一种蔗糖脱钙方法及系统与流程

本发明涉及化工，特别是指一种蔗糖脱钙方法及系统。

背景技术：

1、现有的蔗糖生产工艺中，大部分是对蔗糖脱色的研究，如中国专利200610045781.1和 200610045680.4公布了一种食糖脱色用活性炭的制备方法，以活性炭对食糖脱色；中国专利200410060780.5公布了一种用膜清净甘蔗制糖清汁的工艺。

2、另外，中国专利201010571078.0公布了一种制糖脱色脱钙树脂的再生方法及再生废液的回用方法，此专利技术有其自身优势，但是此种方法处于实验室阶段，在实际工业化生产时会造成蔗糖纯度下降，蒸发浓缩出料颜色加深，经研究发现是脱钙处理后的蔗糖原料还原性糖增加。其次此专利，脱钙树脂再生剂用量4-6bv，实际生产中脱色工序产生的再生废液通常低于4bv，还需要添加盐水，在实际工业化生产时也不适用。

3、基于此，蔗糖生产脱钙目前的工业化生产还是停留不前，因为无法将钙盐彻底去除，在后续工序蒸发时，钙盐析出沉积在蒸发器加热管上，沉积到一定程度后，造成蒸发所需生蒸汽用量增加，蒸发换热效果差时，只能请专业高压清洗人员对蒸发加热室内的钙盐清洗。

技术实现思路

1、本发明主要解决的是采用脱色树脂再生废液对蔗糖脱钙树脂再生后获得的蔗糖纯度下降的技术问题，提供一种新的蔗糖脱钙方法，能够提高蔗糖的纯度。

2、本发明提供一种蔗糖脱钙方法，采用连续多柱离子交换法去除蔗糖原料中的钙离子，用于蔗糖脱钙的离子交换树脂柱采用蔗糖提纯生产中的脱色工序中脱色离子交换树脂的再生废液经过酸中和后获得的液体作为再生剂。

3、用于蔗糖脱钙的离子交换树脂柱的再生剂来源于蔗糖提纯生产中的纳滤浓缩工序的废卤水原料。蔗糖生产中的一个工序是脱色工序，脱色树脂再生时使用的是盐碱水，再生废液包括脱色树脂再生时产生的含色素废水以及再生后树脂水淋洗的废水，含部分未利用的氯化钠及氢氧化钠，若直接排掉，污水处理站处理难度大，处理费用高，大部分工厂的处理方法是用纳滤浓缩提取出全部的氯化钠及氢氧化钠后继续利用，但是脱色工序的再生废液ph值较高，会腐蚀纳滤膜芯。利用纳滤设备时，通常纳滤膜要求是在中性条件下进行浓缩，而适合浓缩再生废液的碱性纳滤膜造价又极其昂贵，工厂的选择是加入部分盐酸将再生废液中和成中性后再进纳滤膜。此时，再生废液经酸中和的液体就是纳滤浓缩工序的废卤水原料，使用该废卤水原料对脱钙树脂进行再生，既可以达到提高蔗糖纯度的作用，还能大大减少废卤水的产生量，间接降低了污水处理站的负荷。

4、再生剂的ph值为5.5-7.5。

5、连续多柱离子交换法去除蔗糖中的钙离子的方法包括如下工序：

6、生产工序：蔗糖通过多根并联设置的离子交换树脂柱的树脂层进行离子交换对蔗糖进行脱钙得到脱钙蔗糖溶液；

7、擦洗工序，用洁净空气将生产工序中失效的离子交换树脂柱内树脂松动；

8、反洗工序：用水洗出生产工序中失效的离子交换树脂柱内糖液及树脂柱内杂质；

9、再生工序：用再生剂对完成反洗工序后的多根串联设置的离子交换树脂柱进行再生；

10、淋洗工序：用水对完成再生工序的多根串联设置的离子交换树脂柱进行清洗。

11、生产工序的进料方式是上进料下出料。

12、擦洗工序的进气方式是下进气上排气。用洁净空气将离子交换树脂柱内树脂松动；传统工艺无此工序，该工序的目的是树脂松动后，提高树脂的再生利用率及再生效果，避免树脂长时间挤压造成的树脂破碎及结块现象。

13、反洗工序的进水方式是下进水上出料。用水将离子交换树脂柱内糖液及树脂柱内大量杂质洗出。

14、再生工序的进料方式为上进料下出液方式。

15、再生工序采用3根离子交换树脂柱串联设置。再生工序的第一个离子交换树脂柱上进料口进再生剂，下出料串到第二个离子交换柱的上进料口，第二个离子交换树脂柱的下出料串到第三个离子交换树脂柱的上进料口，自第三个离子交换树脂柱的下口排出，3根离子交换柱是最优的串联再生方式，减少离子交换树脂柱数量会造成再生的不彻底，或者是再生剂用量大，增加离子交换树脂柱又会加大了前期设备的投入。造成新生产车间的预算增加。3根离子交换柱再生剂的用量也稳定控制在1-2bv。

