微波反應製備轉化糖的方法及其專用設備的製作方法

2023-04-28 07:23:11 9

專利名稱：微波反應製備轉化糖的方法及其專用設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及轉化糖的製備技術，特別是一種微波反應製備轉化糖的方法及其專用設備，該製備方法具有反應速度快，轉化率高、生產效率高、能耗低等優點。
背景技術：
轉化糖目前被廣泛應用在食品、飲料、醫藥、菸草行業，它主要是利用酸類物質將蔗糖溶液水解，轉化成為果糖和葡萄糖混合溶液。這種方法存在的主
要問題有反應時間長(一般需要1. 5-2. 0小時)，轉化率不高(一般在85%-90%左右)，勞動強度較大，產品質量穩定性差，原料在高溫加熱下容易發生結塊、焦糖化等情況，產品顏色較深。
微波技術是近些年來被推廣使用的一種新技術，它具有反應時間短，產率高、純度高等優點。但現有微波反應裝置較普通反應裝置造價高，體積相對較小等缺點。如果微波反應裝置做的過大，則微波功率也要大，裝置對電力供應要求過高，所以微波反應裝置不能太大。另外由於受到微波磁控管功率限制，如果反應液是微波強吸收物質(如水)，微波場能量在反應液外層(3-4cm)被大量吸收衰減，微波無法輻射到反應液內部，造成實際反應速度下降，影響反應產率。由於還存在微波洩漏問題，也不易實現連續微波反應。

發明內容
本發明的目的正是針對上述現有技術所存在的問題而專門提供的一種微波反應製備轉化糖的方法及其專用設備，本發明是通過對在微波反應器中加裝一套反應管，控制蔗糖溶液在反應管中的流速，使蔗糖溶液能夠在反應管中充分受到微波輻射，迅速轉化，實現轉化糖的連續生產，且產品轉化率超過95%，產品純度高，副產物少。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明微波反應製備轉化糖的方法是將蔗糖溶液加入催化劑後通過流動方式進行微波照射反應而直接得到轉化糖。
在本發明中，溶液以流動方式通過微波照射反應的條件為採用玻璃、塑料或不鏽鋼盤管作為溶液通過微波照射的反應管，管徑2 6cm，單管壁厚3~8mm，管長80 150m，微波功率1000 3000瓦，溶液通過微波照射反應管的流速控制在0.2 0.8m/s。其優選方案為採用聚四氟乙烯管作為溶液通過微波照射的反應管，管徑4 6cm，單管壁厚5 6mm，管長110 130m，微波功率2000 2500瓦，溶液通過微波照射反應管的流速控制在0. 4 0. 6m/s。
本發明所述的催化劑可為檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋果酸中的任意一種，優選為檸檬酸；蔗糖溶液的濃度為20 40%;催化劑的添加量為反應溶液的1 5%。
本發明所用設備是利用現有微波反應裝置，對其進行改造而成的，即在微波發生器的照射腔內，設置一套反應管，反應管的一端與供料設備連通，另一端與接收設備連通，並在料液管路中設有流速控制器，該流量控制器為一流量泵。
本裝置的反應管以蛇形盤管形式設置在照射腔內，主要是要保證在微波照射腔中的管長應達到80 150m。
本發明的實質性特點在於微波器中加裝一套反應管，控制蔗糖溶液在反應管中的流速，使蔗糖溶液能夠在反應管中充分受到微波輻射，迅速轉化。其具體設備和工藝特徵如下
1、 整套裝置包括供料設備、反應設備及料液接收設備三部分。供料設備和接收設備用於料液的儲存、收集及流速控制；反應設備由微波發生器和反應管構成，蔗糖溶液經過反應管的過程由於受到微波輻射而發生轉化反應。
2、 整個轉化糖生產過程是一個連續反應過程。首先將蔗糖配製成一定濃度的水溶液，加入一定量的催化劑後，將溶液輸入供料設備中備用。開啟微波反應器，調節料液流速，蔗糖溶液流經微波反應器中反應管的同時受到輻射發生轉化，從而經過反應管流出的料液即為轉化糖溶液。為了保持連續化生產可不斷向供料設備中補充蔗糖溶液。3、由於採用的反應管管徑不超過5cm，管內通過的料液能夠受到均勻輻射，因此蔗糖的轉化率由輻射強度、輻射時間、催化劑用量決定。輻射時間與料液流速和反應管長度有關。流速越大受輻射時間越短，轉化率越低，但轉化糖的生產效率越高，反之流速越小受輻射時間越長，轉化率越高，但轉化糖的生產效率越低。反應管越長輻射時間越長，轉化率越高，然而反應管長度對生產效率沒有影響。因此為了同時保證轉化率和生產效率，可以對輻射強度、催化劑用量、流速、反應管長度、反應管內徑等參數進行優化。
本發明相比現有技術的的優點在於可實現轉化糖的連續生產，產品轉化率超過95%，產品純度高，副產物少。


