一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接超滤机的进液口，钠滤机的微孔过滤器连接双极膜电渗析装置的进料口。本实用新型通过在双极膜装置前设置预处理装置，使预处理后的葡萄糖酸钠指标适用于后续的双极膜电渗析工艺，能达到葡萄糖酸回收率高、能耗低、运行稳定的目的。
【专利说明】一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于葡萄糖酸生产设备领域，具体涉及一种双极膜电渗析法制备葡萄 糖酸的生产系统。
【背景技术】
[0002] 葡萄糖酸衍生物是由葡萄糖酸通过一定的化合反应而得到的物质，随着人们生 活，营养科学理念的逐步深化，对食品的开发和制造提出了更新更高的要求，营养强化剂的 开发日益受到人们的重视，葡萄糖酸衍生物就是其中前景广阔的一类产品。
[0003] 葡萄糖酸-内酯在食品工业中已被广泛地用作蛋白质(豆腐）的凝固剂、酸味剂、 面制品改良剂、pH调节剂、食品保鲜剂和防腐剂等，应用到化工医药、混凝土减水剂和洗涤 剂方面。从葡萄糖制取葡萄糖酸的方法有发酵法、氧化酶法、化学催化法和电解氧化法等4 种。目前，国内葡萄糖酸衍生物已从过去比较单一的品种发展到现在的多品种，规模已从过 去比较低的上千吨年产量发展到现在年产26万吨的水平。这些衍生物大部分都是从原料 葡萄糖酸的生产开始，目前已有将双极膜法生产葡萄糖酸替换现在的传统生产工艺，在节 能减排、降低生产成本、提高产品质量方面产生显著效益。
[0004] 如200910192646. 3,名称为"一种葡萄糖酸内酯的生产方法"的发明专利，公开了 一种葡萄糖酸内酯的生产方法，采用陶瓷膜过滤取代了传统工艺中的滤袋过滤，采用连续 流体分离方法取代固定床离子交换和采用反渗透对葡萄糖酸进行浓缩。连续流体分离方法 采用的是树脂法，会产生大量含酸废水与废树脂，环境污染大，生产成本高。
[0005] 文献"双极膜法制备葡萄糖酸工业化生产研究"（《水处理技术》，第37卷第11期） 和"双极膜法生产葡萄糖酸的规模化研究"（《中国科学技术大学学报》，第38卷第6期)，分 别报道了采用双极膜法从催化氧化法葡萄糖酸钠料液制备葡萄糖酸的生产工艺。两篇文献 均没有对进入双极膜前的葡萄糖酸钠进行预处理，没有控制葡萄糖酸钠料液的指标，导致 生产效率低、生产成本高。 实用新型内容
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的 生产系统，通过在双极膜装置前设置预处理装置，使预处理后的葡萄糖酸钠指标适用于后 续的双极膜电渗析工艺，能达到葡萄糖酸回收率高、能耗低、运行稳定的目的。
[0007] 为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：
[0008] -种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在于：包括预过滤器、微孔 过滤器、双极膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器 的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0009] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。通过预过滤器过滤掉直径大于20 μ m的杂质， 避免大颗粒在后续I吴的?呆作中造成堵塞。
[0010] 所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球作为滤料，为高醛化维呢纶和定型涤纶 丝。吸附压榨液中的有机物能力强，特别是针对压榨液中的纤维素类有机物吸附效果特别 好。滤速快、截污容量大、过滤效果好，滤速比传统砂滤料高3. 5倍，滤料能反洗再生。
[0011] 所述的纤维球的球径25?30mm，球密度1. 2?1. 3kg/m3,充填密度75?80kg/m。有助 于实现本发明预处理后葡萄糖酸钠的成分指标。
[0012] 所述的微孔过滤器的膜孔径为0. 1~0. 2 μ m。
[0013] 本实用新型的双极膜电渗析装置，包括极液流道板、电极、隔板、均相阳膜、均相阴 膜、双极膜、极液流道板、阳极接线柱、阴极接线柱，所述的阴极接线柱与阴极垂直焊接，阳 极接线柱与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间，在所述的膜堆空间内放 置膜组；其特征在于：
[0014] 所述膜组的放置为：双极膜、隔板、均相阴膜、隔板、均相阳膜、隔板，依次排列；在 膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜；所述的膜组由一对极液流 道板夹住，在极液流道板上有阳极液进口，阴极液进口、阳极液出口、阴极液出口；在极液流 道板的外面由一对夹紧钢板夹紧固定；所述的夹紧钢板上设置有料液进口、料液出口、碱液 出口、碱液进口、酸液出口、酸液进口。
[0015] 本实用新型所述的隔板包括板框、布水流道、导液孔、极液导液孔、隔网（19)，导液 孔与布水流道连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网，所述隔网与板框的厚度比 为 105?120 :100。
[0016] 优选地，所述的板框厚0· 5?0· 8mm。
[0017] 所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5-10mm， 网丝直径为3-5謹。
[0018] 所述的电极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。阳极耐腐 蚀，使用寿命长，电阻低，导电性好。
[0019] 所述的阳极板为网状阳极板。
[0020] 隔板的尺寸为400*800mm。
[0021] 膜的尺寸为 400*800mm。
[0022] 阴阳极板的尺寸为400*800mm。
[0023] 本实用新型的有益效果在于：
[0024] 1、本实用新型对葡萄糖酸钠原料采用预过滤器-微孔过滤器-双极膜电渗析的系 统，通过对预处理中预过滤器和微孔过滤器的参数控制，得到葡萄糖酸钠透过液的指标，满 足双极膜电渗析处理的要求，能更好地进行电渗析，有效降低能耗，提高渗透效率、得到葡 萄糖酸的纯度高，且运行稳定。
[0025] 2、通过采用预过滤-微孔过滤-双极膜电渗析的系统，得到葡萄糖酸钠透过液的 优化指标，葡萄糖酸的转化率为98%以上，能耗为200-300度电/吨产品。大副提高了电流 效率、有效降低生产成本和能耗，提高产品质量。电渗析结束后，酸室的葡萄糖酸质量浓度 可达到25-50%，葡萄糖酸钠反应完全，显著高出传统树脂法产出的葡萄糖酸浓度，是电流效 率最1?的进一步保证，电渗析效率最大化。
