本發(fā)明屬于輕化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化的方法。
背景技術(shù)：
制糖生產(chǎn)中存在的固液分離難度大、廢液能耗大、設(shè)備復雜等許多問題，制約著糖業(yè)的工業(yè)化高效生產(chǎn)，膜技術(shù)的出現(xiàn)為此帶來了希望。已有的膜技術(shù)主要包含微濾、超濾、反滲透、電滲析。與傳統(tǒng)分離技術(shù)（如蒸發(fā)、離子交換等）對比，膜技術(shù)分離的特點有：a、可在常溫下進行，適合熱敏性物質(zhì)使用；b、是物理分離過程，不需加入化學試劑；c、是無相變過程，能耗較低；d、多數(shù)情況下選擇性較高；e、濃縮、純化可在一個步驟內(nèi)實現(xiàn)；f、設(shè)備易放大，可選擇分批或連續(xù)操作；g、工藝簡單、無二次污染。膜技術(shù)在商業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用起始于海水淡化領(lǐng)域，近年來，不斷進步中的膜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在國內(nèi)外有著廣闊的應(yīng)用前景。
超濾屬于低壓膜分離技術(shù)，可以用于膠體和大分子量物質(zhì)的分離，分離范圍為0.002～0.1 nm。它以壓力差作為推動力，在溶液側(cè)施加一定的壓力，料液中分子量大于膜表面微孔的物質(zhì)將被膜截留在進液側(cè)，小于膜截留分子量的溶質(zhì)與溶劑可透過膜，進而實現(xiàn)料液的分離、提純或濃縮。
反滲透是一種以壓力差作為推動力的膜分離過程，在溶液側(cè)施加一個高于溶液滲透壓的壓力，可使溶液中的其他物質(zhì)(無機鹽、有機物、重金屬離子等)截留于半透膜一側(cè)，只允許水或者小分子溶質(zhì)選擇性的透過膜，進而實現(xiàn)液體混合物的分離。
甘蔗汁中的非糖雜質(zhì)很多，如蛋白質(zhì)、淀粉、葡聚糖、多酚類物質(zhì)和蔗蠟（以膠體形式存在），這些物質(zhì)的存在使糖廠的澄清汁不夠透亮。亞法糖廠產(chǎn)品質(zhì)量達不到優(yōu)質(zhì)等級的因素中，色值因素約占65%，而雜質(zhì)含量及純度較低等因素也占有一定比例。因此有必要尋求合適的技術(shù)提高糖廠清汁的品質(zhì)。另一方面，節(jié)能降耗對國民經(jīng)濟發(fā)展尤為重要，制糖業(yè)是能耗大戶，國家一直重點關(guān)注制糖業(yè)的能耗并出臺較多的政策鼓勵制糖科研人員及糖廠致力于糖業(yè)節(jié)能工作。因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足是目前輕化工技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化方法，該方法利用超濾—反滲透集成膜技術(shù)對甘蔗澄清汁進行提純與濃縮，以解決現(xiàn)有甘蔗制糖技術(shù)存在清汁澄清度低、能耗高等問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化方法，其特征在于步驟如下：
（1）將中和汁快速沉降器的澄清汁與濾汁平流沉降器的濾汁混合所得澄清汁經(jīng)400目濾布過濾處理；
（2）經(jīng)濾布過濾后的澄清汁通過管式超濾膜過濾器處理得到透過液；
（3）透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液；
（4）經(jīng)碟管式反滲透膜后的濃縮液通過傳統(tǒng)糖廠工藝流程蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶分蜜工序制得高品質(zhì)白砂糖。
進一步，優(yōu)選的是，所述管式超濾膜過濾器，膜組件是內(nèi)徑為5-10mm、長3.0-6.0m的管狀膜，采用的膜材料是聚四氟乙烯，分子量為50-100kDa；進料壓力0.1-0.2MPa，初始運行溫度20-40℃，運行1h。
