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一种再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统的制作方法

2022-02-20 20:35:26 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于造纸法再造烟叶制备技术领域,特别是涉及一种再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统。


背景技术:

2.造纸法再造烟叶是将烟梗、烟末或碎烟片等烟草废料经过萃取挤干实现固液分离,所得萃取液经浓缩制得一定浓度的浓缩液,同时所得固态浆料通过纸机抄造的方式制得基片,而后将浓缩液与基片在涂布系统中实现重组,最终经烘干分切所得的一种卷烟原料。由于它在卷烟的降焦减害方面的作用较大,故其在卷烟行业中的应用日益广泛。
3.目前,造纸法再造烟叶萃取液经过滤后需经蒸发器浓缩至浓缩液的固含量上升至35%左右,才能用于后续生产,整个浓缩过程一般采取多效减压蒸馏方式,在60~80℃条件下,烟草萃取液逐步浓缩,由于浓缩温度较高使得蒸发器浓缩过程能耗较大,且造成浓缩液中烟草香味物质的大量损失。因此,低温膜浓缩已逐渐开始尝试应用。
4.专利cn103919272a公开了一种再造烟叶萃取液低温浓缩系统及其低温浓缩方法,该系统采用碟管式反渗透膜进行浓缩,由于不需要高温浓缩,大大降低了萃取液中热敏性物质的损失,但该方法操作压力较大,能耗较高;专利cn103349351a发明了一种基于膜分离技术的造纸法再造烟叶的方法,该方法将所得再造烟叶粗提取液通过陶瓷微滤膜分离纯化,除去其中的蛋白质、糖类、果胶等大分子物质,再使用有机滤膜进一步纯化,后续进行有机膜和双效蒸发浓缩、涂布以及干燥等处理,所述方法能去除烟草提取液中的大分子蛋白和果胶并保留烟草中的有效物质,但该方法的浓缩工艺流程较长,普通氧化铝陶瓷膜在实际运行过程中极易堵塞,膜清洗频繁;专利cn103919272a通过采用二级反渗透膜系统工艺处理后,可将烟草提取液浓度由2.5~8%浓缩至30~45%,虽然增加反渗透膜系统可提高萃取液浓缩倍数,但浓缩效率明显降低,膜清洗与更换更是难题。因此,上述专利中出现的诸多难题已成为低温膜浓缩技术发展的技术瓶颈。


技术实现要素:

5.鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统,用于解决现有技术中低温膜浓缩的浓缩倍数和浓缩效率低等问题,并防止烟草有效成分流失以及减缓膜污染程度和清洗频次。
6.为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种再造烟叶萃取液浓缩工艺,主要包括以下步骤:
7.1)采用膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩至固含量达到10~20wt%,获得膜蒸馏预浓缩液及膜蒸馏工艺冷凝水;
8.2)采用纳滤膜工艺将所述膜蒸馏预浓缩液浓缩至固含量达到20~25wt%,获得纳滤膜浓缩液及纳滤膜清液;
9.3)采用蒸发浓缩工艺将所述纳滤膜浓缩液浓缩至固含量达到35~40wt%,获得蒸
发器浓缩液;
10.4)利用反渗透膜工艺将所述的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,浓缩倍数为20~25倍,获得反渗透膜浓缩液;
11.5)将所述反渗透膜浓缩液与所述蒸发器浓缩液混合,即为再造烟叶萃取液的浓缩液。
12.优选地,步骤1)中所述膜蒸馏工艺是采用膜蒸馏装置对再造烟叶萃取液进行预浓缩,获得膜蒸馏预浓缩液;所述膜蒸馏装置含有热侧流道与冷侧流道,所述热侧流道与冷侧流道由多孔疏水膜隔开;所述热侧流道注入再造烟叶萃取液,所述冷侧流道注入吹扫气体。
13.优选地,步骤2)中所述纳滤膜工艺是采用纳滤膜组件对膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,获得纳滤膜浓缩液。
14.优选地,步骤3)中所述蒸发浓缩工艺是采用蒸发器对纳滤膜浓缩液浓缩,获得蒸发器浓缩液。
15.优选地,步骤4)中所述反渗透膜工艺是采用反渗透膜组件对膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,获得反渗透膜浓缩液。
