一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统 |
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| 申请号 | CN202223322843.2 | 申请日 | 2022-12-11 | 公开(公告)号 | CN218910202U | 公开(公告)日 | 2023-04-25 |
| 申请人 | 浙江华康药业股份有限公司; | 发明人 | 徐伟冬; 李勉; 杨武龙; 吴强; 秦淑芳; 徐菁菁; 姚智慧; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统，系统包括原料储罐、混凝罐、絮凝罐、中和罐、第一 过滤器 、纳滤膜分离器、 电渗 析 膜分离器、色谱分离装置， 蒸发 浓缩罐、结晶罐、离心分离器、干燥器、糖液混合罐、褐变反应釜、第二过滤器和刮膜 蒸发器 ；色谱分离装置的提取液出口与蒸发浓缩罐连通，提余液出口与糖液混合罐连通，离心分离器的固态物出口与干燥器连通，液态物出口与糖液混合罐连通，原料储罐储存待加工的木糖糖膏原料，干燥器输出的物料为木糖晶体，刮膜蒸发器得到的物料为高红指焦糖色素。本实用新型将无法利用、影响环境生态的木糖糖膏充分利用，还生产高附加值的木糖晶体和高红指焦糖色素。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统，其特征在于，包括通过管路相互连接的木糖制备子系统和焦糖色素制备子系统，所述木糖制备子系统包括依次通过管路连接的原料储罐、混凝罐、絮凝罐、中和罐、第一过滤器、纳滤膜分离器、电渗析膜分离器、色谱分离装置，蒸发浓缩罐、结晶罐、离心分离器和干燥器，所述焦糖色素制备子系统包括依次通过管路连接的糖液混合罐、褐变反应釜、第二过滤器和刮膜蒸发器；色谱分离装置分别设有提取液出口和提余液出口，提取液出口通过管路与蒸发浓缩罐的进料口连通，提余液出口通过管路与糖液混合罐的进料口连通，离心分离器分别设置固态物出口和液态物出口，固态物出口通过管路与干燥器的进料口连通，液态物出口与糖液混合罐的一个进料口连通，原料储罐储存待加工的木糖糖膏原料，干燥器的出料口输出的物料为木糖晶体，刮膜蒸发器的出料口最后得到的物料为高红指焦糖色素。 |
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| 说明书全文 | 一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统技术领域[0001] 本实用新型属于糖醇制备技术领域，特别涉及一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统。 背景技术[0002] 木糖主要由玉米芯、秸秆、稻壳等植物水解后浓缩为糖膏再精制获得。国外某企业以甘蔗渣为原料造纸，副产木糖糖膏30000吨/年以上，因原料问题而导致糖膏中混有细小硅化物，这些硅化物难以去除导致堵塞过滤设备从而影响总体生产效率，最终导致无法有效利用该木糖糖膏。此外，该木糖糖膏中富含80wt%的糖类资源，其中戊糖占45wt%，己糖占30wt%左右。采用木糖糖膏为原料，在将其中影响使用的杂质脱除后，将木糖糖膏原料中戊糖制备成木糖晶体、己糖和残余戊糖制备成高红指焦糖色素，不仅可以将无法利用、影响环境生态的木糖糖膏充分利用，还可以生产高附加值的木糖晶体和高红指焦糖色素。 实用新型内容 [0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统，采用混凝‑絮凝工艺脱除木糖糖膏中的杂质硅化物后，再将木糖糖膏中的戊糖制备成木糖晶体、己糖和残余戊糖制备成高红指焦糖色素。本实用新型不仅将无法利用、影响环境生态的木糖糖膏充分利用，还生产高附加值的木糖晶体和高红指焦糖色素，有效利用了造纸产业副产的木糖糖膏。 [0004] 本实用新型是这样实现的，提供一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统，包括通过管路相互连接的木糖制备子系统和焦糖色素制备子系统，所述木糖制备子系统包括依次通过管路连接的原料储罐、混凝罐、絮凝罐、中和罐、第一过滤器、纳滤膜分离器、电渗析膜分离器、色谱分离装置，蒸发浓缩罐、结晶罐、离心分离器和干燥器，所述焦糖色素制备子系统包括依次通过管路连接的糖液混合罐、褐变反应釜、第二过滤器和刮膜蒸发器；色谱分离装置分别设有提取液出口和提余液出口，提取液出口通过管路与蒸发浓缩罐的进料口连通，提余液出口通过管路与糖液混合罐的进料口连通，离心分离器分别设置固态物出口和液态物出口，固态物出口通过管路与干燥器的进料口连通，液态物出口与糖液混合罐的一个进料口连通，原料储罐储存待加工的木糖糖膏原料，干燥器的出料口输出的物料为木糖晶体，刮膜蒸发器的出料口最后得到的物料为高红指焦糖色素。 [0005] 进一步地，从所述色谱分离装置的提取液出口输出的为色谱提取液，从所述色谱分离装置的提余液出口输出的为色谱提余液。 [0006] 进一步地，从所述离心分离器的液态物出口输送的液态物为木糖离心母液。 [0007] 与现有技术相比，本实用新型的利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统具有以下特点: [0008] 1、通过混凝‑絮凝工艺将影响过滤的硅化物杂质脱除，将木糖糖膏的过滤速率提高了近3倍，使得该木糖糖膏制备成木糖晶体有了工业化的可能。 [0009] 2、通过将木糖糖膏中的戊糖制备成木糖晶体、己糖和残余戊糖制备成高红指焦糖色素，提高资源利用率的同时还制备了红色指数高达7的高红指焦糖色素产品，大大提高了木糖糖膏的糖类资源综合利用价值。 [0010] 3、通过对整个工艺系统的改进和优化，将木糖糖膏中的戊糖制备成木糖晶体、己糖和残余戊糖制备成高红指焦糖色素，将售价200 500元/吨木糖糖膏转变为20000 25000~ ~元/吨的木糖晶体和4000 5000元/吨的高红指焦糖色素，经济效益大幅度提高。 ~ 附图说明 [0011] 图1为本实用新型一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统一较佳实施例的原理示意图； [0012] 图2为本实用新型一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统中各物料的流动方向示意图。 具体实施方式[0013] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 [0014] 请同时参照图1以及图2所示，本实用新型利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统的较佳实施例，包括通过管路相互连接的木糖制备子系统Ⅰ和焦糖色素制备子系统Ⅱ。图中箭头方向为系统中物料的流动方向示意。 [0015] 所述木糖制备子系统Ⅰ包括依次通过管路连接的原料储罐1、混凝罐2、絮凝罐3、中和罐4、第一过滤器5、纳滤膜分离器6、电渗析膜分离器7、色谱分离装置8，蒸发浓缩罐9、结晶罐10、离心分离器11和干燥器12，所述焦糖色素制备子系统Ⅱ包括依次通过管路连接的糖液混合罐13、褐变反应釜14、第二过滤器15和刮膜蒸发器16。 [0016] 色谱分离装置8分别设有提取液出口和提余液出口，提取液出口通过管路与蒸发浓缩罐9的进料口连通，提余液出口通过管路与糖液混合罐13的进料口连通。离心分离器11分别设置固态物出口和液态物出口，固态物出口通过管路与干燥器12的进料口连通，液态物出口与糖液混合罐13的一个进料口连通。糖液混合罐13的另一个进料口与色谱分离装置8的提余液出口通过管路连通。