食品物料的分离浓缩方法及其分离浓缩装置

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种用于食品物料的分离浓缩方法及其分离浓缩装置。

背景技术

在现有的自动化食品加工设备中，通常针对物料中固态和液料的混合物，有液态与固态物料的分离和非分离要求。目前食品行业原液物料(氨基酸、谷氨酸原液等)的分离提取仍为传统的离子吸附等化学方法，离子吸附法再生时耗酸碱量大，能耗高，酸碱再生废液属于高盐废水且排放量大，不符合当前的环保排放要求，后期废液处理难度大、成本极高；此方法存在的以下不足：

1)不能针对剩余的废料进行再次洗料分离出提取液，造成物料浪费，经济效益差。

2)此方法提取出的料液杂质含量高、纯度低，使后期工艺产品的品质不稳定而影响市场价值和效益。

3)提取液浓度过低，和原料液浓度相同，造成后续工序耗能大，产品成本高、经济效益差。

4)工艺运行自动化程度低，人工成本高，电耗高，无法变频节能运行，且不能进一步浓缩提取物。

5)排放的废液属于高盐废水且排放量大，不符合当前的环保排放要求，后期废液处理难度大、成本极高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种食品物料的分离浓缩装置，通过先截留出比提取液的分子量大的物质，分离大分子量提取液后再进一步等分子分离出比提取物分子量小的物质，进而达到等分子精准分离提取液的目的；本发明还提供了该食品物料的分离浓缩方法，该方法在等分子分离出大/小分子时，采用循环分离提纯的方法，最大限度地提高了提取液的量，降低了废液中的含量，达到精准分离和提高效益的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种食品物料的分离浓缩装置，包括依次通过管路连接的原液罐、大分子超滤膜装置、提取液罐、小分子分离膜装置和小分子废液罐，所述原液罐的出料口通过第一物料泵与所述大分子超滤膜装置的进料口相连，所述大分子超滤膜装置设置有使大分子量料液回流至原液罐的第一回流管路，所述大分子超滤膜装置的出料口与所述提取液罐的进料口相连，所述提取液罐的出料口通过第二物料泵与所述小分子分离膜装置的进料口相连，所述小分子分离膜装置设置有使提取液回流至提取液罐的第二回流管路，所述小分子分离膜装置的出料口与小分子废液罐的进料口相连。

优选地，其中所述原液罐的入料口为原液物料入口，所述原液罐的出料口同时与两个电动调节阀的入料口连接，其中一个所述电动调节阀的出料口为原液物料排放口，另一个所述电动调节阀的出料口与所述第一物料泵的入料口连接。

优选地，其中还包括通过管路连接且用于提供各罐和/或装置生产及清洗用水的水供应装置。

优选地，其中所述大分子超滤膜装置包括超滤膜装置膜前压力表、超滤装置膜后压力表、超滤膜装置滤膜组件、超滤膜装置第一流量计、超滤膜装置第二流量计、超滤膜装置电动调节阀和温度计，所述第一物料泵的出料口依次与所述超滤膜装置膜前压力表、温度计、超滤膜装置滤膜组件的入料口和一个所述超滤膜装置电动调节阀的入料口连接，所述超滤膜装置滤膜组件的第一出料口与所述超滤膜装置第一流量计的入料口连接，所述超滤膜装置第一流量计的出料口同时与三个所述超滤膜装置电动调节阀的入料口连接，其中一个所述超滤膜装置电动调节阀的出料口为取样排放口，第二个所述超滤膜装置电动调节阀的出料口为所述大分子超滤膜装置的出料口，第三个所述超滤膜装置电动调节阀的出料口与所述原液罐的入料口连接，所述超滤膜装置的第二出料口通过所述超滤膜装置膜后压力表和一个所述超滤膜装置电动调节阀后与所述超滤膜装置第二流量计的入料口连接，所述超滤膜系统第二流量计的出料口与所述提取液罐的入料口连接。

