专利名称：淀粉原料生产结晶果糖的成套设备的制作方法
技术领域：
淀粉原料生产结晶果糖的成套设备技术领域[0001]本实用新型涉及一种淀粉原料生产结晶果糖的成套设备。
技术背景[0002]现有的淀粉原料生产结晶果糖技术主要源于食品工程淀粉糖工艺技术和工艺设 备淀粉乳调浆(调浆罐)-一次喷射液化(蒸汽喷射液化器)-反应罐液化(反应罐)-二 次喷射液化-(蒸汽喷射液化器)-闪蒸冷却(冷却器)-平流液化(层流床)-冷却(冷却 器)-PH调节、糖化(糖化缸)_真空转鼓过滤(转鼓过滤器)_加热、活性碳脱色(脱色 罐)-压力过滤(板框过滤器)-冷却(换热器)-离子交换(离子交换柱)-浓缩(升/降 膜蒸发器)-PH调节、异构(异构柱流化床)_离子交换(离子交换柱)_色谱分离(模拟 移动床)_真空蒸发、活性碳脱色(脱色罐)_压力过滤(板框过滤器)_离子交换(离子 交换柱)_ 一次真空蒸发(板式蒸发器)、二次真空蒸发(刮板蒸发器)_降温结晶、离心 分离、溶解、重结晶(结晶罐、三足离心机)_干燥(真空干燥机)_包装(包装生产线) 等工艺过程，表现为工艺流程长、工程结构复杂、工艺设备投资大等问题。一般万吨/ 年级生产线工艺设备造价在4500-5000万元左右，不适应中小企业投资，影响结晶果糖 生产技术的推广。发明内容[0003]本实用新型的目的就是提供一种淀粉原料生产结晶果糖的成套设备，是一种基 于生物工程技术(酶的固定化工程技术)和医药化工技术的淀粉原料生产结晶果糖的工业 生物转化设备，以解决现有结晶果糖工艺流程长、工程结构复杂、工艺设备造价高等问 题。[0004]实现上述目的的技术方案是[0005]淀粉原料生产结晶果糖的成套设备由密闭循环式生物反应釜，循环流化床生物 反应器，循环膜分离化学反应釜和循环真空浓缩结晶罐4个单元组成，其中[0006]a密闭循环式生物反应釜由通用生物反应釜、蒸汽喷射液化器和高压柱塞泵用管 道联接而成，联接方式是生物反应釜底部出口与柱塞泵进口联接，柱塞泵出口与喷射 液化器进料口联接，喷射液化器喷射口与生物反应釜顶部一进口联接，生物反应釜预部 设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵联接，底部设置一出料口与分离杂质的自动排渣碟式离 心机进料口管道联接；用于淀粉乳调降、循环喷射液化、酶催化水解、杂质絮凝分离。[0007]b循环流化床生物反应器以一个底部两侧设置两个出口的储液罐为中心，通过管 道把两出口分别与相应器件连接，构成一个循环真空浓缩系统，一个循环流化床反应系 统；具体是一侧出口与一个高压柱塞泵进口联接，高压柱塞泵出口与列管换热器进口联 接，列管换热器出口与储液罐顶部一进口联接，储液罐顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真 空泵联接，构成循环真空浓缩系统；另一侧出口与另一个高压柱塞泵进口联接，高压柱 塞泵出口与异构酶柱进口管道联接，异构酶柱出口与储液罐顶部另一进口管道联接，构成循环流化床反应系统；先后操作两个循环系统完成真空浓缩与异构反应。[0008]C循环膜分离化学反应釜由化学反应釜、超滤膜组件、离子交换双联柱、储液 罐、反渗透膜组件和高压柱塞泵通过管道连接组成；化学反应釜底部出口与高压柱塞泵 进口联接，高压柱塞泵出口与孔径1000-10000MD超滤膜组件进口联接，超滤膜组件出 口与化学反应釜顶部一进口联接，构成用于化学反应的“固-液分离”循环超滤系统； 透过液出口与离子交换双联柱进口联接，离子交换双联柱出口与储液罐顶部进口联接； 储液罐底部出口与另一个高压柱塞泵进口联接；高压柱塞泵出口安装一个三通阀，一通 与孔径100-1000MD反渗透膜组件进口联接，反渗透膜组件出口与储液罐顶部一进口联 接，构成用于浓缩糖浆的循环反渗透系统；反渗透膜组件的透过口与化学反应釜预部进 口联接，构成一个化学反应清洗循环机构；再一通与结晶罐顶部进口联接。[0009]d循环真空浓缩结晶罐由分夹层结晶罐、高压柱塞泵、列管换热器管道连接组 成；结晶罐的底部出口与高压柱塞泵进口联接，高压柱塞泵出口与列管换热器进口联 接，列管换热器出口与结晶罐顶部一进口联接，结晶罐顶部设置一出口与抽吸蒸汽真空 泵联接，即构成一个循环真空浓缩冷却结晶系统。