附圖為本發明改造設備的結構示意圖。
圖中1為反應管，2為微波發生器，3為流量泵，4為供料設備，5為接收儲存設備。
具體實施例方式
本發明以下結合實施例(附圖)做進一步描述，但並不限制本發明。實施例1:
將蔗糖配製成30%的水溶液，並加入1%檸檬酸作催化劑後，輸入供料設備4中備用。料液的輸入及流速採用流量泵3控制，反應管1採用聚四氟乙烯盤管，單管內徑20mm，單管外徑25麵，管長120m。開啟微波發生器2，微波功率1500瓦，啟動流量泵開始連續化反應，為了使反應時間達5分鐘，調節流量泵，控制流速為0.4m/s。在此條件下進行連續化反應，轉化糖溶液每小時的生產量能達450L，經過微波轉化流出的料液的顏色幾乎沒有變化，液相色譜分析表明蔗糖轉化率為95. 5%。
實施例2:
實施例2與實施例1相比增大了催化劑用量和微波功率。將蔗糖配製成30%的水溶液，並加入3%檸檬酸作催化劑後，輸入供料設備4中備用。料液的輸入及流速採用流量泵3控制，反應管1採用聚四氟乙烯盤管，單管內徑20mm，單管外徑25國，管長120m。開啟微波發生器2，微波功率2500瓦，啟動流量泵開始連續化反應，為了使反應時間達5分鐘，調節流量泵， 控制流速為0.4m/s。在此條件下進行連續化反應，轉化糖溶液每小時的生產量 能達450L，經過微波轉化流出的料液的顏色幾乎沒有變化，液相色譜分析表明 蔗糖轉化率為97. 2%。 實施例3:
實施例3與實施例1相比增大了流速，減小了反應管長度。 將蔗糖配製成30%的水溶液，並加入1%檸檬酸作催化劑後，輸入供料設備 4中備用。料液的輸入及流速採用流量泵3控制，反應管1採用聚四氟乙烯盤 管，單管內徑20mm，單管外徑25mm，管長80m。開啟^:波發生器2，微波功率 1500瓦，啟動流量泵開始連續化反應，調節流量泵，控制流速為0.6m/s，此時 反應時間為2. 22分鐘。在此條件下進行連續化反應，轉化糖溶液每小時的生產 量能達675L，經過微波轉化流出的料液的顏色幾乎沒有變化，液相色譜分析表 明蔗糖轉化率為92.4%。 實施例4:
實施例4與實施例1相比改變了催化劑種類。
將蔗糖配製成30%的水溶液，並加入1%酒石酸作催化劑後，輸入供料設備 4中備用。料液的輸入及流速採用流量泵3控制，反應管1採用聚四氟乙烯盤 管，單管內徑20謹，單管外徑25mm，管長120m。開啟微波反應器2，微波功率 1500瓦，啟動流量泵開始連續化反應，為了使反應時間達5分鐘，調節流量泵， 控制流速為0.4m/s。在此條件下進行連續化反應，轉化糖溶液每小時的生產量 能達450L，經過微波轉化流出的料液的顏色幾乎沒有變化，液相色譜分析表明 蔗糖轉化率為89. 5%。
通過四個實施例的對比可以發現，通過調節反應管參數、催化劑種類和用 量、流速、微波功率，可對轉化糖的生產效率和轉化率進行控制。
權利要求
1、一種微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於它是將蔗糖溶液加入催化劑後通過流動方式進行微波照射反應而直接得到轉化糖。
2、 根據權利要求1所述的微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於溶 液以流動方式通過微波照射反應的條件為採用盤管作為溶液通過微波照射的 反應管，盤管材料可為玻璃、塑料或者不鏽鋼，管徑2 6cm，單管壁厚3 8mm， 管長80 150m，微波功率1000 3000瓦，溶液通過微波照射反應管的流速控 制在0. 2 0. 8m/s。
3、 根據權利要求1所述的微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於催 化劑為檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋果酸中的任意一種。
4、 根據權利要求1所述的微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於蔗 糖溶液的濃度為20 40%。
5、 根據權利要求1所迷的微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於催 化劑的添加量為反應溶液的1 5%。
6、 根據權利要求2所述的微波反應製備轉化糖的方法，其特徵在於溶 液以流動方式通過微波照射反應的條件優選方案為採用聚四氟乙烯管作為溶 液通過微波照射的反應管，管徑4 6cm,單管壁厚5 6mm，管長110 130m， 微波功率2000 2500瓦，溶液通過微波照射反應管的流速控制在O. 4 0. 6m/s。
7、 一種應用於權利要求1所述微波反應製備轉化糖的設備，其特徵在 於在微波發生器的照射腔內，設置一套反應管，反應管的一端與供料設備連 通，另一端與接收設備連通，並在料液管路中設有流速控制器。
8、 根據權利要求7所述的微波反應製備轉化糖的設備，其特徵在於其 特徵在於反應管以蛇形盤管形式設置在照射腔內。
9、 根據權利要求7所述的微波反應製備轉化糖的設備，其特徵在於其 特徵在於流速控制器為流量泵。
全文摘要
一種微波反應製備轉化糖的方法及其設備，其特徵在於該方法是將蔗糖溶液加入催化劑後通過流動方式進行微波照射反應而直接得到轉化糖。具體條件為採用採用玻璃、塑料或不鏽鋼盤管作為溶液通過微波照射的反應管，管徑2～6cm，單管壁厚3～8mm，管長80～150m，微波功率1000～3000瓦，溶液通過微波照射反應管的流速控制在0.2～0.8m/s。本發明相比現有技術的優點在於通過對在微波反應器中加裝一套反應管，控制蔗糖溶液在反應管中的流速，使蔗糖溶液能夠在反應管中充分受到微波輻射，迅速轉化，實現轉化糖的連續生產，且產品轉化率超過95％，產品純度高，副產物少。
文檔編號C13K3/00GK101649357SQ200910065888
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者洋 劉, 珊 劉, 曾世通, 軍 胡, 胡有持, 趙明月 申請人:中國菸草總公司鄭州菸草研究院