16.本发明还提供一种再造烟叶萃取液浓缩系统,包括:膜蒸馏装置、纳滤膜组件、蒸发器、反渗透膜组件和浓缩液储罐;所述膜蒸馏装置的进料口与再造烟叶萃取液的进料管路连通,所述膜蒸馏装置含有膜蒸馏预浓缩液出口及膜蒸馏工艺冷凝水出口;所述膜蒸馏预浓缩液出口与纳滤膜组件的进料口连通,所述纳滤膜组件含有纳滤膜浓缩液出口及纳滤膜清液出口;所述纳滤膜浓缩液出口与蒸发器的进料口连通,所述蒸发器的出口连通浓缩液储罐;所述膜蒸馏工艺冷凝水出口与所述纳滤膜清液出口均与反渗透膜组件的进料口连通,所述反渗透膜组件的出口连通浓缩液储罐。
17.如上所述,本发明的再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统,具有以下有益效果:
18.(1)本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺中,膜蒸馏工艺与常规的膜浓缩相比,能耗较低,且多孔疏水膜表面的ptfe材质极耐污染和耐温,长时间运行时,膜清洗频率较低,使用寿命较长。普通的有机膜耐温性能较差,一般使用温度不能超过45℃,而再造烟叶萃取液料液出口温度一般在55℃以上,因此,耐温性能较好的多孔疏水性膜具有较好技术优势,同时利用料液温度较高所具备的蒸汽压力较大等特点,更可提高再造烟叶萃取液预浓缩效果,且避免常规膜浓缩前对料液的降温处理,从而整体上降低再造烟叶萃取液浓缩工艺的能耗成本。
19.(2)本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺利用反渗透膜孔径较小并可截留小分子烟草香味成分特点,将膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,充分回收烟草有效成分,可保证烟草香味成分几乎无流失。
20.(3)本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺将膜蒸馏工艺、纳滤膜工艺、蒸发浓缩工艺以及反渗透膜工艺结合,使再造烟叶萃取液层层浓缩得到再造烟叶萃取液浓缩液,克服了现有技术中低温膜浓缩的浓缩倍数和浓缩效率低以及膜清洗与更换困难的问题,防止了烟草有效成分的流失,减缓了膜污染程度,具有高度产业利用价值。
附图说明
21.图1显示为本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺的流程图。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
23.请参阅附图1。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
24.本发明提供一种再造烟叶萃取液浓缩工艺,主要包括以下步骤:
25.1)采用膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩至固含量达到10~20wt%,获得膜蒸馏预浓缩液及膜蒸馏工艺冷凝水;
26.2)采用纳滤膜工艺将所述膜蒸馏预浓缩液浓缩至固含量达到20~25wt%,获得纳滤膜浓缩液及纳滤膜清液;
27.3)采用蒸发浓缩工艺将所述纳滤膜浓缩液浓缩至固含量达到35~40wt%,获得蒸发器浓缩液;
28.4)利用反渗透膜工艺将所述的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,浓缩倍数为20~25倍,获得反渗透膜浓缩液;
29.5)将反渗透膜浓缩液与所述蒸发器浓缩液混合,即为再造烟叶萃取液的浓缩液。
30.本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺是将再造烟叶萃取液先通过膜蒸馏工艺进行预浓缩,分别获得膜蒸馏浓缩液和膜蒸馏工艺冷凝水;其中,膜蒸馏浓缩液通过纳滤膜工艺进一步浓缩,分别得到纳滤膜浓缩液和纳滤膜清液。将得到的膜蒸馏工艺冷凝水与纳滤膜清液通过反渗透膜工艺进行浓缩得到反渗透膜浓缩液。而纳滤膜浓缩液通过蒸发浓缩工艺得到蒸发器浓缩液。将反渗透膜浓缩液与蒸发器浓缩液混合,即得到再造烟叶萃取液的浓缩液。本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺将再造烟叶萃取液通过膜蒸馏工艺、纳滤膜工艺、蒸发浓缩工艺以及反渗透膜工艺层层浓缩得到再造烟叶萃取液的浓缩液,避免了采用常规膜浓缩前对料液的降温处理,且整体上降低了再造烟叶萃取液浓缩工艺的能耗成本。
31.在一个可选的实施例中,本发明的再造烟叶萃取液浓缩工艺,包括:采用膜蒸馏装置对再造烟叶萃取液进行预浓缩,获得膜蒸馏预浓缩液。膜蒸馏装置含有热侧流道与冷侧流道,热侧流道与冷侧流道由多孔疏水膜隔开;再造烟叶萃取液注入热侧流道,冷侧流道注入吹扫气体,吹扫气体优选空气。
