一种葡萄糖降温结晶设备及葡萄糖降温结晶工艺

摘要

本发明提出了一种葡萄糖降温结晶设备及葡萄糖降温结晶工艺，包括：制冷机、板式换热器、收水槽和结晶罐；板式换热器的降温结晶水出口通过降温结晶水输送管道与结晶罐外部的降温夹套的进水口相连接，降温夹套的出水口通过管路与收水槽相连接；结晶罐内设有降温搅拌盘管，降温搅拌盘管的右侧进水口与降温结晶水输送管道相连通，降温搅拌盘管的左侧出水口通过管路与收水槽相连接；结晶罐的右上部还设有与其内腔相连通的无菌压缩空气入口。本发明的有益效果如下：通过合理的设备结构和热交换方式，使葡萄糖在结晶过程中形成大小均匀、坚固、适合固液分离的晶粒，不产生伪晶或并晶现象，实现葡萄糖结晶的高收率和优质提纯，极大地提高了葡萄糖产品的成品质量和成品率。

说明书

技术领域

本发明涉及葡萄糖生产加工用设备及工艺技术领域，特别是指一种葡萄糖 降温结晶设备及葡萄糖降温结晶工艺。

背景技术

结晶是葡萄糖生产过程中的一个关键工序，葡萄糖是酵母菌繁殖的最好养 分，葡萄糖降温结晶温度是从43℃降到22℃，注罐糖浆的PH是3.5～4.5，上述 温度环境和酸碱度环境都是酵母菌繁殖的最佳条件，葡萄糖结晶过程中如何防 止糖膏发酵，一直以来都是葡萄糖生产过程中最难解决的问题。

葡萄糖晶体的颗粒大小和均匀程度不仅严重影响着结晶收率和商品糖收 率，也是提高产品内在质量的关键。结晶是一个提纯的过程，葡萄糖结晶过程 的任务是最大可能的提出纯葡萄糖，将杂质留在母液中，而且母液中所留的纯 葡萄糖越少越好，也就是结晶收率越高越好，所以，葡萄糖结晶工艺和结晶设 备的选择是葡萄糖生产成本的关键。

葡萄糖在55℃以上是以无水状态存在，在55℃以下是以一个结晶水形式存 在。葡萄糖结晶在生产应用上主要有两种工艺和设备，一种结晶工艺是加热蒸 发除去糖液中的水分，使糖液浓度增高，投掷糖粉刺激起晶，然后再经过降温 助晶，形成糖膏进行分离，这种工艺叫煮糖，煮糖结晶一般适用于无水糖的结 晶；另一种结晶工艺就是降温结晶生产一水结晶葡萄糖，一般是将糖液温度从 43℃降到22℃，这主要是利用了葡萄糖在不同温度下的溶解度差异，葡萄糖在 43℃的溶解度是64.15％，22℃的溶解度是48.81％，葡萄糖糖液从43℃降到22℃ 就有15.34g/ml的晶体析出形成固体，而43℃时的过饱和系数为1.15-1.25，实际 结晶出的固体糖为17.641-19.175g/ml。通过分离设备进行固液分离就得到固体葡 萄糖粉。

葡萄糖是微生物最好的碳源，葡萄糖降温结晶的温度和PH值都是酵母菌、 霉菌等微生物繁殖的最佳环境，而葡萄糖降温结晶过程的持续时间一般是56～72 小时，因此，葡萄糖在降温结晶过程中很容易染菌发酵。

葡萄糖在医(食)用上除了具有增加营养、作为药剂戴体、改善食物色味 的功能外，还能利尿、解毒，无论是作为药用还是作为食用，葡萄糖的生产过 程是绝对不能添加任何防腐剂的。因此，如何防止葡萄糖降温结晶过程中的发 酵，就成为葡萄糖结晶工艺和结晶设备的质量关键，同时也是整个葡萄糖行业 降耗节能、降低生产成本、提高产品收率以及确保成品糖质量的关键问题。

发明内容

本发明提出一种葡萄糖降温结晶设备及葡萄糖降温结晶工艺，解决了现有 技术中葡萄糖降温结晶过程容易染菌发酵、收率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种葡萄糖降温结晶设备，包括：制冷机、板式换热器、收水槽和结晶罐； 所述制冷机通过冷水输送管道与所述板式换热器的冷水进口连接，所述板式换 热器的冷水出口通过冷水回流管道与所述制冷机连接；所述收水槽中的降温结 晶水通过热交换管道与所述板式换热器的降温结晶水入口连接，所述板式换热 器的降温结晶水出口通过降温结晶水输送管道与所述结晶罐外部的降温夹套的 进水口相连接，所述降温夹套的出水口通过管路与所述收水槽相连接；所述结 晶罐的右上部设有与其内腔相连通的进料口，所述结晶罐的左侧端的下部设有 与其内腔相连通的放料阀；所述结晶罐内设有降温搅拌盘管，所述降温搅拌盘 管的右侧进水口与所述降温结晶水输送管道相连通，所述降温搅拌盘管的左侧 出水口通过管路与所述收水槽相连接；所述结晶罐的右上部还设有与其内腔相 连通的无菌压缩空气入口；所述冷水输送管道上设有进水阀门；所述降温结晶 水输送管道上设有管道泵。

