一种木糖母液连续饱充除杂设备的制作方法

本实用新型属于木糖母液回收利用技术领域，涉及一种木糖母液连续饱充除杂设备。

背景技术：

木糖是以玉米芯为原料经水解、结晶、精制而成的一种五碳糖，木糖经结晶剩余的木糖母液内含50%左右的木糖。目前国内生产木糖的厂家较多，随着木糖产量的增加，大量的副产品—木糖母液也随之增加，每生产一吨晶体木糖得到将近一吨木糖母液。经木糖母液组分测定，木糖母液中主要含有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等糖成分，同时含有一些胶体、色素等杂质。目前许多厂家将木糖母液以低价出售应用在焦糖色素、饲料酵母等生产中。如何有效的分离木糖母液中木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等成分，有效去除木糖母液中的胶体色素类物质，已经成为木糖行业发展的挑战和机遇。如果可以将木糖母液中有限成分提取出来，杂质去除，将大大提高木糖母液的利用价值，变废为宝，创造效益。

现有制糖厂使用的饱充装置，基本上存在饱充时间长，CO2利用率低，反应不均匀，进出料不连续，糖液pH不能稳定控制，自动化程度低。所以目前还没有很好的连续饱充除杂设备。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种木糖母液连续饱充除杂设备，采用自控系统，连续调节并稳定pH，进出料连续，设备自动化程度高，实现连续化不间断生产，利于提高生产效率，非常适用于工业化大生产。

本实用新型是这样实现的，提供一种木糖母液连续饱充除杂设备，包括加碱单元、连续饱充单元、出料控制单元、CO2供给站、蒸汽站以及饱充后罐，所述加碱单元用于向木糖母液内加入Ca(OH)2碱液，所述连续饱充单元用于将从CO2供给站供给的CO2通入加碱后的木糖母液内进行饱充混合以除去木糖母液中的胶质和色素杂质，所述出料控制单元用于将从CO2供给站供给的CO2以及从蒸汽站输送的蒸汽通入饱充后的木糖母液内，控制并稳定饱充后的木糖母液的pH值，所述饱充后罐用于收集暂存饱充除杂后的木糖母液准备进入下工序，

所述出料控制单元包括出料饱充罐、变频搅拌器、罐温度传感器、罐温度控制器、CO2进气流量控制器、CO2进气调节阀、出料pH传感器、出料pH控制器、蒸汽调节阀及出料开关阀，所述出料饱充罐收集从连续饱充单元输送来的饱充后木糖母液，CO2供给站中的CO2流经CO2进气流量控制器后进入到出料饱充罐中，蒸汽站通过蒸汽调节阀向出料饱充罐中通入蒸汽，所述饱充后罐储存流经出料开关阀的处理后的木糖母液，所述变频搅拌器给出料饱充罐内的木糖母液进行搅拌，所述罐温度传感器监测出料饱充罐的温度，所述出料pH传感器监测木糖母液出料pH值，所述变频搅拌器、罐温度控制器、出料pH控制器与蒸汽调节阀之间相互连锁，所述罐温度控制器根据出料pH值调节蒸汽调节阀的开度，同时控制变频搅拌器，所述变频搅拌器、CO2进气流量控制器、CO2进气调节阀、出料pH控制器之间相互连锁，所述出料pH控制器根据出料pH值控制CO2供给站中输出到出料饱充罐的CO2流量，同时控制变频搅拌器。

进一步地，所述加碱单元包括碱液罐、碱液泵、木糖母液罐、饱充前罐、第一pH传感器，碱液从碱液罐由碱液泵传输到饱充前罐中，与从木糖母液罐来的木糖母液在饱充前罐中进行搅拌混合，混合后的木糖母液再流入连续饱充单元，所述第一pH传感器监测输送到连续饱充单元的加碱后木糖母液的pH值。

进一步地，所述连续饱充单元包括第一连续饱充罐、第一开关阀、第一CO2进气调节阀、第二pH传感器，所述第一连续饱充罐收集加入碱液后的木糖母液，CO2供给站中的CO2进入到第一连续饱充罐中与其内的木糖母液进行饱充除杂，饱充后的木糖母液的流经第一开关阀后进入出料控制单元，所述第二pH传感器监测输送到出料控制单元的饱充后木糖母液的pH值变化。