完成糖浆真空浓缩与冷却结晶工艺。 结晶罐底部设置一出料口与三足离心机联通，用于收集晶体。[0010]按照上述方案即可制造成淀粉原料生产结晶果糖的成套设备，用其作为以淀粉 原料生产结晶果糖的生产线。积极效果是用固定化酶和密闭循环式生物反应釜相结合的“一锅法”生物反应；简化了食品工程从淀粉乳调浆到冷却的淀粉糖工艺流程，改变了 淀粉糖工艺一步一精制的加工过程，一个生物反应釜和碟式离心机即替代了调浆罐、液 化罐、平流罐、糖化缸、脱色罐、转鼓过滤、压力过滤和多级离子交换柱等设备，降低 了投资。在循环流化床生物反应器和循环真空浓缩结晶罐中，用列管换热器与高压柱塞 泵联接成高速循环换热系统，把联接真空泵的储液罐当做蒸发汽化室的结构方式，可替 代多级升/降膜蒸发器、多级板式蒸发器和刮膜蒸发器等大型设备，而且加热时间短， 可防止糖浆焦聚变色。传统化学分离工艺与循环膜分离化学反应釜新旧结合用于替代价 格昂贵的模拟移动床手性拆分工艺，也可降低设备投资。整个工业生物转化成套装置用 于淀粉原料生产结晶果糖，大幅度降低了生产设备投资，更加适应中小企业投资。
[0011]图1是淀粉原料生产结晶果糖的成套设备构成示意图。
具体实施方式
[0012]
以下结合附图，作为实施例对技术方案作具体说明。[0013]例一，设备构造实例参照图1，设备构成是根据淀粉生产结晶果糖的生物转 化工艺要求，由四个部分组成。[0014]第一部分涉及调浆液化、水解反应、絮凝反应、离心分离四道工序。由通用生 物反应釜44、蒸汽喷射液化器45和高压柱塞泵1用管道和常用的管道连接件联接而成， 联接方式是生物反应釜底部出口 47与柱塞泵进口联接，柱塞泵出口与喷射液化器进料 口通过管道46联接，喷射液化器45喷射口与生物反应釜44顶部一进口联接，生物反应 釜顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵43联接，底部设置一出料口与分离杂质的自动排渣碟式离心机2进料口管道42联接，制取纯度大于90%的浅色精制葡萄糖浆。[0015]第二部分涉及真空浓缩和异构反应两大工序。以一个底部两侧设置两个出口的 储液罐38为中心，通过管道把两出口分别与相应器件连接，构成一个循环真空浓缩系 统，一个循环流化床反应系统。具体是一侧出口 5与一个高压柱塞泵3进口联接，高压 柱塞泵出口与列管换热器40进口管道4联接，列管换热器40出口与储液罐顶部一进口管 道39联接，储液罐38顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵37联接，构成循环真空浓缩 系统；另一侧出口6与另一个高压柱塞泵8进口联接，高压柱塞泵8出口与异构酶柱7进 口联接，异构酶柱出口与储液罐顶部另一进口管道36联接，构成循环流化床反应系统； 储液罐38的顶部中间的进口通过管道41与碟式离心机2的出口联接。先后操作两个循 环系统组成的循环流化床生物反应器，完成真空浓缩与异构反应，得到F42-F45果葡糖 浆。[0016]第三部分是要构成循环膜分离化学反应釜，制得F94-F96高果糖浆。由化学反 应釜33、超滤膜组件31、离子交换双联柱四、储液罐27、反渗透膜组件25和两个高压 柱塞泵11和13通过管道连接组成；化学反应釜底部出口 9与高压柱塞泵11进口联接， 高压柱塞泵11出口与孔径1000-10000MD超滤膜组件31进口联接，超滤膜组件31出口与 化学反应釜顶部一进口 32联接，构成用于化学反应的“固-液分离”循环超滤系统；透 过液与用于离交反应的离子交换双联柱四进口由管道10联接，离子交换双联柱出口与储 液罐顶部进口观管道联接；储液罐底部出口 12与另一个高压柱塞泵13进口联接；此高 压柱塞泵13出口安装一个三通阀，一通与孔径100-1000MD反渗透膜组件25进口联接， 反渗透膜组件25出口与储液罐顶部一进口通过管道沈联接，构成用于浓缩糖浆的循环反 渗透系统；反渗透膜组件25的透过口 M与化学反应釜顶部一进口通过管道30联接，构 成一个化学反应清洗循环机构；再一通与结晶罐顶部进口由管道22联接。