32.其中,膜蒸馏是将膜技术与蒸馏过程有机结合,以多孔疏水性膜为分离介质,多孔疏水性膜具有透气但不透水性能,因此在膜两侧(热侧和冷侧)蒸汽压差作用下,再造烟叶萃取液料液中液态水在热侧流道逐渐挥发形成水汽渗透进入膜孔,然后在冷侧流道被冷凝成水珠,在此过程中实现再造烟叶萃取液预浓缩。即通过将再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置的冷侧流道,水蒸汽从热侧料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧流道中,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝,得到膜蒸馏工艺冷凝水,热侧流道中再造烟叶萃取液实现低温脱水,形成膜蒸馏预浓缩液。
33.其中,多孔疏水膜为平板型复合膜,表层为聚四氟乙烯(ptfe)材质,支撑层为聚丙
烯(pp)材质。多孔疏水膜孔径可以为0.1~0.5μm,例如为0.1~0.2μm、0.2~0.4μm或0.4~0.5μm,孔隙率可以为80~90%,例如为80~82%、82~84%、84~86%、86~88%或88~90%。多孔疏水膜透气率可以为500~1000m3·
m-2
·
h-1
,例如为500~600m3·
m-2
·
h-1
、600~700m3·
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·
h-1
、700~800m3·
m-2
·
h-1
、800~900m3·
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h-1
或900~1000m3·
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·
h-1
。多孔疏水膜接触角可以为120
°
~140
°
,例如为120
°
~125
°
、125
°
~130
°
、130
°
~135
°
或135
°
~140
°
。冷侧流道中吹扫气体的流速可以为1~10m/s,例如为1~2m/s、2~4m/s、4~6m/s、6~8m/s或8~10m/s。冷侧流道的真空度可以为0.01~0.05mpa,例如为0.01~0.02mpa、0.02~0.03mpa、0.03~0.04mpa或0.04~0.05mpa;冷凝器的冷凝温度可以为0~10℃,例如为0~2℃、2~4℃、4~6℃、6~8℃或8~10℃,膜蒸馏预浓缩液固含量可以为10~20wt%,例如为10~12wt%、12~14wt%、14~16wt%、16~18wt%或18~20wt%。
34.在一个可选的实施例中,本发明的再造烟叶萃取液浓缩工艺,包括:采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,获得纳滤膜浓缩液。纳滤膜截留分子量可以为300~400,例如为300~320、320~340、340~360、360~380或380~400。纳滤膜组件的操作压力可以为1~2mpa,例如为1~1.2mpa、1.2~1.4mpa、1.4~1.6mpa、1.6~1.8mpa或1.8~2mpa。纳滤膜浓缩液固含量可以为20~25wt%,例如为20~21wt%、21~22wt%、22~23wt%、23~24wt%或24~25wt%。本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺中纳滤膜浓缩液固含量为20~25wt%,是为了防止出现严重的膜污染现象,且在合适的浓缩倍数条件下可保证纳滤膜组件的正常运行;若进一步提高操作压力,萃取液浓缩倍数可以继续增加,但纳滤膜的使用寿命将受到严重影响。
35.在一个可选的实施例中,本发明的再造烟叶萃取液浓缩工艺,包括:采用蒸发器对纳滤膜浓缩液浓缩,获得蒸发器浓缩液;蒸发器为机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器。蒸发器的蒸发温度可以为60~80℃,例如为60~65℃、65~70℃、70~75℃或75~80℃。机械式蒸汽再压缩蒸发器压比可以为1.2~1.4,例如为1.2、1.3或1.4。蒸发器浓缩液固含量可以为35~40wt%,例如为35~36wt%、36~37wt%、37~38wt%、38~39wt%或39~40wt%。本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器代替传统的高压膜浓缩装置或多效蒸发器将萃取液继续浓缩至再造烟叶产品生产需求,达到了提质增效的目的。