[0026] 3、本实用新型选择纤维球作为预过滤器的滤料，纤维球的原料为高醛化维呢纶和 定型涤纶丝。吸附葡萄糖酸钠中的有机物能力强，特别是针对葡萄糖酸钠中的纤维素类有 机物吸附效果特别好。滤速快、截污容量大、过滤效果好，滤速比传统砂滤料高3. 5倍，滤料 能反洗再生。
[0027] 4、本实用新型控制纤维球的球径25~30mm，球密度1.2~1.3kg/m3,充填密度为 75~80kg/m，有助于实现本发明预处理后葡萄糖酸钠的成分指标。
[0028] 说明书附图
[0029] 图1为本实用新型的双极膜电渗析装置的截面示意图。
[0030] 图2为本实用新型的双极膜电渗析装置的侧面示意图。
[0031] 图3为本实用新型的隔板结构示意图。
[0032] 图4为本实用新型的电极、夹紧钢板装配结构图。
[0033] 图中标记为：1、阳极液进口，2、均相阳膜，3、隔板，4、均相阴膜，5、双极膜，6、阴极 液进口，7、紧固螺栓，8、料液进口，9、极液流道板，10、阳极接线柱，11、夹紧钢板，12、料液出 口，13、碱液出口，14、阴极接线柱，15、碱液进口，16、板框，17、布水流道，18、导液孔，19、隔 网，20、极液导液孔，21、接线柱孔道，22、电极，23、阳极液出口，24、阴极液出口，25、酸液出 口，26、酸液进口。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合【具体实施方式】对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。
[0035] 实施例1
[0036] -种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0037] 实施例2
[0038] -种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0039] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
[0040] 实施例3
[0041] 一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0042] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
[0043] 所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球的球径25mm，球密度1. 2kg/m3,充填密度 75kg/m〇
[0044] 实施例4
[0045] 一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0046] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
[0047] 所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球的球径30mm，球密度1. 3kg/m3,充填密度 80kg/m。
[0048] 所述的微孔过滤器的膜孔径为0. 1 μ m。
[0049] 实施例5
[0050] -种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0051] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
[0052] 所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球的球径28mm，球密度1. 25kg/m3,充填密 度 78kg/m。
[0053] 所述的微孔过滤器的膜孔径为0. 2 μ m。
[0054] 实施例6
[0055] -种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，包括预过滤器、微孔过滤器、双极 膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器的出液口连 接双极膜电渗析装置的进料口。
[0056] 所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
[0057] 所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球的球径26mm，球密度1. 26kg/m3,充填密 度 76kg/m。
[0058] 所述的微孔过滤器的膜孔径为0· 15 μ m。
[0059] 实施例7
[0060] 本实施例与实施例6基本相同，在此基础上：
[0061] 所述的双极膜电渗析装置，包括极液流道板9、电极22、隔板3、均相阳膜2、均相阴 膜4、双极膜5、极液流道板9、阳极接线柱10、阴极接线柱14,所述的阴极接线柱14与阴极 垂直焊接，阳极接线柱11与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间，在所述 的膜堆空间内放置膜组；
[0062] 所述膜组的放置为：双极膜5、隔板3、均相阴膜4、隔板3、均相阳膜2、隔板3,依次 排列；在膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜2 ;所述的膜组由一 对极液流道板9夹住，在极液流道板9上有阳极液进口 1，阴极液进口 6、阳极液出口 23、阴 极液出口 24 ;在极液流道板9的外面由一对夹紧钢板11夹紧固定；所述的夹紧钢板11上 设置有料液进口 8、料液出口 12、碱液出口 13、碱液进口 15、酸液出口 25、酸液进口 26。
[0063] 实施例8
[0064] 本实施例与实施例7基本相同，在此基础上：
[0065] 所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19,导液孔 18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19,所述隔网19与板框 的厚度比为105 :100。
[0066] 实施例9
[0067] 本实施例与实施例7基本相同，在此基础上：
