[发明专利]多级膜并行生产营养糖、风味蔗汁及饲料原料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用多级膜分离技术清净和浓缩蔗汁，并行生产营养糖、风味蔗汁及饲料原料的方法。

背景技术

甘蔗压榨汁作为制糖的原料汁，其主要成分是水、蔗糖、有机非糖分(蛋白质、多糖、还原糖、酚类物等)及部分悬浮颗粒(蔗屑和蔗髓等)。尽管有机非糖分具有较高营养价值，但会影响白砂糖的生产及其质量，因此，除去蔗汁中具有营养价值的“杂质”是传统制糖过程的重要内容。我国甘蔗糖厂多采用磷酸-亚硫酸法工艺生产耕地白砂糖，生产过程需耗用大量化学药剂(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机非糖分，最后形成成分更为复杂、利用价值低且难以处理的糖厂滤泥和废水，而生产出来的白砂糖除了可以给人体提供热量和甜味外无任何营养价值。此外，甘蔗中的水分含量占70％以上，一直没有得到有效利用，并且在糖厂蒸发过程中需耗用制糖总耗汽的一半对清汁进行浓缩，能源消耗大。因此，制糖工艺的技术革新和制糖副产物的高附加值利用对制糖企业来说具有重要意义。

随着材料科学的发展以及膜过程控制与优化等技术日趋成熟，膜分离过程的运行成本明显降低，单位膜面积处理通量大幅度提高，膜技术已开始大规模进入工业生产领域。目前，膜分离技术在果汁行业已被成功应用，在甘蔗糖厂制糖生产中的应用研究也有报道，但制糖工业现有膜技术并未摆脱对传统生产助剂(磷酸、石灰乳、硫磺、聚丙烯酰胺等化学药剂)的依赖，且最终产品仍限于白砂糖，膜分离效能并未得到充分发挥，有些膜过程还需额外添加淀粉酶等辅剂，膜技术目前在糖厂的工业化应用仍难以实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以甘蔗压榨汁或糖厂初压汁为原料，利用多级膜的分离、浓缩和冷灭菌等功能并行生产营养糖、风味蔗汁及饲料原料的方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明的主要工艺步骤为：

(1)原料汁预处理：对甘蔗压榨汁或糖厂初压汁进行过滤，除去蔗汁中所含蔗屑、蔗髓等大颗粒杂质；预处理的方法可选用滤布过滤或气浮分离；原料汁预处理温度为25～85℃，预处理后用蒸汽对设备进行消毒灭菌；预处理所得滤渣或浮渣作为饲料原料，所得蔗汁泵入第一级膜系统；

(2)将预处理后的蔗汁泵入第一级膜分离系统制备清蔗汁：第一级膜分离系统的膜组件可以选用微滤膜、超滤膜的一种或两种相结合；当第一级膜系统的透过液达到入料体积的60～75％时，将截留液回送至预处理设备前端与原料汁混合后进行再次过滤分离，清蔗汁泵送至第二级膜系统；

(3)将清蔗汁泵入第二级膜分离系统进行脱水浓缩：第二级膜系统选用纳滤膜、反渗透膜的一种或两种相结合，选择全回流形式对清蔗汁进行浓缩处理，当第二级膜系统的透过液达到入料体积的30～60％时，将浓缩蔗汁蒸发进行喷雾干燥处理，获得具有较好溶解度的营养糖固体颗粒；纳滤膜或反渗透膜分离所得的透过液用于生产风味蔗汁或低糖饮料。

预处理的方法可选用滤布过滤或气浮分离。

滤布过滤可采用压滤机过滤或真空吸滤机过滤。

压滤机或真空吸滤机以孔径为38～74μm的滤布作为过滤载体。

气浮分离可在气浮澄清器底部充入气体，利用微小气泡来吸附和富集蔗汁中的悬浮物和难溶物并以浮渣形式除去。

第一级膜系统微滤膜孔径为0.1～1μm，超滤膜截留分子量(MWCO)为10～100kD，操作压力为0.2～0.5MPa。

第二级膜系统选用纳滤膜、反渗透膜的一种或两种相结合，纳滤膜截留分子量(MWCO)为200～300Da，操作压力为1.5～5.0MPa。

第二级膜系统浓缩蔗汁锤度为25～35°Bx；将浓缩蔗汁蒸发至60～80°Bx后进行喷雾干燥处理。

本发明基于膜过程分离、浓缩及冷灭菌等功能的集成，并行生产营养糖、风味蔗汁和饲料原料，在无需添加化学药剂并且生产能耗较低尤其是蒸发能耗负荷较小的前提下，实现成品糖天然营养和风味的最大化保存。本发明的技术方法操作简单稳定，能较好适应来料的波动，特别适合中小型制糖企业应用，且基本上无三废排放，生产过程对环境影响极小。采用本发明的技术方案所生产的营养糖属于目前市场上紧缺的特种糖，蔗汁饮品具有甘蔗自然风味及多种营养物质，滤渣或浮渣作为生产饲料的原料，对推进制糖企业产品的优化升级以及糖料资源的综合利用有重要意义。

附图说明

图1是本发明多级膜并行生产营养糖、风味蔗汁及饲料原料的方法的工艺流程图。

具体实施方式