一种木糖醇真空连续结晶方法和系统技术方案

本发明专利技术属于功能糖醇生产技术领域，具体涉及一种木糖醇真空连续结晶方法和系统，该系统包括依次连接的原料贮桶、输送泵、板式换热器、I效加热室、I效蒸发室、混合原料桶、II效加热室、II效蒸发室、一级结晶器、二级结晶器、滤网导流离心机和母液桶；本发明专利技术所述的木糖醇溶液过I效蒸发室和II效蒸发室的双效蒸发使料液浓缩至70‑88％，通过控制蒸发温度和浓缩液浓度来控制初次成核的晶核数量，料液送至两级真空连续结晶器，逐步闪蒸降温，本申请的发明专利技术人通过对真空结晶过程的温度、压力、液位、结晶沉降速度和结晶时间等参数进行了大量的试验研究，创造性的找出了可以实现木糖醇真空连续结晶的各参数，并能够得到符合木糖醇粒度参数的晶体。

【技术实现步骤摘要】
一种木糖醇真空连续结晶方法和系统
本专利技术属于废弃物资源化和木糖醇生产
，具体涉及一种木糖醇真空连续结晶方法和系统。
技术介绍
垃圾废料是被放错位置的资源，黏胶纤维废料是指在将植物纤维转变成黏胶纤维的过程中的废料，这些废料过去需要进过繁杂的工序处理成无污染的液体和气体排放，处理过程繁琐，设备费和操作费用巨大，而且无产品产出。由于黏胶纤维废料中含有大量的木糖醇，本申请的专利技术人设计了一种从植物黏胶纤维中提取木糖醇的方法，能够将植物黏胶纤维中的有效成分变成对社会有益的木糖醇产品，在专利技术人研究从植物黏胶纤维中提取木糖醇的过程中发现采用现有的木糖醇间歇结晶工艺，批次生产，产品质量不稳定，因此，本申请的专利技术人对木糖醇的蒸发结晶工段进行了详细研究。木糖醇是一种五羟基多元醇，白色结晶或晶状粉末，分子式C5H12O5，相对分子质量152.14，熔点92-96℃，有吸湿性，木糖醇是糖尿病人安全的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂，在木糖醇的生产过程中，结晶操作是决定产品质量和收率的关键步骤，结晶过程是一个复杂的多相质量和热量传递过程，其推动力主要来自于结晶系统在热力学上的非平衡特性，结晶热力学是体系内固液相组分分子间相互作用与分子热运动的综合表征，结晶热力学性质如溶解度、介温区和诱导期等对结晶操作方式的选择及结晶过程的收率均有较大影响。本申请的专利技术人对木糖醇的结晶过程中进行动力学方面的深入研究，找出影响木糖醇结晶的各个因素，并制定了结晶控制曲线，设计出一套木糖醇结晶专用的真空连续结晶设备和控制系统。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足之处，本专利技术的目的就在于提供一种木糖醇真空连续结晶方法和系统，该装置具有能耗低、产量高、操作稳定、易于控制的特点，而且整个结晶过程在密闭系统中进行，避免了外界污染、能够有效保证木糖醇产品的纯净度和安全性。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种木糖醇真空连续结晶系统，该系统包括依次连接的原料贮桶、输送泵、板式换热器、I效加热室、I效蒸发室、混合原料桶、II效加热室、II效蒸发室、一级结晶器、二级结晶器、滤网导流离心机和母液桶；其中，所述的I效蒸发室和II效蒸发室均为真空蒸发器；所述的一级结晶器和二级结晶器均为真空结晶器；所述的I效蒸发室的热源来源于生蒸汽管道，生蒸汽管道与蒸汽喷射泵入口相连，蒸汽喷射泵出口连接I效加热室的蒸汽进口，蒸汽喷射泵吸汽口连接I效蒸发室，I效蒸发室的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