36.在一个可选的实施例中,本发明的再造烟叶萃取液浓缩工艺,包括:采用反渗透膜组件对膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,获得反渗透膜浓缩液。反渗透膜截留分子量可以为50~100、50~60、60~70、70~80、80~90或90~100。反渗透膜组件的操作压力可以为1.5~3mpa,例如为1.5~1.8mpa、1.8~2.1mpa、2.1~2.4mpa、2.4~2.7mpa或2.7~3mpa。反渗透膜浓缩倍数可以为20~25倍、例如为20~22倍、22~24倍或24~25倍。本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺采用的反渗透膜组件膜孔径较小,不仅可以截留小分子的烟草香味成分,还能进一步对膜蒸馏装置冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,充分回收烟草有效成分。
37.本发明还提供一种再造烟叶萃取液浓缩系统,包括:膜蒸馏装置、纳滤膜组件、蒸发器、反渗透膜组件和浓缩液储罐;膜蒸馏装置的进料口与再造烟叶萃取液的进料管路连通,膜蒸馏装置设有膜蒸馏预浓缩液出口及膜蒸馏工艺冷凝水出口;膜蒸馏预浓缩液出口与纳滤膜组件的进料口连通,纳滤膜组件设有纳滤膜浓缩液出口及纳滤膜清液出口;纳滤膜浓缩液出口与蒸发器的进料口连通,蒸发器的出口连通浓缩液储罐;膜蒸馏工艺冷凝水
出口与纳滤膜清液出口均与反渗透膜组件的进料口连通,反渗透膜组件的出口连通浓缩液储罐。
38.本发明的再造烟叶萃取液浓缩系统是将提取的再造烟叶萃取液送入膜蒸馏装置,通过膜蒸馏工艺获得膜蒸馏浓缩液和膜蒸馏工艺冷凝水。膜蒸馏浓缩液进入纳滤膜组件通过纳滤膜工艺浓缩获得纳滤膜浓缩液和纳滤膜清液。纳滤膜浓缩液进入蒸发器通过蒸发浓缩工艺获得蒸发器浓缩液,蒸发器浓缩液通入浓缩液储罐收集。膜蒸馏工艺冷凝水和纳滤膜清液先进入反渗透膜组件进一步浓缩,通过反渗透膜工艺浓缩得到反渗透膜浓缩液,反渗透膜浓缩液通入浓缩液储罐收集,得到再造烟叶萃取液的浓缩液。
39.本发明所提供的再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统,克服了现有技术中低温膜浓缩的浓缩倍数和浓缩效率低等问题,并有效防止了烟草有效成分流失、减缓了膜污染程度及清洗频次。
40.下面通过实施例对本发明予以进一步说明,但并不因此而限制本发明的范围,实施例1~5中采用的是上海名列新材料有限公司的kf型多孔疏水膜,美国ge公司的dl2540型纳滤膜与sg2540型反渗透膜,包含但不限于可以达到同样的效果、相同性质的其它型号的原料与设备。
41.实施例1
42.采用上述再造烟叶萃取液浓缩工艺与浓缩系统对初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液进行浓缩,包括以下步骤:
43.1)采用低温脱水的膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩,即将初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置的冷侧流道,冷侧流道中吹扫气体流速为1m/s,冷侧流道的真空度为0.01mpa,水蒸汽从热侧料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧空气中,多孔疏水膜的膜孔径为0.1μm,孔隙率为80%,透气率为500m3·
m-2
·
h-1
,接触角为120
°
,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝得到膜蒸馏工艺冷凝水,冷凝器的冷凝温度为0℃,热侧流道中再造烟叶萃取液即实现低温脱水形成固含量为10wt%的膜蒸馏预浓缩液;
44.2)采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,纳滤膜截留分子量为300,控制纳滤膜组件的操作压力为1mpa,浓缩后形成纳滤膜清液及固含量为20wt%纳滤膜浓缩液;
45.3)采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器将纳滤膜浓缩液继续浓缩为固含量达到35wt%的蒸发器浓缩液,其中,蒸发温度为60℃,机械蒸汽压缩机压比为1.2;