进一步地，所述木糖母液连续饱充除杂设备设有两级连续饱充单元，所述第二级连续饱充单元包括第二连续饱充罐、第二开关阀、第二CO2进气调节阀、第三pH传感器，第一级连续饱充单元的饱充后木糖母液第二pH控制器进入第二级连续饱充单元的第二连续饱充罐中进行第二次饱充除杂，第二次饱充后的木糖母液的流经第二开关阀后进入出料控制单元；CO2供给站中的CO2进入到第二连续饱充罐中与其内的木糖母液进行第二次饱充混合，所述第三pH传感器监测输送到出料控制单元的第二次饱充后木糖母液的pH值变化。

进一步地，所述第一级连续饱充单元还包括第一出料直通阀，在第一开关阀开启的情况下直接将第一连续饱充罐内的饱充后的木糖母液流入饱充后罐，而不经过第二pH传感器所在的管路；所述第二级连续饱充单元还包括第二出料直通阀，在第二开关阀开启的情况下直接将第二连续饱充罐内的饱充后的木糖母液流入饱充后罐，而不经过第三pH传感器所在的管路。

进一步地，所述出料控制单元还包括出料直通阀，在出料开关阀开启的情况下直接将出料饱充罐内的处理后的木糖母液流入饱充后罐，而不经过出料pH传感器所在的管路。

与现有技术相比，本实用新型的木糖母液连续饱充除杂设备具有如下特点：

1、在线pH监测控制能保证Ca(OH)2碱液的使用量精确，两次连续在线pH监测控制及饱充出料稳定单元，能精准控制木糖母液最终pH值。

2、木糖母液pH值呈连续阶梯性下降，能充分利CO2，用利于CaCO3的生成与沉淀。

3、通过稳定出料pH值与温度，可以有效控制母液中Ca²⁺的含量，减轻后续离子交换的压力。

4、连续进出料，自动生产，效率提高，利于木糖母液连续除杂走向大规模、自动化生产的模式。

5、操作简单，只需根据物料情况调整好参数，启动运行可有效根据碱液pH控制保证母液碱液添加量，以及三次饱充终点pH达到控制CO2使用量。

附图说明

图1为本实用新型的木糖母液连续饱充除杂设备一较佳实施例的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型木糖母液连续饱充除杂设备的较佳实施例，包括加碱单元1、连续饱充单元2、出料控制单元3、CO2供给站4、蒸汽站5以及饱充后罐6。所述加碱单元1用于向木糖母液内加入Ca(OH)2碱液，所述连续饱充单元2用于将从CO2供给站4供给的CO2通入加碱后的木糖母液内进行饱充混合以除去木糖母液中的胶质和色素杂质。所述出料控制单元3用于将从CO2供给站4供给的CO2以及从蒸汽站5输送的蒸汽通入饱充后的木糖母液内，控制并稳定饱充后的木糖母液的pH值。所述饱充后罐6用于收集暂存饱充除杂后的木糖母液准备进入下工序。

所述加碱单元1包括碱液罐11、碱液泵12、碱泵变频控制器13、碱液流量计14、碱液流量控制器15、木糖母液罐16、饱充前罐17、第一pH传感器18及第一pH控制器19。Ca(OH)2碱液从碱液罐11由碱液泵12传输到饱充前罐17中，与从木糖母液罐16来的木糖母液在饱充前罐17中进行搅拌混合，混合后的木糖母液再流入连续饱充单元2。所述碱泵变频控制器13根据第一pH传感器18所测pH值控制碱液流量。所述碱液流量计14监测流经碱液的流量。所述第一pH传感器18监测输送到连续饱充单元2的加碱后木糖母液的pH值。所述碱泵变频控制器13、碱液流量控制器15及第一pH控制器19之间相互连锁，所述第一pH控制器19根据第一pH传感器18监测到的混合后木糖母液的pH值的变化同时控制碱泵变频控制器13和碱液流量控制器15，从而控制进入饱充前罐17的碱液流量，调节加碱后木糖母液出料pH值达到设定值。

