一種利用多級膜過濾技術精制甘蔗混合汁的制糖工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精制糖技術領域，具體一種利用多級膜過濾技術處理甘蔗混合汁的精制糖的工藝。
【背景技術】
[0002]目前，國內甘蔗制糖生產工藝根據澄清工藝的不同主要有石灰法、亞硫酸法和碳酸法，上述方法中的澄清處理步驟主要有三個過程:加熱蔗汁、添加澄清劑、分離沉淀。上述方法利用澄清劑除去初始糖汁中的非糖成分等雜質，同時降低糖汁的色度和濁度，但上述方法普遍存在工藝復雜、脫色率低、非糖成分去除率低、澄清劑消耗量大、影響口感等問題。經過澄清的糖汁一般經過多效蒸發步驟將糖汁進行高溫濃縮，由于高溫濃縮過程，使蔗糖發生轉化和分解，產品色度增加，同時還存在蒸發相變的能耗比較高等問題。
[0003]CN103725802A公開了一種蔗糖精制的工藝，具體步驟包括蔗糖榨汁，預處理，膜微濾，預濃縮，離子交換脫色、除鹽，MVR(機械蒸汽再壓縮技術)蒸發濃縮，結晶，離心分離，干燥等步驟，得到蔗糖結晶。優點在于:用陶瓷微濾替換了板框和石灰沉淀步驟，省去超濾工序段；用膜濃縮，減少蒸發濃縮設備的蒸發量，降低了能耗，去除了一部分無機鹽；用離子交換脫色除雜工藝代替了硫熏工藝，解決了蔗糖中的硫殘留問題，提高了產品質量；用離子交換脫鹽，有效的脫除蔗糖汁中的鹽分；采用MVR蒸發濃縮，有降的降低了能耗；采用膜濃縮、分離及離子交換設備，減小了設備的占地面積，減小基建投資。上述專利雖然使用了膜微濾、離子交換、MVR等技術，但是這些改進仍然沒有解決除雜率低、脫色率低、非糖成分去除率低等問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種利用多級膜分離技術精制甘蔗混合汁的制糖工藝，本發明所述工藝相對于常規的蔗糖生產工藝以及通過新型分離技術(如普通的膜過濾、離子交換等)改進的工藝，可以更有效的降低產品的色度值和濁度值，簡化脫色除雜的工序，降低脫色澄清除雜的成本；同時相對于單一采用膜過程脫色的方法，可以提高糖汁的蔗糖純度和濃度；優選地，通過不同階段濾渣或殘液的循環利用，降低整個工藝的蔗糖損失，提高蔗糖的回收率。
[0005]本發明提供一種利用多級膜分離技術精制甘蔗混合汁的制糖工藝，包括以下步驟:
[0006]I)、將甘蔗混合汁進行加熱；
[0007]2)、在加熱的甘蔗混合汁中加入堿性物質調節pH值；
[0008]3)、對調節好pH值的甘蔗混合汁進行預處理，所述預處理目的是去除甘蔗混合汁中懸浮的雜質，得過濾液A ；
[0009]4)、將所述過濾液A利用微濾膜技術進行二次過濾，目的是除去其中剩余的懸浮雜質、大分子物質、膠體，得過濾液B ；
[0010]5)、將所述過濾液B利用超濾膜技術進行再過濾，所述超濾膜通過截留分子量大于蔗糖的物質，脫除色素及大于蔗糖的非糖物質，得過濾液C ;
[0011]6)、將所述過濾液C利用納濾膜技術進行再過濾，所述納濾膜通過截留蔗糖分子以及分子量大于蔗糖的分子對所述過濾液C進行濃縮，脫除分子量小于蔗糖物質，得到濃縮液；
[0012]7)、將所述濃縮液進入濃縮器繼續濃縮，濃縮到飽和濃度，降溫結晶，離心固液分離后得到結晶糖產品
[0013]優選地，所述預處理任選地為離心過濾、碟片過濾或濾袋過濾，優選為離心過濾。
[0014]優選地，所述微濾膜技術中，采用的微濾膜組件任選地為管式組件、卷式組件、中空纖維式組件和平板式組件，所述微濾膜的孔徑范圍為0.1-0.8微米，微濾過程的操作溫度為 60-95°C，操作壓力 0.01-0.4MPa。
[0015]優選地，所述超濾膜組件任選地為卷式組件、管式組件、中空纖維式組件和平板式組件，所述超濾膜的截留分子量為1000-5000Da，優選lOOODa，超濾過程的操作溫度為60-95°C，操作壓力 1.0-1.5MPa。
[0016]優選地，所述納濾膜組件為卷式組件，所述納濾膜截留分子量為90-400Da，優選200Da，納濾過程的操作溫度為60-95°C，操作壓力2.0-4.0MPa0
[0017]優選地，所述甘蔗混合汁加熱的溫度為60-95°C，所述堿性物質為氫氧化鈉或者氫氧化I丐，優選氫氧化鈉，pH值為6.8-7.5。
[0018]優選地，還包括對超濾過程所產生的高濃度高色度殘液進行脫色處理，包括以下步驟:添加石灰、添加二氧化硫、添加二氧化碳、磷酸進行化學處理后，再經過沉降過濾過程除掉懸浮物質。
[0019]優選地，所述工藝任選地還包括將步3)預處理過程產生的殘渣及殘液返回到甘鹿提汁工段；和/或
