專利名稱：低能耗海帶甘露醇生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海藻生產(chǎn)加工技術(shù)，是一種低能耗海帶甘露醇生產(chǎn)方法。 技術(shù)背景甘露醇作為重要的食品、化學(xué)及醫(yī)用原料，在各個行業(yè)均具有廣泛的用途。我國是 重要的海帶生產(chǎn)和加工大國，每年的海帶產(chǎn)量在80萬噸以上，其中用于海藻化工的海帶約 有20萬噸，甘露醇作為海帶加工的主要副產(chǎn)品之一，每年的產(chǎn)量可以達到1萬噸。然而，近 年來隨著化學(xué)合成法的普遍應(yīng)用，甘露醇的產(chǎn)品價格不斷降低，然而以海帶為原料的甘露 醇生產(chǎn)成本居高不下，導(dǎo)致以海帶為原料的甘露醇生產(chǎn)無法維持，海帶浸泡水作為廢水排 放，這不僅造成資源的白白浪費，更有可能進一步引起環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)的海帶甘露醇生產(chǎn)技術(shù)普遍采用蒸發(fā)結(jié)晶法和電滲析反滲透法。蒸發(fā)結(jié)晶 法甘露醇生產(chǎn)中料液結(jié)晶濃度需要在15%以上，而通常海帶浸泡水甘露醇的含量在2% 以下，為此生產(chǎn)中必須進行蒸發(fā)結(jié)晶濃縮，在此過程中則要消耗大量的能源，生產(chǎn)1噸甘露 醇大約消耗22噸煤，并且在反復(fù)離心水洗過程中也會使甘露醇流失，影響得率，因此單純 的蒸發(fā)結(jié)晶法已經(jīng)不適用于海帶的甘露醇生產(chǎn)。電滲析反滲透法膜技術(shù)作為新興分離技 術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于甘露醇生產(chǎn)，薛德明等研究的超濾技術(shù)在海帶甘露醇生產(chǎn)中凈化應(yīng)用，并開 發(fā)了一套電滲析反滲透濃縮技術(shù)，將海帶浸泡水經(jīng)電滲析除鹽，再經(jīng)反滲透濃縮至甘露醇 含量4-5%，然后蒸發(fā)結(jié)晶，相對蒸發(fā)結(jié)晶法蒸汽用量減少50%以上，節(jié)約了成本，經(jīng)生產(chǎn) 運行效果良好(專利號CN94109352. 2)。然而，由于電滲析過程需要消耗大量的電能，該技 術(shù)運行成本仍然較高，未根本改變現(xiàn)有甘露醇生產(chǎn)成本過高的問題。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝導(dǎo)致以 海帶浸泡水為原料提取甘露醇生產(chǎn)已無利可圖。因此，開發(fā)一種新型的海帶甘露醇生產(chǎn)方法是一項亟待解決的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)海帶甘露醇生產(chǎn)高能耗高成本的缺陷，開發(fā)一種新型的 海帶甘露醇生產(chǎn)方法，采用陶瓷膜和有機膜聯(lián)用法對海帶浸泡水進行凈化濃縮，采用三效 蒸發(fā)器取代傳統(tǒng)的單效蒸發(fā)，以降低海帶甘露醇生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本。本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括以下步驟1.調(diào)節(jié)料液pH值；2.砂濾處理懸浮物及大顆 粒雜質(zhì)；3.陶瓷膜凈化；4.有機膜處理濃縮料液；5.透過水回用處理；6.三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn) 生甘露醇粗品。1.調(diào)節(jié)料液pH值在進行料液處理之前需將料液pH值調(diào)節(jié)至3-7。2.砂濾處理懸浮物及大顆粒雜質(zhì)將料液通過泵輸入砂濾罐過濾，除去懸浮物及 大顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)砂濾處理后的液體轉(zhuǎn)移到陶瓷膜設(shè)備中。3.陶瓷膜凈化將經(jīng)過砂濾處理的料液使用陶瓷膜設(shè)備進行處理，即料液加入 料液桶中經(jīng)高壓泵輸入陶瓷膜管中，在壓力作用下，一般為0. 2-0. 4MPa，一部分水透過膜
