一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法.pdf

本发明涉及一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤为：（1）调制溶液浓度；（2）接种；（3）结晶干燥；（4）收集成品。本发明通过控制葡萄糖酸钠溶液与葡萄糖酸钠晶种的比例获得浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液，还通过控制所投晶种的粒度、过饱和程度，均质进料，二流体喷嘴的喷孔大小、干燥气流与过饱和溶液流量以及喷射速度，使得进入干燥室的葡萄糖酸钠在晶种上快速附着凝结、形成粒度均匀、颗粒饱满的葡萄糖酸钠晶体。本发明适用于葡萄糖酸钠的各种生产方法所得葡萄糖酸钠溶液，如双酶法或金属催化法或发酵法等所得的葡萄糖酸钠溶液，一次提取、不产生母液、无脱色成本或脱色成本显著降低。

权利要求书
1.  一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤如下：
（1）调制溶液浓度
将过滤除杂后的葡萄糖酸钠溶液进行蒸发，至干物质的质量体积比为48-80%，然后储存于调晶罐，温度为62-90℃，并不断搅拌；
（2）接种
将葡萄糖酸钠晶种接种到步骤（1）所得的溶液中，接种量为葡萄糖酸钠晶种与溶液的质量体积比为5-40%，接种后进行搅拌，转速为300-4000rpm/min，温度为62-90℃，时间为1-5min，混合均匀，形成浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液，取过饱和溶液静置观察，当晶体的体积占20-30%时进行结晶干燥；
（3）结晶干燥
将步骤（2）获得的过饱和溶液泵入具有均质泵均质进料的喷雾干燥机的干燥室内进行喷雾干燥；
（4）收集成品
收集葡萄糖酸钠颗粒或微粉。

2.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（1）中干物质的质量体积比为50-65%，储存于调晶罐中的温度为85℃。

3.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（2）中接种的葡萄糖酸钠晶种要求颗粒饱满、粒度均匀，葡萄糖酸钠晶种过100-500目筛。

4.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（2）中接种量为15-35%。

5.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（2）中转速为1000-1200rmp/min。

6.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（2）中接种前和接种后温度均保持在85℃±0.5℃。

7.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（3）中具有均质泵均质进料的喷雾干燥机的喷雾雾化系统的喷嘴为二流体喷嘴，独立喷嘴数量为2-6个，喷嘴喷孔直径为5-15mm的二流体喷嘴。

8.  根据权利要求7所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（3）中喷孔直径为8-10mm。

9.  根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤（3）中具有均质泵均质进料的喷雾干燥机中调节料液流量为100mL/h-20 m3/h，干燥室所通空气的流量为1-330m3/h，干燥室内压力为0.1-10bar，干燥室以及干燥室所通空气的温度为90-200℃。

