一种木糖醇制备用原浆除杂装置及方法

技术领域

本发明涉及木糖醇制备技术领域，具体为一种木糖醇制备用原浆除杂装置及方法。

背景技术

自然界中，木糖醇的分布范围很广，其广泛存在于各种水果、蔬菜、谷类之中，但含量较低，木糖醇是一种天然、健康的甜味剂，具有优良的食用和医用价值，因此为满足现代生活中人们对木糖醇的需求，现代加工工艺通常是将玉米芯、甘蔗渣等多种农业作物的植物纤维发酵水解得到木糖，再经一系列催化氢化加工从而得到木糖醇晶体，但是在发酵水解后得到木糖醇原浆时，其中含有大量纤维和多种杂质，需要进一步过滤提纯，因此在过滤工序中需要通过木糖醇制备原浆除杂装置对杂质进行过滤去除，方便后续加工。

经检索，根据中国专利号为CN105777485A的发明专利中公开了一种木糖醇的制备方法，该发明专利中的木糖醇的制备方法是在预处理过程中通过粉碎机粉碎植物纤维废料，经过筛后进行水解得到水解原浆，但是该木糖醇的制备方法的除杂方式较为简略，无法有效除去植物纤维粉碎时内部的多种有机物和离子杂质，因此该木糖醇的制备方法还有待进一步改进，故而提出一种木糖醇制备用原浆除杂装置及方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种木糖醇制备用原浆除杂装置及方法，具备可逐级过滤大分子有机物、微生物和多种离子等杂质的优点，解决了上述背景技术中的木糖醇的制备方法对木糖醇制备时的除杂步骤较为简略，不能逐级除去多种有机物和离子杂质的问题。

(二)技术方案

为实现上述可逐级过滤大分子有机物、微生物和多种离子等杂质目的，本发明提供如下技术方案：一种木糖醇制备用原浆除杂装置，包括原浆罐，所述原浆罐的内部设置有除杂结构，所述原浆罐的顶部固定连接有脱渣箱；

所述除杂结构包括筛筒、输料辊、伺服电机、加热箱、增压泵、陶瓷膜过滤器、陶瓷膜管、活性炭过滤器、活性炭板和离子交换柱，所述脱渣箱的内部固定连接有筛筒，所述筛筒的内部转动连接有输料辊，所述筛筒的右侧固定安装有伺服电机，所述原浆罐的内部设有加热箱，所述加热箱的顶部固定安装有增压泵，所述原浆罐的内部固定安装有陶瓷膜过滤器，所述陶瓷膜过滤器的内部固定连接有陶瓷膜管，所述原浆罐的内底壁固定安装有活性炭过滤器，所述活性炭过滤器的内部固定连接有活性炭板，所述原浆罐的内底壁固定安装有离子交换柱。

优选的，所述脱渣箱的顶部右侧开设有发酵液料斗，所述发酵液料斗的底部与筛筒的顶部右侧固定连接，所述脱渣箱的右侧转动连接有数量为两个的带轮杆，其中一个所述带轮杆的右端与伺服电机的输出端固定连接。

优选的，所述输料辊的右端与其中一个带轮杆的左端固定连接，所述筛筒的底部左侧开设有排渣口，所述脱渣箱的内部设有搅拌箱，所述搅拌箱的顶部通过数量为三个的槽口与筛筒的底部贯通连接。

优选的，所述搅拌箱的内部转动连接有搅拌杆，且搅拌箱的内顶壁设有过滤槽，所述过滤槽的内部插接有细孔金属滤网，且过滤槽的顶部与排渣口贯通连接，另外一个所述带轮杆的左端与搅拌杆的右端固定连接，所述搅拌箱的底部右侧固定连接有一号输送管，所述一号输送管的底部与加热箱的顶部固定连接。

优选的，所述加热箱的内部固定安装有数量为两个螺旋电热管，两个所述螺旋电热管均为外接控温面板电性连接，所述原浆罐的左侧顶部固定连接有温控仪，所述温控仪的右侧电性连接有感温探头。