优选地，其中所述小分子分离膜装置包括分离膜装置膜前压力表、分离膜装置膜后压力表、分离膜装置单向阀、分离膜装置温度计、分离膜装置滤膜组件、分离膜装置电动调节阀、分离膜装置第一流量计和分离膜装置第二流量计，所述第二物料泵的出料口依次与所述分离膜装置单向阀、所述分离膜装置膜前压力表、分离膜装置温度计和所述分离膜装置滤膜组件的入料口连接，所述分离膜装置滤膜组件的第一出料口与所述分离膜装置第一流量计的入料口连接，所述分离膜装置第一流量计的出料口同时与三个所述分离膜装置电动调节阀的入料口连接，其中一个所述分离膜装置电动调节阀的出料口为分离膜装置取样排放口，第二个所述分离膜装置电动调节阀的出料口为所述小分子分离膜装置的出料口，第三个所述分离膜装置电动调节阀的出料口与所述提取液罐的入料口连接，所述分离膜装置的滤膜组件的第二出料口同时与一个所述分离膜装置电动调节阀的入料口和所述分离膜装置膜后压力表的入料口连接，所述分离膜装置膜后压力表的出料口与所述分离膜系统电动调节阀的入料口连接，所述分离膜装置电动调节阀的出料口与所述分离膜装置第二流量计的入料口连接，所述分离膜装置第二流量计的出料口与所述小分子废液罐的入料口连接。

优选地，其中所述第一回流管路和第二回流管路上均设置有用来提升物料的提升泵。

一种采用上述食品物料的分离浓缩装置分离浓缩食品物料的方法，包括如下步骤：

1)进行大分子量废液分离：

将预处理合格的原液物料输送到原液罐中储存，启动第一物料泵将所述原液物料泵入大分子量超滤膜装置进行分离提纯，分离得到的提取液进入提取液罐储存，而将分离得到的大分子量料液返回至原液罐进行循环再分离提纯，直至提取液的分离浓度的经济性不再适合循环分离；

2)将原液罐内的分离废液排放或回收至沼气发电系统再利用/肥料制作；

3)进行小分子量废液分离：

将分离得到的提取液通过第二物料泵泵入小分子分离膜装置进行再次分离提纯，分离得到的小分子量废液进入小分子废液罐后排放或再利用；而分离得到的提取液返回至提取液罐进行循环再分离提纯，直至提取液的分离浓度的经济性不再适合循环分离。

优选地，其中所述小分子废液罐中分离出的水能够返回至小分子分离膜装置中进行再循环重复利用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明所提供的食品物料的分离浓缩方法及其分离浓缩装置，

1)该装置可完全替换目前的分离提取工艺并能极大的减少后续工艺的能量消耗与负荷，通过大分子超滤膜装置分离后的废液(大分子量料液)不再含有高盐分，可进一步作为肥料原料或沼气原料(新能源沼气发电)，提高了废液的经济效益，杜绝了污染物的排放，符合国家的环保要求；

2)该分离浓缩装置能针对剩余的废料(大分子量料液)进行再次洗料和大分子超滤膜装置分离出提取液，最大程度的分离出提取液，由于是等分子量分离工艺，多次洗料循环分离的提取液质量不会有任何改变，大大提高了提取液的产量，提高经济效益；

3)该装置能进一步通过小分子分离膜装置将提取液中不需要的小分子杂质分离出来，并进一步通过循环浓缩，提高提取液的浓度，极大降低了后续工艺的能耗；且分离出的水(小分子废液中分离出的水)可以再次进入前一级工艺重复利用，降低整体水耗，降低生产成本，提高经济效益，节能减排；

4、该装置采用国际先进的有机纳滤膜分离技术为核心，采用合理合适于相关产品生产的技术工艺参数(压力、流量、流速、温度等)，使得整个产品生产工艺实现全自动运行，自动化程度高，过程参数全部在线监测及上传，可全部实现电脑人机操作，人工成本低，人工劳动强度低，采用变频节能运行，根据运行参数可逐级分工艺时段进行自动调频运行，节能降耗。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明所提供的分离浓缩装置的工艺流程图；