[0020]將步驟4)微濾過程產生的高濃度懸浮雜質溶液返回到步驟3)進行預處理過程；和/或
[0021]將步驟5)超濾過程產生的高濃度高色度殘液經脫色處理后返回到步驟4)進行微濾過程；和/或
[0022]將步驟6)納濾過程產生的透過液返回到榨汁洗滌工段作為洗滌用水。
[0023]優選地，所述的各級分離膜，均選擇耐高溫的有機膜。
[0024]本發明提供的一種利用膜過程的甘蔗混合汁精制制糖的新工藝與常規甘蔗精制過程及現有的改進過程相比，具有如下突出的特點和優勢:
[0025]1.本發明所述工藝采用微濾-超濾-納濾的多級膜集成過濾技術代替原有的混汁沉淀澄清過程，可以大幅度的降低糖汁的色度和濁度以及非糖大分子物質的含量，提高蔗糖的純度，提高蔗糖的收率。
[0026]2.采用價格低廉，孔徑更接近蔗糖的有機超濾膜進行蔗糖混汁的脫色過程，成本更低，脫色率更高，同時減少了石灰等澄清劑的添加，使所得產品具有更好的口感。
[0027]3.采用納濾膜對脫色澄清后的清汁糖液進行濃縮，可以脫除糖液中的小分子物質，減少灰分，同時無相變的膜濃縮脫水過程相對于多效蒸發過程，可以大大節省糖液的脫水能耗。
[0028]4.本發明所述工藝通過對脫色殘液的處理以及其中夾帶的蔗糖成分的回收，如膜脫色過程的脫色殘液等可以有效的降低整個工藝的蔗糖損失，提高蔗糖的收率。
【附圖說明】
[0029]圖1.一種利用多級膜過濾技術精制甘蔗混合汁制糖工藝示意圖
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明做進一步說明。本發明所涉及的主題保護范圍并非僅限于這些實施例。
[0031]實施例1:
[0032]I) ,200kg甘蔗混合汁原料，進入換熱設備，由低溫余熱蒸汽或熱水加熱到60°C左右；
[0033]2)、用氫氧化鈉調節pH至7，經5微米的無紡布濾袋過濾除掉懸浮顆粒，得到過濾液A ；
[0034]3)、將所述過濾液A加壓到0.1MPa后進入管式微濾膜組件，膜組件中選用0.2微米的有機微濾膜，在壓力驅動下，所述過濾液A中的剩余懸浮顆粒、大分子物質、膠體等得到截留，蔗糖完全透過，得過濾液B ;
[0035]4)、將所述過濾液B繼續加熱維持在60°C，加壓到1.0MPa進入卷式超濾膜組件，膜組件中選用截留分子量3000Da的有機超濾膜，在壓力驅動下，所述過濾液B中的剩余懸浮顆粒、大分子物質、膠體、葡聚糖、淀粉等得到部分或者全部截留，小于膜截留分子量的蔗糖得到完全透過，得過濾液C，分析結果表明，經過超濾膜，清汁的色度降低了 70% ;
[0036]5)、將脫色后的所述過濾液C加壓到2.5MPa進入卷式納濾膜組件，膜組件中選用截留分子量200Da的有機納濾膜，在壓力驅動下，水分和小分子有機酸、鹽分等透過納濾膜，蔗糖得到完全截留并實現濃縮，得到濃縮液；
[0037]6)、納濾濃縮后得到的所述濃縮液，蔗糖的濃度相對于普通化學法清凈得到的清汁提高50 %，純度提高5.6 %。實施例結果表明，本發明的工藝可以有效的降低糖汁的色度，提高蔗糖的純度和濃度；
[0038]7)、將所述濃縮液進入濃縮器繼續濃縮，濃縮到飽和濃度，降溫結晶，離心固液分離后得到結晶糖產品。
[0039]實施例2:
[0040]I)、200kg甘蔗混合汁原料，進入換熱設備，由低溫余熱蒸汽或熱水加熱到65°C ;[0041 ] 2)、用氫氧化鈣調節pH至8，經4000轉/分鐘的離心機除掉懸浮顆粒，得到過濾液A；
[0042]3)、將所述過濾液A加壓到0.05MPa后進入中空纖維微濾膜組件，膜組件中選用
0.1微米的有機中空纖維微濾膜，在壓力驅動下，所述過濾液A中的剩余懸浮顆粒、大分子物質、膠體等得到截留，蔗糖得到完全透過，得過濾液B ;
[0043]4)、將所述過濾液B繼續加熱到65°C左右，加壓到1.0MPa進入卷式超濾膜組件，膜組件中選用截留分子量2000Da的有機超濾膜，在壓力驅動下，所述過濾液B中的剩余懸浮顆粒、大分子膠體、葡聚糖、淀粉等得到部分或者全部截留，小于膜截留分子量的蔗糖得到完全透過，得過濾液C，分析結果表明，經過超濾膜，清汁的色度降低了 75% ;
[0044]5)、將脫色后的所述過濾液C加壓到2.5MPa進入卷式納濾膜組件，膜組件中選用截留分子量400Da的有機納濾膜，在壓力驅動下，水分和小分子有機酸、鹽分等透過納濾膜，蔗糖得到完全截留并實現濃縮，得到濃縮液；
[0045]6)、納濾濃縮后得到的所述濃縮液，蔗糖的濃度相對于普通化學法清凈得到的清汁提高48 %，純度提高5.8 %。實施例結果表明，本發明的工藝可以有效的降低糖汁的色度，提高蔗糖的純度和濃度；
[0046]7)、將所述濃縮液進入濃縮器