说明书一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法
技术领域
本发明涉及一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体涉及对由双酶法或金属催化法或发酵法等生产的葡萄糖酸钠溶液提取葡萄糖酸钠且不生成母液的方法，属于葡萄糖酸钠加工领域。
背景技术
葡萄糖酸钠是一种有机酸盐，用途广泛，可以在建筑、纺织印染和金属表面处理以及水处理等行业用作高效螯合剂、钢铁表面清洗剂、玻璃清洗剂、电镀工业铝氧着色，可以在混凝土行业用作高效缓凝剂、高效减水剂等。葡萄糖酸钠具有优异的缓蚀阻垢作用，被广泛用于水质稳定剂，例如作为工业循环冷却水系统、低压锅炉、内燃机冷却水系统等。葡萄糖酸钠还可以调节人体内酸碱平衡，以恢复神经正常作用，在医药和食品添加剂等方面也有广泛用途。
现有葡萄糖酸钠的生产方法多样，常见的有金属催化氧化法、发酵法、双酶法等，这些方法生产的葡萄糖酸钠溶液色泽低、杂质少，简单过滤即可适于提取。然而现有技术中，葡萄糖酸钠的生产与提取均为精制过滤后再通过多次蒸发结晶多次离心分离提取得到葡萄糖酸钠的干物质。这种提取过程繁琐耗时，还多次生成了大量母液难于处理。这些母液经过多次富集，不但颜色深、残糖含量增高、葡糖糖酸钠含量也有限。中国专利CN103923953A公布了一种将发酵法生产的葡萄糖酸钠母液固体化的方法，其处理过程依旧繁琐，处理对象即葡萄糖酸钠母液需预处理不但需要较多的使用占地面积大的板框过滤机，还必须耗费大量活性炭助剂。此种母液中残糖高达20%-30%，除含单糖外往往还含大量难于喷雾干燥的二糖等多糖，尤其是多糖高温条件下易溶并粘涂器壁难于烘干，并容易堵塞喷雾干燥的塔体通道或出口，容易引发故障甚至事故，而且物料选择把控不当，生产出的产品含糖量高纯度不足。按此方法生产葡糖酸钠亦没有从根本上改变葡萄糖酸钠提取过程的流程长、繁琐耗时、多次产生母液或废母液的现状，且助剂消耗多、预处理负担重、产品纯度低。
因此，现有技术中葡萄糖酸钠提取的过程繁琐耗时、生成大量母液，制约了葡萄糖酸钠的提取。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，解决了现有葡萄糖酸钠提取的过程繁琐耗时、生成大量母液的问题。本发明的技术方案如下：
    一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤如下：
（1）调制溶液浓度
将过滤除杂后的葡萄糖酸钠溶液进行蒸发，至干物质的质量体积比为48-80%，然后储存于调晶罐，温度为62-90℃，并不断搅拌；优选的，干物质的质量体积比为50%-65%，储存于调晶罐中的温度为85℃。
（2）接种
将葡萄糖酸钠晶种接种到步骤（1）所得的溶液中，接种量为葡萄糖酸钠晶种与溶液的质量体积比为5-40%，接种后进行搅拌，转速为300 -4000rpm/min，温度为62-90℃，时间为1- 5min，混合均匀，形成浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液，取过饱和溶液静置观察，当晶体的体积占20-30%时进行结晶干燥；如取过饱和溶液于100ml量筒内静置40秒观察，当晶体的体积占20-30%时进行结晶干燥；
优选的，所接种的葡萄糖酸钠晶种要求颗粒饱满、粒度均匀，葡萄糖酸钠晶种过100-500目筛；接种量为15-35%；转速为1000-1200rmp/min；可预防晶体微晶被破坏、防止晶体在接种环节产生集聚凝结，继而可预防后续步骤中喷嘴的堵塞。更优选的，接种前和接种后温度均保持在85℃±0.5℃。
（3）结晶干燥
将步骤（2）获得的过饱和溶液泵入具有均质泵均质进料的喷雾干燥机的干燥室内进行喷雾干燥，即结晶干燥。
启用具有均质泵均质进料的喷雾干燥机：开启均质泵、喷雾干燥机、引风机和多级旋风分离器，将步骤（2）获得的过饱和溶液迅速泵入干燥室进行喷雾干燥。均质泵进料可以避免物料发生堵塞，使进料过程中物料继续保持充分分散和均匀，这种喷雾干燥机可以市场购得。
