以甘蔗為原料生產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的dcs控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以甘蔗為原料工業(yè)化生產(chǎn)醫(yī)藥 無水結(jié)晶果糖的DCS控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 果糖又稱左旋糖，為一種單糖，全稱D-阿拉伯型己酮糖，分子式C5H1205C0,生化名 稱縮寫為F，棱柱狀晶體，熔點103-105Γ，甜度是蔗糖的1. 3-1. 8倍(冷藏食用更佳)，是一 種最甜的天然甜味劑，以游離態(tài)大量存在于蜂蜜、水果漿汁中，與葡萄糖結(jié)合構(gòu)成日常食用 的蔗糖。純凈的果糖為白色晶體，易吸潮，不易結(jié)晶，通常為黏稠性液體，易溶于水、乙醇， 不溶于乙醚。
[0003] 果糖產(chǎn)品通常分為含果糖3 99. 0%的無水結(jié)晶果糖和果糖含量42%_55%、干物質(zhì) 含量3 77%的果葡糖漿兩大類。
[0004] 眾所周知，糖、脂肪還有蛋白質(zhì)是在人體供能的三大部分，糖是人體主要的供能來 源。淀粉、白砂糖進(jìn)入人體內(nèi)后被各種酶分解成葡萄糖，在小腸被吸收進(jìn)入血液，然后通過 血液進(jìn)入人體的肝臟形成糖元，儲備能量，在從血液進(jìn)入肝臟中時需要依靠胰島素穿透細(xì) 胞膜，如果體內(nèi)胰腺不分泌胰島素或胰島素不夠，糖進(jìn)入肝臟的速度就會變慢甚至不進(jìn)入 肝臟，這樣糖就會長期停留在血液中引起血糖升高。果糖在進(jìn)入人體后一部分被直接吸收 進(jìn)入肌肉，另一部分和葡萄糖一樣在小腸被吸收進(jìn)入血液，然后進(jìn)入肝臟，雖然果糖是葡萄 糖的同分異構(gòu)體，分子式、分子量都是一樣的，只是空間結(jié)構(gòu)不一樣，均為單糖，但果糖在進(jìn) 入肝臟時不依靠胰島素就直接進(jìn)入肝臟，為人體提供能量，這樣糖就不會留在血液中，能夠 很好的控制人體血糖，而糖尿病人主要的就是控制血糖，如果控制好血糖，糖尿病人就不會 有大礙，因此糖尿病人也可食用無水結(jié)晶果糖，并是預(yù)防糖尿病的甜味品。果糖熱值低，口 服比葡萄糖吸收慢，但吸收后或靜脈給藥后在體內(nèi)代謝卻比葡萄糖快，易被機體吸收利用， 且不依賴胰島素，對血糖影響小，適用于葡萄糖代謝障礙者(糖尿病人）及肝功能不全者補 充能量。在人體內(nèi)能促進(jìn)有益細(xì)菌如雙歧桿菌類生長繁殖，抑制有害菌生長，改善人腸胃功 能和代謝，降低血脂，不致齲齒，是糖尿病人、肥胖病人、兒童食品的理想甜味劑。因此，果糖 的最大用途是作為特殊食品，特別是糖尿病人和肥胖病人的甜味劑。果糖除口服外，現(xiàn)在國 際上已經(jīng)研發(fā)出了果糖注射液，可以直接注入人體內(nèi)，不用像葡萄糖那樣點滴注射。在手術(shù) 過程中，果糖可以給人體提供大量的能量，維持人體器官正常的工作，對于患有某些疾病， 不宜注射葡萄糖的患者具有重大意義。果糖注射液在歐美發(fā)達(dá)國家已成為僅次于葡萄糖的 第二大注射液。在歐、美、日等國家，果糖已經(jīng)列入藥典，作為營養(yǎng)劑或注射用。果糖也被我 國作為藥用輔料列入《中國藥典》2010年版二部。
[0005] 同時，由于果糖甜度高，有水果香味，果糖與其他甜味劑如葡萄糖、白砂糖以及阿 斯巴甜混合使用具有甜味強化的效果，從而能夠降低甜味的材料成本。試驗表明，將果糖與 白砂糖以1 : 1比例混合添加在飲料中，在保持了蔗糖風(fēng)味的前提下，可降低近50%的甜味 劑用量，不僅使人體攝入的熱量降低了 50%，同時人體的血糖升高指數(shù)也僅為蔗糖的1/3， 有效控制人體血糖的升高，保持血糖的穩(wěn)定。
[0006] 2011年9月3日，由中國食品工業(yè)協(xié)會主辦的"結(jié)晶果糖健康營養(yǎng)作用論證會"在 北京召開。這是國內(nèi)首次果糖健康營養(yǎng)作用專家論證會。最后論證得出，果糖具有不易齲 齒、不易發(fā)胖、不經(jīng)胰島素代謝的三大變革性健康功效 以蔗糖為原料生產(chǎn)結(jié)晶果糖是近年來的研究熱點： 20世紀(jì)60年代期間，歐洲開始工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)晶果糖，所用的方法是通過蔗糖的水解轉(zhuǎn) 化生成果糖和葡萄糖，之后通過離子排斥工藝來分離和純化，最后嚴(yán)格控制果糖的結(jié)晶，加 工純結(jié)晶果糖。但是，果糖在水中的溶解度大，達(dá)到結(jié)晶過飽和度時的粘度太高，結(jié)晶操作 困難，化學(xué)穩(wěn)定性較低，整個生產(chǎn)周期超過一周。
[0007]另一種以液體葡萄糖漿或采用淀粉經(jīng)液化、糖化制取葡萄糖漿為原料： 1981年，密西西比河岸邊的美國伊利諾斯州的湯姆遜城出現(xiàn)了世界上最大的純結(jié)晶果 糖制造廠（Xyrofin)。它是以液體葡萄糖漿為原料，經(jīng)純化和酶異構(gòu)化后，利用傳統(tǒng)的蔗糖 提取果糖生產(chǎn)技術(shù)制造出質(zhì)量特別高的結(jié)晶果糖，整個生產(chǎn)周期縮短至5天。
