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膜法绿色制糖技术又双叒叕有新进展啦!合肥格云流体技术有限公司 发布时间:2019-03-23   点击浏览:706次

甘蔗糖蜜是以甘蔗为原料,经过压榨、蔗汁澄清净化、过滤处理、蒸发浓缩和结晶制糖后产生的副产物。甘蔗糖蜜多用作发酵底物生产酒精和酵母,但由于过多色素和无机盐的存在,导致产生大量高盐高COD的发酵废水,不仅降低了糖蜜的经济价值,还带来了严重的环境污染。根据智研咨询发布的《2018-2024年中国糖蜜市场分析预测及发展趋势研究报告》,2017/18榨季甘蔗及糖蜜主产区糖蜜供给约350万吨,但环保成本高导致糖蜜酒精厂开工率低,调研显示目前酒精厂开工率不足一成,糖蜜需求承压(过剩库存保持 50 万吨以上),因此亟需发展糖蜜高值化利用新技术。

针对这一应用需求,中国科学院过程工程研究所万印华研究员团队在膜法甘蔗制糖技术的基础上,开发了膜分离-树脂吸附集成技术用于糖蜜的高值化研究。具体如图1所示,先利用超滤膜澄清去除悬浮物,再利用非极性树脂吸附回收糖蜜中的焦糖色素,疏松型纳滤膜(脱色膜)截留回收多酚类色素(CN201810442173.7),继续通过紧密型纳滤和离子交换树脂将糖蜜中的蔗糖和还原糖分别回收(CN201710060732.3)。疏水性色素的回收可以减少脱色膜的疏水污染层,再现“盐溶胀”效应,增加脱色膜的蔗糖透过率降低渗透压,大幅减少能耗并提高蔗糖回收率(J. Clean. Prod. 2019,207, 432)。纳滤脱盐不仅可以减少后续树脂的用量,而且由于色素被大部分回收从而膜污染得以控制,紧密型纳滤膜还可以高效分离蔗糖和还原糖(Food BioprocessTechnol. 2018, 11, 913)。同时相比聚醚砜超滤膜,聚酰胺疏松纳滤膜作为脱色膜具有更高的抗污染性能,提高pH值可以降低脱色膜的污染(Sep. Purif. Technol. 2018, 204, 66)。但是,聚酰胺纳滤膜的耐氯性较差,并且随着化学清洗进行其抗污染性能下降,而采用聚醚砜纳滤膜虽然初期膜污染较为严重,但其耐氯性高且随着膜清洗的进行抗污染性能有所增强(Sep. Purif. Technol. 2019,219, 16)。最后,我们对该集成过程进行了初步的成本核算,表明该过程具有较好的应用前景。


图1 膜分离-树脂吸附集成过程高值化糖蜜


根据实验室结果,团队在位于广东湛江的膜法精糖中试车间对糖蜜高值化过程进行了初步的放大(三位研究生同学目前仍在现场奋战,图2),获得了良好的结果。目前百吨级/天膜法绿色制糖示范工程(甘蔗制糖)实现了连续化运行,正在进一步调试和优化。通过总结国内外膜法绿色制糖技术进展和本团队的成果,我们还撰写了《膜法绿色制糖技术研究进展》(过程工程学报,2018,18, 908),获得中国海水淡化与水利用学会第一届中国膜科学优秀论文二等奖(图3)。


图2 参加膜法绿色制糖项目的研究生同学们



图3 论文获奖证书


万印华研究员团队从2014年开始,一直从事膜法绿色制糖技术的基础研究和工程化实践,获得国内外多个相关研究团队和公司的关注和合作邀请。目前团队已申请中国专利十余项,形成了具有自主知识产权的独有技术体系,发表SCI收录论文6篇,并在中国科学院重点部署项目(KFZDSW-211-3)的支持下,建成了百吨级/天膜法绿色制糖示范工程,正在建设千吨级/天生产线,同时开发了基于膜法制糖工艺的多联产的方法,实现膜法制糖产品的多元化、绿色化和高端化,引领了国际制糖技术发展。

3月21日,中国科学院党组成员、副秘书长、北京分院院长何岩率队到位于湛江市遂溪县的金丰糖业有限公司实地考察膜法绿色制糖项目情况,何岩在项目车间详细了解了膜法绿色制糖项目的生产流程,现场观摩和品尝了多种高品质糖产品。何岩指出,全面推行绿色制造是我国实现制造强国目标的重要任务之一,膜法绿色制糖这一颠覆性技术的研发成功,是中科院“三个面向”、“四个率先”办院方针中,践行面向国民经济主战场的典型范例,对制糖业具有里程碑式的意义。膜法制糖科研团队要抓住机遇,加快推进膜法制糖的规模化生产,推动我国制糖工业转型升级,提升糖业竞争力。


图4 何岩院长现场观摩膜法高品质糖产品


2018-2019年发表论文下载地址:

1.https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-018-2062-0

2.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586617342454

3.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652618330117

4.https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-018-2189-z

5.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586619303119

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