專利名稱：多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用多級(jí)膜分離技術(shù)清凈和濃縮蔗汁，并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法。
背景技術(shù)：
甘蔗壓榨汁作為制糖的原料汁，其主要成分是水、蔗糖、有機(jī)非糖分(蛋白質(zhì)、多糖、還原糖、酚類物等)及部分懸浮顆粒(蔗屑和蔗髓等)。盡管有機(jī)非糖分具有較高營養(yǎng)價(jià)值，但會(huì)影響白砂糖的生產(chǎn)及其質(zhì)量，因此，除去蔗汁中具有營養(yǎng)價(jià)值的“雜質(zhì)”是傳統(tǒng)制糖過程的重要內(nèi)容。我國甘蔗糖廠多采用磷酸-亞硫酸法工藝生產(chǎn)耕地白砂糖，生產(chǎn)過程需耗用大量化學(xué)藥劑(石灰乳、磷酸、硫磺、聚丙烯酰胺等)以吸附并除去混合汁中的有機(jī)非糖分，最后形成成分更為復(fù)雜、利用價(jià)值低且難以處理的糖廠濾泥和廢水，而生產(chǎn)出來的白砂糖除了可以給人體提供熱量和甜味外無任何營養(yǎng)價(jià)值。此外，甘蔗中的水分含量占70% 以上，一直沒有得到有效利用，并且在糖廠蒸發(fā)過程中需耗用制糖總耗汽的一半對(duì)清汁進(jìn)行濃縮，能源消耗大。因此，制糖工藝的技術(shù)革新和制糖副產(chǎn)物的高附加值利用對(duì)制糖企業(yè)來說具有重要意義。隨著材料科學(xué)的發(fā)展以及膜過程控制與優(yōu)化等技術(shù)日趨成熟，膜分離過程的運(yùn)行成本明顯降低，單位膜面積處理通量大幅度提高，膜技術(shù)已開始大規(guī)模進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。 目前，膜分離技術(shù)在果汁行業(yè)已被成功應(yīng)用，在甘蔗糖廠制糖生產(chǎn)中的應(yīng)用研究也有報(bào)道， 但制糖工業(yè)現(xiàn)有膜技術(shù)并未擺脫對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)助劑(磷酸、石灰乳、硫磺、聚丙烯酰胺等化學(xué)藥劑)的依賴，且最終產(chǎn)品仍限于白砂糖，膜分離效能并未得到充分發(fā)揮，有些膜過程還需額外添加淀粉酶等輔劑，膜技術(shù)目前在糖廠的工業(yè)化應(yīng)用仍難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁為原料，利用多級(jí)膜的分離、濃縮和冷滅菌等功能并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的主要工藝步驟為(1)原料汁預(yù)處理對(duì)甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁進(jìn)行過濾，除去蔗汁中所含蔗屑、 蔗髓等大顆粒雜質(zhì)；預(yù)處理的方法可選用濾布過濾或氣浮分離；原料汁預(yù)處理溫度為25 85°C，預(yù)處理后用蒸汽對(duì)設(shè)備進(jìn)行消毒滅菌；預(yù)處理所得濾渣或浮渣作為飼料原料，所得蔗汁泵入第一級(jí)膜系統(tǒng)；(2)將預(yù)處理后的蔗汁泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)制備清蔗汁第一級(jí)膜分離系統(tǒng)的膜組件可以選用微濾膜、超濾膜的一種或兩種相結(jié)合；當(dāng)?shù)谝患?jí)膜系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的60 75%時(shí)，將截留液回送至預(yù)處理設(shè)備前端與原料汁混合后進(jìn)行再次過濾分離， 清蔗汁泵送至第二級(jí)膜系統(tǒng)；(3)將清蔗汁泵入第二級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水濃縮第二級(jí)膜系統(tǒng)選用納濾膜、反滲透膜的一種或兩種相結(jié)合，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)?shù)诙?jí)膜系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的30 60%時(shí)，將濃縮蔗汁蒸發(fā)進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得具有較好溶解度的營養(yǎng)糖固體顆粒；納濾膜或反滲透膜分離所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁或低糖飲料。預(yù)處理的方法可選用濾布過濾或氣浮分離。濾布過濾可采用壓濾機(jī)過濾或真空吸濾機(jī)過濾。壓濾機(jī)或真空吸濾機(jī)以孔徑為38 74 μ m的濾布作為過濾載體。氣浮分離可在氣浮澄清器底部充入氣體，利用微小氣泡來吸附和富集蔗汁中的懸浮物和難溶物并以浮渣形式除去。第一級(jí)膜系統(tǒng)微濾膜孔徑為0. 1 lym，超濾膜截留分子量(MWCO)為10 IOOkD,操作壓力為0. 2 0. 5MPa。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用納濾膜、反滲透膜的一種或兩種相結(jié)合，納濾膜截留分子量 (MWCO)為 200 300Da，操作壓力為 1. 5 5. OMPa0第二級(jí)膜系統(tǒng)濃縮蔗汁錘度為25 35° Bx ；將濃縮蔗汁蒸發(fā)至60 80° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理。本發(fā)明基于膜過程分離、濃縮及冷滅菌等功能的集成，并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料，在無需添加化學(xué)藥劑并且生產(chǎn)能耗較低尤其是蒸發(fā)能耗負(fù)荷較小的前提下， 實(shí)現(xiàn)成品糖天然營養(yǎng)和風(fēng)味的最大化保存。本發(fā)明的技術(shù)方法操作簡單穩(wěn)定，能較好適應(yīng)來料的波動(dòng)，特別適合中小型制糖企業(yè)應(yīng)用，且基本上無三廢排放，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境影響極小。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所生產(chǎn)的營養(yǎng)糖屬于目前市場上緊缺的特種糖，蔗汁飲品具有甘蔗自然風(fēng)味及多種營養(yǎng)物質(zhì)，濾渣或浮渣作為生產(chǎn)飼料的原料，對(duì)推進(jìn)制糖企業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)以及糖料資源的綜合利用有重要意義。