所述连续饱充单元2包括第一连续饱充罐21、第一开关阀22、第一CO2进气流量计23、第一CO2进气流量控制器24、第一CO2进气调节阀25、第二pH传感器26、第二pH控制器27。所述第一连续饱充罐21收集加入碱液后的木糖母液，CO2供给站4中的CO2流经第一CO2进气流量计23、第一CO2进气流量控制器24后进入到第一连续饱充罐21中与其内的木糖母液进行饱充除杂，饱充后的木糖母液的流经第一开关阀22后进入出料控制单元3。所述第二pH传感器26监测输送到出料控制单元3的饱充后木糖母液的pH值变化。所述第二pH控制器27、第一CO2进气流量控制器24、第一CO2进气调节阀25之间相互连锁，所述第二pH控制器27根据第二pH传感器23监测到的饱充后木糖母液的pH值的变化同时控制第一CO2进气调节阀24和第一CO2进气流量控制器25，从而控制CO2供给站4中输出到连续饱充单元2的CO2流量。

在本实施例中，所述木糖母液连续饱充除杂设备设有两级连续饱充单元，第一级连续饱充单元如前所述。所述第二级连续饱充单元2'包括第二连续饱充罐21'、第二开关阀22'、第二CO2进气流量计23'、第二CO2进气流量控制器24'、第二CO2进气调节阀25'、第三pH传感器26'、第三pH控制器27'。第一级连续饱充单元2的饱充后木糖母液流经第二pH传感器26后和第二pH控制器27进入第二级连续饱充单元2'的第二连续饱充罐21'中进行第二次饱充除杂，第二次饱充后的木糖母液的流经第二开关阀22'后进入出料控制单元3。CO2供给站4中的CO2流经第二CO2进气流量计23'、第二CO2进气流量控制器24'后进入到第二连续饱充罐21'中与其内的木糖母液进行第二次饱充混合。所述第三pH传感器26'监测输送到出料控制单元3的第二次饱充后木糖母液的pH值变化。所述第三pH控制器27'、第二CO2进气流量控制器24'、第二CO2进气调节阀25'之间相互连锁，所述第三pH控制器27'根据第三pH传感器26'监测到的饱充后木糖母液的pH值的变化同时控制第二CO2进气调节阀24'和第二CO2进气流量控制器25'，从而控制CO2供给站4中输出到第二级连续饱充单元2'的CO2流量。

所述第一级连续饱充单元2还包括第一出料直通阀28。在第一开关阀22开启的情况下直接将第一连续饱充罐21内的饱充后的木糖母液流入饱充后罐6，而不经过第二pH传感器26、第二pH控制器27所在的管路。所述第二级连续饱充单元2'还包括第二出料直通阀28'。在第二开关阀22'开启的情况下直接将第二连续饱充罐21'内的饱充后的木糖母液流入饱充后罐6，而不经过第三pH传感器26'、第三pH控制器27'所在的管路。

所述出料控制单元3包括出料饱充罐31、变频搅拌器32、罐温度传感器33、罐温度控制器34、CO2进气流量计35、CO2进气流量控制器36、CO2进气调节阀37、出料pH传感器38、出料pH控制器39、蒸汽调节阀310、蒸汽开关阀311及出料开关阀312。所述出料饱充罐31收集从第二级连续饱充单元2'输送来的饱充后木糖母液。CO2供给站4中的CO2流经CO2进气流量计35、CO2进气流量控制器36后进入到出料饱充罐31中，蒸汽站5通过蒸汽调节阀310、蒸汽开关阀311向出料饱充罐31中通入蒸汽，使饱充后的木糖母液pH值稳定。然后处理后的木糖母液流经出料开关阀312后进入饱充后罐6。所述变频搅拌器32给出料饱充罐31内的木糖母液进行搅拌。所述罐温度传感器33监测出料饱充罐31的温度。所述出料pH传感器38监测木糖母液出料pH值。所述变频搅拌器32、罐温度控制器34、出料pH控制器39与蒸汽调节阀310之间相互连锁，所述罐温度控制器34根据出料pH值调节蒸汽调节阀310的开度，同时控制变频搅拌器。所述变频搅拌器32、CO2进气流量控制器36、CO2进气调节阀37、出料pH控制器39之间相互连锁，所述出料pH控制器39根据出料pH值控制CO2供给站4中输出到出料饱充罐31的CO2流量，同时控制变频搅拌器32。

