一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法

技术领域

本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法。

背景技术

低聚果糖又称果寡糖或蔗糖三糖族低聚糖。低聚果糖通常食用的很多水果、蔬菜中均存在。蔗糖分子以β-(1→2)糖苷键与1-3个果糖分子结合成的蔗果三糖，蔗果四糖和蔗果五糖，属于果糖和葡萄糖构成的直链杂低聚糖。分子式为G-F-Fn(n＝1，2，3，G为葡萄糖，F为果糖)。它是以蔗糖为原料，通过现代生物工程技术―果糖基转移酶转化、精制而成。天然存在的和酶法生产的低聚果糖几乎都是直链状。低聚果糖作为一种非还原性糖，其黏度、水分活度、保湿性和酸性条件下的热稳定性以及可加工性，均与蔗糖相似。

低聚果糖拥有保健功能确切和食品配料优良的双重品格。以其低热值，无龋齿、促进双歧杆菌增殖、降血糖，改善血清脂质，促进微量元素吸收等优良生理功能。近年来在许多低聚糖类的食品中，低聚果糖被可以双向调节人体微生态平衡，属典型的超强双歧因子，广泛应用于第三代保健食品之中。

相关研究，如专利CN103276116A公开了一种果葡糖浆生产过程中废糖液综合利用方法，该发明通过纳滤分离、反渗透浓缩、浓缩液脱灰、真空浓缩等步骤得到蔗糖和多糖溶液、果糖溶液和葡萄糖溶液；将果葡糖浆废糖液中有用的资源得到充分回收，同时使废水得到回用，有效降低了废水处理成本。

专利CN206491239U公开了一种芦荟丁浸泡液中蔗糖的纯化和浓缩回用装置，包括依次连接的原料罐、板框过滤装置、保安过滤器、超滤膜分离装置，所述的超滤膜分离装置的透析液出口连接高倍浓缩装置，所述的高倍浓缩装置的浓缩液出口连接高温杀菌装置；所述的超滤膜分离装置中的超滤膜截留分子量为1-25万道尔顿。通过板框过滤、超滤除去芦荟纤维、色素等杂质及内毒素，再经过高倍浓缩装置提升到20％-30％的蔗糖含量，最后经过高温UHT灭菌后，冷冻储存，实现了蔗糖的回收利用，达到节能减排的目的。

专利CN116041405A公开了一种植物中蔗糖-葡萄糖-果糖的分离方法，采用高效制备液相色谱仪，对从植物中提取出来的蔗糖-葡萄糖-果糖三种可溶糖进行了分离，在分离过程中又同时实现了可溶糖的提取和纯化，利用高效制备液相色谱仪进行了分离，解决了对单一可溶糖难以测试的难题。

但现有技术存在蔗糖回收时收率、纯度不高或工艺较为复杂的问题，针对此类问题，寻找一种蔗糖回收率、纯度较高的低聚果糖生产中蔗糖的高效回收方法十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法，该回收方法最终得到的蔗糖纯度以及收率均较高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法，包括以下步骤：

(1)、蔗葡糖浆经过供料泵、过滤器、原料罐，再经过三级膜组件，得到浓缩液和滤液；

所述三级膜组件包括：

第一级膜：运行压力为32-35bar，温度为5-70℃；

第二级膜：运行压力为30-32bar，温度为5-70℃；

第三级膜：运行压力为28-30bar，温度为5-70℃；

(2)、将浓缩液返回原料罐循环。

进一步地，所述三级膜组件之间以串联方式连接。

进一步地，所述三级膜组件的材质均为聚酰胺。

进一步地，步骤(1)中所述蔗葡糖浆包括葡萄糖和蔗糖。

进一步地，按重量百分含量计，步骤(1)中所述蔗葡糖浆包括40％-50％葡萄糖和50％-60％蔗糖。

优选地，按重量百分含量计，步骤(1)中所述蔗葡糖浆包括45％葡萄糖和55％蔗糖。

进一步地，步骤(1)中所述原料罐和膜组件之间连接有增压泵和循环泵，所述增压泵和循环泵并联连接。

进一步地，步骤(1)中所述蔗葡糖浆的pH为5-6，密度为1.2-1.35kg/m

优选地，步骤(1)中所述蔗葡糖浆的密度1.25kg/m

进一步地，步骤(1)中所述过滤器为袋式过滤器，滤袋规格为5-20μm；优选为10μm。

进一步地，步骤(1)中所述三级膜组件的均为200-400Da膜。

进一步地，步骤(1)中所述第一级膜组件为400Da膜，所述第二级膜组件为300Da膜，所述第三级膜组件为200Da膜。

在一些具体的实施方式中，所述低聚果糖生产中蔗糖的回收方法涉及的系统，包括：

S1、蔗葡糖浆经过供料泵(1)、过滤器(2)、原料罐(3)，再经过三级膜组件(6)，得到浓缩液和滤液；其中，原料罐(3)和三级膜组件(3)之间连接有增压泵(4)和循环泵(5)，所述增压泵(4)和循环泵(5)并联连接；