3孔，成為透過水，另一部分回流入料液桶中。4.有機膜處理濃縮料液將經(jīng)過陶瓷膜處理的料液使用有機膜進行處理。即料 液加入料液桶中經(jīng)料液泵輸入高壓泵，經(jīng)高壓泵加壓后輸入有機膜管中，在壓力作用下，一 般為0. 5-2. 2MPa，一部分水透過膜孔，成為透過水，另一部分回流入料液桶中。有機膜可以 將分子量180以上的大分子截留，而使1價小分子透過。5.透過水回用處理，即一次有機膜的透過水可經(jīng)二次有機膜濃縮回用在有機膜 透過水中仍含有部分甘露醇，但濃度較低，將該部分透過水經(jīng)有機膜進行二次處理使?jié)饪s 液中甘露醇濃度提高，可作為原料繼續(xù)回用。6.三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生甘露醇粗品有機膜處理濃縮后的料液進入三效蒸發(fā)結(jié)晶 器進行蒸發(fā)濃縮。本發(fā)明的特點1、本發(fā)明利用雙膜法凈化濃縮工藝取代傳統(tǒng)的電滲析反滲透濃縮工藝，去除了電 滲析單元，將噸水濃縮成本大大降低，濃縮液中甘露醇含量可達5%以上。2、采用三效蒸發(fā)器取代傳統(tǒng)的單效蒸發(fā)將噸水的蒸汽消耗量由0.8-1噸降至 0. 3-0. 4 噸。3、料液可反復(fù)通過有機膜處理回用，極大降低甘露醇損失，回收率可達90%。4、該工藝簡化了生產(chǎn)工藝，大大降低了海帶甘露醇生產(chǎn)的能耗，將生產(chǎn)成本減少 了近1/3，為海帶甘露醇生產(chǎn)降低能耗節(jié)約成本，使海帶甘露醇的生產(chǎn)有利可圖。


圖1 本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方法進行詳細(xì)敘述本發(fā)明是采用雙膜法對海帶浸泡水進行凈化濃縮，然后采用三效蒸發(fā)器大大降低 濃縮成本。先將提碘廢水的PH值調(diào)至3-7，然后經(jīng)陶瓷膜凈化，除去水中殘留的雜質(zhì)、大分 子有機物及部分色素；再利用有機膜設(shè)備將經(jīng)陶瓷膜處理的透過水進行濃縮處理，將原來 甘露醇含量為0. 7-1. 5%的浸泡水濃縮至甘露醇含量為3. 5-6%的濃液；利用三效蒸發(fā)器 對該部分濃液進行三效蒸發(fā)結(jié)晶處理即可得到含量為70%的甘露醇粗品。其中有機膜處 理后透過液中仍含有0. 25-0. 3%的甘露醇，可通過二次有機膜處理進一步濃縮作為原料回 用。工藝流程圖見附圖1本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括以下步驟1.調(diào)節(jié)料液p H值；2.砂濾處理懸浮物及大顆 粒雜質(zhì)；3.陶瓷膜凈化；4.有機膜處理濃縮料液；5. —次有機膜的透過水可經(jīng)二次有機膜 濃縮回用；6.三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生甘露醇粗品。1.調(diào)節(jié)料液pH值由于提碘后產(chǎn)生的廢水含酸，pH過低，容易對設(shè)備造成嚴(yán)重的 腐蝕，然而將P H值調(diào)至6以上會引起溶液中糖膠等堿不溶物的析出，因此在進行料液處理 之前需將料液PH值調(diào)節(jié)至3-7。2.砂濾處理懸浮物及大顆粒雜質(zhì)將料液通過泵輸入砂濾罐過濾，以除去其中含有的懸浮物及大顆粒雜質(zhì)，防止對下一步的陶瓷膜超濾凈化處理造成影響。經(jīng)砂濾處理后 的液體轉(zhuǎn)移到陶瓷膜設(shè)備中。3.陶瓷膜凈化將經(jīng)過砂濾處理的料液使用陶瓷膜設(shè)備進行處理，處理過程如下料液加入料液桶中經(jīng)高壓泵輸入陶瓷膜管中，在壓力作用下，一般為0. 2-0. 4MPa，一部 分水透過膜孔，成為透過水，另一部分回流入料液桶中。將透過水收集留待下一步操作。經(jīng) 陶瓷膜處理后，溶液中大分子雜質(zhì)被截留，透過水顏色明顯變淺，濃水顏色明顯變深，而甘 露醇則完全透過。陶瓷膜處理不僅進一步去除料液中大分子雜質(zhì)及色素，簡化了后續(xù)的精 制過程，而且避免了后續(xù)的有機膜處理受到污染。4.有機膜處理濃縮料液將經(jīng)過陶瓷膜處理的料液使用有機膜進行處理。處理過 程如下料液加入料液桶中經(jīng)料液泵輸入高壓泵，經(jīng)高壓泵加壓后輸入有機膜管中，在壓力 作用下，一般為0. 