作为优选，所述进水阀门为自动调节阀。

作为优选，所述结晶罐左侧中轴到上边缘的1/3位置处设有温度采集点，所 述温度采集点将其感知到的温度信号输送给用于调节所述进水阀门的控制系 统。

作为优选，所述收水槽为敞开式收水槽，其上设有降温结晶水补水口。

作为优选，所述放料阀为柱塞阀，所述柱塞阀的阀体与所述结晶罐的内壁 平齐，所述柱塞阀的阀体上方设有观察口。

作为优选，所述降温夹套分为4～5间隔，所述间隔与所述降温夹套内侧壁 之间为满焊；所述降温夹套的厚度为5厘米。

作为优选，所述降温搅拌盘管为管道式降温搅拌盘管。

一种葡萄糖降温结晶工艺，其方法步骤如下：

(1)将浓度为69％～73％的蒸发糖浆通过进料口加入到结晶罐内，结晶罐 内事先留有占结晶罐罐体体积1/3的葡萄糖糖膏，搅拌设定的时间；

(2)开启管道泵，使降温结晶水在葡萄糖降温结晶设备中循环流动起来；

(3)根据从温度采集点测得的设备温度情况，进水阀门自动调节冷水的进 水量；

(4)结晶罐运行过程中，通过无菌压缩空气入口向结晶罐内通入无菌压缩 空气，当降温结晶时间达到规定值后，停止管道泵；

(5)打开结晶罐的放料阀，结晶好的葡萄糖糖膏会随着输送螺旋被输送到 分离工序进行固液分离，得到葡萄糖粉；

(6)当结晶罐中残留的葡萄糖糖膏占结晶罐罐体体积的1/3时，关闭放料 阀；

(7)继续向结晶罐内加料进行下一个结晶循环。

作为优选，所述步骤(1)中的搅拌时间为2小时。

作为优选，所述步骤(4)中还包括如下步骤：

观察结晶罐罐体上方收水槽中各段的水量和流速，然后及时通过降温结晶 水补水口补充降温结晶水。

上述步骤(4)中的降温结晶时间是否达到规定值是通过葡萄糖降温结晶曲 线规定的结晶时间判定的。

上述葡萄糖降温结晶设备的运行原理如下：

冷水(7～10℃)从制冷机中出来，经板式换热器与降温结晶水进行热交换 后回到制冷机，实现对降温结晶水的降温作用；降温结晶水从收水槽中出来， 经板式换热器与冷水热交换后被降温，然后从板式换热器中流出，经降温结晶 水输送管道进入位于结晶罐中的降温搅拌盘管内；充满降温结晶水的降温搅拌 盘管高速运转，起到对结晶罐中的蒸发糖浆进行降温结晶的作用。

本发明的有益效果为：

通过合理的设备结构和热交换方式，使葡萄糖在结晶过程中形成大小均匀、 坚固、适合固液分离的晶粒，不产生伪晶或并晶现象，实现葡萄糖结晶的高收 率和优质提纯，极大地提高了葡萄糖产品的成品质量和成品率。

通过在结晶罐内通入无菌压缩空气，使结晶罐内始终处于微正压状态，从 而杜绝葡萄糖在结晶过程中发酵，保证产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述葡萄糖降温结晶设备的整体结构示意图；

图2为葡萄糖降温结晶曲线图；

图3为图1中降温搅拌盘管的左视图；

图4为图1中放料阀的结构示意图；

图中：

1、制冷机，2、板式换热器，3、收水槽，4、结晶罐，5、降温夹套，6、 降温搅拌盘管，7、进料口，8、放料阀，9、进水阀门，10、降温结晶水补水口， 11、无菌压缩空气入口，12、温度采集点，13、管道泵，14、冷水输送管道， 15、冷水回流管道，16、热交换管道，17、降温结晶水输送管道；81、阀体， 82、观察口，83、放料口，84、手轮，85、丝杠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种葡萄糖降温结晶设备，包括：制冷机1、板式换热器2、收水槽3和结 晶罐4；制冷机1通过冷水输送管道14与板式换热器2的冷水进口连接，板式 换热器2的冷水出口通过冷水回流管道15与制冷机1连接；收水槽3中的降温 结晶水通过热交换管道16与板式换热器2的降温结晶水入口连接，板式换热器 2的降温结晶水出口通过降温结晶水输送管道17与结晶罐4外部的降温夹套5 的进水口相连接，降温夹套5的出水口通过管路与收水槽3相连接；结晶罐4 的右上部设有与其内腔相连通的进料口7，结晶罐4的左侧端的下部设有与其内 腔相连通的放料阀8；结晶罐4内设有降温搅拌盘管6，降温搅拌盘管6的右侧 进水口与降温结晶水输送管道17相连通，降温搅拌盘管6的左侧出水口通过管 路与收水槽3相连接；结晶罐4的右上部还设有与其内腔相连通的无菌压缩空 气入口11；冷水输送管道14上设有进水阀门9；降温结晶水输送管道17上设 有管道泵13。