图2为本发明所提供的分离浓缩装置的整体结构示意图。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明所提供的一种食品物料的分离浓缩装置，包括依次通过管路连接的原液罐1、大分子超滤膜装置2、提取液罐3、小分子分离膜装置4和小分子废液罐5(图2中未示出)，其中原液罐1的入料口为原液物料入口，该原液罐1的出料口同时与两个电动调节阀的入料口连接，其中一个电动调节阀的出料口为废液排放口(也可以同时用于清洗水、废液的排放口)，另一个电动调节阀的出料口通过第一物料泵6与大分子超滤膜装置2的进料口相连，大分子超滤膜装置2设置有使大分子量料液(截留液，即提取液在大分子超滤膜装置中为渗透液)回流至原液罐1的第一回流管路，大分子超滤膜装置2的出料口与提取液罐3的进料口相连，其中提取液罐3的出料口同时与两个阀门的入料口连接，其中一个阀门的出料口为提取液出口(也可同时用于清洗水出口)，另一个阀门的出料口通过第二物料泵7与小分子分离膜装置4的进料口相连，小分子分离膜装置4设置有使提取液(截留液，即提取液在小分子分离膜装置中为截留液)回流至提取液罐3的第二回流管路，小分子分离膜装置4的出料口与小分子废液罐5的进料口相连。具体的，本申请人根据食品原液物料中需要提取液的分子量特点，使用该等分子量物料分离浓缩装置进行料液分离，先将大于提取液分子量的大分子量料液分离出去，并进行循环运行，最大程度的分离出提取液，分离完成后，废料液(大分子量料液)排放或回收至沼气发电系统再利用/肥料制作；然后再通过小分子分离膜装置将大分子超滤膜装置分离出的提取液中的小于提取液分子量的小分子量废液分离出去，并进行循环运行，最大程度的分离出小分子量废液，并对提取液最大程度的浓缩，减少后续工艺的能耗，该分离浓缩装置能够有效提高食品物料分离的品质与提取量、运行时的节能降耗、废液排放的环保再利用等。

其中原液罐用于存放待分离的原液物料；大分子超滤膜装置和小分子分离膜装置中均设置有有机纳滤膜，用以将进膜液进行分离提纯并形成废液和提取液，所述提取液罐用于存放大分子超滤膜装置和小分子分离膜装置分离获得的提取液；小分子废液罐用于存放小分子分离膜装置分离出去的小分子量废料；物料泵(第一物料泵，第二物料泵)用于根据大分子超滤膜装置/小分子分离膜装置中有机纳滤膜的尺寸、流量调整进料液的温度和压力形成进膜液。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中还包括通过管路连接且用于提供各罐和/或装置生产及清洗用水的水供应装置(图中未示出)，具体的，该水供应装置包括水箱，该水箱的入水口与自来水连接，水箱的出水口同时与三个水供应装置的电动调节阀的入料口连接，其中一个水供应装置的电动调节阀的出料口与原液罐的入料口连接，第二个水供应装置的电动调节阀的出料口与大分子超滤膜装置的清洗水入口连接，第三个水供应装置的电动调节阀的出料口与小分子分离膜装置的清洗水入口连接，第四个水供应装置的电动调节阀的出料口与小分子废液罐的清洗水入口连接，即大分子超滤膜装置、小分子分离膜装置和小分子废液罐与水供应装置连接，主要作用在于对装置/罐的进行清洗；而原液罐与水供应装置连接，其作用除在于对原液罐进行清洗外，其更重要的作用为通过多次针对通过大分子超滤膜装置分离得到的原液浓料进行洗料处理，再次进入大分子超滤膜装置进行充分的提取分离，即根据原液罐内的原液物料的浓稠度进行加水洗料并继续保持运行，最大程度的分离出提取液，提高提取液的纯度和提取量；

实施例2

在实施例1的基础上，其中大分子超滤膜装置2包括超滤膜装置膜前压力表、超滤装置膜后压力表、超滤膜装置滤膜组件、超滤膜装置第一流量计、超滤膜装置第二流量计、超滤膜装置电动调节阀和温度计，该超滤膜装置滤膜组件中的滤膜为有机纳滤膜，第一物料泵的出料口依次与超滤膜装置膜前压力表、温度计、超滤膜装置滤膜组件的入料口和一个超滤膜装置电动调节阀的入料口连接，超滤膜装置滤膜组件的第一出料口与超滤膜装置第一流量计的入料口连接，超滤膜装置第一流量计的出料口同时与三个超滤膜装置电动调节阀的入料口连接，其中一个超滤膜装置电动调节阀的出料口为取样排放口，第二个超滤膜装置电动调节阀的出料口为大分子超滤膜装置的出料口，第三个超滤膜装置电动调节阀的出料口与原液罐的入料口连接，超滤膜装置的第二出料口通过超滤膜装置膜后压力表和一个超滤膜装置电动调节阀后与超滤膜装置第二流量计的入料口连接，超滤膜系统第二流量计的出料口与提取液罐的入料口连接，该大分子超滤膜装置通过设置合理合适于相关产品生产的技术工艺参数(压力、流量、流速、温度等)的各个配套元件，使得整个产品生产工艺实现全自动运行，自动化程度高，过程参数全部在线监测及上传，可全部实现电脑人机操作，人工成本低，人工劳动强度低，采用变频节能运行，根据运行参数可逐级分工艺时段进行自动调频运行，节能降耗。