[0008] 以上幾種果糖生產(chǎn)方法，主要不同之處在于原料的預(yù)處理工序，最終都是以制取 果葡糖漿為基礎(chǔ)，利用色譜分離、結(jié)晶干燥技術(shù)生產(chǎn)出結(jié)晶果糖。傳統(tǒng)工藝過程是，果糖含 量為42%_45%的果葡糖漿經(jīng)過間歇式脫碳、精濾、離交精制純化后，利用四柱或八柱式模擬 移動床進(jìn)行分離得到高純度果糖富集液（含果糖多90%，干基），才可以生產(chǎn)結(jié)晶果糖。果糖 富集液經(jīng)多效蒸發(fā)器濃縮至干物質(zhì)含量大于70%，再經(jīng)單效蒸發(fā)器濃縮至干物質(zhì)含量大于 80%，在此糖漿溶液中加入適量晶種、食用乙醇繼續(xù)濃縮到干物質(zhì)含量大于85%，進(jìn)行冷卻結(jié) 晶，溫度慢慢由65°C降至25°C左右，約有40%果糖結(jié)晶析出，果糖母液再回流利用。然后， 經(jīng)過離心機分離、高純水洗滌、干燥、篩分等工藝處理，最后得到無水β-D-果糖結(jié)晶（含果 糖彡98%，干基）。
[0009]目前，我國果糖市場仍然以F55和F42果葡糖漿產(chǎn)品消費為主要形式。由于果糖 分離、結(jié)晶、干燥技術(shù)難度大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，土建、設(shè)備投入大，我國大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)結(jié) 晶果糖尚處于起步階段，生產(chǎn)成本高，優(yōu)質(zhì)醫(yī)藥果糖主要依靠進(jìn)口。國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)晶果 糖產(chǎn)品的果糖含量通常在99%左右，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品的一次收得率不足40%。并且由于現(xiàn) 有生產(chǎn)工藝的缺陷，果糖工業(yè)化生產(chǎn)普遍存在整套生產(chǎn)裝置不匹配，工藝參數(shù)不合理，造成 能耗高、效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高等問題。
[0010] 在自動化控制方面，由于以蔗糖為原料生產(chǎn)結(jié)晶果糖的工藝較復(fù)雜，很多反應(yīng)過 程實驗還在研究階段，操作還不是很成熟，所以在控制蔗汁水解、離交，果糖和葡糖漿分離、 果糖結(jié)晶和葡萄糖液回收方面的單元操作還是靠人工控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是對第一代果糖生產(chǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，合理 配置工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，優(yōu)化各個工序的工藝參數(shù)，進(jìn)一步提高果糖生產(chǎn)技術(shù)裝備水平， 降低工業(yè)化項目投資和生產(chǎn)成本，實現(xiàn)項目高質(zhì)量、高穩(wěn)定性、高度自動化、連續(xù)安全運行， 提升產(chǎn)品綜合競爭力，解決技術(shù)裝備和優(yōu)質(zhì)醫(yī)藥果糖產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，適用于結(jié) 晶果糖項目工業(yè)化推廣與應(yīng)用。
[0012] 以甘蔗為原料生產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的DCS控制系統(tǒng)，其工藝過程包括蔗汁濃 縮、水解中和、制備果葡糖漿溶液、果葡糖漿的精制、果糖和葡糖漿分離、果糖結(jié)晶和葡萄糖 液回收，其特征在于：在蔗汁濃縮的水解中和工序設(shè)有pH控制單元，在果葡糖漿進(jìn)行連續(xù) 離交階段設(shè)有電導(dǎo)率控制單元，在果糖和葡萄糖漿離子交換分離后的濃縮工序設(shè)有流量、 濃度和溫度控制單元，在果糖濃縮、結(jié)晶及烘干工序設(shè)有流量、濃度和溫度控制單元；在葡 萄糖液回收工序設(shè)有流量、液位、濃度和溫度控制單元，上述各控制單元是在設(shè)備中安裝pH 傳感器、溫度傳感器、濃度傳感器、流量傳感器和液位傳感器，在進(jìn)料、出料口設(shè)置控制閥 門，所述pH傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、濃度傳感器和液位傳感器通過線路接到工業(yè) 以太網(wǎng)交換機，再分別接到控制室工作站、中控室DC