进一步的，所述具有均质泵均质进料的喷雾干燥机的喷雾雾化系统的喷嘴为二流体喷嘴，独立喷嘴数量为2-6个，喷嘴喷孔直径为5-15mm的二流体喷嘴，优选的，喷孔直径为8-10mm，该流体喷嘴要求能够方便的调节各流体流量，即可调节料液流量，可调节干燥热空气流量，继而可调节喷雾雾化流量与效果。这种类型的喷雾干燥机可保证更均衡的将料浆进一步分散雾化，使得料浆被均衡的布入主干燥室后快速结晶干燥。
进一步的，上述具有均质泵均质进料的喷雾干燥机中调节料液流量为100mL/h-20 m3/h，干燥室所通空气的流量为1-330m3/h，干燥室内压力为0.1-10bar，干燥室以及干燥室所通空气的温度为90-200℃。
在干燥室内，葡萄糖酸钠微晶被快速附着持续结晶并长大，结晶和干燥同时发生，并在热风条件下快速被烘干。
（4）收集成品
收集葡萄糖酸钠颗粒或微粉。
引风机将干燥室内热风与物料抽至多级旋风分离器分离，同时将干燥室底部、旋风分离器底部以及袋式微粉空气过滤器中捕集的葡萄糖酸钠颗粒或微粉收集到集料仓，然后转运到包装间，降温称量包装。
本发明的有益效果如下：
本发明适用于葡萄糖酸钠的各种生产方法所得葡萄糖酸钠溶液，如双酶法或金属催化法或发酵法等所得的葡萄糖酸钠溶液，一次提取、不产生母液、无脱色成本或脱色成本显著降低。如双酶法或金属催化法生产的葡萄糖酸钠溶液中无残糖或残糖含量极低，产品纯度高，颜色澄清色泽低、溶液无需活性炭等精制即可应用本发明直接提取，提取后无母液产生且不产生脱色成本。发酵法生产的葡萄糖酸钠，发酵液过滤菌体后的起始溶液色泽不高，不用或仅应用一次少量的活性炭即可得到澄清的溶液，采用本发明方法可直接提取。并且本发明中葡萄糖酸钠结晶与干燥同时完成，提取更为直接、生产流程极大缩短。
本发明通过控制葡萄糖酸钠溶液与葡萄糖酸钠晶种的比例获得浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液，还通过控制所投晶种的粒度、过饱和程度，均质进料，二流体喷嘴的喷孔大小、干燥气流与过饱和溶液流量以及喷射速度，使得进入干燥室的葡萄糖酸钠在晶种上快速附着凝结、形成粒度均匀、颗粒饱满的葡萄糖酸钠晶体，产品品相好。喷雾时葡萄糖酸钠晶体形成的速率快，还有助于辅助降低干燥塔内热源能源消耗。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1 一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤如下
（1）调制溶液浓度
取由双酶法葡萄糖酸钠生产所得葡萄糖酸钠溶液（本实例中所用双酶指葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶），检测残糖含量为0，色泽澄清。经简单过滤除杂后将澄清葡萄糖酸钠溶液蒸发至干物质的质量体积比为62%，取3L，储存于调晶罐中，温度保持在85℃，不断搅拌使浓度均衡。
（2）接种
将葡萄糖酸钠晶种接种到步骤（1）所得的溶液中，接种量为葡萄糖酸钠晶种与溶液的质量体积比为28%，即840g, 接种后进行搅拌，转速为1150rpm/min，温度为85.1℃, 时间为5min，混合均匀，形成浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液。所接种的葡萄糖酸钠晶种过500目筛，且颗粒饱满、粒度均匀，接种后取样于100ml量筒内静置40秒时观察，晶体的体积占27.7%，进行结晶干燥。
（3）结晶干燥
启用均质进料泵，开启喷雾干燥机，开启引风机与多级旋风分离器。本实施实例中所用喷雾干燥机为市售的“顺义科技SP-1500”实验喷雾干燥机。将步骤（2）获得的过饱和溶液迅速均质泵入干燥室进行喷雾干燥。该喷雾干燥机的喷嘴数量为2个，所选用喷嘴尺寸为2.0mm的二流体喷嘴，料液流量为1100mL/h，干燥室内压力为4.2bar，干燥室以及干燥室所通空气的温度为110±1℃，干燥室所通空气的流量为3.5m3/h。
