膜过滤法从废糖蜜中分离蔗糖的初步研究

论文摘要

废糖蜜是制糖工业的副产物,其中所含蔗糖量约为35%,相当于甘蔗含糖量的5.5%～6.0%。以往由于其中所含杂质过多,这部分蔗糖提取困难,最终只能放弃,是甘蔗制糖过程的几项蔗糖损失中最大的一项。若将这部分糖分加以回收利用,可以提高糖产量,提高糖厂的经济效益。本论文研究采用膜过滤方法从废糖蜜中分离蔗糖,首先研究废糖蜜的净化条件,研究了稀释度、pH值、磷酸量、絮凝剂量、温度等因素对废糖蜜溶液净化处理效果的影响,并应用正交实验法对处理条件进行优化。从实验结果得到,其最优条件是稀释度1:6,磷酸添加量450mg/L,pH值8.0,絮凝剂添加量4mg/L,温度85℃,处理后样液的杂质大幅减少,总糖损失为12.47%。为进一步除去废糖蜜溶液中的大分子杂质,分别选用截留分子量为10KDa、5KDa、3KDa的超滤膜对预处理后的料液进行多级膜过滤,实验结果显示,通过多级膜过滤后料液的色值4239IU,降低了约60%,糖分损失约为12.02%,蔗糖含量40.80mg/mL,还原糖7.96mg/mL。同时,超滤膜通过水洗—化学清洗—水洗三级清洗后,恢复率都达到90%以上,超滤膜得到再生。采用纳滤膜理论上可以实现混合溶液中糖的分离,本论文选用截留分子量为200的纳滤膜对超滤后的废糖蜜溶液进行分离,研究纳滤膜对废糖蜜溶液中蔗糖的分离效果。试验结果表明,采用纳滤膜过滤后,对蔗糖的截留率在86%以上,对膜的污染小,通过清洗后,恢复率达97%以上,同时基于纳滤细孔模型建立了分子量截留细孔模型,并得到纳滤膜分离蔗糖的相关参数。本文采用膜过滤处理方法,结合糖厂的实际情况,对废糖蜜的预处理条件和用膜过滤法分离糖分进行了初步实验研究,其方法简便,可分离出65%以上的蔗糖,膜污染小,易于清洗再生,为糖厂废糖蜜的综合开发利用提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 膜分离技术简介
• 1.1.1 膜分离技术发展简史
• 1.1.2 膜分离技术的特点
• 1.1.3 膜分离原理
• 1.1.4 膜分离过程中的主要传递机制
• 1.1.5 膜污染机理
• 1.1.6 膜污染的影响因素
• 1.1.7 膜污染的控制方法
• 1.2 废糖蜜的开发利用现状
• 1.2.1 初级利用
• 1.2.2 回收有效成分
• 1.2.3 发酵制品
• 1.2.4 生物制品
• 1.3 本课题研究的意义与内容
• 1.3.1 本课题研究的意义
• 1.3.2 本课题研究的内容
• 第二章 废糖蜜成分分析方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 主要试剂
• 2.3 主要设备
• 2.4 分析项目
• 2.4.1 蔗糖
• 2.4.2 还原糖
• 2.4.3 色值
• 2.4.4 OD值
• 第三章 废糖蜜的预处理
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 试剂
• 3.2.3 主要设备
• 3.2.4 实验方法
• 3.2.5 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单因素实验
• 3.3.2 正交实验
• 3.3.3 本章小结
• 第四章 超滤分级过滤
• 4.1 引言
• 4.2 分级超滤技术
• 4.2.1 分级超滤流程
• 4.2.2 装置与工艺参数
• 4.3 材料和方法
• 4.3.1 材料
• 4.3.2 实验仪器
• 4.3.3 预处理
• 4.3.4 实验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 10kDa膜分离结果
• 4.4.2 5kDa膜分离结果
• 4.4.3 3kDa膜分离结果
• 4.5 膜污染与清洗
• 4.5.1 膜污染
• 4.5.2 膜清洗
• 4.6 本章小结
• 第五章 纳滤分离蔗糖及相关膜参数
• 5.1 引言
• 5.2 材料和方法
• 5.2.1 材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验装置
• 5.2.4 处理流程
• 5.2.5 实验方法
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 不同条件对通量的影响
• 5.3.2 不同条件对蔗糖截留率的影响
• 5.3.3 不同条件对还原糖透过率的影响
• 5.4 膜污染与清洗
• 5.4.1 膜污染
• 5.4.2 膜清洗
• 5.5 纳滤膜分离蔗糖的相关膜参数
• 5.5.1 纳滤分离理论
• 5.5.2 纳滤膜细孔半径的估算
• 5.5.3 纳滤膜的结构参数
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与研究展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录