优选的，所述加热箱的顶部固定连接有二号输送管，所述二号输送管的顶部与增压泵的底部固定连接，所述增压泵的顶部固定连接有三号输送管，所述三号输送管的顶部与陶瓷膜管的顶部固定连接。

优选的，所述陶瓷膜过滤器的内部固定连接有排污管，所述排污管的右端贯穿陶瓷膜过滤器的内右壁，并延伸至原浆罐的右侧外部，所述陶瓷膜过滤器的内部固定连接有挡板，且陶瓷膜过滤器的右侧固定连接有四号输送管。

优选的，所述活性炭过滤器的内壁固定连接有喷淋管，所述四号输送管的底部贯穿活性炭过滤器的右侧，并与喷淋管的右端固定连接，所述活性炭板的内部开设有汇流槽。

优选的，所述汇流槽的左侧固定连接有五号输送管，所述离子交换柱的内部固定安装有阳离子柱和阴离子柱，所述阳离子柱和阴离子柱互为连通结构，所述五号输送管的左端与阳离子柱的右端固定连接，所述阴离子柱的左端固定连接有六号输送管。

一种木糖醇制备用原浆除杂方法，包括如下实施步骤：

1)将静置分层后的上层木糖醇发酵原浆液经发酵液料斗通入脱渣箱，利用筛筒初步分离较大纤维残渣和浆水；

2)经搅拌杆充分搅拌后排入原浆罐，先利用加热箱和温控仪将发酵原浆液加热至三十五到四十五摄氏度范围温度，通过增压泵泵入陶瓷膜过滤器中；

3)利用陶瓷膜管上的纳米孔在水流压力的作用下将小分子浆液渗透析出膜管，过滤有机物、细菌等大分子物质；

4)然后再进入活性炭过滤器，利用活性炭板过滤部分微生物和余氯，同时进行脱色处理；

5)再通入离子交换柱，利用阳离子柱和阴离子柱将原浆液中的呈离子态的阳、阴离子去除，从而通过去除发酵原浆液中的杂质，改善木糖醇原浆质量。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种木糖醇制备用原浆除杂装置及方法，具备以下有益效果：

该木糖醇制备用原浆除杂装置及方法，通过将水解发酵的原浆液静置分层后，将上层原浆清液排入脱渣箱，伺服电机通过带轮杆带动输料辊和搅拌杆转动，原浆液经筛筒过滤排出，输料辊将残留的纤维杂质经输料辊排入过滤槽中的细孔金属滤网，方便取出清理，搅拌杆对原浆液充分搅拌后排入原浆罐，先进入加热箱，外接控温面板通过螺旋电热管对原浆加热，由增压泵加压泵入陶瓷膜过滤器，利用陶瓷膜管析出小分子浆液同时过滤大分子有机物杂质，再进入活性炭过滤器，通过活性炭板除去微生物杂质，并进行脱色处理，然后再由离子交换柱中的阴阳离子柱在外加电场下，加快原浆中的阴阳离子脱离速率，从而实现逐级过滤大分子有机物、微生物和多种离子等杂质的效果。

附图说明

图1为本发明结构三维立体图；

图2为本发明结构剖视图；

图3为本发明结构图2中A处放大示意图；

图4为本发明结构图2中B处放大示意图；

图5为本发明结构除杂方法流程图。

图中：1、原浆罐；2、除杂结构；201、筛筒；202、输料辊；203、伺服电机；204、加热箱；205、增压泵；206、陶瓷膜过滤器；207、陶瓷膜管；208、活性炭过滤器；209、活性炭板；210、离子交换柱；3、脱渣箱。

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做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。

