一种共晶体麦芽糖醇和山梨醇的制备方法及具有温度控制系统的反应釜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种共晶体麦芽糖醇和山梨醇的制备方法及具有温度控制系统的反 应爸，属于制糖工业控制领域。
【背景技术】
[0002] 麦芽糖醇，又名氢化麦芽糖，化学名称为4-0-a-D-葡萄糖基-D-葡糖醇，分子式为 C12H24〇n，相对分子质量为344.31，是一种新型的功能性甜味剂。由于其具有低热量、非龋齿 性、难消化性、促进钙的吸收等多种生理特性，已经引起了人们的广泛关注。麦芽糖醇的甜 度为蔗糖的85%~95%，但热值仅为蔗糖的5%，因此麦芽糖醇不会升高血糖，不增加胆固 醇，是疗效食品的理想甜味剂。同时，麦芽糖醇具有耐热性、耐酸性、保湿性和非发酵性等特 点，基本上不起美拉德反应。在体内不被消化吸收，也可用于儿童食品，以防儿童龋齿。因 此，麦芽糖醇是一种优良的蔗糖替代品，具有巨大的开发潜力和应用前景。
[0003] 麦芽糖醇为白色结晶性粉末或无色透明的中性黏稠液体，易溶于水，不溶于甲醇 和乙醇，吸湿性很强，常见的商品化麦芽糖醇为麦芽糖醇糖浆，很难满足多种需求。
[0004] 山梨醇也是功能性甜味剂，用途非常广泛，其γ-结晶山梨醇具有良好的硬度和较 低的吸潮性。研究表明，山梨醇能够与其他醇类共结晶从而解决部分醇类易吸湿，硬度低等 问题。但是目前还没有针对麦芽糖醇共晶的相关报道。
[0005]反应釜是化工生产过程中广泛使用的化工设备，也是制备共晶体麦芽糖醇和山梨 醇必不可少的生产设备，现有的反应釜设备较为复杂，往往需要多种设备协同工作才能实 现，导致整个生产线长，各个环节的工艺参数难以得到有效的控制，共晶质量难以得到保 证，并且设备成本高，使用效果不尽人意。同时，化学生产过程属于放热的反应过程，如果不 及时移去反应热，将会导致反应剧烈从而使温度超出正常范围，易引起"爆聚"或产生安全 阀跳。反应釜温度控制的品质直接影响生产效率和产品质量，对温度的精准控制是保证产 品生产质量的关键环节。因此，对反应爸的改进和创新势在必行。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种共晶体麦芽糖醇和山梨醇的制备方法及 具有温度控制系统的反应釜，能够解决麦芽糖醇易吸湿、共晶过程温度控制及生产设备复 杂的技术问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种共晶体麦芽糖醇和山梨醇 的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)熔糖:从原料进料管将麦芽糖醇和山梨醇按照质量比1-5 :1的比例进料，加入 至釜体内的溶解槽中，然后从原料进料管向溶解槽内加水，并在夹套内通入热介质使釜体 内部升温至110-125Γ，溶解2-3min，得到麦芽糖醇和山梨醇的混合液体，翻转溶解槽底面 下表面的密封板，开启过滤孔，真空栗抽真空将混合液体过滤，备用；
[0009] (2)真空熬糖:步骤（1)的混合液体过滤后进入釜体腔体的底部，继续升温至130-150°C、真空栗抽真空至真空度0.1-0.3MPa，蒸发浓缩8-10min，得到固形物98%以上的熔融 态麦芽糖醇和山梨醇混合物，自然冷却至l〇〇_l〇7°C ;
[0010] (3)共晶：在夹套内通入冷介质，将步骤(2)的混合物边用搅拌器搅拌边冷却降温 至70-80°C后，通过晶种进料管加入混合物质量50-70%的晶种，继续用搅拌器搅拌并保温 10-20min，使熔融态麦芽糖醇和山梨醇混合物共晶，然后继续用搅拌器搅拌并冷却；
[0011] (4)粉碎、烘干:待步骤(3)的共晶混合物降温至50-55Γ，从出料管出料，继续降温 至35-40Γ进行粉碎，再烘干，得到共晶体麦芽糖醇和山梨醇。
[0012] 所述麦芽糖醇为结晶麦芽糖醇或纯度95%以上的液体麦芽糖醇;所述山梨醇为结 晶山梨醇或纯度98 %以上的液体山梨醇。
[0013] 所述晶体为结晶麦芽糖醇和γ -结晶山梨醇质量比1:1-3的混合物。
[0014] 所述烘干的温度为45°C，时间为20-30min。