圖1是本發(fā)明多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式針對(duì)傳統(tǒng)制糖工藝中化學(xué)藥劑耗用量大、副產(chǎn)物難以處理和產(chǎn)品單一的問題，提供一種不添加化學(xué)藥劑、綜合運(yùn)行成本低、產(chǎn)品多樣化的甘蔗制糖方法，既避免了化學(xué)藥劑的耗用，也無需對(duì)甘蔗進(jìn)行高耗能的反復(fù)壓榨，以純物理的方式并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料，為制糖工業(yè)提供一種能源節(jié)約、綜合利用率較高的新方法。本發(fā)明方法的原料為甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁，所采用的膜分離過程屬于純物理過程，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料的并行生產(chǎn)，且不涉及化學(xué)反應(yīng)及有害化學(xué)藥劑的耗用，能較大程度地保留甘蔗本身的營養(yǎng)和風(fēng)味。通過第一級(jí)膜分離系統(tǒng)的選擇性截留，除去原料汁中的蛋白質(zhì)、多糖、多酚、微生物等大分子物質(zhì)，截留液回送預(yù)處理工序形成濾渣或浮渣用于飼料生產(chǎn)，而小分子的蔗糖、還原糖、氨基酸等營養(yǎng)物則通過第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)入清蔗汁中；利用第二級(jí)膜分離系統(tǒng)對(duì)清蔗汁進(jìn)行脫水濃縮，所得透過液用于風(fēng)味蔗汁或低糖飲料的生產(chǎn)，而濃縮蔗汁則用于制備營養(yǎng)糖。
本發(fā)明的工藝步驟是(1)原料汁的預(yù)處理預(yù)處理的目的是快速除去蔗汁中的懸浮物和難溶物，以減輕膜分離的負(fù)荷。預(yù)處理的方法可選用濾布過濾或氣浮分離。采用濾布過濾時(shí)，以濾布孔徑為38 74 μ m的壓濾機(jī)或真空吸濾機(jī)對(duì)甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁進(jìn)行過濾，以除去蔗汁中所含蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)；同時(shí)對(duì)第一級(jí)膜分離過程回送的截留液進(jìn)行再次過濾，排出的濾渣作為原料用于飼料生產(chǎn)。若采用氣浮分離法，可在氣浮澄清器底部充入氣體，利用微小氣泡來吸附和富集蔗汁中的懸浮物和難溶物并以浮渣的形式除去。原料汁的預(yù)處理溫度為25 85°C，并定期用蒸汽對(duì)設(shè)備進(jìn)行消毒滅菌。(2)將預(yù)處理后的蔗汁泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)的膜組件可選用微濾膜、超濾膜或微濾與超濾串聯(lián)的膜裝置(根據(jù)營養(yǎng)糖的質(zhì)量要求而定)， 微濾膜孔徑為0. 1 1 μ m，超濾膜截留分子量(MWCO)為10 100kD，操作壓力為0. 2 0. 5MPa ；當(dāng)?shù)谝患?jí)膜分離系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的60 75%時(shí)，將截留液回送至預(yù)處理設(shè)備前端與原料汁混合后進(jìn)行再次處理，清蔗汁泵送至第二級(jí)膜分離系統(tǒng)。(3)將清蔗汁泵入第二級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水濃縮。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用納濾膜、反滲透膜或納濾與反滲透串聯(lián)的膜裝置(根據(jù)風(fēng)味蔗汁的甜度要求而定)，操作壓力為1.5 5. OMPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)?shù)诙?jí)膜系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的30 60%時(shí)，濃縮蔗汁的錘度可達(dá)25 35° Bx(固形物含量)。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至 60 80° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得具有較好溶解度的營養(yǎng)糖固體顆粒；納濾膜或反滲透膜分離所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁或低糖飲料。實(shí)施例1利用“超濾-反滲透”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步原料汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁泵入壓濾機(jī)，選用孔徑為74μπΚ200目)濾布作為過濾載體，以除去原料汁中的蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(超濾)回送的截留液進(jìn)行再次過濾，定期排出濾渣用于飼料生產(chǎn)，濾汁用于超濾處理。操作溫度為 25°C，過濾結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及壓濾機(jī)。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁抽取經(jīng)過預(yù)過濾處理的蔗汁100L，泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步分離純化，以除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)選用截留分子量(MWCO)為50kD的超濾膜組件，操作壓力為0. 