所述出料控制单元3还包括出料直通阀313。在出料开关阀312开启的情况下直接将出料饱充罐31内的处理后的木糖母液流入饱充后罐6，而不经过出料pH传感器38、出料pH控制器39所在的管路。

本实用新型方法除杂原理是：Ca(OH)2和CO2生成CaCO3沉淀，该沉淀带正电荷，可以同时吸附木糖母液中的胶体、色素等杂质。在Ca(OH)2和CO2反应过程中，分段控制木糖母液pH，有利于CaCO3絮状沉淀。当木糖母液呈弱碱性时，有利于Ca²⁺逐步转化成CaCO3，当木糖母液呈中性偏极弱酸性保证Ca²⁺绝大部分转化成CaCO3絮状沉淀；当木糖母液呈极弱酸性，保证CO2极微量过量，其中Ca²⁺完全转化成CaCO3沉淀，甚至极少部分转化成Ca(HCO3)2，避免被CaCO3包裹的胶体杂质因为Ca(HCO3)2的生成而再次释放出来，同时也不至于木糖母液中出现大量Ca²⁺，以此达到清除木糖母液杂质的目的，且不增加后续工序负荷。

下面结合具体实施例来进一步说明本实用新型的设备。

实施例1

以pH：3.5，折光60%，木糖含量52%，流量10m³/h的木糖母液为例按照本实用新型的方法进行饱充。

第一步，通过在线第一pH传感器18监测，连锁控制Ca(OH)2流量50L/h，碱液泵12频率控制36Hz，连锁控制调节木糖母液pH值至9.5。

第二步，通过第一级连续饱充单元2和第二级控制单元2'过程使木糖母液pH值呈连续阶梯性下降。第一级连续饱充单元2，通过在线第二pH传感器26监测，连锁控制CO2进料调节阀开度60%，流量22L/h，连锁控制调节木糖母液pH值8.0。再进行第二级控制单元2'，通过在线第三pH传感器26'监测，连锁控制CO2进料调节阀开度35%，流量2L/h，连锁控制调节木糖母液pH值7.0。

第三步：出料控制单元3稳定木糖母液饱充出料pH。由出料pH传感器38在线连锁控制CO2流量为1L/h，由此流量控制CO2进气调节阀37开度15%，木糖母液最终pH值6.5。

通过以上四步木糖母液出料能达到除杂效果，满足了后续工序进料要求。

实施例2

以pH：4.0，折光65%，木糖含量55%，流量10m³/h的木糖母液为例按照本实用新型的方法进行饱充。

第一步，通过在线第一pH传感器18监测，连锁控制Ca(OH)2流量40L/h，碱液泵12频率控制30Hz，连锁控制调节木糖母液pH值至10。

第二步，通过第一级连续饱充单元2和第二级控制单元2'过程使木糖母液pH值呈连续阶梯性下降。第一级连续饱充单元2，通过在线第二pH传感器26监测，连锁控制CO2进料调节阀开度70%，流量25L/h，连锁控制调节木糖母液pH值8.5。再进行第二级控制单元2'，通过在线第三pH传感器26'监测，连锁控制CO2进料调节阀37开度40%，流量2.5L/h，连锁控制调节木糖母液pH值6.5。

第三步：出料控制单元3稳定木糖母液饱充出料pH。由出料pH传感器38连锁控制温度传感50℃，温控连锁控制蒸汽调节阀310开度30%。同时pH连锁控制变频搅拌器32的搅拌频率为45Hz，同时控制CO2进气调节阀37开度为0%，木糖母液最终pH值6.5。

通过以上四步木糖母液出料能达到除杂效果，满足了后续工序进料要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。