口连接有两条管路，第一条管路连接蒸汽喷射泵吸汽入口，第二条管路连接II效加热室的蒸汽进口，进料经板式换热器出口与I效加热室液相物料入口相连，I效加热室的液相物料出口与I效蒸发室的液相物料进口相连，I效加热室的蒸汽冷凝水出口与I效冷凝水桶的进口相连，I效冷凝水桶的液相出口连接冷凝水管路；I效蒸发室的液相物料出口分别与I效加热室的液相物料进口和混合原料桶的液相物料进口相连，混合原料桶出口连接到II效蒸发室；II效蒸发室的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口与混合冷凝器的蒸汽进口相连，混合冷凝器的气相出口与气液分离器相连，混合冷凝器的液相出口与密封水桶相连，II效蒸发室的液相物料出口分别与II效加热室的液相物料进口和一级结晶器的液相物料进口相连，II效加热室的蒸汽冷凝水出口与II效冷凝水桶的进口相连，II效冷凝水桶的液相出口连接冷凝水管路；一级结晶器的结晶相出料口与二级结晶器的结晶相进料口相连，二级结晶器的结晶相出料口与滤网导流离心机的进口相连，滤网导流离心机的固相输送至木糖醇晶体储罐、液相输送至母液桶。优选地，上述木糖醇真空连续结晶系统，所述的一级结晶器和二级结晶器的结构相同，一级结晶器包括结晶器本体、结晶器本体的顶部安装有抽真空装置、结晶器本体的底部安装有导流筒和驱动电机，结晶器本体的侧壁上分别连接有进料管道和出料管道，结晶器本体的内腔的上部为蒸发室、下部为沉降室，在驱动电机的作用下导流筒将沉降室内的物料输送至蒸发室。优选地，上述木糖醇真空连续结晶系统，所述的结晶器本体的进料管道和出料管道上均连接有防腐卫生泵，所述的进料管道和出料管道上均连接有冲洗管道。优选地，上述木糖醇真空连续结晶系统，所述的二级结晶器的抽真空装置先后依次与一级冷凝器和二级冷凝器相连，一级冷凝器和二级冷凝器的液相出口与冷却密封水桶相连。优选地，上述木糖醇真空连续结晶系统，在所述的生蒸汽管道上安装有检测其温度、压力和流量的装置，在所述的I效冷凝水桶和II效冷凝水桶上安装有检测其液位的装置，在所述的I效加热室的进气管道上安装有检测其温度的装置，在所述的I效蒸发室和II效加热室上安装有检测其温度和液位的装置，在I效蒸发室和II效蒸发室顶部的蒸汽出口管道上安装有检测其温度和压力的装置，在一级结晶器和二级结晶器上安装有检测结晶区温度、气相区温度和压力的装置，所有的检测装置与控制系统连接。本申请文件还公开了一种木糖醇真空连续结晶方法，包括如下步骤：步骤1过滤：将木糖醇原料液经滤膜过滤，弃滤渣，得到滤液A；步骤2预浓缩：将滤液A先后依次经过板式换热器、I效加热室、I效蒸发室、II效加热室和II效蒸发室加热浓缩至70-88％(70-88％为木糖醇溶液的浓度参数)得到浓缩液，浓缩液的温度控制在64±5℃；步骤3闪蒸结晶:将步骤2得到的浓缩液先后依次经过一级结晶器和二级结晶器逐步闪蒸降温结晶得到结晶固液混合物，结晶固液混合物经离心分离后，液相输送至母液桶，固相输送至木糖醇晶体储罐；母液桶内的液相重复预浓缩和闪蒸结晶；在预浓缩中，板式换热器的热源来源于I效加热室和II效加热室的蒸汽冷凝水，I效加热室的热源来源于生蒸汽管道和I效蒸发室的二次蒸汽，II效加热室的热源来源于I效蒸发室的顶部二次蒸汽，I效加热室和II效加热室排出的气体经冷凝后回流至冷凝水管道循环利用；II效蒸发室、一级结晶器和二级结晶器顶部排出的废蒸汽经冷凝汇集至循环水系统循环利用。