膜過濾濃縮工藝之天然色素提取

木糖是木聚糖的一個組分，木聚糖廣泛存在于植物中，目前我們國家木糖提取原料主要有玉米芯和甘蔗渣。現(xiàn)有的木糖生產(chǎn)工藝主要為酸水解玉米芯制木糖，但得到的水解液木糖濃度低，現(xiàn)有工藝中主要通過蒸汽濃縮的方式完成木糖離交液的濃縮。但這種方式往往需消耗大量的蒸汽，造成高能耗，增加了生產(chǎn)成本，同時，濃縮周期也比較長，生產(chǎn)效率低下，隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，膜分離技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)蒸汽濃縮技術(shù)可以有效的減少蒸汽的消耗，降低能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。而膜濃縮出來的水，顏色趨于無色潔凈，可回用于前端酸解工序，節(jié)省生產(chǎn)用水，降低廢水排放量。

　　木糖生產(chǎn)工藝流程

　　在天然色素提取過程中，經(jīng)過離心、精濾等方式處理，后期結(jié)合單效、多效濃縮、減壓真空濃縮等方式，對提取液進行濃縮和除雜，以獲得我們需要的有效成分。在生產(chǎn)工藝中往往用到很多的過濾方式，常用的精濾、板框等死端過濾，由于提取液中含有大量的溶解性大分子雜質(zhì)，如：大分子蛋白、鞣質(zhì)、多糖等，傳統(tǒng)過濾方法只能實現(xiàn)提取液的暫時澄清，久置過程中，這些溶解性雜質(zhì)仍然會析出產(chǎn)生沉淀，導致成品出現(xiàn)分層、返渾等現(xiàn)象，極大的影響了產(chǎn)品品質(zhì)。

　　天然色素提取傳統(tǒng)工藝劣勢

　　1、濃縮過程沒有除雜、提高產(chǎn)品純度的優(yōu)勢。

　　2、統(tǒng)工藝，人工勞動強大，增加了大量的人工成本。

　　3、濾除雜精度低，效果不穩(wěn)定，產(chǎn)品品質(zhì)差，貨架期短。

　　4、備自動化程度低，操作繁瑣，容易出現(xiàn)污染。

　　5、材使用量大，生產(chǎn)成本高。

　　6、素久置出現(xiàn)分層、返渾等現(xiàn)象。

　　天然色素提取膜過濾濃縮工藝過程

　　提取液通過預處理去除部分固性雜質(zhì)(常用過濾方式有板框過濾/離心等)，然后經(jīng)過膜過濾，去除前工序中溶解的蛋白、鞣質(zhì)、大分子多糖等雜質(zhì)，徹底實現(xiàn)料液的澄清，澄清后的料液進入膜濃縮系統(tǒng)，濃縮膜截留色素，使小分子的無機鹽、水分及其他雜質(zhì)，實現(xiàn)濃縮脫水以及除雜質(zhì)的雙重目的。

　　天然色素提取膜過濾濃縮工藝

　　天然色素提取液→離心/板框→超濾膜除雜→膜濃縮→后續(xù)工藝

　　天然色素提取膜過濾濃縮工藝優(yōu)勢

　　1、濾精度高，徹底去除溶液中的大分子蛋白、鞣質(zhì)、淀粉、植物纖維等，提高提取液的澄清度，避免成品久置產(chǎn)生沉淀，延長貨架期，提高產(chǎn)品澄明度。

　　2、用壽命長，運行成本低。

　　3、生清洗容易，維護成本低。

　　4、濃縮的成本只有熱濃縮的1/5左右，極大的節(jié)省了企業(yè)的成本。

　　5、過篩分過濾使提取液中分子質(zhì)量更為集中，久置不會出現(xiàn)分層。

　　6、縮的同時，脫除小分子雜質(zhì)及無機鹽，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

　　天然色素提取膜過濾濃縮應用領(lǐng)域

　　1、菜紅膜提取濃縮

　　2、曲紅膜提取濃縮

　　3、子黃膜提取濃縮

　　4、卜紅膜提取濃縮

　　5、黃膜提取濃縮

　　6、色素膜提取濃縮

　　在水解液凈化過程中，采取了一次中和一次離子交換工藝，在這個工藝的基礎(chǔ)上，又加了一次氫化液離子交換，就變成了一次中和脫酸二次交換工藝，都屬于中和脫酸工藝。我們知道，在木糖醇生產(chǎn)過程中，玉米芯首先要水解生產(chǎn)水解液，水解時要加催化劑—硫酸，而水解后，硫酸就存在于水解液中，但在生產(chǎn)過程中，這部分硫酸必須除去，顧名思義中和脫酸工藝就是用中和的方法將酸除去，中和劑通常用碳酸鈣。硫酸被碳酸鈣中和成石膏—硫酸鈣，硫酸鈣在水中的溶解度很小，絕大部分石膏都成為沉淀經(jīng)過濾除去。

　　木糖生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點

　　木糖生產(chǎn)工藝比較簡單，酸堿消耗低，可降低成本，設(shè)備也比較簡單，易操作，投資少。但由于它是初始工藝，必然有不足之處，它的缺點主要來至工藝本身，眾所周知，石膏雖然在水中的溶解度小，也不是絕對不溶解，在進入下個濃縮工序時，隨著水解液變濃，石膏在水解液中濃度也變大，呈過飽和狀態(tài)，此時就有一部分石膏又沉淀出來，沉積在蒸發(fā)器的管壁上，形成隔熱層，降低蒸發(fā)效力，浪費蒸汽，降低設(shè)備利用率。 由于，這層結(jié)垢很難除去，特別是很難用化學方法除去，不得不用機械法清除結(jié)垢，不但麻煩，而且勞動強度很大，對設(shè)備也有不同程度的損傷，降低設(shè)備的使用壽命。

　　膜法濃縮木糖一次離交液工藝過程

　　木糖水解液→石灰沉淀→活性炭脫色→壓濾→一次離子交換→膜濃縮→一次蒸發(fā)濃縮→二次活性炭脫色→二次離子交換→二次蒸發(fā)濃縮→三次蒸發(fā)濃縮→結(jié)晶→離心分離→烘干→包裝→成品

　　膜工藝濃縮技術(shù)優(yōu)勢

　　1、濃縮膜可以有效的截留木糖等有效成分而透出水，達到濃縮的目的。

　　2、濃縮透過水澄清透亮，可以用于提取回用，節(jié)約水資源，減少污水排放。

　　3、膜濃縮是一種低溫濃縮，不需要額外的加熱，因此，膜濃縮可以節(jié)省大量的蒸汽，降低能源消耗，降低生產(chǎn)成本。

　　4、膜濃縮過程也會產(chǎn)生一定的熱量，濃縮同時可使木糖離交液的溫度升高，可降低下一步濃縮升溫所帶來的蒸汽消耗。

　　5、膜工藝過程無污染物排放，減輕了廢水排放的壓力，減少廢水處理的投資。

　　6、自動化程度高，操作簡單方便，在線清洗，降低勞動強度。

　　7、膜元件有完善的操作、清洗、保養(yǎng)說明和方法，使用壽命長、降低膜的消耗成本。