46.4)采用反渗透膜组件对收集的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,反渗透膜截留分子量为50,反渗透膜组件的操作压力为1.5mpa,浓缩倍数为20倍,然后将该浓缩液与蒸发器浓缩液混合,得到固含量为33.2%的再造烟叶生产所需的浓缩液。
47.5)上述过程较传统的低温膜浓缩技术节约8.8%以上的处理时间。
48.实施例2
49.采用上述再造烟叶萃取液浓缩工艺与浓缩系统对初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液进行浓缩,包括以下步骤:
50.1)采用低温脱水的膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩,即将初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置
的冷侧流道,冷侧流道中吹扫气体流速为3m/s,冷侧流道的真空度为0.02mpa,水蒸汽从热侧料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧空气中,多孔疏水膜的膜孔径为0.2μm,孔隙率为82%,透气率为700m3·
m-2
·
h-1
,接触角为125
°
,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝得到膜蒸馏工艺冷凝水,冷凝器的冷凝温度为2℃,热侧流道中再造烟叶萃取液即实现低温脱水形成固含量为13wt%的膜蒸馏预浓缩液;
51.2)采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,纳滤膜截留分子量为330,纳滤膜组件的操作压力为1.2mpa,浓缩后形成纳滤膜清液及固含量为22.5wt%纳滤膜浓缩液;
52.3)然后采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器将纳滤膜浓缩液继续浓缩为固含量达到36.9wt%的蒸发器浓缩液,其中,蒸发温度为70℃,机械蒸汽压缩机压比为1.2;
53.4)采用反渗透膜组件对收集的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,反渗透膜截留分子量为50,反渗透膜组件的操作压力为2.3mpa,浓缩倍数为23倍,然后将该浓缩液与蒸发器浓缩液混合,得到固含量为34.2%的再造烟叶生产所需的浓缩液。
54.5)上述过程较传统的低温膜浓缩技术节约11.4%以上的处理时间。
55.实施例3
56.采用上述再造烟叶萃取液浓缩工艺与浓缩系统对初始固含量为9.3%再造烟叶萃取液进行浓缩,包括以下步骤:
57.1)采用低温脱水的膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩,即将初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置的冷侧流道,冷侧流道中吹扫气体流速为7m/s,冷侧流道的真空度为0.04mpa,水蒸汽从热侧料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧空气中,多孔疏水膜的膜孔径为0.3μm,孔隙率为90%,透气率为800m3·
m-2
·
h-1
,接触角为130
°
,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝得到膜蒸馏工艺冷凝水,冷凝器的冷凝温度为6℃,热侧流道中再造烟叶萃取液即实现低温脱水形成固含量为15wt%的膜蒸馏预浓缩液;
58.2)采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,纳滤膜截留分子量为380,纳滤膜组件的操作压力为1.5mpa,浓缩后形成纳滤膜清液及固含量为23.5wt%纳滤膜浓缩液;
59.3)然后采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器将纳滤膜浓缩液继续浓缩为固含量达到38.8wt%的蒸发器浓缩液,其中,蒸发温度为70℃,机械蒸汽压缩机压比为1.3;