[0017]第四部分是通过浓缩结晶得到结晶果糖，在循环真空浓缩结晶罐中完成。由分 夹层结晶罐19、真空泵20、高压柱塞泵14、列管换热器23，管道连接组成循环真空浓缩 结晶罐；结晶罐19的底部出口 18与高压柱塞泵14进口联接，高压柱塞泵14出口与列管 换热器23进口由管道15联接，列管换热器23出口与结晶罐顶部一进口管道21联接，结 晶罐顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵20联接，即构成一个循环真空浓缩系统。完成 糖浆真空浓缩与冷却结晶工艺。结晶罐底部设置一出料口 17与三足离心机16联通，用 于收集晶体。[0018]例二、生产工艺过程具体实施方式
参照图1，以200Kg马铃薯精淀粉原料生产 结晶果糖为例。1、在1000L生物反应釜44内注入纯净水600L，开启搅拌器，转速选择 在100-150转/分钟范围内。称起马铃薯精淀粉200kg，从人孔投入生物反应釜内，持续 搅拌。开启柱塞泵1循环，流量20L/min。开启蒸汽液化喷射器45，气压lkg，循环喷 射lh，开启真空泵43，可观察到均勻糊化的淀粉乳。停止柱塞泵、喷射器工作，持续搅 拌降温至60C。关闭真空泵，打开人孔投入液态微粒固定化淀粉酶、糖化酶300ml，恒温 搅拌16h。停止搅拌，保温静置4h。可观察到透光液体和絮状物质。开启碟式离心机 2，提速5min，导入反应液，得浅色葡萄糖浆澄清液500L，纯度92%，浓度35%，计算 淀粉转化率80%。[0019]2、在1000L储液罐38内注入葡萄糖浆澄清液500L，列管换热器40通蒸汽加热，蒸汽流速300L/min，储液罐抽真空，真空压0.5kg，启动柱塞泵3拉动葡萄糖浆在换 热器与储液罐之间循环换热，流量20L/min。每10分钟取样观察，浓度测定到50%时停 柱塞泵、停蒸汽。温度降至60c时停真空泵。滴加硫酸镁饱和溶液10ml，启动另一柱塞 泵8拉动葡萄糖浆在异构柱7与储液罐38之间循环。每30分钟取样观察，得50%浓度 F42果葡糖浆350L。[0020]3、将F42果葡糖浆350L移入化学反应釜33，夹层通蒸汽程序升温至70c，启动 搅拌器；34，转速调整到100转/min，滴加20%无机钙A溶液至PH8-9，时间lh。可观 察到糖浆由浑浊到混悬的变化，停止搅拌。启动柱塞泵11循环超滤，混悬液浓度达70% 时启动反渗透系统补水，双系统均维持lOL/min的循环流量，从化学反应釜33中取样检 验葡萄糖含量小于时停机，放出反渗透储液罐中的葡萄糖浆。重启化学反应釜，程 序升温至70c，搅拌转速调整到100转/min，滴加15%无机钠溶液至PH8-9，时间lh。 可观察到无机钙B白色微粒混悬液，停止搅拌。启动柱塞泵11循环超滤，混悬液浓度达 70%时启动反渗透系统补水，双系统均维持lOL/min的循环流量，从化学反应釜中取样 检验果糖钠含量小于时停机，从反渗透储罐中取样检测得96%纯度的果糖钠溶液， 固体收率92%。将果糖钠溶液导入离子交换柱四，取2BV纯净水冲洗，得半透明F96 高果糖浆835L。[0021]4、将F96高果糖浆835L移入结晶罐19。列管换热器23通蒸汽加热，蒸汽流 速300L/min，结晶罐抽真空，真空压0.5kg，启动柱塞泵14拉动葡萄糖浆在列管换热器 23与结晶罐19之间循环浓缩，流量20L/min。每IOmin取样检测糖浆浓度和过饱和度， 糖浆浓度80%，过饱和度为1时，停止列管加热和糖浆循环。下夹层通入蒸汽，真空泵 20持续抽真空，加入生物表面活性剂1352mg，启动搅拌器60-80转/min持续搅拌。每 IOmin取样检测糖浆浓度，糖浆浓度90%，或显现焦糖色时停止夹层加热，停止真空泵 20工作。上夹层通入循环冷水降温，持续搅拌下滴加50%无水乙醇晶种混悬液至浓缩 糖浆总量的10%。停止搅拌养晶，调整夹层循环冷凝水流速控制降温速度为北/h，静置 1 析晶。开启结晶罐底阀出口 17，放出晶体与母液，启动三足离心机16甩干，用无水 酒精冲洗晶体，洗净表面焦糖色素，得半透明砂糖样结晶135kg，计算收率为67.5%。