（4）收集成品
引风机将干燥室内热风与物料抽至多级旋风分离器分离，同时将自干燥室底部和旋风分离器底部干燥所得的葡萄糖酸钠颗粒或微粉收集汇总到集料仓。自集料仓将干燥后的葡萄糖酸钠转运至包装室，降温称量抽真空密封包装。所得葡萄糖酸钠经干燥称重为2706.1g，水分含量0.3%，超过95%的葡萄糖酸钠为颗粒状，葡萄糖酸钠全部回收，无母液产生。
实施例2 一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤如下
（1）调制溶液浓度
取由金属催化法葡萄糖酸钠生产所得葡萄糖酸钠溶液（本实例中所用催化金属为纳米金），检测残糖含量为0，色泽澄清。经简单过滤除杂后将澄清葡萄糖酸钠溶液蒸发至干物质的质量体积比为53%，取3L，储存于调晶罐中，温度保持在65℃，不断搅拌使浓度均衡。
（2）接种
将葡萄糖酸钠晶种接种到步骤（1）所得的溶液中，接种量为葡萄糖酸钠晶种与溶液的质量体积比为12%，即360g, 接种后进行搅拌，转速为550rpm/min，温度为65℃, 时间为4.5min，混合均匀，形成浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液，所接种的葡萄糖酸钠晶种过200目筛，且颗粒饱满、粒度，接种后取样于100ml量筒内静置40秒时观察，晶体的体积占24%，进行结晶干燥。
（3）结晶干燥
启用均质进料泵，开启喷雾干燥机，开启引风机与多级旋风分离器。本实施实例中所用喷雾干燥机为市售的“顺义科技SP-1500”实验喷雾干燥机。将步骤（2）获得的过饱和溶液迅速均质泵入干燥室进行喷雾干燥。该喷雾干燥机的喷嘴数量为2个，所选用喷嘴尺寸为2.0mm的二流体喷嘴，料液流量为800mL/h，干燥室内压力为5.5bar，干燥室以及干燥室所通空气的温度为145℃，干燥室所通空气的流量为4.5m3/h。
（4）收集成品
引风机将干燥室内热风与物料抽至多级旋风分离器分离，同时将自干燥室底部和旋风分离器底部干燥所得的葡萄糖酸钠颗粒或微粉收集汇总到集料仓。自集料仓将干燥后的葡萄糖酸钠转运至包装室，降温称量抽真空密封包装。所得葡萄糖酸钠经干燥称重为1955.2g，水分含量0.4%，超过92%的葡萄糖酸钠为颗粒状，葡萄糖酸钠全部回收，无母液产生。
实施例3 一种不生成母液的葡萄糖酸钠的提取方法，具体步骤如下
（1）调制溶液浓度
取由黑曲霉发酵法生产所得葡萄糖酸钠溶液，检测残糖质量百分比含量低于0.03%，色泽澄清。经简单过滤除杂后将澄清葡萄糖酸钠溶液蒸发至干物质的质量体积比为66%，取3L，储存于调晶罐中，温度保持在88℃，不断搅拌使浓度均衡。
（2）接种
将葡萄糖酸钠晶种接种到步骤（1）所得的溶液中，接种量为葡萄糖酸钠晶种与溶液的质量体积比为37%，即1110g, 接种后进行搅拌，转速为3200rpm/min，温度为85.2℃, 时间为5min，混合均匀，形成浓度分布均衡的常压高温过饱和溶液。所接种的葡萄糖酸钠晶种过300目筛，且颗粒饱满、粒度，接种后取样于100ml量筒内静置40秒时观察，晶体的体积占29.5%，进行结晶干燥。
（3）结晶干燥
启用均质进料泵，开启喷雾干燥机，开启引风机与多级旋风分离器。本实施实例中所用喷雾干燥机为市售的“顺义科技SP-1500”实验喷雾干燥机。将步骤（2）获得的过饱和溶液迅速均质泵入干燥室进行喷雾干燥。该喷雾干燥机的喷嘴数量为2个，所选用喷嘴尺寸为2.0mm的二流体喷嘴，料液流量为1800mL/h，干燥室内压力为9bar，干燥室以及干燥室所通空气的温度为180℃，干燥室所通空气的流量为9m3/h。
（4）收集成品
引风机将干燥室内热风与物料抽至多级旋风分离器分离，同时将自干燥室底部和旋风分离器底部干燥所得的葡萄糖酸钠颗粒或微粉收集汇总到集料仓。自集料仓将干燥后的葡萄糖酸钠转运至包装室，降温称量抽真空密封包装。所得葡萄糖酸钠经干燥称重为3094.9g，水分含量0.21%，超过93%的葡萄糖酸钠为颗粒状，葡萄糖酸钠全部回收，无母液产生。