卷式超滤膜在精炼糖厂糖浆清净中的初步研究

作     者：莫增宽 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁欣泉

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0822[工学-轻工技术与工程] 082202[工学-制糖工程] 

主      题：超滤 精炼糖 脱色 提纯 

摘      要：精炼糖在市场上广受欢迎,广泛用作高端食品的甜味剂,具有广阔的市场前景。目前,在精炼糖生产过程中的脱色工艺需耗费大量投资和运行成本,而且会造成严重环境污染。本研究采用卷式超滤膜处理精炼糖浆,运用紫外可见光波长分析和纳米粒度分析探究精炼糖浆中杂质的种类和含量,研究探讨各因素对精炼糖浆超滤澄清效果的影响,确定其最佳工艺条件,选定最佳膜清洗方案,获得新的精炼糖糖浆脱色工艺,为超滤技术在精炼糖澄清领域的工业化应用提供基础理论依据。主要研究内容和结果如下：1、采用紫外可见光光谱分析和纳米粒度分析手段,分析精炼糖浆中各物质的性质和含量,结果表明：精炼糖浆中的色素杂质主要是相对分子量较小的物质,粒径在4-8 nm之间的粒子占总杂质粒子体积和数量的99%以上。2、对比不同截留分子量卷式超滤膜(1000 u、2500 u、5000 u)对精炼糖浆的脱色澄清效果,通过对超滤透过液的纯度差及脱色率、膜透过液流量、除浊率、粘度等指标分析和紫外可见光光谱分析,筛选合适的超滤膜。结果表明,2500 u超滤膜有较高的膜透过液流量,还有较好的脱色除杂效果和一定的提纯效果,超滤后糖浆的粘度较低,各项指标都能达到生产精炼糖的要求。故选择采用截留分子量为2500 u的卷式超滤膜对精炼糖糖浆进行超滤澄清。3、以脱色率、纯度差、超滤透过液流量为考核指标,通过单因素实验和正交实验,考察回收率、运行压力、原料锤度等因素对糖浆超滤效果的影响,确定最优工艺条件为：进料压力2.3 MPa,回收率70%,进料锤度50°Bx。在此条件下澄清精炼糖浆,纯度差提高0.45%,色值降低54.73%,膜透过液流量为3.18 L·h-1·m-2。4、由实验可知,引起膜透过液流量衰减的主要原因是糖浆杂质浓缩引起的浓差极化现象和凝胶极化现象加剧导致。探究管腔冲洗以及NaOH溶液清洗对超滤膜的清洗效果,选定最佳清洗方案为：在超滤透过液流量比原来降低15%时使用一组管腔冲洗,每次冲洗持续10 s,重复5次为一组。当管腔冲洗后透过液流量恢复到原来的85%以下时,使用化学清洗。化学清洗前先用30。C-35℃的热水冲洗设备10 min,再用pH为10的NaOH溶液,在温度为35℃下,循环清洗30 min(先清洗10 min,浸泡10 min,再清洗10 min),再用30℃-35℃的热水冲洗设备10 min。清洗后纯水通量恢复率在98%以上。5、以日处理原糖1000 t的精炼糖厂为例计算,超滤系统的设备投资费为2288万元,安装调试费为228.8万元,合计2516.8万元。系统运行费为8.622元/吨糖。处理每吨原糖增加收益86.378元,总投资收回期为292个生产日。超滤系统为精糖厂带来经济效益的同时也带来环保效益。