進一步，優(yōu)選的是，步驟（2）所得透過液濁度0.5-0.8，電導率3.3-3.7，pH為7，色值400-600，脫色率62%-72%，管式超濾膜過濾器的膜通量為25-35 L.h-1.m-2。
進一步，優(yōu)選的是，所述碟管式反滲透膜濃縮采用的膜材料是聚酰胺，進料溫度為30-50℃，進料壓力3-7MPa，運行時間20-30min。
進一步，優(yōu)選的是，步驟（3）所得濃縮液固溶物含量為25-30oBx，濃度提高150-200%；碟管式反滲透膜的膜平均通量為10-15L.h-1.m-2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：
（1）本發(fā)明通過管式超濾膜過濾得到透過液，與原液（澄清汁）相比，純度提高1-2%、色值降低50-70%，膜通量為30 L.h-1.m-2。通過超濾膜過濾可去除清汁中的膠體、淀粉等大分子物質(zhì)，脫色效果良好，清汁質(zhì)量大幅提升，有利于提高產(chǎn)品白砂糖的質(zhì)量。
（2）透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液。本過程無相變，操作簡單，所得到的濃縮液質(zhì)量良好，可明顯降低蒸發(fā)汽耗，提高糖廠的節(jié)能水平。傳統(tǒng)工藝濃縮能源消耗主要為蒸汽和電能消耗，以每小時脫水1000Kg 為例，蒸發(fā)濃縮脫水需30-40元。膜濃縮工藝運行費用主要為電能和膜消耗為主，以每小時脫水1000Kg 為例，蒸發(fā)濃縮脫水需7-9元。以每小時脫水1000Kg 為例，本發(fā)明工藝相比傳統(tǒng)工藝，能源消耗成本可降低23-31元。節(jié)能效果顯著。
（3）本發(fā)明所用工藝生產(chǎn)高品質(zhì)白砂糖，噸糖比傳統(tǒng)白砂糖銷售價格高出500元，以日榨2000t糖廠為例，應(yīng)用本專利工藝后，年銷售額可增加1300萬元-1500萬元。
附圖說明
圖1是本發(fā)明方法的步驟示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實施例1
一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化方法，步驟如下：
（1）將中和汁快速沉降器的澄清汁與濾汁平流沉降器的濾汁混合所得澄清汁經(jīng)400目濾布過濾處理；
（2）經(jīng)濾布過濾后的澄清汁通過管式超濾膜過濾器處理得到透過液；
所述管式超濾膜過濾器，膜組件是內(nèi)徑為5mm、長3.0m的管狀膜，采用的膜材料是聚四氟乙烯，分子量為50kDa；進料壓力0.1MPa，初始運行溫度20℃，運行1h。
所得透過液濁度0.5-0.8，電導率3.3-3.7，pH為7，色值400，脫色率62%，管式超濾膜過濾器的膜通量為25L.h-1.m-2。
（3）透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液；
所述碟管式反滲透膜濃縮采用的膜材料是聚酰胺，進料溫度為30℃，進料壓力3MPa，運行時間20min。
所得濃縮液固溶物含量為25oBx，濃度提高150%；碟管式反滲透膜的膜平均通量為10L.h-1.m-2。
（4）經(jīng)碟管式反滲透膜后的濃縮液通過蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶分蜜工序，制得高品質(zhì)白砂糖。
實施例2
一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化方法，步驟如下：
（1）將中和汁快速沉降器的澄清汁與濾汁平流沉降器的濾汁混合所得澄清汁經(jīng)400目濾布過濾處理；
（2）經(jīng)濾布過濾后的澄清汁通過管式超濾膜過濾器處理得到透過液；