5-2. 2MPa，一部分水透過膜孔，另一部分回流入料液桶中。由于有機膜可 以將分子量為180以上的分子大部分截留而將1價分子透過，因此有機膜處理不僅可以使 甘露醇得到濃縮，濃縮液中甘露醇含量可達5%甚至更高，極大降低了后續(xù)蒸發(fā)的蒸汽耗用 量。并且可以在保證濃縮效果的前提下使鹽分進一步脫除，這與傳統(tǒng)的電滲析反滲透工藝 相比，去除了電滲析單元，大大簡化了工藝，更為重要的是節(jié)約了電滲析脫鹽產(chǎn)生的巨大能 耗，極大的降低了成本，將生產(chǎn)成本減少了近1/3。5.透過水二次有機膜濃縮回用有機膜透過水仍含有部分甘露醇，但濃度較低， 為避免甘露醇的損失，將該部分透過水經(jīng)有機膜進行二次處理，處理后的濃縮液甘露醇濃 度提高，可作為原料繼續(xù)回用。由于有機膜處理水成本較低，噸水處理耗電量為l_2KWh，當(dāng) 透過水中甘露醇含量大于0. 15%時仍具有回收利用的價值，可通過有機膜處理進一步回 用。通過有機膜處理濃縮回用處理，甘露醇回收率可達90%。6.三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生甘露醇粗品有機膜處理濃縮后的料液進入三效蒸發(fā)結(jié)晶 器進行蒸發(fā)濃縮，三效蒸發(fā)結(jié)晶器噸水蒸發(fā)成本相比傳統(tǒng)的蒸發(fā)工藝大大節(jié)約。實施例實驗料液取自榮成凱普生物碘生產(chǎn)車間，海帶浸泡水經(jīng)提碘后產(chǎn)生的廢水，用量 約280L，經(jīng)實驗室檢測，其中pH值為1. 5，甘露醇含量0. 61 %，鹽度0. 70%。由于提碘后產(chǎn)生的廢水含酸，PH過低，容易對設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，然而將pH值 調(diào)至7以上會引起溶液中糖膠等堿不溶物的析出，因此在進行料液處理之前將料液pH值調(diào) 節(jié)至4-5。將料液280L置于500L塑料桶內(nèi)，加入10%工業(yè)液堿NaOH約400mL，攪勻，通過 廣泛PH試紙檢測，將溶液pH值調(diào)至4-5。將料液通過泵輸入砂濾罐過濾，以除去其中含有的懸浮物及大顆粒雜質(zhì)，防止對 下一步的陶瓷膜超濾凈化處理造成影響。經(jīng)砂濾處理后的液體轉(zhuǎn)移到陶瓷膜設(shè)備中。陶瓷膜設(shè)備(型號XS-T-02A)由江蘇久吾公司生產(chǎn)，采用陶瓷膜元件2支(型號 CMF-U-200-19*31*500*3. 7_Z，孔徑200nm)由江蘇久吾公司生產(chǎn)。將經(jīng)過砂濾處理的料液 裝入設(shè)備料桶中，使用陶瓷膜設(shè)備進行處理，操作壓力0. 35-0. 4MPa，循環(huán)水流量1. 5-2m3/ h，透過水流量45-50L/h，將透過水收集留待下一步操作。280L料液經(jīng)過約4小時的處理即 可完成，得透過水約260L，濃水約20L。經(jīng)陶瓷膜處理后，溶液中大分子雜質(zhì)被截留，透過水 顏色明顯變淺，濃水顏色明顯變深，而甘露醇則完全透過。陶瓷膜處理不僅進一步去除料液 中大分子雜質(zhì)及色素，簡化了后續(xù)的精制過程，而且避免了后續(xù)的有機膜處理受到污染。
有機膜設(shè)備(型號XS-Y-03B)由江蘇久吾公司生產(chǎn)，采用有機膜1支(型號 DL2540，2價分子截留率98%)由美國GE公司生產(chǎn)。將經(jīng)過陶瓷膜處理的料液260L裝入 設(shè)備料桶中，使用有機膜進行處理，操作壓力0. 95-1. OMPa，循環(huán)水流量1. 8-2m3/h，透過水 流量100-120L/h，待透過水達到約240L時，停止?jié)饪s，此時濃縮水約為20L。經(jīng)檢測透過水 中甘露醇含量為0. 32%，鹽度0. 52%，濃縮水中甘露醇含量4. 05%，鹽度2. 57%。由于有 機膜可以將分子量為180以上的分子大部分截留而將1價分子透過，因此有機膜處理不僅 可以使甘露醇得到濃縮，濃縮液中甘露醇含量可達4. 09%，甚至更高，極大降低了后續(xù)蒸發(fā) 的蒸汽耗用量。并且可以在保證濃縮效果的前提下使鹽分進一步脫除，這與傳統(tǒng)的電滲析 反滲透工藝相比，去除了電滲析單元，大大簡化了工藝，更重要的是節(jié)約了電滲析脫鹽產(chǎn)生 的巨大能耗，極大的降低了成本。