S2、将浓缩液返回原料罐(3)循环；结束后，将浓缩液收集至浓液罐(8)，滤液收集至清液罐(7)。

进一步地，步骤S2中所述循环时间为50分钟，

本发明所取得的技术效果是：

与现有技术相比，本发明的优势在于利用膜分离原理，它是一种与膜孔径大小相关的筛分过程。通过纳滤膜，小孔径葡萄糖单糖分子能通过纳滤膜，而相对大孔径蔗糖分子被纳滤膜截留下来，从而实现将葡萄糖和蔗糖分离出来。该工艺优点：自动化高、操作方便、安全性和稳定性高；分离得到产品纯度高，蔗糖纯度≥93％、葡萄糖纯度≥90％；回收率相对高，蔗糖收率≥72％。

附图说明

图1为本发明的蔗糖回收方法流程图；

其中，1-供料泵，2-过滤器，3-原料罐，4-增压泵，5-循环泵，6-三级膜组件，7-清液罐，8-浓液罐。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

本发明的蔗糖回收方法流程图具体如图1所示。具体涉及的系统，包括：

S1、蔗葡糖浆经过供料泵1、过滤器2、原料罐3，再经过三级膜组件6，得到浓缩液和滤液；其中，原料罐3和三级膜组件6之间连接有增压泵4和循环泵5，所述增压泵4和循环泵5并联连接；

S2、将浓缩液返回原料罐3循环；结束后，将浓缩液收集至浓液罐8，滤液收集至清液罐7。

各实例的回收方法均采用上述系统进行。

实施例1

一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法，包括以下步骤：

(1)、将模拟移动床色谱分离出来的5m

其中，三级膜组件为：

第一级膜：运行压力为32bar，温度为5℃；

第二级膜：运行压力为30bar，温度为5℃；

第三级膜：运行压力为28bar，温度为5℃；

(2)、滤液收集到清液罐，被膜截留下来的含有蔗糖的浓缩液返回原料罐，然后与浓缩液体积2倍水量进行洗涤，通过循环泵过膜组件，循环过滤50分钟，继续分离出清液和滤液。

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度95％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计0.92m

实施例2

一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法，包括以下步骤：

(1)、将模拟移动床色谱分离出来的5m

其中，三级膜组件为：

第一级膜：运行压力为35bar，温度为70℃；

第二级膜：运行压力为32bar，温度为70℃；

第三级膜：运行压力为30bar，温度为70℃；

(2)、滤液收集到清液罐，被膜截留下来的含有蔗糖的浓缩液返回原料罐，然后与浓缩液体积2倍水量进行洗涤，通过循环泵过膜组件，循环过滤50分钟，继续分离出清液和滤液。

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度93％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计1m

实施例3

一种低聚果糖生产中蔗糖的回收方法，包括以下步骤：

(1)、将模拟移动床色谱分离出来的5m

其中，三级膜组件为：

第一级膜：运行压力为33bar，温度为37℃；

第二级膜：运行压力为31bar，温度为37℃；

第三级膜：运行压力为29bar，温度为37℃；

(2)、滤液收集到清液罐，被膜截留下来的含有蔗糖的浓缩液返回原料罐，然后与浓缩液体积2倍水量进行洗涤，通过循环泵过膜组件，循环过滤50分钟，继续分离出清液和滤液。

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度97％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计1.1m

对比例1

与实施例3的区别仅在于，三级膜组件为：

第一级膜：运行压力为38bar，温度为75℃；

第二级膜：运行压力为35bar，温度为75℃；

第三级膜：运行压力为25bar，温度为75℃。

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度92％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计0.98m

对比例2

与实施例3的区别仅在于，不经过过滤器，直接进行四级膜组件过滤，四级膜组件为：

第一级膜：运行压力为33bar，温度为37℃；

第二级膜：运行压力为31bar，温度为37℃；

第三级膜：运行压力为29bar，温度为37℃；

第四级膜：运行压力为26bar，温度为37℃。

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度95％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计0.99m

对比例3

与实施例3的区别仅在于，蔗葡糖浆参数不同，葡萄糖含量约30％、蔗糖含量70％，pH为4.8，密度1.2kg/m

最后对浓缩液蔗糖取样测得纯度85％，然后系统停机，最后放出浓缩液蔗糖共计0.97m

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。