[0015] -种用于制备共晶体麦芽糖醇和山梨醇的具有温度控制系统的反应釜，包括釜 体，所述釜体内顶部设置有溶解槽，釜体上设置有与溶解槽内腔相连通的原料进料管，溶解 槽的底面开有均布的过滤孔，溶解槽底面的下表面覆盖有翻转式的密封板，釜体上设置有 伸出釜体外部且与釜体内腔相连通的抽真空管和晶种进料管，抽真空管伸出釜体的一端与 真空栗相连，釜体的底部设置有与其内腔相连通的出料管和搅拌器，搅拌器伸出釜体的一 端与第二电机相连，釜体的外壁设有夹套，夹套上分别设置有介质进口和介质出口。
[0016] 所述的密封板经转轴装在溶解槽的底面的下方，转轴的一端与第一电机相连，构 成过滤孔的翻转式启闭结构。
[0017] 所述溶解槽底面的过滤孔孔径为30-50μπι。
[0018] 所述的原料进料管、晶种进料管和出料管上均设置有阀门，阀门分别为启闭原料 进料管的第一阀门、启闭晶种进料管的第二阀门和启闭出料管的第三阀门。
[0019] 所述的原料进料管有3根，分别为用于麦芽糖醇进料的第一进料管，用于山梨醇进 料的第二进料管和用于加水的第三进料管，原料进料管上设置有用于检测进料流量的第一 流量传感器。
[0020] 所述的溶解槽腔体的底部设置有用于检测溶液温度的第一温度传感器;所述的釜 体腔体的底部设置有用于检测溶液温度的第二温度传感器。
[0021] 所述的介质进口和介质出口分别为热介质进口、热介质出口、冷介质进口、冷介质 出口；所述的热介质进口设置有用于检测热介质流量的第二流量传感器和控制热介质流量 的热介质电磁阀;所述冷介质进口上设置有用于检测冷介质流量的第三流量传感器和控制 冷介质流量的冷介质电磁阀。
[0022]所述的具有温度控制系统的反应釜，还包括PLC和上位机，所述第一流量传感器、 第二流量传感器、第三流量传感器、第一温度传感器、第二温度传感器均与PLC电连接;热介 质电磁阀和冷介质电磁阀均与PLC电连接;PLC连接有报警器;PLC通过以太网与上位机连 接。
[0023] -种反应釜所用的基于模糊神经网络的反应釜温度控制算法，包括以下步骤：
[0024] (1)确定模糊神经网络控制器的输入量和输出量，输入量为反应釜的温度误差和 温度误差变化率，输出量为反应釜的冷介质阀门开度和热介质阀门开度。
[0025] (2)确定模糊神经网络的结构，上位机根据用户在实际生产过程中积累的经验数 据，构造模糊神经网络控制器的初始模糊模型，经验数据包括反应釜的进料流量、冷介质阀 门开度、热介质阀门开度、冷介质流量、热介质流量及反应釜内温度;模糊神经网络控制器 的输入隶属度函数选取高斯函数。
[0026] (3)模糊神经网络的结构确定后，进行参数辨识;模糊神经网络控制器采用现场采 集来的反应爸的进料流量、冷介质阀门开度、热介质阀门开度、冷介质流量、热介质流量及 反应釜内温度对模糊神经网络控制器进行参数学习训练。
[0027] (4)将训练好的模糊神经网络控制器内置到PLC中，模糊神经网络控制器调整隶属 度函数参数的中心值、宽度值，PLC根据模糊神经网络控制器控制执行机构来调节被控对 象，从而实现对反应釜内温度的精准控制;执行机构为热介质电磁阀及冷介质电磁阀，被控 对象为反应釜内的反应物。
[0028]本发明有益效果
[0029] (1)本发明针对麦芽糖醇的性质和特点，将麦芽糖醇与山梨醇共晶，得到一种共晶 体麦芽糖醇和山梨醇。该共晶体具有不吸湿、硬度高等特点，有效解决了麦芽糖醇易吸湿， 不易保存的问题，具有良好的机械性能，适用于压片，满足了对麦芽糖醇的多样需求。
[0030] (2)与结晶麦芽糖醇或结晶山梨醇相比，本发明共晶体麦芽糖醇和山梨醇的吸湿 性显著降低，硬度显著提高。实验表明，本发明共晶体麦芽糖醇和山梨醇在放置30天以后， 其水分含量最低仅为〇. 72 %，硬度可达为156N。
[0031] (3)本发明的制备方法简单，操作方便，可采用机械化生产，易于工业化推广，有力 推动了麦芽糖醇的推广应用，具有良好的社会和经济效益。
[0032] (4)本发明的反应釜将过滤与结晶的操作集成在一个反应釜内，大大提高了反应 釜的利用效率，简化了生产设备。本发明采用抽真空过滤，有效去除了原料中的杂质，同时， 过滤抽真空后熬糖也是在真空状态下，因此反应釜连接真空栗能够达到连续使用的效果。
[0033] (5)本发明利用基于模糊神经网络的反应釜温度控制算法实现反应釜内温度的精 确控制，通过硬件组态和软件组态的结合，工作人员只需在控制室就能达到反应釜内温度 的精确控