45MPa,當(dāng)透過液達(dá)到60L(透過液與入料量比為60%，V/V)時(shí)，將截留液回送至壓濾機(jī)前端與原料汁混合進(jìn)行再次過濾處理， 將清蔗汁泵送至第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁將清蔗汁泵入第二級(jí)膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫水。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用反滲透膜，操作壓力為2. OMPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)透過液體積達(dá)36L(透過液與入料量比為60%，V/V)時(shí)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)35° Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至80° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁。實(shí)施例2利用“微濾-反滲透”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步原料汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將原料汁升溫至85°C后泵入氣浮澄清器，以除去原料汁中蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(微濾)回送的截留液進(jìn)行再次上浮分離處理，收集浮渣用于飼料生產(chǎn)，經(jīng)過預(yù)處理后的蔗汁用于微濾處理。操作溫度85°C，澄清結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及氣浮澄清器。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁抽取經(jīng)過預(yù)處理的80°C蔗汁100L泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步純化，除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)選用孔徑為 0. Ium的微濾膜組件，操作壓力為0. 30MPa,當(dāng)透過液達(dá)到75L (透過液與入料量比為75 %， V/V)時(shí)，將截留液回送至氣浮澄清器與原料汁混合后進(jìn)行再次分離處理，將清蔗汁泵送第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁將清蔗汁泵入第二級(jí)膜系統(tǒng)進(jìn)行脫水濃縮。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用反滲透膜，操作壓力為4. 8MPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)透過液體積達(dá)23L(透過液與入料量比為30%，V/V)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)30° Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至75° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁。實(shí)施例3利用“超濾-納濾”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步甘蔗壓榨汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將甘蔗壓榨汁升溫到45°C后泵入壓濾機(jī)，選用孔徑為50μπι(300目)濾布作為過濾載體，以除去原料汁中蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(超濾)回送的截留液進(jìn)行再次過濾，排出濾渣用于飼料生產(chǎn)，濾汁用于超濾處理。操作溫度45°C，過濾結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及壓濾機(jī)。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁抽取經(jīng)過預(yù)過濾處理的42°C甘蔗壓榨汁100L泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步純化，除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)選用截留分子量(MWCO)為IOkD的超濾膜組件，操作壓力為0. 30MPa，當(dāng)透過液達(dá)70L(透過液與入料量比70%，V/V)時(shí)，將截留液回送壓濾機(jī)前端與原料汁混合后進(jìn)行再次過濾處理， 將清蔗汁泵送第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁將40°C清蔗汁泵入第二級(jí)膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫水。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用截留分子量 (MWCO)為300Da的納濾膜組件，操作壓力2. 5MPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理， 當(dāng)透過液體積達(dá)34L(透過液與入料量比為48%，V/V)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至65° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁。實(shí)施例4利用“微濾-納濾”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步甘蔗原料汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將原料汁升溫到65°C后泵入有濾布真空吸濾機(jī)，選用孔徑為38 Um(400目)濾布作為過濾載體，以除去原料汁中蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(微濾)回送的截留液進(jìn)行再次過濾，排出濾渣用于飼料生產(chǎn)，過濾汁用于超濾處理。操作溫度 65°C，過濾結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及吸濾機(jī)。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁
抽取經(jīng)過預(yù)過濾處理的62°C蔗汁100L泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步純化，以除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)選用孔徑為0. 5 μ m的微濾膜組件，操作壓力為0. 20MPa,當(dāng)透過液達(dá)65L (透過液與入料量比 65%，V/V)時(shí)，將截留液回送壓濾機(jī)前端與原料汁混合后進(jìn)行再次過濾處理，將清蔗汁泵送第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁將60°C清蔗汁泵入第二級(jí)膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫水。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用截留分子量 (MWCO)為200Da的納濾膜組件，操作壓力1. 5MPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理， 當(dāng)透過液體積達(dá)27L (透過液與入料量比45%，V/V)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)25° Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至60° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁。實(shí)施例5利用“微濾-超濾-反滲透”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步甘蔗原料汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將原料汁升溫到55°C后泵入有濾布真空吸濾機(jī)，選用孔徑為50 μ m(300目)濾布作為過濾載體，以除去原料汁中蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(微濾與超濾相結(jié)合)回送的截留液進(jìn)行再次過濾，排出濾渣用于飼料生產(chǎn)，濾汁進(jìn)入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)。操作溫度^°c，過濾結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及吸濾機(jī)。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁采用“微濾-超濾”串聯(lián)膜裝置進(jìn)行第一級(jí)膜分離。抽取經(jīng)過預(yù)過濾處理的蔗汁 100L，泵入“微濾-超濾”串聯(lián)膜裝置進(jìn)一步分離純化，除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜系統(tǒng)中的微濾膜分離過程選用孔徑為Iym的膜組件，操作壓力0. 20MPa，微濾膜截留液回送至吸濾機(jī)前端與原料汁混合，透過液作為超濾膜分離的入料液；超濾膜分離過程選用截留分子量(MWCO)為IOOkD的膜組件，操作壓力為 0. 35MPa，當(dāng)超濾膜的透過液達(dá)到60L(透過液與入料量比為60%，V/V)時(shí)，將超濾截留液回送至微濾膜裝置前端與經(jīng)過預(yù)處理的原料汁混合后進(jìn)行再次微濾處理，將清蔗汁泵送至第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁將清蔗汁泵入第二級(jí)膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫水。第二級(jí)膜系統(tǒng)選用截留分子量(MWCO) 為300Da的納濾膜，操作壓力為3. OMPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)透過液體積達(dá)36L(透過液與入料量比60%，V/V)時(shí)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)34° Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至80° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁。實(shí)施例6利用“微濾-納濾-反滲透”并行制備營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料第一步甘蔗原料汁的預(yù)處理及飼料原料的分離將原料汁升溫至65 °C泵入壓濾機(jī)，選用孔徑為50 μ m(300目)濾布作為過濾載體， 以除去原料汁中的蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，并對(duì)從第一級(jí)膜分離過程(微濾)回送的截留液進(jìn)行再次過濾，定期排出濾渣用于飼料生產(chǎn)，濾汁用于微濾處理。操作溫度為65°C，過濾結(jié)束后用蒸汽消毒原料桶及壓濾機(jī)。第二步第一級(jí)膜分離制備清蔗汁抽取經(jīng)過預(yù)過濾處理的蔗汁100L，泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步分離純化，除去微小懸浮顆粒、膠體微粒、微生物及大分子物質(zhì)，制備清蔗汁。第一級(jí)膜分離系統(tǒng)選用孔徑為0. 3μπι的微濾膜組件，操作壓力0. 20MPa,當(dāng)透過液達(dá)到75L(透過液與入料量比為 75%，V/V)時(shí)，將截留液回送壓濾機(jī)前端與原料汁混合后進(jìn)行再次過濾處理，將清蔗汁泵送第二級(jí)膜系統(tǒng)。