滤滤液重量的1～5%；第3步中得到的麦芽糖浓缩液要经过固液分离处理分离出助滤剂。

6.一种高纯度液体葡萄糖的生产装置，其特征在于，包括：

第一稀释液罐（1），用于对葡萄糖结晶糖蜜进行稀释；

粗过滤器（2），连接于第一稀释液罐（1），用于对稀释后的糖液进行过滤；

分离膜（3），连接于粗过滤器（2），用于对粗过滤器的滤液进行过滤。

7.根据权利要求6所述的高纯度液体葡萄糖的生产装置，其特征在于，还包括：第二稀释液罐（6），连接于分离膜（3）的浓缩侧，用于对分离膜（3）的浓缩液稀释；还包括：第一浓缩装置（4），连接于分离膜（3）的渗透侧，用于对分离膜（3）的渗透液进行浓缩；还包括：第二浓缩装置（5），连接于分离膜（3）的浓缩侧，用于对分离膜（3）的浓缩液浓缩。

8.根据权利要求6所述的高纯度液体葡萄糖的生产装置，其特征在于，粗过滤器（2）为平均孔径为小于5μm的过滤器。

9.根据权利要求6所述的高纯度液体葡萄糖的生产装置，其特征在于，分离膜（3）的截留分子量为200～5000Da。