上述降温结晶水为来自二级反渗透膜滤设备的纯化水，从而避免蒸汽消毒 杀菌有水垢附着到结晶罐4的内壁上，从而避免水垢影响温度传导。

上述结晶罐4左侧中轴到上边缘的1/3位置处设有温度采集点12，温度采 集点12将其感知到的温度信号输送给用于调节进水阀门9的控制系统。

上述收水槽3为敞开式收水槽，其上设有降温结晶水补水口10。便于观察 各路降温结晶水的流量和循环降温结晶水的总量。上述放料阀8为柱塞阀，柱 塞阀的阀体与结晶罐4的内壁平齐，柱塞阀的阀体上方设有观察口。

上述降温夹套5分为4～5间隔，间隔与降温夹套5内侧壁之间为满焊，从 而避免水降温结晶水在降温夹套5中走短路；降温夹套5的厚度为5厘米。

上述降温搅拌盘管6为管道式降温搅拌盘管。

上述放料阀8包括阀体81、手轮84和丝杠85，手轮84通过丝杠85与阀 体81连接；阀体81的上方设有观察口82，阀体81的下方设有放料口83。转 动手轮84可以控制放料口83的开启或关闭，从而控制放料操作。

一种葡萄糖降温结晶工艺，其方法步骤如下：

(1)将浓度为69％～73％的蒸发糖浆通过进料口7加入到结晶罐4内，结 晶罐4内事先留有占结晶罐罐体体积1/3的葡萄糖糖膏，搅拌2小时，使新注进 来的物料与原来遗留的葡萄糖糖膏(晶种)充分混合；

上述蒸发糖浆的制备方法如下：把净化后的葡萄糖液经真空降膜蒸发器蒸 浓到浓度为69～73％，同时用食用磷酸调节PH值为3.5～4.5，然后经板式换热器 降温到51～55℃。

(2)开启管道泵13，使降温结晶水在葡萄糖降温结晶设备中循环流动起来；

(3)根据从温度采集点12测得的设备温度情况，进水阀门9自动调节冷 水的进水量；

(4)结晶罐4运行过程中，通过无菌压缩空气入口11向结晶罐4内通入 无菌压缩空气，当降温结晶时间达到规定值后，停止管道泵13；

在结晶过程中，结晶罐4内除葡萄糖糖膏外充满无菌压缩空气，结晶罐4 内始终处于微正压状态，从而杜绝葡萄糖在结晶过程中发酵，保证产品质量。

观察结晶罐4罐体上方收水槽3中各段的水量和流速，然后及时通过降温 结晶水补水口10补充降温结晶水；

(5)打开结晶罐4的放料阀8，结晶好的葡萄糖糖膏会随着输送螺旋被输 送到分离工序进行固液分离，得到葡萄糖粉；

(6)当结晶罐4中残留的葡萄糖糖膏占结晶罐罐体体积的1/3时，关闭放 料阀8；

(7)继续向结晶罐4内加料进行下一个结晶循环。

上述步骤(4)中的降温结晶时间是否达到规定值是通过葡萄糖降温结晶曲 线规定的结晶时间判定的，如图2所示。

上述进水阀门9为自动调节阀，其调节信号为葡萄糖降温结晶曲线，其设 定的启动温度为低于曲线温度5摄氏度。

上述管道泵13的扬程、流量选择按照降温夹套5的流速为0.1米/秒。

上述降温搅拌盘管6的搅拌转速为0.6周/分钟。

上述葡萄糖降温结晶设备的运行原理如下：

冷水(7～10℃)从制冷机1中出来，经板式换热器2与降温结晶水进行热 交换后回到制冷机，实现对降温结晶水的降温作用；降温结晶水从收水槽3中 出来，经板式换热器2与冷水热交换后被降温，然后从板式换热器2中流出， 经降温结晶水输送管道17进入位于结晶罐4中的降温搅拌盘管6内；充满降温 结晶水的降温搅拌盘管6高速运转，起到对结晶罐4中的蒸发糖浆进行降温结 晶的作用。

上述过程中，当降温夹套5和降温搅拌盘管6中都充满降温结晶水后，才 能启动管道泵13。

综上所述，本发明通过合理的设备结构和热交换方式，使葡萄糖在结晶过 程中形成大小均匀、坚固、适合固液分离的晶粒，不产生伪晶或并晶现象，实 现葡萄糖结晶的高收率和优质提纯，极大地提高了葡萄糖产品的成品质量和成 品率。

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