一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置
| 专利类型 | 实用新型 | 法律事件 | 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202022805064.2 | 申请日 | 2020-11-26 |
| 公开(公告)号 | CN214300195U | 公开(公告)日 | 2021-09-28 |
| 申请人 | 赛普特环保技术(厦门)有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 吴培福; 陈明清; 刘斌; 於锦锋; 许云鹏; | 第一发明人 | 吴培福 |
| 权利人 | 赛普特环保技术(厦门)有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 赛普特环保技术(厦门)有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：福建省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：福建省厦门市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：福建省厦门市海沧区翁角路289号科创大厦4层17单元 | 邮编 | 当前专利权人邮编：361000 |
| 主IPC国际分类 | C13K11/00 | 所有IPC国际分类 | C13K11/00 ; B01D61/58 ; A23L33/125 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 14 | 专利文献类型 | U |
| 专利代理机构 | 厦门律嘉知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 张辉; 温洁; |
| 摘要 | 本实用新型公开了一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，包括依次连接的 超滤 膜系统、第一脱色单元、纳滤膜系统、第一 蒸发 浓缩单元、连续色谱分离系统、连续离子交换系统、第二脱色单元、第二蒸发浓缩单元和 喷雾干燥 单元。所述超滤膜系统的 透析 液 出口与所述第一脱色单元的进液口管道相连，浓缩液出口连接第一后处理管，所述纳滤膜系统的浓缩液出口与所述第一蒸发浓缩单元的进液口相连， 透析液 出口连接第二后处理管。采用本实用新型的装置进行菊粉生产，可以使得 水 和 活性炭 的消耗量大大减少，同时可大量减少酸 碱 的使用量，酸碱 废水 大量减少，降低污 水处理 能 力 。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||
| 权利要求 | 1.一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，其特征在于：包括依次连接的超滤膜系统、第一脱色单元、纳滤膜系统、第一蒸发浓缩单元、连续色谱分离系统、连续离子交换系统、第二脱色单元、第二蒸发浓缩单元和喷雾干燥单元，所述超滤膜系统的透析液出口与所述第一脱色单元的进液口管道相连，浓缩液出口连接第一后处理管，所述纳滤膜系统的浓缩液出口与所述第一蒸发浓缩单元的进液口相连，透析液出口连接第二后处理管。 |
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| 说明书全文 | 一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置技术领域[0001] 本实用新型涉及食品生产技术领域，特别涉及一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置。 背景技术[0002] 菊芋俗称洋姜，耐贫瘠和干旱，对气候和土壤条件要求不高，适应性强。能抗霜打和抵御多种疾病。