原料储罐1储存待加工的木糖糖膏A原料，干燥器12的出料口输出的物料为木糖晶体B，刮膜蒸发器16的出料口最后得到的物料为高红指焦糖色素C。 [0017] 从所述色谱分离装置8的提取液出口输出的为色谱提取液D，从所述色谱分离装置8的提余液出口输出的为色谱提余液E。 [0018] 从所述离心分离器11的液态物出口输送的液态物为木糖离心母液F。 [0019] 混凝罐2用于将细小硅化物聚集在一起，絮凝罐3用于将聚集在一起的细小硅化物沉淀，中和罐4用于中和木糖糖膏液的pH，第一过滤器5用于过滤絮凝物。纳滤膜分离器6用于木糖液的脱色处理，截留液为色素液、透过液为脱色液。电渗析膜分离器7用于木糖液的脱盐处理，截留液为浓盐液，透过液为脱盐液。色谱分离装置8用于将流经的色谱分离进料液G分离出木糖含量高的色谱分离提取液和木糖含量低的色谱分离提余液。蒸发浓缩罐9和结晶罐10用于蒸发浓缩和木糖结晶，离心分离器11用于分离晶体木糖和木糖离心母液。干燥器12用于干燥晶体木糖从而得到木糖晶体B产品。 [0020] 糖液混合罐13用于色谱分离提余液和木糖离心母液的混合，褐变反应釜14用于混合糖液的褐变反应制得高红指焦糖色素粗品。第二过滤器15用于除去焦糖色素中的固体杂质，刮膜蒸发器16用于焦糖色素低温提浓从而得到高红指焦糖色素C。 [0021] 本实用新型是这样实现的，提供一种利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的方法，所述方法使用了如前所述的利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统，所述方法包括如下步骤： [0022] 步骤一、将原料储罐1中的木糖糖膏A通过管路输送到混凝罐2进行硅化物聚集处理，然后再通过管路依次送入絮凝罐3、中和罐4中分别进行絮凝处理、中和处理。 [0023] 步骤二、将中和处理后的料液通过管路输送到第一过滤器5进行过滤处理，过滤后再通过管路依次送入纳滤膜分离器6和电渗析膜分离器7分别进行脱色处理、脱盐处理。 [0024] 步骤三、将脱盐处理后的色谱分离进料液G送入到色谱分离装置8进行色谱分离处理，色谱分离处理后得到的木糖含量高的色谱分离提取液D通过管路依次输送到蒸发浓缩罐9进行蒸发浓缩处理、结晶罐10进行结晶处理、离心分离器11进行离心分离处理；将色谱分离处理后得到的木糖含量低的色谱分离提余液E通过管路输送到糖液混合罐13中与木糖离心母液F混合以制备高红指焦糖色素。 [0025] 步骤四、将离心分离处理的木糖固体送去干燥器12干燥处理得到木糖晶体B成品。 [0026] 步骤五、将糖液混合罐13中的色谱分离提余液和木糖离心母液的混合糖液通过管路一起输送到褐变反应釜14中进行褐变反应后，再通过管路依次经过第二过滤器15的过滤处理、刮膜蒸发器16的蒸发处理后制备得到高红指焦糖色素。 [0027] 在步骤一中，木糖糖膏A中糖类资源干物质量百分比浓度在80 90wt%。其中，在糖~类资源干物中，己糖含30 35wt%，戊糖含45 50%wt。混凝处理时在木糖糖膏液中加入1.0g/L~ ~ 10.0g/L的铁镁复配剂作为混凝剂，铁镁复配剂采用氯化镁与硫酸亚铁复配，复配比例~ m氯化镁：m硫酸亚铁为1:1～9:1，充分搅拌使其均匀，用氢氧化钠调节木糖糖膏液pH至9~10；在絮凝处理时，添加1.0 10.0g/L硅藻土吸附，缓慢搅拌30min后沉降分离，将上清液输送到中和罐~ 4中加入盐酸调节pH至中性。 [0028] 在步骤二中，在纳滤脱色处理时，纳滤膜分离器6的运行温度40 60℃，运行压力15~35bar；在电渗析脱盐处理时，电渗析膜分离器7的运行电流60 120A，电压200 250V，运行~ ~ ~ 压力15 35bar。 ~ [0029] 在步骤五中，在褐变反应处理时，所用反应助剂为食品级琥珀酸、柠檬酸的复配，复配比例为7:3 5:5，反应过程调控为：先调节pH至2.0 4.0，之后升温至80 90℃反应30~ ~ ~ ~50min，然后升温至150 170℃反应2 4h并不断滴加食品级消泡剂，反应结束后加水至折光~ ~ 40%左右；在刮膜蒸发处理时，刮膜蒸发器16的蒸发压力为4 5bar，真空度为80 90kpa。 ~ ~ [0030] 下面通过具体实施例进一步说明本实用新型的利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的系统。 [0031] 本实用新型第一个利用木糖糖膏联产木糖晶体和焦糖色素的方法，采用木糖糖膏为原料经制备成品木糖晶体后再利用色谱分离提余液与木糖离心母液混合制备高红指焦糖色素。所述方法包括如下步骤： [0032] 步骤一、将原料储罐1中的木糖糖膏A通过管路输送到混凝罐2进行硅化物聚集处理，混凝处理时在木糖糖膏液中加入10.0g/L的铁镁复配剂作为混凝剂，铁镁复配剂采用氯化镁与硫酸亚铁复配，复配比例m氯化镁：m硫酸亚铁为1:1，充分搅拌使其均匀，用氢氧化钠调节糖液pH至9，然后再送入絮凝罐中进行絮凝处理。在絮凝处理时，添加10.0g/L硅藻土吸附，缓慢搅拌30min后沉降分离，将上清液输送到中和罐4中加入盐酸调节pH至7。 [0033] 步骤二、将中和处理后的料液通过管路输送到第一过滤器5进行过滤处理，过滤后再通过管路依次送入纳滤膜分离器6和电渗析膜分离器7进行脱色处理、脱盐处理，过0.8μm3 2 滤膜的过滤速率为1.13m /（m*h），符合日常生产效率需求。在纳滤脱色处理时，纳滤膜分离器的运行温度60℃，运行压力15bar；在电渗析脱盐处理时，电渗析膜分离器的运行电流 120A，电压200V，运行压力15bar。 [0034] 步骤三、将脱盐处理后的色谱分离进料液G送入到色谱分离装置8进行色谱分离处理，色谱分离处理后得到的木糖百分含量85wt%的色谱分离提取液D通过管路依次输送到蒸发浓缩罐9进行蒸发浓缩处理、结晶罐10进行结晶处理、离心分离器11进行离心分离处理。将色谱分离处理后得到的木糖百分含量10wt%的色谱分离提余液E通过管路输送到糖液混合罐13中与木糖离心母液F（木糖百分含量40wt%）混合制备高红指焦糖色素。 [0035] 步骤四、将离心分离的木糖固体送去干燥器12干燥处理得到木糖晶体B成品。制备的木糖晶体成品的木糖纯度达98%。 [0036] 步骤六、将糖液混合罐13中的色谱分离提余液和木糖离心母液的混合糖液通过管路一起输送到到褐变反应釜14中进行褐变反应，在褐变反应处理时，所用反应助剂为食品级琥珀酸、柠檬酸的复配，复配比例为7:3，反应过程调控为：先调节pH至2.0，之后升温至90℃反应30min，然后升温至170℃反应2h并不断滴加食品级消泡剂，然后反应结束后加水至折光40%左右。之后再通过管路依次经过第二过滤器15的过滤处理、刮膜蒸发器16的蒸发处理后制备得到高红指焦糖色素。在刮膜蒸发处理时，刮膜蒸发器16的蒸发压力为4bar，真空度为90kpa。最终制备得到高红指焦糖色素产品的红色指数高达7.5，其他指标皆复合国家标准，糖类资源利用率高达95%。 [0037] 对比例1： [0038] 采用木糖糖膏A为原料直接提取木糖，具体步骤包括：将原料储罐1中木糖糖膏A为3 2 原料通过管路输送第一过滤器后，过0.8μm滤膜的过滤速率为0.39m/（m*h）。之后经过纳滤脱色、电渗析脱盐处理、色谱分离、蒸发浓缩、结晶离心处理后，最终得到木糖结晶成品。因为过滤过低导致系统难以有效运行，生产效率下降60%左右，色谱分离后的提余液外售做糖浆用，木糖离心母液循环使用，糖资源实际利用率仅有70%。 [0039] 综上所述，通过整个系统及方法的改进，生产效率由40%提高到100%，木糖糖膏A中糖类资源利用率由70%提高到95%，焦糖色素红色指数高达7.0。本实用新型不仅提高了利用木糖糖膏A为原料制备木糖的可能性，还提高了木糖糖膏A的糖类资源综合利用价值。 |
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