16、淋洗工序的进料方式为上进水下出料方式。

17、淋洗工序的出料溶液加入到再生剂管道中与再生剂混合进入到再生工序中的离子交换树脂柱中。

18、淋洗工序采用2根离子交换树脂柱串联设置。2根离子交换树脂柱串联淋洗，淋洗工序的第一个离子交换树脂柱进水，下出料串到第二个离子交换树脂柱的上进料口，第二个离子交换树脂柱的下出料串到再生工序的再生剂管道上， 2个离子交换柱串联淋洗且串联到再生工序，节约了水的用量，同时减少了离子交换树脂柱数量，降低了前期设备投资费用。

19、离子交换树脂的单柱体积为1-3m3。

20、离子交换树脂柱中的树脂为na型阳离子交换树脂。

21、本发明还提供一种蔗糖脱钙系统，采用连续多柱离子交换树脂去除蔗糖中的钙离子，系统包括：

22、生产区：包括多根并联设置的离子交换树脂柱，蔗糖进料管道分别与离子交换树脂柱连通，蔗糖通过多根并联的离子交换树脂柱的树脂层进行离子交换对蔗糖进行脱钙后获得脱钙蔗糖溶液；

23、擦洗反洗区：包括从生产区切换来的失效离子交换树脂柱，与压缩空气管道和进水管道连通，先用洁净空气将离子交换树脂柱内树脂松动，然后再用水将离子交换树脂柱内糖液及树脂柱内杂质洗出；

24、再生区：包括从擦洗反洗区切换来的多根串联连接的离子交换树脂柱，纳滤浓缩工序的废卤水原料管道与该区离子交换树脂柱连通，纳滤浓缩工序的废卤水原料进入到离子交换树脂柱内，对树脂进行再生；

25、淋洗区：包括从再生区切换来的离子交换树脂柱，进水管道与该区离子交换树脂柱连通，水进入到离子交换树脂柱内，将柱内残余再生剂清洗出去；

26、生产区、擦洗反洗区、再生区、淋洗区的离子交换树脂柱顺次切换，每次切换一根离子交换树脂柱，每个工作区的离子交换树脂柱始终保持数量不变。

27、进一步，蔗糖脱钙系统包括：

28、生产区的离子交换树脂柱的上口与蔗糖进料管道连通，下口与脱钙出料罐连通；

29、擦洗反洗区的离子交换树脂柱的下口与进水管道和压缩空气管道连通，进水管道与压缩空气管道上均设置开关阀，上口通过管道与甜水罐和反洗出料缓冲罐连通；

30、再生区的第一根离子交换树脂柱的上口与中和后废卤水罐相连，最后一根离子交换树脂柱的下口与钙液缓冲罐连通；

31、淋洗区的离子交换树脂柱的上口与进水管道连通，下口与再生区的进再生剂管道连通。淋洗液用于再生区，因此，淋洗液能够充分利用。

32、本发明的连续多柱离子交换系统，采用高效智能自动化控制各管道上的阀门开闭，以满足蔗糖生产过程连续、均衡、稳定的生产前提条件。

33、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

34、由于现有技术中的脱色树脂再生废液用于脱钙树脂再生方法在工业生产中出现了蔗糖纯度下降、色度增加等问题，因此该方法虽然在2010年就研发出来，但一直无法真正运用到大生产中，经过反复试验，找到了蔗糖纯度下降的主要原因是脱钙树脂再生后再次切入脱钙生产时出现了蔗糖ph增加。ph升高后，蔗糖原料中还原性糖增加，后道工序蒸发浓缩时造成出料颜色加深，蔗糖纯度发生下降。通过降低脱色树脂再生废液的ph值解决了该问题后。进一步发现通常的脱色树脂再生废液进行纳滤浓缩前就需要盐酸进行中和，中和后再生废液的ph值范围符合脱钙树脂再生剂要求，因此将纳滤浓缩的废卤水原料直接用于脱钙树脂再生，真正解决盐碱水再生出现的脱钙树脂ph增加的难题。

35、本发明的蔗糖脱钙方法和系统获得脱钙蔗糖溶液，即洁净蔗糖溶液，进入后续蒸发器等工序后，大大减少了蒸发器、结晶煮糖等设备的结垢现象，不再因为要对蒸发器等设备进行除垢而停止生产，实现了蔗糖的连续生产，节省人工费用。同时也延长了蒸发器和结晶煮糖设备的使用寿命。

36、本发明的蔗糖脱钙方法和系统的脱钙效果较好，经脱钙后钙离子含量由脱钙前的300-500ppm，降到脱钙后的0-20ppm以下，处理量在100-200bv，脱钙率高达95%以上。

37、脱钙树脂的再生剂选用脱色工序再生废液经酸中和后获得的液体，该液体中含有大量的氯化钠，初步的研究认为脱色树脂再生废液中的nacl和色素对脱钙树脂再生有作用，通过盐酸中和降低了再生废液的ph值，但不影响nacl和色素的再生作用，采用此再生剂再生，减少了实际大生产时污水的排放，降低了工业生产的生产成本。

38、通过淋洗区出料与再生区进料串联，保证了脱色工序再生废液足够用于脱钙树脂再生，不需要再补充配制脱钙树脂再生剂。

39、本发明的设计能充分利用树脂，将树脂的利用率发挥到最大，在实际大生产时，能节省树脂用量。