木糖醇蒸發(fā)結晶器

一、木糖醇生產(chǎn)概述：

能夠用于提取木糖的植物纖維原料必須滿足兩個要求：半纖維素含量較高且半纖維素聚糖鏈的單糖以木糖為主。 目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)木糖所使用的植物纖維原料有玉米芯、甘蔗渣和樺樹造紙廢液，其中以玉米芯為最佳。在我國只有玉米芯和甘蔗渣兩種原料。

玉米芯制取木糖（D－木糖）的工藝過程可 以分成三大部分：1.水解、2.精制和3.提取。

水解是將玉米芯中含有的戊聚糖通過硫酸催化水解得到單分 子戊糖水解液，其中的戊糖主要是木糖。

精制是為了去除水解液中含有的固體懸浮物、有機有色物質(zhì)、硫酸催化劑、膠粘性物質(zhì)及灰分等雜質(zhì)，得到比較純凈的戊糖水溶液。

提取是通過濃縮和結晶的辦法使木糖以晶體形式從水溶液中析出并同時與其它戊糖分離，與從而得到髙純度的結晶木糖成品。

水解液經(jīng)過凈化后，絕大部分非糖雜質(zhì)被去除，得到了潔凈的木糖溶液。但其中尚含有葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、核糖和赤蘚戊酮糖等。木糖的結晶一是將木糖以結晶體的形式從糖液中提取出來得到便于銷售的固體產(chǎn)品，二是木糖進一步與雜糖分離，得到純凈的木糖產(chǎn)品。

結晶木糖的提取是制造木糖的最終工序，包括濃縮、結晶、離心分離、干燥和包裝五個步驟。

二、木糖醇濃縮階段

濃縮是為結晶創(chuàng)造必要條件，糖液通過濃縮提高濃度，也就提高了單位水里溶解的木糖量。

經(jīng)過凈化以后的木糖溶液濃度在12～16％之間，需要濃縮到81～83％，濃縮倍數(shù)在5～7之間。由于濃縮倍數(shù)較大且最終出料濃度較高，若采用一套多效蒸發(fā)器一步到位濃縮，末效的流量將會與一效差距過大對蒸發(fā)器運行不利，而且髙濃度糖液的沸點升高很多，將導致一效溫度髙企對糖造成危害。所以凈化后糖液的濃縮一般采用兩段進行，第一段采用多效（三效或四效）降膜蒸發(fā)器將糖液濃縮到55～60％，第二段再通過單效蒸發(fā)器將糖液由55～60％濃縮到81～83％。

第二段濃縮采用的蒸發(fā)器一般有兩種，一種是中央降液循環(huán)列管式蒸發(fā)器，俗稱標準式中央循環(huán)蒸發(fā)器，屬周期性操作間歇式蒸發(fā)器；另一種是降膜蒸發(fā)器，連續(xù)出料。建議采用標準式蒸發(fā)器，因為髙濃度糖漿繼續(xù)濃縮時，蒸發(fā)水量的細小變化都會導致糖液濃度的較大變化。若采用降膜蒸發(fā)器濃縮，進出料都是連續(xù)的，濃度上升很快，需要很強的操作經(jīng)驗，否則瞬時出料濃度波動很大，難以控制最終的出料濃度和自然起晶量；標準式蒸發(fā)器由于間歇操作，蒸發(fā)器內(nèi)始終存有大量的糖漿，濃度是逐漸上升的，上升到需要濃度時停機出料，最終的出料濃度和自然起晶量都很方便控制。

以往木糖行業(yè)第一段濃縮到38～40％，但從節(jié)能的角度看，第一段是采用多效蒸發(fā)，應該濃縮到55～60％，讓多效蒸發(fā)器盡量多蒸發(fā)一些水分，減小單效蒸發(fā)器的蒸發(fā)水量顯然可以節(jié)約新鮮蒸汽的消耗量。

三、木糖醇結晶器

結晶是利用木糖在水中的溶解度隨溫度下降而減小的特性，先在高溫下濃縮糖液使水中溶解的糖量達到極限，然后通過降溫，溶解度下降，超出水溶解能力的木糖析出形成木糖結晶。

在木糖形成結晶析出時，其它雜糖因為量少達不到過飽和仍溶解在水中而不析出，只有極少量在木糖結晶時與木糖混雜在一起。

在某一個固定溫度下，單位量的水所能溶解木糖的最大量稱為木糖在該溫度的溶解度，此時的木糖溶液為飽和溶液，不能再繼續(xù)溶解木糖。單位量的水溶解了超出其溶解度的木糖，形成了木糖的過飽和溶液，其中糖量除以其溶解度對應糖量即為過飽和溶液的過飽和度（過飽和系數(shù)）。因為木糖的飽和溶液，不能再繼續(xù)溶解木糖，所以過飽和溶液不能通過往溶液中添加過量的固體糖溶解而得，只能通過飽和溶液降溫溶解度下降而得，或者通過濃縮從飽和溶液繼續(xù)蒸發(fā)水分而得。

過飽和系數(shù)1.0～1.3的木糖溶液，其中存在的木糖晶體可以長大，過飽和系數(shù)超過1.3的木糖溶液，會自動產(chǎn)生新的晶粒析出。木糖結晶的過程就是通過濃縮產(chǎn)生過飽和系數(shù)超過1.3的木糖溶液，自動產(chǎn)生晶粒（自然起晶），然后進入結晶機中冷卻降溫，通過控制降溫速度使木糖膏的過飽和系數(shù)保持在1.1～1.2之間，晶體逐漸長大。

木糖結晶的時間越長即速度控制的越慢，結晶體的晶形越好，晶粒越密實，結晶收率也越高。經(jīng)驗表明，木糖的結晶時間以60小時為佳。

木糖膏完成結晶后，除了已經(jīng)析出成為晶體的木糖外，仍有一部分剩余的木糖與其它雜糖一起溶解在水分中，這部分溶解態(tài)的糖與水分組成的糖漿溶液我們稱之為母液。

木糖常用結晶設備為臥式降溫結晶機，依靠轉(zhuǎn)動的臥式攪拌螺帶混勻糖膏并保持晶粒懸浮而不沉降。小型的結晶機（8立方以下）依靠冷卻夾套通冷卻水降溫，大型的結晶機（9立方以上）除了帶冷卻夾套外還在攪拌螺帶上加設了冷卻盤管。 結晶機的冷卻夾套為常壓設計，通常應設呼吸口，應避免對結晶機夾套的打壓試驗或讓夾套承受水壓，但可以用水常壓試漏。

為了保證冷卻夾套或冷卻盤管中冷卻水水溫的均勻穩(wěn)定和避免換熱面結垢，每臺結晶機宜設單獨的循環(huán)冷卻水泵來循環(huán)其冷卻水，讓循環(huán)冷卻水通過換熱器與外界冷源換熱降溫。

四、木糖醇離心分離

離心分離是利用離心機高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓（篩籃）產(chǎn)生的離心力使糖膏中的木糖晶體與母液分離的過程。經(jīng)過離心分離，得到固態(tài)的木糖結晶體保留在離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的濾布內(nèi)，母液透過濾布和轉(zhuǎn)鼓篩籃的縫隙進入母液池。
 

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