[发明专利]一种采用膜蒸馏浓缩葡萄糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及葡萄糖浓缩领域，涉及采用膜蒸馏浓缩葡萄糖的方法。

背景技术

膜蒸馏是近几年发展起来的一种新型膜分离技术。它利用疏水性微孔膜将两种温度不同的水溶液分隔开，在膜两侧水蒸气压力差的作用下，热侧的水蒸气通过膜孔进入冷侧，在冷侧冷凝下来。膜蒸馏与常规蒸馏中的蒸发——传送——冷凝过程相同。两者都以气——液平衡为基础，都需要蒸发潜热以实现相变。膜蒸馏过程与传统的分离过程相比，具有以下优点：（1）膜蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性；（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；（4）膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性；（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源。目前，膜蒸馏技术在海水淡化、超纯水制备、废水处理以及共聚物分离中有应用前景。而理论上来讲，膜蒸馏是一种唯一可以直接处理极高浓度的水溶液的方法，无疑是一种浓缩物质的方法，近年来，已经有人逐步尝试将膜蒸馏技术运用在浓缩领域中。

葡萄糖又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。纯净的葡萄糖为无色晶体，有甜味但甜味不如蔗糖，宜溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。水溶液旋光向右，故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛应用。葡萄糖酸系列产品是食品、医药等产业用途极为广泛的一种产品，在人体新陈代谢中起着重要作用，因此美国药典载有葡萄糖酸钙针剂、片剂、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸铁等并在美国大量生产。在食品加工业非常发达的日本，食品添加剂证书上明确记载葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-内酯、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸铜可作为食品添加剂，以葡萄糖为原料深加工，除可制造结晶的葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-内酯外，还可制造各种盐，如钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜等。这些都是人体必须的微量元素，人体缺少它们，就会发生疾病，如缺铁就会引起贫血，因铁是血红蛋白和肌红蛋白的组织部分，参与氧化和输送二氧化碳，过去硫酸亚铁治疗贫血，人体虽能吸收，但刺激胃肠，会引起一系列不良反应，故改用葡萄糖酸亚铁后，胃肠无明显反应，补铁效果良好，鉴于这种情况，国家规定，用葡萄糖酸的钾、钠、钙、锌、铜、铁、锰等作为人体营养强化剂及药用补充剂，均有很好的治疗效果。

工业上葡萄糖由淀粉水解制得，60年代应用微生物酶法生产葡萄糖。这是一项重大革新，比酸水解法有明显的优点。在生产中原料不必精制，不需耐酸、耐压的设备，而且糖液无苦味，产糖率高。然而，初始葡萄糖糖浆中葡萄糖含量低，水含量较高（80%左右），一般采用蒸发工艺制备结晶葡萄糖。蒸发法浓缩工艺耗能高、占地面积大、产生大量余热，不利于环境保护。这个过程中，除了耗能高以外，每蒸发1吨水还需要消耗0.25～0.3吨水蒸气，浪费了余热，开发新的葡萄糖浓缩工艺迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有葡萄糖浓缩方法耗能高的问题，提供一种采用膜蒸馏浓缩葡萄糖的方法。

本发明采用膜蒸馏浓缩葡萄糖的方法，包括以下几个步骤：

一、通过热源将原料罐中葡萄糖水溶液进行加热至温度为30℃～80℃；

二、待原料罐中葡萄糖水溶液温度恒定后，原料液经过疏水性质的膜组件的原料侧，进行膜蒸馏，经反复浓缩直至出现结晶，即完成膜蒸馏浓缩葡萄糖。

本发明包含以下有益效果：

1、本发明采用膜蒸馏浓缩葡萄糖的方法中由于葡萄糖水溶液不能浸润膜，水分以水蒸气形式透过膜，在渗透侧发生冷凝，不断循环，从而达到浓缩目的；

2、本发明膜蒸馏技术由于操作条件温和，没有必要给设备加过多的热量，可以降低蒸发方法在过程中损失的热量，降低蒸发结晶过程中的能耗，由于膜蒸馏技术可以利用上游工厂废热余热、太阳能等清洁能源作为热源，是一种清洁绿色环保的新型浓缩工艺；