权利要求1.淀粉原料生产结晶果糖的成套设备，由密闭循环式生物反应釜，循环流化床生物 反应器，循环膜分离化学反应釜和循环真空浓缩结晶罐4个单元组成，其特征在于a密闭循环式生物反应釜由通用生物反应釜(44)、蒸汽喷射液化器(45)和高压柱塞 泵(1)用管道联接而成，联接方式是生物反应釜底部出口(47)与柱塞泵(1)进口联 接，柱塞泵(1)出口与喷射液化器(45)进料口联接，喷射液化器喷射口与生物反应釜顶 部一进口联接，生物反应釜(44)顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵(43)联接，底部设 置一出料口与分离杂质的自动排渣碟式离心机(2)进料口管道(42)联接；b循环流化床生物反应器以一个底部两侧设置两个出口(5、6)的储液罐(38)为中 心，通过管道把两出口分别与相应器件连接，构成一个循环真空浓缩系统，一个循环流 化床反应系统；具体是一侧出口(5)与一个高压柱塞泵(3)进口联接，高压柱塞泵(3)出 口与列管换热器(40)进口联接，列管换热器(40)出口与储液罐(38)顶部一进口联接， 储液罐(38)顶部设置一出口与抽吸蒸汽的真空泵(37)联接，构成循环真空浓缩系统；另 一侧出口(6)与另一个高压柱塞泵(8)进口联接，高压柱塞泵(8)出口与异构酶柱(7)进 口管道联接，异构酶柱(7)出口与储液罐(38)顶部另一进口管道(36)联接，构成循环流 化床反应系统；c循环膜分离化学反应釜由化学反应釜(33)、超滤膜组件(31)、离子交换双联柱 (29)、储液罐(27)、反渗透膜组件(25)和高压柱塞泵(11、13)通过管道连接组成；化 学反应釜(33)底部出口(9)与高压柱塞泵(11)进口联接，高压柱塞泵(11)出口与孔径 1000-10000MD超滤膜组件(31)进口联接，超滤膜组件(31)出口与化学反应釜(33)顶 部一进口(32)联接，构成用于化学反应的“固-液分离”循环超滤系统；透过液出口 与离子交换双联柱(29)进口联接，离子交换双联柱(29)出口与储液罐(27)顶部进口联 接；储液罐(27)底部出口(12)与另一个高压柱塞泵(13)进口联接；高压柱塞泵(13)出 口安装一个三通阀，一通与孔径100-1000MD反渗透膜组件(25)进口联接，反渗透膜组 件(25)出口与储液罐(27)顶部一进口联接，构成用于浓缩糖浆的循环反渗透系统；反渗 透膜组件(25)的透过口(24)与化学反应釜(33)顶部进口联接，构成一个化学反应清洗 循环机构；再一通与结晶罐(19)顶部进口联接；d循环真空浓缩结晶罐由分夹层结晶罐(19)、高压柱塞泵(14)、列管换热器(23)管 道连接组成；结晶罐的底部出口(18)与高压柱塞泵(14)进口联接，高压柱塞泵(14)出 口与列管换热器(23)进口联接，列管换热器(23)出口与结晶罐(19)顶部一进口联接， 结晶罐(19)顶部设置一出口与抽吸蒸汽真空泵(20)联接，即构成一个循环真空浓缩冷却 结晶系统。
专利摘要淀粉原料生产结晶果糖的成套设备由生物反应釜，循环流化床反应器，循环膜分离化学反应釜和循环真空浓缩结晶罐4个单元组成，由通用生物反应釜(44)、蒸汽喷射液化器(45)和高压柱塞泵(1)用管道联接而成；以一个底部两侧设置两个出口(5、6)的储液罐(38)为中心，通过管道把两出口分别与相应器件连接，构成真空浓缩系统，和流化床反应系统；由化学反应釜(33)、超滤膜组件(31)、离子交换双联柱(29)、储液罐(27)、反渗透膜组件(25)和高压柱塞泵(11、13)通过管道连接组成用于化学反应的“固-液分离”循环超滤系统；用于浓缩糖浆的循环反渗透系统；由分夹层结晶罐(19)、高压柱塞泵(14)、列管换热器(23)管道连接组成循环真空浓缩系统。
文档编号C07H3/02GK201801525SQ20102019286
公开日2011年4月20日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者李卫军 申请人:李卫军