我国许多地区都有种植，一般亩产菊芋块茎2000‑4000公斤，是加工生产菊粉的良好原料，每公顷可产菊粉4.5‑8.3吨。菊苣是一年或两年生或短期多年生菊科草本植物，原产于东半球，适合生长于海洋气侯条件下，与菊芋相比，它的每公顷产量在9.8‑16.1吨。 [0003] 菊粉属于植物中储备性多糖，是由D‑呋喃果糖分子以Ii(2一1)糖营键连接而成的果聚糖，每个菊粉分子末端以a(1.2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度(DP)通常为2‑60，平均聚合度为10‑12。目前，菊粉广泛应用于食品、医药以及化工等领域。菊粉不仅可以作为脂肪替代品应用于低能量食品生产，而且具有膳食纤维以及益生素的生理功能，是一种优秀的功能性食品基料。在欧洲，菊粉及其相关产品己经成为一个相当大的产业，具有广阔的发展前景。传统的方法生产菊粉一般采用固定床，固定床存在占地面积大、设备投入资金多、离子交换树脂利用率低、酸碱/水/活性炭使用量大及废水量多等缺点。发明内容 [0004] 针对背景技术中所提出的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，采用该装置进行菊粉生产，可以使得水和活性炭的消耗量大大减少，同时可大量减少酸碱的使用量，酸碱废水大量减少，降低污水处理能力。 [0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： [0006] 一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，包括依次连接的超滤膜系统、第一脱色单元、纳滤膜系统、第一蒸发浓缩单元、连续色谱分离系统、连续离子交换系统、第二脱色单元、第二蒸发浓缩单元和喷雾干燥单元。所述超滤膜系统的透析液出口与所述第一脱色单元的进液口管道相连，浓缩液出口连接第一后处理管，所述纳滤膜系统的浓缩液出口与所述第一蒸发浓缩单元的进液口相连，透析液出口连接第二后处理管。 [0007] 进一步地，所述的超滤膜系统包括顺次连接的一级原料罐、一级阀门、一级输料泵、超滤膜单元和透析液罐。所述超滤膜单元的透析液出口与透析液罐相连，浓缩液出口通过一级回流管与一级原料罐相连，一级回流管上设有一级换热装置。所述的透析液罐与所述第一脱色单元的进液口管道相连。 [0008] 优选地，所述超滤膜单元所采用的超滤膜为孔径小于0.1um的陶瓷膜或有机管式膜。 [0009] 进一步地，所述的纳滤膜系统包括顺次连接的二级原料罐、二级阀门、二级输料泵、纳滤膜单元和料液罐。所述的二级原料罐与所述第一脱色单元的出液口相连，所述纳滤膜分离单元的浓缩液出口与料液罐相连，透析液出口通过二级回流管与二级原料罐相连，二级回流管上设有二级换热装置。所述的料液罐与所述第一蒸发浓缩单元的进液口管道相连。 [0010] 进一步地，所述的二级原料罐与所述的第一脱色单元之间设有板框过滤系统，所述板框过滤系统的进液口与所述第一脱色单元的出液口管道相连，板框过滤系统的出液口与所述二级原料罐管道相连。 [0011] 优选地，所述纳滤膜单元所采用纳滤膜的孔径小于1kDa。 [0012] 进一步地，所述的连续色谱分离系统包括沿圆周方向均匀布设并按照固定周期转动的若干根树脂柱，每根树脂柱内分别填充有用于分离糖液和盐液的钠型色谱分离树脂或钙型色谱分离树脂。 [0013] 其中，所述的连续色谱分离系统包括12根树脂柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0015] 二次分离区：包含串联连接的2根树脂柱，经二次分离区再次吸附后的盐液一部分反向进入盐顶水区，其余的盐液经由管路排出进行后期处理。 [0016] 洗盐区：包含串联连接的2根树脂柱，洗盐区产生的料液和进料区所产生的料液一起进入二次分离区进行再次吸附。 [0017] 洗糖区：包含串联连接的4跟树脂柱，纯水正向泵入洗糖区，经洗糖区洗出的糖液一部分正向进入洗盐区，其余的糖液进入连续离子交换系统进一步脱盐处理。 [0018] 盐顶水区：包含1根树脂柱，顶洗出来的料液经管路回收重复利用。 [0019] 备用区：包含1根树脂柱。 [0020] 进一步地，所述的连续离子交换系统包括沿圆周方向均匀布设并按照固定周期转动的若干根离子交换柱，若干根离子交换柱按序号依次排列。其中奇数号离子交换柱内填充阳离子树脂，若干根奇数号离子交换柱组成阳离子交换系统，偶数号离子交换柱内填充阴离子树脂，若干根偶数号离子交换柱组成阴离子交换系统。 [0021] 其中，所述的阳离子交换系统包括16根离子交换柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0022] 进料区：包含并联连接的2根离子交换柱，经连续色谱分离系统分离产生的糖液正向进入进料区，经进料区吸附后的料液正向进入二次分离区进行再次吸附。 [0023] 二次分离区：包含4根离子交换柱，4根离子交换柱包括两套串联连接的分离机构，每一套分离机构由两根离子交换柱并联组成，经二次分离区再次吸附后的料液一部分正向进入料顶水区，其余料液作为阴离子交换系统的进料液。 [0024] 水顶料区：包含串联连接的3根离子交换柱，纯水正向进入水顶料区，经水顶料区洗出的料液与经进料区分离产生的料液一起进入二次分离区进行再次吸附。 [0025] 再生区：包含串联连接的3根离子交换柱，酸性再生介质正向进入再生区，经再生区洗出的料液作为废酸排出阳离子交换系统。 [0026] 水顶酸区：包含串联连接的3根离子交换柱，纯水正向进入水顶酸区，经水顶酸区洗出的料液与再生区前端离子交换柱产生的料液一起进入再生区后端的离子交换柱中。 [0027] 料顶水区：包含1根离子交换柱，顶洗出来的料液经管路回收重复利用。 [0028] 优选地，所述的酸性再生介质为盐酸。 [0029] 其中，所述的阴离子交换系统包括16根离子交换柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0030] 进料区：包含并联连接的2根离子交换柱，经阳离子交换系统分离产生的阳离子交出液正向进入进料区，经进料区吸附后的料液正向进入二次分离区进行再次吸附。 [0031] 二次分离区：包含4根离子交换柱，4根离子交换柱包括两套串联连接的分离机构，每一套分离机构由两根离子交换柱并联组成，经二次分离区再次吸附后的料液一部分正向进入料顶水区，其余料液作为产品液进入第二脱色单元中进行脱色处理。 [0032] 水顶料区：包含串联连接的3根离子交换柱，纯水正向进入水顶料区，经水顶料区洗出的料液与经进料区分离产生的料液一起进入二次分离区进行再次吸附。 [0033] 再生区：包含串联连接的3根离子交换柱，碱性再生介质正向进入再生区，经再生区洗出的料液作为废碱排出阴离子交换系统。 [0034] 水顶碱区：包含串联连接的3根离子交换柱，纯水正向进入水顶碱区，经水顶碱区洗出的料液与再生区前端离子交换柱产生的料液一起进入再生区后端的离子交换柱中。 [0035] 料顶水区：包含1根离子交换柱，顶洗出来的料液经管路回收重复利用。 [0036] 优选地，所述的碱性再生介质为液碱。 [0037] 进一步地，所述第一脱色单元和第二脱色单元内的脱色介质均为活性炭。 [0038] 本实用新型具有如下有益效果：提供一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，采用超滤膜对粗菊粉浸提液进行去悬浮物处理；采用纳滤膜系统对一次脱色板框滤液进行脱单糖、二糖提高纯度处理；采用连续色谱分离系统对一次蒸发浓缩料液进行脱盐、脱色、脱单糖处理，采用连续离子交换系统对连续色谱分离出来的糖液进一步脱盐处理；将脱盐处理完成的料液进行二次脱色、二次蒸发浓缩以及喷雾干燥最终制得菊粉。采用本实用新型的装置进行菊粉生产，可以使得水和活性炭的消耗量大大减少，同时可大量减少酸碱的使用量，酸碱废水大量减少，降低污水处理能力。本实用新型的装置占地面积小，生产工艺周期短，生产效率高。附图说明 [0039] 图1为本实用新型的装置结构示意图。 [0040] 图2为超滤膜系统的结构示意图。 [0041] 图3为纳滤膜系统的结构示意图。 [0042] 图4为连续色谱分离系统的结构示意图。 [0043] 图5为连续离子交换系统的结构示意图。 [0044] 主要组件符号说明：1、超滤膜系统；101、一级原料罐；102、一级阀门；103、一级输料泵；104、超滤膜单元；105、透析液罐；106、一级回流管；107、一级换热装置；2、第一脱色单元；3、纳滤膜系统；301、二级原料罐；302、二级阀门；303、二级输料泵；304、纳滤膜单元；305、料液罐；306、二级回流管；307、二级换热装置；4、第一蒸发浓缩单元； 5、连续色谱分离系统；6、连续离子交换系统；7、第二脱色单元；8、第二蒸发浓缩单元； 9、喷雾干燥单元；10、板框过滤系统； 具体实施方式[0045] 下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。 [0046] 如图1‑5所示，一种利用菊芋或菊苣生产菊粉的装置，包括依次连接的超滤膜系统1、第一脱色单元2、纳滤膜系统3、第一蒸发浓缩单元4、连续色谱分离系统5、连续离子交换系统6、第二脱色单元7、第二蒸发浓缩单元8和喷雾干燥单元9。超滤膜系统1的透析液出口与第一脱色单元2的进液口管道相连，浓缩液由管路排出进行后期处理，纳滤膜系统3 的浓缩液出口与第一蒸发浓缩单元2的进液口相连，透析液由管路排出进行后期处理。第一脱色单元2和第二脱色单元7内的脱色介质均为活性炭。 [0047] 超滤膜系统1包括顺次连接的一级原料罐101、一级阀门102、一级输料泵103、超滤膜单元104和透析液罐105。超滤膜单元104的透析液出口与透析液罐105相连，浓缩液出口通过一级回流管106与一级原料罐101相连，一级回流管上106设有一级换热装置107。透析液罐105与第一脱色单元2的进液口管道相连。优选地，超滤膜单元104所采用的超滤膜为孔径小于0.1um的陶瓷膜或有机管式膜。 [0048] 纳滤膜系统3包括顺次连接的二级原料罐301、二级阀门302、二级输料泵303、纳滤膜单元304和料液罐305。二级原料罐301与第一脱色单元2的出液口相连，纳滤膜分离单元304的浓缩液出口与料液罐305相连，透析液出口通过二级回流管306与二级原料罐301 相连，二级回流管306上设有二级换热装置307。料液罐305与第一蒸发浓缩单元4的进液口管道相连。优选地，纳滤膜单元304所采用纳滤膜的孔径小于1kDa。 [0049] 二级原料罐301与第一脱色单元2之间设有板框过滤系统10，板框过滤系统10的进液口与第一脱色单元2的出液口管道相连，板框过滤系统10的出液口与二级原料罐301管道相连。 [0050] 连续色谱分离系统5包括沿圆周方向均匀布设并按照固定周期转动的若干根树脂柱，每根树脂柱内分别填充有用于分离糖液和盐液的钠型色谱分离树脂或钙型色谱分离树脂。连续色谱分离系统包括编号为1‑12号的12根树脂柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0051] 1)二次分离区：进料区7、8号柱子串联出来的料液与6号柱出来的料液混合后经管路进入9号柱，并且9、10号柱一起串联，分离后的溶液经由管路排出进行后期处理。 [0052] 2)进料区：原料液进入7号柱，并且7、8号柱一起串联，8号柱出来的料液与6号柱出来的料液一起进行二次分离。 [0053] 3)洗盐区：4号柱出来的一部分糖液进入5号柱，并且与5、6号柱一起串联，洗出的糖液与8号柱出来的糖液进行二次分离。 [0054] 4)洗糖区：纯水正向进入1号柱，并且与2、3、4号柱一起串联，洗出的糖液经由管路进入后续处理，淋洗结束后，再次进入二次分离区，如此往复。 [0055] 5)盐顶水区：10号柱出来的盐液一部分反向进入11号柱，顶洗出来的水经管路回收重复使用。 [0056] 6)备用区：12号柱子为备用柱子。 [0057] 连续离子交换系统6包括沿圆周方向均匀布设并按照固定周期转动的若干根离子交换柱，若干根离子交换柱按编号1‑32号依次排列。其中奇数号离子交换柱内填充阳离子树脂，若干根奇数号离子交换柱组成阳离子交换系统。