所述管式超濾膜過濾器，膜組件是內(nèi)徑為10mm、長6.0m的管狀膜，采用的膜材料是聚四氟乙烯，分子量為100kDa；進料壓力0.2MPa，初始運行溫度40℃，運行1h。
所得透過液濁度0.8，電導率3.7，pH為7，色值600，脫色率72%，管式超濾膜過濾器的膜通量為35 L.h-1.m-2。
（3）透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液；
所述碟管式反滲透膜濃縮采用的膜材料是聚酰胺，進料溫度為50℃，進料壓力7MPa，運行時間30min。
所得濃縮液固溶物含量為30oBx，濃度提高200%；碟管式反滲透膜的膜平均通量為15L.h-1.m-2。
（4）經(jīng)碟管式反滲透膜后的濃縮液通過蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶分蜜工序，制得高品質(zhì)白砂糖。
實施例3
一種制糖生產(chǎn)中的甘蔗汁純化方法，步驟如下：
（1）將中和汁快速沉降器的澄清汁與濾汁平流沉降器的濾汁混合所得澄清汁經(jīng)400目濾布過濾處理；
（2）經(jīng)濾布過濾后的澄清汁通過管式超濾膜過濾器處理得到透過液；
所述管式超濾膜過濾器，膜組件是內(nèi)徑為8mm、長5.0m的管狀膜，采用的膜材料是聚四氟乙烯，分子量為80kDa；進料壓力0.2MPa，初始運行溫度30℃，運行1h。
所得透過液濁度0.6，電導率3.5，pH為7，色值500，脫色率70%，管式超濾膜過濾器的膜通量為30L.h-1.m-2。
（3）透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液；
所述碟管式反滲透膜濃縮采用的膜材料是聚酰胺，進料溫度為40℃，進料壓力5MPa，運行時間25min。
所得濃縮液固溶物含量為28oBx，濃度提高180%；碟管式反滲透膜的膜平均通量為15L.h-1.m-2。
（4）經(jīng)碟管式反滲透膜后的濃縮液通過蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶分蜜工序，制得高品質(zhì)白砂糖。
應(yīng)用實例
如圖1所示，中和汁快速沉降器的澄清汁與濾汁平流沉降器的濾汁混合所得澄清汁經(jīng)400目濾布過濾，備用。
經(jīng)濾布過濾后的澄清汁50L通過管式超濾膜過濾器得到透過液20L。
管式超濾膜過濾器膜材料為聚四氟乙烯，超濾膜分子量50-100kDa，有效過濾膜面積0.3-0.5m2，進料壓力0.1-0.2MPa，進料溫度20-40℃，回收率12%。在此條件下，所得透過液濁度0.5-0.8，電導率3.3-3.7，pH為7，色值400-600，脫色率62%-72%,膜通量25-35 L.h-1.m-2。超濾透過液與原液（澄清汁）相比，純度提高1-2%、色值降低50-70%。通過超濾膜過濾可去除清汁中的膠體、淀粉等大分子物質(zhì)，脫色效果良好，清汁質(zhì)量大幅提升，有利于提高產(chǎn)品白砂糖的質(zhì)量。
20L透過液通過碟管式反滲透膜濃縮得到濃縮液，碟管式反滲透膜采用的膜材料是聚酰胺，有效過濾膜面積2-3m2，進料溫度為30-50℃，進料壓力3-7MPa，運行時間20-30min。每次操作結(jié)束后，用清水和適當?shù)那逑磩┫磧粼O(shè)備。
反滲透濃縮液與原液（超濾透過液）相比，純度降低0.5-0.6%，色值提高3-4%，濃縮液固溶物含量為25-30oBx，濃度提高150-200%；透過液回收率為40-50%，碟管式反滲透膜的膜平均通量為10-15L.h-1.m-2。本過程無相變，操作簡單，所得到的濃縮液質(zhì)量良好，可明顯降低蒸發(fā)汽耗，提高糖廠的節(jié)能水平。經(jīng)反滲透膜后的濃縮液通過蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶分蜜工序，制得高品質(zhì)白砂糖。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。