请参阅图1-5，一种木糖醇制备用原浆除杂装置，包括原浆罐1，原浆罐1的内部设置有除杂结构2，原浆罐1的顶部固定连接有脱渣箱3；

除杂结构2包括筛筒201、输料辊202、伺服电机203、加热箱204、增压泵205、陶瓷膜过滤器206、陶瓷膜管207、活性炭过滤器208、活性炭板209和离子交换柱210，脱渣箱3的内部固定连接有筛筒201，筛筒201的内部转动连接有输料辊202，筛筒201的右侧固定安装有伺服电机203，原浆罐1的内部设有加热箱204，加热箱204的顶部固定安装有增压泵205，原浆罐1的内部固定安装有陶瓷膜过滤器206，陶瓷膜过滤器206的内部固定连接有陶瓷膜管207，原浆罐1的内底壁固定安装有活性炭过滤器208，活性炭过滤器208的内部固定连接有活性炭板209，原浆罐1的内底壁固定安装有离子交换柱210。

进一步的，脱渣箱3的顶部右侧开设有发酵液料斗，发酵液料斗的底部与筛筒201的顶部右侧固定连接，脱渣箱3的右侧转动连接有数量为两个的带轮杆，其中一个带轮杆的右端与伺服电机203的输出端固定连接。

具体的，先将木糖醇发酵原浆静置，待分层后将上层浆液经发酵液料斗通入脱渣箱3，发酵液料斗底部与筛筒201顶部贯通，方便将浆液排入筛筒201过滤，同时伺服电机203驱动其中一个带轮杆，两个带轮杆通过皮带传动连接，使两个带轮杆同步转动。

进一步的，输料辊202的右端与其中一个带轮杆的左端固定连接，筛筒201的底部左侧开设有排渣口，脱渣箱3的内部设有搅拌箱，搅拌箱的顶部通过数量为三个的槽口与筛筒201的底部贯通连接。

具体的，通过其中一个带轮杆带动输料辊202转动，使筛筒201中过滤下来的纤维残渣向左移动并经排渣口排出，在脱渣箱3内部搅拌箱的顶部通过三个槽口与筛筒201贯通连接，方便将过滤的浆液排入搅拌箱，等待搅拌。

进一步的，搅拌箱的内部转动连接有搅拌杆，且搅拌箱的内顶壁设有过滤槽，过滤槽的内部插接有细孔金属滤网，且过滤槽的顶部与排渣口贯通连接，另外一个带轮杆的左端与搅拌杆的右端固定连接，搅拌箱的底部右侧固定连接有一号输送管，一号输送管的底部与加热箱204的顶部固定连接。

具体的，另外一个带轮杆带动搅拌杆转动进行搅拌，同时将细孔金属滤网与过滤槽的内部设计为可拆卸的插接式结构，方便过滤剩余浆液的同时，能够拦下排出的纤维残渣，并能够及时取出细孔金属滤网进行清理，一号输送管的外部固定安装有电磁阀，控制一号输送管与加热箱204连接时，浆液流体的通断。

进一步的，加热箱204的内部固定安装有数量为两个螺旋电热管，两个螺旋电热管均为外接控温面板电性连接，原浆罐1的左侧顶部固定连接有温控仪，温控仪的右侧电性连接有感温探头。

具体的，外接控温面板电性控制两个螺旋电热管发热，将进入的浆液加热至三十五到四十五摄氏度的范围温度内，方便提高过滤效率，同时利用温控仪感温探头监测浆液的温度，并与外接控温面板信号连接，及时将温度信息反馈至控温面板，方便控温操作。

进一步的，加热箱204的顶部固定连接有二号输送管，二号输送管的顶部与增压泵205的底部固定连接，增压泵205的顶部固定连接有三号输送管，三号输送管的顶部与陶瓷膜管207的顶部固定连接。

具体的，增压泵205对原浆加压，并泵入陶瓷膜过滤器206的陶瓷膜管207中，陶瓷膜过滤器206的原理是当原液态在膜管内快速流动，在液态流动的压力下，回应的渗透液为小分子水成分(水分子)经由微小的纳米孔向膜外排出，浓缩混浊液为大分子物质(含有有机物、细菌等)被膜截留，进而使源液实现分离、浓缩、纯化、除菌等处理工序。

进一步的，陶瓷膜过滤器206的内部固定连接有排污管，排污管的右端贯穿陶瓷膜过滤器206的内右壁，并延伸至原浆罐1的右侧外部，陶瓷膜过滤器206的内部固定连接有挡板，且陶瓷膜过滤器206的右侧固定连接有四号输送管。

