[发明专利]一种分级回收糖蜜中色素和糖的系统及其处理方法

说明书

本发明提供了一种分级回收糖蜜中色素和糖的系统及其处理方法，所述系统包括依次连接的微滤膜处理装置、非极性树脂吸附装置、超滤膜处理装置、纳滤处理装置、除盐装置和反渗透处理装置。所述处理方法包括：对经过稀释分离的糖蜜依次进行微滤膜处理、非极性树脂吸附、超滤膜处理、纳滤处理、除盐处理和反渗透处理。本发明提供的工艺能够实现糖蜜的循环套用和高值化利用，减少树脂再生产生的高盐废水，避免超滤膜污染的同时增加蔗糖透过率，从而降低膜法处理糖蜜的成本。

技术领域

本发明属于精制糖蜜技术领域，涉及一种分级回收糖蜜中色素和糖的系统及其处理方法。

背景技术

糖蜜是制糖过程的副产物，含有丰富的糖类等还原性物质。甘蔗糖蜜是以甘蔗为原料，经过压榨、蔗汁澄清净化、过滤处理、蒸发浓缩和结晶制糖后产生的深棕色、粘稠状副产物，俗称桔水。甘蔗糖蜜的产量为原料甘蔗的2.5wt％～3.0％，总糖含量约为50wt％，糖锤度大于60％。其中糖分主要是蔗糖、葡萄糖和果糖。除此以外，甘蔗糖蜜中还含有大量无机盐和多种色素，如黄酮类色素、酚类色素、美拉德色素和焦糖色素等。甘蔗糖蜜多用作发酵底物生产酒精、味精和有机酸等，但由于过多色素和无机盐的存在，导致产生大量高盐高COD的发酵废水，不仅降低了糖蜜的经济价值，还带来了严重的环境污染。

糖蜜主要是在甘蔗清汁蒸发结晶过程中，色素、还原糖和无机盐等杂质累积以及生成所导致产生的。对糖蜜中色素、还原糖和无机盐的去除可以实现糖蜜的循环套用，从而实现糖蜜的高值化利用。CN 105063247A公开了一种利用多级膜过滤技术精制甘蔗混合汁的制糖工艺，其采用超滤和纳滤膜对甘蔗混合汁进行脱色和去除还原糖，以降低甘蔗混合汁的色值并提高其纯度，减少糖蜜的生成。此外，也有采用活性炭、微滤膜或离子交换树脂对糖蜜澄清脱色精制的报道，然而由于糖蜜的成分复杂，都无法实现对糖蜜中还原糖的利用。CN107435084A提出利用多级膜过滤对甘蔗糖蜜进行精制的新工艺，首先采用超滤膜对稀释离心后的糖蜜进行脱色澄清处理，超滤浓缩液用于天然色素提取，超滤透过液通过离子交换树脂进一步脱色和除盐后进入纳滤膜系统，经纳滤膜浓缩除杂后，富含蔗糖的纳滤浓缩液继续循环套用结晶生产白砂糖，富含还原糖的纳滤透过液经过反渗透膜浓缩后可用于制备功能糖饮料，反渗透透过液用于超滤膜处理过程中糖蜜的稀释和洗滤。但是，这种工艺在实际应用中存在以下三个问题：(1)甘蔗糖蜜中存在部分胶体悬浮物，难以通过离心去除，将影响从超滤浓缩液中提取的色素品质；(2)糖蜜中的非极性色素易吸附在超滤膜表面，形成膜污染，降低膜通量并减少蔗糖的透过率(增加渗透压，浪费洗滤水)；(3)超滤透过液中含有大量小分子色素和高价盐离子，后续离子交换树脂处理负荷重，酸碱洗脱液用量大，产生大量高盐废水。这些问题都会增加糖蜜精制的成本并降低其产品附加值。

因此，如何实现糖蜜的全组分和高值化利用，并且工艺更绿色环保、易于连续化和自动化生产已成为目前研究的热点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种分级回收糖蜜中色素和糖的系统及其处理方法，以实现糖蜜的循环套用和多组分回收，该工艺绿色环保，易于连续化和自动化生产，无化学添加剂。

第一方面，本发明提供了一种分级回收糖蜜中色素和糖的系统，所述系统包括依次连接的微滤膜处理装置、非极性树脂吸附装置、超滤膜处理装置、纳滤处理装置、除盐装置和反渗透处理装置。

本发明所述系统也可以称为装置、设备或者生产装置以及其的组合等。

本发明所述系统中依次相连，具体的指：微滤膜处理装置的透过液出口与非极性树脂吸附装置的处理液入口相连，非极性树脂吸附装置处理后的液体与超滤膜处理装置的处理液入口相连，超滤膜处理装置的透过液出口与纳滤处理装置的处理液入口相连，纳滤处理装置的透过液与除盐装置的处理液入口相连，除盐装置处理后的液体进入反渗透处理装置。

本发明提供的利用多级膜过滤和树脂吸附对糖蜜进行精制的系统和方法，采用了微滤-非极性树脂吸附-超滤-纳滤-除盐-反渗透的集成技术，实现了对糖蜜中糖和色素的分级利用。