木糖醇蒸發(fā)結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)晶一是將木糖以結(jié)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(jié)晶木糖的提取是制造木糖的最終工序，包括濃縮、結(jié)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(jié)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(jié)晶器

結(jié)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(jié)晶。

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

木糖膏完成結(jié)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(jié)晶設(shè)備為臥式降溫結(jié)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(jié)晶機（8立方以下）依靠冷卻夾套通冷卻水降溫，大型的結(jié)晶機（9立方以上）除了帶冷卻夾套外還在攪拌螺帶上加設(shè)了冷卻盤管。 結(jié)晶機的冷卻夾套為常壓設(shè)計，通常應(yīng)設(shè)呼吸口，應(yīng)避免對結(jié)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(jié)垢，每臺結(jié)晶機宜設(shè)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(jié)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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