优选地，上述木糖醇真空连续结晶方法，所述的I效加热室液相物料的出料口的温度控制在90±5℃，I效蒸发室顶部的气相温度控制在74±5℃，I效蒸发室内的操作压力控制在-0.063±0.005MPa，所述的II效加热室液相物料的出料口温度控制在64±5℃，II效蒸发室顶部的气相温度温控在42±5℃，II效蒸发室的出料温度控制在64±5℃，II效蒸发室内的操作压力控制在-0.092±0.005MPa。优选地，上述木糖醇真空连续结晶方法，所述的一级结晶器的结晶温度控制在51±5℃，一级结晶器的气相温度控制在49±5℃，一级结晶器的操作压力控制在-0.0962±0.005MPa，一级结晶器的结晶停留时间为3-8小时；二级结晶器的结晶温度控制在38±5℃，二级结晶器的气相温度控制在28±5℃，二级结晶器的操作压力控制在-0.098±0.005MPa，二级结晶器的结晶停留时间为5-10小时；一级结晶器和二级结晶器内溶液的过饱和度控制在≤1.5。优选地，上述木糖醇真空连续结晶方法，所述的一级结晶器和二级结晶器内导流筒内料液的循环上升速度≤3m/s，料液的循环下降速度≤0.05m/s。与现有技术相比较，本专利技术所述的木糖醇真空连续结晶方法和系统，具有如下创新点：(1)本专利技术所述的木糖醇过I效蒸发室和II效蒸发室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木糖醇真空连续结晶系统，其特征在于，该系统包括依次连接的原料贮桶(1)、输送泵(2)、板式换热器(3)、I效加热室(5)、I效蒸发室(7)、混合原料桶(13)、II效加热室(9)、II效蒸发室(10)、一级结晶器(15)、二级结晶器(17)、滤网导流离心机(20)和母液桶(21)；其中，所述的I效蒸发室(7)和II效蒸发室(10)均为真空蒸发器；所述的一级结晶器(15)和二级结晶器(17)均为真空结晶器；所述的I效蒸发室(7)的热源来源于生蒸汽管道，生蒸汽管道与蒸汽喷射泵(6)入口相连，蒸汽喷射泵(6)出口连接I效加热室(5)的蒸汽进口，蒸汽喷射泵(6)吸汽口连接I效蒸发室(7)，I效蒸发室(7)的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口连接有两条管路，第一条管路连接蒸汽喷射泵(6)吸汽入口，第二条管路连接II效加热室(9)的蒸汽进口，进料经板式换热器(3)出口与I效加热室(5)液相物料入口相连，I效加热室(5)的液相物料出口与I效蒸发室(7)的液相物料进口相连，I效加热室(5)的蒸汽冷凝水出口与I效冷凝水桶(4)的进口相连，I效冷凝水桶(4)的液相出口连接冷凝水管路；I效蒸发室(7)的液相物料出口分别与I效加热室(5)的液相物料进口和混合原料桶(13)的液相物料进口相连，混合原料桶(13)出口连接到II效蒸发室(10)；II效蒸发室(10)的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口与混合冷凝器(11)的蒸汽进口相连，混合冷凝器(11)的气相出口与气液分离器(12)相连，混合冷凝器(11)的液相出口与密封水桶(14)相连，II效蒸发室(10)的液相物料出口分别与II效加热室(9)的液相物料进口和一级结晶器(15)的液相物料进口相连，II效加热室(9)的蒸汽冷凝水出口与II效冷凝水桶(8)的进口相连，II效冷凝水桶(8)的液相出口连接冷凝水管路；一级结晶器(15)的结晶相出料口与二级结晶器(17)的结晶相进料口相连，二级结晶器(17)的结晶相出料口与滤网导流离心机(20)的进口相连，滤网导流离心机(20)的固相输送至木糖醇晶体储罐、液相输送至母液桶(21)。...