具体的，陶瓷膜过滤器206的化学稳定强，具有耐热耐腐蚀和耐有机溶液的特点，能够适用于多种溶液的过滤处理，通过排污管将留在陶瓷膜管207中的杂质排出，将析出的小分子浆液经四号输送管送入喷淋管，利用喷淋管底部的三个喷头向活性炭板209的顶部进行喷淋，在活性炭板209的内部从上至下依次设置煤质活性炭、木质活性炭和椰壳活性炭三层过滤机构。

进一步的，活性炭过滤器208的内壁固定连接有喷淋管，四号输送管的底部贯穿活性炭过滤器208的右侧，并与喷淋管的右端固定连接，活性炭板209的内部开设有活性炭层。

具体的，经过三级活性炭层的过滤后，剩余的原浆液体经五号输送管进入离子交换柱210，并且将石英砂作为活性炭板209内部活性炭层之间的填料，而且石英砂作为支持层可采用20-40毫米的颗粒结构，装填厚度一般为1000-2000mm，活性炭过滤器208的作用主要是去除大分子有机物、铁氧化物、余氯，这是因为有机物、余氯、铁氧化物易使离子交换柱210中的离子交换树脂中毒，还会破坏膜结构，使反渗透膜失效，导致离子交换柱210无法发生阴阳离子交换。

进一步的，汇流槽的左侧固定连接有五号输送管，离子交换柱210的内部固定安装有阳离子柱和阴离子柱，阳离子柱和阴离子柱互为连通结构，五号输送管的左端与阳离子柱的右端固定连接，阴离子柱的左端固定连接有六号输送管。

具体的，阳离子柱是在高纯度的惰性硅胶表面键合一种新型的聚合磺酸基阳离子交换配位体，离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成，其中带有正电荷的称之阴离子交换树脂，而带有负电荷的称之阳离子树脂，将溶液通入阳离子柱和阴离子柱，在外加电场的作用下，采用离子交换方法，可以把溶液中呈离子态的阳、阴离子去除，从而达到净化水质的效果，然后将净化后的原浆溶液经六号输送管排出。

一种木糖醇制备用原浆除杂方法，包括如下实施步骤：

1)将静置分层后的上层木糖醇发酵原浆液经发酵液料斗通入脱渣箱3，利用筛筒201初步分离较大纤维残渣和浆水；

2)经搅拌杆充分搅拌后排入原浆罐1，先利用加热箱204和温控仪将发酵原浆液加热至三十五到四十五摄氏度范围温度，通过增压泵205泵入陶瓷膜过滤器206中；

3)利用陶瓷膜管207上的纳米孔在水流压力的作用下将小分子浆液渗透析出膜管，过滤有机物、细菌等大分子物质；

4)然后再进入活性炭过滤器208，利用活性炭板209过滤部分微生物和余氯，同时进行脱色处理；

5)再通入离子交换柱210，利用阳离子柱和阴离子柱将原浆液中的呈离子态的阳、阴离子去除，从而通过去除发酵原浆液中的杂质，改善木糖醇原浆质量。

综上所述，该木糖醇制备用原浆除杂装置及方法，通过将水解发酵的原浆液静置分层后，将上层原浆清液排入脱渣箱3，伺服电机203通过带轮杆带动输料辊202和搅拌杆转动，原浆液经筛筒201过滤排出，输料辊202将残留的纤维杂质经输料辊202排入过滤槽中的细孔金属滤网，方便取出清理，搅拌杆对原浆液充分搅拌后排入原浆罐1，先进入加热箱204，外接控温面板通过螺旋电热管对原浆加热，由增压泵205加压泵入陶瓷膜过滤器206，利用陶瓷膜管207析出小分子浆液同时过滤大分子有机物杂质，再进入活性炭过滤器208，通过活性炭板209除去微生物杂质，并进行脱色处理，然后再由离子交换柱210中的阴阳离子柱在外加电场下，加快原浆中的阴阳离子脱离速率，从而实现逐级过滤大分子有机物、微生物和多种离子等杂质的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。