[0068] 所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19,导液孔 18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19,所述隔网19与板框 的厚度比为120 :100。
[0069] 所述的板框16厚0. 8mm。
[0070] 实施例10
[0071] 本实施例与实施例7基本相同，在此基础上：
[0072] 所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19,导液孔 18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19,所述隔网19与板框 的厚度比为110 :1〇〇。
[0073] 所述的板框16厚0. 5mm。
[0074] 所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5mm，网丝 直径为3mm。
[0075] 实施例11
[0076] 本实施例与实施例7基本相同，在此基础上：
[0077] 所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19,导液孔 18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19,所述隔网19与板框 的厚度比为115 :100。
[0078] 所述的板框16厚0. 7mm。
[0079] 所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为10mm，网 丝直径为5mm。
[0080] 所述的电极22为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化 铅。
[0081] 实施例12
[0082] 本实施例与实施例7基本相同，在此基础上：
[0083] 所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19,导液孔 18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19,所述隔网19与板框 的厚度比为108 :100。
[0084] 所述的板框16厚0. 6mm。
[0085] 所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为8mm，网丝 直径为4mm。
[0086] 所述的电极22为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化 铅。
[0087] 所述的隔板、膜和阴阳极板的尺寸均为400*800mm。
【权利要求】
1. 一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在于：包括预过滤器、微孔 过滤器、双极膜电渗析装置；所述预过滤器的出液口连接微孔过滤器的进液口，微孔过滤器 的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
2. 根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的预过滤器的孔径为20 μ m。
3. 根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的预过滤器内设置有纤维球，纤维球的球径25~30mm，球密度1. 2~1. 3kg/m3,充填密 度 75?80kg/m。
4. 根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的微孔过滤器的膜孔径为〇. 1~〇. 2 μ m。
5. 根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的双极膜电渗析装置，包括极液流道板（9)、电极（22)、隔板（3)、均相阳膜（2)、均 相阴膜（4)、双极膜（5)、极液流道板（9)、阳极接线柱（10)、阴极接线柱（14)，所述的阴极接 线柱（14)与阴极垂直焊接，阳极接线柱（11)与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个 膜堆空间，在所述的膜堆空间内放置膜组； 所述膜组的放置为：双极膜（5)、隔板（3)、均相阴膜（4)、隔板（3)、均相阳膜（2)、隔板 (3)，依次排列；在膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜（2);所述 的膜组由一对极液流道板（9)夹住，在极液流道板（9)上有阳极液进口（1)，阴极液进口 (6 )、阳极液出口（ 23 )、阴极液出口（ 24 );在极液流道板（9 )的外面由一对夹紧钢板（11)夹 紧固定；所述的夹紧钢板（11)上设置有料液进口（8)、料液出口（12)、碱液出口（13)、碱液 进口（15)、酸液出口（25)、酸液进口（26)。
6. 根据权利要求5所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的隔板包括板框（16)、布水流道（17)、导液孔（18)、极液导液孔（20)、隔网（19), 导液孔（18)与布水流道（17)连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网（19)，所述 隔网（19)与板框的厚度比为105&120 :100。
7. 根据权利要求6所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的板框（16)厚0. 5~0. 8mm。
8. 根据权利要求6所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5-10mm，网丝 直径为3_5mm。
9. 根据权利要求5所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的电极（22)为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。
10. 根据权利要求5所述的一种双极膜电渗析法制备葡萄糖酸的生产系统，其特征在 于：所述的隔板、膜和阴阳极板的尺寸均为400*800mm。
【文档编号】B01D39/04GK203999445SQ201420405212
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】冯涛, 邓传东, 易家祥, 李殿红, 朱小川, 夏崇胜 申请人:宜宾丝丽雅集团有限公司