透過水經(jīng)過有機膜進行二次處理，操作壓力0. 95-1. OMPa,循環(huán)水流量1. 8-2m3/ h，透過水流量120-140L/h，得到濃縮水20L，透過水220L，經(jīng)檢測透過水中甘露醇含量為 0. 15%，鹽度0. 32%，濃縮水中甘露醇含量2. 04%，鹽度2. 52%。濃縮水可作為原料繼續(xù)回 用。經(jīng)實驗驗證當(dāng)透過水中甘露醇含量大于0. 15%時仍具有回收利用的價值，可通過有機 膜處理進一步回用，回收率可達90%。有機膜處理濃縮后的料液進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器進行蒸發(fā)濃縮，三效蒸發(fā)結(jié)晶器 (型號TANG-100)由溫州泰康公司生產(chǎn)，操作壓力-0. 06至-0. 09MPa，處理量100L/h，當(dāng)料 液濃縮至比重為1.2時，進行離心脫鹽，繼續(xù)蒸發(fā)至比重為1.4，冷卻結(jié)晶，生產(chǎn)粗品甘露醇 0. 8Kg，甘露醇含量為65.2%。
權(quán)利要求
一種低能耗海帶甘露醇生產(chǎn)方法，其特征在于方法步驟是(1).調(diào)節(jié)料液pH值；(2).砂濾處理懸浮物及大顆粒雜質(zhì)；(3).陶瓷膜凈化；(4).有機膜處理濃縮料液；(5).透過水回用處理；(6).三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生甘露醇粗品；(1).調(diào)節(jié)料液pH值在進行料液處理之前將料液pH值調(diào)節(jié)至3-7；(2).砂濾處理懸浮物及大顆粒雜質(zhì)將料液通過泵輸入砂濾罐過濾，除去懸浮物及大顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)砂濾處理后的液體轉(zhuǎn)移到陶瓷膜設(shè)備中；(3).陶瓷膜凈化將經(jīng)過砂濾處理的料液使用陶瓷膜設(shè)備進行處理即料液加入料液桶中經(jīng)高壓泵輸入陶瓷膜管中，在壓力0.2-0.4Mpa的作用下，一部分水透過膜孔，成為透過水；另一部分回流入料液桶中；經(jīng)陶瓷膜處理后，溶液中色素和大分子雜質(zhì)被截留，而甘露醇則完全透過；(4).有機膜處理濃縮料液將經(jīng)過陶瓷膜處理的料液使用有機膜進行處理；即料液加入料液桶中經(jīng)料液泵輸入高壓泵，經(jīng)高壓泵加壓后輸入有機膜管中，在壓力0.5-2.2Mpa的作用下，一部分水透過膜孔，成為透過水，另一部分回流入料液桶中；(5).透過水回用處理，即一次有機膜的透過水可經(jīng)二次有機膜濃縮回用在有機膜透過水中，仍含有部分甘露醇，但濃度較低，為避免甘露醇的損失，將該部分透過水經(jīng)有機膜進行二次處理，處理后的濃縮液甘露醇可作為原料繼續(xù)回用；(6).三效蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生甘露醇粗品有機膜處理濃縮后的料液進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器進行蒸發(fā)濃縮。
全文摘要
一種低能耗海帶甘露醇生產(chǎn)方法，包括調(diào)節(jié)料液pH值、砂濾凈化處理、陶瓷膜凈化處理、有機膜濃縮處理和多效蒸發(fā)結(jié)晶。該方法通過將海藻化工生產(chǎn)中的提碘廢水調(diào)節(jié)pH至3-7，經(jīng)砂濾粗濾凈化后，再經(jīng)陶瓷膜超濾凈化后直接進入有機膜進行濃縮，將提碘廢水中甘露醇的含量由0.7-1％提高到5％以上，經(jīng)過多效蒸發(fā)結(jié)晶得到甘露醇粗品。該方法簡化了生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本1/3以上。
文檔編號C07C29/76GK101870639SQ201010222018
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者冷凱良, 孫偉紅, 李曉川, 翟毓秀, 苗鈞魁, 許洋, 邢麗紅 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所