60.4)采用反渗透膜组件对收集的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,反渗透膜截留分子量为80,反渗透膜组件的操作压力为2.5mpa,浓缩倍数为24倍,然后将该浓缩液与蒸发器浓缩液混合,得到固含量为34.7%的再造烟叶生产所需的浓缩液。
61.5)上述过程较传统的低温膜浓缩技术节约13.7%以上的处理时间。
62.实施例4
63.采用上述再造烟叶萃取液浓缩工艺与浓缩系统对初始固含量为9.3%再造烟叶萃取液进行浓缩,包括以下步骤:
64.1)采用低温脱水的膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩,即将初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置的冷侧流道,冷侧流道吹扫气体流速为9m/s,冷侧流道的真空度为0.04mpa,水蒸汽从热侧
料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧空气中,多孔疏水膜的膜孔径为0.4μm,孔隙率为86%,透气率为900m3·
m-2
·
h-1
,接触角为140
°
,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝得到膜蒸馏工艺冷凝水,冷凝器的冷凝温度为7℃,热侧流道中再造烟叶萃取液即实现低温脱水形成固含量为17wt%的膜蒸馏预浓缩液;
65.2)采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,纳滤膜截留分子量为350,纳滤膜组件的操作压力为2mpa,浓缩后形成纳滤膜清液及固含量为24.2wt%纳滤膜浓缩液;
66.3)然后采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器将纳滤膜浓缩液继续浓缩为固含量达到39.2wt%的蒸发器浓缩液,其中,蒸发温度为80℃,机械蒸汽压缩机压比为1.3;
67.4)采用反渗透膜组件对收集的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,反渗透膜截留分子量为100,反渗透膜组件的操作压力为2.8mpa,浓缩倍数为24.5倍,然后将该浓缩液与蒸发器浓缩液混合,得到固含量为35.2%的再造烟叶生产所需的浓缩液。
68.5)上述过程较传统的低温膜浓缩技术节约14.5%以上的处理时间。
69.实施例5
70.采用上述再造烟叶萃取液浓缩工艺与浓缩系统对初始固含量为9.3%再造烟叶萃取液进行浓缩,包括以下步骤:
71.1)采用低温脱水的膜蒸馏工艺对再造烟叶萃取液预浓缩,即将初始固含量为8.6%再造烟叶萃取液泵入膜蒸馏装置的热侧流道,然后将空气作为吹扫气体注入该装置的冷侧流道,冷侧流道中吹扫气体流速为10m/s,冷侧流道的真空度为0.05mpa,水蒸汽从热侧料液中不断挥发出来,穿透多孔疏水膜进入冷侧空气中,多孔疏水膜的膜孔径为0.5μm,孔隙率为90%,透气率为1000m3·
m-2
·
h-1
,接触角为140
°
,最后被吹扫气体带入冷凝器冷凝得到膜蒸馏工艺冷凝水,冷凝器的冷凝温度为10℃,热侧流道中再造烟叶萃取液即实现低温脱水形成固含量为20wt%的膜蒸馏预浓缩液;
72.2)采用纳滤膜组件将膜蒸馏预浓缩液进一步浓缩,纳滤膜截留分子量为400,纳滤膜组件的操作压力为2mpa,浓缩后形成纳滤膜清液及固含量为25wt%纳滤膜浓缩液;
73.3)然后采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器将纳滤膜浓缩液继续浓缩为固含量达到40wt%的蒸发器浓缩液,其中,蒸发温度为80℃,机械蒸汽压缩机压比为1.4;
74.4)采用反渗透膜组件对收集的膜蒸馏工艺冷凝水以及纳滤膜清液进行浓缩脱水,回收烟草有效成分,反渗透膜截留分子量为100,反渗透膜组件的操作压力为3mpa,浓缩倍数为25倍,然后将该浓缩液与蒸发器浓缩液混合,得到固含量为36.6%的再造烟叶生产所需的浓缩液。
75.5)上述过程较传统的低温膜浓缩技术节约16.9%以上的处理时间。
76.综上所述,本发明再造烟叶萃取液浓缩工艺及浓缩系统有效克服了现有技术中低温膜浓缩的浓缩倍数和浓缩效率低以及膜清洗与更换困难的问题,防止了烟草有效成分的流失,减缓了膜污染程度,具有高度产业利用价值。
77.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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