第三步第二級(jí)膜分離制備濃縮蔗汁和風(fēng)味蔗汁采用“納濾-反滲透”串聯(lián)膜裝置進(jìn)行第二級(jí)膜分離。將清蔗汁泵入“納濾-反滲透”串聯(lián)膜裝置進(jìn)行濃縮脫水。納濾處理選用截留分子量(MWCO)為300Da的納濾膜，操作壓力為2. 2MPa，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)透過液體積達(dá)45L(透過液與入料量比60%，V/V)，濃縮蔗汁的錘度達(dá)Bx。將濃縮蔗汁蒸發(fā)至65° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得營養(yǎng)糖固體顆粒；納濾膜透過液用作反滲透處理的入料液，反滲透操作壓力 3. 5MPa，選擇全回流形式對(duì)納濾膜的透過液進(jìn)行反滲透濃縮脫水處理，截留液為濃縮型風(fēng)味蔗汁，透過液用于制備低糖飲料。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是工藝步驟如下(1)原料汁預(yù)處理對(duì)甘蔗壓榨汁或糖廠初壓汁進(jìn)行過濾，除去蔗汁中所含蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)；預(yù)處理的方法可選用濾布過濾或氣浮分離；原料汁預(yù)處理溫度為25 85°C，預(yù)處理后用蒸汽對(duì)設(shè)備進(jìn)行消毒滅菌；預(yù)處理所得濾渣或浮渣作為飼料原料，所得蔗汁泵入第一級(jí)膜系統(tǒng)；(2)將預(yù)處理后的蔗汁泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)制備清蔗汁第一級(jí)膜分離系統(tǒng)的膜組件可以選用微濾膜、超濾膜的一種或兩種相結(jié)合；當(dāng)?shù)谝患?jí)膜系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的60 75%時(shí)，將截留液回送至預(yù)處理設(shè)備前端與原料汁混合后進(jìn)行再次過濾分離，清蔗汁泵送至第二級(jí)膜系統(tǒng)；(3)將清蔗汁泵入第二級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水濃縮第二級(jí)膜系統(tǒng)選用納濾膜、反滲透膜的一種或兩種相結(jié)合，選擇全回流形式對(duì)清蔗汁進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)?shù)诙?jí)膜系統(tǒng)的透過液達(dá)到入料體積的30 60%時(shí)，將濃縮蔗汁蒸發(fā)進(jìn)行噴霧干燥處理，獲得具有較好溶解度的營養(yǎng)糖固體顆粒；納濾膜或反滲透膜分離所得的透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁或低糖飲料。
2.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是預(yù)處理的方法可選用濾布過濾或氣浮分離。
3.如權(quán)利要求2所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是原料汁預(yù)處理的濾布過濾可利用壓濾機(jī)或真空吸濾機(jī)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是壓濾機(jī)或真空吸濾機(jī)以孔徑為38 74 μ m的濾布作為過濾載體。
5.如權(quán)利要求2所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是原料汁預(yù)處理的氣浮分離可在氣浮澄清器底部充入氣體，利用微小氣泡來吸附和富集蔗汁中的懸浮物和難溶物并以浮渣形式除去。
6.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是第一級(jí)膜系統(tǒng)的微濾膜孔徑為0. 1 1 μ m，超濾膜截留分子量MWCO為10 100kD，操作壓力為0. 2 0. 5MPa。
7.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是第二級(jí)膜系統(tǒng)選用納濾膜、反滲透膜的一種或兩種相結(jié)合，納濾膜截留分子量MWCO為 200 300Da，操作壓力為1. 5 5. OMPa0
8.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，其特征是第二級(jí)膜系統(tǒng)濃縮蔗汁錘度為25 35° Bx;將濃縮蔗汁蒸發(fā)至60 80° Bx后進(jìn)行噴霧干燥處理。
全文摘要
一種多級(jí)膜并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁及飼料原料的方法，原料汁經(jīng)過預(yù)處理除去蔗屑、蔗髓等大顆粒雜質(zhì)，所得濾渣或浮渣用作飼料原料，所得蔗汁泵入第一級(jí)膜分離系統(tǒng)得到清蔗汁，清蔗汁進(jìn)入第二級(jí)膜分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水濃縮，透過液用于生產(chǎn)風(fēng)味蔗汁或低糖飲料，濃縮蔗汁經(jīng)蒸發(fā)和噴霧干燥處理得營養(yǎng)糖。本發(fā)明基于膜過程分離、濃縮及冷滅菌等功能的集成，并行生產(chǎn)營養(yǎng)糖、風(fēng)味蔗汁和飼料原料，無需添加化學(xué)藥劑，生產(chǎn)耗能較低，實(shí)現(xiàn)成品糖天然營養(yǎng)和風(fēng)味的最大化保存，且操作簡單穩(wěn)定，基本上無三廢排放，適應(yīng)性廣，利于制糖產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)以及糖料資源的綜合利用。
文檔編號(hào)A23K1/14GK102489155SQ20111036096
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉玫, 浦媛媛, 王曉, 王清, 鄒青松, 陳山, 黃磊 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)