【技术特征摘要】
1.一种木糖醇真空连续结晶系统，其特征在于，该系统包括依次连接的原料贮桶(1)、输送泵(2)、板式换热器(3)、I效加热室(5)、I效蒸发室(7)、混合原料桶(13)、II效加热室(9)、II效蒸发室(10)、一级结晶器(15)、二级结晶器(17)、滤网导流离心机(20)和母液桶(21)；其中，所述的I效蒸发室(7)和II效蒸发室(10)均为真空蒸发器；所述的一级结晶器(15)和二级结晶器(17)均为真空结晶器；所述的I效蒸发室(7)的热源来源于生蒸汽管道，生蒸汽管道与蒸汽喷射泵(6)入口相连，蒸汽喷射泵(6)出口连接I效加热室(5)的蒸汽进口，蒸汽喷射泵(6)吸汽口连接I效蒸发室(7)，I效蒸发室(7)的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口连接有两条管路，第一条管路连接蒸汽喷射泵(6)吸汽入口，第二条管路连接II效加热室(9)的蒸汽进口，进料经板式换热器(3)出口与I效加热室(5)液相物料入口相连，I效加热室(5)的液相物料出口与I效蒸发室(7)的液相物料进口相连，I效加热室(5)的蒸汽冷凝水出口与I效冷凝水桶(4)的进口相连，I效冷凝水桶(4)的液相出口连接冷凝水管路；I效蒸发室(7)的液相物料出口分别与I效加热室(5)的液相物料进口和混合原料桶(13)的液相物料进口相连，混合原料桶(13)出口连接到II效蒸发室(10)；II效蒸发室(10)的顶部开设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口与混合冷凝器(11)的蒸汽进口相连，混合冷凝器(11)的气相出口与气液分离器(12)相连，混合冷凝器(11)的液相出口与密封水桶(14)相连，II效蒸发室(10)的液相物料出口分别与II效加热室(9)的液相物料进口和一级结晶器(15)的液相物料进口相连，II效加热室(9)的蒸汽冷凝水出口与II效冷凝水桶(8)的进口相连，II效冷凝水桶(8)的液相出口连接冷凝水管路；一级结晶器(15)的结晶相出料口与二级结晶器(17)的结晶相进料口相连，二级结晶器(17)的结晶相出料口与滤网导流离心机(20)的进口相连，滤网导流离心机(20)的固相输送至木糖醇晶体储罐、液相输送至母液桶(21)。2.根据权利要求1所述的木糖醇真空连续结晶系统，其特征在于，所述的一级结晶器(15)和二级结晶器(17)的结构相同，一级结晶器(15)包括结晶器本体(151)、结晶器本体(151)的顶部安装有抽真空装置(155)、结晶器本体(151)的底部安装有导流筒(154)和驱动电机，结晶器本体(151)的侧壁上分别连接有进料管道(156)和出料管道(157)，结晶器本体(151)的内腔的上部为蒸发室(152)、下部为沉降室(153)，在驱动电机的作用下导流筒(154)将沉降室(153)内的物料输送至蒸发室(152)。3.根据权利要求2所述的木糖醇真空连续结晶系统，其特征在于，所述的结晶器本体(151)的进料管道(156)和出料管道(157)上均连接有防腐卫生泵(159)，所述的进料管道(156)和出料管道(157)上均连接有冲洗管道(158)。4.根据权利要求2所述的木糖醇真空连续结晶系统，其特征在于，所述的二级结晶器(17)的抽真空装置(155)先后依次与一级冷凝器(18)和二级冷凝器(19)相连，一级冷凝器(18)和二级冷凝器(19)的液相出口与冷却密封水桶(16)相连。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭效鹏，李学伟，王占齐，郜清海，黄玉海，王文英，
申请(专利权)人：安阳市豫鑫木糖醇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41