偶数号离子交换柱内填充阴离子树脂，若干根偶数号离子交换柱组成阴离子交换系统。 [0058] 其中，阳离子交换系统包括编号为奇数号的16根离子交换柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0059] 1)二次分离区：进料区7、9号柱子串联出来的料液与5号柱出来的料液混合后经管路并联进入11、13号柱，并且15、17号柱一起串联，分离后的溶液经由管路进入8、10号柱进行阴离子交换。 [0060] 2)进料区：原料液并联进入7、9号柱，出来的料液与5号柱出来的料液一起进行二次分离。 [0061] 3)水顶料区：纯水经管路进入1号柱，并与3、5号柱串联，洗出的糖液与7、9号柱出来的糖液进行二次分离。 [0062] 4)再生区：盐酸经管路进入27号柱，出来的酸液与25号顶洗出来的酸液混合进入29 号柱并与31号柱串联。 [0063] 5)水顶酸区：纯水经管路进入21号柱子并与23、25号柱串联，淋洗干净后又进入二次进料区如此反复。 [0065] 阴离子交换系统包括编号为偶数号的16根树脂柱，共分为6个区域，每个区域组成如下： [0066] 1)二次分离区：进料区8、10号柱子串联出来的料液与6号柱出来的料液混合后经管路并联进入12、14号柱，并且16、18号柱一起串联，分离后的溶液即为产品液进入后续处理。 [0067] 2)进料区：阳离交出料经管路并联进入8、10号柱，出来的料液与6号柱出来的料液一起进行二次分离。 [0068] 3)水顶料区：纯水经管路进入2号柱，并与4、6号柱串联，洗出的糖液与8、10号柱出来的糖液进行二次分离。 [0069] 4)再生区：液碱经管路进入28号柱，出来的碱液与26号顶洗出来的碱液混合进入30 号柱并与32号柱串联。 [0070] 5)水顶酸区：纯水经管路进入22号柱子并与24、26号柱串联，淋洗干净后又进入二次进料区如此反复。 [0071] 6)料顶水区：一部分产品液经管路进入20号柱，顶洗出来的水可回收利用。 [0072] 上述装置的生产步骤如下： [0073] 菊芋/菊苣清洗切丝后用85℃的热水浸提60min粗菊粉浸提液(折光12‑20％、透光率＜ 10％、PH值4‑5、电导率5000‑10000us/cm、含量＞80％)进入板框过滤产生的滤液进入超滤膜系统1(包括陶瓷膜跟有机管式膜，孔径＜0.1μm)。 [0074] 第一步，使用超滤膜(包括陶瓷膜跟有机管式膜，孔径＜0.1μm)去除溶液中的悬浮物。产生的透析液1(折光12‑20％、透光率＜10％、PH值4‑5、电导率5000‑10000us/cm、含量＞80％)进入一次活性炭脱色处理，浓缩液1则进行后处理。 [0075] 第二步，一次活性炭脱色至透光大于80％经板框过滤后的料液进入纳滤膜系统3进行脱单糖、二糖处理。处理好的浓缩液2(折光＞20％、透光率＞80％、PH值4‑5、电导率5000‑10000us/cm、纯度＞90％)，透析液2可作为副产品处理。 [0076] 第三步，浓缩液2一次蒸发浓缩至折光30‑60％，进入连续色谱分离系统5控制温度40‑65℃进行脱盐、脱色、脱单糖处理。处理后的糖折光20‑50％、透光率＞95％、PH值5‑6、电导率＜1000us/cm、纯度＞90％。 [0077] 第四步，连续色谱分离出来的糖液进入连续离子交换系统6进一步脱盐处理，处理后的糖液折光15‑45％、透光率＞98％、PH值5‑6、电导率＜100us/cm、纯度＞90％。该溶液经二次活性炭脱色至透光＞99％后进入二次蒸发浓缩至折光50‑60％，然后进行喷雾干燥即可得到菊粉成品。 [0078] 采用本实用新型的装置和工艺进行菊粉生产，占地面积小，可以使得水和活性炭的消耗量大大减少，同时可大量减少酸碱的使用量，酸碱废水大量减少，降低污水处理能力，有效节省了水的用量，适于推广使用。 [0079] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。 |
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