实施例3

在实施例1和/或实施例2的基础上，其中小分子分离膜装置4包括分离膜装置膜前压力表、分离膜装置膜后压力表、分离膜装置单向阀、分离膜装置温度计、分离膜装置滤膜组件、分离膜装置电动调节阀、分离膜装置第一流量计和分离膜装置第二流量计，该分离膜装置滤膜组件中的滤膜为有机纳滤膜，在第二物料泵的出料口依次与分离膜装置单向阀、分离膜装置膜前压力表、分离膜装置温度计和分离膜装置滤膜组件的入料口连接，分离膜装置滤膜组件的第一出料口与分离膜装置第一流量计的入料口连接，分离膜装置第一流量计的出料口同时与三个分离膜装置电动调节阀的入料口连接，其中一个分离膜装置电动调节阀的出料口为分离膜装置取样排放口，第二个分离膜装置电动调节阀的出料口为小分子分离膜装置的出料口，第三个分离膜装置电动调节阀的出料口与提取液罐的入料口连接，分离膜装置的滤膜组件的第二出料口同时与一个分离膜装置电动调节阀的入料口和分离膜装置膜后压力表的入料口连接，分离膜装置膜后压力表的出料口与分离膜系统电动调节阀的入料口连接，分离膜装置电动调节阀的出料口与分离膜装置第二流量计的入料口连接，分离膜装置第二流量计的出料口与小分子废液罐的入料口连接。

优选地，在本实施例中的一个优选技术方案为：其中第一回流管路和第二回流管路上均设置有用来提升物料的提升泵，提升泵的设置为进一步该分离浓缩装置的方便实用性提供了技术支持。

实施例4

本发明提供的食品物料的分离浓缩方法是基于本发明提供的食品物料的分离浓缩装置而实现的，该分离浓缩方法包括以下步骤：

在上述实施例的基础上，一种采用上述食品物料的分离浓缩装置分离食品物料的方法，包括如下步骤：

1)进行大分子量废液分离：

将预处理合格的原液物料输送到原液罐1中储存，启动第一物料泵6将原液物料泵入大分子量超滤膜装置2进行分离提纯，分离得到的提取液进入提取液罐3储存，而将分离得到的大分子量料液通过第一回流管道返回至原液罐1进行循环再分离提纯，直至提取液的分离浓度的经济性不再适合循环分离，该提取液的分离浓度的经济性可以根据提取液的循环分离浓度及大分子量料液的排放要求或流量限值判断；

2)将原液罐1内的分离废液排放或回收至沼气发电系统再利用/肥料制作；

3)进行小分子量废液分离：

将分离得到的提取液通过第二物料泵7泵入小分子分离膜装置4进行再次分离提纯，分离得到的小分子量废液进入小分子废液罐5后排放或再利用；而分离得到的提取液返回至提取液罐3进行循环再分离提纯，直至提取液的分离浓度的经济性不再适合循环分离，其中提取液的分离浓度的经济性可以根据提取液的循环分离浓度及小分子量废液的流量限值判断。

对完成工艺运行后的食品物料的分离浓缩装置进行停机后的清洗工作，备用。

本申请所提供的食品物料的分离浓缩方法，简单易行，分离提纯后提取液的浓度和纯度高，均可以满足要求；特别是能使得原液物料的废液(大分子量料液)得以充分利用，减少了“三废”排放，防止环境污染，经济效益和社会效益都极为显著，是一种实惠、环保的方法。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中小分子废液罐中分离出的水能够返回至小分子分离膜装置中进行再循环重复利用，该设置使得分离出的水可以再次进入前一级工艺重复利用，降低整体水耗，降低生产成本，提高经济效益，节能减排。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。